CN117603742A - 一种高活性绿色清净剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高活性绿色清净剂、其制备方法与应用，所述高活性绿色清净剂包括原液及稀释液体；所述原液是将2‑乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8‑3：1混合加热进行酯化反应而形成的液态物质；和/或所述原液包括2‑乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸‑2‑乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及乙基己基磷酸酯；所述稀释液体是将含量>99％的甲醛与低聚水簇按照重量配比1:4‑3:7进行配比混合形成；所述原液的重量百分比为0.8％‑1.3％。本发明还公开了含有上述高活性绿色清净剂的燃油。本发明的高活性绿色清净剂是一种纯石油产品，是一种新型燃油改性剂，通过改变燃油的物理性能达到其增效、节油、清碳、减排的效果，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及燃油添加剂或改性剂领域，特别是涉及一种高活性绿色清净剂及其制备方法与应用。
背景技术
清净添加剂(清净剂)属于表面活性剂类，是一种分散剂，添加到燃油中不但能控制发动机低温部件沉积物的生成，而且可高效控制燃油机高温部件沉积物的生成。主要有：聚异丁烯胺类燃油无灰清净分散剂；聚异丁烯丁二酸酯、卞胺、无灰磷酸酯；高分子量无灰分散剂；硼改性无灰分散剂等。主要作用是使发动机内部保持清洁，使生成的不溶性物质呈胶体悬浮状态，不至于进一步形成积碳、漆膜或油泥。具体说来，其作用可分为酸中和、增溶、分散和洗涤等四方面。
目前市场上功能相似的清净剂多是化学制剂,含有非石油成分,长期使用对发动机有害。因为其成分组成单一，在清净综合作用方面参差不齐，不能整体起到清净环保的作用。
由此可见，上述现有的清净剂显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的燃油用高活性绿色清净剂，使其不但能达到清碳的效果，同时还可达到增效、节油、减排的效果成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种燃油用高活性绿色清净剂、其制备方法与应用，使其不但能达到清碳的效果，同时还可达到增效、节油、减排的效果，从而克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高活性绿色清净剂，包括原液及稀释液体；所述原液是将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应而形成的液态物质；和/或所述原液包括2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及乙基己基磷酸酯；所述稀释液体是将含量>99％的甲醛与低聚水簇按照重量配比1:4-3:7进行配比混合形成；所述原液的重量百分比为0.8％-1.3％，余量为稀释液体。
所述2-乙基己基磷酸酯为液态，分子式为C24H54O8P2；所述羟基乙叉二膦酸为干粉状，分子式为C2H8O7P2。其中，2-乙基己基磷酸酯的结构式如下：
它常以二聚体形式存在，结构式如下：
即所述2-乙基己基磷酸酯为单酯和二聚体的共混物形式。
羟基乙叉二膦酸的结构式如下：
上述两种有机物在结构上都有磷酸的结构存在，因此依据相似相容原理，混合物在加热的状态下能够溶解，而两种有机物有都存在较为活跃的羧基与羟基，因此会产生酯化反应。
经过加热反应，两种有机物产生反应物基本含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
其中，2-乙基己醇结构式如下：
亚磷酸酯结构式如下：
醋酸-2-乙基己酯结构式如下：
聚异丁烯中丁二酸酐中的丁二酸酐结构式如下：
其中，2-乙基己醇和醋酸-2-乙基己酯是高分子分散剂，可促进燃油中的成分分散开来，其结果可形成燃油与空气中氧气的充分混合，促进燃烧充分。并且分散效果致使燃油喷出形成雾状，更有利于其与空气充分混合接触。低聚水簇为水分子聚团少的水，作用则配合增强上述两种添加剂，使有效燃油得到充分分散和雾化，通过改变燃油的物理性能达到其增效、节油、清碳、减排的效果。甲醛比高碳烷烃更易于燃烧，并且在低聚水簇的参与下形成“微爆”效应，更进一步雾化分散，促进燃烧充分。
亚磷酸酯与乙基己基磷酸酯在混合物中起到抗氧化作用，它们合作能够在燃油燃烧室形成隔离膜，防止氧化成分对器壁的腐蚀，特别防止积碳对器壁的附着。可有效抑制高温油泥的产生，清除油路及发动机内部所产生的积碳，使油路更畅通，雾化燃烧更加充分，节约燃油。
汽车发动机的积碳有两种，一种是沉积在节气门、进气歧管和气门背上的一些“油泥”，由燃油中的胶体物质(烯烃)、排气管喷出的机油和空气中的灰尘组成。这些沉积物位于发动机的低温部分。另一种积碳位于燃烧室，即高温部分。这些积碳是燃油中烯烃不完全燃烧产生的固体碳化物。随着发动机燃烧过程逐渐沉积在活塞顶部和气缸盖上，这些积碳会导致发动机燃烧室面积变小而爆震。
