1.本发明涉及燃料技术领域，尤其涉及一种动力燃料和制备方法及应用。


背景技术：

2.随着经济的发展，汽车已成为人们生活中不可或缺的代步工具。随着汽车产量的增加，汽油等燃料的用量也日益增加，一些能源和环境问题也愈加凸显，例如：石油资源的大量开采造成的石油短缺问题，汽车排放的有害尾气造成的环境污染问题。为了解决上述能源和环境问题，各国开始寻找新的燃料以替代原来的汽油燃料。其中，醇类燃料由于具有清洁卫生、安全环保、使用方便、廉价等优点，成为最具潜力的新型燃料以代替原来的汽油燃料。
3.目前，醇类燃料以单一甲醇为主，其热值仅在4500卡/克左右，热值较低，在作为燃料使用的过程中，存在火力小、燃烧释放的能量低的问题，不利于发动机输出动力性能的提高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种动力燃料及其制备方法和应用。本发明提供的燃料通过将各原料进行复配，不仅改善了醇类燃料热值低的问题，而且还能显著提高燃料的燃烧性能，燃料在使用过程中能够充分燃烧，增强发动机的输出动力。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种动力燃料，包括以下重量份的组分：
7.煤制芳香烃 35～50份；
8.煤制溶剂油 15～35份；
9.醇 12～30份；
10.三乙酸甘油酯 10～15份；
11.石油磺酸钠 2～8份；
12.助燃剂 1～2份。
13.优选的，所述醇包括一元醇和/或二元醇。
14.优选的，所述一元醇包括甲醇；所述二元醇包括丙二醇、丁二醇、辛二醇和异辛二醇中的一种或多种。
15.优选的，所述助燃剂为3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和丙醚的混合物。
16.优选的，所述3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和丙醚的质量比为8～12：5～8。
17.本发明还提供了上述方案所述动力燃料的制备方法，包括以下步骤：
18.将煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠进行第一混合，得到混合液；
19.将助燃剂和所述混合液依次进行第二混合和静置，得到动力燃料。
20.优选的，所述第一混合和第二混合的时间独立地为20～60min。
21.优选的，所述静置的时间为4～8h。
22.本发明还提供了上述方案所述动力燃料或上述方案所述制备方法制备的动力燃料在车载发动机中的应用。
23.本发明提供了一种动力燃料，包括以下重量份的组分：煤制芳香烃35～50份；煤制溶剂油15～35份；醇12～30份；三乙酸甘油酯10～15份；石油磺酸钠2～8份；助燃剂1～2份。本发明采用热值较高的煤制芳香烃、煤制溶剂油和醇配伍，提高了燃料的热值，并利用醇类物质提高煤制芳香烃和煤制溶剂油的燃烧性能以及燃烧的稳定性，使其能够充分燃烧，提高燃料在使用时释放的能量，从而显著增强发动机的输出动力；并且充分燃烧还能降低一氧化碳等不完全燃烧产物的排放量，减少有害尾气的排放。实施例结果表明，本发明提供的动力燃料可以有效提高发动机的扭矩和功率，燃烧率高，可以有效降低燃油消耗，同时，有害尾气排放量少，满足环保要求。
24.本发明还提供了上述技术方案所述动力燃料的制备方法。该制备方法步骤简单，易于操作，适于工业化生产。
25.本发明还提供了上述技术方案所述动力燃料在车用发动机中的应用。本发明的实施例实验数据表明，本发明提供的动力燃料可以有效提高发动机的扭矩和功率，提高发动机的输出功率，可以直接替代汽油使用。
附图说明
26.图1为实施例8中不锈钢片在腐蚀实验浸泡前的表面状态；
27.图2为实施例8中不锈钢片浸泡在两组溶剂中的状态；
28.图3为实施例8中不锈钢片浸泡72h之后的表面状态。
具体实施方式
29.本发明提供了一种动力燃料，包括以下重量份的组分：煤制芳香烃35～50份；煤制溶剂油15～35份；醇12～30份；三乙酸甘油酯10～15份；石油磺酸钠2～8份；助燃剂1～2份。
30.如无特殊说明，本发明使用的组分均为市售。
31.本发明提供的动力燃料包括煤制芳香烃35～50份，优选为37～48份，更优选为39～45份，进一步优选为40份。在本发明中，所述煤制芳香烃的馏程优选为70～225℃，更优选为70～210℃，进一步优选为70～200℃。
32.以煤制芳香烃的重量份数为基准，本发明提供的提供的动力燃料包括煤制溶剂油15～35份，优选为18～32份，更优选为20～30份，进一步优选为23份。在本发明中，所述煤制溶剂油的馏程优选为60～205℃，更优选为60～200℃，进一步优选为60～190℃。
