汽油的历史 ⇐ 文章草稿

[Anonymous]

“汽油的历史”始于适用于运输应用的内燃机的发明。所谓的奥托发动机是在 19 世纪最后 25 年在德国开发的。这些早期发动机的燃料是从煤气中提取的相对挥发性的碳氢化合物。沸点接近
1891 年，Shukhov 裂化工艺成为世界上第一个分解原油中较重碳氢化合物的商业方法，与简单蒸馏相比，提高了轻质产品的百分比。

==词源==

大多数英联邦国家/英联邦国家（加拿大除外）都使用“汽油”一词来代替“汽油”一词，而北美人更常使用“天然气”作为通俗用语，因此普遍使用“天然气”美国站。参见：
* *第38届国会。会议 I. 第 173 章：一项提供国内收入以支持政府、支付公共债务利息和用于其他目的的法案，1864 年，第 17 页。 265.“并且还规定，根据波美比重计，比重超过八十度的石脑油以及通常称为汽油的石脑油，应缴纳百分之五的从价税。”请参阅 [https://www.loc.gov/law/help/statutes-a ... 1ch173.pdf 国会图书馆（美国）] * Stevens, Levi，[http://pdfpiw.uspto.gov/.piw?docid=0004 ... 蒸发和充气的改进装置”]，
“石油”一词源自中世纪拉丁语（L.“petra”，岩石 +“oleum”，石油），最初表示从岩石和石头中提取的矿物油类型。
英国炼油商最初使用“汽车酒精”作为汽车燃料的通用名称，使用“航空酒精”作为航空汽油的通用名称。 20 世纪 30 年代，当 Carless 的“petrol”商标被驳回后，其竞争对手转而使用更流行的名称“petrol”。然而，“发动机精神”已经进入法律法规，因此该术语仍然作为汽油的正式名称使用​​。
其他一些语言使用“gasoline”的变体。
某些语言（例如法语和意大利语）使用各自的汽油词来表示柴油。
==1903年至1914年==
汽油的演变跟随石油作为工业化世界主要能源的演变。第一次世界大战之前，英国是世界上最强大的工业强国，依靠其海军来保护其殖民地的原材料运输。德国也在工业化进程中，与英国一样，缺乏许多自然资源，必须运回本国。到了 1890 年代，德国开始奉行全球主导的政策，并开始建设海军以与英国竞争。煤炭是为他们的海军提供动力的燃料。尽管英国和德国都拥有天然煤炭储量，但石油作为船舶燃料的新发展改变了这种情况。煤动力船舶是战术上的弱点，因为装煤（船）|装煤的过程缓慢且肮脏，使船舶完全容易受到攻击，而且国际港口的煤炭供应不可靠，使得长途航行变得不切实际。石油的优势很快发现世界各国海军都转向使用石油，但英国和德国的国内石油储备很少。Daniel Yergen，“奖品，对石油、金钱和权力的史诗般的探索”， Simon & Schuster，1992，第 150–63 页。 英国最终通过从荷兰皇家壳牌公司和英波石油公司获取石油解决了其海军石油依赖问题，这决定了其汽油的来源和质量.

汽油机发展初期，由于当时还没有航空汽油，飞机被迫使用车用汽油。这些早期的燃料被称为“直馏”汽油，是蒸馏单一原油生产煤油的副产品，煤油是煤油灯燃烧的主要产品。直到 1916 年，汽油产量才超过煤油产量。最早的直馏汽油是蒸馏东部原油的结果，没有混合不同原油的馏分。这些早期燃料的成分未知，质量差异很大。由于劣质燃料造成的不正常燃烧（发动机爆震和提前点火）对发动机造成的影响尚未确定，因此，没有对汽油的抗不正常燃烧能力进行评级。 早期汽油测量的一般规格是通过波美度测量比重，后来测量以沸点表示的挥发性（化学）|挥发性（蒸发倾向），这成为汽油生产商的主要关注点。这些早期的东部原油汽油具有较高的波美度测试结果（65至80度波美度），被称为“宾夕法尼亚高测试”或简称“高测试”汽油。这些通常用于飞机发动机。

