CN105542885B - 一种润滑性改进剂和煤基高清洁燃油复合添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种润滑性改进剂和煤基高清洁燃油复合添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种润滑性改进剂和煤基高清洁燃油复合添加剂及其制备方法，涉及油品添加剂领域，尤其涉及一种煤基高清洁燃油复合添加剂。目的在于针对现有燃油添加剂的缺陷，提供一种润滑性能好且能改善煤基合成汽柴油清净性的润滑性改进剂和煤基高清洁燃油复合添加剂及其制备方法。该复合添加剂由润滑性改进剂、清净剂和助溶剂组成。煤基高清洁燃油使用本发明得到的复合添加剂后，具有优良的润滑性，可以防止因润滑性不好发动机燃油系统各部件的磨损；同时还具有良好的清净性，减少喷嘴、发动机积炭，减少发动机尾气排放中的有害物质。

Description

一种润滑性改进剂和煤基高清洁燃油复合添加剂及其制备 方法
技术领域
本发明涉及油品添加剂领域，尤其涉及一种煤基高清洁燃油复合添加剂。
背景技术
根据煤基合成燃油工艺技术特点，煤基合成燃油几乎不含硫、不含氮，芳烃、烯烃含量低，可作为高品质车用汽柴油使用。汽柴油发动机燃油泵依靠燃油自身来润滑，主要由汽柴油中的硫、氮、氧化合物和芳烃含量决定的，汽柴油中硫含量、芳烃、烯烃等指标下降，油品的润滑性也随着下降，车辆机器部件磨损增大，油耗增加，因此有必要通过添加润滑性改进剂改善燃油的使用性能。
车用燃油中不饱和烃的存在，易在发动机喷嘴、燃烧室等位置形成积碳、沉积物，导致燃油消耗增加、尾气排放恶化等问题，目前市场上的汽柴油清净剂或是对于燃油喷嘴积碳清净效果好，对高温部件清净效果不明显；或是对燃烧室积碳有清净效果，但存在高温易分解等问题；或是对高温部件清净效果好，但对喷油嘴和进气阀等部位效果较差。
随着机动车保有量的逐年大幅增加，尾气排放已成为大气污染的一个重要来源，除提升汽车技术标准之外，改善燃油品质、提高汽车的燃油燃烧效率成为城市提高空气质量的有效方法。清净剂具有很强的清洗性和高温稳定性，是降低汽车尾气有害物质排放最有效、最便捷、最经济的手段。
发明内容
本发明的目的在于针对现有燃油添加剂的缺陷，提供一种润滑性能好且能改善煤基合成汽柴油清净性的润滑性改进剂和煤基高清洁燃油复合添加剂及其制备方法。
本发明提供一种润滑性改进剂，所述润滑性改进剂的化学结构式如下：
或或，其中R代表碳链为C8～C18的脂肪酸。
本发明还提供上述润滑性改进剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将脂肪酸与二乙烯三胺按摩尔比1:1～2.5混合，加入二甲苯作为带水剂，加入二甲苯的体积是反应物总体积的25%，在温度140～160℃下反应2h，再在180～210℃下反应2h，将反应物冷却至140℃，前述反应均为常压反应，结束后减压到0.05～0.06MPa得到脂肪酸基咪唑啉；
（2）将脂肪酸基咪唑啉与二酰胺按照摩尔比1:1～2混合，在温度200～220℃下反应7～9h，冷却至室温，静置至产物分层，上层产物即为润滑性改进剂。
所述脂肪酸为油酸、亚油酸、棕榈酸、椰油酸中至少一种。
所述二酰胺为尿素、丙二酰胺、丁二酰胺中至少一种。
本发明提供含有上述润滑性改进剂的煤基高清洁汽油复合添加剂，含有如下质量分数的成分：润滑性改进剂5～10%，清净剂40～50%，余量为助溶剂。
本发明还提供上述煤基高清洁汽油复合添加剂制备方法，先将助溶剂加入调和釜中，边搅拌边加入5～10%润滑性改进剂和40～50%清净剂，然后加热到40℃，搅拌1～2小时，即得到煤基高清洁汽油复合添加剂。
本发明提供含有上述润滑性改进剂的煤基高清洁柴油复合添加剂，含有如下质量分数的成分：润滑性改进剂30～50%，清净剂20～30%，余量为助溶剂。
本发明还提供上述煤基高清洁柴油复合添加剂制备方法，先将助溶剂加入调和釜中，边搅拌边加入30～50%润滑性改进剂和20～30%清净剂，然后加热到40℃，搅拌1～2小时，即得到煤基高清洁柴油复合添加剂。
本发明中煤基高清洁燃油复合添加剂中，所述清净剂由聚异丁烯苯酚曼尼希碱、油酸二乙醇酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、聚醚合成油混合组成，其中聚异丁烯苯酚曼尼希碱在清净剂中的质量百分比为10～35%，油酸二乙醇酰胺在清净剂中的质量百分比为5～20%，十二胺聚氧乙烯醚在清净剂中的质量百分比为10～50%，聚醚合成油的质量百分比为5～40%；所述的助溶剂为斯盘80或吐温60。
本发明具有如下有益效果：
本发明的复合添加剂，可以直接加入到煤基高清洁汽油或煤基高清洁柴油中使用，煤基高清洁汽油添加量为300～600ppm，煤基高清洁柴油添加量为500～1000ppm；煤制清洁燃油使用本发明得到的复合添加剂后，具有优良的润滑性，可以防止因润滑性不好发动机燃油系统各部件的磨损；同时还具有良好的清净性，减少喷嘴、发动机积炭，减少发动机尾气排放中的有害物质。
具体实施方式
下面通过给出的具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种煤基高清洁汽油复合添加剂，由润滑性改进剂、清净剂和助溶剂组成，润滑性改进剂在复合添加剂中的质量百分比10%，清净剂在复合添加剂中的质量百分比50%，余量为助溶剂。
其中润滑性改进剂由油酸、二乙烯三胺、尿素为原料合成，具体合成过程为：将28.2g油酸和10.3g二乙烯三胺与10mL二甲苯溶剂加入到带有分水器、温度计、冷凝管、搅拌器的反应器，再加入沸石，逐渐升温至140～160℃下反应2h，再在180～210℃反应2h，将反应物冷却至140℃，减压脱除二甲苯溶剂和未反应的二乙烯三胺，得到油酸咪唑啉。将36.7g的油酸咪唑啉与6克尿素混合，在200℃～220℃温度下反应7～9个小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标润滑性改进剂。
复合添加剂中清净剂由聚异丁烯苯酚曼尼希碱、油酸二乙醇酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、聚醚合成油混合组成，聚异丁烯苯酚曼尼希碱在清净剂中的质量百分比为20%，油酸二乙醇酰胺在清净剂中的质量百分比为20%，十二胺聚氧乙烯醚在清净剂中的质量百分比为30%，聚醚合成油的质量百分比为30%。
助溶剂改进剂为斯盘80。
本发明复合添加剂的制备方法如下：
先将助溶剂加入调和釜中，边搅拌边加入润滑性改进剂和清净剂，然后加热到40℃左右，搅拌1～2小时，即得本发明复合添加剂。
本实施例的产品添加到煤基高清洁汽油中，经专业检验部门检验，油品的理化分析数据符合GB 17930-2013《车用汽油（Ⅴ）》要求。模拟进气阀沉积物试验的结果是，沉积物下降率为82%，轻型车燃料油经济性试验的结果是，节油率6%；轻型车排放污染物试验结果为，已行驶5万公里的庆铃皮卡使用该燃料，行车1000公里，与使用不加本产品的煤基高清洁汽油相比，在高怠速2500r/min下，HC、CO分别下降25.8%，31.3%；低怠速下，HC、CO分别下降22.5%，28.6%。
实施例2：
一种煤基高清洁汽油复合添加剂，由润滑性改进剂、清净剂和助溶剂组成，润滑性改进剂在复合添加剂中的质量百分比8%，清净剂在复合添加剂中的质量百分比40%，余量为助溶剂。
其中润滑性改进剂由亚油酸、二乙烯三胺、丙二酰胺为原料合成，具体合成过程为：将28.0g亚油酸和10.3g二乙烯三胺与10mL二甲苯溶剂加入到带有分水器、温度计、冷凝管、搅拌器的反应器，再加入沸石，逐渐升温至140～160℃下反应2h，再在180～210℃反应2h，将反应物冷却至140℃，减压脱除二甲苯溶剂和未反应的二乙烯三胺，得到亚油酸咪唑啉，将36.5g的亚油酸咪唑啉与15.3克丙二酰胺混合，在200℃～220℃温度下反应7～9个小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标润滑性改进剂。
