20.3.6. Антидетонаторы

Антидетонаторами называют вещества, добавляемые к топливу в небольших количествах для повышения его детонационной стойкости.

Наиболее эффективный антидетонатор – тетраэтилсвинец [( ], сокращенно обозначаемый ТЭС. Он ядовит, поэтому длительное время искали другие антидетонаторы. Близким по действию оказался антидетонатор пентакарбонилжелезо [ ], но при его использовании значительно повышается износ деталей двигателя.

Тетраэтилсвинец – почти бесцветная тяжелая маслянистая жидкость. Он хорошо растворяется в бензине и других нефтепродуктах, но не растворяется в воде. ТЭС очень ядовит, он может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться там или попадать в организм через дыхательные пути. В настоящее время ТЭС в чистом виде в топливо не добавляют. ТЭС вводят в топливо с этиловой жидкости (ЭЖ), состоящей из ТЭС (антидетонатора) и выносителей свинца – хлористых и бромистых органических соединений, способствующих удалению свинца из камеры сгорания вместе с выхлопными газами.

Этиловая жидкость выпускается трех марок: Р-9, П-2 и 1-ТС, отличающихся выносителями свинца. Наиболее широко распространена в автомобильных бензинах, жидкость Р-9, состоящая из 54% ТЭС, 33% бромистого этила и около 7% хлористого нафталина , остальное – наполнитель бензин марки Б-70 и краситель. Бензины, в которые добавлена этиловая жидкость, называются этилированными. В эти бензины также добавляют краситель: красный, синий или оранжевый цвет предупреждает о ядовитости данного топлива. Автомобильные бензины обычно окрашивают в красный и синий цвета.

Этиловую жидкость в топливо добавляют в небольших количествах (около 1 г ТЭС на 1 кг топлива), так как наиболее эффективно действуют лишь небольшие порции ТЭС.

При хранении этилированных бензинов снижается их детонационная стойкость в результате некоторого разложения ТЭС. Ускоряют этот процесс такие факторы, как наличие в топливах воды, хранение топлива в не зачищенных резервуарах, имеющих отложения смол и другие осадки, хранение при повышенных температурах, смешение продуктов и т. д.

Лекция 13

20.3.7. Смолообразование и нагарообразование

В карбюраторных топливах, как и в любых нефтепродуктах, почти всегда в растворенном состоянии находятся смолистые и смолообразующие вещества. Количество этих веществ зависит от химического состава, способа получения и качества очистки нефтепродукта. С течением времени, а также под действием кислорода воздуха, света и повышенной температуры в топливе увеличивается количество смолистых веществ, топливо темнеет.

Смолы, находящиеся в топливе в данный момент, называют фактическими. Содержание фактических смол нормируется. Для бензинов разных марок их количество находится в пределах от 2 до 15 мг/100 мл, а для керосинов – доходит до 40 мг/100 мл. При транспортировке и хранении, особенно в неблагоприятных условиях, содержание фактических смол резко увеличивается.

Смолы, накапливаясь в топливе, осаждаются в топливных баках, на стенках бензопроводов, на стенках всасывающего трубопровода и на клапанах, в карбюраторе, уменьшают калиброванные отверстия жиклеров, нарушая нормальную работу системы питания. Особенно неприятно накопление смол на направляющих впускных клапанов. Наиболее интенсивно накопление смол происходит на горячих стенках трубопроводов, где смолистые вещества постепенно уплотняются, и образуют твердые нагароотложения.

Накопление смол происходит за счет окисления непредельных и других нестойких углеводородов, содержащихся в топливе. Бензины, полученные прямой перегонкой нефти, более устойчивы к окислению, чем крекинг бензины, в состав которых входят различные непредельные углеводороды.

Чтобы увеличить устойчивость крекинг бензинов к окислению, в них при изготовлении добавляют специальные вещества – антиокислители (или стабилизаторы). В качестве антиокислителей используют многие органические соединения ( и – нафтол, аминофенол, гидрохинон и др.). Антиокислители добавляют в топливо в небольшом количестве – тысячные, сотые доли процента. Эффективные стабилизаторы задерживают процесс окисления на несколько месяцев (до 6), а также уменьшают разложение ТЭС в этилированных бензинах.

Химическая стабильность топлива зависит от содержания в нем нестойких углеводородов, часто называемых потенциальными смолами. По ГОСТу этот важный параметр нормируется индукционным периодом. Индукционным периодом называется время в мин от начала искусственного окисления топлива до активного поглощения им кислорода. Чем выше индукционный период, тем устойчивее топливо к окислению, тем дольше можно его хранить, не опасаясь образования большого количества смолистых веществ.

Для автобензинов индукционный период должен быть не менее 450 мин. Практикой установлено, что такие бензины при правильных условиях хранения заметно не меняют свои свойства в течение 5–6 месяцев.

Условия хранения оказывают очень большое влияние на интенсивность процессов окисления топлив. Наиболее сильное влияние оказывает температура хранения. Длительное хранение топлив при температурах выше 40^о вызывает интенсивное смолообразование.

На процесс окисления влияет заполнение тары. Значительно выгоднее хранить топливо в полностью заполненном резервуаре (90–95% объема), тогда получается меньшая концентрация кислорода в бензовоздушном пространстве, а в горизонтальных резервуарах, кроме того, меньше поверхность соприкосновения топлива с кислородом воздуха. Необходимо регулярно спускать отстой из резервуаров и периодически производить их зачистку, так как вода, окалина и другие продукты ускоряют процесс окисления. Прекрасные катализаторы процесса окисления – металлы (особенно цветные), поэтому выгоднее хранить нефтепродукты в крупных емкостях: в них меньше поверхность соприкосновения топлива с металлом. Нужно избегать частых перекачек топлива из одной тары в другую, так как при этом топливо интенсивно окисляется.