專利名稱：納米仿生自組織燃料增效添加劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及燃料添加劑，尤其涉及納米仿生自組織燃料增效添加劑及其制備方法。
背景技術：
目前，專利公布的燃油、燃煤添加劑很多，但大多數是屬于含有機金屬鹽、磷、硫等 傳統金屬催化添加劑，含有金屬離子及含金屬的催化劑，例如中國專利申請01135145. 4，一 種燃油添加劑；01138785. 8，節能環保汽油添加劑；01135177. 2，高效燃煤添加劑；公開了 多種燃油、燃煤添加劑。使用含金屬離子的有機或無機化合物，加入到燃料中，雖然能提高 燃燒的熱傳遞效率，但是，金屬離子最終會以灰分形式殘留，長期使用會對發動機、燃燒室、 動力機械設備產生一定磨損和腐蝕。傳統的解決辦法需要富氧燃燒解決該問題，但卻導致 燃燒效率下降。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種對燃燒系統還具有很好的動態養護作用 且可提高燃燒效率、減少污染排放的的燃料增效添加劑。本發明需要解決的另一個技術問題是提供一種簡單的利用納米材料制備燃料增 效添加劑的方法。本發明的另一目的在于提供納米仿生自組織燃料增效添加劑的應用。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案—種燃料增效添加劑，其由如下組份按重量配比制成仿生自組織分子0. 5-5份纖維素酶催化劑0. 8-10份納米包裹成膜劑2-15份納米成膜助劑3-20份界面改性分散劑0.5-10份去離子磁化水15-30份。本發明所述的燃料增效添加劑，其中，仿生自組織分子1. 2-1. 5份纖維素酶催化劑1.5-2.0份納米包裹成膜劑4. 0-4. 5份納米成膜助劑6.0-6. 5份界面改性分散劑1.5-2.0份本發明所述的燃料增效添加劑，其中，所述仿生自組織分子是聚酰胺-胺、聚苯 胺、聚丙烯亞胺、聚碳硅烷、聚醚或聚酯化合物中的一種或兩種以上的組合；禾P/或
所述纖維素酶為各種水溶性纖維素酶或油溶性纖維素酶系列的纖維素酶催化劑 中的一種或兩種以上的組合；和/ 或所述納米包裹成膜劑為聚乙烯醇、羥乙基纖維素、水溶性樹脂中的一種或兩種以 上的組合等；和/ 或所述納米成膜助劑是多元醇類、烷基苯磺酸類、脂肪酸類或脂肪醚中的一種或兩 種以上的組合；和/ 或所述界面改性分散劑是聚酰胺或多胺中的一種或兩種以上的組合。本發明所述的燃料增效添加劑，其中，所述多元醇類是二元醇或三元醇，所述脂肪酸類是正十八酸，脂肪醚為正丁醚；禾P/或所述聚酰胺是分子量小于2000的聚乙烯酰胺；和/ 或所述多胺是丙二胺。本發明所述的燃料增效添加劑，其中，所述二元醇是丙二醇，所述三元醇是己三醇。本發明所述的燃料增效添加劑的制備方法，其中，該方法依次包括如下步驟(1)配制母液將仿生自組織分子、纖維素酶催化劑兩種物料按比例混合后放入 容器內控制溫度在40-70°C和壓力0. 7-1. 5大氣壓下攪拌5-10個小時，同時進行伽馬射線、 紫外線、高能電子束輻照，輻照劑量控制在0. 001-10Gy。(2)配制輔助液將納米包裹成膜劑、納米成膜助劑和界面改性分散劑三種物料 按比例混合，在常溫和常壓下，經低壓密封反應釜混合和機械攪拌7-15個小時至出現均勻 穩定的混合液。(3)合成納米仿生自組織燃料增效添加劑將配制好的輔助液和去離子磁化水攪 拌的同時穩速加入上述母液，開始時會出現少量沉淀，加速攪拌直至溶解，待沉淀物溶解分 散形成穩定混合溶液后，即可分裝為成品。