一种高含氧量的乙醇燃油助剂及制备方法
技术领域
本发明涉及乙醇然后领域，具体涉及一种高含氧量的乙醇燃油助剂及制备方法。
背景技术
随着经济的不断发展，对于汽油等化石能源的消耗逐年上升，降低摆脱对于不可再生能源的依赖是建立持续发展型社会的必要因素。乙醇汽油是在传统汽油中添加10%的乙醇作为汽车用燃油，不仅可以缓解对于石油资源的依赖，还能大量消化陈粮，促进农业的发展。乙醇汽油的使用可以大幅降低汽车尾气中CO的排放，改善大气质量和缓解环境污染。
乙醇汽油同样具有很多缺点，如燃烧热值低，对橡胶溶胀，产物腐蚀管道等。其中一个关键问题在于燃烧的热值较低，这是因为乙醇的蒸发潜热较大，在前期雾化过程中吸热较为明显，导致输送进发动机的燃料气温度较低，导致进风量较小，氧气含量不足容易导致燃烧不完全，同时乙醇会导致粘度改性剂析出，导致气缸内部积碳严重。
申请号为2004100000173的专利申请提出一种汽油机使用的乙醇汽油,由乙醇、汽油、乳化剂和催化剂混合组成,通过由稀土元素微粒构成的催化剂,使混合燃料在即将燃烧及然烧的过程中相互作用实现缸内燃料重整。以及一种所述混合燃料的配制方法,包括确定乙醇和汽油的含水量及可能的吸水量;确定乙醇的含量;确定乳化剂的含量;确定催化剂的添加量;以及,将上述确定含量的乳化剂与乙醇混合,将催化剂与汽油混合,再将两种混合物混合构成乙醇汽油。克服了传统方式在汽油中加入乙醇,特别是吸收了水分的乙醇后发动机功率下降、油耗上升的缺点,并自动补偿了气缸中高压推迟的现象,大幅度降低了污染物排放量。汽油机使用的乙醇汽油及其配制方法，通过稀土金属作为催化剂助燃，提高燃烧热值，但其使用原料较为苛刻，不利于产业化应用。因此，针对乙醇汽油助燃效果的研究和开发具有十分重要的实际意义。
申请号为2006101135124的专利申请公开了一种民用合成燃料，由甲醇、汽油、轻油、乙醇、碳5、乙烷、丙酮、硝酸钾和高锰酸钾按照重量百分比范围为：甲醇14～55％、汽油4～45％、轻油5～48％、乙醇1～49％、碳51～39％、乙烷2～45％、丙酮8～37％、硝酸钾2～49％、高锰酸钾2～38％组成，其制备方法包括以下步骤：将轻油、甲醇、碳5、乙烷、丙酮和硝酸钾混合成半成品；将乙醇、汽油和高锰酸钾混合成半成品；再将两种半成品混合即为成品。本发明比传统民用燃料热值高，燃烧更加充分彻底，无烟尘无PM，更为节能环保，同时使用安全，搬运方便。
申请号为2017112506060的专利申请公开了一种乙醇汽油及其制备方法，包括以下重量份的原料：主燃料油60-70份、醇类添加剂1-3份、MTBE组分20-30份、乙醇10-15份；所述主燃料油包括芳构油和/或异构油，所述醇类添加剂包括异丁醇和/或叔丁醇。本发明所述的乙醇汽油所用原料充足、成本低，燃烧无三废产生，更加环保，有较好的挥发性，燃烧更加彻底，热值达到46000KJ/kg，而且辛烷值高（92-95），大大增加了其抗爆指数，安全性更好。
申请号为2017111361952的专利申请公开了一种乙醇汽油燃烧增强剂及制备方法，属于燃料添加剂技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种乙醇汽油燃烧增强剂的制备方法。该方法包括：a、将黄原胶溶于水中，形成壁材溶液；将硝化棉和吐温80溶于乙酸乙酯中，形成芯材溶液；b、在0～4℃条件下，将芯材溶液加入壁材溶液中，高速搅拌得乳化液；c、将乳化液冷冻干燥，得到硝化棉胶囊；d、将硝化棉胶囊、蓖麻油、双环戊二烯基铁、正己烷、硝酸戊酯和表面活性剂混合均匀，得到乙醇汽油燃烧增强剂。本发明的制备方法工艺简单成本低，制备得到的乙醇汽油燃烧增强剂，稳定性好、动力性强、互溶性佳，能够在燃烧时增加乙醇汽油的燃烧值，解决乙醇汽油热值低和动力性不足的问题。
申请号为200710154478X的专利申请公开了一种乙醇汽油,其主要由加入生物添加剂的乙醇和普通汽油按一定的(乙醇质量∶汽油质量=50%∶50%)比例进行混合调制而成,加入的添加剂主要成分是经过脱脂100%的蓖麻油,主要用于解决三个问题:①乙醇与汽油分层问题。②提高乙醇燃烧热值。③降低混合燃料对汽车零部件的腐蚀。由于这种添加剂由植物提炼而成,不属于化学添加剂。因此称为生物添加剂。这种含生物添加剂的50%乙醇汽油作为汽油的替代燃料具有以下优点:(1)与汽油相比,功率下降不到7%。(2)与汽油相比,汽车油耗无明显增加。(3)与汽油相比,汽车有害排放物明显减少。(4)与汽油相比,对汽车零部件无腐蚀,并对汽车关键零部件起润滑作用。(5)生产工艺简单,制造成本低。
