柴油添加剂 柴油添加剂发展现状及趋势

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柴油抗磨剂

目前对于柴油中真正起到润滑作用的成分存在争议。一种观点认为，低硫柴油在脱硫过程中破坏了润滑性能更好的混合硫化物和含氮化合物，导致柴油耐磨性差；另一种观点认为，燃料中的含硫和含氮化合物对柴油的润滑性能影响不大，在柴油的精制过程中，对柴油起润滑作用的高分子化合物被破坏，导致润滑性能下降。

升级后的车用柴油需要添加润滑性改进剂，以提高柴油的润滑性。发现柴油机的磨损主要来自粘着磨损和微动磨损。粘附磨损是燃油泵的主要磨损方式。可添加防粘润滑性改进剂，增加保护油膜厚度，减少燃油泵粘着磨损。目前生产中常用的柴油抗磨剂有醇类和醚类、脂肪胺类和酰胺类、脂肪酸酯类。

1.醇和醚

醇类和醚类化合物具有较高的分子极性，可以显著提高低硫柴油的润滑性。但是，为了满足国家标准的要求，大量的这些添加剂会改变柴油的一些理化性质，不符合添加剂标准。

2.脂肪胺和酰胺

在合适的浓度范围内，脂肪胺和酰胺抗磨剂能有效改善柴油的润滑性能。但这些物质都是含氮化合物，浓度过高时，尾气污染物的排放会增加。脂肪胺和酰胺多由脂肪酸和多胺合成，酸值高，对柴油机有腐蚀作用，与润滑油中的碱性物质反应，容易产生不溶性颗粒，增加气缸磨损。

3.脂肪酸酯

脂肪酸酯抗磨剂是应用最广泛的柴油抗磨剂之一，由长链不饱和脂肪酸和醇反应制得。这种材料不含氧以外的杂原子，不会增加尾气污染物的排放，由于含有氧原子，极性好，可以吸附在摩擦表面形成保护膜，起到更好的润滑作用。

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柴油十六烷值改进剂

十六烷值是衡量柴油着火性能和抗爆性能的重要指标。十六烷值对柴油的有害物质排放、起动性能和油耗有重要影响。使用高十六烷值柴油时，有害物质的排放明显少于低十六烷值柴油。如果十六烷值过低，车辆在起动和行驶时会爆震，损坏发动机，增加油耗。2017年1月1日起在全国范围内实施的国家ⅴ标准规定，0#车用柴油十六烷值不得低于51，催化裂化得到的柴油十六烷值较低，不能满足国家标准的要求。柴油中添加十六烷值是提高柴油十六烷值、改善柴油机燃烧和排放性能的一种简单、经济、有效的方法。十六烷值改进剂主要分为含氮类和含氧类。

1.含氮的

1)硝酸酯

硝酸酯类十六烷值改进剂是目前应用广泛的一种改进剂。其生产成本低，用量少时提高柴油十六烷值的效果明显。但大多数硝酸盐是易燃易爆产品，在生产、运输和储存过程中存在安全隐患。

2)叠氮化物

这些化合物主要包括芳香族叠氮化合物和烷基叠氮化合物。当柴油中叠氮改进剂的质量分数为0.1% ~ 0.5%时，十六烷值可提高3 ~ 8个单位。与硝酸盐类化合物相比，这些化合物更稳定，合成工艺简单，不会因硝化反应而引起爆炸。

3)其他含氮化合物

典型的含氮十六烷值改进剂有硝基烯烃、亚硝酸酯、偶氮化合物和重氮化合物，它们能不同程度地提高柴油的十六烷值。

2.充氧剂

1)过氧化合物

过氧化物十六烷值改进剂分子氧含量较高，活化能较低，能充分燃烧燃料，减少尾气污染物排放。但由于其爆炸性和生产成本高，一般不单独作为改进剂使用，而是与其他十六烷值改进剂一起使用。

2)醚类

十六烷值改进剂与以二甲氧基乙烷和1，2，4-三氧杂环己烷为代表的柴油具有良好的混溶性，不仅能有效提高柴油的十六烷值，还能改善着火性能，抑制黑烟排放。但与MTBE类似，汽油中的十六烷值改进剂需要大量添加。

3)酯类

添加到柴油中的代表性酯十六烷值改进剂包括碳酸盐、油酸盐、草酸盐等。碳酸二甲酯是一种很有前途的碳酸酯改良剂。目前其生产成本较高，合成工艺需要不断改进和优化。油酸酯改进剂成本低，合成工艺简单，但使用量大。草酸酯十六烷值改进剂与柴油混溶性好，生产工艺简单，反应条件温和，成本低，还能提高燃烧效率，减少污染物排放，具有良好的应用前景。十六烷值改进剂的作用机理尚不清楚，相关报道较少。一些研究人员认为，十六烷值改进剂通过增加燃料的加热速率，即“放热”机制，影响柴油的燃烧性能。其他研究者认为硝酸酯和过氧化物改进剂在点火延迟期热分解后得到自由基，引发氧化链式反应，从而改善柴油的点火性能，即“自由基”机理。

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柴油清洁剂

柴油清净剂的加入可以有效去除沉积物，减少尾气排放和燃油消耗。柴油清净剂，又称清净剂分散剂，一般是一种具有一定结构的高效表面活性物质，通过中和、洗涤、分散、增溶等方式对柴油发动机进行清洁和分散。通过中和和洗涤，防止了柴油燃烧过程中酸性物质的沉积和腐蚀，并且通过碳沉积物和胶体的吸附将碳沉积物从燃料喷射器中洗出。洗涤剂和分散剂分子吸附在积碳等颗粒表面，形成双电层，防止颗粒堆积沉积。分散剂中的长链烷基包裹柴油中的非溶胶基团，使其失活，抑制污泥和积碳的形成，起到分散和增溶的作用。目前柴油清净剂主要分为灰基清净剂和无灰清净剂。

1.有一种灰色的洗涤剂

灰分清净剂又称金属清净剂，根据金属特性的不同，可分为碱金属、碱土金属、过渡金属和稀土元素的有机化合物。这种洗涤剂助燃消烟效果显著，清洁性能好。但随着金属氧化物的燃烧产物，会产生二次污染，加重发动机零部件的磨损。

2.无灰清净剂

随着环保法规的日益严格，汽车尾气污染物的排放要求越来越高，发展无灰洗涤剂已成为必然趋势。大多数无灰洗涤剂和分散剂是小分子胺化合物和低聚胺化合物。其中，小分子胺类洗涤剂包括单琥珀酰亚胺、双琥珀酰亚胺、N-苯基硬脂酸酰胺等。低聚物胺包括烷基胺、聚醚胺、曼尼希反应产物等。