Как повысить октановое число бензина, полезные советы
Глядя на рост стоимости топлива на заправках, у многих автолюбителей возникает шальная мысль повысить октановое число бензина. Почему бы и нет?
Конечно, на практике данная работа ложится на «плечи» нефтеперегонных заводов, у которых методы такого преобразования весьма сложные. Но иногда столь оригинальна задача по силам и обычному автолюбителю.
В чем суть
Для начала разберемся, что это за показатель такой и для чего его, собственно, улучшать.
Итак, октановое число характеризует детонационные свойства бензина, то есть его способность воспламеняться в нужное время и с необходимым качеством.
Это основной показатель, которому уделяется особое внимание. К примеру, если октановый показатель бензина АИ-95, то это говорит о его детонации на 95% (как изооктана) и на 5% (как гептана).
В первый же момент после нефтеперегонки бензин имеет минимальное октановое число – 70. В дальнейшем с помощью различных методов и присадок данный показатель можно поднять до желаемого уровня.
Определение октанового числа производится на специальном стенде (часто он имеет вид специального мотора для испытаний). Проверка выполняется при различных нагрузках – малых и средних.
Но в последнее время начали появляться специальные приборы, которые упрощают проверку.
Параметры топлива, используемого для эксперимента, сравниваются со стандартными составами изооктана и гептана. После этого бензину присваивается своя «цифра».
К слову, каждое органическое соединение имеет свой уровень детонационной устойчивости.
К примеру, метан имеет показатель октанового числа 107,5; пропан – 105,7; бензол – 113; бутан – 93, 6; бензины прямой перегонки – около 58, каталитического крекинга — около 80-85 и каталитического риформинга – 83-97.
Зачем изменять параметр октана?
При низком октановом числе бензин может воспламеняться много раньше, чем это необходимо. В таком случае мощность двигателя снижается, появляется хорошо известный многим автолюбителям процесс детонации.
Кроме этого, применение низкооктанового бензина приводит к детонации двигателя, сокращению срока службы целой группы его основных элементов – седел, клапанов, свечей и так далее. Если злоупотреблять топливом низкого качества, то капремонт двигателя придется делать намного раньше срока.
Так что для повышения качества бензина и существенного улучшения его эксплуатационных качеств, повышать октановое число все-таки нужно.
Как это делается? В чем особенности каждого из методов? Именно об этом мы и поговорим более подробно.
Основные методы
На сегодня можно выделить несколько основных способов повышения октана.
Каталитический крекинг.
Процесс, который можно реализовать только в условиях нефтеперерабатывающего завода. Этот метод подразумевает, нагрев нефти на катализаторе до температур немногим выше 500 градусов Цельсия.
Во время нагрева в Алканах снижается молярная масса, что позволяет получить на выходе два элемента – ароматические углероды и Алкены.
Как итог, бензин с октановым числом 91-92. Минус такого топлива — в большой концентрации ароматических углеводов. Следовательно, при длительном хранении топлива октановое число может уменьшиться.
Каталитический реформинг.
Здесь полученное после прямой перегонки топливо нагревается до 500-520 градусов Цельсия. Одновременно с этим катализатор (рений, оксид алюминия с платиной и прочие металлы) находится под давлением около 35 атмосфер. На завершающем этапе получается 95-й бензин. КПД – около 75%.
Как и в первом случае, такой вид работ выполняется только в специальных условиях на заводе.
Метилтретбутиловый эфир.
Это одна из наиболее популярных добавок для повышения октанового числа топлива. Ее особенности – бесцветность, способность к легкому воспламенению, низкая токсичность, сильный запах и высокий уровень октана.
Достаточно долить в бензин около 15% данного эфира (от общего объема топлива), чтобы повысить октановое число на 8-12 пунктов.
Чаще всего именно этот метод используется для увеличения «октана». Но у него есть недостаток – полученный таким способом бензин много быстрее испаряется в солнечную погоду из-за своей повышенной летучести.
Спиртовые добавки (на основе этилового или метилового спирта).
Также применяются для повышения качества топлива. К примеру, добавив 1/10 части этилового спирта в бензин АИ-92 можно сделать его 95-м. При этом на авто существенно снижается токсичность выхлопов.
Но данный метод имеет целый ряд недостатков.
Так, проявляется способность спирта впитывать в себя влагу, что требует от автолюбителя дополнительных мероприятий по «осушению» бензина.
Кроме этого, есть высокий риск появления пробок в топливной системе.
К слову, если не предпринимать никаких мер, то в топливе появляется вода, а это повышенный расход, неполное сгорание топливной смеси, высокий риск замерзания бензина в системе и прочие проблемы. Поэтому придется удалять воду из бензина.
Тетраэтилсвинец.
Одна из наиболее качественных добавок, которая активно применяется еще с 1921 года.
Достаточно 1/20 части этого вещества, чтобы поднять уровень октана на 15-18 позиций.
Тетраэтилсвинец применяется в комплексе со специальными «веществами-выносителями», который убирают образовавшийся при сгорании добавки оксид свинца.
Сегодня этот метод запретили из-за опасных паров свинца и их негативного действия на организм человека. Пары вещества очень ядовиты.
Кроме этого, такое топливо нельзя использовать в машинах с каталитическими нейтрализаторами (техника выходит из строя уже через несколько часов работы).
Влияние добавок
Безусловно, высокооктановое топливо – это большой плюс для двигателя. Последний работает стабильнее, повышается мощность, снижается расход топлива и так далее.
Именно поэтому из обихода постепенно выходят устаревшие и неэффективные виды топлива АИ-76 и АИ-80. Но и здесь есть определенные риски.
Если заправить машину бензином с «кустарно» повышенным октановым числом, можно столкнуться с целым рядом проблем, начиная обычной заменой свечей и заканчивая капитальным ремонтом двигателя.
Другие добавки.
Предложения на рынке.
Выводы
Таким образом, увеличить октановое число реально, и способов существует предостаточно. Но помните, что заниматься таким «искусством» в домашних условиях крайне опасно.
Лучше, когда такая работа производится профессионалами и только в специально оборудованных помещениях.
Что касается применения различных добавок, то на них не очень положительно реагирует двигатель – помните об этом.
Оцените статью
Тетраэтилсвинец — Википедия
| Тетраэтилсвинец | |
|---|---|
 ( {{{картинка}}}) | |
| Систематическое наименование | тетраэтилсвинец |
| Сокращения | ТЭС |
| Хим. формула | C8H20Pb |
| Рац. формула | (C2H5)4Pb |
| Состояние | жидкость |
| Молярная масса | 323,4444 г/моль |
| Плотность | 1,650 г/см³ |
| Энергия ионизации | 11,1 ± 0,1 эВ[1] |
| Температура | |
| • плавления | -130 °C |
| • кипения | 80 °C |
| • разложения | 228 ± 1 °F[1] |
| • вспышки | 200 ± 1 °F[1] |
| Пределы взрываемости | 1,8 ± 0,1 об.%[1] |
| Давление пара | 0,2 ± 0,1 мм рт.ст.[1] |
| Рег. номер CAS | 78-00-2 |
| PubChem | 6511 |
| Рег. номер EINECS | 201-075-4 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | TP4550000 |
| ChEBI | 30182 |
| Номер ООН | <— номер UN —> |
| ChemSpider | 6265 |
| ЛД50 | 12,7 мг/кг |
| Токсичность | Чрезвычайно ядовит, СДЯВ |
| Пиктограммы ECB |    |
| NFPA 704 |  |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Тетраэтилсвине́ц (ТЭС) Pb(CH3CH2)4 — ядовитое металлоорганическое соединение. Применялось в основном как антидетонирующая присадка к моторному топливу, повышающая его октановое число.
