芳胺抗爆劑對(duì)100號(hào)無鉛航空汽油性質(zhì)的影響

葉 巍, 陳微微, 宋月芹, 周曉龍, 鄒 瀅

(華東理工大學(xué)化工學(xué)院,石油加工研究所,上海 200237)

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芳胺抗爆劑對(duì)100號(hào)無鉛航空汽油性質(zhì)的影響

葉 巍, 陳微微, 宋月芹, 周曉龍, 鄒 瀅

(華東理工大學(xué)化工學(xué)院,石油加工研究所,上海 200237)

研究了馬達(dá)法辛烷值(MON)不低于95的無鉛航空汽油的配制方法,考察了加入苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺后,所調(diào)制汽油的MON、冰點(diǎn)、餾程等重要性質(zhì)受到的影響。航空汽油的MON隨芳胺添加量增加而提高,且不同芳胺對(duì)MON的影響程度不同。向基礎(chǔ)油中添加體積分?jǐn)?shù)為5%的苯胺、間甲苯胺或7%的N-甲基苯胺時(shí),MON均可達(dá)99.5以上,而加入芳胺會(huì)同時(shí)提高航空汽油的冰點(diǎn)、90%餾出溫度和終餾點(diǎn),使汽油難以達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)。用沸點(diǎn)較低的苯胺和熔點(diǎn)較低的N-甲基苯胺復(fù)配的方法,添加后所調(diào)制航空汽油的MON、冰點(diǎn)和餾程均可滿足國(guó)標(biāo)要求。

無鉛航空汽油; 芳胺; 馬達(dá)法辛烷值; 冰點(diǎn); 餾程

航空汽油簡(jiǎn)稱航汽,是驅(qū)動(dòng)裝載往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)燃料。隨著近年來我國(guó)通用航空業(yè)的發(fā)展,航汽市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅速。國(guó)內(nèi)外規(guī)?；a(chǎn)的75、95、100號(hào)航汽中,用于中負(fù)荷飛機(jī)的95、100號(hào)汽油仍需添加四乙基鉛以滿足指標(biāo)要求[1]。隨著目前航汽消費(fèi)量的增加,形成的鉛排放逐漸增多,引發(fā)的環(huán)保問題日益突出。航汽的無鉛化也越來越受到社會(huì)關(guān)注,而芳胺具有優(yōu)良的抗爆性,燃燒后又不像金屬抗爆劑那樣會(huì)導(dǎo)致氣缸積存沉淀物和火花塞燒蝕的嚴(yán)重問題[2]。因此,通過添加芳胺以替代四乙基鉛實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)航汽無鉛化不失為較佳的選擇。

Gaughan[3]考察了添加苯胺對(duì)航汽馬達(dá)法辛烷值(MON)的影響,發(fā)現(xiàn)體積分?jǐn)?shù)為4%的苯胺加到MON為91的基礎(chǔ)油后,MON提高到95。Braly[4]、Henderson[5]、Hants[6]分別添加6% (體積分?jǐn)?shù))苯胺、6% (體積分?jǐn)?shù))間甲苯胺以及質(zhì)量質(zhì)量濃度為0.52 g/L甲基環(huán)戊二烯三羰基錳以替代四乙基鉛,均使汽油的MON達(dá)到99.5。柳華[7]提出同時(shí)用芳胺、醚、酯作為抗爆劑,調(diào)和的無鉛航汽MON為 99.6。

雖然國(guó)內(nèi)外已有一些關(guān)于芳胺作為航汽抗爆劑的研究報(bào)道,但這些研究?jī)H涉及了芳胺對(duì)航汽辛烷值的提高作用,有關(guān)芳胺對(duì)航空汽油其他性質(zhì)的影響報(bào)道甚少。本文首先配制出具有較高M(jìn)ON的航汽基礎(chǔ)油,并考察了苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺對(duì)汽油基礎(chǔ)油抗爆性的提升作用,分析了添加芳胺對(duì)所調(diào)制航汽的冰點(diǎn)、餾程等重要性質(zhì)的影響,為國(guó)內(nèi)高牌號(hào)航汽早日無鉛化奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 燃料主要性能測(cè)試

