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含生物酶的汽油复合添加剂及其制备方法与应用

  • 申请号:CN201310325904.7 申请公布号: CN103450957B
  • 申请日: 2013-07-30 申请公布日: 2014-12-31
  • 申请(专利权)人: 专利代理机构: 北京三聚阳光知识产权代理有限公司
  • 分类号:C10L1/236;C10L1/238;C10L1/198;

专利介绍

本发明公开了一种含生物酶的汽油复合添加剂,包括清净剂、携带剂和生物酶,利用生物酶无毒、对环境友好的、反应条件温和等特点,与清净剂和携带剂相配合使用,进一步提高了汽油的品质,汽油的节油减排效果增强。
1.一种汽油复合添加剂,其特征在于,所述复合添加剂包括:清净剂,所述清净剂为聚异丁烯基胺、聚异丁烯基多胺、曼尼希碱和聚醚胺中的一种;xa0携带剂,所述携带剂为聚醚、矿物油和聚α烯烃中的一种或者聚醚与聚异丁烯的混合物;和xa0生物酶,所述生物酶由如下重量份的组分组成:醇氧化酶3-7重量份、醛氧化酶3-7重量份、胺氧化酶3-7重量份、巯基氧化酶3-7重量份、甲硫醇氧化酶3-7重量份、甲基萘醌氧化酶3-7重量份、过氧化物酶10-20重量份、脱甲基酶15-25重量份、脱羧酶5-15重量份、醛缩酶3-7重量份、含氧酸裂解酶3-7重量份、醇、酸、酯类脱水酶3-7重量份、脱巯基酶1-3重量份、磺基酶1-3重量份、脱硫甲基酶1-3重量份、铁螯合酶2-6重量份、钴螯合酶微量和镁螯合酶微量;所述清净剂、携带剂和生物酶的重量份比为1:0.5-6:0.1-5。
2.根据权利要求1所述的汽油复合添加剂,其特征在于,所述清净剂为所述聚异丁烯基胺、所述聚异丁烯基多胺或所述曼尼希碱,所述携带剂为所述矿物油或所述聚a烯烃,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:3-6。
3.根据权利要求1所述的汽油复合添加剂,其特征在于,所述清净剂为所述聚异丁烯基胺、所述聚异丁烯基多胺或所述曼尼希碱,所述携带剂为所述聚醚或所述聚醚与聚异丁烯的混合物,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:0.7-1.1。
4.根据权利要求1所述的汽油复合添加剂,其特征在于,所述清净剂为所述聚醚胺,所述携带剂为所述矿物油或所述聚a烯烃,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:0.5-2。
5.根据权利要求1-4任一所述的汽油复合添加剂,其特征在于,所述清净剂与所述生物酶的重量份比例为1:0.1-2。
6.一种制备权利要求1-5任一所述汽油复合添加剂的方法,其特征在于,包括按照选定的重量份比取所述生物酶、所述清净剂和所述携带剂,在室温至60℃进行调和的步骤。
7.一种权利要求1-5任一所述的汽油复合添加剂在用于改善汽油性能领域的应用。
8.xa0一种包括权利要求1-5任一所述汽油复合添加剂的汽油组分,其特征在于,所述汽油复合添加剂基于汽油的添加量为10~1500ppm。
9.根据权利要求8所述的汽油组分,其特征在于,所述汽油复合添加剂基于汽油的含量为50~1000ppm。技术领域
本发明涉及一种汽油复合添加剂,具体地说涉及一种含生物酶的汽油复合添加剂及其制备方法与应用。
背景技术
众所周知,汽油燃料中含有较多不饱和烃类以及硫、氮化合物,在储存和使用过程中易与空气接触而被氧化成胶质,在燃料燃烧过程中,在化油器、电喷嘴、进气阀和燃烧室易生成积碳和沉积物,从而引起供油不畅,空燃比失调,燃烧不完全,浪费燃料,降低发动机效率,排出大量的有害气体,同时也增大了运动部件之间的摩擦和磨损。近些年,随着汽车工业迅猛发展,汽车的使用量也急剧增加,由此也直接导致能源供需紧张,导致燃料价格不断攀升以及汽车尾气排放的有害物质增加,造成大气环境污染的问题的更加严重。为解决上述汽油在燃烧过程中存在的诸多问题,通常对汽油采取两种方式对其性能进行提升:一种是进一步对汽油进行精制加氢或溶剂抽提等操作,通过加氢精制等石油炼制工艺降低燃料中硫、氮、芳烃等有害成分的含量是改善燃油质量有效的技术路线,但是对加氢催化剂和反应工艺要求很高,加工成本较高;另一种方法则是在现有汽油燃料中加入一种或多种多效复合添加剂,利用不同添加剂之间的性能起到改善汽油性能的作用。