Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Наиболее эффективным и экономически выгодным способом повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов является добавление к ним антидетонационных присадок — антидетонаторов. Антидетонаторами называют такие вещества, которые при добавлении к бензину в относительно небольших количествах значительно повышают его детонационную стойкость. Поиски способов устранения детонации в двигателях внутреннего сгорания при помощи присадок начались около 50 лет назад, и сразу же была обнаружена высокая эффективность тетраэтилсвинца (ТЭС). Однако весьма существенный недостаток ТЭС — его токсичность — заставлял все эти 50 лет продолжать поиски других антидетонаторов, менее токсичных, чем ТЭС. Было испытано несколько тысяч самых разнообразных соединений различных классов. Наиболее эффективными оказались металлоорганические соединения.

ПОИСК





Механизм действия

из "Применение автомобильных бензинов"

Наиболее эффективным и экономически выгодным способом повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов является добавление к ним антидетонационных присадок — антидетонаторов. Антидетонаторами называют такие вещества, которые при добавлении к бензину в относительно небольших количествах значительно повышают его детонационную стойкость. Поиски способов устранения детонации в двигателях внутреннего сгорания при помощи присадок начались около 50 лет назад, и сразу же была обнаружена высокая эффективность тетраэтилсвинца (ТЭС). Однако весьма существенный недостаток ТЭС — его токсичность — заставлял все эти 50 лет продолжать поиски других антидетонаторов, менее токсичных, чем ТЭС. Было испытано несколько тысяч самых разнообразных соединений различных классов. Наиболее эффективными оказались металлоорганические соединения. [c.127]
Антидетонационными свойствами обладают соединения свинца, олова, таллия, висмута, селена, теллура, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, хрома и ряда других металлов. Как антидетонаторы были изучены алкилы металлов, карбонилы, вну-трикомплексные соли, соединения сэндвичевого строения [1, 2]. Эффективность соединений свинца и марганца будет рассмотрена ниже остановимся лишь на антидетонационных свойствах соединений других металлов. [c.127]
Подробно исследованы и одно время практически использовались соединения железа. Высокими антидетонационными свойствами обладает пентакарбонил железа (ПКЖ)- ПКЖ представляет собой нерастворимую в воде жидкость бледно-желтого цвета с температурой кипения 102,5° С и температурой плавления — 21° С. На свету соединение разлагается с выделением твердого нерастворимого осадка Fe (С0)9, который при соприкосновении с воздухом самовоспламеняется. Эффективность ПКЖ как антидетонатора на 15—20% ниже, чем ТЭС. [c.127]
Комплексное соединение пентакарбонила железа [Ре (00)5]3 X (С8Н1б)5 обладает более высокой стабильностью, чем ПКЖ, но примерно такой же эффективностью. Ферроцен (СаНа зРе — металлоорганическое соединение так называемого сэндвичевого строения. Это легко возгоняющийся кристаллический порошок с температурой плавления 174° С. Ферроцен обладает большей эффективностью, чем ДИБ—ПКЖ и ПКЖ, он повышает октановое число бензинов как с ТЭС, так и без ТЭС. На пути внедрения ферроцена стоит то же препятствие, что и для всех соединений железа — отсутствие эффективных выносителей для окиси железа. [c.128]
Высокой детонационной стойкостью обладают некоторые внутри-комплексные соли меди. Их эффективность близка к эффективности железоорганических антидетонаторов. Однако эти соединения оказались нестабильными при хранении и в их присутствии наблюдалось ускоренное окисление углеводородов бензина. Кроме того, внутри комплексные соединения меди отлагаются на стенках впускного трубопровода и вызывают нарушения в процессе смесеобразования, поэтому практического применения они не получили. [c.128]
Отмечены антидетонационные свойства таких соединений, как карбонил никеля, 2-этилгексоат кобальта, диэтилдиселенид, тетрабутил-олово, ацетилацетонаты кобальта и хрома, лаурат индия и др. [2—6]. [c.128]
Все металлоорганические антидетонаторы добавляются к бензинам в очень малых количествах, не превышающих десятых и сотых долей процента. Но практическое применение находят и такие вещества, антидетонационный эффект которых проявляется в значительно больших концентрациях. Среди таких веществ на первом месте стоят ароматические амины — производные анилина. [c.128]
В конце второй мировой войны, когда производство ТЭС не эбеспечивало возросших потребностей в нем, во многие авиационные бензины США и Англии вводили до 2% ксилидина. Монометиланилин широко применялся в 40—50-х гг. в ФРГ. В СССР одно время вырабатывалась и применялась смесь ароматических аминов с преобладанием монометиланилина под названием Экстралин (ГОСТ 3737—47). [c.129]
