油are beautiful

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虽然成天呆在钢筋丛林里的我们更喜欢蓝天白云、绿草清水的大自然,但我们不能否认的是科技的进步让我们生存状态大大改善。而让这个现代化社会正常运作的一大功臣就是汽油,它就如同血液之于人体这么重要。如果没了汽油,这个世界就会像没油的汽车一样停止运转。今天我们就来说说汽油的故事。

汽油它妈

要知道汽油从哪里来,最直接的方式就是问问它妈,它妈当然明白怎么生出它的。心系全球经济的同学们应该经常听到下面这话:“国际原油价格大跌××美元”。没错,汽油它妈就是原油,也就是我们通常所说的石油。石油包含了多种碳氢化合物。原油中的碳原子以长度不一的链的形式链接在一起,而长度不同的碳氢化合物分子具有不同的属性。例如,只有一个碳原子(CH4)的链是最轻的链,也就是我们所说的甲烷。甲烷是一种气体,它的质量很轻,可以浮在空气中。随着链变长,它们会变得越来越重,在C5、C6和C7范围内的碳链都是非常轻、极易蒸发的清澈液体,称为石脑油。它们将用作溶液,如干洗液就可以用它来制造,还可以将其制成油漆溶剂和其他快干产品。从C7H16到C11H24的碳链混合在一起,可用作汽油。所有这些碳链的蒸发温度都低于水的沸点。这就是为什么当我们将汽油洒在地上时,它便会快速蒸发的原因。煤油在C12到C15的范围内,后 面紧跟着的是柴油(碳原子长度不超过C22)。这些看上去毫不相关的物质都是原油里含有的,它们唯一的不同就是碳链长度,而沸点会随碳链长度变长而升高。

分馏

所有这些不同的物质都来自原油,我们要通过石油精炼将每种组分都分离出来,使其能够被进一步利用。由于这些物质唯一的区别只是碳链的长度不同,而碳链越长,沸点就越高,所以将原油中各种成分离出来的最古老、最常用方法是利用沸点的不同来实现,也就是分馏。分馏最基本的方法是对原油进行加热,使其蒸发之后再对蒸汽进行液化,分馏过程包括以下几个步骤:首先利用高压蒸气将温度升至600摄氏度左右。原油开始沸腾,形成蒸汽并导入蒸馏塔底部。蒸馏塔内具有许多塔盘(它是一个具有孔洞的金属板,能让原油蒸汽通过的同时与蒸馏塔接触面积增大,并且能让塔内部上下具有温差)。原油蒸汽在塔内上

升,在蒸汽上升过程中,当蒸汽内的物质到达一定高度(该高度的柱内温度与该物质的沸点相同)时,它就会液化形成液体(沸点最低的物质将在柱子的最顶端发生液化;沸点较高的物质则将在柱子的较低部分发生液化)。塔盘将收集到的各种不同液体通过冷凝器进一步冷却后输入储油罐。

化学加工

这么看来似乎生产汽油很简单,其实不然。由于分馏只能得到约40%的汽油,生产效率相当低下,因此还得用化学方法对分馏产物进一步加工(还有一种提高分馏产率的方法是对蒸馏塔进行多塔串联形成复合塔,原油可以回流进行精度分馏)。化学加工的核心思想是将没用的分馏产物转化成有用的物质(例如汽油)。这一过程主要有裂化(将较长的碳链断裂)、联合(将较小的碳链连接在一起)、重组(对碳氢链重新排列组合)三种方式。裂化中最重要的过程就是焦化,通过焦化装置还能将蒸馏后的废油裂化为重油、汽油和石脑油。而重油又能通过催化裂化后生成柴油和汽油;联合主要是用催化剂将低分子量的石脑油转化为芳香烃,芳香烃可用于化学品制造和汽油混合。重组是对分子结构进行重新排列,从而得到另一种物质。它一般是靠烷化装置来实现的。而烷化的产物就是和汽油息息相关的高辛烷值的烃。

