ПРИСАДКИ К ТОПЛИВАМ
Ассортимент
Ассортимент присадок к топливу насчитывает более 20 основных типов, а количество композиций, используемых на практике, исчисляется сотнями. Большинство из них предназначено для улучшения процессов горения топлива и тем самым способствует снижению токсичности продуктов сгорания. Принципиальный ассортимент присадок, прямо или косвенно улучшающих экологические характеристики топлив, представлен в табл. 35.
|
Таблица 35 |
|
Ассортимент присадок |
||
|
|
|
Присадки |
Назначение |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
Повышают окислительную стабильность |
|
Антиоксиданты и стабилизаторы |
топлив, тем самым предотвращая смоло- |
|
|
и осадкообразование |
|
|
Связывают в неактивные комплексы медь, |
|
Деактиваторы металлов |
железо и другие металлы-промоторы |
|
|
окисления углеводородов |
|
|
Уменьшают образование отложений на |
|
|
деталях двигателя и топливной аппаратуры, |
|
Моющие |
в том числе двигателей с непосредственным |
|
|
впрыском бензина. Дополнительно придают |
|
|
топливам антиобледенительные и антикор- |
|
|
розионные свойства |
|
|
Уменьшают концентрацию дыма в отрабо- |
|
Антидымные |
тавших газах дизельных двигателей, но |
|
|
мало влияют на выбросы других токсич- |
|
|
ных компонентов |
|
|
|
|
|
Уменьшают нагарообразование в камере |
|
Антинагарные |
сгорания, на клапанах и распылителях |
|
|
форсунок дизельных двигателей |
|
|
Снижают температуру выгорания сажи на |
|
Антисажевые |
поверхности сажевых фильтров |
|
|
|
|
|
68 |
|
Окончание табл. 35
1 |
2 |
|
Антидетонаторы |
Предотвращают детонационное горение |
|
бензинов |
||
|
||
|
|
|
Промоторы воспламенения |
Улучшают воспламеняемость дизельных |
|
топлив |
||
|
||
|
|
|
Антистатические |
Предотвращают накопление зарядов |
|
статического электричества в топливах |
||
|
||
|
|
|
Биоциды |
Предотвращают порчу топлива микроорга- |
|
|
низмами |
|
|
Повышают физическую стабильность |
|
Диспергирующие к мазутам |
остаточных топлив, улучшают их |
|
|
смесеобразование с воздухом, обладают |
|
|
защитными свойствами |
|
Катализаторы горения мазутов |
Повышают эффективность горения |
|
остаточных топлив |
||
|
||
|
|
Антиоксиданты, антидетонаторы и промоторы воспламенения вводят в топлива на нефтеперерабатывающих заводах для обеспечения нормируемых показателей качества продукции. Антидетонаторы на основе тетраэтилсвинца и промоторы воспламенения, содержащие алкинитраты, ядовиты и в розницу не продаются.
Применение моющих присадок к бензинам и дизельным топливам предполагает разные варианты. Заводы могут выпускать специальные марки топлив с присадками, но при этом должен нормироваться показатель, гарантирующий наличие и эффективность присадки в топливе. Моющие присадки в мелкой расфасовке поступают в розничную продажу и используются по усмотрению потребителя. В этом случае на потребителя ложится ответственность за регулярное и правильное применение присадок. С технической точки зрения удачным вариантом является введение присадок в топлива на крупных нефтебазах, если там имеются необходимые для этого условия.
Присадки не должны ухудшать физико-химические и эксплуатационные свойства топлив. Но при этом допустимы отклонения от нормируемых показателей, которые косвенным образом характеризуют качество нефтепродукта. Например, в некоторых случаях при
69
введении в автомобильные бензины моющих присадок на основе соединений с высокой молекулярной массой увеличивается значение показателя «фактические смолы». Коэффициент фильтруемости дизельных топлив может увеличиваться, если в них присутствуют некоторые металлосодержащие антидымные присадки. В этих случаях отклонения от показателей объясняются химической природой присадок и особенностями применяемых методик. Они особо оговариваются в технической документации на топлива и присадки. Однако подобные отклонения следует допускать в качестве временных и разрабатывать присадки, свободные от этих недостатков.
Металлосодержащие антидетонаторы
Широкое распространение каталитических нейтрализаторов на базе палладия и платины, для которых свинец является каталитическим ядом, заставило производителей топлив отказаться от этиловой жидкости (развитые страны). Антидетонаторы на базе МЦТМ (метилциклопектадиенилтрикарбонил марганца) используются в Канаде и США. Впрочем, в США их применение время от времени запрещается из-за вредного действия продуктов разложения на катализаторы дожига отработавших газов. Антидетонаторы на поверхности катализатора образуют пленку толщиной 5 20 мкм, ухудшающую доступ газообразных продуктов сгорания к катализатору и теплообмен.