33.以煤制芳香烃的重量份数为基准，本发明提供的提供的动力燃料包括醇12～30份，优选为16～26份，更优选为18～24份，进一步优选为20份。在本发明中，所述醇优选包括一元醇和/或二元醇，所述一元醇优选包括甲醇；所述二元醇优选包括丙二醇、丁二醇、辛二醇和异辛二醇中的一种或多种，在本发明的实施例中，当所述二元醇为单一种类二元醇时，所述二元醇优选为辛二醇或异辛二醇，当所述二元醇为多种二元醇的组合物时，所述二元醇优选为异辛二醇和丁二醇的组合、异辛二醇和丙二醇的组合或辛二醇和丁二醇的组合。在本发明的实施例中，所述丙二醇优选为1,3
‑
丙二醇，所述丁二醇优选为1,2
‑
丁二醇或1,4
丁二醇，所述辛二醇优选为1,6
‑
辛二醇，所述异辛二醇优选为1,4
‑
异辛二醇。当所述醇为一元醇和二元醇的组合物时，所述一元醇和二元醇在任意质量比下进行混合均可，在本发明中的具体实施例中，所述一元醇和二元醇的质量比优选为10～12:8～14。本发明优选将一元醇和二元醇的质量比控制在上述范围内有利于提高燃料在气缸中燃烧时所需的氧含量，使燃料能够充分燃烧。
34.本发明采用煤制芳香烃和煤制溶剂油作为基础组分，用于提高燃料的热值，但是两者作为基础组分使用，容易出现燃烧不充分的现象，导致尾气黑烟多动力下降的问题，本发明采用醇与煤制芳香烃和煤制溶剂油等基础组分配伍，提高了煤制芳香烃和煤制溶剂油的燃烧性能，使其能够充分燃烧，提高燃料在使用时释放的能量以及燃烧的稳定性，显著增强发动机的输出动力，同时减少一氧化碳等不完全燃烧有害尾气的排放量，满足环保要求。
35.以煤制芳香烃的重量份数为基准，本发明提供的动力燃料包括三乙酸甘油酯10～15份，优选为11～14份，更优选为11～12份，进一步优选为11.5份。在本发明中，所述三乙酸甘油酯能够提高燃料的燃烧性能，还能与金属表面进行化学和物理吸附作用，形成良好的抗氧化保护膜，阻隔腐蚀物质与金属件的接触，起到抑制腐蚀的作用，保护发动机燃料系统，延长使用期，并防止生成的锈粒阻塞燃料滤网和喷嘴等影响发动机的正常运转。同时，所述三乙酸甘油酯还可以有效地解决燃料贮存分层的问题，提高燃料的抗水性，防止燃料对发动机中橡胶件的溶胀。
36.以煤制芳香烃的重量份数为基准，本发明提供的动力燃料包括石油磺酸钠2～8份，优选为3～7份，更优选为5～7份，进一步优选为6份。在本发明中，所述石油磺酸钠可以有效抑制甲醇对发动机中橡胶件的溶胀。
37.以煤制芳香烃的重量份数为基准，本发明提供的动力燃料包括助燃剂1～2份，优选为1.2～1.8份，更优选为1.4～1.6份，进一步优选为1.5份。在本发明中，所述助燃剂优选为3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和丙醚的混合物，所述3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和丙醚可以以任意质量比混合。在本发明的实施例中，所述3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和丙醚的质量比优选为8～12：5～8，更优选为9～11：5～6，进一步优选为9～10：5～6，最优选为10:5。在本发明中，采用上述质量比的3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和丙醚的混合物作为助燃剂助燃效果好，有利于燃料的充分燃烧。
38.本发明还提供了上述方案所述动力燃料的制备方法，包括以下步骤：
39.将煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠进行第一混合，得到混合液；
40.将助燃剂和所述混合液依次进行第二混合和静置，得到动力燃料。
41.在本发明，所述第一混合和第二混合的时间独立地优选为20～60min，更优选为30～55min，进一步优选为40～50min。在本发明的具体实施例中，优选采用搅拌的方式进行混合，本发明对搅拌的设备和方式没有特殊要求，为本领域技术人人员熟知的设备和方式。
42.在本发明中，所述静置的时间优选为4～8h，更优选为5～7h，进一步优选为6h。
43.本发明还提供了上述方案所述动力燃料在车载发动机中的应用。本发明对所述动力燃料的使用方式没有特殊要求，为本领域技术熟知的方式。
44.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
45.实施例1
46.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃40份，煤制溶剂油23份，醇20份(甲醇12份，1,6
‑
