一种用于发动机检测试验的特种基准汽油及其制备方法与流程

本发明属于汽油制备领域，具体涉及用于发动机检测试验的特种基准汽油及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的逐步推进，汽车已经成为居民生活不可或缺的交通工具。汽车在为人们生活带来便捷的同时，也给大气环境带来了巨大压力。《2021年中国移动源环境管理年报》中数据显示2020年全国汽车一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物排放量分别是693.8万吨、172.4万吨、613.7万吨、6.4万吨。

2、减少汽车排放需求日益增加，世界各国不约而同地制定了更为严格的排放法规。控制尾气排放途径主要分为三种：提升燃油质量、改善发动机技术和强化后处理装置性能。燃油，作为机动车尾气排放的源头，其质量好坏与发动机技术应用、后处理装置效率是否能达到最佳效果密不可分。特别是，低排放的机动车也就意味着发动机和污染控制装置的构造更加精密，而与此同时，它们也就对燃料质量更加敏感。因此，提升燃料质量，优化组成参数，规范车用燃料市场管理，已经成为控制机动车污染工作的一项重要内容。

3、车用基准燃料是一类特殊的车用燃料，是专门用来给机动车作测试的燃料，包括尾气排放测试，蒸发性测试，燃油经济性测试，耐久性测试，在用车测试，燃油添加剂测试等。2005年1月12日，国家标准化管理委员会在北京发布了点燃式和压燃式发动机检测用油，确立了我国的发动机检测用油标准。基准燃料的管理在机动车污染防治工作中只是一个细节，但它的地位却非常重要，国家环境部在2009年机动车生产一致性检查中使用了符合国际标准的基准油。首先，基准燃料会影响机动车生产者使其生产的机动车达标排放的能力，从而对一个国家对机动车污染的长期控制效果产生影响。其次，由于市场燃料的标准相对宽松，基准燃料标准的缺失或非严格执行一方面会给机动车生产者带来困惑，燃料品质的大幅度波动可能引起汽车达标的不稳定，而对燃油质量敏感、污染控制装置的构造更加精密的低排放的发动机也有失公平；另一方面，使不同的实验室之间的科学研究结果缺乏可比性，检测部门的检测报告的说服力不足，进而也会给环保部门的监管带来不便。

4、基准燃料根据燃料种类的不同分为汽油、柴油、液化石油气、压缩天然气、车用乙醇汽油、车用甲醇汽油等。本技术就基准汽油进行展开，我国轻型汽车污染物排放限值及测量方法(gb 18352.6-2016)附录k1基准汽油的技术指标仅仅规定了总量限值指标和上限限值指标，特别是芳烃、烯烃等对发动机检测实验和排放要求影响较大的指标，其规定比较单一，不能满足部分发动机检测实验要求，非常有必要对某些具体指标进行调整与量化，产出符合要求的基准汽油，以达到最大程度降低成本，节约石油资源，且满足不同检测目的发动机的检测试验要求。

技术实现思路

1、针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于发动机检测试验的特种基准汽油及其制备方法。本发明提供的特种基准汽油，在选用基础汽油进行调和后，对加入的单体芳烃中不同碳数芳烃含量进行调控与量化，同时加入单体烯烃、甲基叔丁基醚、改性聚醚胺协助调和制成基准汽油。在节约石油资源，降低成本的同时，提高汽油品质，减轻精密的低排放发动机对燃油质量的敏感性，进而使得所制特种基准汽油满足不同检测目的发动机的检测试验要求，具有应用价值。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种用于发动机检测试验的特种基准汽油，以体积百分数计，其原料包括：基础汽油组分68-78％，单体芳烃15-20％，单体烯烃4-8％，甲基叔丁基醚2-4％，改性聚醚胺0.5-1.5％。