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方法,分別測(cè)試油品辛烷值、餾程、冰點(diǎn)、蒸汽壓。相應(yīng)地,依據(jù)GB/T 503—1995,在FPM-85型辛烷值測(cè)試機(jī)上,設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為900 r/min,使燃料與空氣混合比達(dá)最大爆震強(qiáng)度。讀取油品與兩個(gè)相鄰爆震強(qiáng)度的參比燃料爆震表讀數(shù),按內(nèi)插法計(jì)算MON。依據(jù)GB/T 6536—2010,取100 mL試樣裝入恩氏蒸餾瓶,調(diào)節(jié)加熱速度,使開始加熱到初餾點(diǎn)時(shí)間為5～10 min,使油品經(jīng)0～1 ℃冷浴餾出到15 ℃水浴下的量筒內(nèi),控制流速4～5 mL/min,記錄從初餾點(diǎn)到蒸餾結(jié)束時(shí)各段的蒸餾溫度。依據(jù)GB/T 2430—2008,取25 mL試樣倒入雙臂玻璃試管中,將試管放入盛有冷卻劑的真空保溫瓶?jī)?nèi),以每秒1～1.5次的速率攪拌,持續(xù)觀察試管內(nèi)油樣,直至看見晶體時(shí)記錄結(jié)晶消失時(shí)的汽油溫度(即冰點(diǎn))。依據(jù)GB/T 8017—2012,采用RVP4500蒸汽壓分析儀,調(diào)節(jié)氣、液體室容積比為3.95～4.05,取樣50 mL于1 ℃冷浴中的液體室中,待調(diào)節(jié)試樣從液體室進(jìn)入37.8 ℃水浴的氣體室后,上下振蕩8次,5 min后觀察壓力表,記錄雷德蒸汽壓(RVP)。

1.2 原料油

以100號(hào)航空汽油的質(zhì)量指標(biāo)為調(diào)和目標(biāo),研究所考察的原料油來自文獻(xiàn)[8]中介紹的常用高品質(zhì)航汽基礎(chǔ)油組分,將各原料組分性質(zhì)與國(guó)標(biāo)的要求列于表1。

表1 航汽常用調(diào)和原料的性質(zhì)及相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求

2 結(jié)果與討論

2.1 調(diào)制100號(hào)無鉛航汽基礎(chǔ)油

對(duì)于表1所列調(diào)制航汽的常用原料,其中工業(yè)異辛烷的主要組分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)90%的2,2,4-三甲基戊烷,其余組分則包括2,2,3-甲基戊烷、2,3,4-三甲基戊烷等同分異構(gòu)體?？紤]到芳烴與異辛烷的辛烷值較高,烷基化油、加氫裂化油、重整生成油的餾程較寬有利于調(diào)和汽油燃燒,異戊烷(2-甲基丁烷)因具有高蒸汽壓對(duì)航汽的雷德蒸汽壓有顯著調(diào)節(jié)作用[10],因此在調(diào)配航空基礎(chǔ)油時(shí)適當(dāng)使用上述原料,依據(jù)表1中的國(guó)標(biāo)要求,控制基礎(chǔ)油中甲苯、異丙苯的體積分?jǐn)?shù)分別為20%與10%,將體積分?jǐn)?shù)為8%的烷基化油、加氫裂化油、重整生成油分別摻入到配方3中進(jìn)行對(duì)比分析,再調(diào)整基礎(chǔ)油中異辛烷、異戊烷等烷烴組分的體積分?jǐn)?shù)獲得配方3,測(cè)得相應(yīng)基礎(chǔ)油配方的主要性質(zhì)如表2所示。

