本发明专利技术涉及草酸酯类新型含氧燃油或燃油添加剂及其应用，具体地提出了草酸酯类新型含氧燃油或燃油添加剂燃油新体系，草酸酯及其含草酸酯混合物作为燃料的用途和提高燃料在燃烧性能方面的用途和降低燃料对环境污染的用途。本发明专利技术的草酸酯类化合物或组合物可实现有效替代目前主流燃油的目的，并且能够有效提高目前工业燃料油和民用燃料的燃烧性能和降低环境污染。
Oxalate as a new oxygenated fuel or fuel additive and its application
【技术实现步骤摘要】
草酸酯类新型含氧燃油或燃油添加剂及其应用
本专利技术属于能源化工领域，具体的属于燃油产品和助剂领域，具体涉及草酸酯类新型含氧燃油或燃油添加剂及其应用。
技术介绍
石油是一种不可再生资源，是燃油的主要原料来源。一方面我国是“缺油少气”高度依赖石油进口的国家，面临严峻的能源安全问题。另一方面燃油排放尾气中含有不完全燃烧产生的碳烟、PM2.5、NOX、CO、HC等污染物，是主要的大气污染源之一，汽车尾气污染已成为我国大面积雾霾的主要成因。以“煤代油”发展“煤基”及“生物基”含氧燃料，逐步替代石油基汽油、柴油，全面推广醇醚酯燃料，尽可能在汽、柴油中增加醇醚酯等非石油产品的比例，减轻对石油的依赖，提高燃烧效率，减少污染物排放，是我国燃油的发展方向。汽油和柴油是从石油直接分离或通过裂解、重整和加氢生产得到的最常用燃油。柴油组分比汽油组分的分子链更长，油品的沸点和粘度更高。常用的甲醇、乙醇添加剂存在极性强，挥发性大，与柴油互溶性差、需要助溶助剂，低温容易分层，燃烧容易产生甲醛或乙醛，存在腐蚀金属管路等问题。混合燃料中少量水分存在会导致分层，影响使用，需要无水乙醇或无水甲醇。甲醇还存在挥发性大和毒性大的问题；二甲醚、甲酸甲酯、甲缩醛等添加剂同样存在沸点低，挥发性大，毒性大，甲酸甲酯、甲缩醛存在极易水解，腐蚀设备，使用现有储运系统还有挥发损失和危险性大等系列问题。虽然甲醇衍生物碳酸二甲酯(参见专利申请CN201010136069)或聚甲氧基二甲醚(参见专利申请CN201310435172)改善了与燃油的互溶性，但存在热值偏低、生产成本高、性价比低的问题。曾经被认为比较理想可大量添加的甲基叔丁基醚由于致癌性已被美国禁用。综上所述，互溶性、使用安全性、生产成本是制约含氧添加剂在汽、柴油中大量使用的三大主要障碍。因此，需要创立能够较好弥补以上不足的新型燃油体系。李永强等研究了草酸二异戊酯的合成，同时将其作为新型柴油十六烷值改进剂(参见李永强，王书燕；柴油十六烷值改进剂草酸二异戊酯的合成；《化工中间体》；2014)。梁渠等研究了在复配生物柴油中添加硝酸正丁酯(NBN)、草酸正丁酯(DNBO)、氢过氧化叔丁烷(TBHP)以及三者两两复配的CN改进剂，证明DNBO与TBHP复配有协同增加十六烷值的作用(参见梁渠，周涛，曹金磊；基于自燃点法的复配麻风树柴油的十六烷值改进与测定；《林产化学与工业》；2015)。胡应喜等研究了草酸二异丁酯的合成方法，并将其作为柴油十六烷值改进剂(参见胡应喜，孙少磊；新型柴油十六烷值改进剂草酸二异丁酯的合成；《化学与生物工程》；2007)。陈光等研究了草酸二正丁酯的合成方法，并将其作为柴油十六烷值改进剂(参见陈光，张晓丽，钱新华，任立国，催化合成新型十六烷值改进剂草酸二正丁酯，《当代化工》，2006)专利申请CN201310384220.4公开了一种船用甲醇燃料油，其采用十六烷值改进剂为草酸甲酯、草酸乙酯、草酸丙酯、草酸丁酯等的混合物。CN201610181360.5一种节油柴油清净剂，其包含十六烷值改进剂，十六烷值改进剂由草酸二正丁酯、草酸二异丁酯、草酸二丙酯混合而成，所述草酸二正丁酯、草酸二异丁酯、草酸二丙酯的质量比为(1-3)∶(1-3)∶(1-3)。但是现有技术既没有明确出草酸酯能够单独作为燃料，作为助剂的用途也不清晰，而且虽然公开了部分草酸混合酯，但是其均是以草酸对称酯为原料，仅仅以提高十六烷值而进行的研究，并没有关注其作为燃油替代品或大比例添加剂的化合物或化合物特性及经济性。
技术实现思路
为开发满足燃油使用要求和更加经济、环保的非石油基燃油新油品，本专利技术提出了可广泛用作燃油替代品和大比例添加剂的草酸酯燃油新体系。具体地讲，本专利技术提供了式(I)草酸酯类化合物或其组合物的新燃油体系的用途，其特征在于所述式(I)化合物或由式(I)化合物中多种成分组成的组合物用于燃油，其中式(I)化合物的结构式如下：其中，R1和R2相同或不同，R1选自C1-C22烷基，R2选自C1-C22烷基。R1和R2相同称为草酸对称酯，R1和R2不同，称为草酸不对称酯，不同的草酸对称酯的组合物、不同的草酸不对称酯组合物或草酸对称酯和草酸不对称酯的组合物称为草酸混合酯。上述用途中，式(I)化合物或由式(I)化合物中多种成分组成的组合物用于燃油中后，燃油符合辛烷值≥98，十六烷值≥40，耗氧量≥0.95和空燃比≥4.10的使用要求，其中式(I)化合物的结构式如下：其中，R1和R2相同或不同，R1选自C1-C22烷基，R2选自C1-C22烷基。优选的，上述式(I)化合物用作燃油的用途中，所述式(I)化合物或由式(I)化合物中多种成分组成的组合物用于燃油，燃油符合98≤辛烷值≤105，40≤十六烷值≤60，0.95≤耗氧量≤2.8和4.10≤空燃比≤11.67的性能要求。