聚异丁烯丁二酸酐能有效控制发动机燃烧室内的积碳，其机理是聚异丁烯丁二酸酐会附着在多孔的积碳上，破坏碳的附着，使积碳层层分解。
基于上述作用机制，也可将原液直接采用2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、丁二酸酐以及乙基己基磷酸酯，此时各组分的含量与下述形成的液态物质中的各组分含量相同：将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应而形成的液态物质。
第二方面，本发明提供了一种高活性绿色清净剂的制备方法，包括：将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应，反应后形成的液态物质为原液；将含量>99％的甲醛与低聚水簇按照重量配比1:4-3:7进行配比，混合形成稀释液体；将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为0.8％-1.3％，所得混合物即为高活性绿色清净剂。
进一步地，所述将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应包括：将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1放入玻璃反应釜中搅拌均匀；反应起始温度为100℃，最终温度为220-230℃，中间依次升高温度，分多次重复进行水分蒸发过程；反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态，此为原液。
进一步地，所述分多次重复进行水分蒸发过程包括：首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去；依次将温度升高，以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。
第三方面，本发明提供了一种高活性绿色清净剂在作为燃油改性剂中的应用，所述高活性绿色清净剂为上述的高活性绿色清净剂；或上述高活性绿色清净剂的制备方法制备得到的高活性绿色清净剂；所述燃油为汽油或柴油。
进一步地，所述燃油改性剂为燃油节油改性剂，用于节省燃油；和/或，所述燃油改性剂为燃油增效改性剂，用于提高发动机燃烧效率、增强发动机动力；和/或，所述燃油改性剂为燃油清碳改性剂，用于清理发动机内部燃烧不充分产生的积碳，并且不再产生新的积碳；和/或，所述燃油改性剂为燃油减排改性剂，用于减少排气污染。
第四方面，本发明提供了一种燃油，含有上述的高活性绿色清净剂或上述的高活性绿色清净剂的制备方法制备得到的高活性绿色清净剂。
进一步地，所述燃油为汽油或柴油；每40-60L燃油中，加入10-100m l高活性绿色清净剂。
通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明的高活性绿色清净剂是一种纯石油产品，是一种新型燃油改性剂，无有害元素(产品不含违禁成分,不含硫、氮、重金属等)。
(2)本发明的高活性绿色清净剂加入燃油后，不改变原油品任何成分指标,仅改变油品的物理性能；使原油品中油分子存在状态变成小分子存在状态,从而使燃烧时雾化出的液滴更细、更小,充分与空气混合,达到充分燃烧该产品的分子量分布较窄,粘度低,低温性能好,在一定温度下分解成低分子烯烃,形成微爆效应(二次雾化),使油分子变得更小,加大空气与油分子接触面积,同时释放出更多的氧参与燃烧反应。由于氧含量增加,燃烧更充分,从而提高发动机燃烧效率、增强发动机动力、降低汽车尾气污染物的排放、节省燃油。同时产品可以清理原来燃烧不充分产生的积碳,并且不再产生新的积碳,从而使缸体恢复光洁,发动机功能得到恢复(怠速不稳.油门不灵敏等现象)。
(3)本发明的高活性绿色清净剂加入燃油后，可高度提升油品质量,油品道路辛烷值或十六烷值明显增加；油品感受性好,消除发动机共振现象,动能输出平稳,节约油耗10％以上；可实现发动机内油料充分燃烧,从而减少汽车尾气污染物排放。检测结果显示,一氧化碳减排20％，颗粒物减排13％，碳氢、氮氧等化合物也明显降低。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的示例性实施例。然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域技术人员。
实施例1
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比3：1放入玻璃反应釜中进行适当搅拌，使其尽可能均匀。首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中蒸发产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去。依次将温度升高，基本以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
将含量>99％的甲醛与低聚水簇配比，重量配比为1:4，作为稀释液体。
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为0.8％，所得混合物即为高活性绿色清净剂1。
