当前位置: 首页 » 油品技术 » 理论知识 » 油品的调合方法 » 正文

第一节 常用油品添加剂

发布日期:2014-05-29 22:17  浏览次数:10611
核心提示:  油品的调和就是将两种或多种油品均匀地混合到一起,得到一种高质量的合格油品的工艺过程叫做油品的调合。另一种情况是油品的

  油品的调和就是将两种或多种油品均匀地混合到一起,得到一种高质量的合格油品的工艺过程叫做油品的调合。另一种情况是油品的某一质量指标不合格,当加入某种少量添加剂就可大幅度地提高油品的这一质量指标,这也是一种调合的方法。

  目前油品调合主要包括液体石油燃料调合(轻质油调合,重质油调合)和润滑油调合两大类。液体石油燃料调合主要包括车用汽油调合、柴油调合、喷气燃料调合、船舶用燃料调合、锅炉用燃料调合、车用乙醇汽油调合等。润滑油调合的类型很多,在此不论。

  调合对于石油资源的综合利用和提高油品的质量具有重要意义。本章主要介绍油品的添加剂、油品的调和方法及调合的有关计算。

  在燃料中加入数量极少的一种物质,就可大幅度地改进燃料油某方面的性能,得到符合质量要求的产品。我们把这种添加的物质称为添加剂。在燃料油中加入合适的添加剂是一种有效而经济地改善燃料油质量的方法。

  使用添加剂是改善油品燃烧性能最经济而又有效的重要手段。许多燃料油加入添加剂,不仅改善了储存安定性,而且也改善了燃烧性,达到节约能源,防止污染环境之目的。加入百分之几到千分之几,甚至百万分之几的添加剂,就可大大改善某些质量指标,抑制不利因素。选择添加剂最关键的因素使用量少而效果大,获得易而价格廉。

  优良的燃料添加剂必须具备下列条件:一是要效率高,即添加剂用量很少而效果显著;二是燃烧性能要好,即能随燃料一同完全燃烧而不产生沉淀或残渣;三是无副作用,及对燃料的其它品质无不良影响;四是油溶性要好,即易溶于燃料或其组分难溶于水;五是性质要安定,即无论添加剂本身或加入燃料后均应保持稳定,不变质,适于长时间贮存和使用;六是价格要低廉,便于生产;还要无毒,对环境无污染。

  燃料油添加的种类很多,根据其功能可分为:抗爆剂;十六烷值提高剂(柴油抗爆剂);改善喷气燃料的添加剂;表面燃烧防止剂;抗氧防胶剂;金属钝化剂;清净分散剂;抗腐剂(抗氧抗腐剂);防冰剂;流动性能改进剂;其它添加剂,如抗静电添加剂,油性剂、抗微生物添加剂、抗泡沫剂和染色剂等等。此外还有重油添加剂,锅炉燃料和燃气轮机燃料所用的添加剂。

  不同品种的燃料所使用的添加剂类别也不同,表5-1列出了各种燃料所使用的添加剂类别。

项  目

航空汽油

车用汽油

喷气燃料

柴  油

添加量

抗爆剂

0

0

 

 

微量

十六烷值提高剂

 

 

 

0

极微量

燃料燃烧改进剂

 

 

0

 

极微量

表面燃烧防止剂

 

0

 

 

极微量

抗氧防胶剂

0

0

0

0

极微量

金属钝化剂

0

0

0

0

极微量

清净分散剂

 

0

 

 

极微量

抗腐剂

0

0

0

0

极微量

防冰剂

0

 

0

 

极微量

流动性能改进剂

 

 

 

0

极微量

带电防止剂

 

 

0

 

极微量

油性剂

 

 

0

 

极微量

染色剂

0

0

 

 

极微量

  近年来由对于节约能源和控制排气污染等日益重视,所以在柴油中往往也加入改善燃烧性能改进剂。

  一、汽油抗爆剂

  抗爆剂是提高航空汽油和车用汽油抗爆性能的—提高辛烷值的添加剂。

  以前常用的抗爆剂是四乙基铅,分子式为Pb(C H ) 。四乙基铅的抗爆性很高。但混入燃料后会在汽车的燃烧尾气中放出金属铅,对人体有害,会污染环境。为了减少环境污染,现已禁止使用四乙基铅作为汽油添加剂。

  近年来,人们常在汽油中加入含氧化合物来提高汽油的辛烷值。常用的汽油抗爆剂有:醇类(甲醇、乙醇和叔丁醇等)以及醚类[甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚(ETBE)和甲基叔戊基醚(TAME)等]。

  甲基叔丁基醚MTBE,分子式为:CH3OC(CH3)3,相对密度为0.741,沸点为55.3℃,研究法辛烷值为118。是一种无色透明、粘度低的可挥发性液体,具有特殊气味,含氧量为18.2%的有机醚类。它是一种高辛烷值汽油添加剂,化学含氧量较甲醇低得多,有利于暖车和节约燃料,蒸发潜热低,对冷启动有利,常用于无铅汽油的调合。也可以重新裂解为异丁烯,作为橡胶及其它化工产品的原料。