后一种方法在经济上具有很大优势,还能增加汽油的清净性和润滑性,所以汽油燃料大多采用添加复合添加剂的方法来解决上述问题。生物酶是一种无毒、对环境友好的生物催化剂,近年来依托于生物能源技术的大力发展被广泛应用于各个技术领域。生物酶因其具有生物降解的特点,活性生物酶可以应用于采油,在根本上实现提高原油采收率的目的而广泛用于石油领域中;也因其具有选择性高的特点,副反应少,反应条件温和成本低等特点,而常被用于催化脱除石油燃料中的硫,等等。现有技术中也曾公开了一些为了提高石油燃料的燃烧效率和降低油耗而添加生物酶的技术,但鉴于生物酶的种类及性质的不同,也导致其对燃料的改善性能的巨大差别。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于现有技术中是以菌体为媒介的生物酶的复合添加剂节油和减排效果不稳定,进而提供一种用于汽油的节油减排效果好的含生物酶的复合添加剂及其制备方法。为解决上述技术问题,本发明提供了一种汽油复合添加剂,所述复合添加剂包括:清净剂,所述清净剂为聚异丁烯基胺、聚异丁烯基多胺、曼尼希碱和聚醚胺中的一种;携带剂,所述携带剂为聚醚、矿物油和聚α烯烃中的一种或聚醚与聚异丁烯的混合物;和生物酶,所述生物酶包括EC1.1.1醇氧化酶、EC1.2.1醛氧化酶、EC1.4.3胺氧化酶、EC1.8.3巯基氧化酶、EC1.8.3甲硫醇氧化酶和EC1.10.3甲基萘醌氧化酶、EC1.11.1过氧化物酶、EC1.5.8脱甲基酶、EC4.1.1脱羧酶、EC4.1.2醛缩酶、EC4.1.3含氧酸裂解酶、EC4.2.1醇、酸、酯类脱水酶、EC4.4.1磺基酶、EC4.4.1脱巯基酶、EC4.4.1脱硫甲基酶、EC4.99.1铁螯合酶、EC6.6.1钴螯合酶和EC6.6.1镁螯合酶。本发明所述的汽油复合添加剂中,所述清净剂、携带剂和生物酶的重量份比为1:0.5-6:0.1-5。优选的,当所述携带剂选择聚醚和聚异丁烯的混合物时,所述聚醚的添加量大于所述聚异丁烯的添加量,所述聚异丁烯的添加量占整个携带剂的含量低于40%。优选的,所述清净剂为所述聚异丁烯基胺、所述聚异丁烯基多胺或所述曼尼希碱,所述携带剂为所述矿物油或所述聚a烯烃,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:3-6。优选的,所述清净剂为所述聚异丁烯基胺、所述聚异丁烯基多胺或所述曼尼希碱,所述携带剂为所述聚醚或所述聚醚与所述聚异丁烯的混合物,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:0.7-1.1。优选的,所述清净剂为聚醚胺,所述携带剂为所述矿物油或所述聚a烯烃,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:0.5-2。优选的,所述清净剂与所述生物酶的重量份比例为1:0.1-2。所述生物酶各组分重量份数如下:醇氧化酶3-7重量份、醛氧化酶3-7重量份、胺氧化酶3-7重量份、巯基氧化酶3-7重量份、甲硫醇氧化酶3-7重量份、甲基萘醌氧化酶3-7重量份、过氧化物酶10-20重量份、脱甲基酶15-25重量份、脱羧酶5-15重量份、醛缩酶3-7重量份、含氧酸裂解酶3-7重量份、醇、酸、酯类脱水酶3-7重量份、脱巯基酶1-3重量份、磺基酶1-3重量份、脱硫甲基酶1-3重量份、铁螯合酶2-6重量份、钴螯合酶微量和镁螯合酶微量。其中所述微量钴螯合酶和微量镁螯合酶基于柴油的含量均小于等于100ppm。在计算所述生物酶的重量份时,不计算在内。所述汽油复合添加剂应用于改善汽油性能领域。所述汽油复合添加剂是通过调和的方法制备的,在调和过程中,为了使各组分的混合及调和更为均匀均质,本领域技术人员可以根据对各组分性质的通常了解,选择合适的溶剂进行辅助调和之用,但溶剂的添加与否事实上并不影响所述添加剂组合物对汽油性能的改善,仅作为改善其溶解性能之用。例如,当清净剂为所述聚异丁烯基胺、携带剂为所述矿物油时可以不添加溶剂调和,但当以所述聚醚做携带剂之时,则可辅助添加烷烃或芳烃溶剂作为辅助调和之用。所述溶剂的添加量以本领域技术人员公知的可使上述各组分溶解为基准。