Реклама ТЭС от «Этил Корпорейшен»Впервые антидетонационный эффект ТЭС был открыт в 1921 году в США на фирме «General Motors». В 1923 году три крупнейшие американские корпорации «Дженерал моторс», «DuPont» и «Standard Oil» создали совместное предприятие, названное «Ethyl Gasoline Corporation». Название «этил» было выбрано специально, чтобы не пугать людей словом «свинец». Автор этого изобретения Томас Миджли прекрасно знал об опасности отравления свинцом. Почти сразу у рабочих на производстве стали появляться неустойчивая походка и нарушения психики. Так в 1924 году на одной плохо вентилируемой установке за несколько дней погибли пять рабочих и еще тридцать пять стали инвалидами. «Ethyl Corporation» всегда следовала практике твердого отрицания ядовитости своей продукции
Вредные эффекты, вызываемые свинцом, были известны начиная с конца сороковых — начала пятидесятых годов. В 1965 году упорную борьбу за запрещение тетраэтилсвинца начал американский геофизик Клер Кэмерон Паттерсон. Собирая данные о катастрофическом увеличении содержания свинца в атмосфере и о накапливании его в организмах людей, Паттерсон доказывал необходимость запрещения использования этого вещества. Однако длительное время никаких мер не предпринималось из-за сильного лобби производителей топлива.
Тем не менее, в 1972 году американское Агентство по предотвращению загрязнения окружающей среды (EPA) ввело запрет на использование ТЭС и производство двигателей, рассчитанных на этилированный бензин; в ответ последовал иск от производителей. EPA выиграла процесс, и с 1976 года началось постепенное вытеснение ТЭС-содержащегося топлива, которое было завершено к 1986 году. По результатам исследований, к 1994 году содержание свинца в крови американцев снизилось по сравнению с 1978 годом на 78 %.
Тетраэтилсвинец широко использовался в том числе и в СССР. В содержащий его автомобильный бензин с целью маркировки добавлялся краситель: до 1979 года содержащие тетраэтилсвинец бензины АИ93, А-76 и А-66 окрашивались в синий, зелёный, оранжевый цвета соответственно, неэтилированный А-72 не окрашивался
В Евросоюзе этилированный бензин был запрещён с 1 января 2000 года, хотя большинство стран-членов ввело подобный запрет значительно раньше. В Великобритании продолжают производить небольшие количества этилированного бензина, облагаемого повышенным налогом. Китай отказался от использования ТЭС в 2000 году
Таким образом, в связи с высокой канцерогенной активностью тетраэтилсвинца и загрязнением окружающей среды свинцом при его использовании, к настоящему моменту времени от добавления тетраэтилсвинца в топливо в основном отказались. Ещё одна причина отказа от использования тетраэтилсвинца — в использовании в современных автомобилях каталитических нейтрализаторов, так как тетраэтилсвинец является причиной выхода нейтрализатора из строя
В настоящее время вместо ТЭС используются менее вредные высокооктановые добавки, такие, как ферроцен или метил-трет-бутиловый эфир. В некоторых странах используют в качестве добавки этанол, также обладающий довольно высоким октановым числом.
Тетраэтилсвинец — бесцветная маслянистая летучая жидкость с плотностью 1,65 г/см³, температурой кипения 80 °C с разложением.
Тетраэтилсвинец получают при взаимодействии хлористого этила C2H5Cl и сплава свинца с натрием PbNa (около 10 % Na).
Тетраэтилсвинец — летучая ядовитая жидкость, которая при температуре 0° переходит в парообразное состояние и через верхние дыхательные пути проникает в организм. Тетраэтилсвинец может проникать в организм и через неповрежденную кожу. Это вещество является сильным ядом, который избирательно поражает нервную систему, вызывая острые, подострые и хронические отравления. Последние обусловливаются функциональной кумуляцией, свойственной этому токсическому веществу.
Чаще отравления бывают острые и подострые. Поражается прежде всего кора большого мозга. В области вегетативных центров промежуточного мозга возникает очаг застойного возбуждения, что приводит к грубым нарушениям корково-подкорковых взаимосвязей.
Патогенез[править | править код]
В патогенезе отравлений тетраэтилсвинцом определенную роль играет нарушение ферментативных процессов, приводящее к развитию дегенеративных изменений в нервных клетках на фоне выраженных сосудистых расстройств (гиперемия, отек, кровоизлияния).
В развитии клинической картины острого отравления (при случайном заглатывании этилированного бензина, при случайном попадании его на большую поверхность кожи) выделяют 3 стадии — начальную, предкульминационную и кульминационную.
В начальной стадии отмечаются выраженные вегетативные расстройства: гипотермия, артериальная гипотензия и брадикардия, гиперсаливация на фоне нарушения сна, страха смерти по ночам, тревожного, подавленного настроения, головной боли, общей слабости (вегетативно-астенический синдром). В этом периоде наблюдаются своеобразные парестезии в виде ощущения клубка волос или нитей на языке.
В предкульминационной стадии проявляются резко выраженные психические нарушения: страх смерти начинает беспокоить больного не только ночью, но и днем; появляются слуховые, зрительные, тактильные галлюцинации устрашающего характера, бред преследования и отношения. Под влиянием бреда развивается психомоторное возбуждение; больные становятся агрессивными; нередки случаи, когда, пытаясь спасти свою жизнь от якобы преследующих их лиц, больные выбрасывались из окон. В клинической картине обнаруживаются признаки органического поражения головного мозга: атаксия, интенционный тремор, нистагм, анизорефлексия, дизартрия, эйфория.
В кульминационной стадии психомоторное возбуждение достигает максимального напряжения. Сознание у больных спутано. Им кажется, что их режут на куски, что тело их обвивают змеи, и т. п. Могут развиваться эпилептические припадки. На высоте психомоторного возбуждения гипотермия сменяется гипертермией (до 40 °C), артериальная гипотензия — гипертензией, брадикардия — тахикардией. Резко выраженная дистония вегетативных центров может привести к развитию коллапса, заканчивающегося смертью.
В тех случаях, когда делирий затягивается, прогноз благоприятен. На смену психомоторному возбуждению приходит вегетативно-астеническое состояние. Могут оставаться дефекты психики, эмоциональная тупость, снижение интеллекта, потеря интереса к окружающему и др.
Хроническое отравление[править | править код]
Хроническое отравление возможно у лиц, длительно контактирующих с малыми дозами тетраэтилсвинца. Клиническая картина отравления, как и при других интоксикациях, в начальных стадиях характеризуется вегетативно-астеническим состоянием, когда отмечается повышенная утомляемость, снижение памяти и внимания, тревожный, прерывистый сон, эмоциональная неустойчивость, брадикардия, артериальная гипотензия, гипотермия, гиперсаливация, гипергидроз. Начальная стадия хронического отравления тетраэтилсвинцом, как и при отравлениях другими ядами, носит обратимый характер.