При современном уровне производства ароматических аминов и ТЭС повышение октанового числа путем добавления ТЭС обходится значительно дешевле, чем такое же повышение вследствие введения ароматических аминов. [c.129]
Весьма эффективным средством подавления детонации является впрыск воды во впускную систему двигателя. Однако вода — не антидетонатор. Попадая в камеры сгорания двигателя, она испаряется, и пар нагревается за счет тепла, выделившегося при сгорании смеси. Впрыск воды снижает температуру в камерах сгорания и охлаждает детали цилиндро-поршневой группы. Снижение температуры в камерах сгорания уменьшает скорость окислительных реакций, предшествующих детонации, и предотвращает возможность детонационного сгорания. Экспериментами показано, что впрыск воды снижает требования к антидетонационным свойствам бензинов на 7—10 октановых единиц. [c.129]
Впрыск воды широко испытывался на отечественных автомобилях и применялся на тракторах, однако простой и надежной системы впрыска воды до сего времени не создано. Поиски антидетонационных присадок не носят стройного и систематического характера в связи с тем, что нет единого, достаточно обоснованного взгляда на механизм антидетонационного действия присадок. [c.129]
Эти данные заставили отвести какую-то роль в антидетона-ционном эффекте и органической части присадок. Однако на первых порах исследований этой части приписывали лишь вспомогательную роль, поскольку эффективность соединений, образующих при разложении одинаковые органические радикалы и разные металлы, резко различалась. [c.129]
Считалось, что органическая часть должна быть такой, чтобы соединение в целом распадалось в камере сгорания в нужный момент времени и отвечало всем другим требованиям, предъявляемым к присадкам. [c.130]
Вспомогательная роль органической части антидетонатора находилась в соответствии и с первоначальными представлениями о механизме действия антидетонационных присадок в свете перекисной теории детонации. [c.130]
При этом образуются малоактивные продукты окисления углеводородов и окись свинца. Окись свинца, взаимодействуя с кислородом воздуха, снова окисляется в двуокись свинца, способную реагировать с новой перекисной молекулой. Таким образом, один атом свинца, восстанавливаясь и окисляясь, способен разрушить большое количество перекисных молекул. Каждая разрушенная перекисная молекула, согласно цепной теорий, могла быть началом самостоятельной цепи образования новых перекисей. Этим объясняется высокая эффективность малых количеств антидетонаторов. [c.130]
Наиболее полное объяснение антидетонационного действия присадок базируется на представлениях о детонации, как о многостадийном воспламенении части рабочей смеси. Работами А. С. Соколика и С. А. Янтовского [7] впервые была установлена принципиальная разница в действии ТЭС на задержку появления холодного пламени и задержку в развитии холоднопламенных процессов, ведущих к горячему взрыву. Показано, что введение ТЭС в углеводо-родо-воздушную смесь резко ослабляет интенсивность первичного холодного пламени (что фиксируется по свечению и приросту давления), удлиняет задержку вторичного пламени и, наконец, затрудняет последующий взрыв, делая его возможным лишь при более высоких давлениях [8]. [c.130]
Воздействие металла антидетонатора на многостадийный процесс вероятнее всего сосредоточено не на первой, а на последующих стадиях, в которых наличие распыленного металла в объеме может дезактивировать активные частицы, образующиеся при взрывном распаде перекисей. Органические радикалы, появляющиеся при распаде металлоорганического антидетонатора в камере сгорания, облегчают распад перекисей, идущий по цепному механизму, снижают критическую концентрацию для взрывного распада, тем самым уменьшая интенсивность первичного холодного пламени. А это предопределяет торможение дальнейшего развития многостадийного воспламенения [8]. [c.131]
Однако действие свободных радикалов нельзя сводить просто к общему торможению предпламенного процесса они затрудняют развитие именно низкотемпературного многостадийного процесса, в то же время облегчая развитие окислительных реакций, свойственных высокотемпературному одностадийному воспламенению [8]. Именно этим обстоятельством А. С. Соколик [8] объясняет снижение антидетонационного эффекта при увеличении содержания антидетонатора в топливе и даже обращение этого эффекта, когда при очень высоких концентрациях тетраэтилсвинца последний начинает действовать как продетонатор. В этом случае, вероятно, имеет место объемное одностадийное воспламенение благодаря резкому снижению энергии активации в результате ввода в газ большого количества активных начальных центров. [c.131]
Таким образом, теория о многостадийном действии антидетонационных присадок отводит важную роль как металлу, так и органическому радикалу, что согласуется с большим эксперимента-льным материалом. [c.131]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте