Октаноповышающие компоненты бензинов и их свойств

Бензины являются одним из основных видов горючего для двигателей современной техники. Автомобильные и мотоциклетные, лодочные и авиационные поршневые двигатели потребляют бензины. В настоящее время производство бензинов является одним из главных в нефтеперерабатывающей промышленности и в значительной мере определяющим развитие этой отрасли.

Ассортимент и качество вырабатываемых автомобильных бензинов определяются структурой автомобильного парка, техническими возможностями нефтепереработки и нефтехимии, а также экологическими требованиями.

Автомобильные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания — коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания общей и меркаптановой серы, кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в нормативно-технической документации на бензины.

Увеличение количества автомобилей проводит к возрастанию токсичных выбросов в окружающую среду, что обусловливает необходимость ужесточение норм на выбросы и требований к качеству моторных топлив. Огромное количество загрязняющих веществ, образующихся при сжигании автомобильных бензинов, обусловливает тот факт, что среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические.

Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бензинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки и др. (испарение, утечки и пр.). Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. В их составе содержится более 300 соединений, наносящих вред окружающей среде и здоровью человека.

Среди продуктов сгорания неэтилированных бензинов наибольшую опасность представляют оксид и диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды и твердые частицы.

Токсичность неэтилированных бензинов и продуктов их сгорания в основном определяется содержанием в них ароматических углеводородов, особенно бензола, олефиновых углеводородов и серы. Ароматические углеводороды более токсичны по сравнению с парафиновыми углеводородами. Если парафины в соответствии с ГОСТ 12.1.005–88 относятся к 4-му классу опасности, то бензол относится ко 2-му классу, а толуол — к 3-му. При их сгорании образуются полициклические ароматические углеводороды (бензпирены), обладающие канцерогенными свойствами. Чем выше содержание ароматических углеводородов в бензине, тем выше температура его сгорания и содержание оксидов азота в отработавших газах. Высокое содержание серы в бензине увеличивает выбросы оксидов серы, которые губительно действуют на здоровье человека, животный и растительный мир, конструкционные материалы. При использовании бензинов с кислородсодержащими добавками содержание токсичных продуктов в отработавших газах несколько снижается. Состав отработавших газов двигателя внутреннего сгорания приведено на таблице 1.

Таблица 1.

Надежная, эффективная и экономическая работа любого карбюраторного двигателя будет обеспечена только в том случае, если бензин удовлетворяет следующим требованиям:

                   имеет высокие карбюрационные свойства, т. е. образует такую горючую смесь, которая обеспечивает легкий пуск двигателя и устойчивую работу при всех возможных режимах;

                   не вызывает детонации двигателя, т. е. имеет достаточную детонационную стойкость;

                   обеспечивает полное сгорание, не вызывает смоло- и нагарообразования на деталях двигателя;

                   обладает высокой стабильностью, т. е. при длительном хранении состав и свойства остаются без существенных изменений;

                   при хранении не вызывает коррозии металла резервуаров, баков, трубо- и топливопроводов, а при его сгорании — деталей двигателей от действия продуктов сгорания (имеет высокие антикоррозионные свойства);

                   теплота сгорания горючей смеси должна быть, возможно, более высокой.

Для улучшения эксплуатационного свойства бензина называемого детонационной стойкостью им прибавляют октаноповышаюшие присадки или добавляют высокооктановая добавка.

К высокооктановым компонентам относят ароматические углеводороды, алкилбензин и оксигенаты.

Оксигенаты (кислородсодержащие добавки (спирты, простые и сложные эфиры)) — одного из самых высокооктановых компонентов для моторных топлив. Эти добавки, наряду с повышением октанового числа бензинов, способствуют снижению содержания токсичных углеводородов и монооксида углерода в выхлопных газах.

Таблица 2

Свойства некоторых эфиров

Оксигенаты все больше используются как компоненты бензинов, так как они позволяют:

                   понизить точку выкипания 50 % (об.) бензина и улучшить его испаряемость на переходных режимах;

                   повысить ОЧ смеси без добавки ТЭС;

                   сократить содержание СО в выхлопных газах за счет более полного сгорания ТВС благодаря наличию химически связанного кислорода в эфире -примерно 16–18 % (мас.) от молекулярной массы.

Наименьшие износ деталей и расход топлива будут при температуре охлаждающей жидкости 85–90 0С. При снижении температуры на 20 0С в результате ухудшения процесса сгорания расход бензина увеличивается на 5–10 %, при низком тепловом режиме (30–40 0С) перерасход достигает 30–40 %. Для поддержания теплового режима нужно следить за состоянием системы охлаждения двигателя, так как при накоплении накипи повышается температура деталей цилиндропоршневой группы. При толщине накипи в 1 мм расход топлива возрастает примерно на 8 %.

Экономичность работы тесно связана с уровнем бензина в поплавковой камере, герметичностью клапанов, правильностью установки угла опережения момента зажигания. Большие значение имеет регулировка распределительного механизма: слишком ранее или позднее открытие клапанов вызывает падение мощности и увеличение расхода. Для его снижения нужно тщательно следить за исправностью двигателя, используя средства диагностики, вовремя проводить техническое обслуживание.

Литература:

1.              А. А. Гуреев, В. С. Азев. Автомобильные бензины. Свойства и примениние. Москва.: «Нефть и газ» 1996 г., 443ст.
2.              Под редакцией д. т.н., В. А. Проскурякова. Химия нефти и газа. Л.: Химия 1995 г. 360 ст.