2022-06-09 18:59:09

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辛烷值是车用汽油最重要的质量指标,它综合反映一个国家炼油工业水平和车辆设计水平,采用抗爆剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。添加汽油抗爆剂可提高汽油的抗爆性能,即车用无铅汽油国家标准《GB17930-20061》的研究法辛烷值和抗爆指数,是生产高标号汽油的主要手段。

基本信息

  • 中文名称

    汽油抗爆剂

  • 所用标准

    车用无铅汽油国家标准

  • 种类

    醇类、醚类、金属类等

  • 常见

    四乙基铅、二茂铁等

折叠 编辑本段 种类

汽油抗爆剂根据其化学性质可分为不同种类,常见的主要有:醇类、醚类、金属类、胺类、脂类和复配类。按应用特性又可分为金属有灰和有机无灰型。

醇类抗爆剂由于和汽油的互溶性较差、氧含量大和国标限制等原因,很少应用于汽油的调合生产;

醚类抗爆剂的应用较为普及,MTBE(甲基叔丁基醚)为其主要代表,但受限于氧含量过高和热值较低,在汽油中的掺兑量通常不超过10%。MTBE在国内多数炼厂具有生产;

金属类抗爆剂常见的主要有四乙基铅、二茂铁、MMT(甲基环戊二烯三羰基锰)或CMT,由于在发动机内部会产生金属沉积物,导致汽缸磨损、火花塞点火不良、氧传感器和三元催化器中毒等严重故障,已被禁止或限制。其中四乙基铅和二茂铁的添加列为国标明确禁止,锰系抗爆剂则被加以严格限制使用(检出限量低于0.018g/L)。市场上容易见到的主要是锰系抗爆剂,亦有少量二茂铁抗爆剂。其中,MMT的供货商主要为美国乙基公司;

胺类抗爆剂则碱性较强,容易产生腐蚀,同时由于价格较高,较少有市场应用;

脂类抗爆剂单独使用抗爆效率较低,多作为抗爆剂组分复配使用。

复配类抗爆剂系采用不同高辛烷值物质复配,形成良性协同效应的复合抗爆剂产品。抗爆效能较金属抗爆剂弱,但比其他几类抗爆剂更强,添加量不受限制,且不对其他质量指标产生负效应,为各类抗爆剂中最具前景的新型抗爆剂。典型代表为北京石油化工学院开发的F2-1非金属无灰抗爆剂。

折叠 编辑本段 相关抗爆产品

化学名称:甲基环戊二烯三羰基锰化学分子式:C9H7Mn(CO)3存在形态:液态

理化性质

表1 HS--3098典型理化性质

特性 单位 典型数据

形态 橙色液体

锰含量 重量% 24.4

密度@20℃ 克/毫升 ≥1.36

凝固点(初始) ℃ -1

闪点(闭口) ℃ 94

溶解度 汽油 可混溶

甲苯 可混溶

水,20℃ 5ppm

甘油 5%

成份组成

(重量%) MMT >98%

石油溶剂 <2%

表2 HS--3062典型理化性质

特性 单位 典型数据

形态 橙色液体

锰含量 重量% 15.1

密度@20℃ 克/毫升 ≥1.10

凝固点(初始) ℃ -30

闪点 (闭口) ℃ 50

成份组成

(重量%)

MMT >62%

轻质溶剂油 0-40%

重质溶剂油 0-40%

其它芳香烃 0-40%

折叠 编辑本段 作用机理

作用机理与四乙基铅相似,即在燃烧条件下分解为活性氧化锰的微粒,由于其表面的作用,破坏汽车发动机中已生成的过氧化物,导致焰前反应中过氧化物的浓度降低,同时有选择的中断一部分链反应,从而阻碍自动着火,减缓了释出能量的速度,使燃料的抗爆性提高。

其中,液态产品中加入了一定助剂,能有效防止抗爆主剂的分解凝聚;同时,助剂能在汽油燃烧后将抗爆主剂燃烧产生的金属氧化物导出机外和促进汽油燃烧完全,减少尾气污染物排放量,减少燃烧室积炭,提高产品综合使用性能。