本发明还提供了制备所述汽油复合添加剂的方法,包括按照选定的重量份比取所述生物酶、所述清净剂和所述携带剂,在室温至60℃进行调和的步骤。并进一步包括选择合适的溶剂辅助调和的步骤。本发明还提供了一种含有所述汽油复合添加剂的汽油组分,所述汽油复合添加剂基于汽油的含量为10~1500ppm。若所述添加剂组合物中含有辅助调和溶剂,则仅以不含溶剂的添加剂的总量计算,下同。优选的,所述汽油复合添加剂基于汽油的含量为50~1000ppm。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点,(1)本发明所述的含生物酶的汽油复合添加剂,该复合填加剂包括清净剂,携带剂和生物酶,利用生物酶的高催化性能、作用温和等特点,进一步提高了汽油的燃烧性能及效果;(2)本发明所述的含生物酶的汽油复合添加剂,清净剂为聚异丁烯基胺、聚异丁烯基多胺或曼尼希碱,携带剂为所述矿物油或聚a烯烃,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:3-6,按上述选择清净剂、携带剂以及两者的比例,进一步的提高了汽油的品质,燃烧性能提高,其IVD,CO和HC的排放相比空白汽油的排放量显著降低,油耗相比空白汽油的油耗也显著降低。综上,上述的汽油复合添加剂大大提高了汽油的品质,节油和减排效果显著提高;(3)本发明所述的含生物酶的汽油复合添加剂,清净剂为聚异丁烯基胺、聚异丁烯基多胺或曼尼希碱,携带剂为所述聚醚或聚醚与聚异丁烯的混合物,所述清净剂与所述携带剂的重量份比例为1:0.7-1.1,按上述选择清净剂、携带剂以及两者的比例,通过其与生物酶的相互作用,进一步的提高了汽油的品质,燃烧性能提高,其IVD,CO和HC的排放量相比空白汽油的排放量显著降低,油耗相比空白汽油的油耗也显著降低;(4)本发明所述的含生物酶的汽油复合添加剂,清净剂为聚醚胺,携带剂为矿物油或聚a烯烃,清净剂与携带剂的重量份比例为1:0.5-2。按上述选择清净剂、携带剂以及两者的比例,通过其与生物酶的相互作用,进一步的提高了汽油的品质,燃烧性能提高,其IVD,CO和HC的排放量相比空白汽油的排放量显著降低,油耗相比空白汽油的油耗也显著降低。
具体实施方式
下列实施例中所用的清净剂、携带剂及生物酶均为市售产品,不同厂家、不同型号的上述化合物或酶均可实现本发明的目的,效果并无明显差异,本发明的下述各实施例仅以如下型号和生产厂家的化合物或酶为代表,进行技术效果的阐述,并不局限于以下所列举的型号和生产厂家的化合物或酶。所述述清净剂的型号及生产厂家如下:所述聚异丁烯基胺的型号为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="441"/>购自BASF公司;所述聚异丁烯基多胺简称“PIB-EDA”,化学名称为聚异丁烯乙二胺(N-聚异丁烯基-1,2-二氨基乙胺),型号为OGA-472,购自奥伦耐公司;所述聚醚胺的型号为OGA480,购自奥伦耐公司;所述曼尼希碱型号为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="383"/>购自雅福顿公司。所述携带剂的型号及生产厂家如下:所述聚醚为烷基醇聚环氧丙烷,型号为SAP949,购自壳牌公司;所述矿物油型号为600SN,购自炼油厂;所述聚α烯烃型号为PAO10,购自无锡市致远化学品有限公司;所述聚异丁烯型号为Glissopalxa0PIB(Mn=1000),购自BASF。所述生物酶同样选取现有技术中常规的上述生物酶,不同厂家生产的不同型号之间差别不明显,均可实现本发明的目的和效果,下述各实施例中以英杰惠能公司生产的BestBurn-1产品为例。实施例1本实施例所述的汽油复合添加剂,包括重量比为1:6:0.1的清净剂、携带剂和生物酶,其中:所述清净剂为聚异丁烯基胺1000g;所述携带剂为矿物油6000g;所述生物酶为100g,其中包括:磺基酶0.5g,醇氧化酶8g,醛氧化酶0.5g,胺氧化酶7.5g,巯基氧化酶2g,甲硫醇氧化酶8g,甲基萘醌氧化酶1g,过氧化物酶22.5g,铁螯合酶1g,脱甲基酶26g,脱羧酶1g,醛缩酶9g,含氧酸裂解酶0.5g,醇、酸和酯类脱水酶8g,脱巯基酶0.5g,脱硫甲基酶4g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。