专利名称：车用轻烃燃料及其配制方法
技术领域：
本发明涉及一种车用轻烃燃料及其配制方法，尤其是指一种含有正戊烷和异戊烷混合物的轻烃燃料油，可通过添加无铅抗爆剂以及特定的阳离子型氟碳表面活性剂和/或非离子型氟碳表面活性剂以提升其辛烷值(RON)，并增加燃烧效率，为汽车用的一种新能源，符合汽车废(尾)气排放标准，符合环保要求。
背景技术：
一般而言，有关轻烃泛指含5至6个碳原子(或称C5至C6)的烷烃，主要以含5个碳(C5)为主要组成成分，其化学名为戊烷(pentane)。戊烷有三种异构体，主要由正构体戊烷和异构体戊烷所组成。正构体戊烷的研究法辛烷值(RON)为61.8，异构体戊烷的研究法辛烷值(RON)为93，所有炼油厂和天然气油气处理厂副产品的戊烷均为正构体戊烷和异构体戊烷的混合物，其辛烷值约在70至80个单位之间。例如，炼油厂含5个碳馏分正戊烷≤50％，其辛烷值(RON)一般在75至78个单位；天然气油气处理厂含5个碳馏分正戊烷≤30％，异戊烷≥60％，C4和C6各5％，其辛烷值(RON)一般在80至84个单位之间。
因传统汽车引擎为化油器式，采用分电盘点火的发动机点火提前角均在6°至9°之间，压缩比较低。使用低辛烷值(RON)燃料可以通过调整点火时间来使用，但热效率降低，燃料消耗量将上升，且动力也降低。
随着汽车工业的不断进步，高压缩比的电控喷射发动机已完全取代了化油器及分电盘点火的发动机，使用低辛烷值(RON)燃料将严重影响发动机正常使用，轻烃燃料辛烷值(RON)必须达到90个单位以上方可使用。
石油的直馏轻馏分一般辛烷值(RON)都很低，往往达不到汽油规格中要求的辛烷值(RON)水平，为了提高汽油辛烷值(RON)，可以采用加入抗爆剂(或称抗震剂，anti-knocking agent)四乙基铅(tetraethyl lead)的办法，这是自20世纪30年代以来一直被广泛采用的最经济有效的办法。
然而四乙基铅有剧毒，含铅的燃烧废弃也是大气中铅污染的主要来源，环境中的铅会通过呼吸道及食物链进入人体中，使人体血液中铅含量增高，继而因积累作用逐步危害人体肾脏和神经。大量研究已完全证实了大城市的居民身体中的血铅含量与含铅汽油的使用量是密切相关的，因此减少汽油中的加铅量，逐步推广使用无铅燃料已是一种必然的趋势。
因此，如何进行一些改良，使轻烃燃料的戊烷可提升其辛烷值(RON)，以及采用不含铅的抗爆剂，让大气环境中铅污染的主要来源降低而不再危害人体健康，均是相关产业界的课题。
依据中国华东理工大学出版社1993年1月出版的《石油化学》(陈绍洲、徐佩若编著)第125页起指出，醇类虽然具有高的辛烷值(RON)，甲醇为130，乙醇为120，第三丁醇(叔丁醇)为108，但它们的水溶性、较低的净燃烧热、和较高的汽化热都成为实际应用中的不利因素，因此，甲醇或乙醇作为提高车用轻烃燃料的辛烷值的组分，仍有很多因素必须考量与解决。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种车用轻烃燃料及其配制方法，尤其是指一种含有正戊烷和异戊烷混合物的轻烃燃料油，可藉由添加无铅抗爆剂和特定的表面活性剂以提升其辛烷值(RON)，提高燃烧效率而节省能源且符合环保要求。
为达成上述目的，本发明提供了一种车用轻烃燃料的配制方法，该方法包括有下列步骤(a)先将炼油厂副产品经催化裂化的产物或天然气油气凝析油，经蒸馏所获得的轻烃C5馏分(或称轻烃戊烷馏分)100重量份，以添加入1至15重量份的甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether、简称MTBE)，甲基叔戊基醚(tertamyl methyl ether、简称TAME)、无水甲醇或无水乙醇等无铅抗爆剂中的一种或多种作充分混合使辛烷值(RON)达到90个单位以上后备用；(b)将上述步骤(a)中再添加入0.001至0.04重量份阳离子氟碳表面活性剂，例如含氟烷基胺四级铵盐(季铵盐)型、全氟烷基酰胺季级胺盐型或氟烷基胺盐型等阳离子氟碳表面活性剂，必要时，再添加0.001至0.04重量份的含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂。
同时，本发明还提供了一种车用轻烃燃料，其组成包括(1)轻烃戊烷馏分 100重量份(2)无铅抗爆剂1至15重量份(3)阳离子氟碳表面活性剂 0.001至0.04重量份其中，所述无铅抗爆剂可选自甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、无水甲醇和无水乙醇的群组中的一种或多种。
