1 汽油抗爆剂

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2024年汽油抗爆剂市场前景分析

2024年汽油抗爆剂市场前景分析

2024年汽油抗爆剂市场前景分析1. 市场概述汽油抗爆剂是一种能够提高汽油的抗爆性能的化学添加剂。

随着汽车行业的快速发展,汽油抗爆剂市场也呈现出了良好的增长趋势。

本文将对汽油抗爆剂市场的前景进行分析。

2. 市场驱动因素2.1. 法规要求的增加各国对车辆的安全要求越来越高,对汽油的抗爆性能也提出了更高的要求。

随着法规对汽车排放的限制越来越严格,汽油抗爆剂作为一种提高汽油性能的解决方案备受关注。

这为汽油抗爆剂市场的增长带来了机遇。

2.2. 汽车保有量的增加全球范围内,汽车保有量不断增加,尤其是发展中国家的汽车市场表现出了快速增长的趋势。

随着汽车数量的增加,对汽油的需求也会相应增加,从而推动汽油抗爆剂市场的增长。

2.3. 技术的不断进步汽油抗爆剂技术在过去几年里得到了长足的发展,提高了其抗爆性能并减少了对发动机的不良影响。

这种技术的进步为汽油抗爆剂市场提供了更好的发展空间,吸引了更多汽车制造商的关注。

3. 市场挑战3.1. 竞争加剧目前,汽油抗爆剂市场存在着较多的竞争对手,新进入者面临着强大的竞争压力。

市场份额的争夺将使得企业需要投入更多的资源来提高产品质量和创新,以保持竞争力。

3.2. 价格波动汽油抗爆剂的价格受到多种因素的影响,包括原材料的成本、市场供需关系以及外部经济环境等。

价格的波动会对企业的盈利能力造成影响,并增加市场的不确定性。

4. 市场机遇4.1. 新能源汽车的兴起随着对环境问题的日益关注,新能源汽车市场快速崛起。

虽然新能源汽车使用的燃料不同于传统汽车的汽油,但汽油抗爆剂技术可以应用于改善新能源汽车的燃烧效率。

这为汽油抗爆剂市场带来了新的机遇。

4.2. 技术进步的持续推动随着科学技术的不断进步,汽油抗爆剂技术也将不断发展和改进。

新的技术研发将进一步提高汽油抗爆剂的性能,满足市场的需求。

5. 市场前景展望根据以上分析,汽油抗爆剂市场具有较好的发展前景。

随着全球汽车保有量的增加和对汽车安全要求的提高,对汽油抗爆剂需求将持续增加。

汽油抗爆剂

汽油抗爆剂
汽油抗爆剂的发展与现状
爆震的原因
抗爆原理 抗爆剂的发展与现状
产生爆震的根本原因: 正常
爆震
汽油发动机是由火花塞点火实现混合气燃烧, 点火后,随着最初火焰中心在汽缸中传播,未燃混合 气体受已燃气体压缩和热传递作用,温度和压力急 剧升高,氧化反应增强,过氧化物迅速分解,自由基 支链反应剧增,未燃混合气体局部的温度在最初火 焰前锋到达之前超过其自燃点而产生爆炸性燃烧, 在汽缸内形成2个或多个燃烧中心,各火焰前锋相 向推进,产生爆震波,发生爆震现象。
甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)
缺点:MMT是金属类抗爆剂,燃烧排放物会沉 积在燃烧室、进气阀和火花塞表面,缩短进气 阀寿命,使火花阻塞不能正常点火 ,影响发 动机正常工作,并对汽车尾气净化剂有中毒现 象。本身毒性就很强,可以引起肺气肿及肺出 血等症状 分子式:C6H7Mn(CO)3
甲基叔丁基醚(MTBE)
汽油抗爆剂的发展历程


20世纪70年代,出现以含氧化物作为汽 油的调和组分 1993年,美国无铅汽油占99%;1987年 日本无铅汽油占100%,我国2005年停止 使用有铅汽油

四乙基铅


甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)
甲基叔丁基醚(MTBE)
四乙基铅
1921年发现,从1923年一直使用到1959年, 直到发生铅中毒事件,含铅抗爆剂的时 代才结束。 优点:合成工艺简单,成本低廉,抗爆效率高 缺点:含铅汽油经燃烧后,85%左右的铅排入大 气中造成铅污染,吸入人体内,会导致心脏、肺 功能受损,贫血、行为呆傻、智力下降、注意力 不集中,严重的还可能导致不育症以及高血压 。

