含绿色节能燃油添加剂的多元组分混合液相平衡的研究

【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。 【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
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ013.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-16
• 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—49D78
• 2.7.2 依重木78-79
• 2.7.3 NDDA79
• 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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