汽油抗爆劑

辛烷值是車用汽油最重要的質量指標，它綜合反映一個國家煉油工業水平和車輛設計水平，採用抗爆劑是提高車用汽油辛烷值的重要手段。添加汽油抗爆劑可提高汽油的抗爆性能，即車用無鉛汽油國家標準《GB17930-20061》的研究法辛烷值和抗爆指數，是生產高標號汽油的主要手段。

基本介紹

• 中文名：汽油抗爆劑
• 所用標準：車用無鉛汽油國家標準
• 種類：醇類、醚類、金屬類等
• 常見：四乙基鉛、二茂鐵等

種類

汽油抗爆劑根據其化學性質可分為不同種類，目前常見的主要有：醇類、醚類、金屬類、胺類、脂類和復配類。按套用特性又可分為金屬有灰和有機無灰型。

醇類抗爆劑由於和汽油的互溶性較差、氧含量大和國標限制等原因，目前很少套用於汽油的調合生產；

醚類抗爆劑的套用較為普及，MTBE（甲基叔丁基醚）為其主要代表，但受限於氧含量過高和熱值較低，在汽油中的摻兌量通常不超過10%。MTBE在國內多數煉廠具有生產；

金屬類抗爆劑常見的主要有四乙基鉛、二茂鐵、MMT（甲基環戊二烯三羰基錳）或CMT，由於在發動機內部會產生金屬沉積物，導致汽缸磨損、火花塞點火不良、氧感測器和三元催化器中毒等嚴重故障，目前已被禁止或限制。其中四乙基鉛和二茂鐵的添加列為國標明確禁止，錳系抗爆劑則被加以嚴格限制使用（檢出限量低於0.018g/L）。目前，市場上容易見到的主要是錳系抗爆劑，亦有少量二茂鐵抗爆劑。其中，MMT的供貨商主要為美國乙基公司；

胺類抗爆劑則鹼性較強，容易產生腐蝕，同時由於價格較高，較少有市場套用；

脂類抗爆劑單獨使用抗爆效率較低，多作為抗爆劑組分復配使用。

復配類抗爆劑系採用不同高辛烷值物質復配，形成良性協同效應的複合抗爆劑產品。抗爆效能較金屬抗爆劑弱，但比其他幾類抗爆劑更強，添加量不受限制，且不對其他質量指標產生負效應，為各類抗爆劑中最具前景的新型抗爆劑。典型代表為北京石油化工學院開發的F2-1非金屬無灰抗爆劑。

相關抗爆產品

化學名稱：甲基環戊二烯三羰基錳化學分子式：C9H7Mn(CO)3存在形態：液態

理化性質

表1 HS--3098典型理化性質

特性 單位 典型數據

形態 橙色液體

錳含量 重量% 24.4

密度@20℃ 克/毫升 ≥1.36

凝固點（初始） ℃ -1

閃點（閉口） ℃ 94

溶解度 汽油 可混溶

甲苯 可混溶

水，20℃ 5ppm

甘油 5%

成份組成

（重量%） MMT >98%

石油溶劑 <2%

表2 HS--3062典型理化性質

特性 單位 典型數據

形態 橙色液體

錳含量 重量% 15.1

密度@20℃ 克/毫升 ≥1.10

凝固點（初始） ℃ -30

閃點 (閉口) ℃ 50

成份組成

（重量%）

MMT >62%

輕質溶劑油 0-40%

重質溶劑油 0-40%

其它芳香烴 0-40%

作用機理

作用機理與四乙基鉛相似，即在燃燒條件下分解為活性氧化錳的微粒，由於其表面的作用，破壞汽車發動機中已生成的過氧化物，導致焰前反應中過氧化物的濃度降低，同時有選擇的中斷一部分鏈反應，從而阻礙自動著火，減緩了釋出能量的速度，使燃料的抗爆性提高。

其中，液態產品中加入了一定助劑，能有效防止抗爆主劑的分解凝聚；同時，助劑能在汽油燃燒後將抗爆主劑燃燒產生的金屬氧化物導出機外和促進汽油燃燒完全，減少尾氣污染物排放量，減少燃燒室積炭，提高產品綜合使用性能。

