CN105733705A - 一种改性燃油添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种改性燃油添加剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性燃油添加剂及其制备方法和应用，其中改性燃油添加剂由以下步骤制得：载体制备、添加剂前体制备、添加剂前体改性及改性后的添加剂与载体混合。本发明制备获得的改性燃油添加剂以聚乙烯和氧化铝等为主要原料制备的载体具有纳米微孔结构，并且采用稀有元素改性添加剂前体，最终将改性后的添加剂前体吸附于载体的微孔结构中，使得制备的添加剂能够降低燃油燃烧后一氧化碳、氮氧化合物及碳氢化合物的排放量，且对环境不产生二次污染。

Description

一种改性燃油添加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及燃油添加剂领域，尤其涉及一种改性燃油添加剂及其制备方法和应用。
背景技术
汽车排放的尾气，除燃烧产物二氧化碳、水蒸气为无害成分外，其余均为有害成分。汽车发动机排放的尾气中的一部分毒性物质，是由于染料不完全燃烧或燃气温度较低而导致的，如一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物。另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压环境而产生的氮氧化合物；此外还有燃料及添加剂本身燃烧所产生的二氧化硫和铅化合物等物质。
这些物质中，一氧化碳与人体血液中的血红素结合，阻碍血液吸收氧气和输送氧气而中毒死亡，被称为汽车尾气第一排气公害。
氮氧化合物中的一氧化氮与血液中的血红素的结合能力比一氧化碳还强，容易使人们中毒而死亡，还能与氧气反应产生二氧化氮。而二氧化氮是一种褐色有毒气体，有特殊刺激臭味，损害人的眼睛和肺部，是汽车尾气排放的第二公害。
碳氢化合物在太阳光紫外线作用下，会与一氧化氮起光化反应生成臭氧、醛等烟雾状物质，刺激人们的喉、眼、鼻等黏膜。它还严重影响农作物的生长，迫使农业减产，同时还具有致癌作用，它是汽车尾气排放的第三公害。
二氧化硫是产生酸雨的主要原因，铅化合物是导致土壤重金属污染的直接原因，而碳烟能粘附二氧化硫等有毒物质，对人体呼吸道极为有害。
目前，汽车尾气的净化处理技术主要有：改变汽车使用的能源、改变汽车燃烧系统结构、使用车用选择性催化还原排气后处理系统、使用高压脉冲电晕放电技术净化汽车尾气、采用汽车尾气催化剂等。其中，改变汽车使用的能源的方法主要是寻找替代能源，如甲醇、天然气等，但是目前新能源在汽车中的应用还未得到普及，且制动效果不能与燃油媲美。
发明内容
本发明解决的技术问题是：
为了获得一种能够降低燃油燃烧后一氧化碳、氮氧化合物及碳氢化合物的排放量，且对环境不产生二次污染的燃油添加剂，本发明提供了一种改性燃油添加剂及其制备方法和应用。
技术方案：
一种改性燃油添加剂的制备方法，包含以下步骤：
第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯19～36份、氧化铝6～22份、二氧化硅4～14份和碳酸钙2～11份置于高温马弗炉中，在850℃～1200℃烧结35～50分钟，降温至30℃～45℃后研磨上述原料，粉末粒径为300～500目；
第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨6～19份、二硫化钼5～17份、聚四氟乙烯3～11份、浓硝酸12～35份加入反应釜中，搅拌反应15～28分钟；向其中滴加质量浓度为18%～36%的碳酸钠溶液22～43份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体；
第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧6～22份、氧化铋2～11份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.8MPa～－0.3MPa，温度为80℃～110℃条件下烘干；
第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为750℃～1200℃、压力为1.5MPa～3.7MPa条件下，搅拌反应22～40分钟，制得改性燃油添加剂。
优选的，第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯28份、氧化铝17份、二氧化硅11份和碳酸钙8份置于高温马弗炉中，在1050℃烧结44分钟，降温至36℃后研磨上述原料，粉末粒径为420目。
优选的，第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨13份、二硫化钼14份、聚四氟乙烯9份、浓硝酸29份加入反应釜中，搅拌反应23分钟；向其中滴加质量浓度为29%的碳酸钠溶液37份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体。
优选的，第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧15份、氧化铋8份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.5MPa，温度为100℃条件下烘干。
优选的，第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为1000℃、压力为2.7MPa条件下，搅拌反应35分钟，制得改性燃油添加剂。
上述任一方法制备获得的改性燃油添加剂。
所述改性燃油添加剂在降低汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物含量中的应用。
有益效果：
本发明制备获得的改性燃油添加剂以聚乙烯和氧化铝等为主要原料制备的载体具有纳米微孔结构，并且采用稀有元素改性添加剂前体，最终将改性后的添加剂前体吸附于载体的微孔结构中，使得制备的添加剂能够降低燃油燃烧后一氧化碳、氮氧化合物及碳氢化合物的排放量，且对环境不产生二次污染。
具体实施方式
实施例1
一种改性燃油添加剂，由以下步骤制得：
第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯19份、氧化铝6份、二氧化硅4份和碳酸钙2份置于高温马弗炉中，在850℃烧结35分钟，降温至30℃后研磨上述原料，粉末粒径为300目；
第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨6份、二硫化钼5份、聚四氟乙烯3份、浓硝酸12份加入反应釜中，搅拌反应15分钟；向其中滴加质量浓度为18%的碳酸钠溶液22份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体；
第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧6份、氧化铋2份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.8MPa，温度为80℃条件下烘干；
第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为750℃、压力为1.5MPa条件下，搅拌反应22分钟，制得改性燃油添加剂。
实施例2
一种改性燃油添加剂，由以下步骤制得：
第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯28份、氧化铝17份、二氧化硅11份和碳酸钙8份置于高温马弗炉中，在1050℃烧结44分钟，降温至36℃后研磨上述原料，粉末粒径为420目；
第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨13份、二硫化钼14份、聚四氟乙烯9份、浓硝酸29份加入反应釜中，搅拌反应23分钟；向其中滴加质量浓度为29%的碳酸钠溶液37份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体；
第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧15份、氧化铋8份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.5MPa，温度为100℃条件下烘干；
第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为1000℃、压力为2.7MPa条件下，搅拌反应35分钟，制得改性燃油添加剂。
实施例3
一种改性燃油添加剂，由以下步骤制得：
第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯36份、氧化铝22份、二氧化硅14份和碳酸钙11份置于高温马弗炉中，在1200℃烧结50分钟，降温至45℃后研磨上述原料，粉末粒径为500目；
第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨19份、二硫化钼17份、聚四氟乙烯11份、浓硝酸35份加入反应釜中，搅拌反应28分钟；向其中滴加质量浓度为36%的碳酸钠溶液43份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体；
第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧22份、氧化铋11份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.3MPa，温度为110℃条件下烘干；
第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为1200℃、压力为3.7MPa条件下，搅拌反应40分钟，制得改性燃油添加剂。
对照例
与实施例2的区别在于，未对添加剂前体进行改性，具体制备步骤如下：
第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯28份、氧化铝17份、二氧化硅11份和碳酸钙8份置于高温马弗炉中，在1050℃烧结44分钟，降温至36℃后研磨上述原料，粉末粒径为420目；
第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨13份、二硫化钼14份、聚四氟乙烯9份、浓硝酸29份加入反应釜中，搅拌反应23分钟；向其中滴加质量浓度为29%的碳酸钠溶液37份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体；
第3步、将添加剂前体与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为1000℃、压力为2.7MPa条件下，搅拌反应35分钟，制得改性燃油添加剂。
实施例4
将实施例1~3和对照例制备获得的燃油添加剂添加至燃油中，并对其进行性能检测，检测条件为，程序性升温，以5℃/min的速度从25℃升温到600℃，空速10000h-1，在反应装置中通入反应气体，气体配比为He:NO:CO:CH=0.1:0.02:2:0.3，以氦气作为平衡气体，反应后的尾气采用GC7890Ⅱ型气相色谱仪进行分析，结果如下表所示：
表1实施例1~3和对照例制备获得的燃油添加剂对尾气的处理结果
NO转化率/% CO转化率/% CH转化率/%
实施例1 79.6 87.8 82.1
实施例2 91.2 96.3 95.2
实施例3 87.9 91.4 89.5
对照例 32.4 41.2 23.1