到 1910 年，汽车产量的增加以及由此导致的汽油消耗的增加产生了对汽油的更大需求。此外，照明电气化的不断发展导致煤油需求下降，从而造成供应问题。新兴的石油工业似乎将陷入煤油生产过剩和汽油生产不足的困境，因为简单的蒸馏无法改变任何给定原油中两种产品的比例。该解决方案出现于 1911 年，当时伯顿工艺的发展允许对原油进行热裂化，从而提高了从重质碳氢化合物中提取汽油的百分比收率。这与扩大国外市场以出口国内市场不再需要的剩余煤油相结合。这些新型热“裂解”汽油被认为没有有害影响，可以添加到直馏汽油中。还有混合重质和轻质馏分以获得所需波美度读数的做法，这些统称为“混合”汽油。Matthew Van Winkle，“航空汽油” 《制造》，McGraw-Hill，1944 年，第 1–4 页。

渐渐地，波动性比波美测试更受青睐，尽管两者继续结合使用来指定汽油。早在 1917 年 6 月，标准石油公司（当时美国最大的原油炼油商）就表示，汽油最重要的特性是其挥发性。
==第一次世界大战==
在美国加入第一次世界大战之前，欧洲盟国使用来自婆罗洲、爪哇和苏门答腊岛的原油制成的燃料，这在其军用飞机上提供了令人满意的性能。 1917 年 4 月美国参战后，美国成为盟军航空汽油的主要供应商，发动机性能出现下降。
1917 年 8 月 2 日，美国矿务局|U.S.矿务局安排与美国陆军通信兵航空科合作研究飞机燃料，一项全面调查得出的结论是，不存在关于飞机合适燃料的可靠数据。因此，兰利、麦库克和赖特油田开始进行飞行测试，以确定汽油在各种条件下的性能。这些测试表明，在某些飞机中，机动车辆汽油的性能与“高测试”一样好，但在其他类型中会导致发动机热运转。研究还发现，来自加利福尼亚州、德克萨斯州南部和委内瑞拉的芳烃和环烷基原油制成的汽油可以使发动机平稳运行。这些测试于 1917 年底制定了第一个政府车用汽油规格（航空汽油使用与车用汽油相同的规格）。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造”，McGraw-Hill，1944 年，第 14 页。 3.

== 美国，1918 年–1929 年 ==
发动机设计师知道，根据奥托循环，功率和效率随着压缩比的增加而增加，但第一次世界大战期间早期汽油的经验表明，较高的压缩比会增加不正常燃烧的风险，产生较低的功率、较低的效率、热运行发动机，以及潜在的严重发动机损坏。为了弥补这些较差的燃料，早期的发动机使用低压缩比，这需要相对较大、较重的发动机，但功率和效率有限。莱特兄弟的第一台汽油发动机使用的压缩比低至 4.7 比 1，仅开发
1917 年至 1919 年间，热裂化汽油的使用量几乎翻了一番。此外，天然汽油的使用量也大大增加。在此期间，美国许多州制定了车用汽油规格，但没有一个州达成一致，而且从各个角度来看都不能令人满意。较大的炼油厂开始规定饱和和不饱和化合物|不饱和材料的百分比（热裂化产品在使用和储存中都会导致结胶，而不饱和烃的反应性更强，往往与杂质结合导致结胶）。 1922年，美国 政府发布了第一个航空汽油规格（两个等级被指定为“战斗”和“家用”，由沸点、颜色、硫含量和胶质形成测试控制）以及汽车的一个“发动机”等级。胶测试基本上消除了航空使用中的热裂化汽油，因此航空汽油恢复为分馏直馏石脑油或混合直馏和高度处理的热裂化石脑油。这种情况一直持续到 1929 年。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造”，McGraw-Hill，1944 年，第 6-9 页。

