【中華百科全書●工學●汽油】

楊籍富

【中華百科全書●工學●汽油】

 

汽油（Gasoline），為原油蒸餾產物之一部分，主要是由五個碳至十個碳組成之碳氫化合物，沸點介於攝氏十五度至二百度（華氏六十度至三百九十二度）之間。

 

通常油田所生產之原油僅含百分之十至四十（平均約百分之二十七）之汽油。

 

組成汽油之碳氫化合物的構造計有石臘烴，亦即鏈狀烴（Paraffins）、環狀烴（Naphthenes），以及芳香烴（Aromatics）等，其中以石臘烴為構成汽油之主要成分。

 

近世紀以夾由於汽車之急劇增加，汽油之需求量因而日益增多。

 

為了提高原油所含之汽油比率，乃有自高分子碳氫化合物在高溫時裂解成較小分子之汽油。

 

同時亦可從分子小於汽油之碳氫化合物聚合成較大之汽油。

 

如此除了原油本來已存在之汽油，加上因裂解與聚合而形成者，可使得原油含汽油之百分比高達百分之七十。

 

爾後為了提高汽油的品質，使其在引擎內燃燒時能有較好的效果。

 

還發展出一些很奧祕的煉油過程，諸如鏈狀碳氫化合物之環狀化而形成環狀烴，再出環狀烴脫氫（Dehydrogenation）而成為芳香烴。

 

其反應如下：一、裂解作用（Cracking）（方程式1）二、聚合作用（Polymerization）（方程式2）三、脫氫作用（Dehydrogenation）（圖1）。

 

此種經由改變其分結構之碳氫化合物所組成之汽油，具有較高之辛烷值（OctaneRating），不需藉加入四乙烷鉛（TetraethylLead，Pb（C2H5）4）來提高辛烷值。

 

當汽油在汽車引擎內引燃時，首先是在汽缸內引爆，接著才是導致損傷引擎之二次爆炸。

 

由於二次爆炸會造成引擎的震動，為了減低引擎之撞震，化學家們在實驗室裏試著加入不同化學試劑來觀察其對於防震的效果，實驗的結果發現四乙烷鉛具有防震效果。

 

在一加侖的汽油中加入一至三㏄之四乙烷鉛可使引擎之撞震減低到完全消失。

 

同時，化學家們還以不同成分之汽油來觀察其對引擎撞震之效果。

 

結果發現由純異辛烷組成之汽油所產生之撞震最小，乃定異辛烷之辛烷值為一百，另以足以造成相當撞震之正庚烷為零。

 

如此作成辛烷值指標，再將所有之碳氫化合物或燃料燃燒時所造成之撞震相對於由異辛烷與正庚烷所定出之指標。

 

李文斯頓（Livingston），西元一九五一年發現凡含構造基（StructuralGroup）之碳氫化合物均具有抑制汽油的氧化，而減低撞震。

 

因此，具有環鍵之碳氫化合物，如芳香烴與環狀烴均因含有支狀（Branching）之異烷烴，需在相當高溫因燃燒才氧化。

 

至於長鏈狀之石臘烴則在低溫即氧化，導致隨後發生之燃燒會件有撞震而損害引擎。

 

因此，增加鏈狀烴之分支數目，將使氧化之溫度與辛烷值增高：諸如下述分子其分子式均為C8H18，但因所含分支之數目不同，其氧化之溫度與辛烷值均因所點分支數目的增加而升高。

 

（圖2）。

 

至於環狀烴與芳香烴通常均較石臘烴具有較高之辛烷值。

 

此因環狀烴與芳香烴在構造上因具環狀構造且較為緻密。

 

反之，如果將長鏈狀之石臘烴加入環狀烴中，將減低其辛烷值。

 

環狀烴中對稱狀之分子，其辛烷值高於非對稱狀分子。

 

諸如：（圖3）。

 

因此，為了不加入添加劑於汽油，而能增加辛烷值之最佳方法為將石臘烴與環狀烴轉變成芳香烴，這也就是煉油之實耍過程之一。

 

一般而言，構成汽油之碳氫化合物，其中最有用者為苯。

 

苯為石油化學之主要原料。

 

許多石油副產品均可由苯煉製而成。

 

至於苯本身亦可由甲基環戊烷（MethyCyclopentane）、環己烷（Cyclohexane），以及己烷等在以白金為催化劑製成。

 

（孟昭彝）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10289