由表2可知,配方1的MON為95.0,配方2、3的MON相對(duì)較低,分別為91.7和92.6。雷德蒸汽壓主要通過調(diào)節(jié)異戊烷體積分?jǐn)?shù)使之超過38 kPa的國(guó)標(biāo)要求下限值。3個(gè)配方的餾程分布特別是終餾點(diǎn)差異較大,配方2因采用重組分多的重整生成油使終餾點(diǎn)(FBP)高達(dá)198 ℃;添加烷基化油的配方1次之,終餾點(diǎn)為184 ℃;添加了重組分少的加氫裂化油的配方3僅為167 ℃。由于100號(hào)航汽MON需達(dá)到99.5,為滿足指標(biāo)要求,基礎(chǔ)油選用MON最高的配方1,但配方1由于采用直接來自煉廠的烷基化油使得終餾點(diǎn)過高。為確?；A(chǔ)油的餾程滿足國(guó)標(biāo)要求,本文采用蒸餾方法切割烷基化油中的重組分,以105 ℃為切割點(diǎn),蒸餾切割得到的輕烷基化樣品餾程為56～120 ℃、MON為92、RVP為35.5 kPa,所得調(diào)和基礎(chǔ)油性質(zhì)見表3。從表3可見,采用輕烷基化油后,基礎(chǔ)油MON升至95.2,FBP由184 ℃降到152 ℃。

表2 3種基礎(chǔ)油配方的主要性質(zhì)

表3 用于調(diào)制100號(hào)航汽的基礎(chǔ)油的組成及其性質(zhì)

2.2 芳胺抗爆效果評(píng)價(jià)

2.2.1 不同芳胺對(duì)高品質(zhì)航汽辛烷值的影響 芳胺對(duì)汽油的辛烷值有明顯提升作用,但其用量遠(yuǎn)高于金屬抗爆劑,通常加體積分?jǐn)?shù)為0.5%～15%的芳胺能使汽油辛烷值增加1.2～10個(gè)單位[10]。為系統(tǒng)分析芳胺抗爆效果,向上述調(diào)制MON為95.2的基礎(chǔ)油中分別加入不同體積分?jǐn)?shù)的苯胺、N-甲基苯胺及間甲苯胺,其辛烷值變化如圖1所示。由圖1可知,3種芳胺均能提升航汽的MON,抗爆效果按N-甲基苯胺、苯胺、間甲苯胺順序遞增,且均隨添加量增加而升高。當(dāng)加入體積分?jǐn)?shù)為5%的苯胺、間甲苯胺和7%的N-甲基苯胺時(shí),航汽的MON分別達(dá)到99.6、99.7和99.5,滿足了國(guó)標(biāo)中MON不低于99.5的要求。同時(shí),芳胺對(duì)汽油MON提升效果的增加呈現(xiàn)出隨添加量增大而變小的規(guī)律,當(dāng)向基礎(chǔ)油中加入苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺的體積分?jǐn)?shù)分別由1%增至3%時(shí),航汽MON分別由96.4、96.3、96.6增加到98.5、98.1、98.7,增幅分別為2.18%、1.87%、2.17%;添加物的體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí),航汽MON分別達(dá)99.6、99.3、99.7,較添加體積分?jǐn)?shù)3%時(shí)的MON分別增加1.12%、1.22%、1.01%;添加物的體積分?jǐn)?shù)為7%時(shí),航汽MON分別達(dá)99.8、99.5、99.9,較添加5%體積分?jǐn)?shù)時(shí)的MON均加增0.2%。鑒于上述增幅的依次遞減,可推測(cè)出通過不斷增加3種芳胺的用量難以無限提高航汽的辛烷值,故芳胺對(duì)汽油辛烷值的提升存在著與烷基鉛相似的“飽和效應(yīng)”[11]。

圖1 航汽調(diào)和MON隨不同芳胺體積分?jǐn)?shù)的變化 Fig.1 Change on blending MON of aviation gasoline with additive volume fractions of different aromatic amines

針對(duì)不同芳胺表現(xiàn)出的抗爆效果差異,可依據(jù)相應(yīng)分子結(jié)構(gòu)按電子轉(zhuǎn)移機(jī)理[12]解釋。因芳胺可在燃料預(yù)燃階段與烷烴氧化所形成的過氧化物作用而失電子成為碳正離子基,碳正離子基性質(zhì)活潑,易發(fā)生脫離子聚合,聚合時(shí)產(chǎn)生的質(zhì)子可使過氧化物變?yōu)槎栊缘摹猂OOH以控制爆震。上述3種芳胺中的N-甲基苯胺因N原子上有甲基,形成空間位阻使聚合過程受到抑制,故抗爆效果弱于苯胺;間甲苯胺因在氨基的間位連有供電子甲基,可分散苯環(huán)對(duì)N原子的吸電子作用,形成的正離子基更穩(wěn)定,較苯胺可更有效消除過氧化物,控制爆震。

