提高汽油辛烷值的方法

通常由常压分馏塔产出的汽油（直馏汽油）的辛烷值在55左右，显然这种汽油的抗爆性能很差，因此必须采取措施以提高汽油的辛烷值。那么，如何来提高汽油的辛烷值呢？

这个问题涉及自然科学中又一个重要问题，那就是当需要克服一个困难或要解决一个问题时应该从哪里入手？答案是“从原因入手”。提高辛烷值的办法也必须从原因入手。前面我们已经提到汽油质量不高的两个原因，首先从第一个原因入手，如果汽油的辛烷值很低，这意味着汽油中自燃点低的组分较多，要提高辛烷值就必须从改变汽油的组分入手，也就是如何使汽油中自燃点低的烃类减少或使自燃点高的组分增加。化学家们已经查明，烃类化合物中成一条直线的直链烃自燃点最低，支链烃和环烷烃较高，带苯环的芳香烃最高。必须使用化学方法把直链烃变为支链烃、环烷烃，甚至芳香烃。这个方法就是所谓的“重整”。重整是将汽油送入高温反应器，直链烃纷纷转变为自燃点较高的组分。在重整反应器内可能会发生如图1．1．7所示的反应。

图1．1．7 重整反应器内的反应

上述大部分反应是将自燃点低的烃类转变为自燃点高的烃类化合物，辛烷值就大大地提高了。通常重整汽油的辛烷值为100。当然，重整汽油的成本要比直馏汽油高一些。另外，在重整反应器中很多汽油组分都断裂成为小分子，最终高辛烷值汽油的得率仅为30％左右。为了提高汽油的得率，化学家们在反应器中加入“催化剂”，想让反应按人类的意志来进行，汽油的得率大大提高。经过几代催化剂的改进，现在催化重整汽油的得率已达80％。

我们还可以从另一个原因去寻求别的提高汽油辛烷值的方法。既然发生爆震的根本原因是自燃点低的直链烃在汽缸的温度下容易生成过氧化物，生成的过氧化物又是导致爆震的关键物质，那么，是否可以想办法不让过氧化物产生，或一旦产生即将其转变掉呢？汽油本身不可能完成这个任务，因此就必须从外界加一点东西进去。这就是所谓的“添加剂”方法。

在众多的物质中，工程技术人员找到一种十分理想的添加剂，那就是四乙基铅。原来四乙基铅在汽缸的工作温度下会分解成氧化铅，氧化铅可以将烃类的过氧化物分解成醛等有机含氧化合物，从而阻止爆震现象的发生。在汽油中加入千分之一的四乙基铅，辛烷值可以提高13～17。质量越差的汽油，添加四乙基铅的作用越明显。例如，100％的正庚烷也落在汽油的范围内，当然它也是汽油，但其辛烷值为零。若在正庚烷中加入千分之一的四乙基铅，辛烷值就可达到47。20世纪五六十年代我国普遍使用的66号汽油，就是在直馏汽油中加入千分之一的四乙基铅制备的。值得注意的是，氧化铅是固体，留在汽缸中将会损坏汽缸。因此，在加入四乙基铅的同时，还必须加入二溴乙烷，使其与氧化铅作用生成二溴化铅。二溴化铅在汽缸的温度下是气态，这样就可以在排放废气时将其带出。

尽管四乙基铅在人类使用能源的过程中起到巨大的作用，是极为优秀的添加剂，但今天它不得不退出历史舞台。北京市率先禁用含铅汽油，紧接着上海市宣布从1997年10月1日起全市禁用含铅汽油。国务院也宣布，1999年元旦起全国禁止生产含铅汽油，2000年元旦起全国禁用含铅汽油。(www.xing528.com)

为什么不能使用四乙基铅作为添加剂？原来，含铅的废气污染了人类的大气环境，因为含铅废气的比重较大，常常滞留在靠近地面的大气中。为了保护环境，铅添加剂法已寿终正寝，必须开发其他途径。

组合剂法是目前正在研究的一种有效方法。所谓组合剂法，就是在汽油中加入其他组分。例如，在汽油中加入30％的酒精后，由于其辛烷值已超过100，原有的方法就不能适应这类汽油，工程师们采用其他方法测定，结果发现这种酒精汽油的辛烷值为120。改用价格更便宜的甲醇，辛烷值居然达到了130（见表1．1．3）。

表1．1．3 组合剂的辛烷值

我国辽宁省率先使用加入酒精的汽油。盛产煤的山西省也在探索将煤气制成CO和氢，在催化剂的帮助下合成甲醇，再加入汽油中使用。然而，由于加入组合剂的量较大，并对发动机提出了新的要求，加上成本以及甲醇有毒等问题，目前此法仍在探索和研究之中，尚未普及。但此法仍不失为制备高辛烷值汽油的一个方向。

裂化汽油可以从另外的渠道获得高辛烷值的汽油。制备裂化汽油的原本目的并不是为了辛烷值，而是为了提高汽油的产量。大家知道，从石油中分馏出来的汽油（直馏汽油）只有15％～30％左右，远远不能满足人类需求。科学家们想到把长碳链的烃类化合物，裂解成汽油组分的烃类化合物，岂不就是增加了汽油的产量？美国率先采用热裂解的方法实现了这个愿望。然而，烃类化合物的裂解，并不以人们的意志为转移，裂解的随意性很大，以致产生了大量短碳链而非汽油组分的烃类化合物，汽油的组分只占30％左右。为了提高汽油组分的选择性，同样采用加入催化剂的方法，即所谓的“催化裂化”。它使汽油的裂化选择性大大提高，从而也使汽油的产量大大提高。目前，经过好几代催化剂的改进，裂化汽油的产率已高达80％。由于裂化的条件类似于重整的反应条件，因此裂化汽油的组分中，自燃点高的组分就多一些，当然，其辛烷值也就比直馏汽油要高出许多，这就是100号汽油。

目前市场上出售的汽油是由直馏汽油、重整汽油和裂化汽油配制而成的。通常它的辛烷值在90～97之间。