Какие способы повышения октанового числа существуют

Современные методы повышения октанового числа

Рубрика: 13. Химическая технология и промышленность

Дата публикации: 04.07.2016

Статья просмотрена: 3033 раза

Библиографическое описание:

Кутовый, А. Н. Современные методы повышения октанового числа / А. Н. Кутовый, В. С. Власенко, Р. Р. Фатхулов. — Текст : непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы : материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — Санкт-Петербург : Свое издательство, 2016. — С. 108-109. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/166/10847/ (дата обращения: 20.11.2021).

Октановое число — мера детонационной стойкости бензина и моторных масел. То есть, она равна процентному (за объемом) содержания изооктана (2,2,3-триметилпентан) в смеси с нормальным гептаном, эквивалентные по детонационной устойчивости топлива, что испытывается при стандартных условиях.

Причина детонации — выделение энергии при повышенном образовании гидропероксидов ROOH в парах бензина при их окислении кислородом воздуха. Если концентрация гидропероксидов превысит некоторый предел, произойдет их взрывной распад. Взрыв пероксидов протекает по механизму разветвленно-цепных реакций. Для повышения детонационной стойкости есть два пути. Первый — повысить в составе бензина долю разветвленных и ароматических соединений. Второй — ввести в топливо небольшие количества специальных добавок.Чтобы определить антидетонационные свойства полученной смеси, в 1930-х была предложена специальная шкала, в соответствии с которой стойкость данного бензина к детонации сравнивается со стойкостью стандартных смесей. В качестве стандартов были выбраны два вещества: гептан нормального строения и один из изомеров октана — 2,2,3-триметилпентан (его называют «изооктаном»). 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 так. 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.То есть, если в нормальных условиях испытания бензин эквивалентен по детонационной стойкости смеси, содержащей 95 % изооктана и 5 % н-гептана, то октановое число такого бензина равно 95. Именно это число написано на всех бензозаправках, и от него зависит качество и цена бензина. Для автомобильных бензинов октановое число определяют двома методами — моторным и исследовательским. В первом случае моделируют работу двигателя в условиях больших нагрузок (движение по шоссе с высокой скоростью), во втором — в городских условиях (скорость движения невелика и происходят частые остановки). Буква «И» в марке бензина АИ-93 как раз и означает, что октановое число этого бензина получено исследовательским методом. А если указано, что октановое число бензина равно просто 76, то это означает, что оно получено моторным методом.

Методы повышений октанового числа в бензине

Для повышения октанового числа в бензин вводят также так называемые высокооктановые компоненты. К ним относятся ароматические углеводороды с короткой разветвленной боковой цепью, например, кумол . Другая добавка — так называемый алкилат (алкилбензин), смесь насыщенных углеводородов изостроения, получаемая алкилированием изобутана непредельными углеводородами — алкенами, в основном бутиленами. В результате образуется смесь изооктанов [1, с. 114]:

(2,2,3-триметилпентан); (2,2,4-триметилпентан). Алкилат имеет октановое число не менее 90–91,5.

Одним из наиболее широко используемых 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.Чтобы повысить октановое число бензина, широко используют антидетонаторы. Самым первым из них был сравнительно недорогой тетраэтилсвинец. Тетраэтилсвинец (ТЭС) признан одним из самых эффективных антидетонаторов. Он представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, с температурой кипения около 200°С. 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, дибромэтан, 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. ТЭС очень ядовит и является канцерогенным веществом. Он может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться в ней. Также возможно попадание в организм через дыхательные пути, что может вызвать тяжелые заболевания [3, с. 41].

