CN101649241B - 柴油车尾气捕集再生添加剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于柴油车发动机尾气排放颗粒捕集装置再生的添加剂及制备方法，由La、Fe、Mn二种或二种以上不同的金属化合物、溶剂及其它辅助成分组成，所用的铁化合物为油溶性的二茂铁及其衍生物，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt％；所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt％；所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的0.0-2.0wt％；所用的其他辅助成分包括2，6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.0-0.5wt％；所用的溶剂为烷基苯、长链烷烃，短链脂肪醇以及少量柴油，并负责补足添加剂的其余重量。优点：一是在加入本添加剂，颗粒捕集装置的再生温度明显降低，其再生温度已经接近柴油发动机尾气排放温度；二是在柴油机的排气温度下使其能有效地再生，达到减少能量损耗的目。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于柴油车发动机尾气排放颗粒捕集装置再生的添加剂及制备方法。
背景技术
随着世界各国对环境污染的重视，对污染的治理正在得到越来越多的关注，这其中就包括了对车辆尾气排放的治理。而为了消除柴油车使用过程中的颗粒物(particle material)排放，需要在发动机后面加装颗粒捕集器。颗粒捕集器由微粒过滤器和再生装置组成。颗粒捕集器通过其中有极小孔隙的过滤介质(滤芯)来捕集柴油机排气中的固态碳粒和吸附可溶性有机成分的碳烟，从而减少了颗粒的排放。
颗粒捕集器对碳烟等的过滤效率较高，可达到80％以上。但是在过滤过程中，颗粒在滤芯上的逐渐累积会导致滤芯孔道变小，柴油机排气背压升高，恶化柴油机性能，因此必须定期地除去颗粒，使过滤器恢复到原来的工作状态，即过滤器再生。颗粒捕集器的再生方式可分为被动再生和主动再生：被动方式即为催化再生，是在过滤器载体上浸渍催化剂或在燃油中加入添加剂来降低颗粒的氧化反应的活化能和起燃温度来实现颗粒过滤器的再生；主动再生又称为热再生，即通过外加能量(热能)，利用外部热源使积存在过滤体内的颗粒升温燃烧变成气体逃逸，以减少过滤器上的颗粒物，恢复滤芯孔道。
而就目前而言，在再生过滤器的研究中需进一步解决的问题有：降低再生温度，进一步降低再生所需要的能量。在柴油机的排气温度下使其能有效地再生，达到减少能量损耗和简化机构的目的。在这样的情况下，通过加入添加剂来降低再生温度，是比较简单和有效的手段。
关于发动机尾气排放颗粒捕集装置再生的添加剂的研究时间不长，主要集中在国外一些公司如INNOSPEC，PEUGEOT以及INFINEUM等，而国内关于这方面的研究基本上还是空白。这些柴油添加剂一般主要由一种油溶性的金属化合物和相应的溶剂以及其他一些辅助成分构成，按照其中所含有的油溶性金属化合物主要成分分类，则可以分为非贵金属、稀土金属和贵金属系添加剂等几大类。这些添加剂中的金属化合物在燃烧之后，其中所含的金属元素形成金属氧化物和碳烟一起沉积到滤芯上，成为一种燃烧催化剂，为了提高其催化性能，可采取复配的方式，利用几种金属的协同效应产生新的晶体和物种，或者设法增加其与柴油之间的相溶性，使其分散的更加均匀，以提高其分散度，减少团聚，进一步提高其效率。
发明内容
设计目的：提供一种柴油添加剂，该添加剂在以适当比例加入柴油之后，能保证柴油车后处理装置的DPF中捕获的碳灰的燃烧温度，由600℃降低到480℃以下。该添加剂还满足以下要求：1)无超标的二次污染物排放；2)为了避免添加剂在DPF中积累而造成的永久性堵塞，添加剂有效元素相对于燃油的比例必须限定在一定数目以下。
设计方案：为了实现上述目的。本发明在柴油中加入该添加剂后，可降低柴油发动机尾气排放颗粒捕集装置的再生温度，进一步降低再生所需要的能量。在柴油机的排气温度下使其能有效地再生，达到减少能量损耗和简化机构的目的。
技术方案1：柴油车尾气捕集再生添加剂，由La、Fe、Mn二种或二种以上不同的金属化合物、溶剂及其它辅助成分组成，(1)所用的铁化合物为油溶性的二茂铁及其衍生物，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt％；(2)所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt％；(3)所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的0.0-2.0wt％；(4)所用的其他辅助成分包括2，6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.0-0.5wt％；(5)所用的溶剂为烷基苯、长链烷烃，短链脂肪醇以及少量柴油，并负责补足添加剂的其余重量。
技术方案2：柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将10-30％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将0-10％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将0-2％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣；(4)加入其余的辅助组分，即得成品。
本发明所提供的柴油添加剂，所适用的温度范围介于-10℃～100℃之间，使用时添加剂/柴油的质量比介于1/2000～1/3000之间。
本发明与背景技术相比，一是在加入本发明所提供的添加剂之后，颗粒捕集装置的再生温度明显有了降低，加入添加剂A后，在剂/油比1∶2000的情况下，其再生温度已经接近柴油发动机尾气排放温度；二是在柴油机的排气温度下使其能有效地再生，达到减少能量损耗和简化机构的目的。
具体实施方式
实施例1：柴油车尾气捕集再生添加剂，由La、Fe、Mn二种或二种以上不同的金属化合物、溶剂及其它辅助成分组成，所用的铁化合物为油溶性的二茂铁及其衍生物，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt％；所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt％；所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的0.0-2.0wt％；所用的其他辅助成分包括2，6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.0-0.5wt％；所用的溶剂为烷基苯、长链烷烃，短链脂肪醇以及少量柴油，并负责补足添加剂的其余重量。
实施例1-1：在实施例1的基础上，所用的铁化合物为油溶性的二茂铁及其衍生物，占添加剂重量范围的0.5wt％；所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的0.5wt％；所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的0.0wt％；所用的其他辅助成分包括2，6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.0wt％。
实施例1-2：在实施例1的基础上，所用的铁化合物为油溶性的二茂铁及其衍生物，占添加剂重量范围的5.0wt％；所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的5.0wt％；所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的2.0wt％；所用的其他辅助成分包括2，6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.5wt％。