在本发明中，所使用的无水甲醇为含有99.7％甲醇的产品，其可制自煤炭，再经脱除水分处理；无水乙醇即为绝对酒精，其为一种生质能源，为人类期待的未来能源之一。相对于轻烃戊烷馏分100重量份，无水甲醇或无水乙醇的添加量为1-15重量份，其添加量是依据所使用的轻烃戊烷馏分的辛烷值(RON)而定。
本发明所使用的阳离子氟碳表面活性剂可以是氟烷基胺盐型或季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂，例如可选自下列类型中的一种或多种(1)含氟烷基胺季铵盐型，例如(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2N+(CH3)3I-；(2)全氟烷基酰胺季铵盐型，例如C7F15CONH(CH2)3N+(CH3)3I-；(3)氟烷基胺盐型，例如[F(CF2)3CH(OH)CH2]2NCH2CH2NH2·H2SO4。
必要时，本发明的车用轻烃燃料，可进一步添加组分(4)含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂，其与甲基醇醚氟碳表面活性剂相当，具体可以是C8F17C2H4O[CH2CH(CH2OH)O]nH(n平均为1.7)，C8F17C2H4O[CH2CH(CH2OH)O]nH(n平均为1.7)相对于轻烃戊烷馏分100重量份，其添加量为0.001至0.01重量份，优选为0.005重量份左右。
在本发明中，含氟烷基胺季四级铵盐(或称含氟烷基胺季铵盐)、全氟烷基酰胺四级铵盐(或称全氟烷基酰胺季铵盐)、氟烷基胺盐可以择一使用，单独添加到轻烃戊烷馏分与无铅抗爆剂(抗震剂)的混合物，也可与前述的含氟烷基醚醇非离子氟碳表面活性剂合并使用，这可根据最终产品的性质以及原料的取得及价格而定。
目前市场上的一种氟碳表面活性剂(商品名马叻威(MARAVILLA))也可使用于本发明中，其是中国上海文景精细化工有限公司出品，相对于轻烃戊烷馏分100重量份，马叻威(MARAVILLA)的添加量为0.001至0.04重量份，优选为0.02重量份左右。
本发明的车用轻烃燃料具有高辛烷值(RON)，其燃烧完全而节省燃料，且是利用炼油厂副产品或天然气油气凝析油的能源再回收，节省能源，并且不含铅，符合环保要求。
具体实施例方式
至于本发明的详细方法、应用原理、作用与功效，则请参见下列所作的说明，即可得到完全的了解。
本发明的车用轻烃燃料的配制方法，包括下列步骤(a)先将炼油厂副产品经催化裂化的产物或天然气凝析油，经蒸馏所获得的轻烃C5馏分(或称轻烃戊烷馏分)100重量份，添加入1至15重量份的甲基叔丁基醚(MTBE)无铅抗爆剂作充分混合使辛烷值(RON)达到90个单位以上后备用；
(b)将上述步骤(a)中再添加入0.001至0.04重量份的氟烷基胺盐型或四级铵盐(季铵盐)型阳离子氟碳表面活性剂，必要时，再添加0.001至0.04重量份的含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂，作充分混合，即调配成本发明的车用轻烃燃料产品。
又，本发明的另一配制方法的实施方式，可将上述的甲基叔丁基醚(MTBE)无铅抗爆剂以甲基叔戊基醚(TAME)或无水甲醇或无水乙醇取代，即将轻烃戊烷馏分100重量份中，加入1至15重量份的甲基叔戊基醚(TAME)、无水甲醇或无水乙醇，然后再接续如同上述(b)的步骤，在此不再重复赘述。
本发明中所述的甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、无水甲醇、无水乙醇是用来替代现有技术中使用的对大气污染较严重的四乙基铅抗爆剂，且无水甲醇来自煤炭，无水乙醇为生质能源(biomass energy)来自植物界，供应充沛，为未来能源带来远景。
实施例1，轻烃戊烷馏分100重量份中每添加1重量份甲基叔丁基醚(MTBE)可提高辛烷值(RON)2.5个单位，例如，炼油厂副产品的轻烃戊烷馏分100重量份，辛烷值(RON)为78个单位，添加6重量份甲基叔丁基醚(MTBE)，其辛烷值(RON)可提高至93个单位。
实施例2，在天然气油气处理厂的轻烃戊烷馏分100重量份，其辛烷值(RON)为84个单位，若添加3.6重量份甲基叔丁基醚(MTBE)，其辛烷值(RON)可提高至93个单位。