复合添加剂中清净剂由聚异丁烯苯酚曼尼希碱、油酸二乙醇酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、聚醚合成油混合组成，其中聚异丁烯苯酚曼尼希碱在清净剂中的质量百分比为30%，油酸二乙醇酰胺在清净剂中的质量百分比为20%，十二胺聚氧乙烯醚在清净剂中的质量百分比为40%，聚醚合成油的质量百分比为10%。
助溶剂改进剂为吐温60。
一种煤基高清洁汽油复合添加剂，其制备方法同实施例1。
本实施例的产品添加到煤基高清洁汽油中，经专业检验部门检验，油品的理化分析数据符合GB 17930-2013《车用汽油（Ⅴ）》要求。模拟进气阀沉积物试验的结果是，沉积物下降率为90%，轻型车燃料油经济性试验的结果是，节油率5%；轻型车排放污染物试验结果为，已行驶5万公里的庆铃皮卡使用该燃料，行车1000公里，与使用不加本产品的煤基高清洁汽油相比，在高怠速2500r/min下，HC、CO分别下降20.5%，26.3%；低怠速下，HC、CO分别下降18.8%，22.5%。
实施例3：
一种煤基高清洁柴油复合添加剂，由润滑性改进剂、清净剂和助溶剂组成，润滑性改进剂在复合添加剂中的质量百分比40%，清净剂在复合添加剂中的质量百分比25%，余量为助溶剂。
其中润滑性改进剂由棕榈油酸、二乙烯三胺、丁二酰胺为原料合成的产物，具体合成过程为：将25.4g棕榈油酸和10.3g二乙烯三胺与10mL二甲苯溶剂加入到带有分水器、温度计、冷凝管、搅拌器的反应器，再加入沸石，逐渐升温至140～160℃下反应2h，再在180～210℃反应2h，将反应物冷却至140℃，减压脱除二甲苯溶剂和未反应的二乙烯三胺，得到棕榈酸咪唑啉。将33.9g的棕榈酸咪唑啉与11.6克丁二酰胺混合，在200℃～220℃温度下反应7～9个小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标润滑性改进剂。
复合添加剂中清净剂由聚异丁烯苯酚曼尼希碱、油酸二乙醇酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、聚醚合成油混合组成，其中聚异丁烯苯酚曼尼希碱在清净剂中的质量百分比为20%，油酸二乙醇酰胺在清净剂中的质量百分比为15%，十二胺聚氧乙烯醚在清净剂中的质量百分比为50%，聚醚合成油的质量百分比为15%。
助溶剂改进剂为斯盘80。
一种煤基高清洁柴油复合添加剂，其制备方法同实施例1。
本实施例的产品添加到煤基高清洁柴油中，经专业检验部门检验，润滑性指标从640µm下降到440µm，其他理化分析数据符合GB 19147-2013《车用柴油（Ⅴ）》要求。模拟进气阀沉积物试验的结果是，沉积物下降率为60%。柴油车燃料油经济性试验的结果是，节油率3%。轻型柴油车排放污染物试验结果为，已行驶1万公里的金龙21座客车使用该燃料，与使用不加本产品的煤基高清洁柴油相比，运行500公里后，HC、CO分别下降35.0%，26.8%，PM排放量下降72%。
实施例4：
一种煤基高清洁柴油复合添加剂，由润滑性改进剂、清净剂和助溶剂组成，润滑性改进剂在复合添加剂中的质量百分比35%，清净剂在复合添加剂中的质量百分比30%，余量为助溶剂。
其中润滑性改进剂由椰油酸、二乙烯三胺、丙二酰胺为原料合成，具体合成过程为：将20.0g的椰油酸和10.3g二乙烯三胺与10mL二甲苯溶剂加入到带有分水器、温度计、冷凝管、搅拌器的反应器，再加入沸石，逐渐升温至140～160℃下反应2h，再在180～210℃反应2h，将反应物冷却至140℃，减压脱除二甲苯溶剂和未反应的二乙烯三胺，得到油酸咪唑啉。将28.5g的椰油酸咪唑啉与15.3克丙二酰胺混合，在200℃～220℃温度下反应7～9个小时，反应完成后冷却至室温静置，待产物沉降分层后，上层产物即为目标润滑性改进剂。