实施例1-3：在实施例1的基础上，所用的铁化合物为油溶性的二茂铁及其衍生物，占添加剂重量范围的2.75wt％；所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的2.75wt％；所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的1.0wt％；所用的其他辅助成分包括2，6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.25wt％。
例1：取63.7wt％的甲苯以及15wt％的丁醇和15wt％的甲醇，混匀，加入5.0wt％的二茂铁、0.2wt％的环烷酸锰，1.0wt％的硝酸镧以及0.1wt％的2，6-二叔丁基对乙基苯酚，搅拌均匀后过滤，得到添加剂A。
例2：取19.9wt％的柴油、40wt％的甲苯以及15wt％的丁醇和15wt％的甲醇，混匀，加入4.0wt％的二茂铁、4.0wt％的环烷酸锰，2.0wt％的硝酸镧以及0.1wt％的2，6-二叔丁基对乙基苯酚，搅拌均匀后过滤，得到添加剂B。
例3：取56.4wt％的甲苯以及20wt％的丁醇和20wt％的甲醇，混匀，加入2.0wt％的二茂铁、0.5wt％的醋酸锰，1.0wt％的硝酸镧以及0.1wt％的2，6-二叔丁基对乙基苯酚，搅拌均匀后过滤，得到添加剂C。
例4：取28.3wt％的柴油、40wt％的甲苯以及20wt％的丁醇和10wt％的甲醇，混匀，加入0.5wt％的二茂铁，0.1wt％的醋酸锰，0.1wt％的硝酸镧以及0.1wt％的2，6-二叔丁基对乙基苯酚，搅拌均匀后过滤，得到添加剂D。
例5：将上述添加剂与柴油按照不同比例混匀，进行台架试验，可得颗粒捕集装置的再生温度改变情况，结果见表1。
比较例：选择来源相同的柴油，但是不加入添加剂，进行台架试验，考察颗粒捕集装置的再生温度情况。
表1不同添加剂下颗粒捕集装置的再生温度
由上述实施例结果可以看出，在加入本发明所提供的添加剂之后，颗粒捕集装置的再生温度明显有了降低，加入添加剂A后，在剂/油比1∶2000的情况下，其再生温度已经接近柴油发动机尾气排放温度。
实施例2：在实施例1的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将10-30％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将0-10％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将0-2％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣；(4)加入其余的辅助组分，即得成品。在用于柴油车发动机尾气排放颗粒捕集装置再生时，其所适用的反应条件为：温度范围-10℃～100℃之间，添加剂/柴油的质量比介于1/2000到1/3000之间。
实施例2-1：在实施例2的基础上，(1)将10的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将0.1％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；静置，滤去其中的残渣。
实施例2-1-1：在实施例2-1的基础上，(1)将5的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将1％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；静置，滤去其中的残渣。
实施例2-1-2：在实施例2-1的基础上，(1)将8的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将2％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；静置，滤去其中的残渣。
实施例2-1-3：在实施例2-1的基础上，(1)将3的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将3％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；静置，滤去其中的残渣。
实施例2-2：在实施例2的基础上，(1)将10％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将0.1％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-2-1：在实施例2-2的基础上，(1)将5％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将1％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-2-2：在实施例2-2的基础上，(1)将8％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将3％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-2-3：在实施例2-2的基础上，(1)将3％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将2％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-3：在实施例2的基础上，(1)将10％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将0.1％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将0.1％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-3-1：在实施例2-3的基础上，(1)将5％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将1％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将1％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-3-2：在实施例2-3的基础上，(1)将8％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将3％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将3％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-3-3：在实施例2-3的基础上，(1)将3％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将2％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将2％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-4：在实施例2的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将30％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将10％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-4-1：在实施例2-4的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将20％