研究發現，本發明納米仿生自組織燃料增效添加劑傾向于與固體表面發生作用， 在一些情況下相互作用還相當強烈，或者觀察到靜態時沒有吸附但是動態時吸附納米仿 生自組織分子呈現“賓-主”效應，即少量的納米仿生自組織分子改變了整體燃料的性能， 如同賓客，反客為主，令添加劑分子沿仿生自組織分子的長軸方向，即碳鏈排列方向進行排 列，導致在固體表面形成分散劑的中介態，即燃油或燃煤片段處在臨界分散的中間狀態，從 而使分子內部吸引力減小。這一理論解釋了添加劑中納米仿生自組織燃料增效添加劑濃度 對燃料中不同界面張力擴散速率的影響。當納米仿生自組織添加劑含量較低時，分散度較 小，這是由于添加劑在燃料的面上形成的納米膜可能不連續，而不能覆蓋所有的微觀區域。 此種情況下未被納米仿生自組織燃料增效添加劑分散的部分會沒有促進燃燒的效果。當納 米仿生自組織添加劑含量較高時，形成連續的納米自組織膜，從而使燃料燃燒出現兩步普 通霧化分散和納米微爆霧化過程。微觀研究還發現，納米仿生自組織分子會均一分散到燃
5料中間，從而改善了燃料的熱擴散作用，提高燃燒效率。本發明的實際效果并不僅僅由該理 論的推理決定。本發明的燃料增效添加劑可以直接添加到燃油和燃煤中使用，例如將該添加劑與 燃料油以體積比1 6000加入到各種燃料油和燃煤中，例如汽油、柴油、重油、燃煤等。本發 明的燃料增效添加劑產品用途極其廣闊，不僅適用于機電設備、交通運輸工具，而且適用于 工程機械、工礦企業、食品醫藥行業、航空航天、軍事裝備等，可以說，凡是不可再生的化石 能源使用的地方均可使用，而且沒有任何副作用。該產品可解決因燃燒不善、動力性不足、 污染環境或設備磨損引起的各種難題，精密度要求高或老舊汽車、鍋爐、窯爐及機械設備， 其實際效益更佳。本專利技術發明不僅將燃燒效率提高，還同時降低了污染物排放，一舉兩得。另一 方面，本專利發明因為采用了仿生納米自組織技術，對燃燒系統還具有很好的動態養護作 用，保障了燃燒系統的穩定和清潔。仿生自組織分子的定義具有能夠通過分子間作用力產生協同效應，自發組成有 特定功能和結構的大分子物質。這一過程按照類似生物蛋白、核酸等有機大分子自組織形 成生命物質。仿生自組織分子多為高分子化合物的單體。
具體實施例方式下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而 更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術 人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式 進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。實施例1納米仿生車用汽油添加劑按以下重量配比選取原料聚酰胺-6 (平均分子量為200)1. 2份纖維素酶催化劑1. 5份(纖維素酶催化劑為北京拜爾迪生物技術公司Cellulase"Onozuka" R-10)十二烷基苯磺酸6. 5份
聚乙烯醇(平均分子量為400)4. 2份三正辛胺2. 0份去離子磁化水15份將聚酰胺-6在1. 5個大氣壓、60°C溫度下加入反應釜中，然后加入纖維素酶催化 劑，連續攪拌6小時，溫度和壓力保持不變，同時進行伽馬射線輻照，輻照劑量控制在10Gy。向低壓密封反應釜中加入十二烷基苯磺酸、聚乙烯醇和三正辛胺按比例混合，在 常溫和常壓下機械攪拌8小時出現穩定均勻的混合液。將上述兩種液體混合，并加入去離子磁化水攪拌3小時，待沉淀物溶解形成均一、 透明的棕黃色液體，即為納米仿生車用汽油增效劑。實施例2納米仿生柴油添加劑按以下重量配比選取原料聚丙烯亞胺(作為仿生自組織分子，分子量在200-300間)1. 3份