申请号为2015110131530的专利申请公开了一种车用燃料。该车用燃料由燃料乙醇、汽油、甲醇、助燃剂组成，其中各组分的重量份数为：燃料乙醇1~20份、汽油50~90份、甲醇10~20份、助燃剂1~10份；所述助燃剂是由：抗氧化剂1~10份、二茂铁1~3份、碳酸二甲酯2~10份、二甲苯3~9份、乙二醇单乙醚8～20份组成。本发明的车用燃料具有清洁环保、燃烧充分、热值高的特点，所采用的助燃剂能增强汽油的稳定性和清洁性能，有效抑制汽油对发动机燃烧系统产生的腐蚀，燃烧效率高，动力强劲，尾气排放环保。
发明内容
针对目前的乙醇汽油燃烧不完全的问题，本发明提出一种高含氧量的乙醇燃油助剂及制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所述一种高含氧量的乙醇燃油助剂由如下方法制备得到：
（1）将1,2,3-三羟基苯溶解于无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
（2）在步骤（1）所述1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入氢氧化钾粉末，得到溶液A；
（3）再将步骤（2）所述溶液A密闭，之后向所述溶液A中通入过量纯氧，使其充分吸附，得溶液B；
（4）再在步骤（3）所述溶液B中加入氧化钙脱水24~30h，经过滤得到乙醇燃油助剂。
（5）将步骤（4）所述脱水产物和汽油、助溶剂进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油；
所述1,2,3-三羟基苯、氢氧化钾的重量比为10~15:2~6；
步骤（1）中1,2,3-三羟基苯在碱性环境中，产生自氧化反应，释放超氧阴离子自由基（·O2-），对氧气进行充分吸附。
1,2,3-三羟基苯又名1,2,3-苯三酚、焦性没食子酸、焦倍酸、焦倍酚、焦棓酚、焦棓酸、连苯三酚,邻苯三酚等等。可以采用市售的1,2,3-三羟基苯，纯度越高越好，但是纯度高，成本一般也比较高，1,2,3-三羟基苯的纯度98%以上对产品的影响较小。
氢氧化钾固体有白色粉末或片状固体，为了能够与1,2,3-三羟基苯充分的反应，本发明需要采用白色粉末态的氢氧化钾。
进一步优选的，步骤（1）所述1,2,3-三羟基苯、无水乙醇的重量比为5~15:90~100，优选所述1,2,3-三羟基苯、无水乙醇的重量比为5~10:90~95。
纯氧的通入量太少，达不到过量的目的，得到的乙醇汽油燃烧后的不完全燃烧残留物仍然较多，通入过多的纯氧，又会造成一定的浪费。较佳的是每100ml溶液A，通入5ml以上的纯氧就能达到过量的目的，在每100ml溶液A，通入5~8ml的纯氧既不会浪费，也不会产生气压过大的安全性问题，也能够达到纯氧过量的目的，得到的乙醇汽油燃烧后的不完全燃烧残留物很少。
因此，进一步优选的，步骤（3）所述通入过量纯氧为：每100ml溶液A，通入5ml以上的纯氧；步骤（5）所述通入过量纯氧优选为：每100ml溶液A，通入5~8ml的纯氧。
进一步优选的，步骤（4）所述氧化钙与1,2,3-三羟基苯的重量比为25~50:50~150。
本发明进一步提供一种高含氧量的乙醇燃油助剂的制备方法，制备方法包括如下步骤：
（1）将1,2,3-三羟基苯溶解于无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
（2）在步骤（1）所述1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入氢氧化钾粉末，得到溶液A；
（3）再将步骤（2）所述溶液A密闭，之后向所述溶液A中通入过量纯氧，使其充分吸附，得溶液B；
（4）再在步骤（3）所述溶液B中加入氧化钙脱水24~30h，经过滤得到乙醇燃油助剂。