Следующая стадия, развивающаяся по мере нарастания хронического отравления, характеризуется появлением органических изменений в головном мозге. Это различные формы энцефалопатий с выраженными расстройствами психики (тревога, страх, галлюцинации) на фоне таких симптомов, как нистагм, дизартрия, атаксия, интенционный тремор, анизорефлексия, снижение интеллекта.
Третья стадия при хроническом отравлении тетраэтилсвинцом встречается редко и протекает как токсический психоз.
Лечение[править | править код]
Для нормализации корково-подкорковых взаимосвязей рекомендуются снотворные (барбитураты), гексенал, аминазин, наркотики (кроме морфина, который дает парадоксальный эффект, усиливая возбуждение). Назначаются также внутривенно глюкоза с витаминами группы В и аскорбиновой кислотой, дегидратирующие средства (глюкоза, магния сульфат), а также сердечные и сосудистые средства (при коллапсе).
Профилактика интоксикаций тетраэтилсвинцом и его смесями требует дальнейшего совершенствования технологического процесса и повышения культуры труда. При попадании тетраэтилсвинца на кожу необходимо тут же удалить его с помощью керосина или бензина. По окончании работы необходимо систематически пользоваться душем. Один раз в три месяца необходимо проводить медицинские осмотры лиц, работающих на заводах, производящих Тетраэтилсвинец, и один раз в 12 месяцев — лиц, работающих с этилированным бензином. Медосмотры необходимы для своевременного выявления начальных форм интоксикации. В медосмотрах должны обязательно участвовать невропатолог и терапевт, другие специалисты — по мере необходимости.
Согласно влиятельной гипотезе[какой?], предложенной для объяснения флуктуаций уровня преступности во второй половине XX-го и начале XXI-го века, отравление тетраэтилсвинцом в детском возрасте влекло за собой нарушение развития центральной нервной системы, следствием чего было увеличение делинквентного поведения во взрослом возрасте, что повлекло рост преступности с 1960-х по начало 1990-х годов. Падение уровня преступности с 1990-х годов, согласно этой гипотезе, объясняется снижением потребления бензина, изготовленного с использованием тетраэтилсвинца начиная с 1970-х годов[10].
Октановое число — Википедия
Указание октановых чисел в системе AKI[en] на американской АЗСОкта́новое число́ — показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива, применяемого в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (обычно бензина, не используется при характеристике дизельного топлива и авиационного керосина[1]). Бензин с более высоким октановым числом может выдержать более высокую степень сжатия в цилиндрах двигателя без досрочного самовоспламенения (стука в двигателе, «детонации») и потому может применяться в двигателях с бо́льшими удельной мощностью и коэффициентом полезного действия[2].
За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием[1]; октановое число соответствует содержанию (в процентах по объёму) изооктана в эталонной смеси. Поскольку изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, топливо с большей детонационной стойкостью имеет более высокое октановое число.
Для товарного бензина октановое число обычно находится в пределах 70-95, то есть его детонационная стойкость такая же, как и у смеси изооктана и гептана с 70-95 % изооктана. Максимальное значение октанового числа (эквивалент чистого изооктана) равно 100, из-за крайне низкой детонационной стойкости н-гептана чистый гептан принят за минимум с октановым числом, равным 0. При применении антидетонационных присадок возможно достижение более высокой детонационной стойкости, чем у чистого изооктана. Для таких бензинов существует условная октановая шкала, где значения идут выше 100, а эталонной смесью является изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.
Поскольку реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, результаты сравнения слегка зависят от метода испытаний: различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле)[3].
Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером Гарри Рикардо[en], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за его токсичности, и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.
Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют так называемое фактическое октановое число (ФОЧ), а в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение октанового числа принято проводить в двух режимах: более жёсткий (моторный метод) и менее жёсткий (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем октановое число, установленное моторным методом. Точность определения октанового числа, более правильно именуемая воспроизводимостью, составляет единицу. Это означает, что бензин с октановым числом 93 может показать на другой установке при соблюдении всех требований метода определения октанового числа (ASTM D2699, ASTM D2700, EN 25163, ISO 5163, ISO 5164, ГОСТ 511, ГОСТ 8226) слегка другую величину — например, 92. Существенным является то, что обе величины, 93 и 92, являются и точными, и правильными и при этом относятся к одному и тому же образцу топлива.
| Вещество | ||
|---|---|---|
| Метан | 110,0 | 107,5 |
| Пропан | 100,0 | 105,7 |
| н-бутан | 91,0 | 93,6 |
| Изобутан | 99,0 | 101,1 |
| н-пентан | 61,7 | 61,7 |
| Изопентан (2-метилбутан) | 90,3 | 92,3 |
| Изогексан (2,2-диметилбутан) | 93,4 | 91,8 |
| 2,2,3-триметилбутан | 101,0 | 105,0 |
| н-гептан | 0 | 0 |
| Изооктан (2,2,4-триметилпентан) | 100 | 100 |
| 1-пентен | 77,1 | 90,9 |
| 2-метил-1-бутен | 81,9 | 101,3 |
| 2-метил-2-бутен | 84,7 | 97,3 |
| Метилциклопентан | 80,0 | 91,3 |
| Циклогексан | 77,2 | 83,0 |
| Бензол | 111,6 | 113,0 |
| Толуол | 102,1 | 115,7 |
| Бензины прямой перегонки | 41—56 | 43—58 |
| Бензины термического крекинга | 65—70 | 70—75 |
| Бензины каталитического крекинга | 75—89 | 80—94 |
| Бензины каталитического риформинга | 77—93 | 83—100 |
| Бензин Н-80[t 1] | 76[t 2] | 84 |
| Бензин АИ-92 | 83,5[t 2] | 92 |
| Бензин АИ-95 | 85,0[t 3] | 95 |
| Полимербензин | 85 | 100 |
| Алкилат | 90 | 92 |
| Алкилбензол | 100 | 107 |
| Этанол | 100 | 105 |
| Керосин | 30 | |
| Ацетон | >100 | |
| Метил-трет-бутиловый эфир | 100—101 | 117[t 4][t 3] |
| ||
Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52 °C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.
Моторное октановое число (ОЧМ) (англ. Motor Octane Number — MON) определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 °C и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.
По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу[4].
Октановое число AKI[en] является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.
Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.
Поскольку при эксплуатации полноразмерного двигателя при переменных режимах происходит фракционирование бензина, необходимо раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Октановое число бензина, с учётом его фракционирования в двигателе, получило название «распределение октанового числа» (ОЧР). В связи со сложностью определения октанового числа на двигателях разработаны методы косвенной оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, имитирующего предпламенные процессы.
Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды (алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.
Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (если он не оборудован датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеет датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, однако для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.
- Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — 224 с. — 2670 экз.
- Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. — М.: Химия. — 200 с. — 3300 экз.
- Смышляева Ю. А., Иванчина Э. Д., Кравцов А. В., Зыонг Ч. Т., Фан Ф. Разработка базы данных по октановым числам для математической модели процесса компаундирования товарных бензинов // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т. 318, № 3. — С. 75—80.
Методы повышения октанового числа
Производить бензин с высокими показателями октанового числа можно двумя способами: сложным технологическим, что обусловливает высокую себестоимость получаемого продукта, и более простым и дешевым — путем добавления специальных добавок (антидетонаторов). Так, из Аи-76 можно легко получить Аи-92, а из Аи-92 — Аи-95. Давайте посмотрим как это можно сделать.
