CN108085169B - 一种柴油机dpf清洗再生剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机DPF清洗再生剂及其应用，该清洗再生剂包括增溶剂、木质素磺酸钠、水杨酸钠、积炭溶解剂、分散剂、润湿剂、表面活性剂、防锈缓蚀剂及水；其应用于积碳堵塞DPF系统再生过程中。优点为该清洗再生剂不仅具有极佳的清洗效果，且安全环保、无污染；同时将其应用于因燃油质量差、燃烧不完全引起的积炭堵塞造成失效的柴油机DPF系统再生过程中，能够对DPF孔道中的积炭、烟灰、胶质、油泥等堵塞物安全高效地进行溶解、分散及清洗，从而降低了堵塞的DPF的维修或更换成本、减少了柴油机的油耗、恢复其发动机功率及提高DPF尾气净化效果。

Description

一种柴油机DPF清洗再生剂及其应用
技术领域
本发明属于清洗再生剂领域，尤其涉及一种柴油机DPF清洗再生剂及其应用。
背景技术
柴油车具有燃油消耗率低、转矩输出高、功率覆盖范围广等优点，在交通运输和工程机械等领域得到广泛应用。随着汽车排放法规的加严，柴油车只有采用后处理装置才能满足未来严格的排放法规。柴油车尾气中HC、CO、NOx三种有害物的排放比汽油车都要少，其缺点是尾气中碳烟颗粒物排放量比汽油车排放量要高，甚至高出几十倍。柴油机排放的固体污染物主要是颗粒物，它是由干炭烟(SOOT)、可溶性有机成分(SOF)、少量的硫酸及硫酸盐等构成。随着全球柴油车产量的不断增加，柴油车的尾气排放问题已引起了各国政府的高度重视，国内外相继制订了严格的柴油车尾气排放法规，如欧盟分别于2005年、2008年和2013年实施欧Ⅳ、欧Ⅴ和欧Ⅵ柴油车尾气排放标准，对柴油车尾气排放物浓度做了严格规定。我国也相继开始实施国四、国五柴油车尾气排放标准。目前国内外通常都是采用改进发动机机内燃烧技术结合选择性催化还原系统(SCR)，或结合废气再循环系统(EGR)与柴油车颗粒物捕集器(DPF)/颗粒物氧化催化器(POC)尾气后处理技术两大主流技术路线来实现。
DPF能有效的减少柴油机微粒排放，但随着行驶里程的增加，越来越多的微粒沉积在捕集器内，造成排气背压增加，发动机的经济性和动力性恶化，因此必须及时地将捕集的可燃微粒清除掉，实现微粒捕集器的再生。在柴油机正常工作的转速和负荷下，排气温度一般在250～500℃，而微粒的燃点一般为550～600℃，依靠柴油机的排气，很难使捕集器再生。将DPF中捕集的微粒氧化燃烧掉，是现在普遍的DPF再生方式，但这种方式易使得过滤体热损坏。并且大部分因润滑油添加剂包、引擎磨损金属产生的微粒无法经过氧化燃烧的方式去除，随着时间的推移，这部分微粒积聚，堵塞DPF孔道，降低DPF的微粒捕集能力，同时，导致排气管背压升高，油耗增加、动力减小，甚至会导致DPF烧损报废，从而造成严重环境污染及更换DPF的经济损失。
因此，现亟需研发一种安全高效的柴油机DPF清洗再生剂。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种安全高效且无污染的柴油机DPF清洗再生剂；本发明的第二目的是提供该清洗再生剂的应用。
技术方案：本发明的柴油机DPF清洗再生剂，按质量百分比包括如下原料：增溶剂12～36％、木质素磺酸钠4～13％、水杨酸钠9～15％、积炭溶解剂1～15％、分散剂7.5～10.5％、润湿剂1～15％、表面活性剂0.1～8％、防锈缓蚀剂0.1～3％及水30～65％。
本发明结合增溶剂、木质素磺酸钠、水杨酸钠、表面活性剂及分散剂，能够将DPF入气口表面及孔道中由SOOT、SOF、硫酸盐等构成的复杂油泥包裹细颗粒(PM)堵塞物进行有效地润湿、溶解至剥离DPF表面后又稳定地分散于清洗剂体系中。其中，增溶剂与水杨酸钠的结合，能够有效使DPF孔道中油泥堵塞物溶解；表面活性剂的能够降低水基清洗剂表面张力及表面自由能，使DPF孔道中压实的颗粒物质能被润湿形成水相悬浮液；分散剂结合木质素磺酸钠能够有效分散、分离并稳定从DPF入气口及孔道中清洗出来的颗粒物质，避免其再沉积到DPF表面。
本发明将各原料合理搭配，从而能够制备出安全高效的清洗再生剂，优选的，该清洗再生剂按质量百分比计可包括增溶剂15～32％、木质素磺酸钠6～10％、水杨酸钠11～13％、积炭溶解剂2～13％、分散剂8～9％、润湿剂3～12％、表面活性剂0.5～6.5％、防锈缓蚀剂0.2～2.3％及水36～61％。
进一步说，本发明的增溶剂至少可包括乙醇、碳酸二甲酯或异丙醇中的一种；积炭溶解剂至少可包括二乙二醇甲醚、混合二元酸二甲酯、二丙二醇二甲醚或二乙二醇丁醚中的一种；分散剂至少可包括吐温20、迪高(TEGO)755或吐温80中的一种；润湿剂至少可包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺或脂肪酸二乙醇酰胺中的一种；表面活性剂至少可包括脂肪酸甲酯乙氧基化物、十二烷基苯磺酸钠、烷基糖苷或月桂酰胺丙基氧化胺中的一种；防锈缓蚀剂至少可包括油酸二乙醇胺、聚环氧琥珀酸、苯并三氮唑或三乙醇胺硼酸酯中的一种。
本发明的柴油机DPF清洗再生剂应用于积碳堵塞DPF系统再生过程中。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该清洗再生剂不仅具有极佳的清洗效果，且安全环保、无污染；同时将其应用于因燃油质量差、燃烧不完全引起的积炭堵塞造成失效的柴油机DPF系统再生过程中，能够对DPF孔道中的积炭、烟灰、胶质、油泥等堵塞物安全高效地进行溶解、分散及清洗，从而降低了堵塞的DPF的维修或更换成本、减少了柴油机的油耗、恢复其发动机功率及提高DPF尾气净化效果。
