книги / Применение присадок в топливах.-1

ЦЧ влияет не только на экономичность двигателя, но и на его эколо­ гические характеристики. При малом ПЗВ ниже температура в камере сгорания и, следовательно, меньше эмиссия оксидов азота. Зато дым­ ность ОГ при этом может увеличиться. Неоднозначность влияния ЦЧ на дымность ОГ демонстрируется на рис. 20 [40]. Таким образом, для каж­ дого двигателя существует свое определенное оптимальное значение ЦЧ, и передозировка промотора воспламенения вредна.

Вместе с тем необходимо отметить, что в сочетании с соответствую­ щей регулировкой двигателя повышение ЦЧ является желательным, так как положительно влияет на экономические и экологические характерис­ тики двигателя. Опубликованы [41] обобщенные сведения по влиянию ЦЧ на эксплуатационные характеристики дизельного топлива (рис. 21).

Присадки вводят в топлива в концентрации обычно 0,1—0,3%. Промоторы воспламенения используются также как компоненты со­

ставов для ускоренного холодного пуска двигателей.

Принцип действия промоторов воспламенения объясняют легким рас­ падом их молекул (чаще всего нитратов или пероксидов) по связям 0 - 0 и 0-1Ч с невысокой (около 150 кДж/моль) энергией активации. Образую­ щиеся свободные радикалы инициируют воспламенение топлива. При-, садки этого типа действуют только на начальных стадиях процесса горе­ ния, поэтому и названы промоторами воспламенения.

Показатель эффективности — цетановое число топлива с присадкой, определяемое на установке ИТ9-3 по 130 5165-1998. Это условный по­ казатель, равный объемной концентрации цетана в эталонной смеси це­ тана и а-метилнафталина, воспламеняемость которой соответствует

ходя из группового углеводородного состава топлива и молекулярной массы составляющих его углеводородов, промоторы воспламенения не влияют.

Эталоны для определения ЦЧ топлив подразделяют на первичные и вто­ ричные. К первичным относятся упомянутые а-метилнафталин и цетан. Од­ нако они дороги, а а-метилнафталин к тому же и токсичен. Поэтому часто используют так называемые вторичные эталоны, ЦЧ которых отличается от О

и100, но обеспечивает достоверные результаты. В США, например, вместо а-метилнафталина применяется гексаметилнонан с ЦЧ 18—20 ед. ГОСТ 3122-67 «Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа» допускает при­ менение в качестве вторичных эталонов зеленого масла пиролиза (ЦЧ не выше 20 ед.) и «газойля» (ЦЧ не ниже 55). В настоящее время во ВНИИНП разра­ ботаны новые вторичные эталоны на основе продуктов нефтехимии: Эталон-20 и Эталон-80. Они рекомендованы к применению при исследовательских работах,

апосле разработки соответствующего изменения в ГОСТ 3122-67 — для исполь­ зования во всех случаях, включая паспортизацию топлив и проведение ар­ битражных проверок [43].

Ассортимент. Отечественный ассортимент промоторов воспламене­ ния, предназначенных для дизельных топлив всех видов, составляют три присадки: ИПН (изопропилнитрат), ЦГН (циклогексилнитрат) и Ми- акрон-2000 на базе 2-этилгексилнитрата. Для применения в газоконден­ сатных дизельных топливах в районах Крайнего Севера и Сибири пред­ лагается также присадка МПК, изготовляемая на основе импортного сырья. К применению в России также допущены некоторые импортные присадки на основе 2-этилгексилнитрата. Кроме того, в ООО «Пластнефтехим» совместно с ООО Фирма «ПРИС» разработана и подготовле­ на к промышленному производству присадка, содержащая в качестве активного компонента диятре/ябутилпероксид.

сн3-сн2-сн2-сн2-сн -сн 2-сжо2

с2н5

2-этилгексилнитрат

Ниже приведены некоторые важные характеристики ИПН и ЦГН, не нормируемые техническими условиями:

Миакрон-2000 в качестве основного компонента содержит 2-этилгек- силнитрат. Присадка выпускается ЗАО НПП «Алтайспецпродукт» (Бийск) по ТУ 0257-51293216-01 и должна отвечать следующим требова­ ниям:

Рекомендуемая концентрация присадки «Миакрон-2000» в дизель­ ном топливе составляет 0,1—0,3%.

МПК — многофункциональная присадка на основе промотора вос­ пламенения из группы алкилнитратов. Она выпускается ЗАО «НПФ Ком­ промисс» по ТУ 38.401-58-190-97 в виде двух марок, различающихся тем­ пературой застывания и вязкостью:

Рекомендуемая концентрация присадок МПК — 0,25 об.% или 0,3 масс.%. Ее введение в газоконденсатное дизельное топливо по ин­ формации разработчиков позволяет снизить температуру пуска холод­ ного дизеля на 20—25 °С, уменьшить эксплуатационный расход топли­ ва и снизить эмиссию токсичных веществ: бенз-а-пирена, альдегидов и др. Присадка имела временный допуск к применению вдизельных топ­ ливах из газоконденсатного сырья, который в настоящее время не дей­ ствует.