实施例3，另外，轻烃戊烷馏分100重量份中每添加1重量份甲基叔戊基醚(TAME)可提高辛烷值(RON)2.3个单位，例如，炼油厂副产品的轻烃戊烷馏分100重量份，辛烷值(RON)为78个单位，添加6.6重量份甲基叔戊基醚(TAME)，其辛烷值(RON)可提高至93个单位。
实施例4，在天然气油气处理厂的轻烃戊烷馏分100重量份，其辛烷值(RON)为84个单位若添加4重量份甲基叔戊基醚(TAME)，其辛烷值(RON)可提高至93个单位。
实施例5，轻烃戊烷馏分100重量份中每添加1重量份无水甲醇或无水乙醇可提高辛烷值(RON)2个单位，例如炼油厂副产品的轻烃戊烷馏分100重量份，辛烷值(RON)为78个单位，添加7.5重量份无水甲醇或无水乙醇，其辛烷值(RON)可提高至93个单位。
在本发明的一个具体的实施例配方中，是在轻烃燃料100重量份中添加入0.001至0.04重量份氟烷基胺盐型或四级铵盐(季铵盐)型阳离子氟碳表面活性剂；必要时，再添加0.001至0.04重量份的含氟烷基醚醇型非离子氟表面活性剂作充分混合，可大大的抑制轻烃燃料的挥发性，以及具有清洁的作用，可避免在燃烧系统中产生气阻或积碳，并延长机械的寿命。
本发明的车用轻烃燃料的具体组成配方如下第1实施例配方(1)轻烃戊烷馏分(RON 78)100重量份(2)甲基叔丁基醚(MTBE) 6重量份(3)(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2N+(CH3)3I-0.01重量份共同调配成辛烷值(RON)为93个单位的车用轻烃燃料产品。
在本实施例的配方中，组分(3)为一种含氟烷基胺盐型或季铵盐型氟碳表面活性剂，其也可以改用为全氟烷基胺盐型或季铵盐型氟碳表面活性剂，例如G7F15CONH(CH2)3N+(CH3)3I-；或者氟烷基胺盐型氟碳表面活性剂，例如[F(CF2)3CH(OH)CH2]2NCH2NH2CH2·H2SO4。
第2实施例配方(1)轻烃戊烷馏分(RON84) 100重量份(2)甲基叔丁基醚(MTBE)3.6重量份(3)C7F15CONHC3H6N+(CH3)3I-0.003重量份(4)C8F17C2H4O〔CH2CH(CH2OH)O〕nH(n平均为1.7) 0.005重量份共同调配成辛烷值(RON)为93个单位的车用轻烃燃料产品，其中组分(4)为一种含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂，其与甲基醇醚氟碳表面活性剂相当。
又，在本实施例的配方中，组分(3)为一种全氟烷基酰胺季铵盐型，其还可以改用含氟烷基胺季铵基型阳离子氟碳表面活性剂(参照前述第1实施例配方的组分(3))，或者，改用氟烷基胺盐型阳离子氟碳表面活性剂，例如[F(CF2)3CH(OH)CH2]2NCH2CH2NH2·H2SO4。
第3实施例配方(1)轻烃戊烷馏分(RON 78)100重量份(2)甲基叔丁基醚(MTBE) 6重量份(3)马叻威(MARAVILLA) 0.01重量份共同调配成辛烷值(RON)为93个单位的车用轻烃燃料产品。本实施例配方中的组分(3)马叻威(MARAVILLA)为商品名，是中国上海文景精细化工有限公司出品的一种氟碳表面活性剂商品。
第4实施例配方(1)轻烃戊烷馏分(RON84)100重量份(2)甲基叔丁基醚(MTBE) 3.6重量份(3)C7F15CONHC3H6N+(CH3)3I-0.002重量份(4)甲基醇醚氟碳表面活性剂 0.003重量份共同调配成辛烷值(RON)为93个单位的车用轻烃燃料产品。
在前述的第1、第2、第3、第4实施例配方中的组分(2)甲基叔丁基醚(MTBE)无铅抗爆剂(抗震剂)可改用甲基叔戊基醚(TAME)或无水甲醇或无水乙醇，这些无铅抗爆剂在配方中的使用量，依照配方组分(1)轻烃戊烷馏分的辛烷值(RON)来决定。
由上述可知，本发明的车用轻烃燃料及其配制方法，确实提供一种改善传统燃料油的方法，利用本发明的方法配制的车用轻烃燃料产品与传统低辛烷值(RON)燃料油作比较，其优点如下(1)本发明是利用炼油厂副产品或天然气油气凝析油的能源再回收，以节省能源。
(2)本发明是添加不含铅的抗爆剂甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、无水甲醇或无水乙醇来替代对大气污染较严重的四乙基铅抗爆剂。
(3)本发明所配制的高辛烷值(RON)轻烃燃料，其燃烧可达到完全而节省燃料，并可改善发动机的工作特性，使尾气污染的排放降低，且可减少喷油嘴、燃烧室的积碳发生，以延长机械的寿命。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选具体的实施例，若依本发明的构想所作的改变，其产生的功能作用，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。