洗洗更干净

没错,就算是油也需要清洁。这是因为原油里还有许多杂质,前面两个步骤并没有把它们清除出去。这些杂质包含有硫、氮、氧、水分、溶解金属和无机盐的有机化合物等成分。因此处理过程也需要多个装置共同完成。比如使用硫酸柱去除不饱和烃、含氮化合物、含氧化合物和残余固体(焦油、沥青);用干燥剂去除水分;用硫化处理和氢化硫洗涤器去除硫和含硫化合物。处理完杂质之后,就要将这些化合物进行冷却,然后再添加其它物质以得到各种产品。

混合汽油

如果你学过中学物理,应该对汽车引擎的工作原理还有印象。在四冲程汽油发动机中,有一个冲程是压缩冲程,此过程中发动机将满缸的可燃混合气压缩到非常小的体积,然后用火花塞将其点燃,当汽油因压缩而不是火花塞的火花而点燃时,将导致发动机中出现爆震。爆震是一种不正常的燃烧现象,它会让发动机受到损害,对驾驶人员来说最直观的感受莫过于汽车没有动力。如果引擎在高负荷高转速的情况下连续严重爆震,那么轻则烧毁火花塞和活塞,重则毁掉发动机缸体。而汽油常见组成部分中(庚烷和辛烷),只有辛烷能经得起高压。为了避免爆震的产生,只有提高汽油中辛 烷的含量。人们将汽油中辛烷值的含量作为抗爆性的指标,像常见的93号汽油就是指包含93%辛烷和7%庚烷的汽油。那么这些不同标号的汽油是怎么生产的呢?如果以理想的方式,应该全部使用原油炼制后的产物进行勾兑,可这么做会使得汽油成本居高不下。不就是要提高辛烷值嘛,找东西替代吧。于是往汽油添加化学试剂的勾当产生了,并且一做就是近百年。

人们最早尝试在汽油中添加其它物质来提高辛烷值,早在第一次世界大战期间,人们就发现在汽油中添加四乙铅的化学物质可以提高汽油的辛烷值,将低级汽油变为用途广泛的高级汽油,从而节省了开支。从此,“乙基”和“含铅”汽油便流行起来。不过,铅可是有毒的,因此含铅汽油被禁止了。在铅之后,人们选择甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油的添加剂(国内多采用环戊二烯三羰基锰作为添加剂),它不仅可以像铅一样能提高汽油的辛烷值,还能燃烧时释放氧气,在理想状态下,它的这项特性可以减少废气中未燃烧的碳氢化合物以及一氧化碳的含量。不过随着科技的发展,人们又发现甲基叔丁基醚是一种致癌物质,因此未来人们准备使用乙醇作为新的汽油添加剂(目前乙醇汽油已经在部分地区开始试用了)。所以说汽油是一种用石油分离后得到化合物,通过混合一系列添加剂后所得到的东西。

关于汽油使用的几个疑问

之所以前面扯了这么多关于汽油生产的事情,是因为许多关于汽油使用的答案就在其中。在很长一段时间里,国四标准中的90#, 93#和97#无疑是最老生常谈的三个汽油标号了,在不少同学脑海里,他们都自然而然地将汽油标号与汽油的纯净度联系起来,看了前面的生产,相信这个疑问已经解决了。我们先来搞清楚汽油标号究竟代表什么?

汽油中有两个重要的成分—异辛烷和正庚烷,正庚烷容易让汽油兴奋活跃,在气缸中提早爆炸,而异辛烷则是汽油的镇定剂,比例越多汽油越不容易燃烧爆炸。所谓的汽油标号往往都是指汽油中异辛烷的含量,比如93#汽油表示异辛烷含量为93%,而正庚烷含量为7%。以上我们用了之前常见的90#, 93#和97#汽油标号做了比方,但是从今年年初开始随着机动车国五排放标准的全面实施,90#,93#,97#汽油将永远的退出历史舞台,取而代之的是89#,92#,95#和98#四个标号。那么问题来了,为什么要将大家已经喜闻乐见的汽油标号改朝换代呢?首先我们要知道,国五标准中要求汽油的硫、锰、烯烃的含量指标相比国四标准的要求都更加严格—原来汽油中硫含量指标限值由50ppm调低至10ppm,锰含量指标限值由0.006g/L降低至0.002g/L,烯烃含量从28%降低到了24%,对各种重金属和硫化物等的更高要求,使辛烷值不得不有所降低,而这也将有助于降低车辆碳氢化合物、一氧化碳的排放,并且有利于减少汽车尾气中的PM2.5。

