高辛烷值无铅航空汽油配方及制备方法研究

As one of best octane number boosters tetraethyl lead is widely used as a fuel additive in the aviation gasoline to enhance aviation gasoline antiknock ability. However, tetraethyl lead itself is an extremely toxic chemicals and hazard to the environment and human health. Thus, it is essential to conduct research on the unleaded aviation gasoline to reduce lead emission and ensure the continuous development of general aviation industry. This project is planned to study the formulation of and preparation method for high octane number unleaded aviation gasoline for the high compression ratio engine. The keys for this project are to provide a way to prepare high octane number basic oil with good stability and to provide the specific formula for an environmental friendly octane number booster. This newly prepared unleaded aviation gasoline should not only satisfy all the requirements for the gasoline used by high compression ratio engine but also can be mixed with any ratio with current aviation gasoline. The implement of this project can significantly decrease the impact of lead emission from general aviation and also provide effective technical support for the general aviation industry development.

四乙基铅作为一种辛烷值增高剂被广泛用作航空汽油添加剂以提高航空汽油的抗爆震能力。然而，四乙基铅本身是剧毒物质且对环境和人类健康具有不利影响，因此，开展无铅航空汽油的研究对于减少航空业铅排放，保证通用航空的持续发展具有重大意义。本项目拟研究一种适用于高压缩比发动机的无铅航空汽油，研究的关键在于研究制备具有高辛烷值且性能稳定的基础油的方法和寻找一种能够提高基础油抗爆性能的环境友好的化学添加剂。该无铅航空汽油不仅各项指标均达到高压缩比发动机对无铅航空汽油的要求， 且能以任意比例和现行航空汽油混合应用于现行航空发动机中。项目的成功实施不仅仅能降低民航业含铅化合物排放对环境的影响，同时也为我国十二五大力发展通用航空发展提供有效的技术支持。

针对含铅航空汽油环境污染大，对人体健康不利的问题，本项目研制了一种适用于高压缩比发动机的无铅航空汽油。项目主要对制备具有高辛烷值且性能稳定的基础油的方法进行了研究，对提高基础油抗爆性能的化学添加剂配方进行了研究，提出了一种具有高辛烷值的无铅航空汽油配方。项目利用β-沸石分子筛对分离航空汽油中主要组分2,2,4-三甲基戊烷与2-甲基庚烷混合物的可行性进行了考察。研究表明，在相同温度及压力下，β-沸石分子筛对2-甲基庚烷的吸附能力远优于2,2,4-三甲基戊烷，且组分的饱和吸附量随温度的升高而减少，随压力的增加而增加。双组分吸附试验证明了利用β-沸石分子筛完全能够实现2,2,4-三甲基戊烷与2-甲基庚烷的分离，这主要归因于分子筛本身的结构特征及同分异构体分子大小的差异。项目又利用ZIF-8金属有机骨架对分离航空汽油中重要组分辛烷的同分异构体进行了研究。研究表明，利用ZIF-8完全能够实现正辛烷与2, 2, 4-三甲基戊烷的完全分离，且ZIF-8对二元混合物中正辛烷的吸附量接近于单组份正辛烷的吸附量。项目同样系统研究了芳烃化合物对航空汽油基础油抗爆性能、蒸汽压及馏程等重要性能参数的影响。研究表明，苯胺、均三甲苯、甲苯、异丙苯等芳烃类化合物均能不同程度的提高基础油抗爆性能，且在相同加入浓度下，苯胺最能有效提高基础油抗爆性能。项目还研究了在基础油中加入多种芳烃化合物对基础油抗爆性能的协同效应，结果表明，在基础油中加入多种芳烃化合物所引起的基础油辛烷值的增量等于分别在基础油中加入上述多种芳烃化合物所引起的基础油辛烷值增量的加和。该项目的完成为我国航空汽油无铅化发展做出必要的技术储备，同时为我国大力发展通用航空发展提供有效的技术保障。