При высокой температуре в молекулах этого соединения легко рвутся связи Pb–C, с образованием этильных радикалов: . Атомы свинца легко окисляются кислородом до оксидов свинца, а диоксид эффективно разрушает гидропероксиды с образованием малоактивных соединений — альдегидов и спиртов, например: Чтобы образовавшиеся при сгорании тетраэтилсвинца оксиды свинца не отлагались на внутренних деталях двигателя, в бензин одновременно вводят специальный «выноситель» свинца (0,3–0,4 %), обычно это этилбромид и дибромпропан . Тогда свинец выносится вместе с выхлопными газами в виде бромида . 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. Были разработаны и другие, менее токсичные антидетонаторы, например: трикарбонил (2,3,2-циклопентадиенил)марганец , анилин , ферроцен , димер карбонил(2,3,2-циклопентадиенил)никеля. Эти антидетонаторы слишком дороги, а кроме того образуют твердый нагар на стенках цилиндров в значительно бóльших количествах, чем тетраэтилсвинец [2, с. 187].

1. А. А. Гуреев, Ю. М. Жоров, Е. В. Смидович «Производство высокооктановых бензинов» — М.: Химия, 1981. — 224 с.
2. А. К. Мановян «Технология переработки природных энергоносителей» — Москва: Химия, КолосС, 2004. — 456 с.
3. Ю. А. Лебедев «Второе дыхание марафонца (о свинце)» — М.: Металлургия, 1990. — 144 с.

Источник

Как повысить октановое число бензина

Использование ГСМ (в частности речь идет о бензине) не самого лучшего качества со временем заканчивается частыми поломками силового агрегата. А любой опытный автолюбитель прекрасно знает, что в таком горючем низкое октановое число. Это, в свою очередь, приводит к детонации рабочей смеси в камере сгорания. Как следствие – срок службы двигателя заметно сокращается, и проводить ремонт придется гораздо раньше. Причем все может окончиться весьма плохо – гибелью мотора.

Выход напрашивается сам собой – заливать в бак только то горючее, которое соответствует нуждам силовой установки. Производитель не просто так дает столь ценные рекомендации в руководстве по эксплуатации к автомобилю! Такой продукт легко найти на заправочных станциях любого города (в особенности крупного) или его окрестностях.

Но по долгу службы или по каким-либо другим причинам (путешествия или прогулки на автомобиле) непременно может возникнуть такая ситуация, когда топлива с нужными характеристиками нельзя встретить и приходиться заливать в бак то, что имеется. Вот для этого полезно будет знать, как повысить октановое число бензина. Эти сведения окажутся весьма полезными тем водителям, кто часто отлучается на дальние поездки.

Но сначала стоит рассмотреть само определение октанового числа и понять, что именно под этим следует понимать. А потом разберем несколько методов по его повышению.

Что такое октановое число

Многие водители и те люди, которые не имеют ничего общего с автомобилями, непременно слышали о данном термине. Но при этом не все до конца осознают, что конкретно оно означает. А между тем опытные владельцы личных транспортных средств уделяют октановому числу повышенное внимание. Тогда как многим остальным это невдомек.

По сути, то октановое число является индикатором, по которому можно оценивать качество топлива – и чем оно выше, тем лучше. По-другому – это показатель детонационной устойчивости бензина, который подвергается сильному сжатию во время работы двигателя. Иными словами это способность конкретной марки бензина к самовозгоранию при его сжатии. То есть чем выше цифра в марке топлива, тем больше давления оно способно выдержать, не воспламеняясь и без намека на детонацию.

Чего нельзя сказать о топливе с низким октановым числом. Самые распространенные негативные проявления в этом случае:

• Износ клапанов, вместе с седлами.
• Следы гари на стенках цилиндра.

Если производитель указывает, что заправлять автомобиль следует бензином А95, то и заливать следует топливо с не меньшим показателем. В противном случае такая оплошность чревата негативными последствиями в отношении двигателя. Поэтому желающих, как повысить октановое число бензина в домашних условиях, появляется все больше.

При отсутствии возможности покупать бензин нужного качества допускается залить имеющееся в наличии топливо, только при этом обязательно нужно повысить октановое число. О том, как это можно сделать далее и пойдет речь.

Методы повышения октанового числа

Случаи вокруг заправочных станций, когда вместо необходимого бензина АИ-95 или АИ-98 в наличии имеется только АИ-92. Как же быть в таком случае, если известно, что такое топливо нежелательно заливать в бак?! К тому же несоответствие горючего требованиям хорошо ощущается при разгоне автомобиля или крутом подъеме. Транспортное средство утрачивает не только динамику, его мощность также заметно падает. В связи с этим остается своими силами пытаться повысить октановое число.