按照选定的数量将上述清净剂、携带剂和生物酶在室温至60℃下调和形成汽油复合添加剂。实施例2本实施例所述的汽油复合添加剂,包括重量比为1:3:3.1的清净剂、携带剂和生物酶,其中:所述清净剂为聚异丁烯基多胺28重量份;所述携带剂为聚a烯烃84重量份;所述生物酶为88重量份,其中包括:磺基酶4重量份,醇氧化酶1重量份,醛氧化酶9重量份,胺氧化酶1重量份,巯基氧化酶11重量份,甲硫醇氧化酶2重量份,甲基萘醌氧化酶8重量份,过氧化物酶5重量份,铁螯合酶8重量份,脱甲基酶7重量份,脱羧酶17重量份,醛缩酶1重量份,含氧酸裂解酶8重量份,醇、酸和酯类脱水酶1.5重量份,脱巯基酶4重量份,脱硫甲基酶0.5重量份,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。按照选定的数量将上述清净剂、携带剂和生物酶混合,并添加足够量的埃克森美孚公司生产的Exxsolxa0D60烷烃溶剂进行调和,并在室温至60℃下调和形成汽油复合添加剂。实施例3本实施例所述的汽油复合添加剂,包括重量比为1:0.7:5的清净剂、携带剂和生物酶,其中:所述清净剂为聚异丁烯基胺19.2重量份;所述携带剂为聚异丁烯4.7重量份、聚醚8.74重量份;所述生物酶为96重量份,其中包括:磺基酶3重量份,醇氧化酶3重量份,醛氧化酶7重量份,胺氧化酶3重量份,巯基氧化酶7重量份,甲硫醇氧化酶3重量份,甲基萘醌氧化酶7重量份,过氧化物酶10重量份,铁螯合酶6重量份,脱甲基酶15重量份,脱羧酶15重量份,醛缩酶3重量份,含氧酸裂解酶7重量份,醇、酸和酯类脱水酶3重量份,脱巯基酶3重量份,脱硫甲基酶1重量份,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。按照选定的数量将上述清净剂、携带剂和生物酶混合,并添加适量埃克森美孚公司生产的Solvessoxa0S150芳烃溶剂进行调和,在室温至60℃下调和形成汽油复合添加剂。所述汽油复合添加剂中还添加有起辅助调和作用的烷烃溶剂。实施例4本实施例所述的汽油复合添加剂,包括重量比为1:1.1:2的清净剂、携带剂和生物酶,其中:所述清净剂为聚异丁烯基多胺45重量份;所述携带剂为聚醚49.5重量份;所述生物酶为90重量份,其中包括:磺基酶1重量份,醇氧化酶5重量份,醛氧化酶5重量份,胺氧化酶5重量份,巯基氧化酶3重量份,甲硫醇氧化酶5重量份,甲基萘醌氧化酶5重量份,过氧化物酶15重量份,铁螯合酶2重量份,脱甲基25重量份,脱羧酶3重量份,醛缩酶7重量份,含氧酸裂解酶2重量份,醇、酸和酯类脱水酶3重量份,脱巯基酶2重量份,脱硫甲基酶2重量份,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。按照选定的数量将上述清净剂、携带剂和生物酶,并添加适量烷烃溶剂混合以增加溶解效果,并在室温至60℃下调和形成汽油复合添加剂。实施例5本实施例所述的汽油复合添加剂,包括重量比为1:0.5:0.8的清净剂、携带剂和生物酶,其中:所述清净剂为聚醚胺100重量份;所述携带剂为矿物油50重量份;所述生物酶为80重量份,其中包括:磺基酶2重量份,醇氧化酶5重量份,醛氧化酶5重量份,胺氧化酶5重量份,巯基氧化酶3重量份,甲硫醇氧化酶5重量份,甲基萘醌氧化酶5重量份,过氧化物酶4重量份,铁螯合酶4重量份,脱甲基酶19重量份,脱羧酶6重量份,醛缩酶3重量份,含氧酸裂解酶5重量份,醇、酸和酯类脱水酶5重量份,脱巯基酶1重量份,脱硫甲基酶3重量份,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。按照选定的数量将上述清净剂、携带剂和生物酶,并添加适量烷烃溶剂混合以增加溶解效果,并在室温至60℃下调和形成汽油复合添加剂。实施例6本实施例所述的汽油复合添加剂,包括重量比为1:2:0.89的清净剂、携带剂和生物酶,其中:所述清净剂为聚醚胺100重量份;所述携带剂为矿物油200重量份;所述生物酶为89重量份,其中包括:磺基酶1重量份,醇氧化酶7重量份,醛氧化酶3重量份,胺氧化酶7重量份,巯基氧化酶5重量份,甲硫醇氧化酶7重量份,甲基萘醌氧化酶3重量份,过氧化物酶20重量份,铁螯合酶2重量份,脱甲基酶11重量份,脱羧酶5重量份,醛缩酶5重量份,含氧酸裂解酶3重量份,醇、酸和酯类脱水酶7重量份,脱巯基酶1重量份,脱硫甲基酶2重量份,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。