一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及柴油添加剂技术领域，具体涉及一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着全球气候的变暖和环境的持续恶化，人们越来越意识到环境保护的重要性。而机动车包括柴油车(机)的尾气排放无疑是主要污染源之一。数据表明，我国已连续十年成为世界机动车产销第一大国，机动车扥等移动源污染已经成为我国大气污染的重要来源，据报告显示，全国机动车尾气排放总量达4607.9万吨，其中柴油车排放的nox接近汽车排放总量的70％，pm超过90％；占汽车保有量7.9％的柴油货车，排放了60.0％的nox和84.6％的pm，是机动车污染防治的重中之重。此外我国目前原油对外依存度已经突破70％，国家同时面临大气环境压力大、能源消耗压力大的困境。为响应国家碳中和号召，以节约能源，减少污染，改善环境为目标，如何提高柴油的燃烧效率，减少能源消耗量，减少污染成为研究的重点。
3.使用性能良好的助燃添加剂能够有效改善柴油的燃烧性能，降低柴油着火温度，加快燃烧速度，充分释放燃油燃烧能，且不用改变发动机结构或增加其他装置，被认为是一种降低柴油消耗，减少污染物排放，提高经济性的最佳方法。此前研究的重点大多集中在含氧量高的醇、醚和脂类等单一成分的有机化合物上，但此类含氧量高的添加剂品种单一，且添加量较大，在对柴油品质的改善存在局限性。因此，通过改善柴油物性，改善柴油燃烧性能，丰富含氧添加剂来源，研究开发多功能复合型柴油添加剂受到广泛关注。中国专利cn103642547a公开了一种复合柴油添加剂，包括以下重量份的原料组分：降凝剂10～15份、清净剂脂肪酸5～10份、分散剂10～20份、润滑剂5～10份、金属钝化剂10～15份、抗腐蚀剂3～8份、燃烧促进剂15～18份、十六烷值改进剂10～15份、抗氧化剂4～10份、消烟剂10～15份。旨在有效提高柴油的各项性能和综合性能，提高燃烧效率，减少环境污染。
4.无灰型助燃添加剂主要是以含氧、含氮的羧基、醚基、酮基、氨基、硝基等官能团的脂肪族、芳香族、聚合物等有机物组成，其中的羧基、醚基、酮基、氨基、硝基可能是有效官能团，其作用是提供自由基分子，可以起到催化助燃作用，促进燃料完全燃烧，提高发动机的燃烧效率；清净分散，改善燃油油雾化性能，并且燃烧后不产生灰分，不存在二次污染问题。不同类型的助燃添加剂复配使用时，能够发挥良好的复配协同效应，提升助燃添加剂功效，充分发挥添加剂的交互作用，对节约能源和保护环境有重要作用。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法，以解决上述技术问题。
6.本发明提供如下技术方案：
7.一种改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯15份～
20份、硝酸酯四氢呋喃8份～12份、乙二醇硝酸酯5份～10份、乙醇胺15份～20份、长链脂肪酸甲酯6份～9份、硝酸异辛酯1份～5份、聚异丁烯琥珀酰胺5份～10份、纳米添加剂8份～12份、低温流动剂5份～8份、燃烧助剂6份～12份、金属盐1份～5份；所述金属盐为环烷酸钴或钨酸锰。
8.优选地，所述的改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯16份、硝酸酯四氢呋喃10份、乙二醇硝酸酯7份、乙醇胺18份、长链脂肪酸甲酯6份、硝酸异辛酯3份、聚异丁烯琥珀酰胺7份、纳米添加剂10份、低温流动剂7份、燃烧助剂8份、金属盐2.5份。
9.优选地，所述纳米添加剂的制备方法包括以下步骤：将50mg～150mg纳米ceo2倒入1l～1.5l柴油中，35℃下在超声震荡发射器中震荡30min，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续超声震荡2h～3h，制得纳米添加剂。
10.更优选地，所述纳米ceo2的平均粒径为20nm～35nm。
11.更优选地，所述十六烷基三甲基溴化铵与纳米ceo2的质量比为5～10:1。
12.优选地，所述低温流动剂为聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物。
13.更优选地，所述聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物中聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的质量比为1～2:2～2.5:1～1.8。
14.优选地，所述燃烧助剂包括以下百分比的组分：矿物油精0％～10％、石油醚15％～60％、甲苯20％～45％、二甲苯10％～30％。
15.本发明另一目的在于提供一种上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
16.将所述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在300r/min～500r/min的转速下搅拌混合30min～45min，自然静置30min～40min；然后加入所述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米添加剂、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在180r/min～220r/min的转速下继续搅拌混合20min～35min，自然静置15min～30min，过300目～500目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
17.从上述的技术方案可以看出，本发明的有益效果是：
18.本发明提供的改善柴油燃烧性的添加剂，改善了柴油的燃烧性能，滞燃期、预混燃烧期延长，扩散燃烧期和燃烧持续期缩短，柴油燃烧速度加快。在对柴油机不做任何改动的情况下，柴油中直接加入本发明的添加剂，能够自行分散在柴油中，形成稳定的均相体系，相较于普通柴油，燃烧更充分，综合热性能显著提高，可实现发动机的高效燃烧，节约能源。同时，本发明提供的改善柴油燃烧性的添加剂能够有效减少发动机尾气中污染气体的排放，减少发动机尾气造成的大气污染。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
20.实施例1
21.一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法