Одним из наиболее широко используемых в настоящее время средств для увеличения уровня октанового числа считается метилтретбутиловый эфир (МТБЭ), представляющий собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость со свойственным ей запахом. МТБЭ характеризуется высоким октановым числом и нетоксичностью. При добавлении 10-15% МТБЭ в состав бензина, рост октанового числа составляет порядка 6 — 12 единиц. Большинство высокооктановых бензинов производится с применением этой или других аналогичных добавок эфирного класса. К недостатка МТБЭ можно отнести его высокую летучесть и возможность испарения из бензина в жаркую погоду.
Добавки на основе спиртов
В бензин также могут добавляться и спирты (метиловый и этиловый). К примеру, добавка в бензин Аи-92 10% этилового спирта позволяет повысить октановое число до 95 единиц, а также несколько снизить токсичность выхлопных газов. Однако использование спиртов приводит к значительному росту давления насыщенных паров, что может стать причиной образования паровых пробок в трубопроводах топливной системы. Помимо этого, проблемой является гигроскопичность (поглощение влаги из воздуха) и хорошая растворимость этилового спирта в воде, что требует разработки специальных мероприятий по условиям хранения данной смеси и периодического мониторинга содержания спиртового компонента. Если этого не соблюдать, в составе бензина может появиться вода, что приведет к повышенному расходу топлива, неполному его сгоранию или, при значительном ее проценте, возникновению ледяных пробок в зимний период.
Тетраэтилсвинец
Тетраэтилсвинец (ТЭС) Рb(С2Н5)4 признан одним из самых эффективных антидетонаторов. Он представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, с температурой кипения около 200°С. Использовать ТЭС в качестве антидетонатора начали еще в 1921 г, и по сегодняшний день он является одним из наиболее дешевых и эффективных средств (в концентрации 0,05% ТЭС позволяет повысить октановое число бензина на 15 — 17 пунктов). В чистом виде тетраэтилсвинец не добавляется, так как при сгорании образовывается оксид свинца, который осаждается на клапанах, поршнях и т.д. в виде нагара. Для удаления из камеры сгорания оксидов свинца начали применять специальные «вещества-выносители» (бромистый этил, диромэтан, дибромпропан), который при сгорании образовывали со свинцом летучие соединения, легко удаляемые из камеры сгорания. Смесь тетраэтилсвинца с «веществом-выносителем» и специальным красителем имела название этиловая жидкость, а бензин с данными компонентами — этилированным. Сегодня, производство этилированного бензина запрещено ввиду его высокой токсичности. Свинец способен накапливаться в организме, является ядом и вызывает рассеянный склероз. Кроме того, этилированный бензин нельзя использовать в автомобилях, оборудованных каталитическими нейтрализаторами отработавших газов. Последние выводятся из строя при работе двигателя порядка нескольких часов. В качестве антидетонаторов также применяются изопентан, изооктан, неогексан, бензол, толуол, ацетон и др.
Влияние добавок на работу двигателя
Высокая детонационная способность — это очень большая скорость распространения фронта пламени, при которой образуются ударные волны. Чем выше октановое число, тем стабильнее, эффективнее и экономнее может быть обеспечена работа двигателя. Рост количества новых автомобилей, в которых используются двигатели, требующие высокооктановых топлив, вызвали увеличение выпуска бензинов с октановыми числами 92, 95 и выше, постепенно сокращая спрос на низкооктановые топлива.
Но во всех этих плюсах, есть безусловно и свои минусы. Некачественное топливо на «левых» заправках, с искусственно повышенным октановым числом, приводит к серьезным поломкам автомоболия.
Видеоматериал отражает суть негативного влияния добавок на двигатель машины на ярком примере.
Будьте внимательны при заправке железного коня на подозрительной заправочной станции. Пользуйтесь проверенными временем АЗС. Удачи вам на дороге.
В статье использовано изображение с сайта at.amobil.ru
Как тетраэтилсвинец попал в бензин и что было дальше
Тетраэтилсвинец
Тетраэтилсвинец в виде бензинового антидетонатора многие десятилетия применялся в промышленном производстве бензинов.
Впервые тетраэтилсвинец был синтезирован в 1852 г. и долгое время рассматривался лишь как образец редкого химического металлоорганического соединения.
В 1921 г. один инженер из Америки построил небольшую электростанцию с бензиновым двигателем. Но ее не застраховали по причине высокой пожарной опасности применяемого бензина. Была предпринята попытка заменить бензин керосином. Но при этом двигатель работал с большой детонацией и мог в любую минуту выйти из строя, так как октановое число керосина всего 30 единиц.
Чтобы не переделывать двигатель, приятели инженера Миджлей и Бойд в лаборатории фирмы «Дженерал Моторс» попробовали найти вещество, способное повысить детонационную стойкость керосина и подавить детонацию в двигателе. Среди многих химических соединений исследователям попался тетраэтилсвинец, который показал свою исключительную антидетонационную эффективность и сразу же был запатентован в качестве антидетонатора, конечно, не к керосину, а к автомобильному бензину, потребность в котором возрастала буквально с каждым днем.
Еще одним свидетельством американской предприимчивости и деловитости стал факт сверхбыстрого строительства завода по производству тетраэтилсвинца и этиловой жидкости на его основе, который заработал с февраля 1923 г. В продажу все в большем количестве стал поступать этилированный высокооктановый бензин под названием «этилбензин».
Высокоприбыльное производство эффективной, хотя и очень ядовитой, этиловой жидкости постоянно расширялось и к середине минувшего века достигло в мировом масштабе сотен тысяч тонн в год, причем добавлялась она к бензину в мизерных количествах – около 1 мл на 1л бензина.
А дальше, на первый взгляд, произошло невероятное. Америка, приложившая немалые усилия для мирового распространения тетраэтилсвинца, включая жесточайшую борьбу против других антидетонаторов, в 1970 г. одной из первых стала ограничивать его применение в бензинах на своей территории. А в 1986 г. полностью запретила в стране производство и применение этилированных бензинов из-за возрастающего свинцового отравления окружающей среды продуктами сгорания тетраэтилсвинца в автомобильных двигателях.
Кроме того, тетраэтилсвинец буквально за несколько часов прекращал работу каталитических нейтрализаторов отработавших газов в бензиновых двигателях.
Получив колоссальный технический и экономический эффект от применения тетраэтилсвинца, американское общество ужаснулось, оценив понесенные экологические потери. Только в одном 1975 г. в атмосферу Земли вместе с отработавшими газами двигателей попало, по различным оценкам, от 150 до 260 тысяч тонн свинца – сильнейшего токсина, способного накапливаться в организме человека и снижать содержание в крови ее основного компонента – гемоглобина.
Губительному воздействию свинца в первую очередь подвержены дети. Повышенная агрессивность, потеря интереса к развитию, умственная отсталость – типичные признаки отравления свинцом, которые стали все чаще фигурировать в медицинской статистике.
В нашей стране тетраэтилсвинец и этиловые жидкости не применялись до 1942 г. Но, получив по ленд-лизу у союзников первые партии грузовиков Studebekker, а также американских и английских истребителей, нам пришлось срочно закупать этиловую жидкость. Дело в том, что степень сжатия иностранных карбюраторных двигателей была выше, чем у отечественных, и надо было этилировать отечественные бензины для повышения их детонационной стойкости, что и было организовано не только на нефтеперерабатывающих заводах, но и на армейских складах горючего.
