一種清潔高效環(huán)保的汽油產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油煉制和石油化工技術(shù)領(lǐng)域，是一種新的內(nèi)燃機(jī)燃料油(成品油)產(chǎn) 品。
【背景技術(shù)】
[0002] 1、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的比較
[0003] 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般將汽油噴入進(jìn)氣管同空氣混合成為可燃混合氣再進(jìn)入汽缸，經(jīng)火 花塞點(diǎn)火燃燒膨脹作功。人們通常稱它為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。而柴油機(jī)一般是通過(guò)噴油栗和噴 油咀將柴油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，柴油與在氣缸內(nèi)經(jīng)壓縮后的空氣均勻混合，在高溫、高壓 下自燃，推動(dòng)活塞作功。人們把這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0004] 通常，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比熱效率高30%，因而從節(jié)約能源、降低燃料成 本角度上講，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的推廣使用具有重大意義。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比具有功 率大，壽命長(zhǎng)，動(dòng)力性能好的特點(diǎn)，它排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比汽油低45%，一氧化碳與碳?xì)?排放也低，在整車的使用壽命期氮氧化合物排放略大于汽油機(jī)。柴油機(jī)的不足之處是有害 顆粒物排放大。
[0005] 近年來(lái)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪增壓、中冷、直噴、尾氣催化轉(zhuǎn)換和顆粒捕集器等先 進(jìn)技術(shù)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的排放已達(dá)到歐III、歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)。在歐洲，柴油轎車已經(jīng)比較普 及，隨著環(huán)保與節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)格要求，今后汽車，特別是柴油小轎車將是一個(gè)發(fā)展 趨勢(shì)。目前我國(guó)一汽大眾已經(jīng)開(kāi)發(fā)出捷達(dá)、寶來(lái)柴油轎車，并已在國(guó)內(nèi)部分城市上市。
[0006] 2、汽油標(biāo)號(hào)的意義
[0007] 市場(chǎng)上常見(jiàn)的汽油是90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)（90#、93#、97#)無(wú)鉛汽油。所謂90號(hào)、93號(hào)、 97號(hào)是汽油的"辛烷值"含量指標(biāo)，相當(dāng)于它們分別含有90%、93%、97%的抗爆震能力強(qiáng)的 "異辛燒"，以及10%、7%、3%的抗爆震能力差的"正庚燒"。于是辛烷值的高低就成了汽油 發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)抗爆震能力高低的指標(biāo)。應(yīng)該用97號(hào)汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)，如果用90號(hào)汽油，當(dāng)然容易產(chǎn) 生爆震。
[0008] 異辛烷的標(biāo)準(zhǔn)辛烷值是100;正庚烷的標(biāo)準(zhǔn)辛烷值是0。
[0009] 3、發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比與爆震
[0010]壓縮比是指活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸中出現(xiàn)氣體的最大體積和最小體積之比。 活塞在最低點(diǎn)時(shí)氣缸中氣體體積最大，活塞在最高點(diǎn)時(shí)氣缸中氣體體積最小，前者叫氣缸 總?cè)莘e，后者叫氣缸燃燒室容積。壓縮比=汽缸總?cè)莘e/燃燒室容積。壓縮比是內(nèi)燃機(jī)的重 要指標(biāo)。