Рагайупе-668 представляет собой 2-этилгексилнитрат. Это светло-жел­ тая прозрачная жидкость со следующими физико-химическими харак­ теристиками:

Другие зарубежные присадки, допущенные к применению в России, перечислены в приложении 1. Все они — на основе 2-этилгексилнитра- та, их эффективность приблизительно одинакова и зависит не столько от марки присадки, сколько от природы дизельного топлива, в которые они вводятся. Приводим имеющиеся в литературе [194] данные:

Присадка на основе дитретбутилпероксида (ДТБП) для снижения взрывоопасности содержит углеводородный растворитель. Вещество ДТБП в качестве присадки к дизель­ ному топливу зарегистрировано

сти существуют для ИПН и ЦГН. Ниже представлены данные по влиянию добавки ЦГН на ЦЧ индивидуальных циклогексана и этилбензола [34]:

Влияние наресурс деталей двигателя и топливной аппаратуры проявля­ ется двойственным образом. С одной стороны, введение алкилнитратов и пероксидов в углеводороды ухудшает их противоизносные свойства. Об этом можно судить по результатам, полученным на стенде НРКК [45]:

Правда, введение противоизносной присадки полностью компенси­ рует это ухудшение. С другой стороны, за счет повышения ЦЧ и оптими­ зации процесса горения снижаются амплитуды колебаний давления в цилиндре (уменьшается жесткость работы двигателя) и соответственно снижается износ деталей цилиндропоршневой группы.

ренного пуска холодных двигателей, воспламенения на продолжительность Определение в топливах. О нали- пуска двигателя Ш <Зо11 при -22 °С (1)

чии промоторов воспламенения и эмиссию сизого дыма (2) через 3 мин

танового числа (определяемого экс­ периментально на установке ИТ9-3) и цетанового индекса, рассчиты­

ваемого по ГОСТ 27768, исходя из плотности и 50%-й точки выкипания топлива:

ЦИ = 454,74 - 1641,41*/ + 774,74*/*- 0,544 / + 97,803 (1§ /)\

где й— плотность нефтепродукта при 15 °С; Г—температура кипения 50%-й фрак­ ции топлива, приведенная к нормальному давлению (101,3 кПа).

Из приведенной формулы ясно, что наличие присадок на ЦИ не влияет. Разница между ЦЧ и ЦИ топлива, содержащего промотор воспламене­ ния, может составлять несколько единиц. Одновременно отметим, что по требованиям евростандарта Е1Ч-590, фактически признанного в Рос­ сии, разница между ЦЧ и ЦИ товарного топлива не может превышать 5 ед., что вызвано желанием избежать передозировки присадок.

Ограничения и недостатки. Промоторы воспламенения на базе алкилнитратов токсичны, коррозионно агрессивны, снижают Твсп топлива (ИПН — в наибольшей степени), окрашивают топливо и склонны увёличивать смолообразование. В результате окислительного разложения их эффективность в дизельных топливах постепенно уменьшается (рис. 27) [47]. Поэтому, несмотря на экономическую выгоду, их используют толь­ ко в крайних случаях.

Особо следует отметить отрицательные стороны передозировки при­ садок. Иногда высказывается мнение, что чем больше промоторов вос­ пламенения содержится в топливе, тем лучше его пусковые свойства, полнее сгорание и меньше токсичность ОГ. В действительности сущест-

и токсичность ОГ (см. рис. 21).

Совместимость с другими присадками. Во ВНИИНП было установле­ но, что присадки на основе алкилнитратов резко ухудшаютдействие противоизносных присадок. Вследствие этого дозировку противоизносных присадок приходится увеличивать в 3—5 раз (с 0,005 до 0,015—0,025%). Это очень серьезный недостаток, так как производство современных ма­ лосернистых дизельных топлив с высоким значением цетанового числа требует применения присадок обоих типов. Присадки на основе алкилпероксидов этого недостатка лишены [45].

Т о к с и ч н о с т ь . Алкилнитраты легко попадают в организм через органы дыхания, пищеварительный тракт, неповрежденную кожу. След­ ствием этого являются нарушение кровообращения, головная боль, уча­ щенное сердцебиение. Алкилнитраты способны окислять гемоглобин в метгемоглобин. В организме они гидролизуются с выделением свобод­ ной азотной кислоты.

ПДКИПН: в воздухе рабочей зоны — 5 мг/м3, в воде водоемов сани­ тарно-бытового назначения — 10 мг/л. ОБУВ ЦГН в воздухе населенных мест — 0,08 мг/м3. УЭ^ДГН — 425 мг/кг (мыши).

Алкилпероксиды менее токсичны, чем алкилнитраты. Однако про­ дукты их разложения могут быть весьма опасны. Например, при гидро­ лизе образуется сравнительно токсичный пероксид водорода. Попада­ ние органических пероксидов на кожу вызывает ожоги, может явиться причиной дерматитов, раздражает слизистую оболочку глаз.

П о ж а р о о п а с н ы е и в з р ы в о о п а с н ы е с в о й с т в а Алкилнитраты — легковоспламеняющиеся жидкости с широкими

концентрационными пределами воспламенения. Для ИПН: Тс = 175 °С, Твс„= 8 °С; КПВ 2 — 100 об.%. При нагревании алкилнитраты разлагают­ ся, иногда со взрывом. Во ВНИИНП и 25 НИИ МО РФ была изучена