2.2.2 航汽中芳烴體積分?jǐn)?shù)對(duì)芳胺抗爆效果影響 由于芳烴可與燃料燃燒中形成的自由基發(fā)生鏈終止反應(yīng)以達(dá)到爆震效果[13],這將對(duì)同樣作用于自由基而具備抗爆作用的芳胺構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng),意味著所含芳烴的體積分?jǐn)?shù)可能會(huì)影響芳胺對(duì)油品抗爆性能的作用。本文考察了所含芳烴體積分?jǐn)?shù)對(duì)芳胺抗爆效果的影響,結(jié)合航汽中芳烴體積分?jǐn)?shù)不得超過35%的規(guī)定,配制含芳烴體積分?jǐn)?shù)分別為25%、30%、35%的基礎(chǔ)油配方1～3,并使各基礎(chǔ)油配方的MON相近以降低基礎(chǔ)油MON對(duì)芳胺調(diào)和作用的影響。選擇苯胺為芳胺代表組分,以3%、5%的體積分?jǐn)?shù)加入基礎(chǔ)油,測(cè)得MON如表4所示。

表4 添加苯胺對(duì)含不同體積分?jǐn)?shù)芳烴基礎(chǔ)油MON的調(diào)變效果

MON1、MON2and MON3are motor octane numbers of base oil,blending oil with adding 3% and 5% volume fraction of aniline,respectively

由表4可知,向含芳烴體積分?jǐn)?shù)為25%、30%、35%的基礎(chǔ)油中加體積分?jǐn)?shù)3%的苯胺時(shí),MON分別由94.8、95.2、95.0增至98.1、98.5、98.2,增幅分別為3.48%、3.46%、3.37%;加入5%體積分?jǐn)?shù)苯胺時(shí),MON增至99.4、99.6、99.3,增幅分別為4.85%、4.62%、4.53%。由此可見,當(dāng)基礎(chǔ)油中芳烴的體積分?jǐn)?shù)為25%～35%時(shí),對(duì)苯胺提升辛烷值作用的影響較小,芳烴在消除自由基,降低爆震上對(duì)芳胺的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)不明顯。

2.3 添加芳胺對(duì)冰點(diǎn)的影響

為防止高空中的低溫環(huán)境造成燃料結(jié)晶阻礙流動(dòng)并危及飛行安全,國(guó)標(biāo)規(guī)定航汽冰點(diǎn)應(yīng)低于-58 ℃。由于苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺的熔點(diǎn)分別為-6.3 ℃、-57.1 ℃、-30.7 ℃,加入后必然影響油品冰點(diǎn)。測(cè)得表3中航汽基礎(chǔ)油的冰點(diǎn)為-87.4 ℃,考察添加芳胺后航汽冰點(diǎn)的變化,結(jié)果如表5所示。

由表5可知,加入3種芳胺均能不同程度地提高基礎(chǔ)油冰點(diǎn),冰點(diǎn)增幅最大的為苯胺,增幅最小的為N-甲基苯胺,且冰點(diǎn)均隨芳胺加入量的增加而逐漸升高。其中,在加入體積分?jǐn)?shù)為7%N-甲基苯胺時(shí),航汽冰點(diǎn)為-69.7 ℃,仍滿足指標(biāo)要求,而當(dāng)添加體積分?jǐn)?shù)為3%苯胺或5%間甲苯胺時(shí),航汽冰點(diǎn)便高于-58 ℃的國(guó)標(biāo)規(guī)定上限。由此可見,就冰點(diǎn)而言,N-甲基苯胺是較合適的抗爆劑。結(jié)合圖1結(jié)果,因N-甲基苯胺對(duì)基礎(chǔ)油辛烷值的提升幅度較低,出于降低冰點(diǎn)及滿足辛烷值指標(biāo)的考慮,采用N-甲基苯胺與抗爆效果更好的苯胺、間甲苯胺復(fù)配的方法,測(cè)得調(diào)和汽油冰點(diǎn)如表6所示。