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将6％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-4-2：在实施例2-4的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将15％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将4％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-4-3：在实施例2-4的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将25％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将8％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-5：在实施例2的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将30％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将2％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-5-1：在实施例2-5的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将25％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将1.5％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-5-2：在实施例2-5的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将20％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将1％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-5-3：在实施例2-5的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将15％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将0.5％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-6：在实施例2的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将30％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将10％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将2％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-6-1：在实施例2-6的基础上，(1)将25％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将8％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将1.5％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-6-2：在实施例2-6的基础上，(1)将20％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将6％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将1％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-6-3：在实施例2-6的基础上，(1)将15％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将4％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将0.5％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-7：在实施例2的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将15％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将5％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h；(3)将5％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-8：在实施例2的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将15％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将5％的油溶性铁化合物加入(1)中所述的反应器，搅拌0.5h，静置，滤去其中的残渣。
实施例2-9：在实施例2的基础上，柴油车尾气捕集再生添加剂的制备方法，(1)将15％的短链醇、烷基苯以及柴油放入反应器，在常温下搅拌，使其充分互溶；(2)将5％的锰和镧化合物加入(2)中所述的反应器，充分搅拌1h，静置，滤去其中的残渣。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了简要的文字描述，但是这些文字描述，只是对本明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种柴油车尾气捕集再生添加剂，其特征是：由La、 Fe、 Mn二种或二种以上不同的金属化合物、溶剂及其它辅助成分组成；
（1）所用的铁化合物为油溶性的二茂铁，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt%；
（2）所用的锰化合物为环烷酸锰、醋酸锰，占添加剂重量范围的0.5-5.0wt%；
（3）所用的镧化合物为硝酸镧，占添加剂重量范围的0.0-2.0 wt%；
（4）所用的其他辅助成分包括2,6-二叔丁基对乙基苯酚，占添加剂重量范围的0.0-0.5 wt%；
（5）所用的溶剂为烷基苯、长链烷烃，短链脂肪醇以及少量柴油，并负责补足添加剂的其余重量。
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Legal Events
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Address after: 556099 the first industrial park of Kaili Economic Development Zone, Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture, Guizhou Patentee after: GUIZHOU HUANGDI DIESEL ENGINE CLEANER CO.,LTD. Address before: 556018 the first industrial park of Kaili Economic Development Zone, Guizhou Patentee before: GUIZHOU HUANGDI DIESEL ENGINE CLEANER Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20130313 |