柴油清净剂的发展与应用.doc

柴油清净剂的发展与应用2008年5月第5期(总第114期)广西轻工业GuANGxIJ0URNAL0FLIGHTINDusTRY化工与材料柴油清净剂的发展与应用黄国春(莆田市产品质量监督检验所,福建莆田35l1O0)【摘要】文章详细介绍了柴油清净剂的发展概况,比较了有灰型清净剂和无灰型清净剂特点,论述了柴油清净剂的作用机理和使用性能,并指出了其在发展过程中所面临的形势.【关键词】柴油;清净剂;积炭【中图分类号】U473【文献标识码】A【文章编号】10032673(2008)0519011前言内燃机在工业中应用非常广泛,可以作为汽车,火车的动力来源,也可作其它很多机械的动力来源.在大功率的内燃机内绝大部分是使用柴油作燃料.但是由于柴油内的烃类成分的碳链长,含有不饱和烃等原因,在内燃机中通常难以燃烧完全,尾气烟度大,易积炭,造成热效率不高,极大地污染了生态环境,另外,由于我国目前炼油工业的现状,柴油中催化裂解组分增多,尽管加入了抗氧剂,在长期的存储中,也会发生氧化反应而生成不溶性胶质,残渣和漆状沉积物.这些杂质很容易堵塞过滤器和喷嘴,使排烟增加,损失功率.因此如何促进柴油完全燃烧,提高热效率,节约燃料,减少尾气含量等问题一直推动着清洁燃料配方的研究和柴油清净剂的发展.2柴油清净剂的发展状况柴油清净剂最早主要是含胺的高分子化合物,但随着高品质柴油的发展,柴油清净的种类越来越多样化,且朝着多功能化发展.按照目前柴油清净剂的发展趋势,可主要分为两大类:有灰型清净剂和无灰型清净剂.有灰型清净剂也叫金属清净剂,主要是易失电子,电离能低的具强催化作用的金属有机物,如Ba,Ca,Mg,K,Fe,Mn,Au,Ni,Co,Pt金属的有机物等;无灰型清净剂主要是一些含氮化合物及其衍生物,如酰(亚按,烃基取代1胺,羟胺及其衍生物,聚醚胺等.2.1有灰型清净剂(金属清净剂)有灰清净剂应用广泛,在助燃和消烟方面效果非常显着,具有加快炭粒氧化的催化作用和阻止柴油在高温缺氧下裂解成炭粒的反催化作用,可以降低柴油着火温度,增加燃烧速度,促进柴油充分燃烧,减少排气中的烟尘,SOx和NOx的生成,其中碱金属,碱土金属和第四周期副族金属是比较有效的消烟助燃剂功能元素,它们通过抑制碳烟生成或催化碳烟燃烧而减少成烟排放.Golothan在单缸直喷式柴油机上实验表明,加入钡含量为0.05%的有灰清净剂后,烟度下降40%一50%.Caton在单缸直喷式柴油机上对油溶性铂进行了考察结果在1900r/min时,CO下降61%,Hc总碳氢含量)下降68%.磺酸盐金属清净剂是目前使用最广,产量最高的有灰型清净剂之一.关于这类清净剂的研究,国内的成果较多,如以重烷基苯磺酸为原料制备中碱值和高碱值合成磺酸钙清净剂,以石油磺酸胺为原料合成超碱值石油磺酸镁清净剂等.据报道,高碱值硼化磺酸盐也具有优良的清净性能.另外,水杨酸盐金属清净剂的使用也比较广泛研究指出,与磺酸盐相比,烷基水杨酸盐具有良好的对水稳定性,抗乳化性及分水性,可满足船用油的使用要求.有灰型清净剂虽然有良好的清净性能,能显着地减少炭烟和颗粒物排放,但是伴有金属氧化物燃烧产物,导致二次污染和加剧发动机机件磨损的隐患,选择无毒金属,减少金属用量可以防止或减少二次污染.2.2无灰型清净剂无灰型清净剂大多为含氮化合物或其衍生物,如烃基取代胺,酰(亚)胺,聚醚胺等,其具有改善雾化,清除积炭等功效,降低与燃料接触到的发动机运动部件的机械磨损,提高柴油品质的功效.迄今为止,已有四代无灰型燃油清净剂产品问世,第五代或新第四代产品也正在研制中.第一代清净剂是早期使用的解决化油器积炭的简单胺化物;第二代清净剂是国外20世纪80年代推出的解决化油器和喷油嘴积炭的清净剂,主要是各种改性了的胺化物,具有更高的热稳定性;第三代清净剂出现于80年代末,用于清除喷油嘴和进气阀积炭,为矿物油的聚合物;第四代清净剂可清除化油器,喷油嘴,进气阀的积炭外,还可中和燃烧室积炭,是出现于90年代的聚醚胺合成物;新一代清净剂也为聚醚胺系列物,对喷油嘴,进气阀,燃烧室,活塞顶积炭具有清净,保洁作用,同时降低尾气排放,目前正在研制中.随着我国发动机技术的进步和环保工业的严格要求,无灰清净剂的发展是必然趋势,使用无灰清净剂能明显抑制柴油对金属的锈蚀,可以降低发动机对十六烷值的需求,保持和强化发动机性能,冷车易启动,降低噪音,延长发动机寿命.3柴油清净剂的作用机理及功能柴油清净分散剂的组成结构比较复杂,从结构上看是表面活性剂,是兼有亲水的极性基团和亲油的非极性基团的双性化合物.