权利要求
1.一种车用轻烃燃料，其组成包括(1)轻烃戊烷馏分 100重量份(2)无铅抗爆剂 1至15重量份(3)阳离子氟碳表面活性剂 0.001至0.04重量份其中，所述无铅抗爆剂选自甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚、无水甲醇、无水乙醇中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的车用轻烃燃料，其中所述阳离子氟碳表面活性剂选自含氟烷基胺季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂、全氟烷基酰胺季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂、氟烷基胺盐型阳离子氟碳表面活性剂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的车用轻烃燃料，其中所述含氟烷基胺季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂为(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2N+(CH3)3I-，相对于100重量份的轻烃戊烷馏分，其添加量为0.01重量份。
4.根据权利要求2所述的车用轻烃燃料，其中，所述全氟烷基酰胺季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂为C7F15CONH C3H6N+(CH3)3I-，相对于100重量份的轻烃戊烷馏分，其添加量为0.01重量份。
5.根据权利要求2所述的车用轻烃燃料，其中，所述氟烷基胺盐型阳离子氟碳表面活性剂为[F(CF2)8CH(OH)CH2]2NCH2CH2NH2·H2SO4，相对于100重量份的轻烃戊烷馏分，其添加量为0.01重量份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的车用轻烃燃料，其中进一步添加组分(4)含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂，相对于100重量份的轻烃戊烷馏分，其添加量为0.001至0.01重量份。
7.根据权利要求6所述的车用轻烃燃料，其中，所述含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂为C8F17C2H4O[CH2CH(CH2OH)O]nH，其中n平均为1.7，相对于100重量份的轻烃戊烷馏分，其添加量为0.005重量份。
8.根据权利要求6所述的车用轻烃燃料，其中，所述含氟烷基醚醇型非离子氟碳表面活性剂为C8F17C2H4SO2NH[CH2CH(CH2OH)O]nH，其中n平均为1.7，相对于100重量份的轻烃戊烷馏分，其添加量为0.005重量份。
9.一种车用轻烃燃料，其组成包括(1)轻烃戊烷馏分 100重量份(2)无铅抗爆剂 1至15重量份(3)马叻成氟碳表面活性剂 0.001至0.04重量份其中，所述无铅抗爆剂选自甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚、无水甲醇、无水乙醇；所述马叻威氟碳表面活性剂为中国上海文景精细化工有限公司出品。
全文摘要
本发明涉及一种车用轻烃燃料及其配制方法，本发明的车用轻烃燃料的组成包含(1)轻烃戊烷馏分100重量份；(2)无铅抗爆剂，例如甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、无水甲醇、无水乙醇；(3)0.001至0.04重量份的阳离子氟碳表面活性剂(含氟烷基胺季铵盐型、全氟烷基酰胺季铵盐型、氟烷基胺盐型)，必要时，还可添加(4)含氟烷基醚醇非离子氟碳表面活性剂，这些组成充分混合可得到本发明的辛烷值(RON)达到90个单位以上的车用轻烃燃料。
文档编号C10L1/20GK1769400SQ20051000167
公开日2006年5月10日 申请日期2005年2月3日 优先权日2004年11月3日
发明者赵鋻明, 李茂盛 申请人:上海中茂新能源应用有限公司