CN102559304A - 多功能车用生物柴油复合添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机燃料用的添加剂,具体涉及一种多功能车用生物柴油复合添加剂。该复合添加剂的特点是选用合适的十六烷值改进剂、清静剂、分散剂、屏蔽酚型抗氧化剂,以上的添加剂具体为:乙二醇二硝酸酯、2-甲氧基乙醇、2-乙基已醇、二苯胺、乙二醇烷基苯醚、丁二酰亚胺、屏蔽酚型抗氧化剂、十六烷基二甲基氯化铵、聚氧乙烯十六烷基酚醚,采用以上组份的添加剂可使柴油的使用性能有较大的提高,使汽车提高驾驶性能和提速性能,保持燃油系统具有良好的运行状态,可降低尾气中的有害物质的排放量,而且还具有显著的节油效果。
Description
技术领域
本发明涉及发动机燃料用的添加剂,具体涉及一种多功能车用生物柴油复合添加剂。
背景技术
我国是一个石油进口国,石油储量又很有限,大量进口石油对我国的能源安全造成威胁,因此,提高油品质量对中国来说就更有现实意义。而生物质柴油具有可再生、清洁和安全三大优势,专家认为,生物质柴油对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。目前,汽车柴油化已成为汽车工业的一个发展方向。
生物质柴油不仅可以缓解人类对石油的依赖程度,同时也是一种可再生能源。正是基于这些特性,目前,生物质柴油正形成发展迅速的绿色产业,生物质柴油独特的优势决定了其广阔的应用前景。
然而生物柴油的大量消耗也必然会导致车辆排放有害物的进一步加剧。生物柴油组分中含有不饱和芳香化合物,烯烃在空气中氧的作用下易发生缩合,反应聚成分子量较大的胶质,致使柴油的储存稳定性降低,严重影响柴油在发动机中的流动和燃烧性能;生物柴油原料通常十六烷值低,在发动机中燃烧时滞燃期长,导致爆震产生,燃烧不完全,易产生碳烟颗粒,污染环境。在柴油组分中加入十六烷值改进剂,有效的将其十六烷值升高符合柴油国家标准的要求。但是传统的烷基硝酸酯十六烷值改进剂大都属于易爆品,生产、运输和贮存都非常危险。由于生物柴油存在上述问题对生态环境、人类健康和经济发展有着严重影响,因此,进一步降低柴油机车辆的油耗和污染是当前亟待解决的问题。
现有技术使用柴油添加剂的方法在一定程度上提高柴油的低温流动性能、促进柴油燃烧或提高柴油的防爆性,但是功能单一,只能提高柴油的某一性能,有的添加剂在提高了柴油的一种性能的同时还会降低其他性能和指标,缺少各组分之间的协同作用。
本发明多功能车用生物柴油复合添加剂各组分之间可以协同作用,同时提高柴油各性能指标及综合性能,解决了以上问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明提供了一种多功能车用生物柴油复合添加剂以及的方法。该多功能车用生物柴油复合添加剂,其成本低廉、制备方法简单,改善了柴油的氧化安定性、燃烧特性、抗积碳、清净发动机的各部件,提高燃烧效率,降低油耗,减小柴油排放物中SO2、CO、氮氧化物的含量,进一步降低柴油机车辆的油耗和污染。
一种多功能车用生物柴油复合添加剂,包括下述的重量份数的组份:
乙二醇二硝酸酯 10-15;
2-甲氧基乙醇 12-20;
2-乙基已醇 8-16;
二苯胺 9-18;
乙二醇烷基苯醚 16-29;
丁二酰亚胺 1-6;
屏蔽酚型抗氧化剂 10-16;
十六烷基二甲基氯化铵 2-8;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 1-3。
优选的,以上的组份其重量份数为:
乙二醇二硝酸酯 12;
2-甲氧基乙醇 16;
2-乙基已醇 12;
二苯胺 14;
乙二醇烷基苯醚 22;
丁二酰亚胺 3;
屏蔽酚型抗氧化剂 13;
十六烷基二甲基氯化铵 5;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 2。
以上的屏蔽酚型抗氧化剂的合成方法为:苯酚与丁烯在氧化铝催化剂的作用下进行烷基化反应生成2,6-二叔丁基苯酚,在甲醇钠的催化作用下再与丙烯酸甲酯进行烷基化酯化反应生成3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸甲酯,然后再与十六醇进行酯交换反应而得屏蔽酚型抗氧剂。
其反应方程式如下:
多功能车用生物柴油复合添加剂,该添加剂的制备方法包括下述的步骤:
(1)将乙二醇二硝酸酯、2-甲氧基乙醇、2-乙基已醇、二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将乙二醇烷基苯醚、丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15-30分钟;
(3)加入屏蔽酚型抗氧化剂、十六烷基二甲基氯化铵、聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂。
本发明的有益效果是:
1. 本发明用乙二醇二硝酸酯、2-甲氧基乙醇、2-乙基已醇、二苯胺混合物替代传统的烷基硝酸酯十六烷值改进剂,烷基硝酸酯大都属于易爆品,生产、运输和贮存都非常危险,本发明采用乙二醇二硝酸酯、2-甲氧基乙醇、2-乙基已醇、二苯胺共同作用的方式,并且加入硝酸酯稳定剂二苯胺,从而保证本发明中十六烷值改进剂的安全性;
2. 通过在柴油组分中添加自主合成的屏蔽酚型抗氧剂,有效的捕获不饱和烃类氧化产生的自由基,使氧化过程的链终止,使柴油产品具有良好的氧化安定性;
