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含绿色节能燃油添加剂的多元组分混合液相平衡的研究

作　者: 张胜利
导　师: 陈瑶
学　校: 暨南大学
专　业: 应用化学
关键词: 燃油添加剂 二异丙基醚 甲缩醛 液液相平衡 Modified UNIQUAC和Extended UNIQUAC热力学模型
分类号: TQ013.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 3次
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内容摘要


近年来，由于发现甲基叔丁基醚污染地下水源并可能含有致癌物，故其应用前景已引起人们的普遍关注。二异丙基醚辛烷值高、含氧量高、雷德蒸气压低，很可能成为甲基叔丁基醚的一种理想替代物。甲缩醛含氧量大、氢碳比高、闪点低，加入柴油中能够提高其十六烷值。目前有关这两种物质相平衡的研究是一个热门的研究领域。 相平衡数据的测定及其热力学计算模型的建立，是分离过程得以实现和添加剂研究开发的理论基础。为了考查在含水体系中，二异丙基醚、甲缩醛分别和汽油、柴油中主要组分以及其他添加剂组分的互溶性，本研究分别测定了在常压下、298.15K时，三元混合液(水+异丙醇+异辛烷)、(水+甲苯+异辛烷)、(水+甲缩醛+二异丙基醚)、(水+甲缩醛+异辛烷)和四元混合液(水+乙醇+二异丙基醚+异辛烷)、(水+异丙醇+二异丙基醚+异辛烷)、(水+甲基叔丁基醚+二异丙基醚+异辛烷)、(水+甲苯+二异丙基醚+异辛烷)的液液相平衡数据。由此得出，二异丙基醚、甲缩醛分别与汽油、柴油中各组分及其他添加剂组分互溶性良好，且二异丙基醚与水的互溶性明显小于甲基叔丁基醚。 针对本研究所测定的多元组分混合液相平衡的特点，作者分别采用了Modified UNIQUAC和Extended UNIQUAC热力学模型对所测数据进行了推测和关联计算，并对计算值与实验值的吻合程度进行了比较。结果表明，Modified UNIQUAC和Extended UNIQUAC模型都能准确地关联实验测得的相平衡数据。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-16
前言  16-38
  一、研究背景  16-27
    1.燃油添加剂的发展历史  16-22
      (1) 汽油添加剂的发展历史  16-21
      (2) 柴油添加剂的发展历史  21-22
    2.国内外研究现状  22-27
      (1) 汽油添加剂研究现状  22-25
      (2) 柴油添加剂研究现状  25-27
  二、研究目的  27-29
    1.汽油添加剂的研究目的  27-28
    2.柴油添加剂的研究目的  28-29
  三、研究意义  29-30
    1.汽油添加剂的研究意义  29
    2.柴油添加剂的研究意义  29-30
  四、研究思路  30-32
    1.汽油添加剂的研究思路  30-31
    2.柴油添加剂的研究思路  31-32
  五、研究方法  32-34
    1.汽油添加剂的研究方法  32
    2.柴油添加剂的研究方法  32-34
  参考文献  34-38
第一章 汽油添加剂  38-64
  1.1 汽油的主要成分  38-40
    1.1.1 汽油的主要成分  38
    1.1.2 我国汽油的特点  38-40
    1.1.3 国外对汽油的相关法规  40
    1.1.4 提高汽油质量的生产技术措施  40
  1.2 汽油成分对发动机排放的影响  40-44
    1.2.1 汽油组成对汽车排放的影响  41
    1.2.2 对CO、HC和NOx排放的影响  41-43
    1.2.3 对臭氧形成的影响  43-44
    1.2.4 对CO_2的影响  44
  1.3 辛烷值对汽油性能的影响  44-48
    1.3.1 爆震  44-45
    1.3.2 辛烷值  45-47
    1.3.3 辛烷值对汽油性能的影响  47-48
  1.4 汽油添加剂的作用  48-49
    1.4.1 预混合燃烧原理  48
    1.4.2 汽油添加剂的作用  48-49
  1.5 汽油添加剂的作用机理  49-50
    1.5.1 爆震产生的原因  49
    1.5.2 汽油添加剂的作用机理  49-50
  1.6 汽油添加剂的类型  50-57
    1.6.1 醚类汽油添加剂  50-53
      1.6.1.1 甲基叔丁基醚(MTBE)  50-51
      1.6.1.2 二异丙基醚(DIPE)  51-53
      1.6.1.3 乙基叔丁基醚(ETBE)和叔戊基甲基醚(TAME)  53
    1.6.2 醇类汽油添加剂  53-55
