CN106635203A - 柴油添加剂、及其制备方法和使用方法 - Google Patents

柴油添加剂、及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

一种柴油添加剂。该柴油添加剂，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，包含：80-100wt.％的壬基酚聚醚胺和0-20wt.％的稀释剂。本公开提供的柴油添加剂可以用于清除柴油发动机喷嘴的积碳。

Description

柴油添加剂、及其制备方法和使用方法
技术领域
本公开涉及一种柴油添加剂，尤其涉及能够清除柴油发动机喷嘴积碳的柴油添加剂。
背景技术
柴油成分中催化裂化的组分较多，不饱和烃杂质含量较高，较易在发动机喷嘴部位形成积碳，影响发动机正常工作，导致燃油消耗增加，尾气排放恶化，发动机寿命变短。
CN1986751A1披露了一种柴油添加剂，包含聚醚胺、聚异丁烯丁二酰亚胺、和硼化无灰分散剂等。
US 4484357公开了一种阻止非直喷柴油车喷嘴积碳的染料组合物，其组成是丁二酰亚胺、烷基胺、和金属减活剂。US 5139534公开了一种以脂肪胺和脂肪酰胺作为减少柴油机喷嘴污染的清净剂，包含脂肪胺和脂肪酰胺是直链烷基。
US 5752989公开了一种组合物，包括：占主要比例的压燃染料和少量比例的添加剂，此添加剂由分散剂和携带油组成，该分散剂包括丁二酰亚胺和聚烷基胺中的至少一种成分，该携带油包括各种类型的聚醚。
US8915976B1公开了一种提升柴油燃油效率的组合物，包括：磷酸三苯甲酯(TCP)、壬基苯聚醚胺和乙二醇醚溶液中。该组合物可以有效改善排放，降低油耗。
发明内容
本公开提供一种柴油添加剂，用于清除柴油发动机喷嘴的积碳。
本公开的某些方面提供一种柴油添加剂，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，包含：80-100wt.％的壬基酚聚醚胺和0-20wt.％的稀释剂。
本公开的某些方面提供一种制备所述柴油添加剂的方法，包括步骤：将所述柴油添加剂的各成分混合。
本公开的某些方面提供一种使用所述柴油添加剂的方法，包括步骤：将所述柴油添加剂添加到柴油中。
本公开提供的柴油添加剂，具有良好的柴油喷嘴积碳清洗性能。
具体实施方式
应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
柴油添加剂
根据某些具体实施方式，本公开提供的柴油添加剂，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，包含：80-100wt.％的壬基酚聚醚胺和0-20wt.％的稀释剂。
壬基酚聚醚胺
在所述柴油添加剂中，所述壬基酚聚醚胺有助于清除柴油发动机的积碳(例如，柴油发动机喷嘴的积碳)。壬基酚聚醚胺中极性的胺基可以吸附到柴油发动机的金属表面，而壬基酚的结构和积碳的结构比较接近，因此可以将附着在柴油发动机的金属表面(例如，进气阀背面)的积碳剥离下来，分散成小的颗粒，从而在燃烧室中烧掉。
根据现有技术，业界通常认为，聚醚胺可能可以被用于汽油添加剂以清除汽油发动机积碳，但是却难以被用于柴油添加剂以清除柴油发动机积碳，因为：(1)柴油发动机的工作形式与汽油机有明显不同，柴油发动机中的压力和温度远远高于汽油发动机；(2)柴油和汽油的组成有较大不同，相对于汽油发动机喷嘴，柴油发动机喷嘴的积碳形成温度更高，更难清除，聚醚胺对于柴油发动机喷嘴积碳的清洗效果不明显；(3)聚醚胺的稳定性较差，高温下容易分解，这也会导致聚醚胺难以被应用于柴油添加剂。
本公开的发明人惊奇地发现，有些壬基酚聚醚胺可以用于柴油添加剂，其具有良好的清除柴油发动机喷嘴积碳的性能。所述壬基酚聚醚胺包括以下通式：
其中，m＝2，n＝24-26，y＝1-2。
根据某些具体实施方式，所述聚醚胺的分子量为1700-3500。
根据某些具体实施方式，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，所述聚醚胺的含量为80-100wt.％。当所述聚醚胺的含量小于80wt.％时，所述柴油添加剂可能会出现喷嘴积碳清除效率下降的问题。
稀释剂
在所述柴油添加剂中，所述稀释剂有助于降低柴油添加剂的粘度。根据某些具体实施方式，所述稀释剂可以包括：饱和直链烃溶剂、环烷烃溶剂和混合芳烃剂中的至少一种。
根据某些具体实施方式，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，所述稀释剂的含量为0-20wt.％。
制备柴油添加剂的方法
根据某些具体实施方式，可以将所述柴油添加剂的各成分混合，以得到柴油添加剂。关于所述柴油添加剂的各成分的描述，参见本说明书“柴油添 加剂”部分。
根据某些具体实施方式，可以在常温(约为25℃)和常压(约为1个大气压)的条件下，将制备柴油添加剂的各成分加入不锈钢容器中混合，以得到柴油添加剂。
使用柴油添加剂的方法
根据某些具体实施方式，可以将根据本公开的柴油添加剂添加到柴油中。根据某些具体实施方式，可以在常温(约为25℃)和常压(约为1个大气压)的条件下，将柴油添加剂按照1:1000-1:2000的比例加入柴油中。关于所述柴油添加剂的描述，参见本说明书“柴油添加剂”部分。
