CN111996043B - 一种高辛烷值油品组合物、初装油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及石油产品领域，具体公开了一种高辛烷值油品组合物、初装油及其制备方法，油品组合物由以下重量份的原料制成：异辛烷62‑86份、甲基叔丁基醚12‑21份和制苯抽余油2‑17份，该油品组合物的研究法辛烷值≥97.6，马达法辛烷值不≥91.0；本申请还公开了一种初装油，包括上述高辛烷值油品组合物，还包括0.0002‑0.002重量份的抗静电剂；初装油的制备方法为：按照上述比例将各原料混合均匀，制得初装油。本申请制得的油品组合物和初装油具有高辛烷值的特点，尤其是高马达法辛烷值，且质量稳定、燃烧清洁，满足高压缩比发动机的使用要求，本申请的制备方法具有操作简单方便，成品稳定的特点。

Description

一种高辛烷值油品组合物、初装油及其制备方法
技术领域
本申请涉及石油产品的技术领域，更具体地说，它涉及一种高辛烷值油品组合物、初装油及其制备方法。
背景技术
随着社会与科学技术的不断发展，环保观念和可持续发展观念不断深入人心，越来越多的行业加入到节能减排的大队伍中，汽车行业的节能减排是汽车行业的一个大趋势。汽车发动机是汽车的核心部分，因此提升汽车质量的关键措施是重点研发性能优良的节能环保型发动机。
汽车发动机为达到节能目的，其中一项重要措施是提高发动机气缸与活塞的压缩比。高压缩比发动机可以更好地利用活塞式发动机的做功特点、在做功行程用同样数量的燃油可以爆发出更高的功率，用更少的排量就可以达到以前更大排量的发动机才能做出的功率，亦即高压缩比发动机的升功率高，燃油利用率更高。汽车发动机压缩比越高，燃烧热效率也越高。但发动机压缩比越高，就要求使用的汽油辛烷值也越高，即要使用高标号的汽油才能达到高压缩比发动机的使用要求。目前市场上的初装油的辛烷值不是特别高，成为初装油进一步提高辛烷值水平的限制因素，为此需要寻求一种更高辛烷值的初装油。
发明内容
为了进一步提高初装油的辛烷值，满足高压缩比发动机的使用要求，本申请提供一种高辛烷值油品组合物、初装油及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高辛烷值油品组合物，采用如下的技术方案：
一种高辛烷值油品组合物，由以下重量份的原料制成：异辛烷62-86份、甲基叔丁基醚12-21份和制苯抽余油2-17份，该油品组合物的研究法辛烷值≥97.6，马达法辛烷值≥91.0。
通过采用上述技术方案，本申请中采用异辛烷、甲基叔丁基醚和制苯抽余油三组分的协同增效作用，可以明显提高油品组合物的辛烷值，经过检测，该油品组合物的研究法辛烷值≥97.6，马达法辛烷值≥91，具有优异的高辛烷值性能，质量稳定，且三原料组分中含有极低的芳烃和烯烃，含氧量高，该油品组合物清洁环保，同时具有优异的氧化安定性和低温启动性，将其用于初装油中，可以满足在苛刻条件下长期储存，从而满足目前高压缩比发动机的使用要求。
优选的，该高辛烷值油品组合物由以下重量份的原料制成：异辛烷61-86份、甲基叔丁基醚15-21份和制苯抽余油3-10份。
优选的，所述制苯抽余油中异己烷和异庚烷含量不大于65％，苯质量百分含量小于1.0％，烯烃质量百分含量不大于1.0％，芳烃质量百分含量不大于1.0％，研究法辛烷值60-75，馏程为35-130℃，饱和蒸气压为30-75KPa。
优选的，所述制苯抽余油中碳五-碳七烷烃质量百分含量为55-75％，碳五-碳八环烷烃质量百分含量为20-40％。
通过采用上述技术方案，采用满足上述理化参数的异辛烷、甲基叔丁基醚和制苯抽余油作为油品组合物的原料，得到的油品组合物的辛烷值更高。
优选的，所述异辛烷为工业异辛烷，其馏程范围是30-200℃，饱和蒸气压50-70kPa，研究法辛烷值不小于94，密度680-700kg/m3。
优选的，所述甲基叔丁基醚为工业甲基叔丁基醚，其中甲基叔丁基醚质量百分含量不小于95％，研究法辛烷值不小于115，马达法辛烷值不小于100。