После войны постановлением правительства применение этилированных бензинов было запрещено в Москве, Ленинграде, столицах союзных республик и в курортных зонах. Но обеспечить выполнение этого постановления было крайне затруднительно из-за все возрастающего объема в стране междугородных автомобильных перевозок.
После «рождения» тетраэтилсвинца постоянно проводились исследования с целью создания его не менее эффективной, но менее токсичной альтернативы.
В результате была исследована антидетонационная эффективность тысяч соединений, содержащих в своем составе практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева.
В середине 90-х годов прошлого века в производство автобензинов все более энергично стали внедряться эффективные и экологически безопасные антидетонационные присадки. В России начали применять ферроцен в качестве антидетонатора, и параллельно сокращать использование тетраэтилсвинца.
В 2002 г. Россия перешла на применение исключительно неэтилированного бензина.
Комментарии:
Что такое биогазГазогенераторный GMC Pickup Truck
Как повысить октановое число бензина в домашних условиях
Что означает октановое число
Октановое число бензина — это мера детонационной стойкости, а точнее показатель различных видов топлива и их воспламенения во время работы ДВС. При низких показателях октанового числа, использование такого топлива чревато негативными последствиями для двигателя, по причине детонации топлива. Из наиболее распространенного: преждевременный износ клапанов и седел, а также остатки гари на стенках и поверхностях. Поэтому октановое число должно быть подходящим для того или иного двигателя, а как повысить октановое число мы разберем в этой статье.
Методы повышения октанового числа
По описанным выше причинам было проведено не одно исследование, целью которых было получить бензин с показателем октанового числа выше среднего. Одним из таких, является технологически сложный метод, в основе которого тяжелый процесс нефтеперегона на заводах при помощи разделения и преобразования фракций, а именно благодаря физическому явлению катализа. Этот метод позволяет производить бензин с высокой себестоимостью, улучшенного качества, и с повышенным показателем энергетической ценности. Благодаря стараниям и исследователям, удалось найти методику, благодаря которой схожих значений можно добиться в домашних условиях собственноручно, прибегая к добавлению специальных добавок под названием «антидетонаторы».
Читайте также: Как уменьшить расход топлива. 7 способов как экономить на бензинеМетилтретбутиловый эфир
На сегодняшний день это наиболее популярный метод. Метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) имея огромный показатель детонационной стойкости (более 100 единиц) обеспечивает положительное влияние на работу двигателя: обогащенный кислородом он обеспечивает полноту сгорания понижая выхлопы содержащие элементы СО и СН. К минусам можно отнести тот факт, что повышенное содержание МТБЭ (больше 20%) является причиной снижения ресурса и роста выбросов окислов азота (NOx) в атмосферу. Однако, у такого метода есть свои негативные последствия — красный нагар на свечах зажигания, или камерах сгорания. При этом в симптоматике снижения ресурса и мощностей автомобиля, свечи постоянно троят а то и выходят из строя.
Добавки на основе спиртов
Кроме того, в топливо активно практикуют добавление этилового и метилового спиртов. Такой метод позволяет добиваться значительных показателей по повышению октанового числа. С помощью умеренного количества 10-процентного этилового спирта, бензин типа Аи-92, с легкостью можно повысить до Аи-95. Спирт увеличивая плотность заряда, одновременно снижает показатель детонации и влияние высоких температур на двигатель. Всё это объясняется охлаждением горючей смеси благодаря повышенной газификации и испарениям при работе.
Принцип работы двигателяТетраэтил свинца
Сам по себе театратил свинца имеет множество положительных сторон: после добавление этой присадки резко снижается «дымность» выхлопов, двигатель работает тише привычного и даже немного мощнее прежнего. Все это суммируется со снижением показателя детонации. Однако, имея при этом значительно повышенную токсичность, театратил свинца можно смело считать одним из наиболее опасных для живого организма. Кроме того, что канцерогенность этого химического элемента выше нормы, так еще и испарения из автомобиля могут попадать в организм человека не только через верхние дыхательные пути, но и через открытые раны на теле. Крайне высок и показатель нервно-паралатического воздействия на человека, что приводит к параличам и даже смерти. Но кроме человека страдает и автомобиль. Свинец в составе оседает на трубках и патрубках и чреват негативными последствиями, особенно для карбюраторных автомобилей, и тем у о кого установлен впрысковый нейтрализатор.
Читайте также: Топливно-воздушная смесь для бесперебойной работы мотораНафталин
Старое, позабытое всеми, кроме наших бабушек, средство борьбы с молью и прочей живностью приобрело новое дыхание как один из видов присадок. Всего 500 грамм этого вещества в одну канистру бензина повышает показатель октанового числа на целых три деления. Но безобидный помощник в виде порошка, взаимодействуя с топливом начинает медленно и прагматично наносить вред основным системам автомобиля. В первую очередь это продукты нагара в камере сгорания, а именно их повышенное количество. Кроме того, значительно повышается уровень токсичности выхлопных газов. Кроме того, нафталин способен кристаллизоваться и забивать бензонасосное отделение.
Ацетон
Ацетон в небольших количествах значительно повышает детонационную стойкость. Добавление подобной присадки нормируется государственными нормами и положениями, потому многие производители не брезгуют повышать октановое число этим методом. Проблема заключается в дальнейшем добавлении этого вещества в составы бензинов низкого качества, пытаясь таким образом получить больше положенного «навара». В итоге получается многократное преувеличение разрешаемой дозы, что в свою очередь чревато распадением ацетона на вредные и токсичные для человека компоненты.
Марганцевые присадки
Марганцевые присадки увеличивают детонационную стойкость на 4—5 единиц. К минусам такого средства можно отнести периодичный выход из строя нейтрализаторов, тем самым снижения эксплуатационных сроков работы двигателя.
Монометиланилин
Монометиланилин(ММА) в небольших дозах (в пределах 1,3%) не имеет негативного влияния на системы двигателя, и при этом повышает октановое число. А вот если переборщить с концентрацией это может вызвать повышенное нагарообразование, и «зависаниям» клапанов и насосов. ММА довольно токсичен для человека, и при попадании в организм паров содержащих его может быть вызвано сильное отравление с серьезными последствиями.
Читайте также: Альтернативные источники топлива для автомобиляМоющие присадки
Моющие присадки, как принято считать безвредны, так как они имеют достаточный баланс из ингибиторов коррозийных явлений, деэмульгатора (именно он поглощает воду) и непосредственно самого моющего компонента, среди которого наиболее популярным является ПАВ (поверхностно-активные вещества). Благодаря использованию подобного вещества лучшим образом «разъедается» нагар и отложения другого характера. Но крайне важно учесть концентрацию подобного вещества. Передозировка (использование более 10%) чревата плохим запуском двигателя, вплоть до полной потери работоспособности.
Топливная присадка для увеличение октанового числаВлияние добавок на работу двигателя
Как уже было отмечено в описания всех названных выше присадок, их срок действия достаточно мал, а потом они быстро разрушатся и распадаются. Всё это становится серьезной угрозой, так как образованные частички попадают в клапаны и проводят их закупорке. Наиболее важным моментом использования некачественного бензина, разбавленного значительным количество присадок является его способность проводить электричество, в отличие от заводских аналогов с повышенным качеством производства. Такое «свойство» чревато возгоранием двигателя, и потенциально небезопасно для участников дорожного движения.