针对目前乙醇汽油容易燃烧不完全，容易导致积碳的问题，本发明通过将1,2,3-三羟基苯溶解于无水乙醇中，加入氢氧化钾粉末后密闭，之后向液体中通入过量纯氧，使其充分吸附后对液体进行脱水，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：通过将1,2,3-三羟基苯吸氧形成高氧浓度液体，在燃烧过程中可以有效促进汽油的有氧燃烧，抑制汽油中有机物的碳化。
原则上本发明乙醇燃油助剂直接用于汽油的添加剂。在具体使用时可以参考的典型使用方法如下：
将乙醇燃油助剂与汽油、助溶剂进行复配使用，可获得高氧浓度的乙醇汽油；所述助溶剂为异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇、辛醇或杂醇的一种；所述乙醇燃油助剂、汽油和助溶剂的重量份数分别为9~11重量份、88~95重量份和3~5重量份。
在使用时，乙醇燃油助剂、汽油和助溶剂的配比对乙醇汽油的质量也有很大的影响，乙醇燃油助剂的添加量过少，得到的乙醇汽油燃烧后的不完全燃烧残留物仍然较多，乙醇燃油助剂的添加量过多，得到的乙醇汽油燃烧后的不完全燃烧残留物也多。
附图说明
图1为实施例1制备的乙醇汽油在容器内燃烧后的残留物图。
图2为对比例1制备的乙醇汽油在容器内燃烧后的残留物图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
高含氧量的乙醇燃油助剂制备：
步骤1：将100g1,2,3-三羟基苯溶解于900g无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
步骤2：在步骤1制备得到的1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入20g氢氧化钾粉末，得到溶液A；
步骤3：再将步骤2制备得到的溶液A密闭，之后向溶液A中通入80ml纯氧，使其充分吸附，得溶液B。
步骤4：再在步骤3制备得到的溶液B中加入50g氧化钙脱水24h，经过滤得到乙醇燃油助剂；
将乙醇燃油助剂50g和450g汽油、25g助溶剂正丁醇进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油。
相关检测方法：
取100ml实施例1制备得到的乙醇汽油样品放入容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。实施例1制备的乙醇汽油在容器内燃烧后的残留物图如图1所示。
实施例2
高含氧量的乙醇燃油助剂制备：
步骤1：将110g1,2,3-三羟基苯溶解于900g无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
步骤2：在步骤1制备得到的1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入30g氢氧化钾粉末，得到溶液A；
步骤3：再将步骤2制备得到的溶液A密闭，之后向溶液A中通入80ml纯氧，使其充分吸附，得溶液B。
步骤4：再在步骤3制备得到的溶液B中加入50g氧化钙脱水24h，经过滤得到乙醇燃油助剂；
将乙醇燃油助剂50g和450g汽油、25g助溶剂正丁醇进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油。
取100ml实施例2制备得到的乙醇汽油样品放入同样的容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。
实施例3
高含氧量的乙醇燃油助剂制备：
步骤1：将120g1,2,3-三羟基苯溶解于900g无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
步骤2：在步骤1制备得到的1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入30g氢氧化钾粉末，得到溶液A；
步骤3：再将步骤2制备得到的溶液A密闭，之后向溶液A中通入80ml纯氧，使其充分吸附，得溶液B。
步骤4：再在步骤3制备得到的溶液B中加入50g氧化钙脱水24h，经过滤得到乙醇燃油助剂；
