Методы повышения октанового числа

Существуют следующие методы повышения детонационной стойкости (октанового числа) бензинов: воздействие на их хими­ческий состав; добавление в базовые бензины до 40 % высокоокта­новых компонентов, синтезированных из газообразных углеводо­родов; введение небольшого количества специальных присадок — антидетонаторов, увеличивающих содержание ароматических и изопарафиновых углеводородов.

Воздействие на химический состав возможно в результате при­менения современных технологий получения топлив — каталити­ческого крекинга и риформинга.

В качестве высокооктанового компонента бензинов применяется метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Введение МТБЭ в бензин в коли­честве 11% позволяет получить неэтилированный бензин АИ-93 с вовлечением в него до 15...20 % низкооктановых компонентов.

Самым известным и эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС) — Рb(С₂Н₅)₄, который представляет со­бой тяжелую маслянистую бесцветную и очень ядовитую жидкость. Введение ТЭС в количестве 0,3% повышает октановое число бен­зина на 15...20 единиц, что в 600 раз больше, чем при добавлении такого же количества высокооктанового углеводорода бензола.

Так как при сгорании ТЭС до 10 % окислов свинца оседает на деталях камеры сгорания, что может нарушить работу свечей зажигания, вместе с ним в бензин вводят выносители — бромистые органические соединения, образующие летучий бромистый сви­нец РbВr₂, который на 97... 98 % удаляется из двигателя. Смесь ТЭС с выносителем называется этиловой жидкостью. В настоящее вре­мя в нашей стране ее концентрация в автомобильных бензинах достигает 0,01...0,05 %.

Бензины, содержащие этиловую жидкость, окрашены. Однако при небольшом ее содержании окраска очень бледная и не всегда может быть обнаружена.

В качестве заменителя ТЭС предложено и применяется за рубе­жом органическое соединение на основе марганца — ЦТМ. По своим антидетонационным свойствам ЦТМ не уступает ТЭС, но по токсичности оно не опаснее обычных неэтилированных бензи­нов. Недостатком его является интенсивное образование окиси мар­ганца на электродах свечей, быстро приводящее к замыканию ис­крового промежутка и, следовательно, к остановке двигателя.

Одним из средств повышения октанового числа топлива явля­ется добавление в него до 2 % ароматических аминов. Например, высокоэффективной добавкой к бензину является экстралин.

Применяемый в качестве антидетонационной присадки экстра­лин, представляющий собой смесь производных ароматических соединений, хорошо смешивается с бензином. Смеси, содержа­щие до 4 % экстралина, при хранении не расслаиваются, не за­мерзают до —60 °С и имеют значительно повышенное октановое число.

Стабильность бензинов

Физическая стабильность

Наиболее глубокие изменения свойств бензина возможны в результате двух физических процессов: нарушения однородности бензина вследствие выпадения кристаллов высокоплавких углево­дородов и испарения его легких фракций.

Кристаллизация углеводородов в стандартных отечественных автомобильных бензинах происходит при очень низких температу­рах (ниже — 60 °С), поэтому при их использовании возможна экс­плуатация автомобилей в суровых зимних условиях без нарушения работы двигателей и систем питания.

При транспортировке и хранении бензина происходит испаре­ние легких фракций, ухудшающее пусковые свойства бензина. Потери от испарения влияют на начальные точки разгонки бензи­на, его октановое число и особенно сильно на давление насыщен­ных паров, которое при испарении 3...4% бензина может сни­зиться в 2...2,5 раза.

Химическая стабильность

Изменение свойств бензина может произойти и вследствие хи­мических превращений его компонентов и в первую очередь в результате окисления непредельных углеводородов, образующих смолы при длительном хранении бензина. По мере испарения бензина смолы оседают на деталях карбюратора и впускной сис­темы двигателя. В небольших количествах они также проникают и в камеру сгорания, где вместе с несгоревшим топливом и маслом образуют нагар, оказывающий вредное влияние на работу двига­теля.

Склонность топлив к окислению и смолообразованию при их длительном хранении характеризуется индукционным периодом — временем (выраженным в минутах), в течение которого испытуе­мый бензин в среде чистого кислорода под давлением 0,7 МПа и при температуре 100 °С практически не подвергается окислению. Чем больше индукционный период, тем стабильнее бензин и тем дольше его можно хранить (от 6 мес. до 6 лет в зависимости от климатических условий и тары, в которой он хранится). Индук­ционный период обычных отечественных бензинов составляет 600...900 мин, а бензинов со знаком качества — 1200 мин.

Прибор для определения индукционного периода топлива пред­ставлен на рис. 2.5.

Степень осмоления бензинов определяется содержанием в них фактических смол, т.е. всех смолообразующих продуктов, оста­ющихся в стеклянном стакане после полного испарения из него в струе воздуха 25 мл испытуемого бензина.

ГОСТами нормируется содержание в бензине фактических смол и на месте его производства, и на месте потребления. Прибор для определения содержания фактических смол показан на рис. 2.6.

В качестве присадок к автомобильным бензинам, препятству­ющих их осмолению, используют древесно-смольный антиокис­литель в количестве 0,050...0,015 % и антиокислитель ФЧ -16 в ко­личестве 0,03...0,10%.