Способы повышения октанового числа бензина
Детонационная стойкость и октановое число.
А теперь чуть подробнее остановлюсь на детонационной стойкости и всеми любимом октановом числе. Детонационная стойкость характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер (вспомним химию и понятие «радикал»). При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.
Показателем детонационной стойкости автомобильных и авиационных бензинов является октановое число. Это эмпирическая величина показывающая содержание изооктана (в % объемных) в смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому в стандартных условиях.
Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют следующим образом. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина. Существуют горючие жидкости с более высокими антидетонационными характеристиками, чем изооктан. Добавки таких жидкостей позволяют получить бензин с октановым числом более 100. Для оценки октанового числа выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца Pb (C2H5) 4. Известно, что это вещество уже в очень малых концентрациях значительно повышает октановое число бензина. Зная, сколько тетраэтилсвинца надо добавить в бензин, чтобы повысить его октановое число на одну единицу, несложно приготовить из изооктана стандартные смеси с октановым числом 101, 102 и т.д.
В лабораторных условиях октановое число автомобильных и авиационных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511—82) и исследовательским (по ГОСТ 8226—82).
Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом.
Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды. Разницу между октановыми числами бензина, определенными двумя методами, называют чувствительностью бензина. Наибольшей чувствительностью (9-12 ед.) отличаются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащие непредельные ароматические углеводороды. Менее чувствительны (1-2 ед.) к режимам работы двигателя алкилбензин и прямогонные бензины, состоящие из парафиновых и изопарафиновых углеводородов.
Требования к детонационной стойкости бензинов зависят от конструктивных особенностей двигателя, определяющими среди которых являются степень сжатия и диаметр цилиндра.
Детонационная стойкость автомобильных и авиационных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стойкость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафиновые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Наибольшую чувствительность — разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам — имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность.
Антидетонационные свойства бензинов, получаемых различными технологическими процессами, определяются входящими в их состав углеводородами. Самую низкую детонационную стойкость имеют бензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, причем она снижается с повышением температуры конца кипения. Октановые числа, определяемые по моторному методу, прямогонных фракций, выкипающих до 180 °С, обычно составляют 40—50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 °С несколько выше — 65—70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания (сахалинские, азербайджанские и др.), их октановые числа достигают 71—73 ед.
Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их подвергают каталитическому риформингу.
Октановые числа бензинов каталитического риформинга зависят от жесткости режима процесса. При жестком режиме они достигают ОЧИ — 95-99 (исследовательский метод) и ОЧМ = 86-90 (моторный метод), при мягком режиме соответственно 83—85 и 74—79.
Бензины термических процессов (крекинга, коксования) содержат до 60 % олефиновых углеводородов и по детонационной стойкости превосходят прямогонные бензины: ОЧИ = 68-75, ОЧМ = 62-69. Бензины каталитического крекинга помимо олефиновых углеводородов содержат ароматические и изопарафиновые углеводороды. Их детонационная стойкость выше, чем бензинов, получаемых термическими процессами.
Способы повышения октанового числа.
Повышать детонационную стойкость топлив можно несколькими способами.
Первый способ – использование бензинов каталитического крекинга и риформинга (дорого, надо вкладываться в реконструкцию производственных мощностей).
Второй способ повышения ОЧ заключается в добавлении в базовые бензины высокооктановых компонентов, таких, как изооктан, алкилбензин и др., которые обладают ОЧ по моторному методу около 100 ед. Таких компонентов добавляют в базовый бензин до 40 %, значительно повышая его детонационную стойкость.
Третьим и наиболее простым способом повышения детонационной стойкости топлив является добавление к ним антидетонаторов, т.е. химических соединений, которые при очень незначительной их концентрации в топливе (десятые доли грамма на 1 кг топлива) существенно увеличивают его детонационную стойкость.
Действие антидетонационной присадки основано на замедлении процесса образования гидроперекисей и перекисей и их расщепления.
Соединения свинца
Наиболее эффективными и дешевыми антидетонационными присадками являются органические соединения свинца — тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетраметилсвинец, причем первый получил большее распространение. ТЭС представляет собой густую бесцветную и ядовитую жидкость с температурой кипения 200°С. ТЭС хорошо растворяется в углеводородах и плохо в воде. Он ингибирует образование перекисных соединений в топливе, понижая вероятность детонации. Способность ТЭС повышать антидетонационные свойства топлив была открыта в 1921 году, а уже два года спустя ТЭС стали интенсивно производить в промышленности.
ТЭС не применяют в чистом виде, поскольку образующийся металлический свинец осаждается на стенках цилиндров двигателя, что приводит к отказу последнего. По этой причине в смеси с ТЭС вводят так называемые выносители, которые образуют с металлическим свинцом летучие соединения. Выносители обычно представляют собой хлор- или бромсодержащие соединения. Смесь ТЭС и выносителя называют этиловой жидкостью, а бензин, содержащий добавки этиловой жидкости, — этилированным.
Этиловая жидкость очень эффективна в повышении антидетонационных свойств топлив. Добавка долей процента этиловой жидкости в бензин позволяет увеличить его октановое число на 5—10 пунктов. Самая эффективная концентрация ТЭС составляет 0,5—0,8 г на 1 кг бензина. Более высокие концентрации ведут к повышению токсичности топлива, тогда как детонационная стойкость возрастает незначительно. С ростом содержания ТЭС также может снижаться надежность работы двигателя из-за накопления свинца камере сгорания. Если в топливе содержится сера, то эффективность ТЭС резко снижается, поскольку образующийся сернистый свинец препятствует разложению перекисей. При хранении этилированных бензинов их детонационная стойкость уменьшается в результате разложения ТЭС. Этот процесс ускоряется при наличии в топливе воды, осадков, смол, хранении при повышенной температуре и др. Кроме того, ТЭС повышает токсичность, меняет температуру сгорания топлива, что приводит к закоксовыванию поршневых колец, клапанов и отложениям на стенках цилиндров.
Антидетонаторы на основе ТЭС в Российской Федерации запрещены ГОСТ Р 51105-97, который регламентирует производство только неэтилированных бензинов. В Европе и других развитых стран от ТЭС также отказались с введением норм Euro 2.
Соединения марганца
В качестве антидетонационных присадок эффективны два соединения на основе марганца: циклопентадиенилтрикарбонилмарганец (ЦТМ) C5H5Mn (CO) 3 и метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганец (МЦТМ) Сh4C5h5Mn (CO) 3. Первый представляет собой кристаллический порошок желтого цвета, второй — прозрачную маловязкую жидкость янтарного цвета с травянистым запахом, температурой кипения 233°С, плотностью 1,3884 г/см3 и температурой застывания 1,5°С. МЦТМ хорошо растворим в бензине и практически нерастворим в воде.
Оба эти соединения мало отличаются по эксплуатационным свойствам и имеют примерно одинаковую эффективность. В пересчете на общее количество присадок марганцевые соединения не отличаются по эффективности от ТЭС, однако в пересчете на содержание металла они эффективнее. При этом токсичность марганцевых присадок в 300 раз ниже. Их недостатком, однако, является разложение на свету, что ведет к потере антидетонационных свойств. Несмотря на высокую эффективность их применение ограничено требованиями экологичности.
