ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пути повышения детонационной стойкости бензинов из "Химмотология" Детонационная стойкость — это важный показатель, по которому определяют необходимое соотношение компонентов в товарных бензинах. Высокая детонационная стойкость товарных бензинов достигается тремя основными способами. Первый — использование в качестве базовых бензинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличение их доли в товарных бензинах. Второй способ предусматривает широкое использование высокооктановых компонентов, вовлекаемых в товарные бензины. Третий путь состоит в применении антидетонационных присадок. В настоящее время широко используют все три направления повышения детонационной стойкости бензинов. [c.109] Современные товарные бензины готовят смешением компонентов, полученных прямой перегонкой, крекингом, риформин-гом, коксованием, алкилированием, полимеризацией, изомери- зацией и другими процессами переработки нефти и нефтяных фракций. [c.109] В состав бензинов термического крекинга входит большое количество алкенов, детонационная стойкость которых выше детонационной стойкости н-алканов. Поэтому бензины термического крекинга обычно имеют более высокие октановые числа, чем бензины прямой перегонки из тех же нефтей (табл. 14). Октановые числа бензинов термического крекинга находятся в пределах 64—70 в зависимости от качества сырья и температурного режима крекинга. Компоненты, полученные термическим крекингом, добавляют только в автомобильные бензины. [c.110] Бензины, полученные каталитическим крекингом, имеют более высокую детонационную стойкость, чем бензины термического крекинга. Это обусловлено главным образом увеличением содержания в бензиновых фракциях изоалканов и ароматических углеводородов. Антидетонационные свойства бензинов каталитического крекинга зависят от фракционного состава сырья, режима крекинга, состава катализатора и могут колебаться в широких пределах. Бензины каталитического крекинга часто используют как базовые для приготовления товарных высокооктановых бензинов. [c.110] В процессе каталитического риформинга получают бензины с высокой детонационной стойкостью за счет ароматизации и частичной изомеризации углеводородов. При риформинге на платиновом катализаторе процесс платформинга можно вести в мягком (обычном) или жестком режиме. При жестком режиме снижается выход бензина, увеличивается газообразование. [c.110] Для улучшения тех или иных характеристик базовых бензинов применяют высокооктановые компоненты, антидетонационные свойства которых приведены в табл. 15. Некоторые высокооктановые компоненты получают в результате таких процессов, как, алкилирование, изомеризация, полимеризация, и стоимость их, как правило, выше стоимости базовых бензинов. Добавляют такие компоненты в бензины обычно в небольших объемах. Наиболее распространенным компонентом бензинов является смесь низкокипящих углеводородов с различными пределами выкипания. Широкую фракцию низкокипящих углеводородов называют газовым бензином, более узкие фракции с преобладанием того или иного углеводорода именуют по названию преобладающего углеводорода. Для приготовления товарных автомобильных бензинов используют низкокипящие углеводороды, выделенные из продуктов прямой перегонки или вторичных процессов, а также не вступившие в реакции при процессах алкилирования или полимеризации (отработанные бутан-бутеновая, пентан-пентеновая фракции и др.). [c.111] Детонационная стойкость смеси различных компонентов не является аддитивным свойством октановое число компонента в смеси может отличаться от октанового числа этого компонента в чистом виде. Каждый компонент имеет свою смесительную характеристику или, как принято называть, октановое число смешения, причем для данного компонента оно непостоянно и зависит от массы введенного компонента, состава базового бензина и присутствия других компонентов. [c.111] Октановые числа смешения газовых бензинов, бензинов прямой перегонки из парафинистого и смешанного сырья некоторых технически чистых углеводородов изостроения обычно близки к их октановым числам в чистом виде. Бензиновые фракции каталитических процессов и продукты алкилирования, полимеризации и изомеризации имеют октановые числа смешения несколько выше, чем в чистом виде. Октановые числа смешения бензола, толуола и ксилолов ниже, чем их октановые числа в чистом виде. Алкилированные бензолы с разветвленной боковой цепью имеют октановые числа смешения более высокие, чем в чистом виде. Октановое число смешения высокооктанового компонента обычно тем выше, чем ниже октановое число базового топлива. [c.111] При подборе компонентов для приготовления товарных автомобильных бензинов необходимо обеспечить равномерность распределения октанового числа цо фракциям бензина. [c.111] Применение антидетонационных присадок и кислородсодержащих компонентов. Наиболее эффективным и экономически выгодным способом повыщения детонационной стойкости бензинов является введение антидетонационных присадок — антидетонаторов. Алкилсвинцовые антидетонаторы, в первую очередь тетраэтилсвинец, а затем тетраметилсвинец, применяют в промышленных масштабах в качестве присадок к бензинам уже более пятидесяти лет. Эти соединения обладают способностью при добавлении в бензин в небольшой концентрации резко повышать его детонационную стойкость. [c.112] Смесь свинцового антидетонатора и выносителя называют