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汽油的安定性

时间:2019-08-26 16:27:31  来源:  阅读次数: 复制分享 我要评论

汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力称为汽油的氧化安定性,简称安定性。汽油在贮存和使用过程中会出现颜色变深,生成粘稠状沉淀物的现象,这是汽油安定性不好的表现。
安定性不好的汽油,在储存和输送过程中容易发生氧化反应,生成胶质,使汽油的颜色变深,甚至会产生沉淀。例如,在油箱、滤网、汽化器中形成粘稠的胶状物,严重时会影响供油;沉积在火花塞上的胶质在高温下会形成积炭而引起短路;沉积在进、排气阀门上会结焦,导致阀门关闭不严;沉积在气缸盖和活塞上将形成积炭,造成气缸散热不良、温度升高,以致增大爆震燃烧的倾向。
汽油中的不安定组分是汽油变质的根本原因。
 
汽油中的不安定组分主要有:
烯烃,特别是共轭二烯烃和带芳环的烯烃以及元素硫、硫化氢、硫醇系化合物和苯硫酚、吡咯及其同系化合物等非烃类化合物。
不同加工工艺生产的汽油组分差异较大,其安定性也不同。直馏汽油、加氢精制汽油、重整汽油几乎不含烯烃,非烃类化合物也很少,故安定性较好。而催化裂化汽油、热裂化汽油和焦化汽油中含有较多烯烃和少量二烯烃,也含有较多非烃类化合物,故安定性较差。
 
烯烃和芳烃
烯烃和芳烃是汽油中辛烷值的主要贡献者,但是由于烯烃的化学活性高,会通过蒸发排放造成光化学污染;同时,烯烃易在发动机进气系统和燃烧室形成沉积物。芳烃也可增加发动机进气系统和燃烧室沉积物的形成,并促使CO、HC排放增加,尤其是增加苯的排放。因此,在汽油标准中对芳烃和烯烃都有严格限值。
除不饱和烃外,汽油中的含硫化合物,特别是硫酚和硫醇,也能促进胶质的生成,含氮化合物的存在也会导致胶质的生成,使汽油在与空气接触中颜色变红变深,甚至产生胶状沉淀物。
直馏汽油馏分不含不饱和烃,所以它的安定性很好;而二次加工生成的汽油馏分(如裂化汽油等)由于含有大量不饱和烃以及其他非烃化合物,其安定性就较差。
外界条件对汽油安定性的影响
汽油的变质除与其本身的化学组成密切相关外,还和许多外界条件有关,例如温度、金属表面的作用、与空气接触面积的大小等。
(1)温度
温度对汽油的氧化变质有显著的影响。在较高的温度下,汽油的氧化速度加快,诱导期缩短,生成胶质的倾向增大。实验表明,储存温度每增高10℃,汽油中胶质生成的速度约加快2.4~2.6倍。
(2)  金属表面的作用
汽油在储存、运输和使用过程中不可避免地要和不同的金属表面接触。实验证明,汽油在金属表面的作用下,不仅颜色易变深,而且胶质的增长也加快。在各种
金属中,铜的影响最大,它可该汽油试样的诱导期降低75%,其他的金属如铁、锌、铝和锡等也都能使汽油的安定性降低 。
 
评定汽油安定性的指标
评定汽油安定性的指标有:实际胶质和诱导期。
实际胶质,按照GB/T 8019测定。
指在150℃温度下,用热空气吹过汽油表面使它蒸发至干,所留下的棕色或黄色的残余物。实际胶质是以100mL试油中所得残余物的质量(mg)来表示的。它一般是用来表明汽油在进气管道及进气阀上可能生成沉积物的倾向。
我国车用汽油的实际胶质要求不大于5 mg/100mL。
诱导期,按照GB/T8018测定
把一定量油样放入标准的钢筒中,充入氧气至0.7MPa压力,然后放入100℃水中。氧化初期,由于反应速度很慢,耗氧较少,氧压基本不变。经过一定时间后,氧化反应加速,耗氧量显著增大,氧压也就明显下降。从油样放入100℃的水中开始到氧压明显下降所经历的时间称为诱导期,以分钟表示。
 
实际胶质
实际胶质是用于评定汽油安定性,判断汽油在发动机中生成胶质的倾向,判断汽油能否使用和能否继续储存的重要指标。
当加入的汽油实际胶质过高时,会在燃烧过程中产生胶质、积炭。在油箱、滤网、化油器中形成粘稠的胶状物,严重时会堵塞喷油嘴,中断供油。沉积在火花塞上的胶质沉渣,在高温下形成积炭引起短路。在进气、排气门上结焦,会导致气门关闭不严,甚至卡住气门使之完全失灵。沉积在汽缸盖、汽缸壁和活塞上的积炭,会导致发动机散热不良,产生表面燃烧或爆震现象,降低发动机功率,增加耗油量。严重时冷热车均出现发动机异响,怠速抖动,动力严重不足,甚至发动机无法启动。今年5月发生在海南的问题汽油损坏丰田、别克等品牌汽车的事件就是一个典型例证,经检验发现导致车辆损坏的主要原因正是汽油的实际胶质严重超标。
高温、阳光暴晒、金属催化、空气氧化都会加速汽油的氧化,促进胶质的生成。因此,汽油在贮存和使用过程中应采取避光、降温、降低贮罐中氧浓度和采用非金属涂层等措施。
 
诱导期
诱导期是在加速氧化条件下评定汽油安定性的指标之一。它表示车用汽油在贮存时氧化并生成胶质的倾向。
通常认为,汽油的诱导期越长,其生成胶质的倾向越小,抗氧化安定性越好。
但并非所有汽油都这样,不同化学组成的汽油发生氧化形成胶质的过程差别很大。有的汽油形成胶质的过程以吸氧的氧化反应为主,其诱导期可反映油品的贮存安定性。但有的汽油形成胶质的过程以缩合和聚合反应为主,其诱导期就不能真实地反映油品的贮存安定性。
只有诱导期不小于480min,同时实际胶质不大于5 mg/100mL的汽油才有良好的储存安定性。

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