[发明专利]一种提高柴油十六烷值的方法

说明书

技术领域：

本发明是涉及柴油性能改进的方法，特别是涉及一种柴油十六烷值协同改进的方法。

背景技术：

十六烷值(cetane number，简写为CN)是用来衡量柴油抗爆性的一项重要指标，通常柴油的十六烷值的大小取决于柴油中烃类组成，其中烷烃类化合物的十六烷值(CN)最大(50-70单位)，环烷烃次之(30-40单位)，芳烃最低(5-20单位)，特别是二环及三环以上的芳烃更低。而十六烷值直接影响柴油的燃烧性能和排放情况。研究表明，无论柴油中是否添加十六烷值改进剂，但只要增加十六烷值，都可减少柴油发动机的HC(烃类)CO和NO_X的排放量，提高发动机效率减少环境污染。

为满足日益严格的环保法规对车用柴油的要求，美国发动机制造商协会建议柴油发动机最好使用十六烷值大于50的柴油燃料(但不得超过60)，美国加州南岸从1993年起就已把柴油十六烷值从不小于40提高到48，日本和德国则分别提高到54.5和49.4，我国国III车用柴油标准规定车用柴油十六烷值不小于49。

转数一定的柴油发动机必须燃用与之相适应的一定十六烷值的柴油燃料，十六烷值过低或过高都会影响发动机的正常工作，若燃用十六烷值过高的柴油，其滞燃期太短，在燃烧过程快速生成过氧化物，在还没有达到良好的混合前，就发生燃烧，也就是在空气不足的情况下发生早燃，早燃火焰极短，使一部分烃类分解，生成炭烟颗粒物随尾气排放，同时会增加喷嘴气缸壁和活塞头的积碳和磨损。早燃时，喷入燃烧室的大部分柴油燃料在活塞的上止点前，已经发生燃烧。所产生的热能白白消耗在燃烧室中气体体积的变化上，而造成燃油的浪费。

目前各国原油的重质量化趋势越来越严重，导致石油产品的性质发生变化，直馏柴油产量减少，十六烷值不断下降。在这种情况下，各炼油厂普遍采用催化裂化、减粘裂化、延迟焦化和加氢裂化等二次加工工艺提高柴油的产量，但这些柴油组分普遍存在十六烷值低，稳定性差的缺点。提高柴油的十六烷值有三种方法：

(1)、将高十六烷值的直馏柴油与低十六烷值的二次加工柴油调合，但这会耗用大量直馏柴油，影响以直馏柴油为原料的乙烯等产品生产。

(2)、采用溶剂抽提和加氢精制的方法加氢脱硫，使芳烃饱和并发生选择性开环，深度脱硫脱氮降芳烃(特别是多环芳烃)提高其十六烷值。

(3)、添加十六烷值改进剂，这种方法具有工艺简单、成本低、灵活多样的特点，十六烷值改进剂是一些热稳定性相对较差的化合物，在受热温度较低的情况下就能够分解产生大量的活性自由基，这些自由基的存在使得柴油燃料即使在较低温度下就可以被氧化成过氧化物，过氧化物分解产生大量的RO和OH自由基，使燃烧链反应加速，燃料滞燃期缩短，柴油得以快速平稳的完全燃烧。

美国专利US 5454842公开了硝化脂肪酸的衍生物添加量为0.06wt％十六烷值(CN)增加1.2个单位。

美国专利US5258049(1993)公开了硝基辛烷(C₈H₉NO₃)作为柴油十六烷值改进剂，添加量为0.5％，CN增加9.8个单位。

美国专利US4448587(1987)公开了50％2-乙氧基乙基硝酸酯和50％硝酸异辛酯的混合物对于柴油十六烷值的改进效果具有明显的协同效应，在柴油的十六烷值提高幅度相同的情况下，混合酯用量比单独使用硝酸异辛酯产酯的用量少的多，且混合酯的成本较低。

以多硝酸酯类化合物作十六烷值改进剂时，可以产生更多的RO-和NO₂自由基来引发燃烧过程的链反应，多硝酸酯提高柴油十六烷值的效率通常是单硝酸酯的2-5倍，因此多硝酸的用量大约为单硝酸的1/5-1/2，美国专利US4746326公开了以二苯胺作为多硝酸酯的一种优良的稳定剂，如99wt％乙二醇二硝酸酯混合1wt％的二苯胺是一种使用较安全的十六烷值改进剂，而且成本较低。

采用含氮的化合物作为柴油的十六烷值改进剂无疑会增加尾气中的NOX的排放量，污染环境。含氧化合物仅由C、H、O三种元素组成，它自身燃烧产物只有CO₂和H₂O。在提高十六烷值的同时，可促进柴油的完全燃烧，降低尾气中的碳烟含量。符合环境友好产品的要求和发展趋势。对比文件石油化工1998，27(5)，341和us：4740215(1988)公开了以草酸丁二酯或二异戊酯用作柴油十六烷值改进剂，添加量为1wt％时可提高十六烷值1.9-4.6个单位。