由表6可知,采用體積分?jǐn)?shù)為2.5%的N-甲基苯胺與2.5%的苯胺或間甲苯胺復(fù)配后加入基礎(chǔ)油,所得調(diào)和汽油的冰點(diǎn)均低于-58 ℃,測(cè)得此時(shí)MON分別為99.5、99.6,均滿足指標(biāo)要求。而單獨(dú)添加體積分?jǐn)?shù)5%的苯胺或間甲苯胺的調(diào)和汽油即便在加入體積分?jǐn)?shù)0.5%防冰劑T1301后,冰點(diǎn)仍較高,分別為-38.6 ℃、-53.5 ℃,比未加T1301時(shí)僅分別降低4.8 ℃、3.1 ℃。由此可見,防冰劑對(duì)降低含芳胺航汽的冰點(diǎn)效果不明顯,而復(fù)配的方法可在添加足夠量的芳胺以滿足MON要求時(shí)控制汽油冰點(diǎn)的上升。

表5 航汽冰點(diǎn)隨不同芳胺所加體積分?jǐn)?shù)的變化

表6 添加經(jīng)復(fù)配的芳胺或防冰劑后航汽的冰點(diǎn)

2.4 添加芳胺對(duì)餾程的影響

為保證航空汽油的燃燒性能,國(guó)標(biāo)針對(duì)與沉積物生成速率和燃燒進(jìn)程密切相關(guān)的餾程做了嚴(yán)格限制,使終餾點(diǎn)較車用汽油低。而芳胺的沸點(diǎn)較高,常用的苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺沸點(diǎn)依次為184、196、203 ℃,超過了國(guó)標(biāo)規(guī)定的航汽終餾點(diǎn),添加后勢(shì)必會(huì)影響?zhàn)s程?；诒?中的基礎(chǔ)油配方,采用恩氏蒸餾方法考察添加不同體積分?jǐn)?shù)的苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺對(duì)航汽T50(餾出液達(dá)50 mL時(shí)的餾出溫度)、T90(餾出液達(dá)90 mL時(shí)的餾出溫度)以及FBP這3個(gè)重要餾出溫度的影響,結(jié)果如圖2所示。結(jié)合圖2及實(shí)驗(yàn)所測(cè)溫度,加入3種芳胺對(duì)T50影響小,即使添加體積分?jǐn)?shù)為7%時(shí),升幅仍小于2 ℃,均低于指標(biāo)上限105 ℃。T90則隨所加芳胺體積分?jǐn)?shù)的增多而升高明顯,當(dāng)添加體積分?jǐn)?shù)為3%的苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺時(shí),T90升幅較小,由未添加時(shí)的127 ℃平均升至130 ℃左右;當(dāng)添加體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí),T90分別升至137、144、149 ℃;當(dāng)加入體積分?jǐn)?shù)為7%時(shí)T90則進(jìn)一步升至146、153、167 ℃。芳胺對(duì)FBP的影響更大,添加苯胺、N-甲基苯胺、間甲苯胺的體積分?jǐn)?shù)為3%時(shí),FBP由未添加時(shí)的152 ℃分別增至164、177、183 ℃;添加芳胺體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí)FBP增至172、184、192 ℃;芳胺體積分?jǐn)?shù)為7%時(shí)FBP增至179、192、201 ℃。因此,加入上述3種芳胺對(duì)汽油餾程特別是T90、FBP影響很大,且隨芳胺用量增加影響越明顯。故間甲苯胺使餾出溫度升幅最大、N-甲基苯胺次之、苯胺使餾出溫度升幅最小。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,加入芳胺的體積分?jǐn)?shù)為7%時(shí)僅苯胺可滿足餾程指標(biāo),而N-甲基苯胺、間甲苯胺則不宜超過3%。