辛烷值是衡量汽油在汽缸内抗爆震燃烧 能力的一种数字指标,其值高表示抗爆性好。 它是在标准试验用的可调压缩比的单缸发动机 中测得的。将待测汽油与参比燃料试样的抗爆 性进行对比实验而测得的。所用的参比燃料是 异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)和正庚烷的混 合物。

汽油抗爆剂的发展概况简述

汽油抗爆剂的发展概况简述

汽油抗爆剂的发展概况简述摘要:爆震现象是汽油一种不正常的燃烧现象,可能对车辆发动机造成永久性损害。

为了避免这种损害,汽油抗爆剂被研制出并广泛应用。

本文讨论抗爆剂的工作原理,并重点讨论了抗爆剂的种类与发展概况。

关键词:爆震现象,汽油抗爆剂,发展概况辛烷值是反映车用汽油质量的一个重要指标,体现了一个国家炼油工业和汽车工业水平。

而添加抗爆剂就是提升辛烷值的一个重要手段。

从1882年汽车工程师发现爆震现象以来,人类一直在寻找一种高效优良的抗爆剂来消除或减弱爆震。

1912年凯瑟林和米奇里在没有任何理论根据指导下开始了抗爆剂的研究,1916年美国科学家小托马斯米基利发现了第一种抗爆剂--碘,1917年他又和charles kettering发现将乙醇加入汽油中能改进汽油的辛烷值,1921年小托马斯米基利将乙醇和汽油的混合研究成果申请了专利[1],同年12月他又发现了高效抗爆剂四乙基铅(tel),1923年tel开始在车用汽油中大量使用,自此四乙基铅被认为是汽油中不可缺少的添加剂,1959年tel是唯一被世界使用的辛烷值改进剂,1960年后才开出现新的汽油抗爆剂。

但自1970年日本东京新宿区发生铅中毒事件后,由烷基铅抗爆剂造成染引起了人们的广泛重视。

研究结果表明,烷基铅本身和它燃烧后的产物都有毒,对环境和人体的危害大,1980年以来美国和西欧逐步禁止tel在汽油中添加,我国已于2000年7月在全国停止销售和使用含铅汽油,这就导致了优质不含铅的车用汽油的需求量也日益增加,促使各国都去努力探索高效而经济的途径来提高汽油的辛烷值。

一、汽油爆震燃烧及抗爆剂的工作原理汽油在气缸中按自由基反应机理燃烧,包括链引发、链传播、链分支、链终止等步骤。

爆震是一种当汽油机的压缩比燃料的辛烷值不匹配时出现的不正常燃烧现象,产生的原因为:点火后,随着最初火焰中心在气缸中传播,未燃混合气体受已燃气体压缩和热传递作用,温度和压力急剧升高,氧化反应增强,过氧化物迅速分解,自由基支链反应剧增,未燃混合气体局部的温度在最初火焰前锋到达之前超过其自燃点而产生爆炸性燃烧,在气缸内产生两个或多个燃烧中心,各火焰前锋相向推进,形成爆震波,随即产生爆震现象[2]。

汽油抗爆剂市场分析报告

汽油抗爆剂市场分析报告

汽油抗爆剂市场分析报告1.引言1.1 概述概述:汽油抗爆剂是一种添加剂,用于提高汽油的抗爆性能,从而提高发动机的效率和性能。

本市场分析报告旨在深入了解汽油抗爆剂市场的现状和趋势,为相关行业和企业提供参考和指导。

文章将对汽油抗爆剂的定义、市场现状和趋势进行详细分析,希望能够对市场发展前景、竞争格局分析和未来发展趋势进行科学合理的预测和建议。

1.2 文章结构文章结构部分内容:本报告分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要包括概述、文章结构、目的和总结。