測定方法，參照國家標準測定GB/T 12545-90汽車道路試驗方法通則和GB/ T12534-90汽車燃料消耗量試驗方法的要求，在工況和路況都嚴格達標的條件下獲得實驗 數據。將實施例2的納米仿生柴油添加劑，以添加劑與柴油以體積比1 6000加入柴油 車中使用，具體如下添加劑使用對柴油車(07年產的解放賽龍6. 8噸)油耗的影響(百公里油耗/升) 測定方法，參照國家標準測定GB/T 12545-90汽車道路試驗方法通則和GB/ T12534-90汽車燃料消耗量試驗方法的要求，在工況和路況都嚴格達標的條件下獲得實驗 數據。實施例6使用實施例3所得的納米仿生工業重油添加劑，對重油(工業窯爐和鍋爐)油耗 的影響具體如下某玻璃集團公司鍍膜玻璃浮法生產線重油節油試驗，在重油的儲油罐中直接加入 如實施例3所得的添加劑，添加劑與燃料油體積比為1 6000。記錄實際使用添加劑前后 兩個月每天的燃油實際消耗，通過每天的油耗計算平均值，重油油耗從51. 0噸/天，下降到 48. 0噸/天，最后得出工業窯爐重油節油率5. 89%。觀察到窯爐重油燃燒更加充分、排出 的煙度明顯下降，火焰變短、火焰顏色更加明亮，生產出的玻璃質量提高。某食品生產集團下屬蝦條生產廠使用WNS4-1.25-Y重油蒸汽鍋爐一臺，在重油的 儲油罐中直接加入如實施例3所得的添加劑，添加劑與燃料油體積比為1 6000。記錄實 際使用添加劑前后兩個月每天的燃油實際消耗，通過每天的油耗計算平均值，加劑前油耗100.0噸/天與加添加劑后的油耗91. 1噸/天比較，得出節油率為8.9%。觀察到重油燃 燒煙度明顯下降，火焰變得更加明亮，單位時間出產的蒸汽量增加。測定方法均參照國家標準測定，符合GB/T 12545-90和GB/T 12534-90的要求。實施例7實施例4所得的納米仿生工業燃煤增效劑對燃煤(工業窯爐和鍋爐)消耗的影 響，具體如下某鋼鐵集團公司燃煤沸騰鍋爐試驗，在燃煤的沸騰爐前通過噴射方式加入添加 劑，添加劑與燃煤的體積比1 6000。記錄每天的實際燃煤消耗并與不加添加劑的時候比 較，實際使用燃煤增效劑兩個月后，之前燃煤消耗15. 63噸/小時，加劑后燃煤消耗為13. 15 噸/小時，計算得工業鍋爐的節煤率15. 89%。觀察到燃煤燃燒更加充分、排出的煙度明顯 下降，火焰顏色更加明亮，生產出的蒸汽量提高。測定方法參照國家電力部標準測定，符合《燃煤鍋爐試驗方法》的要求。通過本品在國內各型工業設備、發動機上應用的實測數據表明，節省油耗(節省 燃煤)可達6-22% (某些情況下更高)，使企業用戶經濟效益以極低投入獲得顯著提高。實施例8納米仿生自組織燃料添加劑對汽車尾氣排放的影響將實施例1所得的納米仿生車用汽油添加劑直接加入標號為93號的汽油中，測定 尾氣中的有害物質其結果如下(1)添力比例依照實施例1所得的400ml/L。(2)實驗車種現代(Sonata) III 2.0(3)實驗前行車路程37894公里(4)實驗后行車路程38210公里有害物質檢測結果(單位mg/L) 排放試驗(實驗方法為CVS. 75及尾氣煙黑檢測方法) 實施例9納米仿生自組織燃料添加劑對汽車尾氣排放的影響將實施例1所得的納米仿生車用汽油添加劑直接加入標號為93號的汽油中，測定尾氣中的有害物質其結果如下(1)添力比例依照實施例1所得的400ml/L。(2)實驗車種現代(Sonata) III 2.0(3)實驗前行車路程46512公里(4)實驗后行車路程48210公里有害物質檢測結果(單位mg/L) 實驗方法(CVS. 75及尾氣煙黑檢測方法) 通過實驗結果可以確認，燃燒添加了本發明添加劑的汽油要比單純汽油明顯減少 了有害氣體。對一般的汽油用汽車不進行任何改造，可直接使用添加劑，并在排氣中明顯地 減少CO、S02、HC、NOx等有害氣體。從上述內容可知，本發明納米仿生自組織燃料增效劑是一種徹底改變傳統燃燒方 式的革新，是提高能量效率的納米仿生自組織復合技術。它是利用生物化學最新研究進 展一模仿生物自組織技術，同時結合生物納米自組裝技術研制而成的最新綠色節能技術 產品。該技術是一項廣泛適用于發動機、燃燒鍋爐、工業窯爐、工業燃燒器和大型燃煤爐灶 的納米仿生自組織燃料增效添加劑及制備技術。以上實施例僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的 各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
