论文部分内容阅读
摘要:汽油是石油的衍生产品之一,也是汽油发动机的主要燃料。由于汽油组分当中含有大量的烃类,从而使得汽油具有了挥发性的特点,这种挥发性一方面会给环境到来一定的影响,另一方面还会影响到燃油汽车的使用性能。为了解决这一问题,需要采取相应的技术措施对汽油的挥发性加以抑制。基于此点,本文就抑制汽油挥发技术的发展进行浅谈。
关键词:汽油;挥发性;抑制
【分类号】:TE972
一、汽油的挥发性及其影响分析
(一)汽油的挥发性
通过查阅大量的文献资料得知,与汽油挥发性关系最为密切的是汽油的组成成分。就商品汽油而言,它是由各类组分根据适当的比例调制混合而成的一种产品,这些组分主要包括烷基化汽油、催化重整汽油、异构化汽油、催化裂化汽油以及直馏汽油等等。相关实验结果表明,催化重整以及催化裂化汽油这两种组分是汽油调制混合的主要组分,两者在整个调和过程中所占的比例最大。催化重整以及催化裂化汽油都具有非常之高的辛烷值,并且还含有大量的烯烃和芳烃。烯烃和芳烃这两种碳氢化合物都具有化学反应性高、易挥发的特性,因而,使之成为汽油调合时最为理想的组分之一。在汽油的组分当中,部分低碳烯烃和烷烃的辛烷值虽然都超过了90,但是,蒸汽压也相对较高,这样一来,部分低碳烯烃和烷烃便极容易挥发散逸到空气当中。同时,部分环烃不但具有较高的辛烷值,并且还非常稳定,本身也不容易挥发,其光化学反应性相对较低,这使得它们成为调合汽油时非常的理想组分。但必须阐明的一点是,有些轻烃曾被作为高辛烷值汽油组分调入汽油当中,然而,由于这部分轻烃的加入使汽油本身的挥发性大幅度增高,这在一定程度上限制了它们在汽油调合中的应用。
(二)汽油挥发造成的影响
1.对环境的影响。虽然汽油当中所含有的某些烃类组分的辛烷值相对较高,但是其光化学反应也比较强,如表1所示。
表1 汽油中烃类组分的化学反应性
若是表1当中的这些烃类组分扩散到大气之中后,在阳光照射的作用下,会引起非常复杂的光化学反应,从而会生成烟雾,即光化学烟雾,由于该烟雾中的主要物质为臭氧,其不但会对人的眼睛造成刺激,而且还会使呼吸器官受到一定程度的影响,当烟雾的浓度达到某种程度时,会导致人呼吸困难,特别是对幼儿的危害更大。由表1可知,汽油组分中光化学活性最强的是挥发性烯烃,部分芳香烃由于具有较强的光化学反应性,一旦汽油当中芳烃含量过高,在燃烧的过程中还非常容易形成积碳,这会对环境造成非常严重的污染。所以有必要对汽油的挥发性加以抑制,这有助于降低汽车尾气排放对环境的影响。
2.对汽车使用的影响。汽油是汽车的主要燃料之一,当汽车点火起动以及行驶的过程中,需要向发动机供给油-气混合气,这样才能够使燃料正常燃烧,为此,汽油必须具有一定的挥发性。相关文献记载,在夏季室外温度较高的条件下,汽油的挥发性需要足够低,这样能够防止汽油大量蒸发或形成气阻;而冬季温度较低时,为保证发动机的起动性能以及车辆的正常行驶,要求汽油应具有足够高的挥发性。由此可见,过高或是过低的汽油挥发性都会对汽车使用造成不良的影响。
二、抑制汽油挥发技术的发展研究
(一)当前常用的抑制汽油挥发的技术措施
1.降温。通过淋水冷却、加装反射隔热板等降低温度的技术措施,来控制油罐内部的温度变化,能够进一步减少汽油的挥发损耗量,这是最为简单且实用的技术措施。
2.提压。通过提高油罐本身的承压能力可以从根本上消除汽油的小呼吸损耗,主要的技术措施有改进油罐结构设计或是采用耐压油罐等等。
3.冷却回收技术。由于我国最近几年的环保要求越来越高,使得利用油气冷却回收法控制含烃混合气的排放浓度以及降低油品蒸发损耗的技术措施获得了相关部门的关注和重视,一些技术研究成果也被应用于油库当中。比较典型的油气回收系统的实际效率能够达到90-95%左右,该回收率的决定性因素是被处理油气本身的浓度和组成。
(二)抑制汽油挥发的技术进展