根据某些具体实施方式，所述燃油包括柴油。根据某些具体实施方式，所述柴油包括：0号柴油和-10号柴油中的至少一种。
下列具体实施方式意在示例性地而非限定性地说明本公开。
具体实施方式1是一种柴油添加剂，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，其包含：80-100wt.％的聚醚胺和0-20wt.％的稀释剂。
具体实施方式2是是根据具体实施方式1所述的柴油添加剂，其中，所述壬基酚聚醚胺包括以下通式：
其中，m＝2，n＝24-26，y＝1-2。
具体实施方式3是根据具体实施方式1或2所述的柴油添加剂，其中，所述壬基酚聚醚胺的分子量为1700-3500。
具体实施方式4是根据具体实施方式1-3中任一项所述的柴油添加剂，其中，所述壬基酚聚醚胺的含量为90-100wt.％。
具体实施方式5是一种根据具体实施方式1-4中任一项所述的柴油添加剂，其中所述稀释剂包括：饱和直链烃溶剂、环烷烃溶剂和混合芳烃剂中的至少一种。
具体实施方式6是一种根据具体实施方式1-5中任一项所述的柴油添加剂，其中所述稀释剂的含量为0-20wt.％。
具体实施方式7是一种制备根据具体实施方式1-6中任一项所述的柴油添加剂的方法，包括步骤：将所述柴油添加剂的各成分混合。
具体实施方式8是一种使用具体实施方式1-7中任一项所述的柴油添加剂的方法，包括步骤：将所述柴油添加剂添加到燃油中。
具体实施方式9是一种根据具体实施方式8所述的方法，其中所述燃油为柴油。
以下实施例用于进一步说明本公开，但本公开的范围不应被理解为受到下列具体实施例的限制。
实施例
用于配制本公开的柴油添加剂的主要物质的名称、功能、化学名以及生产商列于下表1a中。
表1a
-柴油添加剂的制备
在常温(约为25℃)和常压(约为1个大气压)条件下，将柴油添加剂的各成分加入不锈钢容器中混合，以得到柴油添加剂。
-将柴油添加剂添加到柴油中
可以在常温(约为25℃)和常压(约为1个大气压)的条件下，将柴油添加剂按照1:1000的比例加入燃油(例如柴油)中。
-柴油添加剂的积碳清除性能测试
本公开通过“柴油发动机喷嘴积碳清除率测试”来衡量本公开提供的柴油添加剂清除柴油发动机喷嘴的积碳的能力。当测得的积碳清除率大于50％时，说明所测的柴油添加剂具有良好的清除燃油发动机喷嘴积碳的能力。
“柴油发动机喷嘴积碳清除率测试”中涉及的试验试剂和试验器材，列于下表1b中。
表1b
试验试剂或试验器材 生产商
正庚烷(分析纯) 国药集团化学试剂有限公司
石油醚(分析纯) 江苏永华精细化学品有限公司
无水乙醇(分析纯) 国药集团化学试剂有限公司
高效引擎积碳去除剂原液 兰州维科石化公司
环戊二烯 兰州维科石化公司
基础柴油(0号柴油) 中国石油天然气股份有限公司
L-3车用柴油清净性能试验机 兰州维科石化公司
天平(可精确到0.1mg) 梅特勒托利多仪器(上海)有限公司
干燥器(含变色硅胶干燥剂) 兰州维科石化公司
烘箱(温度可控制在100±2℃) 赛默飞世尔科技(中国)有限公司
微量进样器(可精确到1ml) 兰州维科石化公司
金属盛样杯 兰州维科石化公司
金属勺 兰州维科石化公司
助剂(环戊二烯) 兰州维科石化公司
容量瓶(300ml) 兰州维科石化公司
测温表(可精确到0.1℃) 兰州维科石化公司
柴油发动机喷嘴积碳清除率测试
1沉积物收集器的准备
1.1将积碳收集器(长10cm、宽8cm的铝板)在无水乙醇中浸泡60min，直到其表面光亮无污，再用流动的自来水清除积碳收集器，然后将其在无水乙醇中浸泡5min，用镊子夹出放到100℃的烘箱中烘干不少于15min。
1.2将积碳收集器由烘箱中取出，置于干燥器中冷却至室温(约25℃)。
1.3待积碳收集器冷却后用测温表测量并记录其温度，记录积碳收集器的质量，将积碳收集器放入干燥器中备用(注意，该步骤中，应保证积碳收集器连续两次称量时的温度变化不大于0.2℃，称量的误差小于0.2mg)。
2仪器(L-3柴油清净性能试验机)的准备
2.1计量泵校准
2.1.1在50mL烧杯中倒入20mL的基础柴油
2.1.2按下仪器的“电源”开关和“启动”开关，将仪器的泵头塑料卡片向下按压住软管，把右上角塑料扳手向上扳两扣(向上扳动两次)，将进油管插入装有油样的容器中；
2.1.3将计量泵出口处与软管相连接的金属连接管拔开，在油管出口处放一个10mL量筒；
2.1.4初次使用计量泵、软管和管卡向前或向后移动位置，或更换新的软管时，将泵速设定为5.6转/分，“供油方式”开关扳至“供油”位置，当油管出口开始滴油时，按下秒表，开始计时，测量滴满10mL柴油的时间，时间应在8分40秒至8分55秒之间，若时间不在该范围内，可调整泵速，再次进行上述步骤，直至校准为止；
2.1.5将拔开的油管恢复原样。
2.2燃料供给系统清洗
2.2.1将20mL洗涤柴油或不含添加剂的车用柴油倒入容器中，插入进油管，打开L-3柴油清净性能试验机上盖，将带动油管的滑块向上抬起移至传动支架平台左侧，出油管下方放置一个50mL烧杯；
2.2.2“供油方式”开关处于“停止”位置时，按下泵的“全速”开关，清洗燃料供给系统，直至试剂泵完为止；
