改善辛烷值的汽油清凈劑的研究

摘要：本文針對終端用戶期待的多功能型汽油清凈劑產(chǎn)品，進(jìn)行了汽油辛烷值改進(jìn)組分的作用效果考察，并將一些組分與汽油清凈劑進(jìn)行復(fù)配研究，最終確定了一種具有辛烷值改進(jìn)效果的汽油清凈劑。產(chǎn)品在襄樊國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進(jìn)行了實車試驗，結(jié)果表明：該清凈劑能夠降低汽車油耗和尾氣總污染物排放。

關(guān)鍵詞：汽油清凈劑；辛烷值改進(jìn)劑；提高辛烷值

前言

目前國內(nèi)市場中汽油添加劑品種眾多，競爭十分激烈。這些汽油添加劑產(chǎn)品，除了早期為僅具備清凈性能的單一功能產(chǎn)品外，目前銷售的產(chǎn)品，特別是針對終端用戶的小包裝產(chǎn)品，往往向多功能化方向發(fā)展，以期同時具備多重功效。隨著國家環(huán)保、節(jié)能相關(guān)法規(guī)的的出臺，人們對汽油添加劑產(chǎn)品提出了新的要求，如同時具備節(jié)能清凈、清凈與改善排放共舉的產(chǎn)品等等。這些發(fā)展方向主要是針對市場上客戶的需求而出現(xiàn)的，其主要的目的在于在一種產(chǎn)品中提供多種功能，簡化用戶使用過程，避免用戶在選擇、添加過程中的面對市場中繁雜的產(chǎn)品難以下手的問題。

本文在實驗室中，在汽油清凈劑配方的基礎(chǔ)上，將辛烷值改進(jìn)劑與其進(jìn)行了復(fù)配，設(shè)計得到了辛烷值改進(jìn)型汽油清凈劑。這種產(chǎn)品在滿足汽油清凈劑標(biāo)準(zhǔn)的前提下，突出了其自身的特點，能夠提高汽油的辛烷值，在實車試驗中可降低車輛的總體尾氣污染物排放。

一、考察常見辛烷值改進(jìn)劑作用效果

目前市場中常見的辛烷值改進(jìn)劑有金屬型和無灰型兩類，金屬型產(chǎn)品以含錳劑為主[1]，非金屬型實際應(yīng)用的有以MTBE（甲基叔丁基醚）為代表的醚類、碳酸二甲酯[2]等酯類以及乙醇等醇類。醚類化合物如MTBE、ETBE（乙基叔丁基醚）等提高辛烷值效果一般，需要加入汽油體積的5%～10%，目前國內(nèi)的高標(biāo)號汽油中已經(jīng)大量使用[3]，且具報道此類產(chǎn)品對地下水等有影響，對生物學(xué)有不良影響，美國在2000年3月華盛頓政府就要求在汽油中禁止添加此類產(chǎn)品[4]，故不能用于復(fù)合劑的調(diào)制。而醇類化合物作為乙醇汽油、甲醇汽油等研究時，添加量也需要加入5%以上，不適于復(fù)合劑的調(diào)制。為此，首先對市場中一些已經(jīng)有所生產(chǎn)與應(yīng)用的典型的產(chǎn)品進(jìn)行了考察。將這些產(chǎn)品以一定的劑量加入到空白汽油中，測試添加后汽油的辛烷值，試驗結(jié)果見表1。

表1常見辛烷值改進(jìn)劑作用效果

從表1中可以看出，兩種含錳的添加劑有一定的作用效果，而常用的無灰類抗爆劑在加量很大的情況下作用效果也不明顯。

又選取了市場中標(biāo)稱具有提高汽油抗爆性能的市售添加劑，加入含汽油清凈劑的市售93#汽油中進(jìn)行測試，試驗結(jié)果見表2。

表2 市售產(chǎn)品辛烷值作用效果表

從表2中可以看到，僅C節(jié)油劑具有少量的辛烷值改進(jìn)性能。但該產(chǎn)品在室溫下干燥靜置，1h后溶劑發(fā)生揮發(fā)，生成紅褐色晶體，硬度很大，表明該產(chǎn)品含有灰分。可以看出部分市售產(chǎn)品并不一定能夠提高辛烷值。

二、其它抗爆組分的考察

辛烷值改進(jìn)型汽油清凈劑設(shè)計的思路為在原有汽油清凈劑的基礎(chǔ)上復(fù)配具有辛烷值改進(jìn)功能的組分。在前面的研究當(dāng)中，錳劑具有一定的辛烷值改進(jìn)效果，但容易造成添加后汽油錳含量超標(biāo)；其它常用的無灰類汽油抗爆劑在較大加量下作用效果又不明顯，因此需要繼續(xù)尋找其它合適的抗爆組分。