1.分子膜技术。此项技术原本是用于抑制水蒸发,在业内专家学者的不懈努力下,通过大量的试验论证了在油面上铺一层分子膜能够起到抑制油蒸发的作用。相关试验结果表明,将FC-3水溶液、辛基三甲基溴化铵以及全氟辛酸混凝物水溶液,在汽油表面铺展成膜,能够对汽油挥发起到良好的抑制效果。在5min以内,FC-3水溶液能够有效减少汽油挥发量71%左右,而辛基三甲基溴化铵和全氟辛酸混合溶液则能够有效减少汽油挥发量的90%左右。
2.氟表面活性剂。这是一种以氟院子代替碳氢键中的氢而形成碳氟键亲油基的表面活性剂。大体上可将这种表面活性剂分为全氟型和半氟型两大类,前者具体是指碳氢键中氢全部由氟原子代替,而后者则是指碳氢键的氢由部分氟原子代替。按照极性基团的性质,又可将其分为以下几种类型:即阳离子型、阴离子型、非离子型以及两性型。在具体应用中,一般采用的都是全氟型表面活性剂。由于氟本身不但具有较大的電负性,而且C-F键还具有较大的键能,这使得碳氟链的化学与热稳定性都相对较高。同时氟原子的半径要比氢原子大很多,它能够使碳原子完全被遮盖,这样一来分子间力就会变小。基于上述原因,使得碳氟链具有了如下特性:①键能大、耐试剂性能优良、毒性较小;②分子间力效、憎水憎油、摩擦系数效、不粘着;③折射率小、绝缘强度高。正因如此,氟表面活性剂具有了高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性、憎水性、憎油性的特性,这些也行恰恰使其能够满足抑制汽油挥发的要求。但在实际应用中必须注意的是,由于各种氟表面活性剂间具有较大的差异,为了能够达到最佳的抑制汽油挥发效果,应当以分子理论作为选择活性剂的前提,并通过相关试验确定抑制效能,这样才能发挥出氟表面活性的最大作用,使汽油挥发得到有效抑制。
参考文献
[1]刘其城.徐协文.周声励.应用石蜡、渣油—氨水乳浊液作为碳酸氢铵生产中的挥发抑制剂的试验[J].燃料化学学报.2007(12).
[2]陆奇苗.吴慧芳.陈丽萍.郑小红.挥发性有机物在水气交界面传质过程中的影响因素[J].工业安全与环保.2013(1).
[3]张乐夫.林祥.衰银南.陈广晖.汽油车燃油蒸发污染物控制浅析[J].江苏理工大学学报.2009(7).
[4]苏凡.季雨.林学东.何秋兰.王景琳.汽油车汽油蒸发排放物控制系统的发展[J].汽车技术.2007(8).
关键词:汽油;挥发性;抑制
【分类号】:TE972
一、汽油的挥发性及其影响分析
(一)汽油的挥发性
通过查阅大量的文献资料得知,与汽油挥发性关系最为密切的是汽油的组成成分。就商品汽油而言,它是由各类组分根据适当的比例调制混合而成的一种产品,这些组分主要包括烷基化汽油、催化重整汽油、异构化汽油、催化裂化汽油以及直馏汽油等等。相关实验结果表明,催化重整以及催化裂化汽油这两种组分是汽油调制混合的主要组分,两者在整个调和过程中所占的比例最大。催化重整以及催化裂化汽油都具有非常之高的辛烷值,并且还含有大量的烯烃和芳烃。烯烃和芳烃这两种碳氢化合物都具有化学反应性高、易挥发的特性,因而,使之成为汽油调合时最为理想的组分之一。在汽油的组分当中,部分低碳烯烃和烷烃的辛烷值虽然都超过了90,但是,蒸汽压也相对较高,这样一来,部分低碳烯烃和烷烃便极容易挥发散逸到空气当中。同时,部分环烃不但具有较高的辛烷值,并且还非常稳定,本身也不容易挥发,其光化学反应性相对较低,这使得它们成为调合汽油时非常的理想组分。但必须阐明的一点是,有些轻烃曾被作为高辛烷值汽油组分调入汽油当中,然而,由于这部分轻烃的加入使汽油本身的挥发性大幅度增高,这在一定程度上限制了它们在汽油调合中的应用。
(二)汽油挥发造成的影响
1.对环境的影响。虽然汽油当中所含有的某些烃类组分的辛烷值相对较高,但是其光化学反应也比较强,如表1所示。
表1 汽油中烃类组分的化学反应性
若是表1当中的这些烃类组分扩散到大气之中后,在阳光照射的作用下,会引起非常复杂的光化学反应,从而会生成烟雾,即光化学烟雾,由于该烟雾中的主要物质为臭氧,其不但会对人的眼睛造成刺激,而且还会使呼吸器官受到一定程度的影响,当烟雾的浓度达到某种程度时,会导致人呼吸困难,特别是对幼儿的危害更大。由表1可知,汽油组分中光化学活性最强的是挥发性烯烃,部分芳香烃由于具有较强的光化学反应性,一旦汽油当中芳烃含量过高,在燃烧的过程中还非常容易形成积碳,这会对环境造成非常严重的污染。所以有必要对汽油的挥发性加以抑制,这有助于降低汽车尾气排放对环境的影响。