第二方面，本申请提供一种初装油，采用如下的技术方案：
一种初装油，包括上述高辛烷值油品组合物，还包括0.0002-0.002重量份的抗静电剂。
通过采用上述技术方案，将上述得到的油品组合物和抗静电剂混合得到初装油，不仅具有优异的高辛烷值性能，还具有优良的抗氧化稳定性，而且还具有良好的抗静电性能，可以提供初装油的导电性能，及时将静电导出，防止初装油生产、装卸和运输过程中产生静电集聚而引起火灾事故。
优选的，所述初装油还包括0.01-0.03重量份清净分散剂、0.01-0.03重量份抗氧剂、0.001-0.003重量份金属钝化剂。
通过采用上述技术方案，清净分散剂的添加使得初装油具有良好的清净分散性能，抗氧剂和金属钝化剂的复合添加提高初装油的抗氧化安定性，延长储存期，清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂的复配添加提升油品诱导期，降低油品胶质，提高初装油的抗氧化稳定性，将初装油用于新车下线时下注，汽车长期存放时油品不易氧化变质，也不会腐蚀油路系统，高度清洁，保障新车质量。
优选的，所述抗静电剂为聚砜型或聚胺型无灰汽油抗静电剂；所述清净分散剂选用丁二酰亚胺，所述抗氧剂选用2,6-二叔丁基对甲酚，所述金属钝化剂选用苯三唑衍生物。
通过采用上述技术方案，选用上述抗静电剂、清净分散剂和抗氧剂以及金属钝化剂的时候，得到的初装油的抗静电性能以及抗氧化性能更优。
第三方面，本申请提供一种初装油的制备方法，采用如下的技术方案：
一种初装油的制备方法，包括以下步骤：
按照上述比例将各原料混合均匀，制得初装油。
通过采用上述技术方案，本申请提供的初装油制备方法简单，易于实现产业化，且得到的初装油的研究法辛烷值不小于97.6，马达法辛烷值不小于91.0，作为高辛烷值初装油的抗爆性好，且初装油成品质量稳定，清洁度高，同时还具有优异的氧化安定性和低温启动性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中高辛烷值油品组合物和初装油的研究法辛烷值不小于97.6，马达法辛烷值不小于91.0，辛烷值高的同时，原料以及成品中的烯烃和芳烃含量极低，而且具有优异的氧化安定性，能够满足在苛刻环境条件下长期储存，满足高压缩比发动机试验和实际使用要求；
2、本申请中初装油中抗静电剂的添加可以提高初装油的电导率，清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂的复配添加提升油品诱导期，降低油品胶质，提高初装油的抗氧化稳定性；
3、本申请中得到的初装油含氧量高，用于汽油发动机试验，尾气中的氮氧化合物、碳氢化合物、一氧化碳等指标大幅度降低；
4、本申请提供的初装油原料易得，制备工艺简单，易于实现产业化。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
当前，我国石油炼制出来的汽油组分中，低辛烷值汽油组分多，如催化裂化汽油占到汽油总量的有75％以上，但是催化裂化汽油的研究法辛烷值通常只有88-89，远远不能满足高压缩比发动机的使用要求，需要将汽油组分进行各种大量的试验进行调配，得到本申请中的目的产物-高辛烷值初装油，从而能够满足高压缩比发动机的使用要求。
本申请人经过大量的原料筛选以及原料之间的复配试验，最终探索出以下的高辛烷值油品组合物，将该油品组合物用作高辛烷值初装油，具有优异的抗爆性，该高辛烷值油品组合物由以下重量份的原料制成：异辛烷62-86份、甲基叔丁基醚12-21份和制苯抽余油2-17份，
其中，上述异辛烷为工业异辛烷，其馏程范围是30-200℃，饱和蒸气压50-70kPa，研究法辛烷值不小于94，密度680-700kg/m3；甲基叔丁基醚为工业甲基叔丁基醚，其中甲基叔丁基醚质量百分含量不小于95％，研究法辛烷值不小于115，马达法辛烷值不小于100。
