國V車用汽油復(fù)合抗爆劑應(yīng)用性能研究*

唐詩洋，張樹華，劉巖，李健，陳慶海

（黑龍江省能源環(huán)境研究院，黑龍江哈爾濱150027）

工程師園地

國V車用汽油復(fù)合抗爆劑應(yīng)用性能研究*

唐詩洋，張樹華，劉巖，李健，陳慶海

（黑龍江省能源環(huán)境研究院，黑龍江哈爾濱150027）

本文研究了國V車用汽油復(fù)合抗爆劑的應(yīng)用性能。試驗(yàn)表明，復(fù)合抗爆劑對汽油具有良好的感受性，能夠顯著提高油品的辛烷值，利用其調(diào)和的汽油符合GB17930-2013國家《車用汽油》V標(biāo)準(zhǔn)，且-40℃條件下放置48h，油品無相分離，適合東北地區(qū)使用。

車用汽油國V標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)合抗爆劑；應(yīng)用性能

為加快油品質(zhì)量升級，減少尾氣排放，國務(wù)院在近日發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中提出，在2017年底前，全國供應(yīng)符合國家第五階段標(biāo)準(zhǔn)（GB 17930-2013（V））的車用汽油。在已發(fā)布的第四階段車用汽油標(biāo)準(zhǔn)（國IV）中硫含量不大于50×10-6的基礎(chǔ)上，第五階段的硫含量降至10×10-6，烯烴含量降至不大于25（V/V），錳含量也減少為0.002mg· g-1，同時(shí)不得向汽油中人為加入甲醇以及含鉛、含鐵和含錳的添加劑。

隨著汽油質(zhì)量的升級，硫含量和烯烴的降低以及禁止人為加入錳劑都會(huì)造成汽油辛烷值損失。對于中國的煉油企業(yè)而言，油品脫硫過程中最大的副作用是大量烯烴加氫后飽和，汽油辛烷值損失可達(dá)25個(gè)單位。同時(shí)，油品升級必然帶來成本上升的壓力，煉廠裝置改造需要資金投入，油品煉制過程中裝置的損耗及人力、物力、時(shí)間和技術(shù)的投入加大，造成煉油企業(yè)動(dòng)力不足。因此，現(xiàn)在汽油的升級明顯滯后于國家要求，與歐美等發(fā)達(dá)國家的油品相比更是存在較大差距。在我國現(xiàn)有煉油裝置技術(shù)構(gòu)成的現(xiàn)狀下，汽油抗爆劑由于用量少［1］，操作靈活，效果明顯，經(jīng)濟(jì)性好，已經(jīng)成為提高汽油辛烷值最為經(jīng)濟(jì)有效的重要手段。

目前，已研發(fā)的抗爆劑雖然類別眾多，但真正做到高效、環(huán)保的抗爆劑并且能大規(guī)模推廣的并不多［2］，所以我們的研究方向?yàn)榧饶軌蛱岣呖贡Ч植辉黾迎h(huán)境壓力的有機(jī)無灰型抗爆劑［3］。在符合GB 17930-2013《車用汽油（V）》標(biāo)準(zhǔn)以及中石油集團(tuán)系統(tǒng)《車用汽油追加標(biāo)準(zhǔn)》的前提下，我們選擇采用有機(jī)非金屬無灰類［4，5］化合物作為汽油抗爆劑，不僅避免金屬抗爆劑［6］的缺點(diǎn)，還具有高辛烷值、低蒸氣壓、高燃燒熱和油溶性好等突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有優(yōu)異的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，使汽油燃燒更完全，降低有害氣體排放，在實(shí)際應(yīng)用中顯著提升油品的質(zhì)量等級。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要實(shí)驗(yàn)材料