3. 本发明所述的乙二醇烷基苯醚是一种极性较强的溶剂,能够使燃料系统的积炭和沉积物软化、溶解;另外,由于它们具有较好的耐高温性能,因此,对汽车发动机的化油器、电喷嘴和进气阀上的积炭和沉积物都有良好的清洗效果。在进气阀的高温下仍有很好的适应性。不仅清洗功能强,而且对胶质等极性化合物和细小微粒具有很强的吸附和捕捉能力,可阻止其进一步氧化、聚集,从而大大减少柴油中氧化沉渣的产生。本发明多效复合添加剂有很好的保持油路系统清洁的功能。新车和油路系统清洁的汽车,长期使用本产品能保持油路系统干净,和汽车发动机良好的工作状态;
4. 本发明多效复合添加剂能将行驶里程长、油路系统已生成的积炭清洗下来,对化油器、喷油嘴和进气阀都有良好的作用,从而消除由于油路系统积炭而造成的油路不畅、燃烧不良、油耗增加、尾气排放恶化等不良现象;
5. 本发明选用的各组分具有良好的协同作用,在柴油中加入本发明的复合添加剂之后,综合性能有了很大的提高,主要体现在汽车的油路系统保持清洁、通畅,驾驶性能和提速性能都有明显的提高,汽车尾气的有害物质CO和碳氢化合物(CH)排放量明显降低,减少汽车尾气对空气的污染,而且还有明显的节油效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明,以便本领域的技术人员更了解本发明,但并不因此限制本发明。
实施例1
选择以下重量份数的组份作为原料:
乙二醇二硝酸酯 12;
2-甲氧基乙醇 16;
2-乙基已醇 12;
二苯胺 14;
乙二醇烷基苯醚 22;
丁二酰亚胺 3;
屏蔽酚型抗氧化剂 13;
十六烷基二甲基氯化铵 5;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 2。
以上的屏蔽酚型抗氧化剂的合成方法为:苯酚与丁烯在氧化铝催化剂的作用下进行烷基化反应生成2,6-二叔丁基苯酚,在甲醇钠的催化作用下再与丙烯酸甲酯进行烷基化酯化反应生成3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸甲酯,然后再与十六醇进行酯交换反应而得屏蔽酚型抗氧剂。
以上重量配比的组份其制备成复合添加剂的方法是:
(1)将12份的乙二醇二硝酸酯、16份的2-甲氧基乙醇、12份的2-乙基已醇、14份的二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将22份的乙二醇烷基苯醚、3份的丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15-30分钟;
(3)加入13份的屏蔽酚型抗氧化剂、5份的十六烷基二甲基氯化铵、2份的聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂,以上所说的份数均为重量份数,以下实施例中,如无特殊说明,也均指重量份数。
对比例1
选择以下重量份数的组份作为原料:
乙二醇二硝酸酯 12;
2-甲氧基乙醇 16;
2-乙基已醇 12;
二苯胺 14;
乙二醇烷基苯醚 22;
丁二酰亚胺 3;
十六烷基二甲基氯化铵 5;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 2。
其方法是:
(1)将12份的乙二醇二硝酸酯、16份的2-甲氧基乙醇、12份的2-乙基已醇、14份的二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将22份的乙二醇烷基苯醚、3份的丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15-30分钟;
(3)加入5份的十六烷基二甲基氯化铵、2份的聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂。
对比例2
选择以下重量份数的组份作为原料:
乙二醇二硝酸酯 12;
2-甲氧基乙醇 16;
2-乙基已醇 12;
二苯胺 14;
乙二醇烷基苯醚 22;
丁二酰亚胺 3;
屏蔽酚型抗氧化剂 5;
十六烷基二甲基氯化铵 5;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 2。
以上的屏蔽酚型抗氧化剂的合成方法为:苯酚与丁烯在氧化铝催化剂的作用下进行烷基化反应生成2,6-二叔丁基苯酚,在甲醇钠的催化作用下再与丙烯酸甲酯进行烷基化酯化反应生成3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸甲酯,然后再与十六醇进行酯交换反应而得屏蔽酚型抗氧剂。
以上重量配比的组份其制备成复合添加剂的方法是:
(1)将12份的乙二醇二硝酸酯、16份的2-甲氧基乙醇、12份的2-乙基已醇、14份的二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将22份的乙二醇烷基苯醚、3份的丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15-30分钟;
(3)加入5份的屏蔽酚型抗氧化剂、5份的十六烷基二甲基氯化铵、2份的聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂。
对比例3