Соединения железа
В качестве антидетонаторов представляют интерес пентакарбонил железа, диизобутиленовый комплекс пентакарбонила железа и ферроцен. Эффективность пентакарбонила железа Fe (CO) 5 была обнаружена в 1924 году. Он представляет собой светло-желтую жидкость с характерным запахом (плотность 1,457 г/см3, температура кипения 102,2°С, температура плавления 20°С). Его применяли в 1930-е годы в Германии в концентрации 2-2,5 мл/кг. Затем, однако, его использование было прекращено ввиду того, что при его сгорании образовывались оксиды железа, нарушавшие работу свечей зажигания. При этом увеличивался износ стенок цилиндра двигателя. Прирост октанового числа в случае Fe (CO) 5 на 15-20% ниже, чем при использовании этиловой жидкости. Его недостатком также является склонность к быстрому разложению на свету до нерастворимого карбонила Fe (CO) 9.
Диизобутиленовый комплекс пентакарбонила железа [Fe(CO)5]3[C8h26]5 представляет собой жидкость с плотностью 0,955 г/см3 и температурой кипения 27-32°С, хорошо растворимую в бензине. По антидетонационной стойкости он близок пентакарбонилу железа.
Ферроцен (С5H5) 2Fe — это легковоспламеняющийся кристаллический порошок оранжевого цвета (температура плавления 174°С, кипения 249°С, разложения 474°С). Он полностью растворим в бензине и обладает большей антидетонационной стойкостью, чем другие соединения железа. Ферроцен и его производные можно использовать в составе бензинов всех марок при концентрации железа не более 37 мг/мл. Железосодержащие присадки способны увеличить октановое число на 3—6 единиц. Концентрацию ферроцена ограничивают по двум причинам. Во-первых, из-за образования окислов железа, которые остаются в виде нагара на частях двигателя образуя «ржавый» нагар в цилиндрах, способствуют выходу из строя свечей, а также накапливаются в масле. Во-вторых, из-за повышения склонности бензина к смолообразованию.
Соединения азота
Анилин С6H5Nh3 представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с температурой кипения 184°С и температурой плавления -6°С. Анилин является ядовитым соединением и обладает ограниченной растворимостью в бензине. На воздухе он окисляется и темнеет. При низких температурах смеси анилина с бензином подвержены расслоению, поэтому в чистом виде анилин как антидетонатор не применяется.
Ароматические амины обладают высоким антидетонационным эффектом, но к применению допущен только монометиланилин (N-метиланилин) — С6H5NHCh4. Он представляет собой маслянистую жидкость желтого цвета с плотностью 0,98 г/см3, растворимую в бензинах, спиртах и эфирах. Октановое число по исследовательскому методу 280-350. Однако ароматические амины обладают существенным недостатком — они склонны к смолообразованию и влекут увеличение износа деталей двигателя.
Независимо от химической природы антидетонатора его концентрация в топливе по той или иной причине ограничена, что ведет к ограниченному приросту октанового числа. Кроме того, прирост октанового числа нелинейно зависит от концентрации добавки и для каждого антидетонатора существует максимальная концентрация, выше которой он уже не проявляет дополнительного эффекта.
Детонационная устойчивость
Октановое число, или октановый индекс – это параметр, характеризующий способность бензина не воспламеняться от сжатия. Показатель равен объемному процентному содержанию изооктана в смеси с н-гептаном, при котором детонационная устойчивость этой жидкости и исследуемого бензина совпадает. Изооктан крайне неохотно воспламеняется даже при очень высокой степени сжатия, поэтому его октановое число принято за 100. Н-гептан, напротив, легко самовоспламеняется даже при низкой степени сжатия, потому значение его антидетонационного параметра приравняли к нулю.
Первым способность бензина к детонации в 21 году прошлого века исследовал англичанин Гарри Рикардо. Он и предложил использовать шкалу устойчивости бензина к детонации. Длительное время основной антидетонационной присадкой для бензина был тетраэтилсвинец. Добавление всего 0,01% этого вещества в бензин повышает его индекс детонационной устойчивости на 3 единицы. Но так как он очень ядовит, сейчас его использование как присадки к бензину запрещено. Вместо него, чтобы повысить антидетонационные свойства, сейчас применяют более безопасные присадки, например, метил-трет-бутиловый эфир, который считается на сегодня самым перспективным средством для этой цели. Используется также его смесь с трет-бутиловым спиртом. Недостатками этих присадок является высокая агрессивность к резинотехническим изделиям и низкая (около 50 ◦ C) температура кипения. Последнее является причиной испарения этих присадок из топлива на жаре.
Независимо от химической природы антидетонатора, концентрация присадки в бензине по объективным причинам ограничена, что ведет к невысокому приросту октанового числа. Кроме того, увеличение индекса детонационной устойчивости бензина зависит от концентрации присадки нелинейно. Для каждого антидетонатора существует пороговая концентрация, после достижения которой показатель детонационной устойчивости не увеличивается.
Сравнение свойств различных антидетонаторов
Значения пороговой концентрации некоторых присадок и другие их эксплуатационные особенности:
- Оксигенаты (низшие спирты и простые эфиры). Пороговая концентрация присадки – 15%. Особенности: относительно низкая теплота сгорания и высокая агрессивность по отношению к резиновым изделиям. Максимальный прирост октанового индекса топлива 4–6 единиц. Параметры нескольких эфиров, используемых в качестве присадок. Метил-трет-бутиловый (МТБЭ) – усредненное октановое число 114, температура кипения 55 ◦ C; этил-трет-бутиловый (ЭТБЭ) – усредненное октановое число 110, температура кипения 70 ◦ C; метил-трет-амиловый (МТАЭ) – усредненный октановый индекс 104.5, температура кипения 87 ◦ C; диизопропиловый (ДИПЭ) – усредненный октановый индекс 104,5, температура кипения 69 ◦ C.
- Присадки на основе свинца. Пороговая насыщенность бензина металлом – 0,17 г/л. Особенности: высокий уровень токсичности и нагарообразования в камере сгорания. Максимальный прирост индекса детонационной устойчивости бензина составляет 8 единиц. Такие присадки не используют в наше время.
- Содержащие марганец. Пороговая концентрация металла в топливе – 50 мг/л. Особенности: повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы, значительное нагарообразование на свечах зажигания и в камере сгорания. Максимальный прирост индекса детонационной устойчивости составляет 5–6 единиц.
- Железосодержащие. Пороговая концентрация – 38 мг/л. Приводит к повышенному износу поршней и цилиндров двигателя за счет заметного отложения золы при сгорании. Максимальный прирост числа детонационной устойчивости бензина 3–4 единицы.
- Ароматические амины, например, аминобензол (анилин), который запрещен к использованию в чистом виде из-за чрезвычайной ядовитости. Из веществ этой группы к применению допущен только монометиланилин (N-метиланилин). Пороговая концентрация 1–1,3%. Особенность присадки на основе этого вещества – высокое октановое число. В процессе эксперимента было получено значение в 280 единиц. Однако есть и существенные недостатки, к которым можно отнести значительное отложение смолы на деталях двигателя и топливной системы. Также наблюдается повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы. Максимальный прирост числа детонационной устойчивости бензина, достигающийся применением такой присадки, составляет 6 единиц.
