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1、柴油的十六烷值系列改进剂 柴油 添加剂 A001一、 十六烷值和辛烷值的关系十六烷值是表示柴油机燃料在压缩着火发动机中发火性能的重要品质指标。正像辛烷值高表示燃烧的点燃发动机中的抗爆性好一样，十六烷值高说明该燃料在柴油机中发火性能好，延迟期短，发动机工作平稳柔和。反之，十六烷值低说明该燃料发火困难，延长期长，因而在发火燃烧时气缸内积累的燃油多，大量燃料同时燃烧引起压力突升，使发动机工作粗暴。和辛烷值一样，燃烧的十六烷值也是在规定的单杠柴油机（十六烷值机）中测定的。不过，测定十六烷值时使用的标准燃料一种是正十六烷，另一种是 -甲萘。正十六烷 C16H34 是一种和柴油理化性质相近的化合物，具有很
2、短的发火延迟期，自燃性能很好，因而规定其十六烷值为 100. -甲萘的理化性质也和柴油相近似，但发火延迟期很长，自燃性能很差，因而规定其十六烷值为 0.将这两种化合物按不同体积百分数掺合，即可配成各种十六烷值的标准燃料，其中正十六烷值的体积百分数含量即表示该标准燃料的十六烷值。将所测燃料与标准燃料进行比较，与其发火性能相同的标准燃料的十六烷值即作为所测燃料的十六烷值。例如，乙醚的发火性能与含 53%体积的正十六烷（ - 甲萘含量为 47%）的标准燃料相同，因此，乙醚的十六烷值为 53.尽管柴油机工作粗暴时发生的敲缸现象与汽油机出现爆震时的敲缸现象表面上很相似，给发动机带来的危害也大体相同，但是
3、二者在本质上有很大区别，产生的原因也根本不同。柴油机中的敲缸产生于燃烧的初期，而汽油机中的敲缸则产生于燃烧的末期。柴油机中由于燃料的发火性能低，诱导期 1 过长而引起粗暴，汽油机中则由于燃料发火性能高，诱导期 1+ 2 过短而出现暴露。可见，柴油机和汽油机对燃料发火性质的要求是正好相反的。所以，十六烷值愈高的燃料，其辛烷值也愈低，反之亦然。有人用 66 种汽油试样，分别测定了它们的辛烷值和十六烷值，二者的关系可以近似地用下述公式表示：十六烷值=60.96-0.56（马达法辛烷值）所得结果的标准误差为1.71 单位。十六烷值与研究法辛烷值的关系如下：十六烷值=68.54-0.59（研究法辛烷值）
4、所得结果的标准误差为1.09 单位。二、十六烷值和燃料组成的关系十六烷值高低决定于燃料的化学组成，一般正构烷烃的十六烷值最高，异构烷烃次之，环烷烃的十六烷值较低，而芳香烃的十六烷值最低。无论环烷烃或芳香烃，侧链越长，分支越少，则十六烷值越高。因此，含烷烃越多的燃料，其十六烷值也越高。含芳香烃的燃料最不适于柴油机使用。我国所产原油大部分属于烷基（石蜡基）原油，用国产原油生产出的柴油其十六烷值均较高，一般都在5570，是柴油机良好的燃料。组成相近的烃，相对分子质量越大，其十六烷值也愈高。例如正庚烷的十六烷值为 55，而正十六烷的十六烷值则为 100.烃的相对分子质量增大，奇热安定性相对降低，高温下
5、易于分解而产生自由基，加速着火前的链反应。因而发火延迟期缩短，十六烷值增高。正或异构烷烃在高温下较易分解而生成自由基，氧化较易，所以十六烷值较高。环烷烃较烷烃稳定，而芳香烃由于其特殊结构，具有最大的安定性，因而环烷烃和芳香烃的发火延迟期均较长。十六烷值很低（例如，正辛基苯的十六烷值仅为 36，七甲基壬烷为 15，-甲萘的为 0.三、十六烷值和柴油机工作的关系燃料的十六烷值对柴油机工作的影响很大，其中最重要的就是对燃烧过程的影响。十六烷值愈高的燃料。其自燃点愈低。由于自燃点较低，燃料的发火延迟期通常较短。应当注意，只是当燃料的十六烷值低于 50 左右时，发火延迟期的变化才较为显著。例如，当十六烷
