本发明属于化工技术领域，具体涉及一种环保助燃型的柴油添加剂及其制备方法。
背景技术：
随着柴油机的广泛使用，柴油的消耗量正逐年增长。然而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。对于柴油发动机而言，燃料燃烧不充分，产生的大量碳烟会沉积于汽缸并堵塞喷油嘴，进一步使燃烧变差，功率降低，耗油增加，增大发动机磨损等。而且碳烟及其吸附的多环芳烃是重要的大气污染物，对环境和人体健康有很大的危害。由于排放对生态环境、人类健康和经济发展有着严重影响，各国政府相继制定了严格排放法规，限制柴油车辆的有害排放。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。在众多的解决方法中，使用柴油添加剂的方法在不改动车辆与发动机结构，也不增加设备的条件下，通过改变燃料的物性，使燃料得以充分燃烧，从而实现节能和净化排放。因此，开发高效、节能的柴油多功能添加剂受到人们的重视。
柴油添加剂是燃油添加剂的其中一种，燃油添加剂一般包含汽油添加剂、柴油添加剂，是为了弥补燃油自身存在的质量问题和机动车机械制造极限存在的不足，从而达到对汽油发动机能够克服冷激效应、缝隙效应，清除进气阀、电喷嘴的积碳，对柴油发动机能够克服喷油嘴难以更加细雾化以及产生残油后滴的问题，对汽油和柴油发动机车辆都能够达到保护发动机工况、实现燃油的更完善和更完全的燃烧，从而达到清除积碳、节省燃油、降低排放、增强动力等功效。为了提高柴油的燃烧率、减少柴油车尾气对环境的污染，市场上已有很多不同类型的柴油添加剂化工产品。但现有燃油添加剂功效比较单一，虽然能够在一定程度上改善燃油的燃烧性能，但在提高发动机动力、减少废气的排放方面效果不明显，出现实际节油率不高，清除黑烟不理想，在提升油品品质及提高燃烧效率的功能方面不理想等情况；并且多数柴油添加剂并没有改善柴油润滑情况，在抗磨损方面没有显着效果。目前，现有技术中的柴油添加剂存在功能单一、对发动机内部的腐蚀性较大、尾气排放有害物质降低不明显等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种环保助燃型的柴油添加剂及其制备方法，该柴油添加剂具有良好的清洁净化作用，能够促进燃料充分燃烧，提高柴油燃烧效率，降低油耗、显着减少黑烟和颗粒物的排放，有效节省柴油并降低尾气排放，减少尾气排放物污染，促进环保。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂2-5%；
二茂铁0.5%-1.0%；
稀土金属盐0.2%-0.4%；
抗腐蚀剂1-3%；
植物油5-15%；
航天煤油余量。
上述的环保助燃型的柴油添加剂中，所述的十六烷值改进剂是由硝酸环己酯、环十二烷基硝酸酯或甘油三硝酸酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按照2:1的重量比例混合得到的混合物。
上述的环保助燃型的柴油添加剂中，所述稀土金属盐为环烷酸铈、硬脂酸铈或者环烷酸铈和硬脂酸铈的混合物。
上述的环保助燃型的柴油添加剂中，所述的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯、乙酸乙酯、异丁酸甲酯中的其中两种。
上述的环保助燃型的柴油添加剂中，所述植物油为菜籽油、花生油、柠檬桉油、玉米油、椰子油、蓖麻油、棉籽油、茶籽油以及大豆油中的一种或多种。
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、稀土金属盐、抗腐蚀剂以及植物油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌15分钟～20分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。该柴油添加剂添加到柴油中的添加量为柴油用量的1-1.5%。
本发明中，所用到的十六烷值改进剂是由硝酸环己酯、环十二烷基硝酸酯或甘油三硝酸酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按照2:1的重量比例混合得到的混合物。硝酸环己酯、环十二烷基硝酸酯或甘油三硝酸酯属于硝酸酯类的物质，过氧化苯甲酸叔丁酯属于过氧化物，因为柴油机是压燃式，从燃料喷入到发火有一个时间段，大约0.7-3s，称为发火延迟期，硝酸酯类的物质加入后经过热分解后的生成物能促进燃料的氧化，缩短发火延迟期，减轻柴油机的爆震；过氧化物本身含有较多的氧元素，对促进柴油的燃烧以及改善柴油机发动机的排放污染均有一定的好处，通过将过氧化物与硝酸酯类物质进行复配后得到的十六烷值改进剂加到柴油中，两种物质起到协同互补的作用，改进效果能显着增强。本发明采用十六烷值改进剂作为原料之一进行制备的柴油添加剂后添加到柴油中能够提高柴油的十六烷值，改善柴油的燃烧性能，缩短着火时间，降低燃点，提高机车热工况和动力性，使燃烧更为稳定，并十分明显节省油耗，能够减少氮氧化物和一氧化碳的排放，有效改善尾气排放问题。