2.2.3将20mL正庚烷倒入容器中，重复步骤2.2.1至2.2.2；
2.2.4将20mL待检测油样倒入容器中，重复步骤2.2.1至2.2.2。
3油样的准备
3.1油样准备
取100mL待检测油样，倒入金属盛样杯中，用微量进样器抽取一定量的助剂推入金属勺中，加入1mL甲苯(或二甲苯)搅拌30圈，然后倒入待检测油样中搅拌1分钟，盖上杯盖，插入L-3柴油清净性能试验机的进油管。
3.2基础柴油油样准备
取100mL基础柴油，倒入金属盛样杯中，用3.1步骤中配兑助剂的方法将混合好的助剂倒入基础柴油样中搅拌1分钟，盖上杯盖，插入进油管。
3.3添加了柴油添加剂的柴油油样准备
取100mL基础柴油，倒入金属盛样杯中，按容积比将本发明提供的柴油添加剂加入柴油中并搅匀，用3.1步骤中配兑助剂的方法将混合好的助剂倒入油样中搅拌1分钟，盖上杯盖，插入进油管。
4.成焦试验(使用基础柴油油样进行实验)
4.1将L-3柴油清净性能试验机的试验计时器设定为90min；
4.2掀开L-3柴油清净性能试验机的试验罩上盖，将沉积物收集器放在加热器的上面，向上提起加热器两端的夹紧机构，转动压片压紧沉积物收集器两边，插入测温热电偶。在废油盒的斜面上涂一层硅脂，放在收集器下方，并与收集器下沿斜面吻合；
4.3相继按下L-3柴油清净性能试验机的的“电源”开关、“启动”开关和“加热”开关，加热器开始加热，使沉积物收集器温度达到设定温度(250℃)；
4.4将L-3柴油清净性能试验机的出油管对准50mL烧杯，“供油方式”开关处于“停止”位置，按下泵的“全速”开关开始泵油，当出油管开始滴油后马上按下“全速”开关停油，当收集器温度达到设定温度时，将滑块(该滑块为L-3柴油清净性能试验机上的一个可以移动的金属块，通过它可以连通油管，模拟柴油的往复喷油)插入传动支架平台上的定位销上，将出油管置于沉积物收集器上面；
4.5按下仪表盘上的“往复行走”开关，将“供油方式”开关向上扳至“计时供油”，开始给收集器供油并开始试验计时，合上试验罩上盖；
4.6保持泵的流量、往复行走的状态和沉积物收集器的温度，计时时间到后自动关闭泵、往复行走和加热电源，试验结束，并由“试验结束”报警器声光提示；
4.7将“电源”开关、“往复行走”开关、“加热开关”恢复至关闭状态；
4.8抽出沉积物收集器的测温热电偶，取出废油盒，将滑块(该滑块为L-3柴油清净性能试验机上的一个可以移动的金属块，通过它可以连通油管，模拟柴油的往复喷油)向上抬起移至传动支架平台左侧，将出油管置于50mL烧杯上方，松开加热器的夹紧机构，用镊子取下沉积物收集器；
4.9将冷却的沉积物收集器先用纸巾擦去背面的硅脂，然后置于盛有正庚烷的烧杯中浸泡1min后取出；
4.10将沉积物收集器浸入盛有石油醚的烧杯中，浸泡1分钟后取出；
4.11用纸卷成的纸棒塞入沉积物收集器的测温孔内，吸去孔内的试剂；
4.12对沉积物收集器称重；
4.13试验结束后，按2.2燃油供给系统清洗步骤进行管路清洗，然后将计量。
5.清除积碳实验(使用添加了柴油添加剂的柴油油样)
使用添加了柴油添加剂的柴油油样，重复4.1至4.13步骤进行实验。
6.结果计算
6.1柴油沉积物生成量的计算公式
m＝m1–m0(公式1)
式中：
m表示试验中生成的积碳质量，单位为mg；
m1表示试验中积碳收集器的最终质量，单位为mg；
m0表示试验中积碳收集器的初始质量，单位为mg。
6.2柴油喷嘴积碳清除率的计算公式
δ＝[(m–m2)/m]×100％(公式2)
式中：
δ表示柴油发动机喷嘴的积碳清除率，单位为％；
m表示柴油在试验中生成的积碳的质量，单位为mg；
m2表示试验中积碳收集器的最终质量，单位为mg。
实施例1-5
按照前文所述的方法，根据表2所列的配方(表2中所列数值均以重量百分比计)，在常温(约为25℃)和常压(约为1个大气压)的条件下，将柴油添加剂的各成分加入不锈钢容器中混合，以得到柴油添加剂1-5。
根据前文所述的方法，测试柴油添加剂1-5的柴油发动机喷嘴的积碳清除率，所得结果列于表4。
表2
对比例C1-C6
按照前文所述的方法，根据表3所列的配方(表3中所列数值均以重量百分比计)，在常温(约为25℃)和常压(约为1个大气压)的条件下，将柴油添加剂的各成分加入不锈钢容器中混合，以得到柴油添加剂C1-C6。
根据前文所述的方法，测试柴油添加剂C1-C6的柴油发动机喷嘴的积碳清除率，所得结果列于表4。
表3
表4
根据实施例1-5和对比例C1-C6，本公开提供的柴油添加剂具有良好的喷嘴积碳清洗率。
根据实施例1和实施例2，当柴油添加剂中壬基酚聚醚胺的含量为90-100％时，本公开提供的柴油添加剂具有特别良好的喷嘴积碳清洗率。
根据实施例1、实施例4和实施例5，当柴油添加剂中壬基酚聚醚胺的分子量为1700-3500时，本公开提供的柴油添加剂具有特别良好的喷嘴积碳清洗率。
综上所述，本公开提供的柴油添加剂，具有良好的喷嘴积碳清洗性能。
虽然出于举例说明的目的，上述具体实施方式包含许多具体细节，但本领域普通技术人员应理解，这些细节的许多变型、更改、替代和改变均在权利要求所保护的本公开范围内。因此，具体实施方式中描述的公开内容不对权利要求所保护的本公开施加任何限制。本公开的适当范围应由以下权利要求书及其适当的法律等同物限定。所有引用的参考文献均以引用的方式全文并入本文中。

