新型无铅汽油抗爆剂技术调研

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1、新型无铅汽油抗爆剂技术调研1.概述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。现有的提高汽油辛烷值的方法有:①通过催化裂化、重整、烷基化等石油炼制手段;②把不同辛烷值的汽油组分按照最优的比例调和到一起;③向汽油组分中添加抗爆剂。其中，前两种方法在实际应用中，都存在着这样或那样的问题，不能满足人们对汽油质量的要求。由于汽油机中的爆震是一种链反应，可以在汽油中加入添加剂，使反应链中断，以提高汽油的辛烷值[1]。抗爆剂在汽油中的应用己很广泛，现在世界各国

2、所用的汽油中，除特殊要求的型号外，一般都添加了汽油抗爆剂。由于它用量少，操作简单灵活，效果明显，经济性好，是提高汽油辛烷值最有效、最经济的一种方法。2.汽油抗爆剂的现状及发展方向汽油抗爆添加组分的作用是抑制燃烧反应自动加速，将汽油的燃烧速度限制在正常范围之内，即在火焰前锋到达之前，抑制烃类自燃，使未燃混合气体的自燃诱导期延长，或使火焰的传播速度增加，达到消除燃料爆震燃烧的目的[3]。抗爆剂可分为金属有灰类抗爆剂和有机无灰类抗爆剂。金属化合物和有机化合物是目前常用的汽油抗爆添加组分，作用相同，抗爆机理各异。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

3、金属有灰类抗爆剂，它是在燃烧条件下分解为金属氧化物颗粒，使正构烷烃氧化生成的过氧化物进一步反应为醛、酮或其他环氧化合物，将火焰前链的分支反应破坏，使反应链中断，阻止汽油过度燃烧，使汽缸的爆震减小。苯胺及其衍生物、烯烃聚合物和含氧有机化合物(醇、酮、醚及酯)等有机化合物添加组分为有机无灰类抗爆剂，按过氧化物减少机理抗爆:在燃烧进入速燃期以前与汽油中的不饱和烃发生反应，生成环氧化合物，使整个燃烧过程中生成的过氧化物浓度减少，避免多火焰中心生成，使向未燃区传播活性燃烧核心的作用减弱。烷基铅抗爆剂曾经是提高汽油辛烷值,防止发动机爆震现象的优良添加剂。加入烷基铅的汽油称为含铅汽油。烷基铅抗爆

4、剂曾被认为是汽油中必不可少的添加剂,但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的铅污染引起了人们的广泛重视。因此,限制并最终禁止含铅汽油的使用,实现汽油的无铅化,减少大气中的铅污染已成为汽油工业发展的必然趋势。为了找到烷基铅的代用品,世界各国科学家均付出了巨大的努力。尽管迄今为止仍未发现任何一种化合物在抗爆性能上超过四乙基铅,但多种显著提高汽油辛烷值、具有实际应用价值的非铅抗爆剂被发现或合成。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，欧美等发达国家己不再提倡使用。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。3、无铅

5、汽油抗爆剂3.1金属有灰类抗爆剂＜?xml:namespaceprefix=st1ns="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags"/＞3.1.1锰基化合物可作抗爆剂的锰基化合物有:五碳基锰、环戊二烯三羰基锰、甲基环戊二烯三羰基锰，其中只有甲基环戊二烯三羰基锰（简称MMT）性能最好，适于应用。工业MMT于1959年由Ethyol公司推出，抗爆性能和汽油感应性良好。按Mn的质量浓度为9-18mg/L添加MMT，可使汽油的研究法辛烷值(RON)提高1.7-2.3个单位，对汽油的蒸发性能和芳烃含量没有影响[5]。资料报道，使用MMT主要有以下效

6、果[6]:(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。对汽车排气控制系统的影响和对环境的污染是MMT产生争议的重点。研究发现，燃烧后只有少量MMT排出，大部分残留于尾气排放系统内部，覆盖在发动机火花塞催化器等部件表面，会导致火花塞点火故障。各国对MMT的使用持不同观点，美国1978年禁

7、用MMT,1995年10月重新启用MMT作汽油抗爆剂，环保局和汽车制造商协会(AAMA)对此颇有异议。欧洲汽车制造商协会、日木汽车制造商协会等制定的《全球燃料规范》规定严禁在车用汽油中人为加入Mn。在中国，GB17930-1999没有明确禁止使用Mn类抗爆剂。据统计，MMT目前仍然是国内车用汽油最重要的高效汽油抗爆剂，不过随着成品油市场对外逐步放开，欧洲标准已成为汽油的通用标准，国内各炼油厂必须尽快考虑MMT的替代问题。3.1.2铁基化合物二茂铁作为一种高效催化剂已被