那么面对国四国五中完全不同的汽油标号,我们该如何对应呢?对于油箱盖上标识了

92#,95#等与欧美标准接轨的标号,大家可以直接在国五的标准中找到对应添加的汽油标号,而对于绝大多数还停留在国四标准的建议添加汽油标号,理论上应该通过发动机的压缩比和点火时间等来综合判定,不过这对于普通的车主来说未免太过苛刻,所以根据国五标的理解,咱们可以采取一种简单有效的方法:以前加93#的车主,现在加92#就可以;而以前加97#的车主,现在加95#也没问题。

高低标号如何选?高标号一定好?即使是面对国五排放新标准,也有着多达四种标号的汽油可以选择,有人觉得反正都是油,低标号便宜划算,喝啥不是喝,低标号油加着凑合跑呗,也有人对自己的爱车“保养”有佳,认为高标号汽油稳定性好价格也高,就加它肯定没错,那么到底该不该严格按照厂家建议来加油呢?

咱们先来说说选择比厂家建议标号低的汽油会有什么后果。之前咱们提到过,汽油标号越低,则越容易燃烧爆炸,理应说这是好事,但是要知道,汽油在发动机气缸内的运动也是有着严格的规律的,从进入气缸,到火花塞点火,到燃烧做工,再到废气排出,每一步都必须精准把握好时机才能使车辆动力平顺输出并且尽可能提高燃油效率。而当发动机遇到比预先设计更低标号的汽油时,往往会发生在火花塞还没点火的时候就自燃的现象,使汽油提前在汽缸中爆炸,也就是我们常说的“爆震”。本来有规律的发动机运动被一个晴天霹雳突然打破,必然会是发动机的工作失调,从而产生噪音,发生抖动,动力下降等情况,长期如此发动机很容易报废。

那么为了万无一失我选择加比厂商建议标号更高的汽油总没问题了吧?虽然高标号汽油抗爆性更好,但是这也同时意味着比起较低标号的汽油它更不容易燃烧,这样就会产生尚未完全燃烧的多余汽油随 着排气被排出车外白白浪费的情况。而若是无法排出车外则可能堆积在气缸,久而久之会加剧积碳的现象,而说到积碳,我们在此得做个澄清,发动机积碳的产生和汽油标号并没有直接关系,在燃料方面只跟汽油胶质含量有关系,胶质含量越高越容易产生积碳,而汽油标号则和胶质毫不相干。

因此现在不少车型的建议添加标号并没有一个特定的值,只规定了最小值,对于这样的情况选择比最小值略大的汽油标号也没有问题,因为这些汽车的发动机电脑往往根据建议范围内的油品,通过爆震传感器针对压缩比、点火提前角等参数设置了进行微调节的适应性程序,来调整点火时间和工作周期。

那燃油添加剂又是怎么回事呢?按照功能分类,燃油添加剂主要有清洁型和辛烷值调整型两大类。前者我们空再说,后者是可以通过改善燃油的辛烷值来减少发动机产生爆震的可能。对于那些经常去陌生偏远地方的老司机来说,在不了解当地油品质量或者不知道是否有对应自己车辆的汽油标号时,常备几瓶辛烷调整型燃油添加剂倒是个在关键时刻很好的应急办法。此外有些技术较为先进的燃油添加剂也有综合上述两种功能的表现,不过价格也自然是水涨船高。

不过随着国五标准的出台,国内“两桶油”的油品已经足够让人放心,所以燃油添加剂的使用情况也会越来越少。说在最后,身为车主,对于汽油,咱们可不能只一味的关心价格,该给自己的爱车注入什么标号的汽油,高低标号的汽油该如何选择,什么时候需要注入燃油添加剂?这些和汽车血液息息相关的必修课也不能落下,否则哪天汽车血管不通心脏供血不足说不准就得把你丢在路上了。

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