Claims (8)

1.一种柴油添加剂，以所述柴油添加剂的总重按100wt.％计，包含：
80-100wt.％的壬基酚聚醚胺和
0-20wt.％的稀释剂。
2.根据权利要求1所述的柴油添加剂，其中，所述壬基酚聚醚胺包括以下通式：
其中，m＝2，n＝24-26，y＝1-2。
3.根据权利要求1或2所述的柴油添加剂，其中，所述壬基酚聚醚胺的分子量为1700-3500。
4.根据权利要求1所述的柴油添加剂，其中，所述壬基酚聚醚胺的含量为90-100wt.％。
5.根据权利要求1所述的柴油添加剂，其中，所述稀释剂包括：饱和直链烃溶剂、环烷烃溶剂和混合芳烃剂中的至少一种。
6.根据权利要求1或5所述的柴油添加剂，其中，所述稀释剂的含量为0-20wt.％。
7.一种制备权利要求1-6中任一项所述的柴油添加剂的方法，包括步骤：将所述柴油添加剂的各成分混合。
8.一种使用权利要求1-6所述的柴油添加剂的方法，包括步骤：将所述柴油添加剂添加到柴油中。
CN201510716290.4A 2015-10-29 2015-10-29 柴油添加剂、及其制备方法和使用方法 Pending CN106635203A (zh)

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