汽车工业对热裂化汽油的增加感到震惊。热裂解产生大量的烯烃|单烯烃和二烯烃（不饱和烃），这增加了结胶的风险。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造”，McGraw-Hill，1944 年，第 11 页。 74.此外，挥发性降低到燃料无法蒸发并粘附在火花塞上并污染它们的程度，导致冬季启动困难和运行不平稳，并粘附在气缸壁上，绕过活塞和活塞环，并进入曲轴箱油。
汽车制造商对随之而来的汽油整体质量下降非常不满，建议对石油供应商实施质量标准。石油行业反过来指责汽车制造商在改善汽车经济性方面做得不够，这场争端在两个行业内被称为“燃油问题”。行业之间的敌意日益加深，双方都指责对方没有采取任何措施来解决问题，双方关系也因此恶化。当美国石油学会 (API) 发起一次解决燃料问题的会议，并于 1920 年成立燃料合作研究 (CFR) 委员会来监督联合调查计划和解决方案时，这一情况才得以解决。除了两个行业的代表外，汽车工程师协会（SAE）也发挥了重要作用，美国标准局被选为公正的研究组织来开展许多研究。最初，所有计划都与波动性和燃油消耗、启动方便性、曲轴箱油稀释和加速有关。
==含铅汽油争议，1924-1925==
随着热裂化汽油的使用增加，人们越来越关注其对异常燃烧的影响，这引发了抗爆添加剂的研究。 1910 年代末，A.H. Gibson、Harry Ricardo、Thomas Midgley Jr. 和 Thomas Boyd 等研究人员开始研究异常燃烧。从 1916 年开始，通用汽车公司的 Charles F. Kettering 开始研究基于两种途径的添加剂：“高百分比”解决方案（添加大量乙醇）和“低百分比”解决方案（仅添加 0.53-1.1 g/L）或需要 0.071-0.147 盎司/美国加仑）。 “低百分比”解决方案最终导致 1921 年 12 月发现了四乙基铅 (TEL)，它是米奇利和博伊德研究的产物，也是含铅汽油的关键成分。这项创新开启了燃油效率的改进周期，同时也伴随着炼油的大规模发展，以提供更多汽油沸程范围内的产品。乙醇不能申请专利，但 TEL 可以，因此 Kettering 获得了 TEL 的专利，并开始推广它，而不是其他选择。

那时，含铅化合物的危险性已广为人知，麻省理工学院的罗伯特·威尔逊、哈佛大学的里德·亨特、耶鲁大学的延德尔·亨德森和德国波茨坦大学的埃里克·克劳斯直接警告凯特林有关铅化合物的使用。克劳斯多年来一直致力于四乙基铅的研究，并称其为“一种蠕动的恶意毒药”，曾导致他的论文委员会的一名成员死亡。
==美国，1930–1941==
1929年之前的五年里，人们对各种测定燃料抗异常燃烧性能的测试方法进行了大量的实验。看来发动机爆震取决于多种参数，包括压缩、点火正时、气缸温度、风冷或水冷发动机、燃烧室形状、进气温度、稀混合气或浓混合气等。这导致了各种令人困惑的测试引擎，给出了相互矛盾的结果，并且不存在标准的评级标准。到 1929 年，大多数航空汽油制造商和用户都认识到政府规范中必须包含某种抗爆等级。 1929年采用了辛烷值等级，并于1930年制定了第一个航空燃料辛烷值规格。同年，美国 根据研究结果，陆军空军为其飞机指定了辛烷值为 87 的燃油。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造”，McGraw-Hill，1944 年，第 14 页。 22.

这一时期的研究表明，碳氢化合物结构对于燃料的抗爆性能非常重要。汽油沸程内的直链烷烃具有较低的抗爆性能，而环状分子如芳香烃（例如苯）具有较高的抗爆性能。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造” ，麦格劳-希尔，1944 年，第 14 页。 20. 这一发展促使人们寻找能够从原油中生产出比直接蒸馏或热裂化更多的此类化合物的工艺。主要炼油厂的研究导致了包括将廉价且丰富的丁烷异构化为异丁烷以及将异丁烷和丁烯连接起来形成辛烷异构体（例如“异辛烷”）的烷基化工艺的开发，该异构体成为航空燃料的重要组成部分混合。使情况变得更加复杂的是，随着发动机性能的提高，飞机可以达到的高度也随之增加，这导致了对燃油冻结的担忧。平均气温下降幅度为
到 1935 年，根据辛烷值划分了 7 个等级的航空燃料，其中有 2 个陆军等级、4 个海军等级和 3 个商业等级，包括推出 100 辛烷值航空汽油。到 1937 年，陆军确立了 100 辛烷作为战斗机的标准燃料，而更混乱的是，除了国外的其他 11 个等级外，政府现在还认可了 14 个不同的等级。由于一些公司需要储存 14 种等级的航空燃油，而且这些燃油都不能互换，这对炼油厂产生了负面影响。炼油行业无法专注于这么多等级的大容量转换工艺，必须找到解决方案。到 1941 年，主要通过合作燃料研究委员会的努力，航空燃料的等级数量减少到三个：73、91 和 100 辛烷值。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造”，McGraw -希尔，1944 年，第 12-19 页。