正文部分包括了汽油抗爆剂的定义、市场现状和市场趋势三个小节。

结论部分包括了市场发展前景、竞争格局分析和建议与展望三个小节。

通过这样的结构安排,将对汽油抗爆剂市场进行全面深入的分析和展望。

1.3 目的文章的目的是对汽油抗爆剂市场进行全面深入的分析,包括市场现状、市场趋势、市场发展前景、竞争格局分析以及为客户提供相关产品和服务的建议与展望。

通过本报告,读者将了解汽油抗爆剂的定义、市场情况及行业发展趋势,为相关企业和投资者提供参考和决策依据。

同时,也能为从事汽油抗爆剂生产、销售和使用的企业和个人提供理论支持和实践指导。

1.4 总结汽油抗爆剂市场是一个充满挑战和机遇的行业。

本报告对汽油抗爆剂的定义、市场现状和趋势进行了全面的分析和探讨。

通过对市场发展前景、竞争格局分析和建议与展望的讨论,我们可以清晰地看到汽油抗爆剂市场存在着巨大的发展潜力和机会,同时也面临着激烈的竞争和市场挑战。

在未来的发展中,我们需要更加注重技术创新、产品质量和市场营销,以更好地满足客户需求,打造品牌形象,提升竞争力。

希望本报告的内容可以为相关企业和投资者提供参考,促进汽油抗爆剂市场的健康发展。

2.正文2.1 汽油抗爆剂的定义汽油抗爆剂是一种在汽油中添加的化学添加剂,旨在提高汽油的抗爆性能。

汽油在高压和高温条件下容易发生自燃,产生爆炸,从而造成引擎噪音大,功率下降,甚至损坏引擎的现象。

为了解决这一问题,汽油抗爆剂应运而生。

【文献综述】车用汽油抗爆添加剂的研究

【文献综述】车用汽油抗爆添加剂的研究

文献综述化学工程与工艺车用汽油抗爆添加剂的研究前言汽油抗爆剂是一类能够提高汽油辛烷值,阻止或降低爆震的油品添加剂。

由于汽车发动机爆震现象的存在,所以汽油抗爆剂被广泛应用于汽车行业中。

至从1882年汽车工程师发现爆震现象以来,人类一直在寻找一种高效优良的抗爆剂来消除或减弱爆震[1]。

从最初发现的碘具有抗爆性到后来的四乙基铅做抗爆剂,并在汽车中广泛使用。

但是后来发现四乙基铅对环境影响很严重。

所以我们应该对各种抗爆剂进行综合分析,找出更好的抗爆剂来替代它,通过比较总结出哪种抗爆剂是今后的发展方向,新型抗爆剂又该具有怎样的特色。

主题发动机的爆震主要同汽油易氧化,自燃点低等性质有关,要是汽油很易氧化,而且形成的氧化物不易分解就很容易发生爆震。

其原理是燃烧室内油气点火后,火焰波尚未完全扩散,远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃,其火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力,使得引擎产生不正常的没有规律的闷闷响的敲击声[2]。

为了消除爆震,科学家们在没有任何理论依据的情况下开始了对抗爆剂的研究。

首先是美国科学家发现了碘可以作为抗爆剂,由此人类历史上第一种抗爆剂诞生了。

之后通过向汽油中加入乙醇来提高辛烷值并申请了专利。

随后又研发了四乙基铅,并在汽油中大量使用,成为必不可少的抗爆添加剂。

并一直沿用数十年,尽管人类经过不懈努力,企图去找到更好的抗爆剂来替代它,但一直未实现。

在1920年到1930年期间,五羰基铁和二茂铁被采用,但因其造成发动机磨损,火花塞锻炼,并易于汽缸粘合等一系列缺点,而最终被人类淘汰[3]。

后来在二次世界大战中,美国用苯胺和醇作抗爆剂,但因技术和其它原因这种抗爆剂没有别推广使用。

期间人们对非铅类抗爆剂进行了不懈努力的探索,找到了像芳香胺及其它的含氮化合物一类的抗爆添加剂,虽然它们对辛烷值的改进具有一定的效果,但是由于其加入量大、毒性过大、排放污染物等问题,尚未形成商品[4]。

直到1960年后才开始出现新的汽油抗爆剂,如锰羰基类化合物中的甲基环戊二烯三羰基锰、五羰基锰、十羰基二锰、环戊二烯三羰基锰等金属类抗爆剂[5]。

汽油抗爆剂

汽油抗爆剂

汽油抗爆剂汽油发动机产生爆震很大程度上与燃料性质有关,如果汽油很易氧化,形成的过氧化物不易分解,自燃点低,就很容易发生爆震现象。

所以汽油抗爆性是汽油质量最重要的指标之一,通常用辛烷值来衡量。

随着我国新的车用汽油标准的逐步实施,各炼厂正面临如何提高汽油辛烷值以满足对无铅、高辛烷值汽油需求的问题。

由于汽油机中的爆震是一种链反应,可以采用在汽油中加入添加剂,使反应链中断,以提高汽油的辛烷值。

这是目前最经济、最行之有效的方法之一。

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,采用汽油抗爆抗震剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。

添加汽油抗爆抗震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。

1汽油抗爆剂的分类烷基铅、铁基化合物、锰基化合物连同后来有人研究的稀土羧酸盐等作为抗爆剂,统称为金属有灰类抗爆剂,其中烷基铅由于本身和它燃烧后的产物都有毒,对环境和人体的危害大,1980年以来美国和西欧逐步禁止烷基铅在汽油中添加,我国已于2000年7月在全国停止销售和使用。