[0011] 壓縮比越大，其壓強(qiáng)越大，溫度越高。從理論上講，壓縮比越大，發(fā)動(dòng)機(jī)效率越高。 汽油機(jī)的壓縮比一般為4~6。柴油機(jī)的壓縮比一般為15~18。但因?yàn)闅飧资懿牧蠌?qiáng)度的限 制，而且氣缸內(nèi)工質(zhì)的溫度不能超過(guò)燃料的燃點(diǎn)，所以壓縮比不能太大。
[0012]四行程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是利用活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動(dòng)，包括"進(jìn)氣、壓縮、爆發(fā)、排氣" 四個(gè)行程，它吸入汽油與空氣的混合物，然后壓縮它，再用火花塞點(diǎn)爆它而獲得動(dòng)力，得到 動(dòng)力后，再排出點(diǎn)爆后的廢氣(尾氣）。
[0013] 四行程發(fā)動(dòng)機(jī)用的燃料不一定是汽油，壓縮天然氣、液化石油氣，甚至酒精，都可 用來(lái)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。汽油之所以會(huì)成為主要燃料，是因?yàn)樗鄬?duì)容易取得，較容易儲(chǔ) 存，相對(duì)價(jià)廉。
[0014] 正因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)可使用多種燃料，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展之初，工程師們也做過(guò)許多嘗 試，除了嘗試發(fā)動(dòng)機(jī)不同的設(shè)計(jì)會(huì)有不一樣的性能之外，也嘗試使用不同的燃料會(huì)得到什 么不同的效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其它條件不變時(shí)，只要把發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比提得愈高，就會(huì)得到 更大的馬力輸出。然而，壓縮比卻不是可以無(wú)限制提高的，當(dāng)壓縮比提得太高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就 會(huì)出現(xiàn)爆震現(xiàn)象。
[0015] 所謂爆震是指:經(jīng)過(guò)壓縮的油和空氣的混合氣在被火花塞點(diǎn)火之后形成火焰燃燒 面，在火焰燃燒面向前推進(jìn)的過(guò)程中，尚未燃燒的油氣混合氣因?yàn)楸贿M(jìn)一步壓縮而產(chǎn)生的 高溫點(diǎn)燃，形成自燃(爆燃），當(dāng)兩團(tuán)高爆火球在燃燒室里劇烈碰撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如敲門(mén)一般的 "喀、喀、喀"聲，同時(shí)引起發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)。為了避免爆震現(xiàn)象發(fā)生，需要提高汽油的抗爆性，即 提高汽油燃點(diǎn)，使其在較高溫度和較高壓力下不容易自燃，只能夠被點(diǎn)燃。因此，對(duì)于高壓 縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該選用高標(biāo)號(hào)汽油。
[0016] 4、爆震與辛烷值
[0017] 知道了爆震與燃料的關(guān)系后，工程師們開(kāi)始把煉油廠里所產(chǎn)生的，可以作為發(fā)動(dòng) 機(jī)的各種油料逐一拿來(lái)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗爆震效果最差的是"正庚燒"，因此工程師 們就把最強(qiáng)的抗震指數(shù)100給了異辛烷，而最差的正庚烷則給了它一個(gè)0的抗震指數(shù)。于是， 辛烷值的高低就成了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)抗爆震能力高低的指標(biāo)。
[0018] 工程師們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里，利用一部可調(diào)整壓縮比的單缸發(fā)動(dòng)機(jī)做試驗(yàn)，測(cè)得各種燃 料的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)中，隨著壓縮比的逐漸提高，測(cè)試燃料從沒(méi)有爆震、燃燒順暢的狀況，逐漸 調(diào)整到開(kāi)始出現(xiàn)爆震。當(dāng)爆震一開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)候，就去比對(duì)異辛烷與正庚烷混合物的狀況， 如果出現(xiàn)爆震的狀況時(shí)機(jī)，正好與97份異辛烷和3份正庚烷的測(cè)試狀況一模一樣，那么這個(gè) 測(cè)試油料的辛烷值就是97。所以，當(dāng)我們說(shuō)90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)無(wú)鉛汽油的時(shí)候，其實(shí)它的辛烷 值只是一個(gè)對(duì)比值。