附图说明
图1为采用本发明的DPF清洗再生剂进行试验的发动机转速--排气压力对比图；
图2为未采用本发明的清洗再生剂清洗前柴油车DPF尾气入口端截面图；
图3为采用本发明清洗再生剂清洗后柴油车DPF尾气入口端截面图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
原料组成：碳酸二甲酯17.0％、木质素磺酸钠8％、水杨酸钠12％、二乙二醇甲醚4.5％、TEGO755 7.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚1.0％、脂肪酸甲酯乙氧基化物2.8％、苯并三氮唑0.5％及去离子水46.7％。
制备方法：将碳酸二甲酯及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二乙二醇甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入TEGO755及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、苯并三氮唑，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
本发明采用的原料均可从市场上购买得到。
本发明的柴油机DPF清洗再生剂，应用于积碳堵塞DPF系统再生过程中，其使用方法是：将堵塞DPF尾气处理器从柴油车上拆卸后，进行堵塞DPF数据检测，再将其置于盛有DPF清洗再生剂的超声清洗槽中，浸泡一段时间后，开启超声清洗，清洗完毕后将DPF取出，高压水枪冲洗至无黑色液体流出，冲洗方式为沿排气方向反向冲洗，再对DPF进行干燥，对比清洗前后尾气处理器的质量变化，再对不同工况下的发动机模拟排气压力进行测量，对比清洗前后排气压力的变化。获得的结果如表1所示。
表1堵塞的DPF尾气处理器清洗前后质量
参数 清洗前 清洗后 变化量
DPF质量(kg) 10.721 10.492 0.229
通过表1可知，采用本发明的清洗再生剂能够对DPF孔道中的积炭、烟灰、胶质、油泥等堵塞物安全高效地进行溶解、分散及清洗。
实施例2
原料组成：异丙醇14.0％、木质素磺酸钠10.0％、水杨酸钠13.0％、二丙二醇二甲醚3.5％、吐温80 8.0％、聚氧乙烯烷基胺3.5％、月桂酰胺丙基氧化胺3.5％、三乙醇胺硼酸酯0.7％及去离子水43.8％。
制备方法：将异丙醇及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二丙二醇二甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入吐温80及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入聚氧乙烯烷基胺、月桂酰胺丙基氧化胺、三乙醇胺硼酸酯，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
试验：选一件堵塞DPF尾气处理器为实验对象，具体信息为：厂家：无锡柴油机厂，发动机型号：4DW93-84E5-JHK1C，排量：2.54L，额定转速：3000r/min，燃料类型：柴油，运行里程：1517km。将堵塞DPF从柴油车上拆卸后，进行堵塞DPF尾气处理器不同转速下排气压力数据检测，再将其置于盛有上述DPF清洗再生剂的超声清洗槽中，浸泡5min后，开启超声清洗，10min清洗完毕后将DPF取出，高压水枪冲洗至无黑色液体流出，冲洗方式为沿排气方向反向冲洗，再对DPF进行干燥，对比清洗前后尾气处理器的质量变化，再对不同工况下的发动机模拟排气压力进行测量，对比清洗前后排气压力的变化。本次清洗采用两项指标综合评价清洗效果：DPF尾气处理器清洗前后的质量差、不同转速下排气压力的变化(与新DPF尾气处理器进行对比)。获得的结果如表2及图1所示。表2为DPF尾气处理器清洗前后质量差，清洗后质量变化为274g，可以判断大量堵塞颗粒在清洗过程中被除去。
表2堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
DPF质量(kg) 10.593 10.319 0.274
以发动机转速为横坐标，排气压力为纵坐标绘制关系图，得到不同转速下的尾气处理器排气压力，如图1所示。通过该结果可知，经过清洗后，堵塞DPF尾气处理器相同转速下排气压力大幅度下降，且在相同转速下，清洗后DPF尾气处理器排气压力与新DPF尾气处理器排气压力相近，可以判断清洗再生后原堵塞DPF尾气处理器恢复至接近新DPF工况。
实施例3
原料组成：乙醇6.0％、碳酸二甲酯13.0％、木质素磺酸钠4.0％、水杨酸钠9.0％、二乙二醇丁醚3.0％、二丙二醇二甲醚1.5％、TEGO755 9.0％、脂肪酸二乙醇酰胺2.0％、脂肪酸甲酯乙氧基化物2.8％、烷基糖苷2.0％、苯并三氮唑0.8％及去离子水46.9％。
制备方法：将乙醇、碳酸二甲酯及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二乙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入TEGO755及木质素磺酸钠，搅拌均匀然后加入脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸甲酯乙氧基化物、烷基糖苷、苯并三氮唑，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