金属有灰类抗爆剂虽能有效提高汽油的抗爆性,但由于存在颗粒物的排放问题,欧美等发达国家已不再提倡使用。

近一段时期以来,汽油抗爆剂的开发研究一直朝着有机无灰类方向发展。

有机无灰类抗爆剂主要包括一些醚类、醇类、酯类等。

1.1 金属有灰类抗爆剂1.1.1 锰基化合物可作汽油抗爆剂的锰基化合物有:五羰基锰([Mn(CO)5])、环戊二烯三羰基锰([MnC5H5(CO)3])和甲基环戊二烯三羰基锰([MnCH3C5H5(CO)3]),五羰基锰的熔点为154℃,环戊二烯三羰基锰的熔点为77℃,常温下为固体,均不便实际使用。

只有甲基环戊二烯三羰基锰性能最好,适于应用。

甲基环戊二烯三羰基锰,简称MMT,使用MMT主要有以下效果:(1)提高无铅汽油辛烷值,与含氧调合组分具有良好的配伍性;(2)减少炼油厂及汽车的NOx、CO、CO2的排放,总体上减少碳氢化合物排放;(3)可配合汽车废气排放控制系统,对催化转化器有改善作用,对氧气传感器没有危害;(4)减少排气阀座缩陷,对入气阀具保洁作用;(5)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,减少原油的需要量。

第一章、汽油抗爆剂

第一章、汽油抗爆剂

常减压装置 催化裂化 催化重整 加氢精制
裂解;异构;芳构 五六元环烷烃成 为芳烃;异构 提高辛烷值 除去硫氮氧等 化合物
产品
汽油
煤油
柴油 丙烯 液化气 沥青 硫磺 燃料油
炼油厂
加氢裂解 制氢装置 烷基化装置 脱硫醇装置
加氢脱蜡,脱氮,裂 解,烯烃饱和
C4烷烃和烯烃反应
硫磺回收装置
但单靠优化原料、改进工艺、采用深度加工等,已 不能满足需求,因为这样加工工艺更加复杂,设备和 操作费用增加,生产成本上升 为解决上述问题,最广泛采用的方法是在燃料油中 加入添加剂.国外早在上世纪20年代就已经在汽油中 加入添加剂,使应用性能大大改善.目前,添加剂已成 为提高油品使用性能、改善产品质量最有效的手段, 通常在油品中加入百分之几到千分之几的添加剂就 可以大大改善性能指标,增强有益的性能,抑制不利 的因素.
不同汽油中加入MTBE效果 MTBE加量,% 0 5 10 15 直馏汽油 56.0 60.0 64.7 68.0 烷基化汽油 93.4 94.7 97.1 98.9
20 71.3 100.9
催化汽油
重整汽油
88.3
95.4
90.8
97.5
91.6
98.6
93.3
99.6
94.4
100.9
MTBE优点: 1)具有较高的辛烷值 2)改善汽车燃烧性能,降低CO排放 3)与汽油以任意比例互溶不发生分层现象,具有良好 的调和效应 4)具有良好的化学和物理(蒸汽压较低)安定性 5)价格便宜,可降低汽油生产成本 6)原料路线合理,具有发展前景 MTBE缺点: 用量相对较大
目前国内外二甲醚生产方法主要有两类:
1.合成气一步法:该法工业化技术尚未完全成熟。按现有 技术水平,生产成本比甲醇法高,技术缺陷有待弥补、技 术关键有待探索和突破。 2.甲醇法:甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。 目前 已投产和在建的二甲醚生产装置都是甲醇法。而液相法生 产工艺由于操作压力低、单台反应器产能低、有一定污染, 造成装置投资高、电力消耗高,不宜大面积推广; 甲醇气 相法是现阶段最经济合理的二甲醚生产方法。目前国内外 拟建和在建的上规模的二甲醚生产装置均为甲醇气相法。

