CN102977945A - 一种柴油润滑性改进剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工技术领域，涉及一种环保型柴油润滑性改进剂，加入柴油中后可以显著提高柴油润滑性，其主要由醇类化合物与脂肪酸在催化剂的催化下反应获得，使用该改进剂后可以防止因润滑性不好而导致发动机的精密部件过度磨损、柴油雾化不良、发动机功率不足等问题，具有抗高压、抗摩擦、减少有害物质的排放、节能环保又可以更好的提高柴油的润滑性调高发动机使用寿命等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，涉及一种加入柴油中后可以显著提高柴油润滑性的环保型柴油润滑性改进剂。
背景技术
随着经济的发展以及环境保护的要求，柴油机的应用将会越来越多，现在在发展中国家柴油机主要用于货车,而许多发达国家乘用车也在使用柴油机。所以，柴油作为节能燃料,需求量再不断的增加,但是为了环保的要求柴油中硫含量受到严格地控制，但是在脱硫过程中，把本来存在于油品中的具有润滑性能的天然极性化合物也脱除掉了，从而导致低硫柴油润滑性能下降，从而导致柴油润滑性问题也逐渐暴露出来。使用清洁柴油的同时，也降低了柴油的天然润滑剂，柴油的润滑性不好，就无法为油泵提供可靠的润滑，将导致发动机的精密部件过度磨损、发动机功率不足等问题，降低使用寿命，严重时可能引起油泵漏油。所以，向柴油中添加润滑剂是改善柴油润滑性行之有效的方法。
目前应用的柴油润滑性改进剂主要有脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇等化合物。这些柴油润滑性改进剂虽然抗磨效果好，但是酸值普遍偏高，酸性添加剂与高碱值分散剂相互作用使燃料过滤网严重堵塞；酸性添加剂与金属表面易起作用，造成金属的腐蚀。
发明内容
本发明针对现有石化行业柴油润滑性改进剂存在的诸多问题，提供了一种环保型柴油润滑性改进剂，加入柴油中后可以显著提高柴油润滑性，其主要由醇类化合物与脂肪酸在催化剂的催化下反应获得，使用该改进剂后可以防止因润滑性不好而导致发动机的精密部件过度磨损、柴油雾化不良、发动机功率不足等问题，具有抗高压、抗摩擦、减少有害物质的排放、节能环保又可以更好的提高柴油的润滑性调高发动机使用寿命等优点。
本发明的具体技术方案是：
一种柴油润滑性改进剂，该改进剂采用如下方法制得：
将脂肪酸与醇类化合物，按摩尔比1:1-5混合，在氮气保护下，温度为80-180℃，催化剂条件下反应3-6小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标产物；
其中所述的醇类化合物选自C2-C12的多元醇，所述的脂肪酸选自肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、油酸、蓖麻油酸中的一种或多种；所述的催化剂为对甲苯磺酸或碳酸钠或碳酸钾或其混合物。
其中反应后分层后的上层物质为本发明的产品脂肪酸单酯或脂肪酸双酯或其混合物，当所述合成脂肪酸酯是脂肪酸单酯，所述酯化反应中脂肪酸与醇类化合物摩尔比为1:1-2，所述合成的脂肪酸酯是脂肪酸双酯，所述酯化反应中脂肪酸与醇类化合物摩尔比为1:3-5。为了达到最佳的效果，发明人一般控制脂肪酸与醇类化合物摩尔比为1:1-5，这样可以保证获得脂肪酸单酯或脂肪酸双酯的混合物。
而为了达到最佳的催化效果，一般控制催化剂的加入量为反应物总质量的0.5-1.5%，这样可以降低反应温度和缩短反应时间，使产率提高。
同时所述的醇类化合物选自C2-C4的多元醇，更为具体的选自乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、季戊四醇中的一种或多种。之所以选择上述的多元醇，除了使单酯和双酯的形成得到保障外，从分子结构上还可以看出多元醇的羟基比单元醇的多一个，这样就使得上述多元醇的极性更强些，根据柴油润滑性改进剂的作用机理可以知道，柴油中的极性杂质能生成高电阻的保护膜，从而有效地降低磨损。
而之所以选择上述的脂肪酸，主要是由于上述的脂肪酸来源广泛价格低廉，本身并不含硫元素而适合用于低硫柴油的添加剂中。另外它还是一种性能比较优越的表面活性物质，因其一端具有极性分子（如脂肪酸的羧基），在金属表面上第一层表面活性物质的极性端朝向金属，被垂直地吸附在金属表面上作为定向排列，非极性端则朝外。第二层分子则相反，于是便形成边界油膜，起到润滑的作用。如果把脂肪酸直接加入柴油中，虽然能起到较好的润滑效果，但是柴油的酸度值太高，不仅对设备起到腐蚀磨损的作用，还能与高碱值的分散剂相互作用使过滤网严重堵塞。而本发明产品脂肪酸酯是脂肪酸单酯和脂肪酸双酯的混合物，弥补了单一性，这种混合物效果明显，添加量少，不会对柴油基本性能造成影响，是较理想的柴油润滑性添加剂。
同时本发明提供了该改进剂的制备方法，具体步骤如下：
将脂肪酸与醇类化合物，按摩尔比1:1-5混合，在氮气保护下，温度为80-180℃，催化剂条件下反应3-6小时，反应完成后冷却至室温并静置，待产物沉降分层后，分出下层过量的反应物以及催化剂，上层产物即为目标产物柴油润滑性改进剂；
其中所述的醇类化合物选自C2-C12的多元醇，所述的脂肪酸选自肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、油酸、蓖麻油酸中的一种或多种；所述的催化剂为对甲苯磺酸或碳酸钠或碳酸钾或其混合物。
采用这种制备方法后，由于采用了氮气的保护，防止了酯化反应再反应过程中反应物被氧化，同时当反应温度和时间控制在上述的区间时，可以降低反应向逆反应方向发生的概率，从而提高最终酯化反应的产率。