折叠 编辑本段 性能特点

提高汽油辛烷值

在汽油中加入万分之一MMT,锰含量不超过18mg/L,可提高汽油辛烷值2~3个单位。

提高汽车动力性、降低油耗

经交通部汽车运输行业能源利用监测中心发动机架试验表明:加有MMT的90#无铅汽油与不含MMT的90#无铅汽油相比,发动机动力性能提高而油耗降低。

与MTBE及乙醇等含氧组份良好的配合性

MMT与MTBE、乙醇在辛烷值改进上具有较好的加合性,这为生产高标号汽油提供了方便。即可满足较高的辛烷值,又可避免因过量使用MTBE造成汽车动力性能下降过多,且可满足"氧含量不大于2.7%"的国家标准。

减少汽车尾气中污染物排放

加有MMT的90#无铅汽油与不加剂的90#无铅汽油相比发动机尾气中CO下降17.7%,HC下降18.2%。

对汽车废气催化转化器有改善作用

磷是公认的催化器毒素,MMT燃烧时可清除磷并减少催化器上的沉积物,因此使用MMT的燃料能延长催化剂的寿命,使催化剂保持高的转化率,从而更有效地转化有害气体,减少污染物排放。

改善炼油操作

● 降低重整装置操作的苛刻度

● 降低汽油中的芳烃含量

● 降低汽油中的烯烃含量

● 减少原油的需要量

增加油品调合的灵活性

可通过合理地使用MMT、MTBE、重整汽油、催化汽油及直馏汽油来调出各种规格的汽油产品。

折叠 编辑本段 使用方法

(1)MMT的稀释:对于高浓度的MMT应先稀释后再加入汽油中,将MMT与特制助剂同时加入溶剂中(如甲苯、混合二甲苯、乙醇、溶剂油、汽油等),在N2保护下,搅拌30分钟充分溶解,配成MMT溶液,然后按比例将配制的溶液调入汽油中。

(2)低浓度MMT产品可直接按比例调入汽油中。

( 3)MMT产品的加入量:

产品型号 产品中锰含量 每吨汽油中加入量 每升汽油中加入量

HS-3098 24.4% 102g 0.074g

HS-3062 15.1% 165g 0.119g

折叠 编辑本段 包装

使用200L镀锌铁桶包装,每桶净重180Kg;也可根据客户实际需要采用其他包装形式。7、 储存: 储存在阴凉、干燥、通风良好处,远离火源,不用时关闭容器; 含MMT的汽油采样、留样必须使用深棕色瓶。

辛烷值是车用汽油最重要的质量指标,它综合反映一个国家炼油工业水平和车辆设计水平,采用抗爆剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。抗爆剂主要有烷基铅、甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)、甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚、叔丁醇、甲醇、乙醇等。无公害抗爆添加剂是今后发展的方向。

四乙基铅是1921年发现的,1923年开始在车用汽油中使用,是直至1959年被人们唯一使用的辛烷值改进剂。1960年四甲基铅进入抗爆剂市场,催化重整工艺的发展使其使用量迅速增加。四甲基铅、四乙基铅及其化学混合物和物理混合物仍作为重要抗爆剂在某些地区广泛应用。烷基铅抗爆剂具有工艺简单、成本低廉、效果突出的优势,所以一直是效率很高的辛烷值改进剂。从使用性能与经济效果来看,还没有一种比得上烷基铅的抗爆剂。可以预见,一旦铅微尘能有效控制,烷基铅抗爆剂将继续服务于人类。

随着汽车废气排放控制及保护环境的需要,国际上已经限制向汽油内加烷基铅,并逐步实现汽油低铅化和无铅化。美国、加拿大、澳大利亚等国汽油无铅化推行较快,西欧汽油正向低铅化发展。据报道,1990年西方国家汽油耗量的55%为无铅汽油。烷基铅抗爆剂限制使用,将促进非铅抗爆剂及炼油加工深度的研究与发展。