      1.6.2.1 异丙醇/甲醇混合物  53-54
      1.6.2.2 叔丁醇/甲醇混合物  54
      1.6.2.3 乙醇  54-55
    1.6.3 酸酯类汽油添加剂  55
      1.6.3.1 碳酸二甲酯(DMC)  55
      1.6.3.2 TKC取代酯  55
      1.6.3.3 丙二酸二甲酯  55
    1.6.4 有机金属化合物  55-57
  1.7 新型汽油添加剂  57-60
    1.7.1 M19环保燃料添加剂  57
    1.7.2 HS系列环保添加剂  57-58
    1.7.3 纳米燃料油添加剂  58
    1.7.4 “油公”燃油添加剂  58
    1.7.5 MTN汽油抗爆剂  58-59
    1.7.6 NY—02直馏汽油抗爆剂  59
    1.7.7 FE—1汽油辛烷值添加剂  59
    1.7.8 FA—90Ⅱ抗爆剂  59-60
    1.7.9 邻甲酚型Mannich碱基化合物  60
    1.7.10 丙二酸酯  60
  1.8 汽油添加剂的发展趋势  60-62
  参考文献  62-64
第二章 柴油添加剂  64-88
  2.1 柴油的主要成分  64-66
    2.1.1 柴油的主要成分  64-65
    2.1.2 我国柴油的特点  65-66
  2.2 柴油主要成分对柴油机排放的影响  66-67
    2.2.1 废气有害成分及其产生  66
    2.2.2 硫对柴油机排放的影响  66-67
    2.2.3 芳烃对柴油机排放的影响  67
    2.2.4 烯烃对柴油机排放的影响  67
    2.2.5 十六烷对柴油机排放的影响  67
  2.3 十六烷值对柴油性能的影响  67-69
    2.3.1 十六烷值与滞燃期  67-68
    2.3.2 十六烷值的高低及其影响  68
    2.3.3 提高十六烷值的方法  68-69
  2.4 柴油添加剂的作用  69
  2.5 柴油添加剂的作用机理  69-74
    2.5.1 柴油机内燃料燃烧过程  69-70
    2.5.2 “放热”机理和“自由基”机理  70-72
    2.5.3 “反相胶束微爆”机理  72-74
  2.6 汽油添加剂的类型  74-78
    2.6.1 柴油添加剂的基本类型  74-75
    2.6.2 几类典型的柴油添加剂  75-78
      2.6.2.1 烷基硝酸酯  75-77
      2.6.2.2 过氧化物  77
      2.6.2.3 有机硫化物  77-78
      2.6.2.4 醚类  78
      2.6.2.5 二硝基化合物  78
  2.7 新型柴油添加剂  78-84
    2.7.1 GEN—49D  78
    2.7.2 依重木  78-79
    2.7.3 NDDA  79
    2.7.4 二正戊基醚(DNPE)  79
    2.7.5 草酸二丁酯/草酸二异戊酯  79-80
    2.7.6 1,2,4—三氧杂环己烷化合物  80
    2.7.7 硝酸异辛酯/硝酸环己酯  80
    2.7.8 碳酸二甲酯(DMC)  80-81
    2.7.9 二甲氧基甲烷(DMM)  81-84
  2.8 柴油添加剂的发展趋势  84-86
  参考文献  86-88
第三章 实验仪器及装置  88-134
  3.1 实验仪器  88-125
    3.1.1 GC—14C气相色谱仪  88-92
      3.1.1.1 仪器及主要部件  88-89
      3.1.1.2 仪器规格  89-91
      3.1.1.3 仪器参数设定范围  91-92
    3.1.2 色谱分析  92-116
      3.1.2.1 色谱分离原理  92-93
      3.1.2.2 气相色谱分离原理  93-96
      3.1.2.3 气相色谱基本流程和操作步骤  96-98
      3.1.2.4 检测器  98-105
        3.1.2.4.1 检测器的类型  98-99
        3.1.2.4.2 对检测器的基本要求  99-101
        3.1.2.4.3 两种常用的气相色谱检测器  101-105
      3.1.2.5 载气  105-107
        3.1.2.5.1 载气选择  105
        3.1.2.5.2 载气流速  105-107
      3.1.2.6 固定相  107-111
        3.1.2.6.1 固体固定相  107-108
        3.1.2.6.2 载体  108-109
        3.1.2.6.3 固定液  109-111
      3.1.2.7 色谱柱  111-113
      3.1.2.8 影响分离效果的主要因素  113-116