在极性基团中,又可分为各种有机酸官能团及碱性组分,后者包括各种金属及有机碱(如胺类等).在过碱度金属清净剂中,还包括各种碱性化合物,如碳酸盐,金属氢氧化物等过碱度组分.非极性基团基本上是具有各种不同结构的烃基.上述各种组分,组成了一个油溶性的复杂体系,一般清净分散剂就是这种复杂体系的浓缩油溶液(ia度多为40%一60%).结合柴油清净剂的结构特点,根据多年来的研究报道,初步认为柴油清净剂具有以下几个方面的作用:(1)增溶作用(下转第30页)【作者简介】黄国春(1977一),男,福建莆田人,质量工程师,从事食品及石化产品分析,色谱和质谱检测技术方面的研究.19CO<-0;elsifcnt0<”1001”thencnt0:=cnt0+1;elsecnt0:=“0000”:cnt1:=cnt1+1:endif.endif;qq1<=cnt1;qq0<=cnt0;endprocess;endONE;单元电路设计完成后,通过保存,编译,确认正确无误后可以说完成了CPLD内部电路的设计.可根据设计建立相应电路符号,以备其他电路使用.逻辑功能仿真:创建波形编辑文件,保存为.scf,得到仿真结果如图1.clr0elk0几几nff1n几几f厅刀/硼,7/7/7祜qq1310110450I固qqO300110苣篷j坦丝堑坦坦坦艟坦毽盘也胆也吨,CO1图1电路的仿真结果经过器件选择,管脚锁定,编程下载等工作即可将设计项目下载至芯片,完成数字电路功能.3结束语通过以上实例可以看到,VHDL语言具有良好的电路行为描述能力和系统描述能力,利用VHDL语言设计数字电路更为灵活方便,设计周期也大大减小.设计较复杂电路系统采用自上向下的设计方法,从系统总体功能出发分解出相应基本逻辑模块,设计自下向上条理清晰,修改起来也更方便,可以说,VHDL语言能适用于各种设计工程师的需求,必将成为现代电子系统设计的核心.参考文献【1】陈云洽,保延翔.CPLD应用技术与数字系统设计M】.北京:高等教育出版社.2003.【2Y-道宪.CPLD/FPGA可编程逻辑器件应用与开发M】.北京:国防工业出版社.2004.【3】鲍可进,赵念强,赵不贿.数字逻辑电路设计M】.北京:清华大学出版社.2003.(上接第19页)借少量表面活性剂的作用使原来不溶解的液态物质”溶解”于介质内,指其可使燃料不完全燃烧所生成的非油溶性胶质或氧化物单质增溶于油内,因此使胶质中的各种活性基团失去反应活性,或使胶质在保持增溶的条件下继续反应,从而抑制其生成漆膜,积炭和油泥等沉积物的倾向.(2)胶溶作用(分散作用)清净剂一方面可吸附于金属表面成为一层覆盖膜,从而阻止胶质及烟灰粘附于金属表面上,另一方面可吸附于烟灰及其他非油溶性的固体粒子表面,成为一种覆盖膜,从而阻止它们聚集成较大粒子和在金属表面沉积.此即为”本征清净作用和稳定作用”.(3)酸中和作用清净剂的酸中和作用包括多方面,其一为中和由燃料燃烧不完全而生成的酸性产物,使其失去活性而变为油溶性.其二为中和含硫燃料燃烧生成的S02,S03及硫酸,以抑制其促进烃类氧化生成沉积物的作用.其三抑制这些酸性产物对活塞环及缸套的腐蚀磨损作用.研究表明,不同类型同基质,不同金属盐)清净剂,其使用性能不同.在不同金属类型的清净剂中,灰分高,毒性大,对环境有污染的钡盐应用日渐减少.目前的清净剂仍以钙盐为主,而灰分较低的镁盐的应用日渐增多.4结束语随着我国的经济的迅速发展和对环保重视程度的增加,柴油油清净剂的应用将得到迅速推广,而无灰清净剂的应用是必然趋势,其环保的效果要大于节能的效果.但由于柴油油清净剂的应用效果参差不齐,因此,清净剂的成分,比重毒性,成本,减排和节能的台架试验数据,工况道路试验结果等都至关重要.目前,国内柴油油清净剂面临的形势是:技术水平亟待提高,需要建立健全研发体系,增强行业的技术创新能力,使产品质量和性能达到国际水平,增强市场竞争能力,形成规模效益.此外,规范行业标准与检测认证更为重要.参考文献【1】陈和平,戴林.规范和推广燃油清净剂是环境保护的必然趋势田.中国环保产业.2002.(5):2O一21.【21谢诚冰,袁晓东,郭和军.柴油清净剂的研究进展忉靖洗世界,2007,23(4):28-31【3】姚文钊,汤仲平,刘雨花等.烷基水杨酸盐作为柴油机油清净剂的性能特点研究】.润滑油,2006,21(2):4752.【4GolothanDW.DieselEngineExhaustSmoke:TheInfluenceofFuelPropertiesandE