100辛烷值航空汽油的经济规模开发部分归功于已成为壳牌石油公司航空经理的吉米·杜利特尔(Jimmy Doolittle)。他说服壳牌投资于炼油能力，以生产无人需要的规模的 100 辛烷，因为没有飞机需要无人制造的燃料。一些同事将他的努力称为“杜立特的百万美元错误”，但时间会证明杜立特是正确的。在此之前，陆军曾考虑使用纯辛烷进行 100 辛烷值测试，但当时
1937 年，尤金·胡德里 (Eugene Houdry) 开发了催化裂化胡德里 (Houdry) 工艺，该工艺生产出高辛烷值汽油基础油，其性能优于热裂化产品，因为它不含高浓度的烯烃。 1940 年，美国只有 14 台 Houdry 机组在运行；到 1943 年，这一数字已增加到 77 个，无论是 Houdry 工艺还是 Thermofor 催化或流体催化剂类型。Matthew Van Winkle，“航空汽油制造”，McGraw-Hill，1944 年，第 94-95 页.

通过比较功率输出，寻找辛烷值高于 100 的燃料导致了范围的扩展。指定等级为 130 的燃料在发动机中产生的功率是使用纯异辛烷运行时的 130%。二战期间，辛烷值高于 100 的燃料有两个等级：浓混合物和稀混合物，这些被称为“性能数字”(PN)。 100 辛烷值航空汽油称为 130/100 级。
==第二次世界大战==
===德国===
石油及其副产品，特别是高辛烷值航空汽油，将被证明是德国如何进行战争的一个主要担忧。德国吸取第一次世界大战的教训，为闪电战进攻储备了石油和汽油，并吞并了奥地利，并补充说
即使纳粹征服了欧洲大片领土之后，这也无助于解决汽油短缺问题。战前该地区的石油从未自给自足。 1938 年，纳粹占领的地区生产了
德国几乎所有的航空汽油都来自氢化煤炭和煤焦油的合成油厂。这些工艺是在 20 世纪 30 年代开发的，旨在实现燃料独立。德国批量生产的航空汽油有两个等级：B-4（蓝色等级）和C-3（绿色等级），约占总产量的三分之二。 B-4相当于89辛烷值，C-3大约相当于美国。 100 辛烷值，尽管稀混合气的辛烷值约为 95 左右，并且比美国版本的要差。 1943年达到最大产量
===日本===
日本和德国一样，几乎没有国内石油供应，到 20 世纪 30 年代末，日本仅生产 7% 的石油，其余的则依靠进口
日本政府内部对其石油和汽油形势的争论导致了对荷属东印度群岛的入侵，但这意味着与美国的战争，美国的太平洋舰队对日本的侧翼构成了威胁。这种情况导致决定在继续入侵荷属东印度群岛之前攻击珍珠港的美国舰队。 1941 年 12 月 7 日，日本偷袭珍珠港，第二天荷兰对日宣战，荷属东印度群岛战役爆发。但日本人错过了珍珠港事件的黄金机会。 “珍珠港事件发生时，舰队的所有石油都储存在水面油罐中”，后来成为太平洋舰队总司令的海军上将切斯特·尼米兹说道。 “我们有关于
===美国===
1944年初，美国石油学会会长、石油工业战争委员会主席威廉·博伊德说：“在一战中，盟军可能是靠着石油浪潮取得了胜利，但在这场规模无限大的二战中，我们乘着石油的翅膀飞向胜利”。 1941 年 12 月，美国有 385,000 口油井在生产
即使拥有世界上最大的航空汽油产量，美国军方仍然发现还需要更多。在整个战争期间，航空汽油供应始终落后于需求，这影响了训练和行动。造成这种短缺的原因甚至在战争开始之前就已经出现了。自由市场不支持大量生产 100 辛烷值航空燃油的费用，特别是在大萧条时期。异辛烷早期开发阶段成本
随着 1939 年欧洲战争成为现实，所有对 100 辛烷值消耗量的预测都超过了所有可能的产量。陆军和海军都不能提前六个月以上签订燃料合同，也无法为工厂扩建提供资金。如果没有长期有保障的市场，石油工业就不会冒着资本风险去扩大只有政府才会购买的产品的生产。扩大储存、运输、财务和生产的解决方案是于 1940 年 9 月 19 日成立国防供应公司。国防供应公司将以成本加运输成本为陆军和海军购买、运输和储存所有航空汽油。费用。
当盟军在诺曼底登陆后突围时发现他们的军队将补给线延伸到了危险点，临时解决方案是红球快车。但即便如此，很快还是不够的。随着军队的前进，车队中的卡车必须行驶更远的距离，并且它们消耗的汽油比例更高。 1944 年，乔治·巴顿将军的第三集团军在汽油耗尽后最终在靠近德国边境的地方停滞不前。将军对一卡车口粮而不是汽油的到来感到非常沮丧，据报道他大喊道：“见鬼，他们给我们送来食物，当他们知道我们可以没有食物但不能没有石油时。”罗伯特·E艾伦，美国石油学会信息总监，《美国年鉴 – 1946 年》，Thomas Nelson & Sons，1947 年，第 17 页。 498 解决方案必须等待铁路线和桥梁修复，以便更高效的火车可以取代消耗汽油的卡车车队。

