无烟柴油及其制备方法技术

技术编号:16789228 阅读:229 留言:0更新日期:2017-12-15 08:54
本发明专利技术涉及燃料领域,公开了一种无烟柴油及其制备方法。该无烟柴油组成为:70-95wt%普通柴油,2-25wt%碳酸二甲酯,0.1~10wt%多功能复合助剂。本发明专利技术的无烟柴油可极大减少甚至消除以柴油为燃料的交通运输工具(包括各类机动车辆及船舶)以及以柴油发动机为动力的工程、矿山、农林机械在使用过程中的颗粒物排放而不影响其他排放指标,是一种清洁环保的柴油,并且无烟柴油简便易行,无需对柴油发动机的燃油系统进行任何改动。

【技术实现步骤摘要】
无烟柴油及其制备方法
本专利技术涉及燃料领域,特别涉及燃料领域中柴油技术。
技术介绍
柴油是一种重要的液体燃料,广泛应用于各类机动车辆、船舶及工程、矿山和农林机械中。《中国统计年鉴2011》的数据表明,2009年我国柴油消费已达1.38亿吨,占国内三大类成品油(汽油、煤油和柴油)消费总量2.14亿吨的64.4%,柴油已经成为我国消费量最大的成品油。柴油发动机具有动力大、效率高、功率范围广、安全性高和燃油经济性好等优点。但是柴油发动机运行时会排出大量有害物质,给环境带来严重污染并危害人类健康。与汽油发动机相比,柴油发动机尾气排放中碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)含量较低,通常仅为汽油发动机的十几分之一;氮氧化物(NOx)排放量与汽油发动机大致相当。但是柴油发动机尾气排放中的颗粒物(PM)排放水平远高于汽油发动机,约为汽油发动机的几十倍至上百倍(参见柴油机排放颗粒物净化技术研究进展,环境污染治理技术与设备,2005,Vol.6,No.9,7-11)。根据《中国机动车污染防治年报(2010年度)》的数据,2009年全国机动车辆颗粒物(PM)排放总量为59.0万吨,其中占机动车总量17.7%的柴油机动车(1096万辆)的颗粒物排放量为56.1万吨,占全国机动车辆颗粒物(PM)排放总量的95%。PM是英文“颗粒物质”的缩写。根据国家环境质量标准,环境空气中空气动力学当量直径小于等于10微米的颗粒物称为PM10,也就是人们常说的“可吸入颗粒物”;环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物称作PM2.5,属于可吸入颗粒物中的细颗粒。可吸入颗粒物(PM10)已经成为城市空气的主要污染物。根据2006年中国环境状况公报,2006年监测的559个城市中(地级及以上城市322个,县级城市237个),空气质量未达到二级标准的城市210个(占37.6%),主要污染物为可吸入颗粒物。而根据2010年中国环境状况公报,仍有15%的地级及以上城市可吸入颗粒物(PM10)浓度超过国家空气质量二级标准。PM10严重影响人体健康。国外研究发现,PM10短期浓度变化与人群逐日死亡数密切相关(参见Fineparticulateairpollutionandmortalityin20U.S.cities,1987-1994,NewEng.J.Med.,2000,343:1742-1749;Shorttermeffectsofambientsulphurdioxideandparticulatematteronmortalityin12Europeancities:resultsfromtheAPHEAproject,Br.Med.J.,1997,314:1658-1663)。在我国太原、抚顺、北京等地的研究均证实了以上结论(参见中国人为源颗粒物排放现状与趋势分析,环境科学,2009,Vol.30,No.7,1881-1887)。由于PM2.5颗粒更小,可到达细支气管及肺泡,所以PM2.5也被称为可入肺颗粒物。PM2.5在人体内沉积,会使器官产生病变,是对人体危害更严重的可吸入颗粒物(参见空气细颗粒物(PM2.5)及其致病性的研究现状,临床与实验病理学杂志,2009,437-440)。同时,PM2.5也显著地影响空气质量及大气能见度,是雾霾天气的“元凶”,并且直接或间接地给区域和全球气候带来不良影响(参见我国大气细颗粒物水平、成分、来源及污染特征,环境与健康杂志,2011,Vol.28,No.8,735-738)。目前,改善柴油发动机颗粒物排放的主要途径包括:柴油发动机改进、颗粒物排放后处理和燃料改善(参见柴油车颗粒物排放控制技术研究,北京汽车,2008,No.2,23-25)。其中,柴油发动机改进包括燃油系统改进(如:高压共轨技术)、进气涡轮增压与中冷技术、多气门技术和废气再循环技术(EGR)等。为有效控制柴油在燃烧过程中产生的颗粒物,常采用几种先进技术的结合使用。但是,这些技术的应用对燃油甚至润滑油品质都有严格要求,而我国现有油品品质往往不能满足要求,在一定程度上限制了这些先进技术的使用。颗粒物排放后处理技术包括氧化催化转化器(DOC)、颗粒过滤器(DPF)、静电式颗粒捕集器和旋风分离技术等(参见柴油机颗粒物排放后处理技术,汽车工程师,2009(10),41-44)。氧化催化器是利用铂、铑和钯等贵金属催化剂或稀土催化剂等,在催化剂的作用下发生氧化反应,将尾气颗粒中的可溶性有机物(SOF)转化为CO2和H2O。但是氧化催化器对于尾气中碳颗粒物的去除效果比较差,而且往往也会将尾气中二氧化硫氧化生成硫酸雾或固态硫酸盐,额外增加颗粒物排放量,因此不适合于我国柴油含硫量较高这一国情。颗粒过滤器对PM2.5等细微颗粒物效果欠佳,而且采用颗粒过滤器去除柴油机尾气排放中颗粒物的过程会导致柴油发动机背压升高,使得柴油机性能恶化,这不仅造成能量损失从而增加燃料消耗,而且还会由于燃烧不充分而导致进一步增加颗粒物的排放。同时,颗粒过滤器需要“再生”处理以除去吸附在过滤器上的颗粒物,而再生过程需要高温,这给过滤器再生带来很大困难。因此颗粒过滤器的改进一直在进行中,如美国陶氏环球技术公司的中国专利申请CN101489950A“改进的柴油机颗粒过滤器”、德国尤米科尔股份公司的中国专利申请CN102196853A“具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器”及德国曼商用车辆股份公司的中国专利申请CN101676529A“用于再生设置在内燃机排气管路中的颗粒过滤器的方法和装置”。而我国在此方面的技术相对落后,同时受到发动机制造水平及柴油燃料硫含量的限制,颗粒过滤器的应用难度更大。静电式颗粒捕集器是利用附加强电场对带电颗粒进行静电吸附,这种方法不仅需要提供高压电源,而且绝缘设计要求较高、捕集效率较低、附加设备体积大、成本高,并且很难适应机动车辆的各种工况和使用环境。旋风分离技术是在柴油机排气系统设置一高效旋风分离装置,利用离心力实现颗粒物的气固分离从而除去颗粒物,由于柴油发动机排放的颗粒物较小,这种方法的分离效率受到限制,颗粒物越小(例如,PM2.5),效果越差。目前该法仍处在研究探索阶段,离实际应用还有相当的距离。因此,改善柴油发动机颗粒物排放的最佳解决方案是通过改善燃料组成,从源头阻止颗粒物的生成。这包括提高柴油品质和在柴油中添加有效组分这两种途径。提高柴油品质需要油品制造业持续不断地应用新技术和新工艺。但是,从新型催化剂研发到工艺和装备升级都需要投入巨大的人力、物力和财力,是一个长期的过程。由于我国地区发展不平衡、原油品质差异大、炼厂技术水平参差不齐等原因,即使有大量的投入,在短期内大幅度提高我国油品至国际先进标准并不现实。进一步地,即便将来能够实现超低硫柴油(ULSD)甚至无硫柴油(例如费托柴油),这也不能完全解决柴油发动机颗粒物排放的问题。因此通过在柴油中添加消烟组分以抑制或消除颗粒物的生成,是最现实可行的方法。目前柴油消烟剂分为有灰型助剂和无灰型助剂两类。有灰型消烟剂为含有金属元素的消烟助燃剂,主要是碱土金属和过渡金属的有机盐类,如烷基磺酸盐、烷基苯环酸盐、环烷酸盐等。此类消烟剂一般有着比较好的降烟和节能效果。如中国专利CN1465672A采用本文档来自技高网...
无烟柴油及其制备方法