綜上,考慮到餾程指標(biāo)限制,苯胺是較理想的芳胺抗爆劑。由表5可知,加入苯胺顯著提升冰點(diǎn),為同時(shí)防止航汽的冰點(diǎn)、餾程超標(biāo),結(jié)合用芳胺復(fù)配可避免汽油冰點(diǎn)過高的方法,選擇熔點(diǎn)較低的N-甲基苯胺與沸點(diǎn)較低的苯胺,先后按2.5%和3.5%的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行等量復(fù)配,當(dāng)添加芳胺的體積分?jǐn)?shù)分別為5%和7%時(shí),考察加入對(duì)應(yīng)體積分?jǐn)?shù)的苯胺、N-甲基苯胺和由苯胺、N-甲基苯胺混合所得復(fù)配芳胺對(duì)航汽T90、FBP的影響,結(jié)果如表7所示。

圖2 餾出溫度隨芳胺體積分?jǐn)?shù)的變化Fig.2 Changes of distillation temperatures with different volume fractions of aromatic amines

φ/%T90/℃FBP/℃AnilineN-MethylanilineMixedaromaticaminesAnilineN-MethylanilineMixedaromaticamines51371441401721841797146153148179192187

由表7可知,當(dāng)加入芳胺的體積分?jǐn)?shù)為5%的時(shí),采用復(fù)配芳胺的汽油T90、FBP 分別為140 ℃和179 ℃,分別低于指標(biāo)上限的145 ℃和180 ℃,比單獨(dú)加入苯胺時(shí)分別高3 ℃和7 ℃,較加入N-甲基苯胺時(shí)下降4 ℃和5 ℃;當(dāng)加入芳胺的體積分?jǐn)?shù)為7%時(shí),添加復(fù)配芳胺后的汽油T90、FBP分別為148 ℃和187 ℃,比單獨(dú)加入苯胺時(shí)分別高2 ℃和8 ℃,比加入N-甲基苯胺時(shí)均低5 ℃?？梢?加入體積分?jǐn)?shù)為5%的上述復(fù)配芳胺后,所調(diào)制出航汽的餾程能滿足國(guó)標(biāo)要求。這也表明復(fù)配后沸點(diǎn)相近的苯胺與N-甲基苯胺在分子間作用力影響下較易同時(shí)蒸出,減少了高沸點(diǎn)的N-甲基苯胺對(duì)T90、FBP 的影響,有效控制了相應(yīng)的餾出溫度。故采用上述復(fù)配芳胺的方法既提升MON至99.6,又保證餾出溫度和冰點(diǎn)都在指標(biāo)的規(guī)定范圍內(nèi)。

2.5 產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

結(jié)合文獻(xiàn)[14]報(bào)道的有關(guān)數(shù)據(jù),截止2015年底,蘭州石化公司生產(chǎn)的100號(hào)加鉛航空汽油出廠價(jià)格約為16 CNY/L,而由東營(yíng)華亞國(guó)聯(lián)公司生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)首批含鉛量為1.0 g/kg的100號(hào)低鉛航空汽油出廠價(jià)接近24 CNY/L。為預(yù)測(cè)100號(hào)含芳胺無鉛航空汽油的經(jīng)濟(jì)成本,選擇本研究所用原料,基于一組符合國(guó)標(biāo)要求的航汽配方,按近年來原料價(jià)格[15],分析對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)成本,如表8所示。

表8 100號(hào)無鉛航空汽油產(chǎn)品配方及其經(jīng)濟(jì)成本

由表8可知,按當(dāng)前調(diào)和原料的市場(chǎng)價(jià)格,調(diào)制含芳胺航汽的原料價(jià)格總計(jì)約為17.7 CNY/L,高于蘭州(萬化)生產(chǎn)的100號(hào)加鉛航汽的出廠價(jià)格,但比國(guó)產(chǎn)100號(hào)低鉛航汽的出廠價(jià)格偏低約6 CNY/L。考慮到工業(yè)生產(chǎn)中人力、能耗、管理以及汽油中所需功能性添加劑等其他成本因素,預(yù)計(jì)工業(yè)投產(chǎn)后的價(jià)格將與當(dāng)前國(guó)產(chǎn)華亞國(guó)聯(lián)公司的100號(hào)低鉛航汽相近,這意味著100號(hào)無鉛含芳胺航汽不僅擁有環(huán)保優(yōu)勢(shì),經(jīng)濟(jì)上也可行,具備良好的應(yīng)用前景。