复合添加剂中清净剂由聚异丁烯苯酚曼尼希碱、油酸二乙醇酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、聚醚合成油混合组成，其中聚异丁烯苯酚曼尼希碱在清净剂中的质量百分比为35%，油酸二乙醇酰胺在清净剂中的质量百分比为15%，十二胺聚氧乙烯醚在清净剂中的质量百分比为40%，聚醚合成油的质量百分比为10%。
所述的助溶剂改进剂为吐温60。
一种煤基高清洁柴油复合添加剂，其制备方法同实施例1。
本实施例的产品添加到煤基高清洁柴油中，经专业检验部门检验，润滑性指标从640µm下降到430µm，其他理化分析数据符合GB 19147-2013《车用柴油（Ⅴ）》要求。模拟进气阀沉积物试验的结果是，沉积物下降率为70%，柴油车燃料油经济性试验的结果是，节油率3.5%；轻型柴油车排放污染物试验结果为，已行驶1万公里的金龙21座客车使用该燃料，与使用不加本产品的煤基高清洁柴油相比，运行500公里后，HC、CO分别下降41.0%，33.8%，PM排放量下降77.0%。
综上所述，本发明的得到的复合添加剂添加到煤基高清洁燃油中，可以显著改善煤基高清洁燃油润滑性指标，同时具有优良的清净、节油、环保性，符合当下社会急需的高品质燃油应具备的特征。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种润滑性改进剂，其特征在于所述润滑性改进剂的化学结构式如下：
或，其中R代表油酸去掉羧基所形成的基团、亚油酸去掉羧基所形成的基团或棕榈酸去掉羧基所形成的基团中其中一种。
2.一种权利要求1所述润滑性改进剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将脂肪酸与二乙烯三胺按摩尔比1:1～2.5混合，加入二甲苯作为带水剂，加入二甲苯的体积是反应物总体积的25%，在温度140～160℃下反应2h，再在180～210℃下反应2h，将反应物冷却至140℃，前述反应均为常压反应，结束后减压到0.05～0.06MPa得到脂肪酸基咪唑啉；
（2）将脂肪酸基咪唑啉与二酰胺按照摩尔比1:1～2混合，在温度200～220℃下反应7～9h，冷却至室温，静置至产物分层，上层产物即为润滑性改进剂；
所述脂肪酸为油酸、亚油酸、棕榈酸中其中一种；
所述二酰胺为丙二酰胺、丁二酰胺中其中一种。
3.一种煤基高清洁汽油复合添加剂，其特征在于由以下质量分数的成分组成：如权利要求1所述润滑性改进剂5～10%，清净剂40～50%，余量为助溶剂。
4.一种煤基高清洁柴油复合添加剂，其特征在于由以下质量分数的成分组成：如权利要求1所述润滑性改进剂30～50%，清净剂20～30%，余量为助溶剂。
5.根据权利要求3或4所述的复合添加剂，其特征在于：所述清净剂由聚异丁烯苯酚曼尼希碱、油酸二乙醇酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、聚醚合成油混合组成，其中聚异丁烯苯酚曼尼希碱在清净剂中的质量百分比为10～35%，油酸二乙醇酰胺在清净剂中的质量百分比为5～20%，十二胺聚氧乙烯醚在清净剂中的质量百分比为10～50%，聚醚合成油的质量百分比为5～40%。
6.根据权利要求3或4所述的复合添加剂，其特征在于：所述的助溶剂为斯盘80或吐温60。
7.一种根据权利要求3所述的煤基高清洁汽油复合添加剂的制备方法，其特征在于：先将助溶剂加入调和釜中，边搅拌边加入5～10%润滑性改进剂和40～50%清净剂，然后加热到40℃，搅拌1～2小时，即得到煤基高清洁汽油复合添加剂。
8.一种根据权利要求4所述的煤基高清洁柴油复合添加剂的制备方法，其特征在于：先将助溶剂加入调和釜中，边搅拌边加入30～50%润滑性改进剂和20～30%清净剂，然后加热到40℃，搅拌1～2小时，即得到煤基高清洁柴油复合添加剂。
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