制苯抽余油可以选用领域内常用参数的制苯抽余油，优选情况下，制苯抽余油中异己烷和异庚烷含量不大于65％，烯烃质量百分含量不大于1.0％，芳烃质量百分含量不大于1.0％，研究法辛烷值60-75，馏程为35-130℃，饱和蒸气压为30-75KPa，更优选情况下，制苯抽余油中碳五-碳七烷烃质量百分含量为55-75％，碳五-碳八环烷烃质量百分含量为20-40％。
以下实施例中，如无特别说明，制苯抽余油中异己烷和异庚烷含量不大于65％，烯烃质量百分含量不大于1.0％，芳烃质量百分含量不大于1.0％，研究法辛烷值60-75，馏程为35-130℃，饱和蒸气压为30-75KPa，制苯抽余油中碳五-碳七烷烃质量百分含量为55-75％，碳五-碳八环烷烃质量百分含量为20-40％。
选用满足上述性能要求的异辛烷、甲基叔丁基醚和制苯抽余油的时候，得到的高辛烷值油品组合物的研究法辛烷值不小于97.6，马达法辛烷值不小于91.0，高于现有初装油的辛烷值，可以满足高压缩比发动机的使用要求。
异辛烷是通过异丁烷与丁烯在强酸性催化剂作用下发生烷基化反应，生成以C8为主要成分的工业异辛烷(烷基化油)，作为清洁度高的高辛烷值汽油调和组分；甲基叔丁基醚，是异丁烯与甲醇在大孔径强酸性离子交换树脂催化剂作用下反应的产物，作为汽油组分，可以改善汽车的冷启动特性和加速性能，降低尾气中CO的含量，且化学性质稳定，燃烧效率高，申请人将上述异辛烷、甲基叔丁基醚和制苯抽余油三组分进行组分以及比例之间的复配，发现三者在本申请比例以及在不含有其它组分的组分条件下，发挥协同增效效应，得到高辛烷值油品组合物。
此外，普通市售汽油的原料成分上含有一定量的烯烃或/和芳烃，由于烯烃不稳定，油品长期储存过程中易发生胶质和腐蚀性物质现象，从而容易对发动机燃油系统堵塞、腐蚀。而芳烃类物质燃烧不完全，发动机尾气排放系统容易产生积碳。本申请中通过上述三组分得到的油品组合物既是不含铅初装油，而且由于含有极低的烯烃和芳烃，得到的油品组合物具有优异的高稳定性能的同时具有高清洁性。
综上，本申请中三组分得到的高辛烷值油品组合物抗爆性好，质量稳定，清洁度高，而且具有良好的氧化安定性和低温启动性，能够满足在苛刻环境条件下使用和试验要求，可以直接作为初装油用于高压缩比发动机。
为了进一步满足对于初装油的抗氧化性以及清净分散性能等要求，可以在上述三组分的高辛烷值油品组合物的基础上加入各功能性添加剂如抗氧剂等，从而满足对于初装油的其它性能要求。
在此基础上，申请人发现，在上述得到的高辛烷值油品组合物的基础上添加0.0002-0.002重量份的抗静电剂得到成品初装油时，其抗静电性能优异，添加有0.01-0.03重量份清净分散剂、0.01-0.03重量份抗氧剂、0.001-0.003重量份金属钝化剂得到成品初装油时，初装油的油品诱导期更为优异，油品的稳定性得到进一步更好的提升。
其中，上述抗静电剂、清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂可以选用本领域人员常用的对应功能添加剂，优选情况下，本申请以下实施例中抗静电剂选用聚砜/聚胺型无灰型汽油抗静电剂(T1503)、清净分散剂选用丁二酰亚胺(T151)、抗氧剂选用2，6-二叔丁基对甲酚(T501)，金属钝化剂选用苯三唑衍生物(T551)的时候其性能更优。
实施例
实施例1-7
一种高辛烷值油品组合物的制备方法，将异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚按照下表1中的比例加入调和罐中，混合均匀，制得高辛烷值油品组合物。
表1：
Figure BDA0002664816540000051
实施例8
一种高辛烷值油品组合物的制备方法，按照实施例3中的方法进行，不同之处在于，本实施例中的制苯抽余油中异己烷和异庚烷合计含量大于70％。
实施例9
一种初装油的制备方法，在上述实施例1-8中得到的高辛烷值油品组合物中按照下表2中的配比分别加入抗静电剂、清净分散性、抗氧剂和金属钝化剂，混合均匀，即得初装油，抗静电剂选用聚砜/聚胺型无灰型汽油抗静电剂(T1503)、清净分散剂选用丁二酰亚胺(T151)、抗氧剂选用2，6-二叔丁基对甲酚(T501)，金属钝化剂选用苯三唑衍生物(T551)。