  乙基叔丁基醚ETBE,是一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分。ETBE与乙醇及MTBE都是高辛烷值汽油的改良剂,也叫“生物汽油添加剂”。汽油中ETBE的最大添加量为17%(体)。ETBE不但能提高汽油辛烷值的效果,而且还可以作为共溶剂使用。ETBE的沸点较高,与烃类物质相混不生成共沸化合物。这样既可以减少发动机内的气阻,又可降低蒸发损耗。ETBE同时还能被好氧性微生物分解。因此,ETBE不仅能使汽油的辛烷值得以提高,而且可使汽油的经济性及安全性都得到改善,所以说它是具有很大的市场潜力的一种优良添加剂。

  甲基叔戊基醚TAME,分子式为CH3OC(C5H11)3,相对密度为0.770,沸点为86℃,蒸汽压为10.3kPa,研究法辛烷值为104.5。它可减少由汽车尾气中的一氧化碳以及烃类引发的臭氧和光化学烟雾等对空气的污染。

  除了以上介绍的添加剂外,在生产工艺上还可采用铂重整、烷基化、异构化、叠合醚化等生产高辛烷值汽油及高辛烷值汽油组分进行优化调和。

  二、十六烷值提高剂(柴油抗爆剂)

  柴油发动机和汽油发动机的构造不同,柴油发动机是将空气在气缸中压缩后升温喷入柴油后自燃着火的,因而要求柴油燃料具有一定程度的十六烷值。十六烷值低的柴油燃烧性能差,燃烧后产生黑烟及沉淀物多,燃烧室的压力急剧增长、机器发生金属敲击声,造成发动机过度磨损,也会使发动机的效率降低。十六烷值过高则会使油料在临近喷油嘴处自燃而来不及与空气进行适当的混合。一般认为柴油的十六烷值在50~70为宜。直馏柴油的十六烷值比较高(50以上);催化裂化柴油,特别是环烷-芳香基原料的催化裂化产品的十六烷值较低(30~40)。用溶剂抽提和加氢等特殊的精制过程来提高柴油的十六烷值是不经济的。而有一些有机的或无机的化合物是可以提高柴油十六烷值的,这些化合物被称作十六烷值提高剂或柴油抗爆剂。

  可以作为十六烷值提高剂的化合物种类很多。例如,脂肪族烃(如乙炔、甲基乙炔、二乙烯基乙炔、丁二烯等),含氧的有机化合物(醇、醛、酮、醚和酯,如:糠醛、丙酮、二甲醚、乙酸乙酯、硝化甘油和甲醇等),金属化合物(如硝酸钡、油酸铜、二氧化锰、氯酸钾和五氧化二钒等),硝酸烷基酯、亚硝酸烷基酯和硝基化合物(如硝酸戊酯、硝酸正已酯和2,2-二硝基丙烷等),芳香族硝基化合物(如硝基苯和硝基萘等),肟和亚硝基化合物(如甲醛肟和亚硝基甲基氨基甲酸乙酯等),氧化生成物(如臭氧),过氧化物(丙酮过氧化物),多硫化物(二乙基四硫化物等)以及其它化合物。然而在这些类型化合物中,只有很少几种化合物得到实际应用,这是由于除了能够提高燃料的十六烷值外,添加剂还应满足其它的要求,如易溶于燃料而不溶于水、无毒、在贮存时安定、对燃料无有害的影响和价钱便宜等。已经得到实际应用的有硝酸戊酯和2,2-二硝基丙烷。

  十六烷值提高剂加入柴油后,在发动机的压缩燃烧冲程中添加剂热分解的生成物促进了燃料的氧化,缩短了着火落后阶段,减轻了柴油机的爆震。添加剂的作用是显著地降低了氧化反应开始的温度,扩大了燃烧前阶段中的反应范围和降低了燃烧温度。

  添加剂的效果与添加剂的种类、加入量及燃料的种类有关。燃料的十六烷值越高,添加剂的效果越大,例如对烷属燃料的效果比对裂化柴油或烷-芳香属燃料效果大,对环烷属燃料的效果较小。

表5-2 十六烷值提高剂的添加效果

添加剂

加入下列数量后十六烷值提高单位数

0.5%

1.0%

2.0%

3.0%

4.0%

丙酮过氧化物
硝酸乙酯
硝酸异戊酯

9.6
6.7
7.0

13.8
11.7
12.1

21.4
18.1
18.8

27.7
23.3
24.0

33.1
27.7
28.6

  由表5—2可见随添加量的增大,十六烷值提高的幅度减小。一般汽油中添加0.3%乙基液,其辛烷值可提高17~20单位;但提高柴油十六烷值同样单位数,添加剂的添加量却不可少于2%。

