CN108467755A - 一种抗磨助燃双效型柴油添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗磨助燃双效型柴油添加剂及其制备方法。其包括，三乙醇胺三乙酯，所述三乙醇胺三乙酯的十六烷值在51以上。本发明添加剂对柴油的十六烷值和润滑性都有明显的提升。本发明柴油添加剂，符合柴油未来向高十六烷值、低芳烃含量、低密度以及低硫含量发展需求，应用前景广阔。本发明柴油添加剂与柴油有很好的互溶性，还能降低柴油的冷滤点并且提高润滑性。添加后也基本不会影响柴油燃烧，不会排放出有污染有毒的废气，而且含有氧原子的官能团极性较强，具有良好的表面极压耐磨性。

Description

一种抗磨助燃双效型柴油添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于柴油添加剂技术领域，具体涉及一种抗磨助燃双效型柴油添加剂及其制备方法。
背景技术
添加十六烷值改进剂是一种提高柴油辛烷值简单高效易操作的方法。而烷基硝酸酯作为一种传统的十六烷值改进剂，能够在很大程度上提高柴油的十六烷值。特别是多硝酸酯，由于其在燃烧过程中产生大量的氮氧自由基，提高十六烷值的效率更高。但产品稳定性差容易爆炸，生产存储等应用成本较高。目前解决方法是通过多、单硝酸酯混合来提高这些化合物的稳定性，或者添加其它的稳定剂来进行控制，如二苯胺等稳定剂。同时，烷基硝酸酯作为添加剂也存在着产生NOx排放物的缺点，会产生光化学烟雾污染环境等缺。
随着石化企业在生产低硫柴油的过程中使用的脱硫工艺逐渐严苛、程度加深，致使柴油中含氧、氮的化合物和有些双环或者多环芳烃等强极性物质也被大量脱除，降低了柴油的自然润滑性能，使一些依靠柴油自身来进行润滑的喷油泵出现了磨损，大大降低了它们的使用寿命。因此，研究新型多效添加剂，在提高燃料燃烧效率的同时降低添加剂的用量，有着重要的现实意义和应用前景。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种抗磨助燃双效型柴油添加剂。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种抗磨助燃双效型柴油添加剂，其包括，三乙醇胺三乙酯，所述三乙醇胺三乙酯的十六烷值在51以上。
作为本发明所述抗磨助燃双效型柴油添加剂的一种优选方案，其中：以体积比计，所述三乙醇胺三乙酯的添加量为30％～50％。
作为本发明所述抗磨助燃双效型柴油添加剂的一种优选方案，其中：所述三乙醇胺三乙酯的密度为944.4±0.5kg/m3，动力粘度为4.233±0.05mm2/s。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种权利要求1～3任一所述的柴油添加剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：权利要求1～3任一所述的柴油添加剂的制备方法，其包括，加入乙酸钠、三乙醇胺、乙醇反应，精馏，得到三乙醇胺三乙酯。
作为本发明所述的柴油添加剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述乙酸钠：三乙醇胺的摩尔比为4：1。
作为本发明所述的柴油添加剂的制备方法的一种优选方案，其中：每毫摩尔三乙醇胺加入50ml乙醇。
作为本发明所述的柴油添加剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述反应，时间为10h。
作为本发明所述的柴油添加剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述精馏，为减压精馏，压力为10mmHg，温度为75℃。
作为本发明所述的柴油添加剂的制备方法的一种优选方案，其还包括，75℃条件下减压精馏观察无馏分馏出后，升温至110℃继续精馏，再次观察无馏分馏出后，升温至140℃继续精馏，收集产品，得到所述三乙醇胺三乙酯。
本发明的有益效果：本发明合成了一种抗磨助燃双效型柴油添加剂三乙醇胺三乙酯。研究发现，本添加剂对柴油的十六烷值和润滑性都有明显的提升。本发明柴油添加剂，符合柴油未来向高十六烷值、低芳烃含量、低密度以及低硫含量发展需求，应用前景广阔。本发明柴油添加剂与柴油有很好的互溶性，还能降低柴油的冷滤点并且提高润滑性。添加后也基本不会影响柴油燃烧，不会排放出有污染有毒的废气，而且含有氧原子的官能团极性较强，具有良好的表面极压耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明柴油添加剂不同添加量对基础油A和B的影响图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
三乙醇胺三乙酯的制备：
在装有回流冷凝管、温度计、磁力搅拌的1000mL三口烧瓶里先后加入乙酸钠(40mmol)、三乙醇胺(10mmol)、500ml乙醇磁力搅拌升温至回流，反应10h后停止反应，冷却至室温。在10mmHg压力，75℃条件下减压精馏，观察无馏分馏出后，升温至110℃继续精馏，再次观察无馏分馏出后，升温至140℃继续精馏，收集产品，得到最终产物，产率43.3％。
