книги / Применение присадок в топливах.-1

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСАДОК К ТОПЛИВАМ

Известно около сорока типов присадок к топливам [5]. Их общий ас­ сортимент насчитывает несколько десятков тысяч товарных марок. В Рос­ сии присадки к топливам стали применяться позже, чем в других стра­ нах, поэтому их число не так велико, а возможности используются не в полной мере. Принципиальный ассортимент присадок для дистиллят­ ных топлив представлен в табл. 1. В него включены все присадки, кото­ рые смогли создать разработчики, независимо от того, имеют ли они практическое значение в настоящий момент и применяются ли, в част­ ности, в России. Присадки, применение которых в настоящее время по тем или иным причинам является нецелесообразным, выделены в таб­ лице курсивом.

Деление присадок на типы представляет собой вопрос классифи­ кации и тем самым зависит от дедуктивных пристрастий авторов. Обычно исходят из назначения присадок, вводя более подробное де­ ление по механизму действия. Например, предлагается [6] подразде­ лять присадки на стабилизаторы (позволяющие сохранять физико­ химические и эксплуатационные свойства, присущие самим топли­ вам) и модификаторы, придающие топливам новые качества. Последние, кроме того, разделяются на модификаторы радикального и коллоид­ но-химического характера, что удобно при подробном изучении ме­ ханизма действия. В нашей книге, исходя из ее практической направ­ ленности, мы отталкиваемся исключительно от основного назначе­ ния присадок. Следует обратить внимание и на то, что современные присадки в большинстве своем многофункциональны. Это не могло найти отражение в классификации, поскольку многофункциональ­ ность в данном случае не определяющий признак. Однако подавляю­ щее большинство многофункциональных присадок к бензинам и ди­ зельным топливам базируется на агентах моющего действия, которое является основным. Такие присадки мы отнесли к моющим, отдавая себе отчет в том, что присадок, выполняющих одни только моющие функции, не бывает.

нияиспользованияих не по назначению

2. МОДИФИКАТОРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

2.1. Антидетонационные присадки*

Назначение — повышение октановых чисел (ОЧ) бензинов. Совре­ менные двигатели, характеризующиеся высокими степенями сжатия, предъявляют жесткое требование к детонационной стойкости топлив. При использовании бензинов, не удовлетворяющих этому требованию, наблюдается детонация — взрывное воспламенение бензовоздушной смеси, происходящее раньше, чем до нее дойдет фронт пламени от све­ чи зажигания. Детонация приводит к быстрому износу и поломкам де­ талей двигателя, высокому уровню шума и неполному сгоранию топ­ лива. Износ поршневых колец и поломки перемычек поршня являются причиной прорыва газов в картер и попадания масла в камеру сгора­ ния. Это сопровождается повышенной дымностью отработавших газов (ОГ), высоким расходом масла на угар, снижением КПД двигателя и его ресурса.

Антидетонаторы применяются главным образом на нефтеперера­ батывающих заводах с целью обеспечения выработки топлив со стан­ дартным уровнем детонационной стойкости. В отдельных случаях ан­ тидетонационные присадки могут быть использованы для легкой кор­ ректировки ОЧ бензинов непосредственно потребителями топлив. Их можно встретить в розничной продаже под названием октанбустеров. Основной смысл применения октанбустеров заключается в следующем.

Впроцессе эксплуатации двигателя увеличивается нагарообразование

вкамере сгорания, изменяется тепловой режим и растут требования

кОЧ. Через 10—30 тыс. км пробега эти требования могут превышать исходное на 3—10 единиц, й при работе на стандартном бензине иног­ да наблюдается детонация. Случается также, что в баки автомобилей попадает бензин с пониженными антидетонационными свойствами, на­ пример из-за смешения с низкооктановым бензином при хранении. Грамотные автомобилисты могут корректировать ОЧ в зависимости от условий работы двигателя. Например, при езде в высокогорных райо­ нах рекомендуется использовать бензин с ОЧ на 0,5—1,0 ед. выше, чем обычно. Часто в качестве октанбустеров предлагаются метиптрет- бутиловый эфир, фэтерол (смесь /яре/ябутилового спирта и метилшре/ябутилового эфира) и низкомолекулярные спирты; реже — арома­ тические амины или металлсодержащие присадки, например производ­

*Большой практический вклад в это направление внес д. т. н. В. Е. Емельянов, с участием которого разработано идопущено к применению большое количество ком­ позиций бензинов с альтернативными антидетонаторами.

ные ферроцена. Однако нет гарантии, что уже залитый в бак бензин не содержит таких добавок. В этом случае можно столкнуться с неприят­ ностями, связанными с передозировкой присадок, содержание кото­ рых в бензине ограничивается следующими факторами: износом и шун­ тированием свечей зажигания, осмолением карбюратора, отложения­ ми во впускной системе.

Серьезную проблему представляет использование альтернативных антиде­ тонаторов изготовителями «самопальных» бензинов, которые с их помощью пытаются сделать из низкокачественных бензинов высокооктановые. При этом ставится только одна цель — достижение высокого октанового числа, но не учи­ тывается необходимость строгого ограничения концентрации металлсодержащих антидетонаторов, а также выдерживания всех остальных показателей качества бензинов, предусмотренных техническими требованиями и нормами квалифи­ кационной оценки.

Принцип действия антидетонаторов заключается в предотвращении взрывного разложения продуктов предпламенного окисления топлива, происходящего до начала нормального горения топливной смеси. При ее сжатии в камере сгорания развивается высокая температура, углево­ дороды начинают окисляться и образуют большое количество пероксидов. Будучи химически неустойчивыми, пероксиды со взрывом разлагаются. Антидетонаторы разрушают пероксиды и препятствуют их накоплению. Механизм реакций, протекающих в присутствии антидетонаторов, до конца не выяснен, но накопленных знаний достаточно для практических целей. Можно считать установленными, что антидетонатор или про­ дукты его разложения взаимодействуют с пероксидами и разрушают их. Например, полагают, что при использовании ТЭС в камере сгорания обра­ зуются ультрадисперсные (1,5—30 мкм) оксиды свинца, взаимодействую­ щие с пероксидами [7]:

РЬ02+ КСН-ООН -> ксон + н 20 + РЪО+ >/2о2.

Аналогичные реакции происходят и с другими соединениями пере­ ходных металлов. Правда, пока не удалось объяснить тот факт, что неко­ торые металлы (германий, хром) выступают как продетонаторы.

Поэтому следует принять во внимание и другую гипотезу, которая основывается на известной [22] связи между антидетонационным эф ­ фектом металлов и их потенциалом ионизации: чем этот потенциал меньше, тем легче продукты сгорания образуют слабоионизированную плазму, обладающую высокой теплопроводностью. Это, в свою оче­ редь, предотвращает местные перегревы горючей смеси и ее взрывное горение [193]. Механизм действия антидетонаторов на основе щелоч­ ных металлов иной, так как они, в отличие от переходных металлов, не могут образовывать несколько оксидов разного состава. Полагают [8],