基礎(chǔ)汽油（中石油遼陽石油化工公司）；甲基叔丁基醚（黑龍江安瑞佳石油化工有限公司）；組分1（茂名石油化工公司）；組分2（金陵石油化工公司）；組分3（鎮(zhèn)海石化總廠）；組分4（高橋石化公司煉油廠）；組分5（蘭州煉油化工總廠），以上原料均為工業(yè)級。

1.2主要儀器

bcd-181mlc超低溫冰箱（美菱電器）；ERASPEC中紅外汽油分析儀（美國培安公司）；SKY2102-Ⅰ汽油辛烷值測定機(jī)（上海神開石油化工裝備股份有限公司）。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1車用汽油的抗爆性試驗(yàn)將復(fù)合添加劑加入到基礎(chǔ)油中充分混合，根據(jù)GB/T 5487-1995標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，測定汽油試樣的辛烷值（RON）。試驗(yàn)條件為：辛烷值測定機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速600r·min-1，大氣壓力101kPa，展寬198，溫度22℃，冷卻液溫度100℃。

1.3.2車用汽油低溫抗相分離性能測試將復(fù)合添加劑加入到基礎(chǔ)油中充分混合，取樣品200mL，置于250mL具塞量筒中，將裝有含不同含量添加劑油品的容器垂直放置于已調(diào)制恒溫的-40℃的冰箱中進(jìn)行低溫測試，分別在12、24、36、48h觀察樣品形態(tài)。

1.3.3行車試驗(yàn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12545.1-2001乘用車燃料消耗量試驗(yàn)方法以及國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12543-1990乘用車加速性能試驗(yàn)方法，利用ix6477A-M福特全順6座汽車（發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)SKY4716）進(jìn)行行車試驗(yàn)。

（1）車油箱放空后定量加入利用復(fù)合抗爆劑調(diào)和的國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油。

（2）行車試驗(yàn)地點(diǎn)：機(jī)場高速公路。

（3）狀況：該車定員6人，實(shí)際乘員6人，屬滿負(fù)荷。

（4）行車?yán)锍蹋焊咚俟芬粋€(gè)往返為一次行車總里程50.37km計(jì)算。

（5）行車時(shí)速：以90km·h-1勻速行駛。

（6）燃油的計(jì)算：一個(gè)往返后將油箱內(nèi)的燃油放凈并稱量，以kg為單位計(jì)算。

2　結(jié)果與分析

2.1國V車用汽油復(fù)合抗爆劑對汽油的感受性

表1　復(fù)合抗爆劑的添加量與汽油辛烷值的關(guān)系Tab.1 Differentamounts of the composite antiknock and the result of RON

由表1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，復(fù)合抗爆劑的添加量為1.4%～2.3%時(shí)，汽油的辛烷值顯著增加，產(chǎn)生了調(diào)和正效應(yīng)。當(dāng)添加量為2.3%時(shí)，汽油的辛烷值增加3.96個(gè)單位，達(dá)到92.30，復(fù)合抗爆劑對汽油具有良好的感受性。繼續(xù)添加，汽油的RON增加開始變得極為緩慢，甚至有下降的趨勢。因此，綜合考慮原料成本及企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益等因素，復(fù)合抗爆劑的添加比例為2.3%較為合適。

2.2利用復(fù)合抗爆劑調(diào)和國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油低溫性影響

由于黑龍江省位于歐亞大陸東部、太平洋西岸、中國最東北部，從12月～第二年2月，最低氣溫達(dá)到-40℃，因此，研究利用復(fù)合抗爆劑調(diào)和國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油的低溫抗相分離性能，對于其在黑龍江省推廣應(yīng)用具有積極意義。

表2　調(diào)和國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油低溫抗相分離性能試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Test results of low temperature resistance of the blended gasolinewithmotor vehicles（V）national standard

由表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)添加量為1.7%時(shí)，放置48h后，汽油分層；當(dāng)添加量為1.8%時(shí)，放置36h后，汽油開始出現(xiàn)微混濁；而添加量≥2%時(shí)，放置48h后，汽油保持清亮透明，無相分離。滿足東北高寒地區(qū)的使用要求。