  一般的柴油十六烷值越高,则低温启动性越好;但使用添加剂虽然提高了柴油的十六烷值,可是低温启动性并不变好。

  使用添加剂后,发动机活塞环周围的沉积物虽不增加,对活塞环没有磨损,但出现粘结着活塞环的倾向;发动机功率有非常小的降低;燃料消耗量稍微增加或没有变化;降低了气缸的最高压力和压力升高速度,缩短了着火落后期;稍微减少了黑烟。

  硝酸戊酯的缺点是加入燃料后,经长期贮存后失效,生成不溶物,从而使燃料的十六烷值下降。某些环戊醇或环已醇的硝酸酯及其同系物具有较高的安定性,它们比硝酸戊酯更为有效地提高柴油的十六烷值。

  三、抗氧化防胶剂
 
  轻质燃料油,特别是二次加工所得的燃料油在贮存和运输过程中,由于与空气接触,并在光、热等条件的作用下,常常发生氧化生胶变质的现象,直接影响燃料油的使用性能。
 
  燃料油氧化生胶的效果:酸性产物增加,引起金属腐蚀;生成的胶质引起发动机进气管线堵塞;燃料室积炭增加,胶质粘结在气门、活塞上,增加机械磨损和功率损失。提高燃料油的安定性可以从两方面进行:一种是对燃料油进行很好地精制,把更多的不安定组分脱除。但是,这不是理想的方法,因为精制过度不仅会降低产品收率,而且会增加产品成本。另一种是在燃料油经过适当的精制后,加入少量的抗氧化添加剂,延缓胶质的生成,从而使燃料油至少在估计的贮存日期中得到保护。
 
  加入燃料油中的抗氧化添加剂的类型一般有三种:胺型、酚胺型和酚型。胺型添加剂有N,N´-二仲丁基对苯二胺、N-苯基,N´-环己基对苯二胺、N,N´-苯基对苯二胺;酚胺型的添加剂有对羟基二苯胺;酚型添加剂有2,4-二甲基6-叔丁基酚,2,6-二叔丁基酚,2,6-二叔丁基对甲酚。
 
  在上述三种抗氧化添加中,早先使用胺型较多,但胺型有毒,易与空气中的氧气作用而失效,贮存和运输时要充氮保护。因此,胺型抗氧化添加剂使用数量逐渐减少,不过它对脱臭不完全的汽油能使硫醇氧化成二硫化物。酚胺型抗氧化添加剂在燃料油中溶解度小,使用不方便。酚型抗氧化添加剂因易溶于燃料油,不溶于水,不易被空气氧化,来源容易。因此,酚型抗氧化添加剂广泛被使用。
 
  添加剂用量取决于添加剂抗氧化能力的强弱,与油品性质无关。一般的用量在0.005%~0.15%。
 
  抗氧防胶剂在新炼成的油品和已经氧化的油品中的效果是不同的。添加剂的作用效果随油品贮存时间的增加而下降,因此必须要在油品加工以后立即将抗氧防胶剂加入,否则要加入数量更多的抗氧防胶剂才能获得安定的汽油。表5—3列举了抗氧防胶剂对贮存中汽油胶质生成的影响。

添加剂名称

添加剂用量%(重)

每100毫升汽油中实际胶质,mg

贮存开始时

贮存四月后

贮存六月后

不含添加剂
-萘酚
木焦油馏分
苯基-对氨基酚

0
0.01
0.065
0.007

2—3
2—3
2—3
2—3

37
9
3
4

75
36
4
4

  四、柴油流动性能改进剂
 
  柴油经冷却后,油中蜡随温度下降而析出,温度越低,析出的蜡越多,致使油全部失去流动性。我国石蜡基原油较多而柴油含蜡(C16以上正构烷烃)量较高,产品的倾点、冷滤点和浊点很难打标,深加工脱蜡或裂解加氢成本高而产品收率低,故采用低温流动性改进剂是最理想的途径。流动性能改进剂能降低燃料的凝固点和低温下的粘度,但不能降低其浊点。
 
  低温流动性改进剂主要有:乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/烷基丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸高碳醇脂类等。
 
  柴油低温流动性改进剂的加入量一般为0.01%~0.1%。其使用效果不仅决定于添加剂本身的结构,也取决于柴油的馏分和烃类的组成。在我国柴油中的使用情况表明,环烷基油较中间基油感受性好,石蜡基油较差;不同加工工艺的柴油感受性不同,尤以催化裂化柴油、分子筛脱蜡、尿素脱蜡和临氢降凝柴油感受性较好。直馏柴油、加氢精制柴油感受性较差;从馏程看,馏程越宽感受性越好。实际使用时,应采用合理组分调配。
 
 
 
Copyright © 2014-2020 www.tiaoyou8.com