十六烷值改进剂的研究进展2012.1.28

十六烷值改进剂的研究进展

程燕，彭学磊，张斌

（山东山大华特科技股份有限，山东济南250101）

摘要：本文对十六烷值改进剂的作用机理、种类作了阐述。同时，论述了十六烷值改进剂进行复配的重要性以及十六烷值改进剂之间的协同效应。通过综述，对十六烷值改进剂的研究方向提出了建议。

关键词：柴油；十六烷值；十六烷值改进剂；复配；协同效应

The Research Progress on Cetane Mumber Improver

CHENG Yan，PENG Xue Lei，ZHANG Bin

（Shandong Shanda Wit Science and Technology Co., Ltd, Jinan 250101，China) Abstract:The mechanism and species of the cetane number improvers were expounded in this paper. At the same time, the paper expounds the importance on the blend of the cetane number improvers and the coordination effect between the cetane number improvers. Finally, the r esearch direction of the cetane number improvers are adviced.

Keywords: diesel; cetane number;cetane number improver; coordination effect; blend 目前，柴油机废气的排放已对大气造成了严重的污染。为了保护人类赖以生存的大气环境，降低柴油车辆的废气排放是一个不容忽视的问题。而性能优良的十六烷值改进剂对于提高柴油品质、改善柴油机排放特性、降低废气排放量具有重要的作用。

十六烷值是用来表征柴油抗爆性能的一项重要指标，它包括了柴油的物理性能，化学性能、使用性能等。高十六烷值的柴油具有较高的品质，其有害物的排放远低于低十六烷值的柴油。

1 十六烷值改进剂的作用机理

十六烷值改进剂大多是一些易燃化合物，热稳定性较差。这些化合物在受热温度较低的情况下生成一些活性自由基。生成的这些活性自由基参与柴油的氧化

-分解反应，以其为中心引发氧化链式反应，进而降低了柴油的自燃活化能，改善了柴油的着火性能。柴油中加入十六烷值改进剂后，在柴油机压缩着火过程中，由于十六烷值改进剂的热分解能加快燃料的氧化，缩短燃烧滞燃期，进而减轻柴油机的爆震。

目前，市场上较为推广的一种十六烷值改进剂是烷基硝酸酯，萨洛加[1]就十六烷值改进剂(主要是烷基硝酸酯)对烃燃烧的火焰前缘阶段和着火的效果进行

研究，总结了十六烷值改进剂的作用如下:

(1) 大大降低了柴油氧化-分解反应的起始温度；

(2) 扩大在火焰前缘阶段的反应范围；

(3) 降低了柴油的着火温度。

以烷基硝酸酯为例，说明十六烷值改进剂的作用机理如下:

在火焰的前缘阶段发生分解反应：

RONO2 →R O·+ NO2·

所生成的RO·和NO2·引发了一系列的链反应:

RH + NO2·→R·+ HNO2

HNO2 + O2 →HO2·+ N02·

R O·→R′·+ 醛或酮

R′·+O2→R′O O·

十六烷值改进剂的性能与其分解生成的自由基的结构和数目有关。通常十六烷值改进剂分解生成的自由基的主链越长，支链和自由基越少，其性能越好。

2 十六烷值改进剂的主要品种

十六烷值改进剂的品种颇多，市场上推广且较为实用的几种类型有硝酸脂类、过氧化物类、醚类、草酸酯类化合物等。

2.1 硝酸酯化合物

在种类繁多的十六烷值改进剂中，有较早使用历史的硝酸酯化合物的添加效果较好。目前，工业化生产中应用较为广泛的十六烷值改进剂为2一乙基己基硝

酸酯，即EHN。EHN是一种性价比很好的十六烷值改进剂[2]，EHN加人柴油中能够大大的降低柴油燃烧后的废气排放量，当加人量为1000µg∕g时，柴油十六烷值可以提高5个单位，NOx排放量降低3%，微粒状物质(PM)排放降低4%,CO降低5%[3]。

应用较广的硝酸酯有硝酸环己酯、硝酸异辛酯和硝酸正丁酯[4]、甲基苯甲醇硝酸酯(MBAN)等。其中硝酸环己酯被认为是十分有效的改进剂，添加极少量，就能起到显著的效果；且硝酸环己酯加人柴油后可使柴油机容易起动。且硝酸环己酯具有稳定的环状分子结构，不易分解和皂化，适于长期储存和运输[5]，因而是一种比较实用的十六烷值改进剂。

与EHN相比，MBAN的添加效果要差一些[6]，但是MBAN是由ａ一苯乙醇制得，其生产成本低于EHN，也低于其它硝酸酯的生产成本，而且MBAN热稳定性较好，有实用价值。

硝酸酯类化合物大多数属于易燃易爆品，其生产、运输和储存都具有很大的危险，在实际应用过程中需要加入稳定剂后使用。其爆炸倾向和其相对分子质量成反比，即相对分子质量越低，越容易发生爆炸[7]。

2.2 过氧化物类

过氧化物含有较多的氧元素，分解活化能低，促进了柴油的燃烧；还有过氧化物不含氮元素，降低了NOχ的排放量，但由于过氧化物热稳定性差，受热易分解产生活性自由基，降低了柴油的热稳定性。能够提高柴油十六烷值的过氧化物有过氧化氢、二叔丁基过氧化物、环烷基过氧化物烷烃和过氧化苯甲酸叔丁酯等类型，最常用的是二叔丁基过氧化物，一般加入量较低就能对柴油的十六烷值起到很好的改进效果，但其闪点低，易挥发，会造成一些危险。

通常，过氧化物一般不单独使用，而是与硝酸酯类改进剂进行复配后加人柴油中，两种改进剂起到互补的作用，改进效果显著增强。

2.3 醚类

这类化合物以二甲氧基乙烷(DMET)和1 ,2 , 4一三氧杂环己烷[8]为代表，这两