实施例2
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8：1放入玻璃反应釜中进行适当搅拌，使其尽可能均匀。首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中蒸发产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去。依次将温度升高，基本以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
将含量>99％的甲醛与低聚水簇配比，重量配比为3:7，作为稀释液体。
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为1.3％，所得混合物即为高活性绿色清净剂2。
实施例3
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8：1放入玻璃反应釜中进行适当搅拌，使其尽可能均匀。首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中蒸发产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去。依次将温度升高，基本以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
将含量>99％的甲醛与低聚水簇配比，重量配比为1:4，作为稀释液体。
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为1.3％，所得混合物即为高活性绿色清净剂3。
实施例4
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比2.5：1放入玻璃反应釜中进行适当搅拌，使其尽可能均匀。首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中蒸发产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去。依次将温度升高，基本以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
将含量>99％的甲醛与低聚水簇配比，重量配比为5:14，作为稀释液体。
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为1％，所得混合物即为高活性绿色清净剂4。
实施例5
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比3：1放入玻璃反应釜中进行适当搅拌，使其尽可能均匀。首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中蒸发产生并蒸发时，继续调升反应温度到115℃，同样将反应水蒸发出去。依次将温度升高，基本以15℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
将含量>99％的甲醛与低聚水簇配比，重量配比为1:4，作为稀释液体。
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为0.8％，所得混合物即为高活性绿色清净剂5。
实施例6
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比2.4：1放入玻璃反应釜中进行适当搅拌，使其尽可能均匀。首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中蒸发产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去。依次将温度升高，基本以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态原液，含有2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及没有参与反应的剩余乙基己基磷酸酯。
将含量>99％的甲醛与低聚水簇配比，重量配比为2:5，作为稀释液体。
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为1.3％，所得混合物即为高活性绿色清净剂6。
取上述实施例6中的高活性绿色清净剂6，加入柴油中，常规加入量为每40-60L柴油加入10-100m l高活性绿色清净剂，本实验例优选采用每50L燃油加入60m l高活性绿色清净剂。
将加入高活性绿色清净剂的柴油与常规的柴油进行样车实验，分别检验其清碳情况、节能情况、增效情况及减排情况。其中节能及减排情况采用重型汽车燃料消耗量及排气污染物法(底盘测功机法)。货车型号为：ZZ5185XXYN6813F1。
试验结果如下：
(1)清碳情况
经对比可见，柴油在使用一段时间后出现积碳；而加入高活性绿色清净剂的柴油燃烧充分，可以清理原来燃烧不充分产生的积碳,并且不再产生新的积碳,缸体恢复光洁。
(2)节能(节油耗)情况