通过上述方法获得的改进剂，可以作为添加剂直接加入到柴油中其添加量为50-300μg/g。加入量过小则可能造成达不到国家标准中对于润滑性能的要求，过大则会提高柴油的成本，不利于其推广应用。不过在加入上述改进剂后，对柴油的氧化性和低温流动性没有影响，因此不会对柴油的基本性能造成影响。
综上所述，使用本发明所获得的改进剂后可以防止因润滑性不好而导致发动机的精密部件过度磨损、柴油雾化不良、发动机功率不足等问题，具有抗高压、抗摩擦、减少有害物质的排放、节能环保又可以更好的提高柴油的润滑性调高发动机使用寿命等优点。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，可以使本领域技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：
脂肪酸单酯和脂肪酸双酯混合物的合成：在带有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中依次加入28.25g油酸、18.6g乙二醇、0.4g对甲苯磺酸开动搅拌，并通入氮气，逐渐升温至120-150℃，并在此温度下蒸出反应生成的水，反应4-5小时，若无水蒸出后停止反应，冷却至室温后静置，待产物沉降分层后，获得的上层产物就是目标产物，脂肪酸的酯化率为97.3%。
实施例2：
脂肪酸单酯和脂肪酸双酯混合物的合成：在带有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中依次加入28.25g油酸、30.44g丙二醇、0.43g对甲苯磺酸开动搅拌，并通入氮气，逐渐升温至80-120℃，并在此温度下蒸出反应生成的水，反应3-6小时，若无水蒸出后停止反应，冷却至室温后静置，待产物沉降分层后，获得的上层产物就是目标产物，脂肪酸的酯化率为98.2%。
实施例3：
脂肪酸单酯和脂肪酸双酯混合物的合成：在带有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中依次加入28.04g亚油酸、27.03g丁二醇、0.46g对甲苯磺酸开动搅拌，并通入氮气，逐渐升温至140-150℃，并在此温度下蒸出反应生成的水，反应4-5小时，若无水蒸出后停止反应，冷却至室温后静置，待产物沉降分层后，获得的上层产物就是目标产物，脂肪酸的酯化率为96.9%。
实施例4：
脂肪酸单酯和脂肪酸双酯混合物的合成：在带有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中依次加入28.45g硬脂酸、27.62g丙三醇、0.56g对甲苯磺酸开动搅拌，并通入氮气，逐渐升温至150-180℃，并在此温度下蒸出反应生成的水，反应5-6小时，若无水蒸出后停止反应，冷却至室温后静置，待产物沉降分层后，获得的上层产物就是目标产物，脂肪酸的酯化率为97.6%。
试验例：
将实施例1-4中所制备的柴油润滑性改进剂A、B、C、D分别以200μg/g加入到柴油中进行柴油的磨损试验（HFRR），试验条件为：温度60℃、负荷1.96N、频率50赫兹、冲程1.0mm、时间4500秒。测试结果见表1所示。
表1-1柴油润滑性改进剂的润滑性实验结果
由表1可以看出，该合成出的脂肪酸酯混合型柴油润滑性改进剂能大幅度改善柴油的润滑性。其中C的润滑性最好，并且酸值也很低，对仪器设备的腐蚀较低。
Claims (6)
1.一种柴油润滑性改进剂，其特征在于：该改进剂采用如下方法制得：
将脂肪酸与醇类化合物，按摩尔比1:1-5混合，在氮气保护下，温度为80-180℃，催化剂条件下反应3-6小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标产物；
其中所述的醇类化合物选自C2-C12的多元醇，所述的脂肪酸选自肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、油酸、蓖麻油酸中的一种或多种；所述的催化剂为对甲苯磺酸或碳酸钠或碳酸钾或其混合物。
2.根据权利要求1所述的柴油润滑性改进剂，其特征是：所述的醇类化合物选自C2-C4的多元醇。
3.根据权利要求2所述的柴油润滑性改进剂，其特征是：所述的醇类化合物选自乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、季戊四醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的柴油低温流动性改进剂，其特征是：所述的催化剂的加入量为反应物总质量的0.5-1.5%。
5.制备如权利要求1所述的柴油润滑性改进剂的方法，其特征在于：具体步骤如下：将脂肪酸与醇类化合物，按摩尔比1:1-5混合，在氮气保护下，温度为80-180℃，催化剂条件下反应3-6小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标产物柴油润滑性改进剂；
其中所述的醇类化合物选自C2-C12的多元醇，所述的脂肪酸选自肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、油酸、蓖麻油酸中的一种或多种；所述的催化剂为对甲苯磺酸或碳酸钠或碳酸钾或其混合物。
6.如权利要求1所述的柴油润滑性改进剂作为添加剂加入到柴油中的应用，其特征是：所述的改进剂在柴油中的添加量为50-300μg/g。
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