人们对非铅抗爆剂的探索曾进行过不懈努力。芳香胺及其他含氮化合物的研究表明,尽管其具有一定的改进辛烷值的效果,但是由于其加入量大、毒性、排放等问题,尚未形成商品。

1959年美国有一家公司向市场推出了甲基环戊二烯三羰基锰,作为四乙基铅辅助抗爆剂,后来作为单独抗爆剂使用。该剂有效地提高了汽油辛烷值。但有研究认为,MMT在发动机燃烧室内表面形成多孔性沉积物,使火花塞寿命缩短,容易造成环境中锰含量上升,美国于1978年停用MMT。尽管MMT有很多缺点,但是它毕竟是继烷基铅之后研究出来的高效抗爆剂。

20世纪70年代国外出现过含氧化合物作为汽油新的调合组分,其中比较重要的有甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚和叔丁醇,它们都具有相当高的无铅辛烷值和调合辛烷值,这就为寻求新的汽油调配方案提供了方便,但它们分别存在着蒸发性、互溶性、腐蚀性、毒性和废气排放以及经济性等问题。

MTBE作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值,而且还能改善汽车性能,降低排气中CO含量,同时降低汽油生产成本。MTBE应用至今,需求量、消费量一直处于高增长状态,其生产技术也日趋成熟。但最近,美国加州以污染水质为由,禁止使用MTBE,美国国家环境保护部门也有类似动作。这表明,美国已开始限制MTBE生产及应用。美国是MTBE消费大国,这一演变将使MTBE产业受到威胁。世界汽油用MTBE年产能力超过2100万吨,由于受禁用威胁,其生存将受到严峻考验。也有专家认为,美国发生的对MTBE的恐慌,在近期内不会扩散到欧洲和亚洲。迄今,欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的任何意向,这些地区将在一定时期内继续采用MTBE作为清洁汽油的主要组分。特别是亚洲MTBE需求量快速增加。我国MTBE需求也处于快速增长状态,特别是我国近期推广使用高辛烷值无铅汽油,并在北京、上海、广州率先执行城市清洁车用无铅汽油新标准,所用辛烷值改进剂主要是MTBE。因此,我国MTBE需求量还将有所增加。随着吉化锦江油化厂、林源炼油厂、前郭炼油厂等企业MTBE生产装置投产,我国现有MTBE生产装置增加到27套,总年产能力达62万吨。我国汽油用MTBE年需求量为80万吨,缺口较大。

美国已开发出一种生物降解水溶性清洁燃料添加剂,它是直链C1~C8燃料级醇混合物,辛烷值为128,可代替MTBE用于汽油添加剂,也可作为四乙基铅替代物用于柴油掺混物。如果该产品被用作MTBE的代替品,那么因禁用MTBE而引起甲醇厂过剩的产能即可经过改造转产该产品。美国有家研究所现正在对该产品进行单独测试,估计到年底才能完成这些试验。专家指出,甲醇工厂经过改造,并采用专利催化剂适当改变一些反应条件,就能生产该产品。醇类用作汽油添加剂由于含有羟基而显示出不良效果,但甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都已用于汽油添加剂。其混合物用作汽油添加剂具有MTBE相似功能,还有价格优势,用作汽油调合剂具有较大的市场潜力。

我国正重点推广车用乙醇汽油,这将为我国积极、稳妥地推广使用车用汽油,规范产品混配,起到保证作用。乙醇汽油技术在国外已十分成熟。国外使用车用乙醇汽油的国家主要是美国和巴西,欧盟国家也使用车用乙醇汽油。

我国汽油年消耗量约为3600万吨,即使全部使用乙醇汽油,生产乙醇所需玉米,仅占我国玉米产量的8%左右。因此,不会对粮食供应产生冲击,而且有利于环境改善。用乙醇替代等量汽油,可降低汽车尾气有害物质排放,而且使用燃料乙醇汽油对汽车行驶性能也没有什么影响。据悉,乙醇汽油价格将与同等标号的无铅汽油相同,它基本随国内汽油价格浮动,因此使用乙醇汽油不会增加消费者负担。

此外,也有专利报道,采用二茂铁、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚异丁烯钡盐等可组成一种具有抗爆功能,无毒,安全,稳定性好的无铅汽油抗爆添加剂。该添加剂用量小,成本低,使用方便,可提高辛烷值。聚异丁烯基丁二酰亚胺一般采用低卤素聚异丁烯基丁二酰亚胺。

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