汽油生产常用的辛烷值改进剂及发展前景
[摘 要]本文对目前市场上常见的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、乙醇、碳酸二甲酯、甲基环戊二烯三羰基锰等汽油辛烷值促进剂进行介绍。并且，总结出国内常见的汽油调和方案，给炼油工程设计提供一定的参考。预计金属有灰辛烷值促进剂的使用会越来越少，更倾向于选择和研发无灰、绿色、环保的汽油辛烷值促进剂。
[关键词]辛烷值、MEBT、MMT、乙醇、DMC、异庚酯
中图分类号：TE624.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0394-01
1 前言
各种因素影响，抗爆添加剂作为提高汽油抗爆性能的最为经济有效的方法，在世界范围内得到了广泛的应用。
2 辛烷值改进剂
2.1 醚类辛烷值改进剂
2.1.1 甲基叔丁基醚（MTBE）
甲基叔丁基醚为甲醇与异丁烯反应的产物，是一种无色，具有醚类所特有的气味，氧含量18%（质量分数），ROON和MON分别达118和101，与汽油互溶性好，是开发和应用最早的醚类辛烷值改进剂[4]。MTBE具有较高的辛烷值，车用汽油加入MTBE后，可提高汽油的含氧量，汽油在气缸中燃烧将更彻底，汽车尾气不含铅，能够降低一氧化碳、臭氧、苯、丁二烯等有害物质的排放，这对净化城市空气、保护人类健康起到积极作用，是汽油的理想添加剂[5]。
近期欧盟委员对甲基叔丁基醚（MTBE）进行的风险评估报告认为，MTBE对健康不构成威胁。因此，曾被美国环保部门列为可能致癌物质的MTBE，目前仍然是欧洲、亚洲和中东市场的主要清洁汽油添加剂[8]。
2.1.1 乙基叔丁基醚（ETBE）
乙基叔丁基醚的RON和MON分别为119和103，饱和蒸汽压为27.56kPa，比MTBE低很多[6]。ETBE的合成方法，一是异丁烯法，以异丁烯与乙醇为原料，该方法采用了高压液相合成，操作费用高且具有一定的危险性，另外乙醇和异丁烯合成乙基叔丁基醚的反应达平衡时所需时间长；二是叔丁醇法，以叔丁醇和乙醇为原料，在高压或常压下由两个醇分子之间脱去一分子水合成[9]。
催化蒸馏技术是ETBE生产技术的发展方向，另外，乙醇回收技术是ETBE生产技术的重要组成部分，渗透汽化膜分离回收乙醇技术能耗低，前景较好。
2.2 醇类辛烷值改进剂
2.2.1 甲醇
甲醇的RON辛烷值约为115，具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高等特点，特别是其排放物对空气污染相对较小，可作为石油燃料以外的燃料。而且其来源广泛，可来于煤、天然气、焦炉气、煤层气及煤化工企业，具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高等特点，特别是其排放物对空气污染相对较小，可作为石油燃料以外的燃料。将甲醇按一定比例添加到汽油中并辅助于助溶剂和功能性添加剂调合成为甲醇汽油甲醇汽油，根据甲醇所占的体积百分比可将其分为M5、M15、M25、M30、M45、M85六种型号。甲醇与汽油低比例（5%～30%）混合燃料，燃烧性能良好、高效清洁环保，商用技术成熟、效益良好、易于推广[10]。
2.2. 乙醇
受资源紧缺、环境污染与能源短缺等突出问题的影响，乙醇汽油作为一种理想的可再生清洁能源应用而生。车用乙醇汽油辛烷值高，抗爆性能好，汽油中添加10%乙醇，RON可提高2～3个单位，氧含量可以达到3.5%，这使发动机的燃烧更加充分。据国家汽车研究中心所做的发动机台架试验和行车试验结果表明使用车用乙醇汽油，在不进行发动机改造的前提下，与燃用常规汽油相比，CO排放下降约30%，HC排放下降约10%，NO排放随车型变化有不同影响。由于燃烧彻底，能有效地预防和消除发动机燃烧室、气门、火花塞、排气管、消声器等部位积炭的产生，减少因积炭形成而引起的一切不利因素[11]。
甲醇与汽油低比例（5%～30%）混合燃料，燃烧性能良好、高效清洁环保，商用技术成熟、效益良好、易于推广[10]。
2.3 酯类辛烷值改进剂
2.3.1 碳酸二甲酯（DMC）
DMC产品在欧洲通过了非毒化学品的注册登记，此后受到人们广泛关注，被称为绿色化学品，是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型有机化工原料，是重要的有机合成中间体[13]。
2.3.2 异庚酯
异庚酯对低、中、高辛烷值汽油均有良好的感受性，不但可将炼油厂多数辛烷值不合格的基础油调为93号汽油，而且可将辛烷值为88～90号汽油调制成93号、97号和98号汽油，未对汽油各项指标产生缺陷。汽油中添加异庚酯后，对汽车氧气传感器没有危害，并且对废气催化器有改善作用，能够减少46.1%的碳氢化合物排放和31.0%的CO排放[14]。
2.4 金属类辛烷值改进剂
环戊二烯三羰基锰（NMT）
环戊二烯三羰基锰（C5H5MnCO）3）是目前应用较为广泛的添加剂，提高汽油抗爆性能、生产高标号汽油经济有效的添加剂，在提高辛烷值功效上和MMT差不多，只是凝点较高，需配成溶液方可使用。NMT是符合环保要求的绿色产品，是高效、低毒、使用费用低的添加剂，它生产成本低于MMT，具有较强的竞争力。
各炼油厂应根据自身的特点，选择相适宜的调合方案，达到经济效益最大化。选择添加剂时应注意，首先要满足标准和规范的要求，其次成本合理，最后要对汽车发动机等设备及环境影响最小，做到即满足企业利润最大化，又承担了相应的社会责任。
3.结论
经过对《车用汽油》GB17930-2013、《车用乙醇汽油（E10）》GB18351-2013的仔细分析，结果表明现在广泛使用的MMT辛烷值促进剂在不远的将来会被全面禁止使用，金属有灰辛烷值促进剂的前景堪忧。MTBE虽然在欧洲、亚洲和中东等地作为主要的清洁汽油添加剂，但随着人们对因MTBE造成的水体污染而导致的人类健康问题的重视，MTBE的使用也势必会受到影响。