4、本发明的反应机理和作用如下：

5、1.我国轻型汽车污染物排放限值及测量方法(gb 18352.6-2016)附录k1基准汽油的技术指标对芳烃含量仅仅有总量要求，即92～94牌号汽油芳烃总含量为27％～32％(体积百分数)，95～98牌号汽油芳烃总含量为30％～35％(体积百分数)，对不同碳数芳烃含量没有做规定要求(苯除外)。本发明规定了基准汽油中的芳烃主要为：c7(甲苯)、c8(二甲苯、乙苯)、c9(三甲苯、甲基-乙基苯、异丙苯等)、c10+(c6(苯)含量要求不变)，且对其含量进行了调控，制备了一种特种基准汽油。

6、2.本发明的基准汽油不仅能够满足相关国家标准与市场消费需求，还通过优化调和过程，涉及比例和基础油的选择，避免组分过度浪费，在有效调控成本的基础上，能够实现企业经济效益增长。选用加氢催化汽油，其含有少量的添加剂，可以减少发动机的故障率，延长发动机的使用寿命，降低维修和更换部件的成本；选用烷基化油作为调和组分，因其以支链烷烃为主，没有烯烃、芳烃及硫，属于清洁类的汽油调和组分；选用异构化汽油有利于提高汽油抗爆指数，是优质的汽油调和组分。加入海科98号车用组分汽油(国六)和/或上述其他油有利于使所得燃料的相关要求值向基准燃料的标准值靠近。

7、3.本发明通过加入芳烃提高基准汽油的辛烷值，提高抗爆性。添加较高量的重芳烃能较好提高基准汽油的辛烷值，且c9芳烃的提高量会大于c10+，但两者均会不同程度的影响基准汽油的馏程和蒸发指数，需要控制加入量。此外，发动机在高转速条件下，适当的c9含量有助于增加燃油经济性，因此优选重芳烃含量高于轻芳烃。

8、4.本发明在调和后加入改性聚醚胺，本发明聚醚胺的结构中同时具有聚醚主链和端位的胺基基团。极性基团伸入汽油中，将已形成沉积物的微小颗粒包围起来，形成油溶性胶束，分散到油中，随着汽油一起燃烧，达到清洗除碳的目的；非极性基团优先吸附在金属或离子表面，形成了一层分子保护膜，防止了粒子的聚集沉积或在金属表面粘附，起到了保持清洁的作用。此外，在改性聚醚胺中适当引入了带芳基的对苯二酚有利于提高其清净性能。

9、5.本发明加入特定配比的分子量为1100-2800的改性聚醚胺，能够使得基准汽油应用于发动机时具有更优异的清净性能。选用的改性聚醚胺分子量对其清净性能会产生不同程度的影响，当分子量过小时，热稳定性能会变差，在燃烧室的高温情形下，会使其大量挥发，进而导致对燃料油的清净性变差；当分子量过高时，粘性会变大，其易粘附在金属部件表面沉积下来，且对已生成的氧化沉积物的分散性变差，进而导致沉积物的增多。

10、6.本发明在调和基础汽油后加入甲基叔丁基醚，其作为良好的高辛烷值汽油调和组分，能够提高汽油抗爆性能。甲基叔丁基醚在汽油组分中具有良好的调和效应，稳定性好，可与烃燃料以任何比例互溶。

11、7.烯烃作为汽油的重要组分之一，可提高燃烧速度，且显著降低尾气排放中的thc的含量。本发明通过加入单体烯烃、甲基叔丁基醚与单体芳烃可一起协同调控烯烃含量，使烯烃含量符合国家基准汽油的标准。