22.改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯15kg、硝酸酯四氢呋喃8kg、乙二醇硝酸酯5kg、乙醇胺15kg、长链脂肪酸甲酯6kg、硝酸异辛酯1kg、聚异丁烯琥珀酰胺5kg、纳米添加剂8kg、低温流动剂5kg、燃烧助剂6kg、金属盐1kg；所述金属盐为环烷酸钴。
23.上述纳米添加剂的制备方法包括以下步骤：将50mg纳米ceo2倒入1l柴油中，35℃下在超声震荡发射器中震荡30min，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续超声震荡2h，制得纳米添加剂。
24.上述十六烷基三甲基溴化铵与纳米ceo2的质量比为5:1；上述低温流动剂为聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物；上述聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物中聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的质量比为1:2:1；上述燃烧助剂包括以下百分比的组分：矿物油精10％、石油醚15％、甲苯45％、二甲苯30％。
25.上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
26.将上述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在300r/min的转速下搅拌混合30min，自然静置30min；然后加入上述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米添加剂、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在180r/min的转速下继续搅拌混合20min，自然静置15min，过300目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
27.实施例2
28.一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法
29.改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯16kg、硝酸酯四氢呋喃9kg、乙二醇硝酸酯6kg、乙醇胺17kg、长链脂肪酸甲酯7kg、硝酸异辛酯2kg、聚异丁烯琥珀酰胺6kg、纳米添加剂9kg、低温流动剂6kg、燃烧助剂7kg、金属盐2kg；所述金属盐为钨酸锰。
30.上述纳米添加剂的制备方法包括以下步骤：将80mg纳米ceo2倒入1.1l柴油中，35℃下在超声震荡发射器中震荡30min，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续超声震荡2.5h，制得纳米添加剂。
31.上述十六烷基三甲基溴化铵与纳米ceo2的质量比为61；上述低温流动剂为聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物；上述聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物中聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的质量比为1.3:2.2:1.2；上述燃烧助剂包括以下百分比的组分：矿物油精5％、石油醚60％、甲苯25％、二甲苯10％。
32.上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
33.将上述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在400r/min的转速下搅拌混合35min，自然静置35min；然后加入上述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米添加剂、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在180r/min的转速下继续搅拌混合25min，自然静置20min，过300目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
34.实施例3
35.一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法
36.改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯16kg、硝酸酯
四氢呋喃10kg、乙二醇硝酸酯7kg、乙醇胺18kg、长链脂肪酸甲酯6kg、硝酸异辛酯3kg、聚异丁烯琥珀酰胺7kg、纳米添加剂10kg、低温流动剂7kg、燃烧助剂8kg、金属盐2.5kg；所述金属盐为钨酸锰。
37.上述纳米添加剂的制备方法包括以下步骤：将100mg纳米ceo2倒入1.5l柴油中，35℃下在超声震荡发射器中震荡30min，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续超声震荡3h，制得纳米添加剂。
38.上述十六烷基三甲基溴化铵与纳米ceo2的质量比为8:1；上述低温流动剂为聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物；上述聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物中聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的质量比为1.5:2.5:1.5；上述燃烧助剂包括以下百分比的组分：矿物油精10％、石油醚40％、甲苯20％、二甲苯30％。
39.上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
40.将上述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在400r/min的转速下搅拌混合40min，自然静置40min；然后加入上述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米添加剂、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在200r/min的转速下继续搅拌混合30min，自然静置25min，过400目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