在國內(nèi)外文獻(xiàn)中，可用于提高汽油抗爆性能的無灰類化合物有碳酸二甲酯、丙二酸二甲酯、哌嗪、烷基酚、苯酚等。前面已經(jīng)對碳酸二甲酯、丙二酸二甲酯和哌嗪進(jìn)行了考察，下面將一些具有改善汽油辛烷值的酚類化合物和胺類化合物調(diào)入含汽油清凈劑的市售93#汽油中進(jìn)行考察，結(jié)果見表3。

表3不同類型化合物與汽油清凈劑共存時對汽油辛烷值的作用效果

從表3中可以看出，酚型化合物與A胺均具有一定的提高汽油辛烷值的功能。但固體酚與汽油清凈劑復(fù)配的產(chǎn)品凝固點較高，常溫下為固體，無法滿足汽油清凈劑的指標(biāo)要求。而使用液體酚或A胺與汽油清凈劑復(fù)配時常溫下為液體，有利于產(chǎn)品的添加。

因此考慮將效果較好的E液體酚和A胺與汽油清凈劑進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配后的化合物在兩種市售93#汽油中應(yīng)用后，產(chǎn)品對汽油抗爆性的影響見表4。

表4 E液體酚和A胺與汽油清凈劑復(fù)配后對不同來源汽油辛烷值的作用效果

從表4中可以看出，A胺和E液體酚在1號市售93#汽油中效果均不好，可能與汽油中已經(jīng)含有MMT抗爆劑（Mn=8.9mg/100mL）有關(guān)。

在試驗過程中發(fā)現(xiàn)A胺與汽油清凈劑在復(fù)配之初，A胺可完全溶解于含汽油清凈劑的汽油中，但當(dāng)A胺與汽油清凈劑混合時，隨著放置時間的延長，會出現(xiàn)溶解性問題，按照一定比例調(diào)合的汽油清凈劑與A胺的混合物經(jīng)一定時間后會出現(xiàn)分層，無法作為復(fù)合劑使用。

同樣條件下E液體酚與汽油清凈劑可在一定比例均勻混合，經(jīng)100h放置后仍不分層，且具有一定的辛烷值改進(jìn)效果。在實際使用過程中，E液體酚與汽油清凈劑復(fù)配時能夠提高普通調(diào)合汽油的辛烷值，但在已含有金屬型辛烷值改進(jìn)劑（如MMT等）的汽油中效果不明顯，是其存在的一個缺點。考慮到目前國家正在逐步對金屬型汽油清凈劑進(jìn)行限制，今后市場中汽油將會以無灰類抗爆劑為其主要添加組分，使用E液體酚與汽油清凈劑復(fù)配的配方能夠滿足此類要求。

三、研制產(chǎn)品的實車測試

將產(chǎn)品以1000μg/g的比例添加到93#無鉛汽油中，送至襄樊國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進(jìn)行輕型汽車污染物排放試驗和油耗試驗。試驗中選用了東風(fēng)汽車公司生產(chǎn)的M1型轎車，使用的是1.075L直列四缸電噴發(fā)動機(jī)。為進(jìn)行有效對比，同時還對試驗車采用空白汽油的汽車尾氣污染物排放及油耗進(jìn)行了檢測，試驗結(jié)果見表5。

表5辛烷值改進(jìn)型汽油清凈劑實車試驗尾氣排放及油耗結(jié)果表

從表5中可以看出，與空白汽油相比，在汽油中添加辛烷值改進(jìn)型汽油清凈劑后，產(chǎn)品能夠很好地降低尾氣中碳氧、氮氧化合物的生成，但NOx略有增加。這與汽油清凈劑能夠改善燃燒，造成燃燒室溫度上升，因此可能會提高尾氣NOx的含量有關(guān)。但加入具有辛烷值改進(jìn)效果的汽油清凈劑總體改善了汽車尾氣排放，也在一定程度上降低了油品消耗。

四、結(jié)論

研制的具有辛烷值改進(jìn)效果的汽油清凈劑，可以有效改善汽油中的抗爆性能，加入市售93號汽油進(jìn)行實車試驗，可以總體改善汽車尾氣排放，并降低油品消耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]（日）櫻井俊男.石油產(chǎn)品添加劑[M].北京：石油工業(yè)出版社，1980.

[2]陸婉珍，龍義成，黎潔.碳酸二甲酯作為汽油添加劑的評價[J].石油學(xué)報（石油加工），1997，13（2）：40-45.

[3]谷濤，于海明，田松柏.汽油高辛烷值添加組分的應(yīng)用與發(fā)展[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2005，23（1）：5-10.

[4]戴長華.MTBE與高辛烷值汽油添加劑的市場前景[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2000，1（5）：37-43.