Как это можно сделать? Существуют самые разные методы и практически все основываются на использовании специальных октаноповышающих присадок для бензина. Рассмотрим несколько вариантов и заодно выясним, кому можно отдать предпочтение.

Метилтретбутиловый эфир

Можно с уверенностью утверждать, что это самый перспективный компонент. Метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) обладает высокими показателями детонационной стойкости – от 115 до 135 единиц. В итоге это положительным образом сказывается на работе силового агрегата. Рабочая топливовоздушная смесь сгорает полностью, что способствует понижению содержание СО и СН в выхлопных газах.

МТБЭ представляет собой жидкость с определенными техническими параметрами:

• не имеет цвета;
• прозрачная;
• обладает резким запахом;
• температура кипения – от 48 до 55°С;
• плотность – от 740 до 750 кг/м 3 .

Но и здесь найдется минус – повышенное содержание МТБЭ в бензине (более 20%) приводит к снижению срока службы двигателя. Кроме того, это еще и способствует увеличению оксидов азота, которые вместе с отработанными газами попадают в атмосферу.

По этой причине на территории России допустимо использовать бензин с содержанием МТБЭ не более 15%. И как показывают дорожные испытания, неэтилированный бензин с включением МТБЭ 7-8% оказывается намного лучше товарного горючего.

Помимо упомянутого недостатка, метилтретбутиловый эфир оставляет красный нагар на поверхности камеры сгорания или свечах зажигания. При этом прослеживается характерная симптоматика – снижение мощности автомобиля, включая троение двигателя. Сами свечи со временем могут просто выйти из строя.

Добавки на основе спиртов

Другая методика повышения октанового числа топлива – это добавление спирта, преимущественно этилового и метилового. Достаточно 10% этанола, чтобы из марки Аи-92 получить Аи-95. Такая присадка для повышения октанового числа бензина способна минимизировать количество токсичных веществ выхлопных газов. Однако нельзя исключать вероятность повышения давления насыщенных паров, из-за чего могут появиться паровые пробки в топливной магистрали.

Также стоит отметить особенность хранения спиртов. Дело в том, что это активные поглотители влаги из воздуха и вдобавок хорошо растворимы в воде. По этой причине спирты требуют специфических условий хранения и контроля спиртовой составляющей. Стоит только нарушить эти правила, как в бензине появится вода, что неизбежно сулит не только перерасход топлива, но и неполное его сгорание. А если ее окажется больше, то в зимнее время просто не избежать ледяных пробок.

Еще один недостаток такой добавки кроется в том, что она приводит к разъеданию прокладок мотора. Как итог – в баке с бензином образуются отдельные слои, а если туда еще попадет вода, то вот она родимая – водка (при поглощении ее спиртом). А каждому автолюбителю известно, что любой двигатель не будет работать на этом народном продукте.

Тетраэтил свинца

Также он именуется как тетраэтилсвинец или ТЭС (формула Рb(С₂Н₅)₄). Это бесцветная жидкость маслянистой консистенции с температурой кипения до 200 °C. Использовать эту субстанцию как антидетонаторы начали еще с 1921 года. Но и по сей день ТЭС остается верным средством, как поднять октановое число. Содержание данной присадки в количестве 0,05% способствует увеличению октанового числа бензина на 15-17 пунктов.

В своем чистом виде тетраэтилсвинец не добавляется, поскольку оксид свинца, который образуется при сгорании ТЭС, осаждается на поршнях, клапанах и прочих деталях как нагар.

Кроме того, добавление в бензин Тетраэтилсвинеца несет в себе положительные стороны:

• Дымность выхлопов снижается.
• Двигатель работает тише, нежели раньше, чуть ли не шепчет.
• Мощность силового агрегата тоже повышается, пусть и незначительно.
• Заметно снижается вероятность детонации или вовсе исключается.

Теперь самое время затронуть обратную сторону медали – сам по себе театратил свинца обладает повышенной токсичностью, а потому представляет угрозу человеческому организму. А ведь его испарения могут попасть не только по дыхательным путям, но и через имеющиеся открытые раны на теле.