Уменьшение риска детонации подручными средствами
- Добавление к бензину 10% этилового или любого другого спирта способно повысить его октановое число на 3 единицы. Недостатком этого способа является образование в бензопроводах паровых пробок, которые затрудняют работу топливной системы. Связано это с довольно низкой температурой кипения спиртов, что особенно заметно при жаркой погоде. Еще один минус этого приема в том, что спирты очень гигроскопичны и хорошо впитывают влагу из воздуха, которая в сильный мороз будет застывать, образуя в топливопроводе ледяные пробки. Разумеется, доступ бензину в таком случае будет перекрыт.
- Повышать детонационную устойчивость бензинового топлива можно, доливая в него ацетон. По данным, опубликованным в сети самодеятельными экспериментаторами, добавление 1 литра ацетона к 20 литром бензина повышает его октановое число на 6 единиц. Измерения они, правда, не проводили, ориентируясь только по детонации. Автомобиль, двигатель которого рассчитан на АИ-98, заправляли АИ-92, и добавляли к топливу ацетон до исчезновения детонации.
- Использование присадок для повышения детонационной устойчивости бензина, продающихся в магазинах автохимии. Нужно иметь в виду, что если верить отзывам, наиболее эффективны присадки, содержащие железо и аминные соединения. Учтите, что присадки, содержащие железо, могут, особенно при систематическом использовании, стать причиной выхода из строя свечей зажигания.
Глядя на рост стоимости топлива на заправках, у многих автолюбителей возникает шальная мысль повысить октановое число бензина. Почему бы и нет?
Конечно, на практике данная работа ложится на «плечи» нефтеперегонных заводов, у которых методы такого преобразования весьма сложные. Но иногда столь оригинальна задача по силам и обычному автолюбителю.
В чем суть
Для начала разберемся, что это за показатель такой и для чего его, собственно, улучшать.
Итак, октановое число характеризует детонационные свойства бензина, то есть его способность воспламеняться в нужное время и с необходимым качеством.
Это основной показатель, которому уделяется особое внимание. К примеру, если октановый показатель бензина АИ-95, то это говорит о его детонации на 95% (как изооктана) и на 5% (как гептана).
В первый же момент после нефтеперегонки бензин имеет минимальное октановое число – 70. В дальнейшем с помощью различных методов и присадок данный показатель можно поднять до желаемого уровня.
Определение октанового числа производится на специальном стенде (часто он имеет вид специального мотора для испытаний). Проверка выполняется при различных нагрузках – малых и средних.
Но в последнее время начали появляться специальные приборы, которые упрощают проверку.
Параметры топлива, используемого для эксперимента, сравниваются со стандартными составами изооктана и гептана. После этого бензину присваивается своя «цифра».
К слову, каждое органическое соединение имеет свой уровень детонационной устойчивости.
К примеру, метан имеет показатель октанового числа 107,5; пропан – 105,7; бензол – 113; бутан – 93, 6; бензины прямой перегонки – около 58, каталитического крекинга — около 80-85 и каталитического риформинга – 83-97.
Зачем изменять параметр октана?
При низком октановом числе бензин может воспламеняться много раньше, чем это необходимо. В таком случае мощность двигателя снижается, появляется хорошо известный многим автолюбителям процесс детонации.
Кроме этого, применение низкооктанового бензина приводит к детонации двигателя, сокращению срока службы целой группы его основных элементов – седел, клапанов, свечей и так далее. Если злоупотреблять топливом низкого качества, то капремонт двигателя придется делать намного раньше срока.
Так что для повышения качества бензина и существенного улучшения его эксплуатационных качеств, повышать октановое число все-таки нужно.
Как это делается? В чем особенности каждого из методов? Именно об этом мы и поговорим более подробно.
Основные методы
На сегодня можно выделить несколько основных способов повышения октана.
Процесс, который можно реализовать только в условиях нефтеперерабатывающего завода. Этот метод подразумевает, нагрев нефти на катализаторе до температур немногим выше 500 градусов Цельсия.
Во время нагрева в Алканах снижается молярная масса, что позволяет получить на выходе два элемента – ароматические углероды и Алкены.
Как итог, бензин с октановым числом 91-92. Минус такого топлива — в большой концентрации ароматических углеводов. Следовательно, при длительном хранении топлива октановое число может уменьшиться.
Здесь полученное после прямой перегонки топливо нагревается до 500-520 градусов Цельсия. Одновременно с этим катализатор (рений, оксид алюминия с платиной и прочие металлы) находится под давлением около 35 атмосфер. На завершающем этапе получается 95-й бензин. КПД – около 75%.
Как и в первом случае, такой вид работ выполняется только в специальных условиях на заводе.
Это одна из наиболее популярных добавок для повышения октанового числа топлива. Ее особенности – бесцветность, способность к легкому воспламенению, низкая токсичность, сильный запах и высокий уровень октана.
Достаточно долить в бензин около 15% данного эфира (от общего объема топлива), чтобы повысить октановое число на 8-12 пунктов.
Чаще всего именно этот метод используется для увеличения «октана». Но у него есть недостаток – полученный таким способом бензин много быстрее испаряется в солнечную погоду из-за своей повышенной летучести.
Спиртовые добавки (на основе этилового или метилового спирта).
Также применяются для повышения качества топлива. К примеру, добавив 1/10 части этилового спирта в бензин АИ-92 можно сделать его 95-м. При этом на авто существенно снижается токсичность выхлопов.
Но данный метод имеет целый ряд недостатков.
Так, проявляется способность спирта впитывать в себя влагу, что требует от автолюбителя дополнительных мероприятий по «осушению» бензина.
Кроме этого, есть высокий риск появления пробок в топливной системе.
К слову, если не предпринимать никаких мер, то в топливе появляется вода, а это повышенный расход, неполное сгорание топливной смеси, высокий риск замерзания бензина в системе и прочие проблемы. Поэтому придется удалять воду из бензина.
Одна из наиболее качественных добавок, которая активно применяется еще с 1921 года.
Достаточно 1/20 части этого вещества, чтобы поднять уровень октана на 15-18 позиций.
Тетраэтилсвинец применяется в комплексе со специальными «веществами-выносителями», который убирают образовавшийся при сгорании добавки оксид свинца.
Сегодня этот метод запретили из-за опасных паров свинца и их негативного действия на организм человека. Пары вещества очень ядовиты.
Кроме этого, такое топливо нельзя использовать в машинах с каталитическими нейтрализаторами (техника выходит из строя уже через несколько часов работы).
Влияние добавок
Безусловно, высокооктановое топливо – это большой плюс для двигателя. Последний работает стабильнее, повышается мощность, снижается расход топлива и так далее.
Именно поэтому из обихода постепенно выходят устаревшие и неэффективные виды топлива АИ-76 и АИ-80. Но и здесь есть определенные риски.
Если заправить машину бензином с «кустарно» повышенным октановым числом, можно столкнуться с целым рядом проблем, начиная обычной заменой свечей и заканчивая капитальным ремонтом двигателя.
Предложения на рынке.
Выводы
Таким образом, увеличить октановое число реально, и способов существует предостаточно. Но помните, что заниматься таким «искусством» в домашних условиях крайне опасно.
Лучше, когда такая работа производится профессионалами и только в специально оборудованных помещениях.
Что касается применения различных добавок, то на них не очень положительно реагирует двигатель – помните об этом.