汽油抗爆剂检测成分分析配方分析报告

汽油抗爆剂检测成分分析配方分析报告

汽油抗爆剂是一种常用的燃料添加剂,在航空、汽车等领域有着广泛的应用。

为了确保其品质和安全性,对汽油抗爆剂的成分进行检测和分析是至关重要的。

本文将对汽油抗爆剂的检测成分和配方进行详细分析,并提供相关报告。

首先,我们来看一下汽油抗爆剂的常见成分。

一般来说,汽油抗爆剂主要由以下几种成分组成:1. 抗爆剂基础成分:主要包括乙醇、异丁醇等有机化合物。

这些成分具有较高的抗爆燃烧性能,能够有效减缓爆炸传播速度,提高燃烧稳定性。

2. 添加剂:常见的添加剂包括防锈剂、清洁剂和润滑剂等。

这些添加剂可以提高汽油抗爆剂的性能和使用寿命。

3. 辅助成分:辅助成分主要包括稳定剂、着色剂和香精等。

稳定剂能够防止汽油抗爆剂中的有害物质分解,保持其稳定性;着色剂和香精则用于区分不同型号的汽油抗爆剂。

接下来,我们将对汽油抗爆剂的成分进行详细分析和配方分析。

需要注意的是,具体的配方分析可能因不同品牌和型号的汽油抗爆剂而有所差异。

首先,我们可以对汽油抗爆剂的成分进行定性检测。

通过气相色谱-质谱联用技术,可以准确鉴定出汽油抗爆剂中各组分的化学结构和相对含量。

这对于产品质量控制和成分分析非常重要。

接下来,我们可以对汽油抗爆剂的配方进行定量分析。

通过溶剂萃取和色谱分析技术,可以确定汽油抗爆剂中各成分的精确含量。

同时,还可以通过红外光谱和核磁共振等技术对具体成分进行结构分析。

在分析过程中,我们需要使用合适的仪器和设备。

例如,气相色谱仪和质谱仪是常用的分析设备,可以用于汽油抗爆剂的成分分析。

此外,还可以使用液相色谱和红外光谱等设备进行定量和定性分析。

最后,我们可以根据成分分析的结果,生成一份详细的分析报告。

该报告应包括以下内容:1. 汽油抗爆剂的成分列表,包括各组分的化学名称、化学结构和相对含量。

2. 汽油抗爆剂的配方分析结果,包括各成分的精确含量和结构分析。

3. 分析所使用的方法和仪器,以及分析的准确性和可靠性评估。

4. 结果的解读和讨论,包括对成分分析结果的意义和对产品质量控制的指导。

mmt汽油抗爆剂的生产工艺

mmt汽油抗爆剂的生产工艺

mmt汽油抗爆剂的生产工艺汽油抗爆剂是一种常用的添加剂,在汽车和机械工业中广泛应用。

下面介绍其生产工艺。

首先,生产汽油抗爆剂的原料主要包括石油产品和化学试剂。

石油产品可以是石脑油、石油醚或其他具有挥发性的溶剂,化学试剂主要包括高效抗爆添加剂和助溶剂。

整个生产过程主要包括配料、混合和包装三个步骤。

首先根据配方比例将所需的化学试剂称取出来。

然后将适量的石油产品加入反应釜中,并开始加热。

一旦石油产品达到所需温度,将化学试剂逐步添加到釜中。

这时,需要控制反应温度和反应时间,以确保化学反应的顺利进行。

反应过程中,化学试剂和石油产品会发生一系列复杂的化学变化,从而形成抗爆剂。

然后将产物进行冷却处理,使其逐渐凝固。

最后,将凝固后的抗爆剂进行研磨、过滤和包装。

研磨是为了得到细小的颗粒状物质,有利于后续的使用。

过滤可以去除杂质和不溶性物质,提高产品纯度。

最后,将产品分装成适当的容器中,密封保存。

总之,汽油抗爆剂的生产工艺包括配料、混合和包装三个主要步骤。

通过在石油产品中添加化学试剂,经过一系列反应和处理,得到抗爆剂的成品。

这种生产工艺保证了抗爆剂结果的质量和稳定性,满足了市场需求。

汽油抗暴剂生产工艺配方

汽油抗暴剂生产工艺配方

提高燃料抗爆性的添加剂汽柴油添加剂编号A002一抗爆剂概述由于现代汽花器发动机的压缩比逐渐增大,发动机对使用燃料辛烷值的要求也不断提高,以保证发动机在无爆震的条件下获得更大的功率,消耗更多的油料。

因此,制取抗爆性优良的燃料多年来一直是石油炼制工业的重要发展目标。

根据实践,提高汽油抗爆性的途径通常有三种:1.选择良好的原料和改进加工工艺过程,例如采用催化裂化.铂重整等;2.向产品中调入抗爆性优良的高辛烷植成分,例如:异辛烷.异丙苯.烷基苯等;3.在产品中加入能提高燃料抗爆性的添加剂抗爆剂。