将该清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表3所示。
表3堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
DPF质量(kg) 10.663 10.397 0.266
通过表3可知，采用本发明的清洗再生剂能够对DPF孔道中的积炭、烟灰、胶质、油泥等堵塞物安全高效地进行溶解、分散及清洗。
实施例4
原料组成：异丙醇8.0％、碳酸二甲酯5.0％、木质素磺酸钠13％、水杨酸钠15％、二丙二醇二甲醚6.0％、吐温20 10.5％、脂肪酸二乙醇酰胺7.4％、月桂酰胺丙基氧化胺4.5％、三乙醇胺硼酸酯0.6％及去离子水30％。
制备方法：将异丙醇、碳酸二甲酯及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二丙二醇二甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入吐温20及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入脂肪酸二乙醇酰胺、月桂酰胺丙基氧化胺、三乙醇胺硼酸酯，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
将该清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表4、图2及图3所示。
表4堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
DPF质量(kg) 10.478 10.261 0.217
结合表4、图2和图3可知，采用本发明的清洗再生剂能够对DPF孔道中的积炭、烟灰、胶质、油泥等堵塞物安全高效地进行溶解、分散及清洗，清洗效果明显。
实施例5
原料组成：乙醇9％、异丙醇10.0％、木质素磺酸钠11％、水杨酸钠12％、混合二元酸二甲酯3.4％、吐温80 4％、吐温20 4.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚6.0％、脂肪酸甲酯乙氧基化物2.8％、油酸二乙醇胺0.6％及去离子水36.7％。
制备方法：将乙醇、异丙醇及水杨酸钠加入去离子水中，加入混合二元酸二甲酯，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入吐温80、吐温20及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、油酸二乙醇胺，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
将该清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表5所示。
表5堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
DPF质量(kg) 10.559 10.322 0.237
通过表5可知，采用本发明的清洗再生剂能够对DPF孔道中的积炭、烟灰、胶质、油泥等堵塞物安全高效地进行溶解、分散及清洗。
实施例6
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于原料的组分及含量，具体如下表6所示。
对比例1
基本步骤与实施例6相同，不同之处在于原料组分含量，具体如表6所示。
对比例2
基本步骤与实施例6相同，不同之处在于原料组分含量，具体如表6所示。
表6实施例6及对比例1-2的原料及含量
Figure BDA0001530785290000071
将实施例6及对比例1-2制备的清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表7所示。
表7堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
Figure BDA0001530785290000081
由表7可知，按本发明的比例添加增溶剂、木质素磺酸钠、水杨酸钠、润湿剂、积炭溶解剂能够起到对DPF表面及孔道中堵塞的粘附油泥及积碳的接触、浸润、剥离、溶解、分散的作用，且分散剂、木质素磺酸钠、表面活性剂有利于避免清洗后颗粒物在清洗液中的再团聚，防锈缓蚀剂用于保护DPF系统中金属部件。
对比例3
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于原料中不添加分散剂。
原料组成：碳酸二甲酯20.2％、木质素磺酸钠6％、水杨酸钠10％、二乙二醇甲醚9.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚6.0％、脂肪酸甲酯乙氧基化物2.8％、苯并三氮唑0.5％及去离子水45％。
制备方法：将碳酸二甲酯及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二乙二醇甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、苯并三氮唑，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
将该对比例制备的清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表8所示。
表8堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