具体合成方法如下：
实施例2：
三乙醇胺三乙酯十六烷值改性和燃烧性：
向柴油中添加不同比例的三乙醇胺三乙酯对柴油燃烧热和十六烷值的影响如表1所示。
表1不同比例的三乙醇胺三乙酯对柴油燃烧热和十六烷值的影响
由表1可知，三乙醇胺三乙酯的燃烧热约为27kJ/g，约为柴油的65％。在柴油中混入三乙醇胺三乙酯后，燃烧热普遍出现了轻微的降低，降幅大约为2～5kJ/g，降幅与三乙醇胺三乙酯添加到汽油中的比例直接相关。30％质量比的三乙醇胺三乙酯/柴油混合物燃烧热约为柴油燃烧热的80％。这些结果表明，三乙醇胺三乙酯对汽油的燃烧有一定的协同作用，而不会明显的影响到热量的释放同时有助于燃烧平缓。三乙醇胺三乙酯本身的十六烷值在51以上，随着添加比例的改变，三乙醇胺三乙酯/柴油混合物的十六烷值也发生改变。30％质量比的添加时，可以将十六烷值为36的基础柴油的提高到十六烷值45，达到柴油机对燃料辛烷值的要求。
结合这些结果的分析可以看出，三乙醇胺三乙酯能够被用作柴油十六烷值改性剂添加，混合燃料表现出稳定的燃烧特性。
实施例3：
三乙醇胺三乙酯的理化性质：
三乙醇胺三乙酯的理化性质在中国广州分析测试中心进行，包括密度、动力粘度、十六烷值、馏程。结果如下表所示：
表2三乙醇胺三乙酯的理化性质
实施例4：
添加三乙醇胺三乙酯对柴油耐磨性的影响：
本发明采用高频往复试验机(HFRR)测定润滑效果，将试验钢片、钢球以及夹具按规定的要求和程序用甲苯清洗浸泡。将加入抗磨剂的柴油大约2mL置于表面积为600mm2油槽内，温度控制在60℃，被固定的垂直在夹具中的钢球相对于水平安装的钢片进行固定频率和冲程的往复运动。试验过程需要保证钢球和钢片始终浸没在样品中。大约75分钟以后用光学显微镜观察球的磨斑直径。
本发明柴油添加剂稳定性测试：
由表3可知，在柴油中加入本发明具有耐磨性能的添加剂后，润滑效果良好，通过存放，分别测定1个月，3个月，6个月后润滑性发现，稳定性良好，无沉淀产生，6个月后虽然颜色加深，但抗磨润滑性依然满足柴油标准的要求，说明本发明合成的柴油添加剂稳定性良好。
表3添加20％添加剂的柴油润滑性随时间变化
不同比例的添加剂对柴油润滑性的影响：
本发明柴油添加剂不同添加量对基础油A和B的影响如图1所示，当抗磨剂添加量为50％时，磨斑直径变化不大，随着抗磨剂添加量的增加，抗磨效果明显增强，磨斑直径快速下降。当抗磨剂添加量为30％至50％时，抗磨效果变化不大。并且添加量为30％时，柴油的磨斑直径小于420um，且低于250um，符合车用柴油标准GB/19147-2013规定的校正磨痕直径不超过460um的要求。综合考虑抗磨效果和经济成本，不同的柴油中添加30％至40％时可达到理想的抗磨效果。
本发明合成了一种抗磨助燃双效型柴油添加剂三乙醇胺三乙酯。研究发现，本发明添加剂对柴油的十六烷值和润滑性都有明显的提升。本发明柴油添加剂，符合柴油未来向高十六烷值、低芳烃含量、低密度以及低硫含量发展需求，应用前景广阔。本发明柴油添加剂与柴油有很好的互溶性，还能降低柴油的冷滤点并且提高润滑性。添加后也基本不会影响柴油燃烧，不会排放出有污染有毒的废气，而且含有氧原子的官能团极性较强，具有良好的表面极压耐磨性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种抗磨助燃双效型柴油添加剂，其特征在于：包括，三乙醇胺三乙酯，所述三乙醇胺三乙酯的十六烷值在51以上。
2.如权利要求1所述的柴油添加剂，其特征在于：以体积比计，所述三乙醇胺三乙酯的添加量为30％～50％。
3.如权利要求1或2所述的柴油添加剂，其特征在于：所述三乙醇胺三乙酯的密度为944.4±0.5kg/m3，动力粘度为4.233±0.05mm2/s。
4.权利要求1～3任一所述的柴油添加剂的制备方法，其特征在于：包括，
加入乙酸钠、三乙醇胺、乙醇反应，精馏，得到三乙醇胺三乙酯。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述乙酸钠：三乙醇胺的摩尔比为4：1。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：每毫摩尔三乙醇胺加入50ml乙醇。
7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述反应，时间为10h。
8.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述精馏，为减压精馏，压力为10mmHg，温度为75℃。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：还包括，75℃条件下减压精馏观察无馏分馏出后，升温至110℃继续精馏，再次观察无馏分馏出后，升温至140℃继续精馏，收集产品，得到所述三乙醇胺三乙酯。
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