Материал: 967

Добавки спиртов позволяют в несколько раз снизить количество выбросов оксидов углерода и азота, а также канцерогенных соединений. К недостаткам спиртовых добавок следует отнести их низкую гидролитическую устойчивость, плохие противоизносные и антикоррозионные свойства, отрицательное воздействие на резины и пластмассы (спирты проникают в материал шлангов и герметических уплотнений, что увеличивает потери топлива при испарении).

Более перспективны добавки простых эфиров типа МТБЭ и ЭТБЭ, сырьем для которых служат, с одной стороны, метанол и этанол, а с другой изобутилен, содержащийся во фракции С4 продуктов пиролиза и крекинга. Октановые числа смешения эфиров несколько ниже, чем у метилового и этилового спиртов [ОЧ (и. м.) 130 135], однако это компенсируется другими преимуществами, к которым следует отнести низкую токсичность, хорошую совместимость с топливом и гидролитическую устойчивость, высокие антикоррозионные свойства. Октановые числа смешения эфиров приведены в табл. 37.

Таблица 37

Октановые числа смешения эфиров

Производство простых эфиров хорошо приспособлено к технологическим условиям НПЗ, поэтому они получают широкое распространение. В России на ряде НПЗ и заводов синтетического каучука производят МТБЭ и его смесь с третбутиловым спиртом под названием «фэтерол». Последний дешевле МТБЭ, а по антидетонационной эффективности лишь немногим ему уступает. В отечественные бензины МТБЭ вводится в ограниченном количестве, преимущественно в бензин АН-95, что объясняется главным образом его высокой ценой. В 1992 г. в России для изготовления автомобильных бензинов было использовано около 15 тыс. т оксигенатов. Потенциальная потребность в них оценивается в 3 млн т.

73

Добавки оксигенатов позволяют снизить эмиссию оксида углерода и углеводородов, в том числе бензола и бутадиена, однако одновременно при этом увеличиваются выбросы Noх и альдегидов. Степень влияния оксигенатов на эти показатели можно оценить по результатам испытаний бензинов разного состава, содержащих этанол, МТБЭ и ЭТБЭ в концентрациях соответственно 10, 15 и 17 % (об.). В табл. 38 приведены усредненные показатели влияния различных оксигенатов на эмиссию токсичных веществ (степень уменьшения / увеличения эмиссии, %).

Таблица 38

Влияние оксигенатов на эмиссию токсических веществ

В США 6 7 % вырабатываемых бензинов содержат до 10 % этанола, а 15 20 % до 15 % МТБЭ. Другие спирты и эфиры в США почти не используются, хотя Агентством защиты окружающей среды разрешено вводить в автомобильные бензины до 5 % метанола и до 16 % третбутилового спирта. Мировой рынок МТБЭ и МТАЭ, по данным Chem. System, увеличился с 8 млн т в 1991 г. до 33 млн т в 2000 г.

Классификация и типы моющих присадок

Ассортимент товарных моющих присадок к топливам насчитывает сотни наименований, а количество патентов несколько тысяч. Ежегодно в мире разрабатывается более ста оригинальных компо-

74

зиций присадок моющего назначения. Рассматривая эти композиции, можно выделить основные типы присадок. Для классификации моющих присадок могут быть избраны любые признаки, например тип химического соединения или наличие в молекуле присадки того или иного гетероатома. Такие классификации удобны при рассмотрении механизма действия присадок и их технологии. Присадки можно разделить на три группы:

-очистители карбюратора;

-очистители системы впуска и впрыска;

-очистители камеры сгорания.

В каждом случае природа загрязнений различна, поэтому различна и эффективность моющих присадок в тех или иных узлах двигателя. Источниками отложений в карбюраторе являются атмосферные загрязнения, картерные газы, продукты сгорания, попадающие из цилиндров, и продукты превращений нестабильных компонентов топлива. Эти же загрязнения формируют отложения в зоне впуска и, кроме того, в их образовании принимают участие продукты разложения масел и присадок к топливам и маслам. Отложения в камере сгорания представляют собой трудносмываемый нагар, образованный продуктами неполного сгорания топлива, масла, присадок к ним и зольных компонентов.

