CN101870892A - 一种柴油燃烧促进剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油燃烧促进剂，具体为二茂铁基聚乳酸或二茂锰基聚乳酸；本发明还公开了柴油燃烧促进剂的制备方法，其采用下述步骤：以四氢呋喃为溶剂，常温下将乙酰基二茂铁或乙酰基二茂锰在高压釜中用钯碳加氢反应2小时后，加入丙交酯，加热至回流反应5小时，减压蒸除溶剂，即得。本发明的柴油燃烧促进剂具有良好的促进柴油燃烧的性能，使柴油燃烧更加充分，大大降低了柴油机中的碳烟排放，这对柴油机更进一步的推广应用起到了极大的促进作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油燃烧促进剂，还涉及柴油燃烧促进剂的制备方法。
背景技术
随着国民经济水平的提高，人们对有一个良好的生活环境的要求日益强烈，而因相应的环保的法规也日益严厉。柴油机问起所排放的有害物质比汽油机要少得多，但是由于柴油的碳数多，燃烧不够充分而导致的碳烟缺比汽油机多得多，因此导致人们对柴油机的误解。因此对柴油机柴油燃烧不够充分为问题的解决也是迫在眉睫。
柴油机产生碳烟主要在缓燃区烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成，当燃油喷射到高温的空气中，轻质烃很快蒸发气化，而重质烃会以液态暂时存在。液态的重质烃在高温缺氧条件下，直接脱氢碳化，成为焦炭状的液相析出型碳粒，粒度一般比较大。而蒸发气化了的轻质烃，产生气相析出型碳粒，粒度相对较小。首先，气相的燃油分子在高温缺氧条件下发生部分氧化和热裂解，生成各种不饱和烃类，如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃：它们不断脱氢形成原子级的碳粒子，逐渐聚合成直径2nm左右的碳烟核心：气相的烃和其他物质在碳的表面的凝聚，以及碳核相互碰撞发生的聚集，使碳核继续增大，成为直径20～30nm的碳烟单元；而碳烟基元经过互相聚集形成直径1μm以下的球状或链状的多孔性聚合物。重馏分的未燃烃、硫酸盐以及水分等在碳粒上吸附凝聚，形成微粒排放。
目前解决此问题主要通过以下几个途径：1，使用清洁柴油；2，使用掺水柴油；3，使用添加柴油燃烧促进剂的柴油。前两种解决办法都需要较高的柴油炼制技术或昂贵且大量的表面活性剂，添加燃烧促进剂是目前较为经济和实用的方法。
目前使用的燃烧促进剂主要包括两类：1，油溶性金属盐或金属配合物，如高碱性磺酸钡、甲基环戊二烯基锰、铜钴等金属的油溶性环烷酸盐、磺酸盐及脂肪酸盐等。其消烟机理为在燃料燃烧时阻止碳粒形成或在发动机排气过程中催化碳粒的氧化；例如日本的宫本在《助燃剂》，日本公开特许公报(A)，昭61-127752，1986，6等指出：强碱土类金属中的钙和钡的磺烷酸盐、磺酸盐、硬脂酸盐对降低烟度效果比较明显。2，乳酸类化合物：宫本在《可溶性燃油添加剂的柴油机黑烟降低特性》，日本机械学会文集，1987，54(498)中指出，将乳酸化合物添加到柴油中，可以提高柴油的燃烧速度，并使之接近完全燃烧。
但是碱土类金属的配体多为硫系或者氮系化合物，本身燃烧效率就不是很高，而且添加的话会引起尾气中氮氧化合物和硫氧化合物含量的增加，产生二次污染；而乳酸类化合物通过添加了更多的含氧化合物提高辛烷值，只是起到了辅助燃烧的功能，而不像碱土类金属等可以起到催化碳粒氧化分解的效果。因此如何发明一种燃烧促进剂将二者优势综合在一起，成为迫在眉睫的问题。
本发明很好地解决了上述问题，本发明的柴油燃烧促进剂同时具备金属盐和乳酸类化合物的共同优点，具有非常良好的促进柴油燃烧性能，大大降低了柴油机中的碳烟排放，而且没有增加氮氧化合物或者硫氧化合物得排放量。
本发明的技术方案如下：
本发明的柴油燃烧促进剂为具有下述结构式(I)的二茂铁基聚乳酸或结构式(II)的二茂锰基聚乳酸：
发明内容
本发明的柴油燃烧促进剂的制备方法，采用下述步骤可得到二茂铁基聚乳酸：
以四氢呋喃为溶剂，常温下将乙酰基二茂铁在高压釜中用钯碳加氢反应2小时后，加入丙交酯，加热至回流反应5小时后于30-40℃，真空度30-50Kpa下减压蒸除溶剂，即得到二茂铁基聚乳酸；其中加氢反应的催化剂钯碳用量为乙酰基二茂铁质量的2％～8％，四氢呋喃：乙酰基二茂铁＝2ml/mmol，加氢反应压力为1～3Mpa，丙交酯与乙酰基二茂铁的摩尔比为5∶1。
本发明的柴油燃烧促进剂的制备方法，采用下述步骤可得到二茂锰基聚乳酸：
以四氢呋喃为溶剂，常温下将乙酰基二茂锰在高压釜中用钯碳加氢反应2小时后，加入丙交酯，加热至回流反应5小时后于30-40℃，真空度30-50Kpa下减压蒸除溶剂，即得到二茂锰基聚乳酸；其中加氢反应的催化剂钯碳用量为乙酰基二茂锰质量的2％～8％，四氢呋喃：乙酰基二茂锰＝2ml/mmol，加氢反应压力为1～3Mpa，丙交酯与乙酰基二茂锰的摩尔比为5∶1。