表2：
Figure BDA0002664816540000052
Figure BDA0002664816540000061
对比例
对比例1
一种高辛烷值油品组合物的制备方法，按照实施例3中的方法进行，不同之处在于，原料中还添加有5kg工业异戊烷，工业异戊烷中异戊烷含量大于95％，饱和蒸气压77-81KPa。
对比例2
一种高辛烷值油品组合物的制备方法，按照实施例3中的方法进行，不同之处在于，原料中还添加有5kg工业异戊烷和5kg稳定轻烃，稳定轻烃主要为C4至C8的烷烃混合物，馏程为35-165℃，饱和蒸气压40-50kPa，且其中正构烷烃含量大于75％，硫含量小于2g/L，芳烃含量小于0.5％。
对比例3
一种初装油的制备方法，按照实施例8中方法进行，不同之处在于，高辛烷值油品组合物选用对比例1中制得的高辛烷值油品组合物。
对比例4
一种初装油的制备方法，按照实施例12中方法进行，不同之处在于，高辛烷值油品组合物选用对比例2中制得的高辛烷值油品组合物。
性能检测
对上述实施例1-9、实施例11和对比例1-4中得到的高辛烷值油品组合物和初装油进行研究法辛烷值和马达法辛烷值的测定，检测结果如下表3所示。
表3：
Figure BDA0002664816540000071
由上表3中实施例1-7的检测结果可以看出，随着异辛烷含量的添加，得到的油品组合物辛烷值不断增大，但是辛烷值过大的时候会产生燃烧不完全的现象，对发动机不利，采用本申请中三组分的配比组分得到的油品组合物在一定的合理范围内达到高辛烷值的目的，尤其是研究法辛烷值达到98的时候，马达法辛烷值能够达到92以上，虽然普通市售汽油有研究法辛烷值达到98，但是通常普通市售汽油的马达法辛烷值只能达到88-89，而本申请中得到的油品组合物的马达法辛烷值达到92以上，尤其适用于发动机试验、赛车用油、飞机航模、高级跑车等特殊使用场所对高马达法辛烷值油品的需求。
参照实施例3和实施例8的检测结果，可以看出，实施例3中选用异己烷和异庚烷含量不大于65％的制苯抽余油时，其辛烷值相较于实施例8更优。参照实施例1和实施例9以及实施例11的检测结果，可以看出，在本申请高辛烷值油品组合物的基础上，添加有抗静电剂或抗静电剂和抗氧剂等功能性添加剂得到初装油的辛烷值影响较小。再参照实施例3以及对比例1和2，可以看出，在本申请异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物基础上，再添加有工业异戊烷或工业异戊烷和稳定轻烃混合的时候，其得到油品组合物的辛烷值反而下降，可见，相较于异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚以及工业异戊烷四组分油品组合物，或异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚以及工业异戊烷和稳定轻烃五组分油品组合物，本申请中选用异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物减少原料成分的基础上，其油品组合物的辛烷值反而更高，从而可以满足高压缩比发动机的使用需求。
此外，对上述实施例和对比例进行诱导期、未洗胶质含量和电导率进行检测，诱导期考察油品的抗氧化性，时间越长，表示油品的抗氧化性能越好，检测结果如下表4所示。
表4：
Figure BDA0002664816540000072
Figure BDA0002664816540000081
续表4：
Figure BDA0002664816540000082
对比例4中诱导期为2235min，电导率(50℃)为165Ps/m，未洗胶质含量为1.2mg/100ml。