2.对汽车使用的影响。汽油是汽车的主要燃料之一,当汽车点火起动以及行驶的过程中,需要向发动机供给油-气混合气,这样才能够使燃料正常燃烧,为此,汽油必须具有一定的挥发性。相关文献记载,在夏季室外温度较高的条件下,汽油的挥发性需要足够低,这样能够防止汽油大量蒸发或形成气阻;而冬季温度较低时,为保证发动机的起动性能以及车辆的正常行驶,要求汽油应具有足够高的挥发性。由此可见,过高或是过低的汽油挥发性都会对汽车使用造成不良的影响。
二、抑制汽油挥发技术的发展研究
(一)当前常用的抑制汽油挥发的技术措施
1.降温。通过淋水冷却、加装反射隔热板等降低温度的技术措施,来控制油罐内部的温度变化,能够进一步减少汽油的挥发损耗量,这是最为简单且实用的技术措施。
2.提压。通过提高油罐本身的承压能力可以从根本上消除汽油的小呼吸损耗,主要的技术措施有改进油罐结构设计或是采用耐压油罐等等。
3.冷却回收技术。由于我国最近几年的环保要求越来越高,使得利用油气冷却回收法控制含烃混合气的排放浓度以及降低油品蒸发损耗的技术措施获得了相关部门的关注和重视,一些技术研究成果也被应用于油库当中。比较典型的油气回收系统的实际效率能够达到90-95%左右,该回收率的决定性因素是被处理油气本身的浓度和组成。
(二)抑制汽油挥发的技术进展
1.分子膜技术。此项技术原本是用于抑制水蒸发,在业内专家学者的不懈努力下,通过大量的试验论证了在油面上铺一层分子膜能够起到抑制油蒸发的作用。相关试验结果表明,将FC-3水溶液、辛基三甲基溴化铵以及全氟辛酸混凝物水溶液,在汽油表面铺展成膜,能够对汽油挥发起到良好的抑制效果。在5min以内,FC-3水溶液能够有效减少汽油挥发量71%左右,而辛基三甲基溴化铵和全氟辛酸混合溶液则能够有效减少汽油挥发量的90%左右。
2.氟表面活性剂。这是一种以氟院子代替碳氢键中的氢而形成碳氟键亲油基的表面活性剂。大体上可将这种表面活性剂分为全氟型和半氟型两大类,前者具体是指碳氢键中氢全部由氟原子代替,而后者则是指碳氢键的氢由部分氟原子代替。按照极性基团的性质,又可将其分为以下几种类型:即阳离子型、阴离子型、非离子型以及两性型。在具体应用中,一般采用的都是全氟型表面活性剂。由于氟本身不但具有较大的電负性,而且C-F键还具有较大的键能,这使得碳氟链的化学与热稳定性都相对较高。同时氟原子的半径要比氢原子大很多,它能够使碳原子完全被遮盖,这样一来分子间力就会变小。基于上述原因,使得碳氟链具有了如下特性:①键能大、耐试剂性能优良、毒性较小;②分子间力效、憎水憎油、摩擦系数效、不粘着;③折射率小、绝缘强度高。正因如此,氟表面活性剂具有了高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性、憎水性、憎油性的特性,这些也行恰恰使其能够满足抑制汽油挥发的要求。但在实际应用中必须注意的是,由于各种氟表面活性剂间具有较大的差异,为了能够达到最佳的抑制汽油挥发效果,应当以分子理论作为选择活性剂的前提,并通过相关试验确定抑制效能,这样才能发挥出氟表面活性的最大作用,使汽油挥发得到有效抑制。
参考文献
[1]刘其城.徐协文.周声励.应用石蜡、渣油—氨水乳浊液作为碳酸氢铵生产中的挥发抑制剂的试验[J].燃料化学学报.2007(12).
[2]陆奇苗.吴慧芳.陈丽萍.郑小红.挥发性有机物在水气交界面传质过程中的影响因素[J].工业安全与环保.2013(1).
[3]张乐夫.林祥.衰银南.陈广晖.汽油车燃油蒸发污染物控制浅析[J].江苏理工大学学报.2009(7).
[4]苏凡.季雨.林学东.何秋兰.王景琳.汽油车汽油蒸发排放物控制系统的发展[J].汽车技术.2007(8).