本发明的柴油燃烧促进剂按0.02-0.2％添加到直馏柴油中，具有良好的促进柴油燃烧的性能，使柴油燃烧更加充分，大大降低了柴油机中的碳烟排放，而且没有增加氮氧化合物或者硫氧化合物得排放量，这对柴油机更进一步的推广应用起到了极大的促进作用。
附图说明
图1为柴油机的燃烧过程图；
其中，A-B为着火延迟期，B-C为急速燃烧期，C-D为缓慢燃烧期，D-E为后燃烧期，A-D为喷射时期，B-E为燃烧时期。
具体实施方式
实施例1
以30ml四氢呋喃为溶剂，常温下将15mmol乙酰基二茂铁在高压釜中用0.2g钯碳于压力为1Mpa下加氢反应2小时后，加入75mmol丙交酯，加热至回流反应5小时后于30℃，真空度30Kpa下减压蒸除溶剂即得到二茂铁基聚乳酸8.9g，产率98.7％，产品状态：微黄色蜡状固体，IR(cm-1，KBr压片)：1735(酯羰基)，1647(环戊二烯上的泛频和合频带)，1503(亚甲基)，3050(环戊二烯上的乙烯基)，3243(环戊二烯上的碳氢键)。
实施例2
以30ml四氢呋喃为溶剂，常温下将15mmol乙酰基二茂锰在高压釜中用0.2g钯碳于压力为2Mpa下加氢反应2小时后，加入75mmol丙交酯，加热至回流反应5小时后于40℃，真空度50Kpa下减压蒸除溶剂后即得到二茂锰基聚乳酸8.8g，产率98.4％，产品状态：微黄色蜡状固体，IR(cm-1，KBr压片)：1749(酯羰基)，1642(环戊二烯上的泛频和合频带)，1498(亚甲基)，3047(环戊二烯上的乙烯基)，3244(环戊二烯上的碳氢键)。
利用Dismoke仪(哈特里奇烟度计)测定了尾气烟尘对光源发射光的衰减程度。利用玉林柴油机厂生产的YC6108Z型直喷柴油机为检验对象，检测方法：GB/T18297-2001《汽车发动机性能检验方法》，GB 9487-88《柴油机自由加速排气烟度的测量方法》，以及GB17691、2001《车用压燃式发动机排气污染物限制及测量方法》为依据和模板，将空白柴油(直馏，齐鲁石化0#，未加助燃添加剂)，市售柴油(中石化济南市场0#，已添加现行柴油助燃剂)，和在空白柴油中分别添加二茂铁基聚乳酸和二茂锰基聚乳酸的柴油进行对比。分别测定了二茂铁基聚乳酸和二茂锰基聚乳酸的降低柴油机碳烟排放的效果如表1：
表1：
| 空白柴油 | 市售柴油 | 添加二茂铁基 聚乳酸的柴油 | 添加二茂锰基 聚乳酸的柴油 | |
| 自由加速烟度 值(FSN)(国 标为5.0) | 12.5 | 5.0 | 2.3 | 2.0 |
| 输出功率(转 速为2000转 rpm)/油耗率g /kWh | 97/247 | 110/224 | 112.7/224 | 113/223 |
测试结果表明，添加二茂铁基聚乳酸和到二茂锰基聚乳酸到柴油中可以大大降低烟度值，输出功率和耗油量也有所改善。
Claims (3)
1.一种柴油燃烧促进剂，其特征是其为具有下述结构式(I)的二茂铁基聚乳酸或结构式(II)的二茂锰基聚乳酸：
其中，n为7-9的整数。
2.权利要求1所述的柴油燃烧促进剂的制备方法，其特征是采用下述步骤：
以四氢呋喃为溶剂，常温下将乙酰基二茂铁在高压釜中用钯碳加氢反应2小时后，加入丙交酯，加热至回流反应5小时后于30-40℃，真空度30-50Kpa下减压蒸除溶剂，即得到二茂铁基聚乳酸；其中加氢反应的催化剂钯碳用量为乙酰基二茂铁质量的2％～8％，四氢呋喃∶乙酰基二茂铁＝2ml/mmol，加氢反应压力为1～3Mpa，丙交酯与乙酰基二茂铁的摩尔比为5∶1。
3.权利要求1所述的柴油燃烧促进剂的制备方法，其特征是采用下述步骤：
以四氢呋喃为溶剂，常温下将乙酰基二茂锰在高压釜中用钯碳加氢反应2小时后，加入丙交酯，加热至回流反应5小时于30-40℃，真空度30-50Kpa下减压蒸除溶剂，即得到二茂锰基聚乳酸；其中加氢反应的催化剂钯碳用量为乙酰基二茂锰质量的2％～8％，四氢呋喃∶乙酰基二茂锰＝2ml/mmol，加氢反应压力为1～3Mpa，丙交酯与乙酰基二茂锰的摩尔比为5∶1。
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| CN101555424A (zh) * | 2009-05-14 | 2009-10-14 | 济南泉香实业有限公司 | 秸秆油/水/柴油的微乳燃料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 冯明志 等: "柴油机燃油添加剂及其发展", 《小型内燃机》 * |
| 庞承新 等: "添加二茂铁提高柴油燃烧热值的研究", 《广西师范学院学报(自然科学版)》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107384492A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-11-24 | 青岛涌泉石油有限公司 | 抗霾环保柴油燃烧促进剂 |
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