在实际工作中,可以根据具体情况采用上述方法之一,也可以同时采用几种方法,以获取辛烷值很高的汽油。

利用改进加工工艺过程来提高燃料的抗爆性,需要改变原有设备,增加新的装置,这就大大提高了工厂的装备费用。

利用掺合高辛烷值成分来提高燃料的抗爆性,往往需要使用大量的高辛烷值成分,这也会大大增加产品的成本。

在汽油中加入少量效率高的抗爆剂可以大量提高低辛烷值汽油的抗爆性,这是提高汽油抗爆性最有效,而且最经济的途径。

特别是在生产辛烷值很高的汽油时,单纯采用加工方法和调配高辛烷成分很难达到预期目的,一般都要加入适量的抗爆剂。

目前世界各国使用的汽油中,除极个别有特殊要求外,都普遍加有不同数量的抗爆剂。

一种优良的抗爆剂应该具备下列条件:1.效率高,即添加剂用量很省而效果显著;2.燃烧好,即能随燃料一同完全燃烧而不产生沉淀或残渣;3.无副作用,即对燃料其他品质无不良影响;4.异容解,即添加剂应该易溶于汽油而不溶于水;5.性质安定,即无论添加剂本身或加入燃料中后均应性质稳定,不变质,适于较长期贮存和使用;6.价格低廉,便于生产;7.无毒性,对环境不造成污染。

以上既是对抗爆剂的要求,也是对燃料及润滑油添加剂的基本要求。

要想找到一种抗爆剂完全满足上述要求是很困难的。

因此,一种优良的抗爆剂要求能满足多种条件即可,不足之处可以在配方和使用上设法另行解决。

汽油抗爆剂的发展概况简述

汽油抗爆剂的发展概况简述

汽油抗爆剂的发展概况简述摘要:爆震现象是汽油一种不正常的燃烧现象,可能对车辆发动机造成永久性损害。

为了避免这种损害,汽油抗爆剂被研制出并广泛应用。

本文讨论抗爆剂的工作原理,并重点讨论了抗爆剂的种类与发展概况。

关键词:爆震现象,汽油抗爆剂,发展概况辛烷值是反映车用汽油质量的一个重要指标,体现了一个国家炼油工业和汽车工业水平。

而添加抗爆剂就是提升辛烷值的一个重要手段。

从1882年汽车工程师发现爆震现象以来,人类一直在寻找一种高效优良的抗爆剂来消除或减弱爆震。

1912年凯瑟林和米奇里在没有任何理论根据指导下开始了抗爆剂的研究,1916年美国科学家小托马斯米基利发现了第一种抗爆剂--碘,1917年他又和charles kettering发现将乙醇加入汽油中能改进汽油的辛烷值,1921年小托马斯米基利将乙醇和汽油的混合研究成果申请了专利[1],同年12月他又发现了高效抗爆剂四乙基铅(tel),1923年tel开始在车用汽油中大量使用,自此四乙基铅被认为是汽油中不可缺少的添加剂,1959年tel是唯一被世界使用的辛烷值改进剂,1960年后才开出现新的汽油抗爆剂。

但自1970年日本东京新宿区发生铅中毒事件后,由烷基铅抗爆剂造成染引起了人们的广泛重视。

研究结果表明,烷基铅本身和它燃烧后的产物都有毒,对环境和人体的危害大,1980年以来美国和西欧逐步禁止tel在汽油中添加,我国已于2000年7月在全国停止销售和使用含铅汽油,这就导致了优质不含铅的车用汽油的需求量也日益增加,促使各国都去努力探索高效而经济的途径来提高汽油的辛烷值。

一、汽油爆震燃烧及抗爆剂的工作原理汽油在气缸中按自由基反应机理燃烧,包括链引发、链传播、链分支、链终止等步骤。

爆震是一种当汽油机的压缩比燃料的辛烷值不匹配时出现的不正常燃烧现象,产生的原因为:点火后,随着最初火焰中心在气缸中传播,未燃混合气体受已燃气体压缩和热传递作用,温度和压力急剧升高,氧化反应增强,过氧化物迅速分解,自由基支链反应剧增,未燃混合气体局部的温度在最初火焰前锋到达之前超过其自燃点而产生爆炸性燃烧,在气缸内产生两个或多个燃烧中心,各火焰前锋相向推进,形成爆震波,随即产生爆震现象[2]。

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1 汽油抗爆剂(gasoline antiknock agent)
(1)定义
能够提高汽油抗爆性的添加剂,叫做抗爆剂。