由上表4可以看出，本申请中得到的高辛烷值油品组合物具有良好的抗氧化性能和稳定性，再参照实施例9-10的检测结果，抗静电剂的添加有效提升初装油的电导率，保证油品安全性，参照实施例11-18的检测结果，可以看出清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂的添加可以提升油品诱导期，降低油品胶质，从而可以提升油品的稳定性，此外，再参照实施例3和实施例8的检测数据可以看出，采用实施例8中性能指标的制苯抽余油较实施例3中诱导期降低，其抗氧化性较实施例3弱，再参照实施例13和实施例14的检测结果，可以看出，实施例13和实施例14中抗静电剂、清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂添加量相同的时候，实施例14中高辛烷值油品组合物的异辛烷含量更高，实施例14中的诱导期更优，抗静电性稍优；再参照实施例15和实施例16的检测结果，实施例15和实施例16中抗静电剂、清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂添加量相同，且高辛烷值油品组合物的体系相近，初装油的诱导期和电导率相差不大，再参照实施例14和实施例15的检测结果，实施例14和实施例15中的高辛烷值油品组合物体系相近，实施例15较实施例14中抗静电剂、清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂添加量略有增大，实施例15的诱导期更大，其抗氧化性更优，电导率也更优。
参照实施例3与对比例1和对比例2的检测结果，可以看出，在本申请异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物基础上，再添加有工业异戊烷或工业异戊烷和稳定轻烃混合的时候，其得到油品组合物的诱导期反而有所降低，可见，相较于异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚以及工业异戊烷四组分油品组合物，或异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚以及工业异戊烷和稳定轻烃五组分油品组合物，本申请中选用异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物减少原料成分的基础上，其辛烷值更高的同时，其诱导期也增大，油品的抗氧化性和稳定性更优。
再参照实施例3与对比例3和对比例4的检测结果，可以看出，实施例3是在本申请异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物基础上添加抗静电剂以及清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂等功能性添加剂，实施例4是在异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚以及工业异戊烷四组分油品组合物的基础上添加抗静电剂以及清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂等功能性添加剂，实施例5是在异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚以及工业异戊烷和稳定轻烃五组分油品组合物的基础上添加抗静电剂以及清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂等功能性添加剂，实施例3的诱导期和电导率优于对比例4或对比例5，可见，在本申请三组分油品组合物基础上添加功能性添加剂如抗静电剂的时候，其对应抗静电性能等性能更优。
对上述实施例1和实施例3以及实施例11和实施例13还进行下表5所示的检测，检测结果见表5。
表5：
Figure BDA0002664816540000091
Figure BDA0002664816540000101