一種燃料增效添加劑，其由如下組份按重量配比制成仿生自組織分子0.5-5份纖維素酶催化劑0.8-10份納米包裹成膜劑2-15份納米成膜助劑 3-20份界面改性分散劑0.5-10份去離子磁化水 15-30份。
2.根據權利要求1的燃料增效添加劑，其特征在于， 仿生自組織分子1.2-1. 5份 纖維素酶催化劑 1. 5-2. 0份 納米包裹成膜劑 4. 0-4. 5份 納米成膜助劑 6. 0-6. 5份 界面改性分散劑 1.5-2.0份。
3.根據權利要求1或2的燃料增效添加劑，其特征在于，所述仿生自組織分子是聚酰 胺-胺、聚苯胺、聚丙烯亞胺、聚碳硅烷、聚醚或聚酯化合物中的一種或兩種以上的組合；和/或所述纖維素酶為各種水溶性纖維素酶或油溶性纖維素酶系列中的纖維素酶催化劑中 的一種或兩種以上的組合； 和/或所述納米包裹成膜劑為聚乙烯醇、羥乙基纖維素、水溶性樹脂中的一種或兩種以上的 組合等； 和/或所述納米成膜助劑是多元醇類、烷基苯磺酸類、脂肪酸類或脂肪醚中的一種或兩種以 上的組合； 和/或所述界面改性分散劑是聚酰胺或多胺中的一種或兩種以上的組合。
4.根據權利要求3的燃料增效添加劑，其特征在于，所述聚乙烯醇、羥乙基纖維素、水溶性樹脂是分子量小于1000的均聚高分子； 和/或所述多元醇類是二元醇或三元醇，脂肪酸類是正十八酸，脂肪醚為正丁醚； 和/或所述聚酰胺是分子量小于2000的均聚聚乙烯酰胺。
5.根據權利要求4的燃料增效添加劑，其特征在于，所述二元醇是丙二醇，所述三元醇是己三醇。
6.權利要求1-5所述的燃料增效添加劑的制備方法，其特征在于，該方法依次包括如 下步驟(1)配制母液將仿生自組織分子、纖維素酶催化劑兩種物料按比例混合后放入容器 內控制溫度在40-70°C和壓力0. 7-1. 5大氣壓下攪拌5-10個小時，同時進行伽馬射線、紫外 線、高能電子束輻照，輻照劑量控制在0. 001-10Gy。(2)配制輔助液將納米包裹成膜劑、納米成膜助劑和界面改性分散劑三種物料按比 例混合，在常溫和常壓下，經低壓密封反應釜混合和機械攪拌7-15個小時至出現均勻穩定 的混合液。(3)合成納米仿生自組織燃料增效添加劑將配制好的輔助液和去離子磁化水攪拌的 同時穩速加入上述母液，開始時會出現少量沉淀，加速攪拌直至溶解，待沉淀物溶解分散形 成穩定混合溶液后，即可分裝為成品。
7.權利要求1-5任一項的燃料增效添加劑在制備液體燃料或固體燃料燃燒時的應用。
全文摘要
本發明公開了一種納米仿生自組織燃料增效添加劑及其制備方法。該納米仿生自組織燃料增效添加劑包括如下重量配比的仿生自組織分子、纖維素酶催化劑、納米包裹成膜劑、納米成膜助劑、界面改性分散劑和去離子磁化水仿生自組織分子0.5-5份，纖維素酶催化劑0.8-10份，納米包裹成膜劑2-15份，納米成膜助劑3-20份，界面改性分散劑0.5-10份，去離子磁化水15-30份。本發明的納米仿生自組織燃料增效添加劑用途廣闊，并且沒有任何副作用。該產品可解決因燃燒不完全、燃油霧化不好或燃燒不均勻導致的熱量傳遞不均等各種熱損失，提高燃燒效率，節約能源，減少污染物排放。
文檔編號C10L1/236GK101851542SQ20101018956
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者龔* 申請人:龔*