辛二醇8份)，三乙酸甘油酯11.5份，石油磺酸钠4份，助燃剂1.5份，助燃剂包括1份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和0.5份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～210℃，煤制溶剂油的馏程为60～200℃。
47.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌55min，之后再加入助燃剂，继续搅拌30min，搅拌完毕后，静置6h后得到动力燃料。
48.实施例2
49.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃38份，煤制溶剂油20份，醇24份(甲醇10份，1,3
‑
丙二醇14份)，三乙酸甘油酯10份，石油磺酸钠6.2份，助燃剂1.8份，助燃剂包括1.1份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和0.7份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～200℃，煤制溶剂油的馏程为60～195℃。
50.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌45min，之后再加入助燃剂，继续搅拌20min，搅拌完毕后，静置4h后得到动力燃料。
51.实施例3
52.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃40份，煤制溶剂油35份，醇19份(1,4
‑
异辛二醇10份，1,3
‑
丙二醇9份)，三乙酸甘油酯13份，石油磺酸钠6.5份，助燃剂1.5份，助燃剂包括0.8份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和0.7份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～205℃，煤制溶剂油的馏程为60～190℃。
53.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌40min，之后再加入助燃剂，继续搅拌35min，搅拌完毕后，静置8h后得到动力燃料。
54.实施例4
55.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃40份，煤制溶剂油40份，醇18份(1,4
‑
异辛二醇11份，1,2
‑
丁二醇7份)，三乙酸甘油酯12份，石油磺酸钠7.5份，助燃剂2.5份，助燃剂包括1.5份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和1份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～205℃，煤制溶剂油的馏程为60～190℃。
56.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌45min，之后再加入助燃剂，继续搅拌30min，搅拌完毕后，静置4h后得到动力燃料。
57.实施例5
58.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃46份，煤制溶剂油15份，醇16份(1,6
‑
辛二醇10份，1,4
‑
丁二醇6份)，三乙酸甘油酯13份，石油磺酸钠8份，助燃剂2份，助燃剂包括1份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和1重量份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～190℃，煤制溶剂油的馏程为60～200℃。
59.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌35min，之后再加入助燃剂，继续搅拌35min，搅拌完毕后，静置6h后得到动力燃料。
60.实施例6
61.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃35份，煤制溶剂油29份，1,6
‑
辛二醇15份，三乙酸甘油酯12份，石油磺酸钠8份，助燃剂1份，助燃剂包括0.5份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和0.5重量份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～185℃，煤制溶剂油的馏程为60～200℃。