6、值由 30 增加到 40 时，可以缩短延迟期 6o 左右。当十六烷值超过 6 单位时，发火延迟期变化很小。例如，十六烷值由 50 增加到 70 时只缩短延迟期 2o（曲轴回转角）。所以，高速柴油机燃料一般要求十六烷值只要达到 40-50 就可以保证发动机正常工作。 由于十六烷值高的燃料的发火延迟期短，气缸内积累而同时发火的燃料数量少因而气缸内压力上升较平缓，轴承上所承受的最大压力也较小。使用燃料的十六烷值过低，将引起发动机工作粗暴，轴承上最大压力增加，机械磨损增大，有时连轴承也遭受破坏。燃料的十六烷值对发动机的启动性能也有一定的影响。十六烷值愈高，愈易在较低温度下启动，使发动机启动所需时间也较
7、短。例如，雅斯-204 发动机使用柴油十六烷值由 35 增加到 55 时，启动所需时间由24s 缩短到 1s。在低温下启动柴油机时，由于十六烷值很高的燃料通常馏分较重，蒸发性能差，不能保证低温下迅速启动，故宜采用十六烷值适中的低凝点较轻馏分的柴油。对于启动性较差的柴油，可在启动时在其燃料中加入 10%15%的乙醚，以利于低温启动，启动后再改用纯柴油。乙醚具有低沸点、高蒸发的特征，同时自燃点很低，因此，保管中应注意防火。此外，十六烷值对发动机燃料得消耗率也有影响，在某些发动机（例如雅斯-204）上，燃烧的十六烷值由 35 升高到 55，耗油率基本上没有变化或略有增加。在雅斯-204 柴油机中的实
8、验表明，燃料的十六烷值由 35 增加到 55 时，发动机的燃烧最大压力、汽缸内压力增加速率，发动机的启动时间， ，以及发火延迟期均有改善。因而对发动机工作有利。当燃料的十六烷值超过 65 时，由于在延迟期中烷烃的热安定性很差，将过多的分解而产生游离碳粒，来不及完全燃烧而随废气排出，致使发动机排气冒黑烟，燃料消耗率反而增大。所以，过高地提高柴油的十六烷值是不适当的。四、十六烷值和柴油指数的关系柴油的十六烷值应在规定的发动机（十六烷值测定机）中,按着标准方法（详见国家标准 GB386）进行测定。按我国现行标准方法规定使用可变压缩比的单缸柴油机，将所试油样与不同标准燃料（正十六烷与 -甲萘的混合物）
9、进行比较，直到找出一种标准燃料，其喷油与闪火的时期与所试样相同为止。此时即取该标准燃料中正十六烷体积百分数作为油样的十六烷值。这种方法成为同期闪火法，测定的结果注明TQ 字样，例如 52/TQ。虽然用发动机直接测定燃料的十六烷值能较准确地表示燃料在反动机中的发火燃烧性能，但是测定需要特制的专用设备，试验用标准燃料费用昂贵，测定方法也较复杂，使该法的实际使用受到限制。曾经提出过采用与柴油燃烧性能有关的某些理化指标，例如沸点、粘度及密度、自燃点、特性因素等，来间接表示柴油的燃烧特性。在这些指标中以柴油指数获得广泛的应用。柴油指数（Diesel Index）简称 DI，它最初的表示形式为DL= ？式
10、中 0API 为美国石油学会比重度，A 表示燃料的苯胺点（Aniline Point）,单位用 0F 表示。如采用摄氏温标并将 0API 代入原式,则得柴油指数=？苯胺点是新蒸馏的苯胺和等体积的燃料完全互溶时的最低温度。已知芳烃在低温下在苯胺中的溶解能力比烷烃大得多，即芳烃含量愈多的燃料，苯胺点愈低（例如，- 甲萘的苯胺点为-17.8 ，正十六烷的苯胺点为+94.4 ）由于烷烃的密度较小。芳烃的密度较大，因此含芳烃较少，烷烃较多的燃料，其 0API 较大，苯胺点也较高，结果柴油指数也较大。这样就和十六烷值取得大体上的一致，即柴油指数愈高的燃料，其发火性能也愈好。显然，密度和苯胺点的测定要比十六
11、烷值的测定简便的得多。但是，柴油指数和十六烷值的结果并不相等。柴油指数和十六烷值之间的关系，有不同的经验公式，随原油的性质而异。例如，用大庆原油生产的轻柴油的十六烷值实测结果与柴油指数的关系，可得出经验公式如下：】计算十六烷值=0.599 柴油指数+25.3此公式是由不含添加剂的大庆轻柴油得出的，不适合于含添加剂（如降凝剂）的燃料。出柴油指数外，还有一种叫十六烷指数，它是按下式计算出来的：十六烷指数=162.41？十六烷指数适用于直镏和催化裂化柴鱼，以及二者的混合物，不适于加有提高十六烷值添加剂的柴油、纯烃类合成燃料以及烷基化产品或煤焦油产品。十六烷指数的意义与柴油指数相同。五、提高十六烷值的