2.3行車實(shí)驗(yàn)

利用加注復(fù)合抗爆劑調(diào)和國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油的福特全順汽車進(jìn)行行車試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表4、5。

表3　實(shí)驗(yàn)車輛與試驗(yàn)條件Tab.3 Test vehicle and conditions

表4　車用燃料消耗量對比試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Contrastexperiment results of the fuel consumption of the test vehicle

表5　車輛啟動(dòng)性能和動(dòng)力性能對比試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Contrast experiment results of starting and dynamic performance of the test vehicle

由表4、5的行車試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果得出，車輛燃用復(fù)合抗爆劑調(diào)和的國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油與E93#汽油相比，在勻速行駛時(shí)百公里油耗減少0.871%，節(jié)油0.058kg/100km，這是由于復(fù)合抗爆劑具有優(yōu)良的抗爆能力，能夠促進(jìn)汽油完全燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。車輛怠速和冷啟動(dòng)均正常，動(dòng)力性能方面，燃用復(fù)合抗爆劑調(diào)和的國V標(biāo)準(zhǔn)92#汽油的低速加速與中高速加速時(shí)間均比E93#汽油減少0.5s和1.1s，并且發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲略小于乙醇汽油，體現(xiàn)了優(yōu)異的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

3　結(jié)論

（1）添加比例為2.3%的復(fù)合抗爆劑可使RON為88.34的基礎(chǔ)油調(diào)和后達(dá)到92.30，標(biāo)號(hào)提高3.96個(gè)單位。

（2）復(fù)合抗爆劑調(diào)和的國V車用汽油，在-40℃條件下放置48h，油品清亮透明，無相分離。

（3）車輛燃用調(diào)和的國V車用汽油在勻速行駛的百公里油耗比E93#汽油減少0.871%；低速、中高速加速時(shí)間比E93#汽油分別減少0.5s和1.1s，并且發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲略小于乙醇汽油。

［1］查東，朱元強(qiáng)，李來才.低碳烷基胺與鄰羥基苯胺抗爆性能的理論研究比較［J］.四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，28（5）：584-587.

［2］李躍，王慧超，楊栩.新型汽油抗爆劑發(fā)展研究［J］.廣州化工，2015，43（15）：31-33.

［3］張延玲.混合型抗爆劑在石腦油調(diào)和汽油中的應(yīng)用研究［J］.化學(xué)工程，2009，37（6）：74-77.

［4］蔣艦，郭寶華，陳君麗.無灰抗爆劑在97#汽油中的應(yīng)用研究［J］.廣州化工，2013，41（16）：105-107.

［5］王璐璐，齊邦峰，曹祖賓，等.含氧化合物對汽油抗爆性的影響［J］.遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，25（4）：17-19.

［6］劉國興.高效汽油抗爆劑MMT的合成與應(yīng)用［J］.化學(xué)工程師，2006，（4）：41-43.

Application performance research of the antiknock for the gasolinewith motor vehicles（V）national standard*

TANG Shi-yang，ZHANG Shu-hua，LIU Yan，LIJian，CHENQing-hai
（Energy and Environment Research Institute of Heilongjiang Province，Harbin 150027，China）

In this paper，we researched the application performance of the antiknock for the gasoline withmotor vehicles（V）national standard.The results showed that the octane value of the gasoline could be significantly improved by adding the composite antiknock.The blended gasoline with the composite antiknock weremeasured up GB 17930-2013-gasoline with motor vehicles（V），and were not apparent phase and remained clear and transparent in Northeastern China，when put for 48h at-30℃.

national standard of gasoline formotor vehicles（V）；composite antiknock；application performance

TE624.8

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160259

2015-12-23

黑龍江省科學(xué)院青年創(chuàng)新基金

唐詩洋（1986-），女，助理研究員，2012年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，主要從事節(jié)能技術(shù)研究。