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抗爆劑


    抗爆劑,又稱抗震劑、汽油抗爆劑、辛烷值提升劑。是一類用于提高辛烷值,以防止或減輕汽油在引擎內燃燒時產生的爆震的高分子聚合物。其中,烷基鉛在1923年開始成為廣泛使用的抗爆劑,此外,四甲基鉛、四乙基鉛及其混合物也常被使用。但這類含鉛的抗爆劑,會使汽車排放出污染空氣的有害長體,因此在無鉛汽油中,改使用其他類的防爆劑,如甲基環戊二烯三羰基錳(MMT)等錳化合物的抗爆劑。
     抗爆劑的作用有:提高汽油辛烷值;提高汽車動力性、降低油耗;減少汽車尾氣中污染物排放;此外,抗爆劑還對汽車廢氣催化轉化器的磷中毒有改善作用,因此使用抗爆劑的燃料能延長催化劑的壽命,使催化劑保持高的轉化率,從而更有效地轉化有害氣體,減少污染物排放。
MMT
   MMT是Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl的縮寫,學名叫“甲基環戊二烯三羰基錳”,是一種汽車燃油添加劑,煉油廠用它,可以提高燃油的品質,降低成本,在汽油中加入萬分之一MMT,錳含量不超過18mg/L,可提高汽油辛烷值2~3個單位。
     1959年美國Ethyl公司在市場上推出了甲基環戊二烯基三羰基錳(MMT),作為四乙基鉛的輔助抗爆劑使用,該抗爆劑能有效地提高汽油,特別是高石蠟烴組成的汽油的辛烷值。1990年Ethyl公司以Hitec3000作為MMT商品使用牌號。
     國外合成 MMT的方法有高溫高壓兩步合成法、常溫常壓兩步合成法、高溫高壓一步合成法等。Ethyl公司1957年公開的專利US2818417報道的一種合成MMT的方法,其具體步驟為:在氮氣保護下,于反應器中加入四氫呋喃和金屬鈉,然后緩慢滴加新鮮蒸餾的甲基環戊二烯(MCP),再加入氯化錳粉末,反應后以減壓蒸餾將生成雙甲基環戊二烯基錳中間體分離出來,再將分離產物移入高壓釜,通入CO進行羰基化,最后將得到的產物甲基環戊二烯基三羰基錳(MMT)加以蒸餾提純。MMT的產率以氯化錳計為65.6%,以雙甲基環戊二烯基錳計為77.8%。此后該公司就MMT的生產工藝又申請了多項專利:1958年公開的專利US2839552以氨基鈉代替金屬鈉,與甲基環戊二烯(MCP)反應生成甲基環戊二烯基鈉,再使之與氯化錳反應,制備雙甲基環戊二烯基錳,然后再進行羰基化,得到甲基環戊二烯基三羰基錳(MMT);1990年公開的專利US4946975用雙甲基環戊二烯基錳、醋酸錳以及三乙基鋁為原料,將形成的中間混合物進行羰基化,制備MMT;1991年公開的專利US5026885將無水醋酸錳、甲基環戊二烯(MCP)、甲苯和三乙基鋁加入配有攪拌器、冷凝器、氣體進口和液體采樣管的高壓釜內,密封高壓釜后分兩次充入CO,反應后用10%的鹽酸溶液水解產物,以戊烷萃取MMT。
甲基環戊二烯三羰基錳具有下述優點:
1、能有效地改善汽油品質,提高汽油辛烷值,抗爆效率高而添加量小,按萬分之一添加,錳的含量不超過18毫克/L,可提高汽油2—3個辛烷值(按金屬單位重量計的辛烷值高于四乙基鉛的二倍以上)。
     2、燃燒性好,能隨燃料一同完全燃燒而不產生沉淀或殘渣,節油效果明顯;
     3、無副作用,對燃料其它性質無不良影響;
     4、易溶解,在室溫下即能溶解于汽油而不溶于水;
     5、性質穩定,在空氣中不分解,沸點較高,不易蒸發損失;
   6、無毒性,對環境不造成污染;
   7、熔點低,不易結晶,便于實際使用。
     雖然它的好處不少,但是也要看清楚他的缺點。MMT是個有爭議的產品,許多煉油廠正在避免直接濃宿形成,在美國只有1%的汽油產品使用MMT,許多國家例如委內瑞拉已經開始禁用這種產品。
MTBE
   甲基叔丁基醚,英文縮寫為MTBE(methyl tert-butyl ether),常用于無鉛汽油中作為抗爆劑,在化工及生物領域也具有廣泛用途。部分研究認為MTBE對環境產生污染。
     20世紀70年代,MTBE作為提高汽油辛烷值的汽油調和組分開始被人們注意。MTBE的基礎辛烷值RON:118,MON:100,是優良的汽油高辛烷值(研究法辛烷值115)添加劑和抗爆劑。化學含氧量較甲醇低得多,利于暖車和節約燃料,蒸發潛熱低,對冷啟動有利,常用于無鉛汽油和低鉛油的調合。MTBE與汽油可以任意比例互溶而不發生分層現象,與汽油組分調和時,有良好的調和效應,調和辛烷值高于其凈辛烷值。MTBE化學性質穩定,含氧量相對較高,能夠顯著改善汽車尾氣排放,降低尾氣中一氧化碳的含量。而且燃燒效率高,可以抑制臭氧的生成。它可以替代四乙基鉛作為抗爆劑,生產無鉛汽油。現在約有95%的MTBE用作辛烷值提高劑和汽油中含氧劑。
     但如果加入的MTBE比例不加以控制、使理論當量空燃比超出閉環控制發動機電子控制單元自適應能力所及的調節范圍,則會因富氧而干擾閉環控制,使三元催化轉化器的轉化效率下降。研究還發現MTBE會污染地下水源,因此美國加州等地已經準備禁用MTBE。日本的一家研究機構的研究也表明,汽油中的MTBE的含量超過7%,汽車排放中的氮氧化物會增加。因此,日本的高級無鉛汽油中,MTBE的加入量不超過7%。
物理性質
密度 (kg/m3,20℃): 740.6
     臨界溫度 (°C): 223.9
     比熱容 (°C): 2.135
     蒸發熱 (J/(g?K)): 30.10
     燃燒熱 (MJ/kg): 38.21
     雷德蒸汽壓 (bar): 0.55
     臨界壓力 (MPa): 3.37
     折光指數 (20 °C): 1.3689
     著火點 (°C): 480
     空氣中爆炸極限 (%V):上限1.65;下限8.4
研究法辛烷值: 117
     馬達法辛烷值: 101
     水在MTBE中的溶解度 (20℃,g/100g): 1.5
     MTBE在水中的溶解度 (20℃,g/100g): 4.3


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