Железосодержащая присадка на базе диметилферроценилкарбинола ФК-4 допущена к применению для производства автомобильных бензинов на Ачинском НПЗ и на заводах Ангарской нефтяной компании.
Органические беззольные антидетонационные присадки
В России допущены к применению экстралин и присадка АДА на основе N-метиланилина. При их концентрации 1 2 % (об.) увеличение октанового числа составляет 2 6 пунктов и зависит от группового состава бензина, а также исходного значения октанового числа. Экстралин наиболее эффективен в бензинах парафинового основания и менее в бензинах, содержащих повышенные количества
70
ароматических углеводородов. Экстралин представляет собой технический монометиланилин, содержащий до 90 % основного вещества и около 10 % смеси анилина и диметиланилина. Присадка АДА содержит практически чистый монометиланилин. Амины имеют ряд преимуществ перед этиловой жидкостью: не оказывают отрицательного влияния на работоспособность свечей зажигания, не образуют нагаров, хорошо совмещаются с металлосодержащими антидетонаторами.
Оксигенаты
Кислородосодержащие соединения, применяемые в топливах для повышения детонационной стойкости, в химмотологической литературе называют оксигенатами. Они применяются в качестве компонентов автомобильных бензинов в концентрации, составляющей несколько процентов. Во многих странах оксигенаты рассматриваются как основная альтернатива тетраэтилсвинцу. На практике используют: метанол, этанол, третбутиловый спирт, метилтребутиловый эфир (МТБЭ), метилтрет-амиловый эфир (МТАЭ), этилтретбутиловый эфир (ЭТБЭ), этилтретамиловый эфир (ЭТАЭ), диизопропиловый эфир (ДИПЭ), метилвторпентиловый эфир (МВПЭ). Их применение позволяет сократить расход нефти на производство товарного бензина и понизить требования к октановым характеристикам традиционных углеводородных компонентов топлива. Оксигенаты (табл. 36) характеризуются высоким октановым числом смешения, низкой летучестью, пониженной фотохимической активностью. В некоторых штатах США введение кислородосодержащих соединений в бензины является обязательным. Однако оксигенаты имеют и недостатки. В присутствии оксигенатов в 2 4 раза увеличиваются выбросы альдегидов. Полагают также, что оксигенаты способствуют увеличению выбросов Nox, поэтому в Японии допущено вводить в бензины не более 7 % МТБЭ, да и то это сделано в качестве уступки нефтеперерабатывающим заводам. В Европе применение оксигенатов также необязательно. Тем не менее использование оксигенатов перспективно и будет расширяться, хотя и с учетом предельных норм, устанавливаемых в ряде стран.
71
Таблица 36
Характеристики некоторых оксигенатов
Показатель |
Мета- |
Эта- |
Третбу- |
Вторбу- |
МТБЭ |
МТАЭ |
|
нол |
нол |
танол |
танол |
|
|
Температура, °С |
|
|
|
|
|
|
кипения |
65 |
78 |
83 |
100 |
55 |
86 |
вспышки |
6 |
12 |
10 |
24 |
-28 |
- |
Плотность, кг/м³ |
790 |
790 |
780 |
806 |
740 |
770 |
Теплота, кДж/кг |
|
|
|
|
|
|
испарения |
1104 |
839 |
536 |
562 |
337 |
326 |
сгорания |
22707 |
26945 |
335590 |
2827 |
38220 |
39392 |
ПДК паров, |
|
|
|
|
|
|
мг/м³ |
5 |
1000 |
100 |
150 |
130 |
- |
Давление насы- |
|
|
|
|
|
|
щенных паров |
|
|
|
|
|
|
при 38°С, кПа |
13 |
17 |
105 |
73 |
32 |
17 |
Растворимость |
|
|
|
|
|
|
в воде, % |
|
Неограниченно |
|
1,3 |
0,6 |
|
Октановое число |
|
|
|
|
|
|
смешения |
|
|
|
|
|
|
м. м. |
94 |
92 |
95 |
98 |
110 |
96 |
и. м. |
111 |
106 |
106 |
110 |
125 |
108 |
Предельная до- |
|
|
|
|
|
|
пустимая норма |
|
|
|
|
|
|
содержания |
|
|
|
|
|
|
в бензине |
3 |
5 |
7 |
9 |
10 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
Первыми в качестве оксигенатов были исследованы спирты наиболее дешевые и многотоннажные продукты этого класса. Появились и товарные топлива, содержащие спирты. В Бразилии широко используется, например, газохол нефтяной бензин, содержащий 20 % этилового спирта. Топливо М-85 на базе метанола начала выпускать фирма «Шелл». Для того чтобы гигроскопичные бензинометанольные смеси при поглощении атмосферной влаги не расслаивались, в них добавляют в качестве стабилизатора третбутиловый спирт. Следует отметить, что высокая токсичность и летучесть метанола и повышенный расход бензинометанольной смеси были причиной того, что в России метанолсодержащие топлива не допущены к применению.
72