41.实施例4
42.一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法
43.改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯18kg、硝酸酯四氢呋喃10kg、乙二醇硝酸酯9kg、乙醇胺18kg、长链脂肪酸甲酯8kg、硝酸异辛酯4kg、聚异丁烯琥珀酰胺8kg、纳米添加剂10kg、低温流动剂7kg、燃烧助剂10kg、金属盐4kg；所述金属盐为环烷酸钴。
44.上述纳米添加剂的制备方法包括以下步骤：将130mg纳米ceo2倒入1.3l柴油中，35℃下在超声震荡发射器中震荡30min，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续超声震荡3h，制得纳米添加剂。
45.上述十六烷基三甲基溴化铵与纳米ceo2的质量比为8:1；上述低温流动剂为聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物；上述聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物中聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的质量比为1.8:2.3:1.6；上述燃烧助剂包括以下百分比的组分：矿物油精8％、石油醚45％、甲苯32％、二甲苯15％。
46.上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
47.将上述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在500r/min的转速下搅拌混合45min，自然静置40min；然后加入上述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米添加剂、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在220r/min的转速下继续搅拌混合30min，自然静置30min，过500目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
48.实施例5
49.一种改善柴油燃烧性的添加剂及其制备方法
50.改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯20kg、硝酸酯四氢呋喃12kg、乙二醇硝酸酯10kg、乙醇胺20kg、长链脂肪酸甲酯9kg、硝酸异辛酯5kg、聚异
丁烯琥珀酰胺10kg、纳米添加剂12kg、低温流动剂8kg、燃烧助剂12kg、金属盐5kg；所述金属盐为钨酸锰。上述纳米添加剂的制备方法包括以下步骤：将150mg纳米ceo2倒入1.5l柴油中，35℃下在超声震荡发射器中震荡30min，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续超声震荡3h，制得纳米添加剂。
51.上述十六烷基三甲基溴化铵与纳米ceo2的质量比为10:1；上述低温流动剂为聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物；上述聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的组合物中聚乙烯、丙烯酸酸甲酯、三乙醇胺的质量比为2:2.5:1.8；上述燃烧助剂包括以下百分比的组分：矿物油精5％、石油醚35％、甲苯30、二甲苯30％。
52.上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
53.将上述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在500r/min的转速下搅拌混合45min，自然静置40min；然后加入上述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米添加剂、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在220r/min的转速下继续搅拌混合35min，自然静置30min，过500目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
54.对比例1
55.改善柴油燃烧性的添加剂，包括以下重量份的组分：聚乙二醇硝酸酯16kg、硝酸酯四氢呋喃10kg、乙二醇硝酸酯7kg、乙醇胺18kg、长链脂肪酸甲酯6kg、硝酸异辛酯3kg、聚异丁烯琥珀酰胺7kg、纳米ceo210kg、低温流动剂7kg、燃烧助剂8kg、金属盐2.5kg；所述金属盐为钨酸锰。
56.上述改善柴油燃烧性的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
57.将上述重量份的聚乙二醇硝酸酯、硝酸酯四氢呋喃、乙二醇硝酸酯、乙醇胺、长链脂肪酸甲酯、硝酸异辛酯加入到原料混溶罐中，在400r/min的转速下搅拌混合40min，自然静置40min；然后加入上述重量份的聚异丁烯琥珀酰胺、纳米ceo2、低温流动剂、燃烧助剂、金属盐，在200r/min的转速下继续搅拌混合30min，自然静置25min，过400目筛，制得改善柴油燃烧性的添加剂。
58.对比例2
59.与实施例3的区别在于，不添加纳米添加剂。
60.对比例3
61.与实施例3的区别在于，不添加金属盐。
62.试验例
63.为了确定本发明制备的改善柴油燃烧性的添加剂的性能，现对实施例1～5制备的改善柴油燃烧性的添加剂及对比例1～3制备的改善柴油燃烧性的添加剂分别进行性能测试：
64.(1)选择同一驾驶车辆同一驾驶人员，柴油中加入实施例3的添加剂及对比例1～3的添加剂，测定其里程程数及汽车尾气中co、碳氢化合物排放量。
65.设定不添加添加剂的柴油为空白对照组。
66.测试结果如表1所示：
67.表1
[0068][0069][0070]
(2)选择同一驾驶车辆同一驾驶人员，柴油中加入实施例3的添加剂，以行驶2000公里为基准，测定百公里油耗。
[0071]
设定不添加添加剂的柴油为空白对照组。
[0072]
测试结果如表2所示：
[0073]
表2
[0074][0075]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。