柴油的十六烷值與化學(xué)組成的關(guān)系

芳香烴無(wú)側(cè)鏈或短側(cè)鏈的芳香烴的十六烷值較低，且環(huán)數(shù)越多，十六烷值越低。帶有較長(zhǎng)側(cè)鏈的芳香烴的十六烷值則相對(duì)較高，而且隨側(cè)鏈鏈長(zhǎng)的增長(zhǎng)其十六烷值增加。碳數(shù)相同的直鏈烷基芳香烴比有支鏈的烷基芳香烴比有支鏈的烷基芳香烴的十六烷值高。

各種烴類十六烷值的不同，主要是反映其自燃性質(zhì)的差別。正構(gòu)烷烴的十六烷值高是由于其自燃點(diǎn)低，而芳香烴的十六烷值低則是由于其自燃點(diǎn)高。

柴油十六烷值

評(píng)價(jià)柴油在柴油機(jī)中燃燒質(zhì)量的指標(biāo)。測(cè)定十六烷值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)原為十六烷和 α-甲基萘，其十六烷值分別規(guī)定為100和0。柴油在單缸柴油機(jī)中，在規(guī)定的工作條件下的燃燒質(zhì)量如相當(dāng)于某一組成的十六烷- α-甲基萘混合物，則柴油的十六烷值等于標(biāo)準(zhǔn)燃料中十六烷的體積百分?jǐn)?shù)。近年來(lái)改用易于合成的2，2，4，4，6，8，8-七甲基壬烷(HMN)代替α-甲基萘作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，規(guī)定其十六烷值為15。標(biāo)準(zhǔn)燃料的十六烷值用下式計(jì)算：

十六烷值＝100×(％十六烷) 15×(％HMN)

例如含35％十六烷和 65％HMN的混合物，其十六烷值為：100×0.35 15×0.65=45。十六烷值高的燃料在柴油機(jī)中發(fā)火快，升壓均勻，柴油機(jī)工作平穩(wěn)。現(xiàn)代柴油機(jī)燃料的十六烷值在40～55之間。加入少量的添加劑，可提高柴油的十六烷值。

烴的十六烷值的大小與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，其次序?yàn)椋褐辨溚闊N＞烯烴＞環(huán)烷烴＞支鏈烷烴＞芳烴，正好與辛烷值的大小次序相反，因?yàn)椴裼蜋C(jī)的工作方式與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)不同。在柴油機(jī)中，空氣在汽缸中壓縮到一定程度后噴入柴油，利用壓縮產(chǎn)生的熱使油著火燃燒，而在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中則是將汽油蒸氣與空氣的混合物在汽缸中壓縮到一定程度后，用火花塞點(diǎn)火燃燒。

目前,柴油機(jī)廢氣的排放已對(duì)大氣造成了嚴(yán)重污染。為了保護(hù)人類賴以生存的大氣環(huán)境,降低柴油車輛的廢氣排放是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。而性能優(yōu)良的十六烷值改進(jìn)劑對(duì)于提高柴油品質(zhì)、改善柴油機(jī)排放特性、降低廢氣排放量具有重要的作用。若柴油具有較高的十六烷值則其性能也較高,相反,若十六烷值較低,則柴油的的性能也較低,特別是有害物的排放會(huì)很高。

目前,市場(chǎng)上較為推廣的一種十六烷值改進(jìn)劑是烷基酯,薩洛加[1]通過(guò)對(duì)十六烷值改進(jìn)劑燃燒效果的研究,總結(jié)出十六烷值改進(jìn)劑具有如下的三大作用:(1)可降低柴油氧化-分解反應(yīng)的起始溫度;(2)擴(kuò)大在火焰前緣階段的反應(yīng)范圍;(3)降低了柴油的著火溫度。以烷基酯為例,說(shuō)明十六烷值改進(jìn)劑的作用機(jī)理如下:在火焰的前緣階段發(fā)生分解反應(yīng):RONO2RO NO2所生成的RO和NO2引發(fā)了一系列的鏈反應(yīng):RH NO2R HNO2HNO2 O2HO2 NO2ROR' 醛或酮R' O2R'OO通常十六烷值改進(jìn)劑分解生成的自由基的主鏈越長(zhǎng),支鏈和自由基越少,其性能越好。