性能特點

提高汽油辛烷值

在汽油中加入萬分之一MMT，錳含量不超過18mg/L，可提高汽油辛烷值2～3個單位。

提高汽車動力性、降低油耗

經交通部汽車運輸行業能源利用監測中心發動機架試驗表明：加有MMT的90#無鉛汽油與不含MMT的90#無鉛汽油相比，發動機動力性能提高而油耗降低。

與MTBE及乙醇等含氧組份良好的配合性

MMT與MTBE、乙醇在辛烷值改進上具有較好的加合性，這為生產高標號汽油提供了方便。即可滿足較高的辛烷值，又可避免因過量使用MTBE造成汽車動力性能下降過多,且可滿足“氧含量不大於2.7%”的國家標準。

減少汽車尾氣中污染物排放

加有MMT的90#無鉛汽油與不加劑的90#無鉛汽油相比發動機尾氣中CO下降17.7%，HC下降18.2%。

對汽車廢氣催化轉化器有改善作用

磷是公認的催化器毒素，MMT燃燒時可清除磷並減少催化器上的沉積物，因此使用MMT的燃料能延長催化劑的壽命，使催化劑保持高的轉化率，從而更有效地轉化有害氣體，減少污染物排放。

改善煉油操作

● 降低重整裝置操作的苛刻度

● 降低汽油中的芳烴含量

● 降低汽油中的烯烴含量

● 減少原油的需要量

增加油品調合的靈活性

可通過合理地使用MMT、MTBE、重整汽油、催化汽油及直餾汽油來調出各種規格的汽油產品。

使用方法

（1）MMT的稀釋：對於高濃度的MMT應先稀釋後再加入汽油中，將MMT與特製助劑同時加入溶劑中（如甲苯、混合二甲苯、乙醇、溶劑油、汽油等），在N2保護下，攪拌30分鐘充分溶解，配成MMT溶液，然後按比例將配製的溶液調入汽油中。

（2）低濃度MMT產品可直接按比例調入汽油中。

( 3)MMT產品的加入量：

產品型號 產品中錳含量 每噸汽油中加入量 每升汽油中加入量

HS—3098 24.4% 102g 0.074g

HS—3062 15.1% 165g 0.119g

包裝

使用200L鍍鋅鐵桶包裝，每桶淨重180Kg；也可根據客戶實際需要採用其他包裝形式。7、 儲存: 儲存在陰涼、乾燥、通風良好處，遠離火源，不用時關閉容器; 含MMT的汽油採樣、留樣必須使用深棕色瓶。

辛烷值是車用汽油最重要的質量指標，它綜合反映一個國家煉油工業水平和車輛設計水平，採用抗爆劑是提高車用汽油辛烷值的重要手段。抗爆劑主要有烷基鉛、甲基環戊二烯三羰基錳（MMT）、甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基叔戊基醚、叔丁醇、甲醇、乙醇等。無公害抗爆添加劑是今後發展的方向。

四乙基鉛是1921年發現的，1923年開始在車用汽油中使用，是直至1959年被人們唯一使用的辛烷值改進劑。1960年四甲基鉛進入抗爆劑市場，催化重整工藝的發展使其使用量迅速增加。目前四甲基鉛、四乙基鉛及其化學混合物和物理混合物仍作為重要抗爆劑在某些地區廣泛套用。烷基鉛抗爆劑具有工藝簡單、成本低廉、效果突出的優勢，所以一直是效率很高的辛烷值改進劑。從使用性能與經濟效果來看，目前還沒有一種比得上烷基鉛的抗爆劑。可以預見，一旦鉛微塵能有效控制，烷基鉛抗爆劑將繼續服務於人類。

隨著汽車廢氣排放控制及保護環境的需要，國際上已經限制向汽油內加烷基鉛，並逐步實現汽油低鉛化和無鉛化。美國、加拿大、澳大利亞等國汽油無鉛化推行較快，西歐汽油正向低鉛化發展。據報導，1990年西方國家汽油耗量的55%為無鉛汽油。烷基鉛抗爆劑限制使用，將促進非鉛抗爆劑及煉油加工深度的研究與發展。

人們對非鉛抗爆劑的探索曾進行過不懈努力。芳香胺及其他含氮化合物的研究表明，儘管其具有一定的改進辛烷值的效果，但是由於其加入量大、毒性、排放等問題，尚未形成商品。

1959年美國有一家公司向市場推出了甲基環戊二烯三羰基錳，作為四乙基鉛輔助抗爆劑，後來作為單獨抗爆劑使用。該劑有效地提高了汽油辛烷值。但有研究認為，MMT在發動機燃燒室內表面形成多孔性沉積物，使火花塞壽命縮短，容易造成環境中錳含量上升，美國於1978年停用MMT。儘管MMT有很多缺點，但是它畢竟是繼烷基鉛之後研究出來的高效抗爆劑。