62.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌30min，之后再加入助燃剂，继续搅拌45min，搅拌完毕后，静置8h后得到动力燃料。
63.实施例7
64.一种动力燃料，以重量份计，组分为：煤制芳香烃45份，煤制溶剂油17份，1,4
‑
异辛二醇18份，三乙酸甘油酯12份，石油磺酸钠6.5份，助燃剂1.5份，助燃剂包括1份3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲醚和0.5重量份丙醚，煤制芳香烃的馏程为70～190℃，煤制溶剂油的馏程为60～195℃。
65.将上述重量份的煤制芳香烃、煤制溶剂油、醇类、三乙酸甘油酯和石油磺酸钠混合搅拌44min，之后再加入助燃剂，继续搅拌35min，搅拌完毕后，静置5h后得到动力燃料。
66.实施例8
67.为验证三乙酸甘油酯对发动机金属件表面的抑制腐蚀作用，以腐蚀性较强的高硫芳香烃作为对照组(a组)，以高硫芳香烃和乙酸甘油酯的混合液(乙酸甘油酯的质量分数为0.5％)为实验组(b组)，将材质、形状以及表面状态相同的不锈钢片置于盛有上述两种溶剂的烧杯中进行腐蚀实验，该不锈钢片的材质与发动机和燃料接触易发生腐蚀部位的材质相同。在室温下，浸泡72h后，将不锈钢片取出，观察不锈钢片表面的腐蚀情况。由于本发明采用的煤制芳香烃、煤制溶剂油等组分对不锈钢片的腐蚀效果较慢，故采用高硫芳香烃进行加速腐蚀。
68.图1为不锈钢片在浸泡前的状态，从图1可以看出不锈钢片的表面光洁，没有腐蚀痕迹，图2为不锈钢片浸泡在a组溶剂和b组溶剂中的状态，图3为不锈钢片在a组溶剂和b组溶剂浸泡72h后的状态，图3中上侧的图为整体图，下侧的图为浸泡72h后不锈钢片的放大图。从图3可以看出a组的不锈钢片表面变深，出现严重的腐蚀痕迹，b组的不锈钢片表面未出现腐蚀痕迹，和浸泡前基本相同，表明在芳香烃中添加三乙酸甘油酯后可以起到抑制腐蚀的作用，防止发动机金属件出现腐蚀，从而可以起到保护发动机燃料系统的作用。
69.将实施例1和实施例2制备得到的动力燃料在增压中冷1.5升发动机上使用，并根据gb/t18297
‑
2001《汽车发动机性能试验方法》标准对其进行动力测试和排放测试。测试结果结果见表1和表2。
70.表1实施例1的动力燃料的动力测试和排放测试结果
[0071][0072]
表2实施例2的动力燃料的动力测试和排放测试结果
[0073][0074]
从表1和表2可以看出，采用本发明制备得到的动力燃料可以给发动机提供较高的扭矩和功率，同时，有害尾气排放量达标，达到环保的标准。
[0075]
将实施例1制备得到的动力燃料和市售国v车用95#汽油(中国石油化工股份有限公司生产)根据gb/t 18297
‑
2001《汽车发动机性能试验方法》进行发动机万有特性测试。
[0076]
试验所用发动机和机油参数见表3：
[0077]
表3万有特性测试所用发动机和机油的参数
[0078][0079]
燃油经济性测试见表4。
[0080]
表4实施例1制备得到的动力燃料和市售车用95#汽油的经济性测试结果
[0081]
[0082]
[0083]
[0084]
[0085][0086]
从表4可以看，本发明制备得到的动力燃料在相同的转速下，能够为发动机提供更高的扭矩和功率，并且耗量低于市售车用汽油，表现出更优良的动力性能和经济性。
[0087]
常规气体排放测试结果见表5。
[0088]
表5实施例1制备的动力燃料和市售车用95#汽油的常规气体排放测试结果
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[0093][0094]
本发明实施例1制备得到的动力燃料和市售车用95#汽油co、hc和nox的平均排放量见表6。
[0095]
表6实施例1制备得到的动力燃料和市售车用95#汽油平均排放量结果
[0096][0097]
从表5和表6可以看出，本发明制备得到的动力燃料在气体排放测试中hc、co和nox各项排放量均少于市售车用95#汽油，表明本发明制备得到的动力燃料由于将煤制芳香烃、煤制溶剂油和醇合理配伍，使燃料燃烧更为充分，有害气体排放量更少，对环境的危害更小，更满足环保的需求。
[0098]
根据表4、表5和表6的数据，可见本发明制备得到的动力燃料不论是在动力、经济性以及气体排放等方面均优于现有市售车用95#汽油，可以在不更换发动机的情况下替代现有汽油。
[0099]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。