不加添加剂的生物柴油。
添加剂的加入量(mg/kg) | 氧化安定性,诱导期(100℃)/hr | 稳定性,总不溶物mg/100mL | |
实施例1 | 500 | 21.6 | 1.1 |
对比例1 | 500 | 17.3 | 2.9 |
对比例2 | 500 | 18.9 | 2.3 |
对比例3 | 0 | 12.7 | 6.8 。 |
从以上的实验和对比实验中可以看出,采用本发明所述的重量配比组份的复合添加剂,无论是生物柴油的氧化安定性还是稳定性均要高于对比例1、对比例2和对比例3。
选择同一辆车,同一个人驾驶,加入以上实施例1、对比例1、2、3中的柴油,测算其里程和汽车尾气中CO、碳氢化合物排放量
添加剂的加入量(mg/kg) | 1L油行驶的里程程 数/公里 | 汽车尾气中CO、碳氢化合物排放量/占总尾气含量的百分数 | |
实施例1 | 500 | 18 | 3% |
对比例1 | 500 | 16.9 | 5% |
对比例2 | 500 | 17.1 | 4.6% |
对比例3 | 0 | 15.4 | 6.9% 。 |
从以上的数据中可以看出,本发明的添加剂应用在生物柴油中,同样的1升油,汽车行驶的里程长,汽车尾气中的CO、碳氢化合物排放量要低于对比例1、2、3。
实施例2
选择以下重量份数的组份作为原料:
乙二醇二硝酸酯 10;
2-甲氧基乙醇 12;
2-乙基已醇 8;
二苯胺 9;
乙二醇烷基苯醚 16;
丁二酰亚胺 1;
屏蔽酚型抗氧化剂 10;
十六烷基二甲基氯化铵 2;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 1。
(1)将12份的乙二醇二硝酸酯、16份的2-甲氧基乙醇、12份的2-乙基已醇、14份的二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将22份的乙二醇烷基苯醚、3份的丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15分钟;
(3)加入13份的屏蔽酚型抗氧化剂、5份的十六烷基二甲基氯化铵、2份的聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂。
对比例4
与实施例2的不同之处在于,其抗氧剂为BHT,重量份数为13份,其余完全相同。
添加剂的加入量(mg/kg) | 氧化安定性,诱导期(100℃)/hr | 稳定性,总不溶物mg/100mL | |
实施例2 | 500 | 20.3 | 1.4 |
对比例4 | 500 | 17.3 | 2.5 。 |
实施例3
选择以下重量份数的组份作为原料:
乙二醇二硝酸酯 15;
2-甲氧基乙醇 20;
2-乙基已醇 16;
二苯胺 18;
乙二醇烷基苯醚 29;
丁二酰亚胺 6;
屏蔽酚型抗氧化剂 16;
十六烷基二甲基氯化铵 8;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 3。
(1)将12份的乙二醇二硝酸酯、16份的2-甲氧基乙醇、12份的2-乙基已醇、14份的二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将22份的乙二醇烷基苯醚、3份的丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15-30分钟;
(3)加入13份的屏蔽酚型抗氧化剂、5份的十六烷基二甲基氯化铵、2份的聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂。
添加剂的加入量(mg/kg) | 氧化安定性,诱导期(100℃)/hr | 稳定性,总不溶物mg/100mL | |
实施例2 | 500 | 21.4 | 1.2 。 |
Claims (4)
1. 一种多功能车用生物柴油复合添加剂,包括下述的重量份数的组份:
乙二醇二硝酸酯 10-15;
2-甲氧基乙醇 12-20;
2-乙基已醇 8-16;
二苯胺 9-18;
乙二醇烷基苯醚 16-29;
丁二酰亚胺 1-6;
屏蔽酚型抗氧化剂 10-16;
十六烷基二甲基氯化铵 2-8;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 1-3。
2. 如权利要求1所述的一种多功能车用生物柴油复合添加剂,包括下述的重量份数的组份:
乙二醇二硝酸酯 12;
2-甲氧基乙醇 16;
2-乙基已醇 12;
二苯胺 14;
乙二醇烷基苯醚 22;
丁二酰亚胺 3;
屏蔽酚型抗氧化剂 13;
十六烷基二甲基氯化铵 5;
聚氧乙烯十六烷基酚醚 2。
4. 如权利要求1所述的一种多功能车用生物柴油复合添加剂,该添加剂的制备方法包括下述的步骤:
(1)将乙二醇二硝酸酯、2-甲氧基乙醇、2-乙基已醇、二苯胺加入原料混溶罐中,搅拌充分混匀,自然静止20-40分钟;
(2)将乙二醇烷基苯醚、丁二酰亚胺加入到步骤(1)中的混合物中,常温常压下搅拌15-30分钟;
(3)加入屏蔽酚型抗氧化剂、十六烷基二甲基氯化铵、聚氧乙烯十六烷基酚醚,常温常压下搅拌充分混匀,自然静止20-30分钟得本发明所述的多功能车用生物柴油复合添加剂。
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