Помимо этого ТЭС оказывает повышенное нервно-паралитическое воздействие на человека, из-за чего может случиться не только паралич, до летального исхода недалеко. Автомобиль при этом тоже страдает – происходит осаждение соединения свинца в трубках и патрубках, что чревато негативными последствиями. Особенно это критично и в отношении двигателей с карбюратором, и инжекторных аналогов.

Нафталин

Наши бабушки прекрасно знакомы с этим средством, поскольку в то время это был самый распространенный и эффективный метод бороться с молью и остальными живыми вредными сущностями. Теперь же у него немного иное применение – из 92 бензина получить топливо с индексом 95. Всего лишь 500 грамм кристаллического вещества на одну полную канистру с бензином повышает октановое число от 3 до 5 пунктов.

Однако такая добавка не такая безобидная, как может показаться на первый взгляд – она сулит неприятности многим системам двигателя. Результат постоянного использования нафталина в бензине заканчивается нагаром камеры сгорания.

Также он начинает кристаллизоваться, из-за чего забиваются шланги, включая бензонасос и форсунки. И вдобавок такая присадка повышает токсичность выхлопных газов.

Ацетон

Те владельцы движимого имущества, у которых за плечами богатый опыт вождения автомобиля, используют для повышения октанового числа ацетон. Для этого хватает добавления одного литра на стандартную 20-ти литровую канистру. В результате показатель увеличивается на 6 единиц. За примером далеко ходить не нужно – в автомобиль, двигатель которого рассчитан на бензин АИ-98, было залито топливо АИ-92 и добавлен ацетон в указанном соотношении (1 л вещества к 20 л бензина). Результат такого сочетания – отсутствие детонации.

Государственные нормы и положения узаконивают добавление ацетона в бензин и в связи с этим (по понятным причинам), большая часть производителей предпочитает увеличивать октановое число именно таким способом. Однако и здесь существует одна проблема.

Монометиланилин

Это еще один действенный способ повышения октанового числа бензина. Данное вещество является частью класса замещенных ароматических аминов. Монометиланилин или ММА допустимо использовать в небольшой дозировке – от 1 до 1,3%. При этом никакого негативного воздействия на силовой агрегат и его системы не наблюдается.

Однако это справедливо, если не превышать указанную дозировку. В противном случае не избежать повышенного нагарообразования, что в свою очередь, заканчивается зависанием клапанов.

Также следует учитывать, что ММА является еще и ядом и при вдыхании его паров можно отравиться.

Моющие присадки

В настоящее время практически любая нефтяная компания специализируется на выпуске моющих присадок для бензина. Они содержат в своем составе разнообразные компоненты:

• ингибиторы коррозии;
• деэмульгаторы;
• сами моющие вещества.

Иными словами любая моющая присадка (а их существует довольно много) это пакет, где оптимально сбалансированы все составляющие. Это позволяет ей разъедать нагар и прочие отложения. Появляющиеся мельчайшие частицы при этом попадают в цилиндр и сгорают.

Если провести параллель, то такие присадки выступают в качестве стирального порошка либо шампуня. Ведь у всех этих составов присутствуют поверхностно-активные вещества (ПАВ), способные растворятся в бензине. Только в отличие от обычного стирального порошка, в моющих добавках ПАВ обладают более сильными характеристиками.

Только важно учесть, что и здесь требуется соблюдать дозировку – не более 10%! Иначе двигатель будет запускаться с трудом или вовсе может выйти из строя.

Влияние добавок на работу двигателя

Стоит отметить, что срок действия перечисленных присадок не очень большой. Вдобавок они быстро разрушаются. В связи с этим на двигатель может быть оказаны разные воздействия. И здесь стоит заострить внимание на одном важном моменте.

При использовании значительного количества присадок у бензина появляется способность проводить электричество, чего напрочь лишены заводские аналоги. А благодаря этому сохраняется высокий риск возгорания силового агрегата. А это в свою очередь становится небезопасно для всех окружающих участников дорожного движения.

Источник