文档介绍：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]。爆震现象能造成磨损机件,烧蚀气门、活塞或气缸等主要部件,使发动机过热,功率下降,油耗增加等危害。为了避免爆震现象的产生,需要在汽油中加入抗爆剂。抗爆剂的作用就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].
二、汽油抗爆剂的种类与发展过程
几十年来国内外所研发的无铅汽油抗爆剂种类繁多,主要有烷基铅、***环戊二烯三羰基锰(MMT)、***叔丁基醚(MTBE)、***叔戊基醚、叔丁醇、甲醇、乙醇等。但从元素组成来分类,可分为金属类抗爆剂和非金属类抗爆剂。接下来就各种抗爆剂进行讨论。
1、金属类抗爆剂
金属类抗爆剂主要包括金属羰基化合物和碱金属有机物两大类。金属羰基化合物与四乙基铅具有类似的结构和抗爆机理。金属羰基类抗爆剂主要有锰、镍、铁、铬等金属类羰基化合物。1890年路德维希?蒙德首次合成四羰基镍[4],发现其具有抗爆性,1924年Momepom发现了五羰基铁可作为内燃机汽油