этиловой жидкостью. Соотношение антидетонатора и выносителя в этиловых жидкостях выбирается таким, чтобы не только связать весь свинец (стехиометрическое соотношение), но и создать некоторый, 10—15%-й, запас выносителя (табл. 16). [c.112] Кроме антидетонатора и выносителя в состав этиловой жидкости входит красящее вещество. Этиловая жидкость и этилированные бензины ядовиты, и для предотвращения использования их не по назначению такие бензины окрашивают. [c.112] В последние годы проведены исследования и организовано промышленное производство тетраметнлсвннца, как более эффективного антидетонатора. Он имеет более высокую температуру разложения и в высокооктановых бензинах эффективнее тетраэтилсвинца на 0,5—1,0 октановую единицу. Температура кипения тетраметилсвинца 110°С, что способствует более равномерному распределению его по цилиндрам двигателя (тетраэтилсвинец кипит при 200 °С) и улучшает равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям бензина. [c.113] В настоящее время применение алкилсвинцовых антидетонаторов для приготовления автомобильных бензинов резко сократилось. Увеличивается доля выработки неэтилированных бензинов, а содержание свинца в этилированных бензинах непрерывно снижается в большинстве стран. Причиной отказа от применения алкилсвинцовых антидетонаторов является токсичность образующихся продуктов сгорания и отравляющее их действие на каталитическую массу нейтрализаторов. Подсчитано, что ежегодно в атмосферу выбрасывается более 250 тыс. т соединений свинца в виде аэрозоля. [c.113] В последние годы возрос интерес к использованию некоторых кислородсодержащих соединений в качестве высокооктановых компонентов автомобильных бензинов. Кислородные соединения можно получать из газов, угля, сланцев и некоторых отходов органического происхождения, что особенно важно в условиях нехватки нефти. Среди кислородных соединений широко исследуются спирты, эфиры и их смеси. Применение спиртов в качестве самостоятельных топлив или компонентов бензинов известно давно. Они имеют высокую детонационную стойкость, удовлетворительную испаряемость, образуют минимальный нагар, а продукты их сгорания менее токсичны, чем продукты сгорания бензинов. Высокая теплота испарения позволяет снизить температуру горючей смеси в такте впуска, повысить коэффициент наполнения и при малой склонности к нагарообразованию снизить требования двигателя к детонационной стойкости применяемых топлив. [c.114] Основной недостаток спиртов — низкая теплота сгорания. Кроме того, многие из них ограниченно растворимы в бензине, особенно в присутствии воды. Среди спиртов с учетом сырьевых ресурсов, технологии получения и ряда технико-экономических факторов наиболее перспективен в качестве топлива для двигателей с принудительным зажиганием — метанол. Безводный метанол при обычных температурах хорошо смешивается с бензином в любых соотношениях. Но даже малейшее попадание воды вызывает расслаивание смеси. Так, смесь метанола (15%) с бензином расслаивается при 0°С при содержании воды более 0,06%, а при 20°С — более 0,18%. Введение в смесь метанола с бензином небольшого количества изобутанола и бензилового спирта несколько повышает стабильность смеси, но не решает проблему полностью. [c.114] Многочисленные испытания смесей метанол — бензин на двигателях выявили и другие недостатки. Испаряемость смесей хуже испаряемости бензина, что вызывает дополнительные осложнения при холодном пуске двигателя. Содержание оксида углерода в отработавших газах снижается по мере увеличения концентрации метанола в смеси с бензином, однако содержание углеводородов и оксидов азота меняется мало, а содержание альдегидов даже растет. Экономичность двигателя снижается на 2—7% при использовании смеси, содержащей 10% метанола (теплота сгорания метанола равна 19 500 кДж/кг). [c.114] Несмотря на недостатки, исследования по использованию метанола в качестве топлива продолжаются, и многие исследователи считают его топливом будущего. [c.115] Одновременно ведутся работы по использованию метанола в качестве сырья для получения более подходящих топлив или компонентов. Основные направления исследования — синтез бензина из метанола и получение метил-трег-бутилового эфира. Получить метил-грет-бутиловый эфир (бесцветная жидкость с резким запахом, температура кипения 55 °С) можно при взаимодействии метанола и изобутилена в присутствии ионообменных смол (процесс освоен в промышленных масштабах с 1973 г.). Введение метил-грег-бутилового эфира снижает неравномерность распределения детонационной стойкости бензина по фракциям и склонность бензина к нагарообразованию. Он обладает высокой детонационной стойкостью октановые числа смещения его изменяются от 115 до 135 по исследовательскому методу или от 98 до 110 — по моторному. [c.115] Токсикологические испытания показали, что метил-грег-бу-тиловый эфир не оказывает отрицательного действия на организм человека. Введение его в бензины снижает содержание оксида углерода, углеводородов и полициклических ароматических соединений в отработавших газах. Недостатком метил-грег-бутилового эфира является более низкая чем у углеводородов теплота сгорания (35200 кДж/кг) и способность растворяться в воде, хотя и в небольшом количестве — до 4,8 г в 100 г воды при 20 °С. Бензины, содержащие метил-грег-бутиловый эфир, прошли всесторонние испытания и показали высокие эксплуатационные свойства. [c.115] Вернуться к основной статье