12、在一些实施方式中，所述改性聚醚胺的合成步骤如下：

13、(1)将乙醇胺、戊酮加入至反应釜中，催化升温至反应温度，持续反应得到物质a；

14、(2)在所得的物质a中加入对苯二酚至反应釜中，催化升温至反应温度，持续反应得到物质b；

15、(3)在所得的物质b中加入环氧烷烃至反应釜中，催化升温至反应温度，持续反应得到改性聚醚胺。

16、进一步，所述改性聚醚胺的合成步骤如下：

17、(1)将乙醇胺、戊酮和1-5wt％的lewis酸催化剂加入至反应釜中，氮气气氛下加热50-80℃，回流反应4-6h，减压蒸馏即可得到物质a；

18、(2)在所得物质a中加入对苯二酚和1-5wt％的催化剂至反应釜中，升温至85-110℃温度，持续反应6-8h，得到含物质b的中间体；

19、(3)待上述反应体系降温至65-70℃，氮气气氛下加去离子水蒸馏除去多余的对苯二酚，减压浓缩即可得到所需物质b；

20、(4)在所得的物质b中加入环氧丙烷和1-5wt％的硼氢化钠至反应釜中，氮气气氛下升温至105-120℃，恒温聚合反应8-10h，得到改性聚醚胺的中间体。

21、(5)在步骤(4)中加入乙酸，于65-75℃下水解1-2h。静置、分层后除去下层水相，将上层油相蒸馏得到改性聚醚胺，而戊酮可回收循环利用。

22、进一步优选地，所述步骤(1)中lewis催化剂为alcl3、fecl3、sncl4、ticl4和zncl2中的一种或多种。

23、进一步优选地，所述步骤(2)中的催化剂为甲基磺酸、乙基磺酸和三氟甲磺酸中的一种。

24、在一些实施方式中，所述物质a与对苯二酚的摩尔比1：(1.2-1.6)。

25、优选地，所述物质a与对苯二酚的摩尔比1：1.3。

26、在一些实施方式中，所述改性聚醚胺的分子量1100-2800。

27、优选地，所述改性聚醚胺的分子量为1200-2000。

28、在一些实施方式中，以体积百分数计，所述单体芳烃包含1.0-2.5％轻芳烃和14-17.5％重芳烃或包含15-20％重芳烃，其中所述轻芳烃为c7和/或c8，所述重芳烃为c9和c10+。

29、其中，物质a、物质b、改性聚醚胺的结构如下所示：

30、物质a：

31、

32、物质b：

33、

34、改性聚醚胺：

35、

36、在一些实施方式中，以体积百分数计，所述重芳烃中c9>c10+≥4％

37、在一些实施方式中，所述轻芳烃中c7包含甲苯，c8包含二甲苯和/或乙苯；重芳烃c9包含三甲苯、甲基-乙基苯、异丙苯中的一种或两种，c10+包含四氢萘。

38、在一些实施方式中，所述基础汽油组分包含：

39、海科98号车用组分汽油和加氢汽油组分；

40、或，海科98号车用组分汽油、加氢汽油组分和烷基化汽油组分；

41、或，海科98号车用组分汽油、加氢汽油组分和异构化汽油组分。

42、进一步优选地，所述基础汽油组分包含：

43、海科98号车用组分汽油和加氢汽油组分的调和体积比为(75-85)：(15-25)；

44、或，海科98号车用组分汽油、加氢汽油组分和烷基化汽油组分的调和体积比为(70-80)：(10-20)：(8-10)；

45、或，海科98号车用组分汽油、加氢汽油组分和异构化汽油组分的调和体积比为(70-80)：(10-20)：(8-10)。

46、在一些实施方式中，所制成的基准汽油中c9与c10+的芳烃含量≥25％。

47、在一些实施方式中，所述特种基准汽油的制备方法包括如下步骤：

48、一、将单体芳烃、单体烯烃按比例加入到调和后的基础汽油组分中，进行调和得到基准汽油中间体；

49、二、将改性聚醚胺、甲基叔丁基醚依次加入到基准汽油中间体中，制备成用于发动机检测试验的特种基准汽油。

50、有益效果：

51、本发明提供的一种用于发动机检测试验的特种基准汽油及其制备方法，该特种基准汽油对不同碳数芳烃含量进行了调控与量化，同时加入单体烯烃、甲基叔丁基醚、改性聚醚胺协助调和制成基准汽油。在节约石油资源，降低成本的同时，提高汽油品质，减轻精密的低排放发动机对燃油质量的敏感性，进而使得所制特种基准汽油满足不同检测目的发动机的检测试验要求。