【技术保护点】
一种无烟柴油,其特征在于,该无烟柴油由碳酸二甲酯、多功能复合助剂、普通柴油或费托清洁柴油组成,所述碳酸二甲酯、多功能复合助剂、普通柴油或费托清洁柴油的重量百分比如下:普通柴油或费托清洁柴油   70-95%;碳酸二甲酯               2-25%;多功能复合助剂           0.01-10%;其中,所述多功能复合助剂由以下重量百分比的组分配制而成:

【技术特征摘要】
1.一种无烟柴油,其特征在于,该无烟柴油由碳酸二甲酯、多功能复合助剂、普通柴油或费托清洁柴油组成,所述碳酸二甲酯、多功能复合助剂、普通柴油或费托清洁柴油的重量百分比如下:普通柴油或费托清洁柴油70-95%;碳酸二甲酯2-25%;多功能复合助剂0.01-10%;其中,所述多功能复合助剂由以下重量百分比的组分配制而成:所述分相改进剂由以下物质之一或其任意组合制成:链式醇类或芳香醇、酮类、醚类。2.根据权利要求1所述的无烟柴油,其特征在于,所述的碳酸二甲酯纯度大于或等于95%。3.根据权利要求1所述的无烟柴油,其特征在于,所述链式醇类或芳香醇包含:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、庚醇、辛醇、异辛醇、癸醇、苯甲醇、苯乙醇;所述酮类包含:丙酮、丁酮、2-丁酮;所述醚类包含:甲基叔丁基醚、二甘醇二甲醚。4.根据权利要求1所述的无烟柴油,其特征在于,所述助溶剂由以下物质之一或其任意组合制成:碳酸烷基酯、烷烃、二甲苯、乙苯、异丙苯。5.根据权利要求1所述的无烟柴油,其特征在于,所述十六烷值改进剂由以下物质之一或其任意组合制成:硝酸异戊酯、硝酸异辛酯、硝酸环己酯、草酸正丁酯、草酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员:王尤崎李自运章国明李志坚曹凯瑞
申请(专利权)人:亚申科技研发中心上海有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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