聚甲氧基二甲醚对柴油质量性能的影响
日期：2018-05-24
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属于：技术资料
将 聚甲氧基二甲醚（DMMn）分别加入到0号车用柴油和0号普通柴油中，考察其对柴油质量 性能的影响。结果表明，当DMMn加剂量为 10%（体 积分数）时，柴油的十六烷 值、校正磨斑 直径、馏 程、酸
度均符合相应国家标准的要求；柴油的十六烷指数降低8~10个单位，密度有所增加，闪点（闭口）有所下降，部分样品的性能指标已不符合相应国家标准的要求。在低密度、合适馏程的0号基础柴油中加入10%（体积分数）DMMn，调合后柴油试样能够满足GB 19147—2013《车用柴油（Ⅴ）》标准要求。
近几年持续雾霾天气 的出现导致大气环境变差，已经严重危害人类的健康和正常生活。 雾霾 的产生与机动 车辆的尾气排放密切相关 。据统计，2014年全国机动车污染物排放量为4547.3万t， 其中颗粒物（PM）排放量为57.4万t，氮氧化物（NOx）排放量为627.8万 t，CO排放量为3433 .7万t。大量的大气污染物排放与燃料质量有一 定的关系。因此， 改善发动机燃料质量，降低燃料燃烧产生的4 种主要污染物PM、 NOx 、CO及HC乃当务之急，受到社会各界普遍关注。提高燃料的氧含量能够有效降低柴油机 的碳 烟排放 ，提高柴油的十六 烷值则能够有效降低PM中的可溶性有 机物（soluble organic frations）排放 。 因此 ，为 能够有效地降低柴油机的PM排放 ，可以采用向 柴油 中添 加氧含 量和 十六 烷值均较高的组分的方法。
聚甲氧基二甲醚（Polyoxy-methylene dimethyl ethers ，PODEn ，DMMn ）是以亚甲氧基为主链的低相对分子质量的缩 醛聚合物的统称 ，化学式 为CH3O（CH2）nCH3。受到蒸汽压 、沸 点和在油品中的溶解度等 因素 的影响 ，对于适合作为油 品添 加剂的DMMn ，n 的取值 范围 一般 为2 ≤n ≤8 。聚甲氧基二甲醚 是一 种无 色或 淡黄色、易挥 发的可燃 液体。由于DMMn 具有 很高的 氧含 量和十 六烷值 ， 其 对 降 低柴 油 机 PM 的排 放 有巨 大 潜力。另 外 ，DMMn 不含芳 烃和 硫， 是目 前世 界上 公认 的环保 型柴 油添 加剂 和清 洁柴 油调 合组分。国外早在2 0 世纪90 年代就申请 了DMMn 作 为柴油添 加剂使 用的专 利 。王志等 研究表明， 将DMMn3 -4与 柴油按20 ︰8 0的体 积比混 配成混合燃料使用 ，不仅可以使柴 油在燃烧过程中实 现低排放 的目的 ，而且能够改善柴油在 发动 机中的燃烧质量，提高热效率。本文考察 了DMMn 对不同 柴油试 样质 量性能 的影 响，为 DMMn 应用于柴油 的实 际调合提供参考。
结果与讨论
1、DMMn对柴油十六烷值的影响
随 着DMMn 加剂量 的增 加，柴油的十六烷值也随之增加； DMMn 加剂量 为10 %（ 体积分数）时，十六烷值增幅达8.9%。
不同柴油试样的十六 烷值均有提高 ，但提高程度略有不同。
其中：对 于十六 烷值低于51的 柴油试样， 其十六烷 值平均提 高幅度在5.5%左右； 对于 十六 烷值高 于51的柴 油试 样， 其十六烷 值平均 提高 幅度在2%左右。
试验结果表明 ， DMMn 对柴油十六 烷值 具有正调合效应 ，而且DMMn 对车用 柴油（Ⅴ）和 非车用柴油（Ⅴ）具有不同的感受性。
2、DMMn对柴油酸度的影响
酸度主要表征柴油 等燃 料中 酸性 物质的 含量 。考察 了DMMn 加剂量为1 0%（体积分数）时对不同柴油试样酸度的影响，可以看出，当 DMMn 加剂量为10% （体积分数）时，不同柴 油试 样的 酸度均出现增加 ，但均满 足 GB19147 — 2013的 酸度指标不大于7 mgKOH（100 mL ）要 求， GB 252— 2015 标准的要求与此相同。
3、DMMn对柴油润滑性的影响