本发明中所用到的二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，二茂铁可用作火箭燃料添加剂、汽油的抗爆剂和橡胶及硅树脂的熟化剂，也可做紫外线吸收剂。将二茂铁及其衍生物添加到固体、液体或气体燃料中，都能发挥其助燃、消烟和抗爆等作用，尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类，效果更为显着。二茂铁及其衍生物添加到煤油或柴油中，仅0.1%（重量）的用量，就可平均节油14%，且使发烟量减少40%-70%，车辆功率提高10%，而且在燃烧中还有促进co转化为co2 的作用，同时可提高燃烧热，增加功率，从而达到节能和减少大气污染的作用。二茂铁添加到锅炉燃料油中，可减少烟的生成和喷嘴积炭，也可掺在煤粉中作助燃减烟剂使用。此外，将二茂铁添加到动力机械燃料中，可使燃烧室的积炭减少，以减少烟尘对大气的污染。本发明中加入的二茂铁能提高了柴油的抗爆性，而且能起到了减少喷嘴积碳和助燃的作用。
本发明中所用的稀土金属盐为环烷酸铈、硬脂酸铈或者环烷酸铈和硬脂酸铈的混合物。稀土元素具有丰富的能级和特殊的4f外电子层结构，通过加入稀土金属盐，能够降低燃油分子碳氢键的活化能，使之加快充分燃烧，从而极大的减少一氧化碳、氮氧化物以及黑烟的排放，尤其是对重油的充分燃烧具有更明显的作用。
本发明所用的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯、乙酸乙酯、异丁酸甲酯中的其中两种。
苯甲酸甲酯、乙酸乙酯和异丁酸甲酯都具有腐蚀抑制作用，柴油中存在有物质对发动机燃料系统的许多金属腐蚀性，可以腐蚀铜、铁、铝、铅、镁以及它们的许多合金，同时柴油会吸收空气中的水分，加入腐蚀抑制剂与金属表面强烈作用，产生化学和物理吸附作用，形成良好的保护膜，从一定程度上隔离了腐蚀物质与金属件的接触，达到抑制腐蚀的目的，保护发动机燃料系统，延长使用寿命。
本发明中加入的植物油一方面能够大幅度的提高柴油的润滑性和抗磨性能，另一方面植物油的掺入可以代替部分燃油，虽其燃烧性能不及燃油，但仍可以部分代替，达到节省燃油的目的。
本发明中所用到的航空煤油是由直馏馏分、加氢裂化和加氢精制等组分及必要的添加剂调和而成的一种透明液体。主要由不同馏分的烃类化合物组成。可通过市售得到。航空煤油密度适宜，热值高，燃烧性能好，能迅速、稳定、连续、完全燃烧，且燃烧区域小，积炭量杀少，不易结焦；低温流动性好，能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流动性的要求；热安定性和抗氧化安定性好，可以满足超音速高空飞行的需要；洁净度高，无机械杂质及水分等有害物质，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，对机件腐蚀小。
本发明的有益效果为：
本发明制备得到的一种环保助燃型的柴油添加剂，添加到柴油中可有效的提升柴油品质，柴油机相同运行条件下可节省燃油15％以上，减少自由加速不透光烟度指标90％以上，减少颗粒物的排放，同时可达到清除并且抑制积碳生成的效果，具有优异清净性、高效节能燃油、减少尾气排放、提升燃油品质等特点。
本发明制备的一种环保助燃型的柴油添加剂，制备工艺简单，成本低，有利于工业化生产。该节能环保柴油添加剂具有良好的清洁净化作用，能有效改进柴油的品质，提高柴油的十六烷值，提高柴油燃烧效率，促进燃料充分燃烧，降低油耗，减少发动机缸体内积炭，提高发动机动力性，降低发动机尾气有害物质的排放，显着减少黑烟和颗粒物的排放，有效节省柴油并降低尾气排放，减少尾气排放物污染，促进环保。使用该节能环保柴油添加剂之后车辆容易起动，提速性能好，尾气黑烟明显减少，节油效果明显，具有明显的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂2%；二茂铁1.0%；环烷酸铈0.2%；抗腐蚀剂3%；菜籽油5%；航天煤油88.8%；所述的十六烷值改进剂是由硝酸环己酯和过氧化苯甲酸叔丁酯按照硝酸环己酯:过氧化苯甲酸叔丁酯为2:1的重量比例混合得到的混合物；所述的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯和乙酸乙酯的混合物；
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、环烷酸铈、抗腐蚀剂以及菜籽油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌15分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。
实施例2
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂5%；二茂铁0.5%；硬脂酸铈0.4%；抗腐蚀剂1%；椰子油15%；航天煤油78%；所述的十六烷值改进剂是由环十二烷基硝酸酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按照环十二烷基硝酸酯:过氧化苯甲酸叔丁酯为2:1的重量比例混合得到的混合物；所述的抗腐蚀剂为乙酸乙酯和异丁酸甲酯的混合物；
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、硬脂酸铈、抗腐蚀剂以及椰子油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌18分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。
实施例3