Claims (7)

1.一种改性燃油添加剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯19～36份、氧化铝6～22份、二氧化硅4～14份和碳酸钙2～11份置于高温马弗炉中，在850℃～1200℃烧结35～50分钟，降温至30℃～45℃后研磨上述原料，粉末粒径为300～500目；
第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨6～19份、二硫化钼5～17份、聚四氟乙烯3～11份、浓硝酸12～35份加入反应釜中，搅拌反应15～28分钟；向其中滴加质量浓度为18%～36%的碳酸钠溶液22～43份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体；
第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧6～22份、氧化铋2～11份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.8MPa～－0.3MPa，温度为80℃～110℃条件下烘干；
第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为750℃～1200℃、压力为1.5MPa～3.7MPa条件下，搅拌反应22～40分钟，制得改性燃油添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种改性燃油添加剂的制备方法，其特征在于，第1步、载体制备：按重量份计，将聚乙烯28份、氧化铝17份、二氧化硅11份和碳酸钙8份置于高温马弗炉中，在1050℃烧结44分钟，降温至36℃后研磨上述原料，粉末粒径为420目。
3.根据权利要求1所述的一种改性燃油添加剂的制备方法，其特征在于，第2步、添加剂前体制备：按重量份计，将石墨13份、二硫化钼14份、聚四氟乙烯9份、浓硝酸29份加入反应釜中，搅拌反应23分钟；向其中滴加质量浓度为29%的碳酸钠溶液37份，反应结束后高速离心分离，用去离子水洗涤获得添加剂前体。
4.根据权利要求1所述的一种改性燃油添加剂的制备方法，其特征在于，第3步、添加剂前体改性：按重量份计，向添加剂前体中添加氧化镧和氧化铋粉末，其中氧化镧15份、氧化铋8份，搅拌均匀后置于真空干燥机中，在压力为－0.5MPa，温度为100℃条件下烘干。
5.根据权利要求1所述的一种改性燃油添加剂的制备方法，其特征在于，第4步、将改性后的添加剂与载体混合，置于高压反应釜中，在温度为1000℃、压力为2.7MPa条件下，搅拌反应35分钟，制得改性燃油添加剂。
6.权利要求1～5任一所述方法制备获得的改性燃油添加剂。
7.权利要求6所述改性燃油添加剂在降低汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物含量中的应用。
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