12、添加剂对于十六烷值过低的燃料，可以加入少量提高十六烷值的添加剂以改善其燃烧性能。由于十六烷值过低的原因使发火性能过低，燃料着火前的诱导期 过长，因此，一般改善柴油燃烧性能的添加剂多系在发火前阶段能加速焰前反应的物质，其中主要的是有机硝酸盐和过氧化物。这些添加剂最佳用量一般由 0.1%1%（体）或 2%（体）不等，须视燃料的化学组成而定。最初加入的少量添加剂效率最高，以后加入的效率逐渐降低。添加剂的效率与燃料的化学组成有关。直镏产品较裂化产品有较高的接受性。例如，同样加入 0.25%体积的硝酸戊酯于燃料中，直镏柴油能提到 7 个单位的十六烷值，而催化裂化产品只提高 3 个单位。硝酸戊酯性质安定，
13、效率也较高。添加剂除能提高十六烷值外，还可以改善发动机的启动性能，而且对冬季使用颇为有利。但是，添加了提高十六烷值添加剂的燃料在贮存中性质不很稳定，经过几个月的贮存，十六烷值逐渐降低。例如，加有硝酸脂的某柴油在贮存 84 日后，十六烷值由 47 降至 41 左右。国产直镏柴油十六烷值均较高，因此一般不需加入十六烷值添加剂。近来，二次加工柴油增多，进口原油生产的柴油由于十六烷值满足不了要求，故研究十六烷值添加剂已提出要求。另外在冬季使用某些低十六烷值（45 以下）柴油时，适当加入少量十六烷值添加剂以改善其启动性能，仍具有一定的实际意义。六、十六烷值的评定方法根据我国国家标准 GB 386 的规定
14、，柴油的十六烷值是同期闪火法在汽缸工作容积为 652cm3 的专用发动机中测定的。这种单缸发动机具有可变压缩比，并有指示发火时间的指示灯。在严格规定的条件下，将实验燃料与由正十六烷及 -甲萘（今后将改用七甲基壬烷）组成的各种标准燃料进行比较，使在不同的压缩比下实现同期闪火。然后根据标准燃料和试验燃料所需的压缩比，计算出试样燃料的十六烷值。例如，某种柴油在十六烷值测定机中试验时，与 55%（体）十六烷及 45%甲萘组成的标准燃料在相同压缩比下发生同期闪火，则该柴油的十六烷值定为 55.由于准确地找出相同压缩比下同期闪火的一种标准燃料很费事费事，通常和测定辛烷值一样，总是选择两个标准燃料，其中一个
15、的十六烷值略高于试验油样，而另两个则略低于试验油样。这样，根据测定的结果，就不难计算出试验油样的十六烷值了。为了降低试验费用，在经常性的测定中可以采用经过事先标定的由烷基石油制成的柴油作高标的副标准燃料，用硫酸精制的十六烷值不高于 25 的柴油作为低标的副标准燃料。由于在发动机上测定燃料的十六烷值需要的特殊专用设备，试验需要油样的数量较大（1L） ，操作也较复杂，近来研究了用简化的实验室方法来测定。阿也夫等根据燃料自燃发火温度与十六烷值得关系，提出了测定燃料自燃点从而找出燃料十六烷值的无发动机测定法。该法使用的仪器很简单。测定时将燃料从 15CM 高处落到钢弹中磨光的刚圆盘上，圆盘的温度通过电
16、热丝加热控制。先将圆盘加热到能自燃发火的较高温度，然后逐渐降低温度，取其最低的发火温度作为燃料的自然温度。试验中首先要建立由正十六和甲苯组成的标准混合物的自燃点与燃料组成之间的关系曲线，然后测定试验燃料的最低发火温度（自燃点）根据标准曲线即可找出与试验燃料相对应的标准混合物中正十六烷的含量，即该试验燃料的十六烷值。用该法测出的十六烷值与用发动机测定的标准方法所得结果相均误差约为3 个单位。（一）十六烷值复合剂的含量及性质1、2淆基丙烷 1050%2、抗氧剂 A 20%3、T2201 10% 4、抗氧剂 B 4.10%5、钝化剂 0.75%6、燃烧清净剂 0.15%7、闪点提高剂 微量8、防冰剂 微量9、流动性能改进剂 微量10、防腐剂 微量11、防胶剂