按照选定的数量将上述清净剂、携带剂和生物酶,并添加适量烷烃溶剂混合以增加溶解效果,并在室温至60℃下调和形成汽油复合添加剂。实施例7本实施例所述的汽油复合添加剂的组分与实施例1相同,其区别仅在于,所述清净剂、所述携带剂、所述生物酶添加的比例为1:0.2:7。实施例8本实施例所述的汽油复合添加剂的组分与实施例1相同,其区别仅在于,所述清净剂、所述携带剂、所述生物酶添加的比例为1:8:0.05。对比例1本实施例所述添加剂组合物与实施例1中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于,所述清净剂选择为丁二酰亚胺,型号为HiTEC4249LS,购自从雅福顿。对比例2本实施例所述添加剂组合物与实施例1中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于,所述携带剂选择为酯类,型号为Parabar9440,购自埃克森公司。对比例3本实施例所述添加剂组合物与实施例1中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于,所述生物酶中不含有磺基酶。对比例4本实施例所述添加剂组合物与实施例1中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于,所述生物酶中不含有醇氧化酶、醛氧化酶、胺氧化酶、巯基氧化酶、甲硫醇氧化酶和甲基萘醌氧化酶。对比例5本实施例所述添加剂组合物与实施例1中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于,所述生物酶不含有过氧化物酶。对比例6本实施例所述添加剂组合物与实施例1中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于,所述生物酶不含有脱甲基酶、脱羧酶、醛缩酶、含氧酸裂解酶和醇、酸和酯类脱水酶。对比例7本实施例所述添加剂组合物与对比例6中组合物的组分及含量比例相同,与汽油的混合比例也相同,其区别仅在于所述清净剂选择为丁二酰亚胺,型号为HiTEC4249LS,购自雅福顿,所述携带剂选择为酯类,型号为Parabar9440,购自埃克森公司。对比例8本实施例所述添加剂组合物与对比例1的组合物中清净剂、携带剂与汽油的混合比例相同,其区别在于本实施例中所述添加剂中只加入清净剂和携带剂。效果例本发明以实际道路进行燃料性能试验,具体包括:选择2辆出租车,添加市售93#汽油测定其排放情况,先行驶200公里,发现排放稳定,得空白汽油排放、油耗数据,并记录。本发明进气阀和燃烧室沉积物实验是采用型号为Ford2.3L发动机进行试验的。辛烷值是研究法辛烷值,辛烷值测量符合ASTMxa0D2699。将实施例1中所述的添加剂组合物按照基于汽油添加量为10ppm的添加量与空白汽油混合,对混合后的汽油按照上述方法进行性能检测,其中各性能指标值为CO:5.300%,CH:0.030%,油耗:7.8升/100公里。可见,本发明所述的添加剂组合物仅以10ppm的添加量混合即可实现汽油性能的优化,但出于经济效益考虑,所述添加剂组合物基于汽油的清净剂添加量以10~1500ppm为宜,并最为适宜的清净剂添加量为基于汽油50~1000ppm。以相同的汽油为基准,按照下表中各个实施例所述添加剂对应的添加量加入对应的添加剂组合物,测定各实验的辛烷值数据,记录于下表,并以实施例1、2,对比例1以及空白柴油为基准,分别行驶2000公里为基准,测得各个实验的排放及油耗结果,记录于下表。各实施例效果数据ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>从上表可以看出,本发明所述各方案中,对燃料的辛烷值均有不同程度的改善,且本发明所述方案对燃料排放及油耗性能的改善要明显高于现有技术中其他添加剂的性能。显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。