(2)汽油抗爆剂的发展历史
和柴油发动机不同,汽油发动机必须由火花塞点火实现混合气燃烧,而不是靠混合气的自燃。

如果汽油中含有正庚烷之类成分,由于它们非常容易燃烧,常常会在汽缸中自燃,产生比混合气正常燃烧时高得多的温度,由此便会产生过强的冲击波,而使发动机震动、发响。

这不是爆燃(detonation)现象,又叫爆震,俗称“敲缸”。

爆燃不仅损害发动机,而且会造成汽油的浪费,因此如何提高汽油的抗爆性能,一直是汽车工程领域的重要研究课题。

工程师们首先确定了衡量汽油抗爆性能的几个指标,其中最常用的就是辛烷值(octane number)。

之所以叫这个名字,是因为人们发现汽油中一种叫2,24-三甲基戊烷(俗称异辛烷)的成分具有很强的抗爆性,于是就把它和正庚烷作为衡量汽油抗爆性能的标准规定正庚烷的辛烷值为0,而异辛烷的辛烷值为100。

有了这样的规定,通过专门的测定机,就可以测出汽油的辛烷值。

辛烷值又可以分为研究法辛烷值(research octane number,缩写为RON)和马达法辛烷值(motor octane num-ber,缩写为MON)等,则是在不同条件下测定的结果。

我国现在统一RON标定汽油等级,如90#汽油,就是指RON不小于90的汽油;93#汽油则是RON不小于93的汽油,它的抗爆性要优于90#汽油。

然而,从石油直接分馏得到的直馏汽油(主要成分是直链烷烃),其RON非常低,仅为40~60。

由重油裂化而成的裂化汽油,由于其中的芳烃含量较高,而芳烃的RON一般要比直链烷烃高,因而其RON要比直馏汽油高一些,但还是低于90。

如何提高汽油的抗爆性?一个很容易想到的办法就是往里加一些特殊的化学物质——这就是汽油抗爆剂。

第一个在这方面做出了卓越贡献的,是美国化学家小托马斯·米基利。

1918~1920年,米基利先后发现苯和乙醇可以作为抗爆剂,并申请了专利。

1921年,米基利发现了一种优良的抗爆剂——四乙基铅(tetraethyl lead,TEL)。

四乙基铅最早由德国人在1854年发现,是一种具有水果气味的油状液体。

只要加入少量到汽油中,就可以大大提升汽油的抗爆性能,而且合成容易,价格便宜。

1923年,车用含铅汽油在美国上市,并很快在全世界普及。

然而,早在公元前1世纪,古希腊人就知道铅是毒物;今天的医学证实,铅在人体内具有蓄积性,对循环系统、神经系统和消化系统的损害都非常大。

1887年,人们又发现铅对于儿童的危害性更大。

到1904年,含铅颜料被发现是导致儿童铅中毒的罪魁祸首,5年之后,法国、比利时和奥地利便率先禁止使用铅白(化学成分是碳酸铅)作为颜料。

甚至在车用含铅汽油面世的前一年,美国公共卫生署就已经公开警告含铅燃料具有高毒性;1925年,车用含铅汽油还曾一度被撤下柜台。

到20世纪60年代,这个利弊的判断就逆转了过来。

一方面,环境学家们发现四乙基铅是一种重要的大气污染物,是空气中铅的主要来源;另一方面,人们已经无法忍受越来越严重的空气污染。

这就注定了四乙基铅退出历史舞台的命运。

20世纪末,主要发达国家先后实现了汽油无铅化。

我国也于2000年1月1日停止车用含铅汽油的生产。

与此同时,汽车工程师们也在寻找四乙基铅的替代品。

1959年,一种名为MMT的抗爆剂在美国被研制出来。

它和四乙基铅一样,是种有机金属化合物。

不过MMF并没有得到广泛使用,1978年美国就禁止使用(我国现在仍有少量使用)。

20世纪70年代,含氧有机化合物得到了人们的重视,先后找到了好几种性能比较优良的抗爆剂,其中应用最广的就是甲基叔丁基醚(methyl tertial-butyl ester,MTBE),于1973年在意大利正式投产。

MTBE毒性很低,目前并没有关明确的可致癌证据(IARC归类为第3类),本身又具有高RON(为17),特
别是因为分子中含氧,可能有效提高汽油的燃烧效率,减少有毒废气的排放,因而加MTBE 的汽油被誉为“清洁汽油”。

但是到了1996年,美国加利福尼亚州圣莫尼卡(Saint Monica)市的两个地区仅因为在地下水中检出了MTBE,就关停了50%的供水设施,最后竟导致美国多个州主动禁止使用MTBE 作为抗爆剂。