表1加入高活性绿色清净剂的柴油的油耗实验结果
由上表可知，加入高活性绿色清净剂的柴油的汽车的综合油耗为25.62L/100km，而常规的未加入高活性绿色清净剂的柴油的汽车的综合油耗一般为30L/100km左右，节约油耗10％以上。
(3)增效情况
经对比可见，等量的常规柴油驱动重型车百公里油耗在30L/100km左右；而加入高活性绿色清净剂的柴油百公里消耗为25.62L/100km。
(4)减排情况
表2加入高活性绿色清净剂的柴油的排放实验结果
加入高活性绿色清净剂的燃油的汽车，可实现发动机内油料充分燃烧,从而减少汽车尾气污染物排放。结合上表检测结果，相对于常规的柴油，其一氧化碳减排20％，颗粒物减排13％，碳氢、氮氧等化合物也明显降低。
通过上述实施例及试验情况可知，本发明通过改变燃油的物理性能达到其增效、节油、清碳、减排的效果；高度提升油品质量,油品感受性好,消除发动机共振现象,动能输出平稳,节约油耗；实现发动机内油料充分燃烧,从而减少汽车尾气污染物排放。
上述试验仅以实施例6的高活性绿色清净剂6加入柴油为例进行说明，但是经过实验验证，加入汽油中，如国六标准92#汽油等，也可实现增效、节油、清碳、减排的效果。类似地，将其它实施例1-5的高活性绿色清净剂按每40-60L燃油(汽油或柴油)中加入10-100ml的清净剂的比例加入，均能得到类似的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高活性绿色清净剂，其特征在于，包括原液及稀释液体；
所述原液是将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应而形成的液态物质；和/或所述原液包括2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及乙基己基磷酸酯；
所述稀释液体是将含量>99％的甲醛与低聚水簇按照重量配比1:4-3:7进行配比混合形成；
所述原液的重量百分比为0.8％-1.3％，余量为稀释液体。
2.根据权利要求1所述的高活性绿色清净剂，其特征在于，所述2-乙基己基磷酸酯为液态，分子式为C24H54O8P2；所述羟基乙叉二膦酸为干粉状，分子式为C2H8O7P2。
3.根据权利要求1或2所述的高活性绿色清净剂，其特征在于，当所述原液直接采用2-乙基己醇、亚磷酸酯、醋酸-2-乙基己酯、聚异丁烯丁二酸酐以及乙基己基磷酸酯时，各组分的含量与下述形成的液态物质中的各组分含量相同：将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应而形成的液态物质。
4.一种权利要求1-3任一项所述的高活性绿色清净剂的制备方法，其特征在于，包括：
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应，反应后形成的液态物质为原液；
将含量>99％的甲醛与低聚水簇按照重量配比1:4-3:7进行配比，混合形成稀释液体；
将原液与稀释液体混合搅拌，其中原液的重量百分比为0.8％-1.3％，所得混合物即为高活性绿色清净剂。
5.根据权利要求4所述的高活性绿色清净剂的制备方法，其特征在于，所述将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1混合加热进行酯化反应包括：
将2-乙基己基磷酸酯和羟基乙叉二膦酸按照重量配比1.8-3：1放入玻璃反应釜中搅拌均匀；反应起始温度为100℃，最终温度为220-230℃，中间依次升高温度，分多次重复进行水分蒸发过程；反应结束后，反应釜停止加热，并自然降温到室温，则釜内物质为液态，此为原液。
6.根据权利要求5所述的高活性绿色清净剂的制备方法，其特征在于，所述分多次重复进行水分蒸发过程包括：
首先将反应温度调节到100℃，反应期间粉料被不停搅拌，且慢慢溶化，并产生水，保持一段时间后，当没有蒸馏水从反应釜中产生并蒸发时，继续调升反应温度到110℃，同样将反应水蒸发出去；依次将温度升高，以10℃为步长，最终温度为220-230℃，重复进行水分蒸发过程。
7.一种高活性绿色清净剂在作为燃油改性剂中的应用，其特征在于，所述高活性绿色清净剂为权利要求1-3任一项所述的高活性绿色清净剂；
或权利要求4-6任一项所述的高活性绿色清净剂的制备方法制备得到的高活性绿色清净剂；
所述燃油为汽油或柴油。
8.根据权利要求7所述的高活性绿色清净剂的在作为燃油改性剂中的应用，其特征在于，所述燃油改性剂为燃油节油改性剂，用于节省燃油；
和/或，所述燃油改性剂为燃油增效改性剂，用于提高发动机燃烧效率、增强发动机动力；
和/或，所述燃油改性剂为燃油清碳改性剂，用于清理发动机内部燃烧不充分产生的积碳，并且不再产生新的积碳；
和/或，所述燃油改性剂为燃油减排改性剂，用于减少排气污染。
9.一种燃油，其特征在于，含有权利要求1-3任一项所述的高活性绿色清净剂；
或权利要求4-6任一项所述的高活性绿色清净剂的制备方法制备得到的高活性绿色清净剂。
10.根据权利要求9所述的燃油，其特征在于，所述燃油为汽油或柴油；每40-60L燃油中，加入10-100m l高活性绿色清净剂。
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