有关研究考察了 DMMn 对低 硫柴油润滑 性的影 响。在低硫柴油中加入15%（体 积分 数）的 DMM3-4，用ASTM D50 01《用球柱体润滑性鉴别器 (BOCLE)测 量航 空涡轮 机燃 料润滑 性的 试验 方法 》测定 柴油 的润 滑性 能。 结果表明 ，空白 柴油 的磨 痕直径是608 µm，而加剂柴油的磨痕直径只有504 µm。考 察 了 DMMn 加 剂 量 为 1 0 %（ 体积 分数 ）时 对不同 柴油 试样 润滑性的影响， 可 以 看 出 ，加 剂 试 样 的校正 磨痕直径增大 ，但仍均满 足GB1 914 7—2013标准 对校正磨痕直径指标不大于460 µm的要求。纯DMMn 的校正磨痕直径为563 µm ， 而 校 正 磨 痕 直 径 低 于460 µ m的柴 油试样 加入1 0% （体积 分数）DMMn 后 ，试样 润滑 性仍符合GB 19147—2013标准的要求。这 表明 极性含 氧化 合物DMMn 具有一 定的 润滑 性能 ，可 以在 金属 表面形 成致 密的 吸附 膜， 有效 减少 摩擦和磨损，起到润滑作用。
4、DMMn对柴 油闪点（ 闭口）的影响
选 择 同一 柴油试样 ， 考 察 了DMMn 加剂 量对柴 油闪点 （闭 口）的影响，可以看出，随着DMMn 加剂 量的 增加 ，柴 油的 闪点 （闭 口）呈迅速下降的趋势。考 察 了 DMMn 加 剂 量 为 1 0 %（ 体积 分数 ）时 对不 同柴 油试 样闪点（闭口）的影响，可以看出：柴油试样的 闪点（闭口）卡边合格。
5、DMMn对柴油馏程的影响
分别 考察了 DMMn 加 剂量 对柴油 试样馏 程的 影响，可以看出：当 馏出 温度小于2 80 ℃ 时，加 入DMMn 会明显 降低试 样在 此范围内的馏出温度；当 馏出 温度大 于2 80 ℃ 时，加 入DMMn 对试样 在此范 围内 馏出温度的影响较小。这 是 由 于DMMn 沸 程 较 低 所致 。含 DMMn 试样 的馏程 均符 合柴油 质 量 标 准 中 5 0 % 馏 出 温 度 不 高于 3 0 0 ℃ 、 9 0 % 馏 出 温 度 不 高 于355 ℃、95%馏出温度不高于365 ℃的要求。
6、DMMn对柴油密度的影响
考 察 了 DMMn 加 剂 量 为 1 0 %（ 体积 分数 ）时 对不同 柴油 试样 密度的影响，可以看出，加入DMMn 使柴 油试 样密 度增 加，其 中一 些试 样的密度已 明显大于850 kg/m ，不符合GB 1 91 47—20 13 标准要求密度在8 10～8 50 kg/m 范围内的要 求。GB 252—2015标准要求的密度值为“报告”。柴油 密度 增大 ，其 表面 张力 会随 之增 大， 使柴 油雾化 性能 变差 ，燃烧 不完全，导致 PM排放增加 ，油耗 亦增 加。 因此 ，在符 合柴 油标 准的 要求 下， 应选 择密度 适宜 的调 合比例。
7、DMMn 对柴油 十六烷指 数的影响
考察了DMMn 加剂量对 不同柴油 试样 十六 烷指 数的影 响，可以看出，随着DMMn 加 剂量 的增 加， 各试样 的十 六烷 指数均降低。考察了DMMn 加剂量为1 0 %（ 体积 分数 ）时 ，对不 同柴 油试 样十六烷指数的影响，可以看出，添加DMMn 会降低柴油试样的十六烷指数。
柴油 试样 的十 六烷 指数 之所 以降 低 ， 是 由 于 加 入DMMn 后 ， 柴油 试样 的馏 程显 著降低 和密 度显 著增 加 的 的 缘 故 。 由 于DMMn 的 馏程 与密 度不 会改 变， 因此 可以 降低DMMn 的 剂 量 ， 或 者 选 择 低 密度 、合 适馏 程的 基础 柴油 馏分 进行调 合， 从而 使柴 油的 十六 烷指 数符合柴油质量标准的要求。选 择低 密 度 、 合 适 馏程 的 0 号基础柴油加入10 %（体积分数）的DMMn 进行 调合，所得柴 油的全分析结可 以 看 出 ， 所调 合 柴 油的各 项性能指标均满足GB 19147—2 013 标准中车 用柴油 （Ⅴ）的 质量指标要求。
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