20世紀70年代國外出現過含氧化合物作為汽油新的調合組分，其中比較重要的有甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚和叔丁醇，它們都具有相當高的無鉛辛烷值和調合辛烷值，這就為尋求新的汽油調配方案提供了方便，但它們分別存在著蒸發性、互溶性、腐蝕性、毒性和廢氣排放以及經濟性等問題。

MTBE作為汽油添加劑已經在全世界範圍內普遍使用。它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CO含量，同時降低汽油生產成本。MTBE套用至今，需求量、消費量一直處於高增長狀態，其生產技術也日趨成熟。但最近，美國加州以污染水質為由，禁止使用MTBE，美國國家環境保護部門也有類似動作。這表明，美國已開始限制MTBE生產及套用。美國是MTBE消費大國，這一演變將使MTBE產業受到威脅。目前世界汽油用MTBE年產能力超過2100萬噸，由於受禁用威脅，其生存將受到嚴峻考驗。也有專家認為，美國發生的對MTBE的恐慌，在近期內不會擴散到歐洲和亞洲。迄今，歐洲和亞洲尚無禁用MTBE的任何意向，這些地區將在一定時期內繼續採用MTBE作為清潔汽油的主要組分。特別是亞洲MTBE需求量快速增加。我國MTBE需求也處於快速增長狀態，特別是我國近期推廣使用高辛烷值無鉛汽油，並在北京、上海、廣州率先執行城市清潔車用無鉛汽油新標準，所用辛烷值改進劑主要是MTBE。因此，我國MTBE需求量還將有所增加。隨著吉化錦江油化廠、林源煉油廠、前郭煉油廠等企業MTBE生產裝置投產，我國現有MTBE生產裝置增加到27套，總年產能力達62萬噸。目前，我國汽油用MTBE年需求量為80萬噸，缺口較大。

美國已開發出一種生物降解水溶性清潔燃料添加劑，它是直鏈C1～C8燃料級醇混合物，辛烷值為128，可代替MTBE用於汽油添加劑，也可作為四乙基鉛替代物用於柴油摻混物。如果該產品被用作MTBE的代替品，那么因禁用MTBE而引起甲醇廠過剩的產能即可經過改造轉產該產品。美國有家研究所現正在對該產品進行單獨測試，估計到年底才能完成這些試驗。專家指出，甲醇工廠經過改造，並採用專利催化劑適當改變一些反應條件，就能生產該產品。醇類用作汽油添加劑由於含有羥基而顯示出不良效果，但甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都已用於汽油添加劑。其混合物用作汽油添加劑具有MTBE相似功能，還有價格優勢，用作汽油調合劑具有較大的市場潛力。

目前我國正重點推廣車用乙醇汽油，這將為我國積極、穩妥地推廣使用車用汽油，規範產品混配，起到保證作用。乙醇汽油技術在國外已十分成熟。目前，國外使用車用乙醇汽油的國家主要是美國和巴西，歐盟國家也使用車用乙醇汽油。

目前，我國汽油年消耗量約為3600萬噸，即使全部使用乙醇汽油，生產乙醇所需玉米，僅占我國玉米產量的8%左右。因此，不會對糧食供應產生衝擊，而且有利於環境改善。用乙醇替代等量汽油，可降低汽車尾氣有害物質排放，而且使用燃料乙醇汽油對汽車行駛性能也沒有什麼影響。據悉，乙醇汽油價格將與目前同等標號的無鉛汽油相同，它基本隨國內汽油價格浮動，因此使用乙醇汽油不會增加消費者負擔。

此外，目前也有專利報導，採用二茂鐵、聚異丁烯基丁二醯亞胺、聚異丁烯鋇鹽等可組成一種具有抗爆功能，無毒，安全，穩定性好的無鉛汽油抗爆添加劑。該添加劑用量小，成本低，使用方便，可提高辛烷值。聚異丁烯基丁二醯亞胺一般採用低鹵素聚異丁烯基丁二醯亞胺。