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂3%；二茂铁0.7%；稀土金属盐0.3%；抗腐蚀剂2%；蓖麻油10%；航天煤油84%；所述的十六烷值改进剂是由甘油三硝酸酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按照甘油三硝酸酯:过氧化苯甲酸叔丁酯为2:1的重量比例混合得到的混合物；所述稀土金属盐为环烷酸铈和硬脂酸铈的混合物；所述的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯和异丁酸甲酯的混合物；
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、稀土金属盐、抗腐蚀剂以及蓖麻油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌20分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。
实施例4
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂2%；二茂铁0.5%；环烷酸铈0.2%；抗腐蚀剂1%；植物油5%；航天煤油91.3%；所述的十六烷值改进剂是由硝酸环己酯和过氧化苯甲酸叔丁酯按照硝酸环己酯:过氧化苯甲酸叔丁酯为2:1的重量比例混合得到的混合物；所述的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯和异丁酸甲酯的混合物；所述植物油为菜籽油和花生油的混合物；
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、环烷酸铈、抗腐蚀剂以及植物油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌15分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。
实施例5
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂4%；二茂铁0.8%；稀土金属盐0.3%；抗腐蚀剂1%；植物油9%；航天煤油84.9%；所述的十六烷值改进剂是由环十二烷基硝酸酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按照环十二烷基硝酸酯:过氧化苯甲酸叔丁酯为2:1的重量比例混合得到的混合物；所述稀土金属盐为环烷酸铈和硬脂酸铈的混合物；所述的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯和异丁酸甲酯的混合物；所述植物油为柠檬桉油、玉米油以及椰子油的混合物；
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、稀土金属盐、抗腐蚀剂以及植物油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌17分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。
实施例6
一种环保助燃型的柴油添加剂，包括以下重量百分含量的原料：
十六烷值改进剂5%；二茂铁1.0%；稀土金属盐0.4%；抗腐蚀剂3%；植物油15%；航天煤油75.6%；所述的十六烷值改进剂是由甘油三硝酸酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按照2:1的重量比例混合得到的混合物；所述稀土金属盐为硬脂酸铈；所述的抗腐蚀剂为苯甲酸甲酯和乙酸乙酯的混合物；所述植物油为菜籽油、花生油、柠檬桉油、玉米油、椰子油、蓖麻油、棉籽油、茶籽油以及大豆油中的一种或多种。
所述的环保助燃型的柴油添加剂，其制备方法为：按照重量百分数依次将十六烷值改进剂、二茂铁、稀土金属盐、抗腐蚀剂以及植物油加入航天煤油中，用搅拌器高速剪切搅拌20分钟，即得环保助燃型的柴油添加剂。
效果试验：
（1）按照标准gb3847—2005、排放限值按标准hj/t241-2005，车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限制及测量方法，对使用了本发明柴油添加剂和未使用本发明的柴油添加剂的汽车进行检测，
（2）具体为：汽车①：使用用未添加本发明柴油添加剂的普通柴油；汽车②：使用添加了本发明实施例3制备得到的柴油添加剂的柴油，柴油添加剂的添加量为柴油体积用量的1%；汽车①和汽车②的其它条件一样。
（3）检测时的环境参数：检测温度：23.7℃，大气压强（kpa）：100.1；相对湿度（%）：86.8%。
（4）接测结果：
汽车①的在用压燃式发动机汽车加载减速工况法排气烟度测试报告结果如下表1所示：
汽车②的在用压燃式发动机汽车加载减速工况法排气烟度测试报告结果如下表2所示：
从上述表1和表2的结果中可知，在其他条件都相同的情况下，与使用普通柴油的汽车相比，使用添加了本发明柴油添加剂的柴油的汽车通过了检测，可见，本发明制备得到的柴油添加剂能有效改进柴油的品质，减少发动机缸体内积炭，提高发动机动力性，降低发动机尾气有害物质的排放，显着减少黑烟和颗粒物的排放，有效节省柴油并降低尾气排放，减少尾气排放物污染，促进环保。