[发明专利]制备压燃式发动机燃料的方法

说明书

本发明涉及压燃燃料组合物。本发明特别是涉及由含醇的初级燃料或通过向烃类燃料中添加醇来制备压燃式发动机燃料的方法。

现在，随着第二代含醇生物燃料的出现生物燃料的可持续和普遍应用已经成为可能。然而，制备态的生物燃料在粗产品形式下品级较低且在传统的压燃式发动机中不燃烧。

具体地说，生物乙醇的高达5%或10%的高水含量和低十六烷值限制了其在运输中的应用。同时，严格的排放法规使传统的柴油燃料不适宜在没有额外的排气净化系统的情况下工作。

这些限制可通过使用某些提高生物乙醇的十六烷值或改善传统化石柴油燃料以更清洁地工作的添加剂来克服。已知充氧剂，例如醚，能够提高十六烷值和无烟尘排放地燃烧。

出面实用性的考虑，可用的压燃式发动机燃料组合物的数量进一步减少。出于存储安全的原因，燃料闪点必须在52℃以上。为了限制成本和使得不经大的发动机改造就能在柴油发动机中工作，待与燃料混合的添加剂量也优选低，根据添加剂的价格一般在1和5wt%之间。

本发明基于低成本且容易获得的添加剂，所述添加剂使得能够将大多数已知的柴油和非柴油烃类燃料改质（upgrade）以在压燃式发动机中清洁利用。

具体地说，用于制备本发明的压燃式发动机燃料的燃料添加剂完全基于便宜、可广泛获得且本身就是安全运输燃料但在未经进一步处理时十六烷值低的醇。

因此，本发明一般地提供制备压燃式发动机燃料的方法，包括步骤：

提供初级烃类燃料与一种或多种醇的混合物；和

在所述混合物中使至少部分所述一种或多种醇脱水形成其相应的醚和水，以获得所述压燃式发动机燃料。

术语初级燃料在本说明书的上下文中是指填加到车辆油箱或填加到用于固定的压燃式发动机的油箱中且随后在喷射到发动机中之前经受转化处理的燃料。

如前所述，向燃料中添加醇被认为会降低所述燃料的十六烷值，从而使其不适合于压燃应用。

本发明要求使所述醇/初级燃料混合物通过醇脱水催化剂以确保按照以下反应将足够分数的所述醇转化成相应的醚和水：

R1-OH+R2-OH->R1-O-R2+H₂O

其中R1和R2是包含H、C和任选的O的分子。

上述反应受平衡限制且所产生的压燃燃料是烃、醇、醚和水的共混物。

所述初级烃类燃料优选包括C5-C28的烃和/或生物燃料。

在本发明的一个具体实施方案中，所述初级烃类燃料包括汽油。

可用于所述初级燃料的醇为C₁-C₁₀的一元醇和/或多元醇。

优选使包含在所述初级燃料混合物中的所述一种或多种醇在有脱水催化剂存在的情况下脱水。

适合用于本发明的脱水催化剂包括所有的固体酸，如氧化铝、二氧化硅-氧化铝（silica alumina）、沸石、钨酸盐化的氧化物（tungstated oxides）、硫酸盐化的氧化物（sulphated oxides）、氧化铝磷酸盐（alumina phosphates）、含磺酸官能团的材料（如磺化聚苯乙烯、磺化氟碳聚合物、磺酸官能化的氧化物材料（氧化铝，SBA-15，二氧化硅））及其混合物。

在本发明的一个具体实施方案中，所述脱水催化剂设置在车载的反应器之内。

如果所述初级燃料已经具有适合的十六烷值，则醇的添加和催化脱水使得能够减少颗粒排放物。根据要求的减少来调节添加的醇的重量分数。

实施例1通过使用乙醇改善生物柴油和化石柴油的燃烧描述了此特征。

或者，如果初级燃料的十六烷值不足，添加醇和催化脱水到显著水平使得由此制备的压燃燃料能够驱动压燃发动机。必需的醇量取决于所述初级燃料的性质。

实施例2描述了使用乙醇或丁醇作为柴油改进剂用于含水乙醇、丁醇或传统的汽油。

实施例

实施例1：醇作为用于类似柴油的燃料的清洁改进剂