实施例1-DPF质量(kg) 10.721 10.492 0.229
对比例3-DPF质量(kg) 10.873 10790 0.083
对比例4
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于原料中不添加增溶剂。
原料组成：木质素磺酸钠9％、水杨酸钠11％、二乙二醇甲醚15％、TEGO75510％、脂肪醇聚氧乙烯醚15％、脂肪酸甲酯乙氧基化物2.8％、苯并三氮唑0.5％及去离子水36.7％。
制备方法：将水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二乙二醇甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入TEGO755及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、苯并三氮唑，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。将该对比例制备的清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表9所示。
表9堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
实施例1-DPF质量(kg) 10.721 10.492 0.229
对比例4-DPF质量(kg) 10.912 10.804 0.108
对比例5
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于原料中不添加木质素磺酸钠。
原料组成：碳酸二甲酯19.0％、水杨酸钠12％、二乙二醇甲醚6.5％、TEGO7559.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚3.0％、脂肪酸甲酯乙氧基化物2.8％、苯并三氮唑0.5％及去离子水46.7％。
制备方法：将碳酸二甲酯及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二乙二醇甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入TEGO755，搅拌均匀后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、苯并三氮唑，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。将该对比例制备的清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表10所示。
表10堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
实施例1-DPF质量(kg) 10.721 10.492 0.229
对比例4-DPF质量(kg) 10.912 10.804 0.095
对比例6
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于原料中不添加水杨酸钠。
原料组成：碳酸二甲酯20.0％、木质素磺酸钠8％、二乙二醇甲醚4.5％、TEGO7558.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚4.0％、脂肪酸甲酯乙氧基化物5.8％、苯并三氮唑0.5％及去离子水48.7％。
制备方法：将碳酸二甲酯加入去离子水中，然后加入二乙二醇甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入TEGO755及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、苯并三氮唑，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。将该对比例制备的清洗再生剂进行性能检测，获得的结果如表11所示。
表11堵塞DPF尾气处理器清洗前后质量
性能 清洗前 清洗后 变化量
实施例1-DPF质量(kg) 10.721 10.492 0.229
对比例4-DPF质量(kg) 10.912 10.804 0.111
通过表7至表11所示，在原料中不添加增溶剂、木质素磺酸钠、水杨酸钠或分散剂制备的清洗再生剂的清洗效果并不佳，由此可知，增溶剂、木质素磺酸钠、水杨酸钠及分散剂相辅相成，能够将DPF入气口表面及孔道中由SOOT、SOF、硫酸盐等构成的复杂油泥包裹PM堵塞物进行有效地润湿、溶解至剥离DPF表面后又稳定地分散于清洗剂体系中，清洗效果佳。

Claims (1)

1.一种柴油机DPF清洗再生剂，其特征在于按质量百分比包括如下原料：异丙醇14.0％、木质素磺酸钠10.0％、水杨酸钠13.0％、二丙二醇二甲醚3.5％、吐温80 8.0％、聚氧乙烯烷基胺3.5％、月桂酰胺丙基氧化胺3.5％、三乙醇胺硼酸酯0.7％及去离子水43.8％；
其制备方法包括如下步骤：将异丙醇及水杨酸钠加入去离子水中，然后加入二丙二醇二甲醚，搅拌得均匀混合液；向所制得的混合液中加入吐温80及木质素磺酸钠，搅拌均匀后加入聚氧乙烯烷基胺、月桂酰胺丙基氧化胺、三乙醇胺硼酸酯，缓慢搅拌得均匀液体，过滤，即制得DPF清洗再生剂。
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