将乙醇燃油助剂50g和450g汽油、25g助溶剂异戊醇进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油。
取100ml实施例3制备得到的乙醇汽油样品放入同样的容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。
实施例4
高含氧量的乙醇燃油助剂制备：
步骤1：将140g1,2,3-三羟基苯溶解于900g无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
步骤2：在步骤1制备得到的1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入30g氢氧化钾粉末，得到溶液A；
步骤3：再将步骤2制备得到的溶液A密闭，之后向溶液A中通入80ml纯氧，使其充分吸附，得溶液B。
步骤4：再在步骤3制备得到的溶液B中加入50g氧化钙脱水24h，经过滤得到乙醇燃油助剂；
将乙醇燃油助剂50g和450g汽油、25g助溶剂正丁醇进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油。
取100ml实施例4制备得到的乙醇汽油样品放入同样的容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。
实施例5
高含氧量的乙醇燃油助剂制备：
步骤1：将150g1,2,3-三羟基苯溶解于900g无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
步骤2：在步骤1制备得到的1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入30g氢氧化钾粉末，得到溶液A；
步骤3：再将步骤2制备得到的溶液A密闭，之后向溶液A中通入80ml纯氧，使其充分吸附，得溶液B。
步骤4：再在步骤3制备得到的溶液B中加入50g氧化钙脱水24h，经过滤得到乙醇燃油助剂；
将乙醇燃油助剂50g和450g汽油、25g助溶剂异丁醇进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油。
取100ml实施例5制备得到的乙醇汽油样品放入同样的容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。
实施例6
高含氧量的乙醇燃油助剂制备：
步骤1：将120g1,2,3-三羟基苯溶解于900g无水乙醇中，得到1,2,3-三羟基苯乙醇溶液；
步骤2：在步骤1制备得到的1,2,3-三羟基苯乙醇溶液中加入40g氢氧化钾粉末，得到溶液A；
步骤3：再将步骤2制备得到的溶液A密闭，之后向溶液A中通入80ml纯氧，使其充分吸附，得溶液B。
步骤4：再在步骤3制备得到的溶液B中加入50g氧化钙脱水24h，经过滤得到乙醇燃油助剂；
将乙醇燃油助剂50g和450g汽油、25g助溶剂异丙醇进行复配，即获得高氧浓度的乙醇汽油。
取100ml实施例6制备得到的乙醇汽油样品放入同样的容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。
对比例1
乙醇汽油制备：
将100g乙醇、900g汽油和50g异丙醇混合复配即获得乙醇汽油。
取100ml对比例1制备得到的乙醇汽油样品放入与实施例同样的容器中，点燃汽油进行燃烧后，冷却至室温后，测量容器的重量，再减去初始的容量重量，即为乙醇汽油燃烧后残余物的重量，所得结果如表1所示。对比例1制备的乙醇汽油在容器内燃烧后的残留物如图2所示。
表1实施例及对比例的乙醇汽油燃烧后残余物的重量
通过检测，从表1实施例及对比例的乙醇汽油燃烧后残余物的重量可以看出，乙醇汽油燃烧后，实施例剩下的燃烧产物比对比例1的燃烧产物少，此外，由图1及图2可见实施例1剩下的燃烧产物比对比例1的燃烧产物少，表明实施例的乙醇汽油燃烧得更充分，这是由于实施例加入的1,2,3-三羟基苯在乙醇中溶解后对氧气进行充分吸附，得到的高含氧量产物与汽油复配，使汽油的含氧量有效提高，从而使得乙醇汽油燃烧更加充分。