==美国，1946 年至今==
第二次世界大战期间，燃烧煤油燃料的喷气发动机的发展产生了比内燃机性能优越的推进系统，美国军队逐渐用喷气动力飞机取代了活塞战斗机。这一发展将从根本上消除军事对不断增加的辛烷燃料的需求，并消除政府对炼油行业研究和生产这种奇异且昂贵的燃料的支持。商业航空适应喷气推进的速度较慢，直到 1958 年波音 707 首次进入商业服务时，活塞动力客机仍然依赖航空汽油。但商业航空的经济问题比军方所能承受的最大性能更大。随着辛烷值的增加，汽油成本也随之增加，但随着压缩比的提高，效率的增量增加变得越来越少。这一现实对压缩比相对于汽油价格的增加程度设定了实际限制。
美国 二战后的汽车工业无法利用当时可用的高辛烷值燃料。汽车压缩比从 1931 年的平均 5.3 比 1 增加到 1946 年的 6.7 比 1。同一时期，普通级车用汽油的平均辛烷值从 58 增加到 70。军用飞机使用昂贵的涡轮增压发动机，每马力的成本至少是汽车发动机的 10 倍，并且必须每 700 到 1,000 小时进行一次大修。汽车市场无法支持如此昂贵的发动机。
20世纪50年代，炼油厂开始关注高辛烷值燃料，然后在汽油中添加清洁剂来清洁化油器中的喷嘴。 20 世纪 70 年代，人们更加关注燃烧汽油对环境造成的后果。这些考虑导致 TEL 被逐步淘汰并被其他抗爆化合物取代。随后，低硫汽油被引入，部分原因是为了保护现代排气系统中的催化剂。Werner Dabelstein、Arno Reglitzky、Andrea Schütze 和 Klaus Reders 《乌尔曼工业百科全书》中的“汽车燃料”化学”2007 年，Wiley-VCH，魏因海姆。

== 注释 ==

===参考书目===

*金，拉塞尔。 “繁荣：水力压裂如何点燃美国能源革命并改变世界”（Simon & Schuster，2014 年）。
* 耶金，丹尼尔。 “探索：能源、安全和现代世界的重塑”（企鹅出版社，2011 年）。
* 耶金，丹尼尔。 “奖品：对石油、金钱和权力的史诗般的探索”（Buccaneer Books，1994 年；最新版：Reissue Press，2008 年）。
* [http://zfacts.com/p/35.html 通货膨胀校正历史价格图，1970-2005 年。 2005年最高] * [https://web.archive.org/web/20070917190 ... aut12.shtm 高辛烷值汽油的内幕]

;图片
* ''[https://archive.org/movies/details-db.p ... nSpotlight 沿着汽油路线]'' Handy Jam 组织，1935 年（沿着汽油路线|卡通）

IARC 2B 类致癌物
吸入剂
液体燃料
石油产品