经过调查发现,圣莫尼卡市地下水中的MTBE,并不是来自汽车,而只是来自一个旧加油站的泄漏。

可以说,这完全是一个偶然事件。

所以,尽管要求禁止在全国范围内使用MTBE 的呼声在美国喊得震天响,但欧盟和日本却不为所动,至今仍在继续使用了MTBE。

当然,MTBE相对而言不易自然降解,所以现在欧盟和日本更青睐另一种较易降解的抗爆剂——乙基叔丁基醚(ethyltertial-butyl ester, ETBE),它的性能和MTBE一样优良。

MTBE的另一种替代品是乙醇。

但是乙醇是一种新水的物质,只要汽油中有少量的水分,乙醇就会大量转移到水中,而使汽油的抗爆性大大下降;而且,无水乙醇本身就具有吸水性,本来不含的乙醇汽油,只要在空气中暴露,就会因吸水而分层。

当时难于解决这个技术瓶颈,所以乙醇汽油没有得到发展,即使是今天,乙醇汽油也不耐长的时间储存、运输。

乙醇的价格又比汽油昂贵,如果大量使用乙醇汽油,油价势必会上升。

因此,尽管使用乙醇汽油在美国的呼声很高,但其真正的供应量并不多,乙醇的全面使用或许是将来的发展趋势。

汽油的抗爆剂作用机理
许多国家的学者经过大量研究一致认为:爆振现象是由于汽油混合气中的过氧化物积聚后产生自燃而引起的。

汽油发动机在正常燃烧时,火焰传播速度在10~30m/s左右。

火焰从火花塞点燃后均匀向前推进,汽缸内压力和温度的变化是均匀有规律的。

当使用抗爆性差的汽油时,燃烧的情况就不同了,这时混合气点燃后,火焰前沿未传播到的那部分混合气,在汽缸内高温高压的作用下,已生成了大量的过氧化物。

由于过氧化物自然点低,当它积聚到一定浓度时,不等火焰前沿传到,就会自行地分解,引起混合气爆炸燃烧,使火焰传播速度突然剧增至1500~2500m/s,这就高速的爆炸气体冲击波,就像一个铁锤击在活塞和汽缸上,同时发出尖锐的金属敲击声,这就是爆震。

而汽油加四乙基铅后,由于四乙基铅在200℃时就能分解成游离铅,与氧反应,生成活性不强的氧化物,中断了过氧化物生成的连锁反应,不致于发生过氧化物积聚和分解,从而避免了爆震的发生。

在20世纪50年代,含碱金属的有机抗爆剂是作为铅类汽油抗爆剂的助剂或铅的增效剂研制的。

一般认为,其作用原理是这类铅增效剂可与在焰前区转化成大颗粒的不活泼的铅氧化物络合或形成化合物,之后再分解铅氧化合物的活化态,后者进一步提供抗爆抑制作用。

碱金属竣酸盐或酚盐中的金属与碳原子之间形成的化学键属于离子键。

有人认为,其作用机理可能与提高燃料的燃烧速度有关。

提高火焰传播速度即缩短火焰从火花塞到末端气体的传播时间,降低了燃烧空气混合气的自燃倾向,因此提高火焰传播速度是控制爆震的有效手段。

汽油抗爆剂的主要品种
烷基铅型抗爆剂
其主要有四乙基铅、四甲基铅,但因含铅,毒性大,我国在2000年实现全国汽油的无铅化。

非铅系抗爆剂
(1)锰系抗爆剂。

乙基公司生产的AK-33X,是甲基环戊烯基三羰基锰(简称MMT),其效果类似四乙基铅,对烷烃基汽油的抗爆效果显著,但是对芳烃基的效果不大。

因其成本高、对汽车排气转化净化催化剂堵塞、增加发动机磨损等问题而未能推广。

(2)二茂铁。

使用时先溶于乙烷和石脑油、甲醇或烷基苯制成的母液而后加入汽油中,对辛烷值的提高有一定帮助,但因燃烧后的氧化铁留在燃烧室里无法引出而增加发
动机的磨损及二茂铁的生产成本太高未能推广应用。

(3)胺系抗爆剂。

胺系抗爆剂对低辛烷值汽油提高辛烷值效果大,对研究法辛烷值的提高作用大,对道路辛烷值的提高作用最小,因而未推广使用。

(4)醚系抗爆剂。

直到现在还没有开发出无毒而抗爆性和烷基铅相似的理想抗爆剂,只有甲基叔丁基醚(MTBE)效果较好,已为各国所采用。

一般加入量3%~20%,可提高辛烷值5~10个单位。

美国标准醇公司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。

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,用作汽油调和剂具有较大市场潜力。

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