对其余实施例也进行芳烃含量和烯烃含量的检测，实施例中的芳烃含量和烯烃含量小于0.5v％，本申请的油品组合物和初装油中的烯烃和芳烃含量极低，因此储存稳定。由上表5可以看出，本申请得到的油品组合物和初装油的馏程范围是32-195℃，夏季饱和蒸气压(37.8℃)为45-65kPa，冬季饱和蒸气压(37.8℃)为50-70kPa，密度不大于705kg/m3，芳烃体积百分含量不大于1.0％，烯烃体积百分含量不大于1.0％，氧含量3.45-3.75％，硫含量不大于8mg/kg。
综上，本申请中采用异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物减少原料成分的基础上，其油品组合物的辛烷值反而更高，本申请得到的油品组合物和初装油的研究法辛烷值不小于97.6，马达法辛烷值不小于91.0，尤其是研究法辛烷值达到98的时候，马达法辛烷值能够达到92以上，可以满足高压缩比发动机的使用需求。尤其适用于发动机试验、赛车用油、飞机航模、高级跑车等特殊使用场所对高马达法辛烷值油品的需求。
本申请得到的油品组合物或初装油的物质组成上烯烃和芳烃含量极低，储存稳定，燃烧清洁环保，在油品组合物的基础上，添加抗静电剂可以有效提升产品电导率，保证油品安全性；添加清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂可以提升油品诱导期，降低油品胶质，提升油品稳定性。而且在本申请异辛烷、制苯抽余油和甲基叔丁基醚三组分油品组合物减少原料成分的基础上，添加抗静电剂的时候，其抗静电性能较四组分或五组分基础更优，添加清净分散剂、抗氧剂和金属钝化剂的时候其抗氧化性能更优。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高辛烷值油品组合物，其特征在于，由以下重量份的原料制成：异辛烷62-86份、甲基叔丁基醚12-21份和制苯抽余油2-17份，该油品组合物的研究法辛烷值≥97.6，马达法辛烷值≥91.0；所述制苯抽余油中异己烷和异庚烷含量不大于65%，苯质量百分含量小于1.0%，烯烃质量百分含量不大于1.0%，芳烃质量百分含量不大于1.0%，研究法辛烷值60-75，馏程为35-130℃，饱和蒸气压为30-75Kpa，所述制苯抽余油中碳五-碳七烷烃质量百分含量为55-75%，碳五-碳八环烷烃质量百分含量为20-40%。
2.根据权利要求1所述的一种高辛烷值油品组合物，其特征在于：该油品组合物由以下重量份的原料制成：异辛烷62-86份、甲基叔丁基醚15-21份和制苯抽余油3-10份。
3.根据权利要求1所述的一种高辛烷值油品组合物，其特征在于：所述异辛烷为工业异辛烷，其馏程范围是30-200℃，饱和蒸气压50-70kPa，研究法辛烷值不小于94，密度680-700kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种高辛烷值油品组合物，其特征在于：所述甲基叔丁基醚为工业甲基叔丁基醚，其中甲基叔丁基醚质量百分含量不小于95%，研究法辛烷值不小于115，马达法辛烷值不小于100。
5.一种初装油，其特征在于，包括如权利要求1-4中任意一项所述的高辛烷值油品组合物，还包括0.0002-0.002重量份的抗静电剂。
6.根据权利要求5所述的一种初装油，其特征在于：所述初装油还包括0.01-0.03重量份清净分散剂、0.01-0.03重量份抗氧剂和0.001-0.003重量份金属钝化剂。
7.根据权利要求6所述的一种初装油，其特征在于：所述抗静电剂为聚砜型或聚胺型无灰汽油抗静电剂；所述清净分散剂选用丁二酰亚胺，所述抗氧剂选用2,6-二叔丁基对甲酚，所述金属钝化剂选用苯三唑衍生物。
8.如权利要求5所述的一种初装油的制备方法，其特征在于：按照上述比例将各原料混合均匀，制得初装油。
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