上述用途中，式(I)化合物一般称作草酸酯化合物，取代基R1和R2相同的化合物一般称作草酸对称酯。取代基R1和R2不同的化合物一般称作草酸不对称酯。上述用途中，优选的，R1和R2相同，即式(I)化合物为草酸对称酯。上述用途中，优选的，R1和R2不同，即式(I)化合物为草酸不对称酯上述用途中，所R1是C1-C8的烷基，R2是C2-C22的烷基，优选的，R1是C1的甲基或C2的乙基，R2是C2-C22的烷基。上述用途中，所述式(I)化合物优选为草酸二甲酯(DMO)，草酸二乙酯(DEO)，草酸甲乙酯(MEO)，草酸甲丁酯(MBO)，草酸甲异丙酯(MiPO)，草酸乙丁酯(EBO)，草酸二丁酯，草酸甲辛酯，草酸甲C18酯或草酸甲C22酯。优选式(I)化合物为草酸甲乙酯，草酸甲丁酯、草酸甲辛酯。作为典型的汽油大比例添加剂或替代品草酸甲乙酯分子中，碳含量为45.45％，氧含量为48.48％，氢含量为6.06％，碳∶氢原子数目＝1∶1.5；甲醇分子中碳含量为37.50％，氧含量为50.00％，氢含量为12.50％，碳∶氢原子数目＝1∶4；乙醇分子中碳含量为53.33％，氧含量为35.56％，氢含量为13.33％，碳∶氢原子数目＝1∶3；可见草酸甲乙酯的碳含量远高于甲醇，接近乙醇；氧含量高于乙醇，接近甲醇；氢气含量和碳氢原子数只有乙醇的一半。可见草酸甲乙酯更适合煤基合成，具有可大规模、低成本生产的原料和平台优势。本专利技术还提供了一种燃油组合物，其特征在于所述燃油组合物包含式(1)化合物中的一种草酸酯化合物和工业燃油中的至少一种，或所述燃油组合物包含式(1)化合物中的一种草酸酯化合物和民用燃油中的至少一种，所述工业燃油选自汽油、煤油、柴油和重油，其中式(I)化合物的结构式如下：其中，R1和R2相同或不同，R1选自C1-C22烷基，R2选自C1-C22烷基，且R1和R2不同时为甲基，且式(1)化合物占燃料组合物的重量百分比为1-100％。优选为10-90％。利用草酸对称酯、草酸不对称酯和草酸混合酯与燃油的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.式(I)草酸酯类化合物或其组合物的新燃油体系的用途，其特征在于所述式(I)化合物或由式(I)化合物中多种成分组成的组合物用于燃油，其中式(I)化合物的结构式如下：/n
【技术特征摘要】
1.式(I)草酸酯类化合物或其组合物的新燃油体系的用途，其特征在于所述式(I)化合物或由式(I)化合物中多种成分组成的组合物用于燃油，其中式(I)化合物的结构式如下：
其中，R1和R2相同或不同，R1选自C1-C22烷基，R2选自C1-C22烷基，R1和R2相同称为草酸对称酯，R1和R2不同，称为草酸不对称酯，不同的草酸对称酯的组合物、不同的草酸不对称酯组合物或草酸对称酯和草酸不对称酯的组合物称为草酸混合酯，式(I)化合物或由式(I)化合物中多种成分组成的组合物用于燃油中后，燃油符合98≤辛烷值≤105，40≤十六烷值≤60，0.95≤耗氧量≤2.8和4.10≤空燃比≤11.67的性能要求。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于R1是C1-C8的烷基，R2是C2-C22的烷基，优选的，式(I)化合物为草酸二甲酯，草酸二乙酯，草酸甲乙酯，草酸甲丁酯，草酸甲异丙酯，草酸乙丁酯，草酸二丁酯，草酸甲辛酯，草酸甲C18酯或草酸甲C22酯，优选式(I)化合物为草酸甲乙酯，草酸甲丁酯、草酸甲辛酯。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于所述式(I)化合物或由式(I)化合物中的多种组成的组合物的用于降低与其混合的工业燃油或民用燃油燃烧时对氧气或空气的消耗量并提高工业燃油或民用燃油的辛烷值或十六烷值，所述工业燃油选自汽油、煤油、柴油和重油，所述式(I)化合物或由式(I)化合物中的多种组成的组合物对氧气或空气的消耗量比同质量的汽、柴油降低30％以上，作为添加剂可提高工业燃油或民用燃油的辛烷值2％以上或十六烷值2％以上。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于所述式(I)化合物的用途进一步包括式(I)化合物或由式(I)化合物中的多种组成的组合物用于显著降低与其混合的工业燃油或民用燃油的废气及污染物排放量和热量损失，提高当量热功和促进工业燃油或民用燃油完全燃烧。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于所述式(I)的化合物或由式(I)化合物中的多种组成的组合物比同质量的燃油降低废气及污染物排放量为30％以上和降低热量损失30％以上，提高当量热功5％以上。
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹应武，郭伟，赵玉芬，卢英华，吐松，叶李艺，任毅华，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。