3 結(jié) 論

(1) 調(diào)制出由異戊烷、輕烷基化油、異辛烷、甲苯、異丙苯組成的MON為95.2 的基礎(chǔ)油,可滿足95號(hào)無鉛航汽的辛烷值要求。加入芳胺能進(jìn)一步提升基礎(chǔ)油的MON,替代四乙基鉛發(fā)揮抗爆作用,少量添加時(shí)能降低汽油含鉛量以調(diào)制100號(hào)低鉛航汽,當(dāng)基礎(chǔ)油中加入體積分?jǐn)?shù)為5%的苯胺、間甲苯胺或7%的N-甲基苯胺時(shí),航汽的MON均超過99.5,可滿足100號(hào)無鉛航汽的辛烷值要求。

(2) 芳胺的加入顯著提高了航汽的冰點(diǎn),提高程度按N-甲基苯胺、苯胺、間甲胺的順序增加。而將抗爆性較好的苯胺、間甲苯胺與低熔點(diǎn)的N-甲基苯胺復(fù)配添加后,可在芳胺體積分?jǐn)?shù)達(dá)5%時(shí)控制航汽的冰點(diǎn)小于-58 ℃。

(3) 加入芳胺對(duì)航汽的餾出溫度特別是T90、FBP的提升幅度較大。添加量越多,提升幅度越大。為保證抗爆效果以及冰點(diǎn)、餾程同時(shí)達(dá)標(biāo),采用低沸點(diǎn)的苯胺與低熔點(diǎn)的N-甲基苯胺按體積分?jǐn)?shù)2.5%等量復(fù)配后加入的方法,使航汽的T90、FBP、冰點(diǎn)以及MON均能滿足100號(hào)航汽的國(guó)標(biāo)要求。

(4) 結(jié)合調(diào)制無鉛航汽所用的原料,分析產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)成本,含芳胺的航汽在具備無鉛環(huán)保優(yōu)勢(shì)的同時(shí),預(yù)測(cè)的生產(chǎn)成本與當(dāng)前國(guó)產(chǎn)100號(hào)低鉛航汽出廠價(jià)格相近,有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工業(yè)化。

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Effect of Aromatic Amine Antiknocks on the Properties of Grade 100 Unleaded Aviation Gasoline

YE Wei, CHEN Wei-wei, SONG Yue-qin, ZHOU Xiao-long, ZOU Ying

(Research Insititute of Petroleum Processing,School of Chemical Engineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

Unleaded aviation gasoline with motor octane number (MON) exceeding 95 was prepared by the blending method.The effects of aniline,N-methyl aniline orm-toluidine on the important properties such as MON,freezing point and boiling range of the aviation gasoline were investigated.The experiment results showed that the addition of aromatic amines led to the improvement on MON of gasoline,while the improvement of MON varied with the type of aromatic amines.MON of the obtained aviation gasoline reached over 99.5 when 5% (volume fraction) aniline,5%m-toluidine or 7%N-methyl aniline were added to aviation base oil.However,the introduction of aromatic amines led to an obvious increase in freezing point,90% distillation temperature and final boiling point.Thus,it was difficult to meet the requirements of quality index for aviation gasoline.The MON,freezing point and distillation range of the blending aviation gasoline could simultaneously meet the gasoline standard when the mixture of aniline with low boiling point andN-methyl aniline with low melting point was employed as antiknocks.

unleaded aviation gasoline; aromatic amine; motor octane number; freezing point; distillation range

1006-3080(2017)03-0311-06

10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.003

2016-11-14

葉 巍(1991-)，男，安徽安慶人，碩士生，研究方向?yàn)橛推穬?yōu)化調(diào)和。E-mail: yewei-19911009@foxmail.com

周曉龍，E-mail: xiaolong@ecust.edu.cn

TE626.2

A