Из огромного разнообразия поверхностно-активных веществ (ПАВ), предлагаемых в качестве активных компонентов моющих присадок, на практике используются далеко не все. Выбор диктуется доступностью сырья и простотой технологии при условии достаточной эффективности. Очистители карбюратора были первыми присадками, разработанными специалистами фирмы «Standart Oil of California» (Стандарт оил офф Калифорния) (США) в 1954 г. Так как они оказались неэффективными в системах впуска и впрыска, то в двигателях с непосредственным впрыском бензина используют так называемые полибутенамины и полиэфирамины, отличающиеся более высокой термической стабильностью. Труднее подобрать присадки для очистки камеры сгорания.

В качестве моющих присадок с большим или меньшим успехом могут использоваться самые разные ПАВ, но практическое значение имеют лишь ПАВ некоторых типов, модификации которых составляют огромное разнообразие ассортимента. Первыми моющими присадками были аминоамиды, получаемые взаимодействием карбо-

75

новых кислот с полиэтиленполиаминами. Они эффективно отмывали отложения с заслонки карбюратора, предотвращая перерасход топлива и снижая эмиссию оксида углерода. К присадкам этого типа относятся отечественные афен (более поздняя улучшенная модификация известна под названием «автомат») и неолин.

Особенности применения моющих присадок

На практике моющие присадки позволяют обеспечить:

-безразмерную очистку деталей двигателя и топливной аппаратуры от отложений;

-снижение роста требований к октановому числу;

-уменьшение эмиссии токсичных компонентов с отработавши-

ми газами двигателя.

Однако желаемый эффект может быть достигнут лишь при квалифицированном использовании присадок.

Моющие присадки можно вводить в топливо на всех стадиях его производства, хранения и применения. В условиях НПЗ присадки стараются не вводить, чтобы не увеличивать число марок топлива и, следовательно, резервуарный парк, коммуникации и т.д. Кроме того, в этом случае потребитель ограничен в выборе наиболее подходящей, на его взгляд, присадки. В западных странах широко практикуется введение присадок на нефтебазах и АЗС при отгрузке топлива потребителю. В этом случае присадку дозируют в поток топлива или наливают в цистерну бензовоза: смешение происходит в процессе перекачки. Моющие присадки реализуются и в розницу, при этом на потребителя возлагается ответственность за ее грамотное использование. Передозировка присадки часто грозит образованием повышенного количества отложений на деталях топливной аппаратуры и двигателя. Важным является регулярное применение присадки, при котором чистота двигателя поддерживается на одном и том же высоком уровне. При этом не требуется дополнительная регулировка карбюратора. Однако если присадку используют нерегулярно, то загрязнения успевают образоваться в большом количестве. После введения присадки в бензин они смываются с поверхности и передвигаются вместе с ним, забивая топливные фильтры и отлагаясь в цилиндропоршневой группе и на клапанах. Поэтому лучше применять присадку в небольших ( 0,01 0,04 % ) концентрациях постоянно,

76

чем периодически в ударных дозах для удаления образовавшихся загрязнений.

Моющие присадки это соединения с высокой молекулярной массой, поэтому они оказывают влияние на физико-химические характеристики топлива. Например, при их введении в бензин увеличивается показатель «фактические смолы», так как в условиях определения этого показателя в качестве смол регистрируются сами присадки. Поэтому для бензинов с моющими присадками его не нормируют, так как на работоспособность двигателя это не влияет.

При концентрации присадки в бензине, равной 0,5 % (масс.), содержание «фактических смол» может составлять 30 40 мг/100 см3. Присадки, полученные взаимодействием карбоновых кислот с аминами, могут характеризоваться повышенным значением кислотного числа. Однако это значение кислотного числа должно быть таково, чтобы кислотность топлива с присадкой не превышала нормируемых значений.

ВЕДУЩИЕ РОССИЙСКИЕ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЕ ФИРМЫ

77