燃料添加剂
用于燃料(汽油、煤油、喷气燃料、柴油和重质燃料油) 中能改善燃料某种性能的化学品称燃料添加剂。燃料添加剂有抗爆剂、金属钝化剂、防冰剂、抗静电剂、抗氧剂、抗磨剂、十六烷值改进剂、防表面着火剂、燃料低温流动改进剂、助燃剂、消烟剂、清净分散剂、燃料润滑性改进剂和染色剂等。
基本信息
- 中文名
燃料添加剂
- 外文名
fuel additives
- 别名
石油添加剂
- 应用
汽油、柴油、煤油和燃料油
- 主要成分
抗爆剂、抗氧剂、流动改进剂等
- 作用
抗磨防锈、抗氧化、抗老化
简介
燃料添加剂是应用较早的石油油品添加剂。主要应用于汽油、煤油、柴油和燃料油4种油品中。由于燃料用油机具以及环保的要求不断提高,有时单靠加工路线的改变是不能满足使用要求的,而必须加入各种添加剂改善油品的性质。
在汽油中常用的清净剂有酰胺、聚烯胺和聚醚胺、烯基丁二酰亚胺,并加入辅剂,如破乳剂、油载体、抗冰剂、防锈剂、抗氧剂和其它作为燃料改进剂的碱性有机化合物。
航空煤油添加剂一般有抗氧剂、金属钝化剂、防冰剂、抗静电剂和防锈剂等。
柴油质量的改进极大程度取决于工艺的改进。柴油添加剂要求最多的是十六烷值改进剂和柴油流动改进剂。其作用一个是提高抗爆性能;另一个是降低凝固点,改善流动性。改善柴油燃烧性能的添加剂有脂肪族烃、醛、酮、醚、过氧化物、脂肪族及芳香族硝基化合物。硝酸酯及亚硝酸酯等,硝酸戊酯、二硝酸酯的效果都较好。十六烷值改进剂的特点是由于这些物质易于分解,产生游离基,促进烃氧化迅速反应,以缩短燃烧延迟期,从而提高燃料的十六烷值。柴油馏分中存在的蜡组分在冬季易析出,影响燃料的流动性,造成供油困难。加入降凝剂一般情况下不降低油品的浊点,但会使析出的蜡结晶细小,不影响油品的流动性,不堵塞滤网细孔。
重质燃料油中添加的添加剂非常少,有时需加入一些助燃剂,有时要改善运输性能,添加一些降凝剂。
目前,我国燃料添加剂的产量很少,其主要原因是我国油品质量要求不高,再加上许多油品性能是取决于加工路线。但随着油品质量的提高以及环保对油品质量要求的提高,燃料油添加剂会有所发展。我国油品添加剂的发展需求潜力很大,估计今后会有较大幅度的发展。
分类
燃料添加剂按作用分,主要有抗爆剂、抗氧剂、金属钝化剂、防冰剂、抗静电剂、抗磨防锈剂、流动改进剂、十六烷值改进剂、清净分散剂、多效添加剂、助燃剂等。按所用于的燃料来分,可分为汽油添加剂、航空煤油添加剂、柴油添加剂和重质燃料油添加剂。
抗爆剂
辛烷值是车用汽油最重要的质量指标,它是一个国家炼油工业水平和车辆设计水平的综合反映。采用抗爆剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。抗爆剂主要有烷基铅、甲基环戊二烯三羰基锰(简称MMT)、甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、叔丁醇(TBA)、甲醇、乙醇等。
四乙基铅(TEL)是一种优良的抗爆剂。烷基铅抗爆剂具有生产工艺简单、成本低廉、效果突出的优势,所以一直是效率最高的辛烷值改进剂。随着汽车废气排放控制及保护环境的需要,国外已限制向汽油内加烷基铅,并逐步实现汽油的低铅化和无铅化。美国、加拿大、澳大利亚等国汽油无铅化推行较快,西欧的汽油向低铅化发展。据报道,1990年西方国家汽油耗量的55%为无铅汽油。烷基铅抗爆剂的限制使用,将促进非铅抗爆剂及炼油加工深度的研究与发展。
1959年美国Ethyl CO.向市场推出了甲基环戊二烯三羰基锰,作为四乙基铅协作或辅助的抗爆剂,后来以商品名AK-33X作为单独抗爆剂使用,该剂有效地提高了汽油的辛烷值,特别是对高石蜡烃组成的汽油。但是1977年出现了对MMT的争论,有的研究认为MMT在发动机燃烧室内表面形成多孔性沉积物,使火花塞寿命缩短,使环境中锰含量上升等,美国国会决定1978年停用MMT。尽管MMT有很多缺点,但是它毕竟是继烷基铅之后研究出来的高效抗爆剂。
二十世纪九十年代以来,环境保护的要求影响到汽油的规格,建议降低汽油中的芳香烃含量及烯烃含量、减少苯含量、限制氧含量、减少燃烧产物中可挥发的有机化合物,并降低夏季汽油挥发度,这样就需采用适当的调和剂及添加剂来得到汽油所失去的辛烷值。
从使用性能与经济效果全面来看,目前还没有一种比得上烷基铅的抗爆剂。可以预见,一但铅微尘能有效地控制时,烷基铅抗爆剂将继续服务于人类。烷基铅抗爆剂与铅携带剂、染料调制成烷基液(乙基液、甲基液)作为商品出售。烷基铅在燃烧过程中形成难以挥发的铅的氧化物,铅的携带剂(二溴乙烷或二氯乙烷与二溴乙烷的混合物)将铅的氧化物转化成铅的卤化物形态,从发动机表面挥发排出燃烧室,以保证发动机正常工作。
我国于二十世纪七十年代曾小批量生产四乙基铅,代号T1201。由于毒性问题现已停止生产。二十世纪七十年代国外出现过含氧化合物作为汽油新的调合组分,其中比较重要的有甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚和叔丁醇,它们都具有相当高的无铅辛烷值和调合辛烷值,这就为寻求新的汽油调配方案提供了方便,但它们分别存在着蒸发性、互溶性、腐蚀性、毒性和废气排放以及经济性的问题。
MTBE作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值,而且还能改善汽车性能,降低排气中CO含量,同时降低汽油生产成本。MTBE应用至今,需求量、消费量一直处于高增长状态,其生产技术也日趋成熟。但最近,美国加州以污染水质为由,禁止使用MTBE,美国国家环境保护部门也有类似动作,这表明美国已开始限制MTBE的生产及应用。美国是MTBE消费大国,这一演变将使MTBE产业受到威胁。北美MTBE和甲醇生产商将因为市场需求下降而遭受重大损失。目前世界汽油用MTBE现有年产能力超过21000kt,在禁用MTBE的呼声日益高涨的情况下,MTBE装置本身的生存将受到严峻考验。
美国标准醇公司(SACA)开发出一种生物降解水溶性清洁燃料添加剂,它是直链C1— C8燃料级醇的混合物,辛烷值为128。它可代替MTBE用作汽油添加剂,也可作为四乙基铅替代物用于柴油掺混物。它或100%作燃料,或与汽油和柴油掺混。
醇类用作汽油添加剂,由于含有羟基而显示出不良效果,但甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都己用作汽油添加剂。其混合物用作汽油添加剂具有MTBE相似功能,还有价格优势,用作汽油调合剂具有较大的市场潜力。