        3.1.2.8.1 柱温  113-114
        3.1.2.8.2 气化室温度  114-115
        3.1.2.8.3 检测室温度  115
        3.1.2.8.4 进样量  115-116
    3.1.3 N2000色谱工作站  116-125
      3.1.3.1 主要性能与技术指标  116-117
      3.1.3.2 相关概念  117-119
        3.1.3.2.1 色谱图的相关概念  117
        3.1.3.2.2 色谱处理的相关概念  117-118
        3.1.3.2.3 本工作站特有的概念  118-119
      3.1.3.3 在线色谱工作站介绍  119-123
        3.1.3.3.1 在线实时采集界面  119-120
        3.1.3.3.2 主菜单  120
        3.1.3.3.3 工具栏  120
        3.1.3.3.4 采样通道窗口  120-122
        3.1.3.3.5 实时进样基本操作步骤  122-123
      3.1.3.4 离线色谱工作站介绍  123-125
        3.1.3.4.1 离线工作站系统界面  123-124
        3.1.3.4.2 比较谱图  124
        3.1.3.4.3 手动积分  124-125
  3.2 液液相平衡实验装置  125-126
  3.3 定量计算  126-131
    3.3.1 相对校正因子的测定  126-128
    3.3.2 基于峰面积归一化的质量校正法  128-131
  参考文献  131-134
第四章 理论计算模型  134-146
  4.1 Wilson模型  134-136
    4.1.1 活度系数方程与超额自由能的关系  134-135
    4.1.2 局部组成  135
    4.1.3 Wilson方程  135-136
  4.2 NRTL模型  136-138
  4.3 UNIQUAC模型  138-139
  4.4 Extended UNIQUAC模型  139-140
  4.5 Modified UNIQUAC模型  140-142
  4.6 本研究所用模型  142-144
  参考文献  144-146
第五章 液液相平衡的测定  146-166
  5.1 实验所用试剂  146
  5.2 实验装置与仪器  146
  5.3 测定方法  146-148
  5.4 测定条件  148-150
  5.5 测定结果及其分析  150-164
    5.5.1 三元体系测定结果及其分析  150-155
      5.5.1.1 水+异丙醇+2,2,4—三甲基戊烷  150-151
      5.5.1.2 水+2,2,4—三甲基戊烷+甲苯  151-152
      5.5.1.3 水+二甲氧基甲烷+2,2,4—三甲基戊烷  152-153
      5.5.1.4 水+二甲氧基甲烷+二异丙基醚  153-155
    5.5.2 四元体系测定结果及其分析  155-164
      5.5.2.1 水+乙醇+二异丙基醚+2,2,4—三甲基戊烷  155-157
      5.5.2.2 水+异丙醇+二异丙基醚+2,2,4—三甲基戊烷  157-159
      5.5.2.3 水+甲基叔丁基醚+二异丙基醚+2,2,4—三甲基戊烷  159-161
      5.5.2.4 水+二异丙基醚+2,2,4—三甲基戊烷+甲苯  161-164
  参考文献  164-166
第六章 计算结果及其分析  166-190
  6.1 二元体系相平衡的计算结果及其分析  166-170
    6.1.1 二元完全互溶组分相互作用参数的计算  166-168
    6.1.2 二元体系液液相平衡数据的回归计算  168
    6.1.3 二元体系相平衡的计算结果及其分析  168-170
  6.2 三元体系液液相平衡的计算结果及其分析  170-177
    6.2.1 三元体系液液相平衡数据的回归计算  170
    6.2.2 三元体系液液相平衡的计算结果及其分析  170-177
  6.3 四元体系液液相平衡的计算结果及其分析  177-187
    6.3.1 四元体系液液相平衡数据的回归计算  177-178
    6.3.2 四元体系液液相平衡的计算结果及其分析  178-187
  参考文献  187-190
第七章 结论与展望  190-194
  7.1 结论  190-193
  7.2 展望  193-194
符号一览表  194-196
附录  196-200
致谢  200

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