[0019] 5、正確選擇汽油標(biāo)號(hào)
[0020] 許多汽車用戶誤認(rèn)為，汽油的標(biāo)號(hào)就是油品純凈度和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，車輛使用標(biāo)號(hào) 越高的汽油越好，這種想法是錯(cuò)誤的。汽油標(biāo)號(hào)的高低只是表示汽油辛烷值的大小，應(yīng)根據(jù) 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的不同來(lái)選擇不同標(biāo)號(hào)的汽油。壓縮比在8.5-9.5之間的中檔轎車一般應(yīng)使 用93號(hào)汽油;壓縮比大于9.5的轎車應(yīng)使用97號(hào)汽油。高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)如果選用低標(biāo)號(hào)汽 油，會(huì)使汽缸溫度劇升，汽油燃燒不完全，機(jī)器強(qiáng)烈震動(dòng)，從而使輸出功率下降，機(jī)件受損。 低壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)硬要用高標(biāo)號(hào)油，就會(huì)出現(xiàn)"滯燃"現(xiàn)象，即壓到了頭它還不到自燃點(diǎn)，一 樣會(huì)出現(xiàn)燃燒不完全現(xiàn)象，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)也沒(méi)什么好處。
[0021 ] 6、表1是從網(wǎng)絡(luò)上搜索到的純碳?xì)浠衔锏男镣橹?僅供參考）
[0022]表1:烴類結(jié)構(gòu)與辛烷值的關(guān)系
[0023]
[0024] 7、芳香烴與辛烷值
[0025] 汽油中含有二甲苯、乙苯、甲乙苯、甲苯以及苯的其它衍生物，它們的辛烷值一般 都比較高。例如:二甲苯的辛烷值為103;甲苯的辛烷值為104。由于它們是重要的化工原料， 它們被提取之后，汽油的辛烷值會(huì)大幅度下降，不能滿足市場(chǎng)對(duì)汽油品質(zhì)的需要，于是出現(xiàn) 了化工產(chǎn)品與汽油產(chǎn)品爭(zhēng)原料的現(xiàn)象。
[0026] 8、抗爆添加劑
[0027] 汽油抗爆劑主要有烷基鉛、甲基環(huán)戊二烯三羰基錳(MMT)、甲基叔丁基醚(MTBE)、 甲基叔戊基醚、叔丁醇、乙醇等。
[0028]芳香胺及其他含氮化合物的研究表明，盡管其具有一定的改進(jìn)辛烷值的效果，但 是由于其加入量大、毒性、排放等問(wèn)題，尚未形成商品。四乙基鉛及其化學(xué)混合物和物理混 合物仍作為重要抗爆劑在某些地區(qū)廣泛應(yīng)用。烷基鉛抗爆劑具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、效果 突出的優(yōu)勢(shì)，所以一直是效率很高的辛烷值改進(jìn)劑。從使用性能與經(jīng)濟(jì)效果來(lái)看，目前還沒(méi) 有一種比得上烷基鉛的抗爆劑?？梢灶A(yù)見(jiàn)，一旦鉛微塵能有效控制，烷基鉛抗爆劑將繼續(xù)服 務(wù)于人類。甲基環(huán)戊二烯三羰基錳，作為四乙基鉛輔助抗爆劑，后來(lái)作為單獨(dú)抗爆劑使用。 該劑有效地提高了汽油辛烷值。但MMT在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)表面形成多孔性沉積物，使火花塞 壽命縮短，容易造成環(huán)境中錳含量上升。盡管MMT有很多缺點(diǎn)，但是它畢竟是繼烷基鉛之后 研究出來(lái)的高效抗爆劑。含氧化合物作為汽油新的調(diào)合組分，其中比較重要的有乙醇、甲基 叔丁基醚和叔丁醇，都相當(dāng)高的無(wú)鉛辛烷值和調(diào)合辛烷值，但它們分別存在著蒸發(fā)性、互溶 性、腐蝕性、毒性和廢氣排放以及經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。
[0029] MTBE不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車性能，降低排氣中C0含量，同 時(shí)降低汽油生產(chǎn)成本。目前世界汽油用MTBE年產(chǎn)能力超過(guò)2100萬(wàn)噸。我國(guó)現(xiàn)有MTBE生產(chǎn)裝 置增加到27套，總年產(chǎn)能力達(dá)62萬(wàn)噸。國(guó)外也有人認(rèn)為MTBE對(duì)環(huán)境對(duì)人體有毒副作用，燃燒 之后的尾氣含有微量人體致癌物質(zhì)。據(jù)說(shuō)美國(guó)有一些州已經(jīng)立法禁止使用MTBE。