2014-04-15

Октанове число

4.8333333333333 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.83 (3 голосів)

Октанове число

Існують основні показники якості палив, які визначають їхню поведінку в умовах експлуатації. У першу чергу слід згадати ті властивості, які впливають на протікання процесу згоряння. У цьому процесі хімічна енергія палива перетворюється на теплову і далі – в механічну. Характер протікання процесу згоряння визначає потужність та економічні показники двигунів і суттєво впливає на їх надійність і довговічність. Для нормальної роботи карбюраторних двигунів необхідні палива, здатні протистояти окисленню в паровій фазі в умовах перед-полум'яних реакцій. В іншому випадку в окремих зонах камери згорання можуть накопичуватися пероксидні сполуки, вибух яких призводить до так званого детонаційного згоряння. 

Що таке октанове число?

Детонація супроводжується різким збільшенням швидкості згоряння, появою місцевих перегрівів, підвищенням зносу деталей і т. д. Антидетонаційні властивості бензинів оцінюють октановим числом: чим вища детонаційна стійкість бензину, тим більше його октанове число. Експлуатаційне значення цього показника настільки велике, що його вказують в марці бензину.

У дизельних двигунах відбувається самозаймання палива в нагрітому від стиснення повітрі, і до дизельних палив пред’являють інші вимоги. Для нормальної роботи цих двигунів необхідне паливо, яке може окислюватися в умовах стискання і має невеликий період затримки самозаймання. При використанні важкоокислюваного палива внаслідок великого періоду затримки самозаймання в камері згоряння запалюється відразу велика кількість палива, тиск наростає дуже швидко, спостерігається «жорстка» робота двигуна. При цьому збільшується знос тертьових деталей. Поведінку палива в умовах дизельного двигуна оцінюють цетановим числом: чим більший період затримки самозаймання палива, тим менше його цетановое число.

Присадки, які підвищують октанове число – антидетонатори

Історія застосування присадок до нафтопродуктів почалася саме з антидетонаторів: ці присадки використовують у промислових масштабах вже більше 50 років. Антидетонатори додають до бензинів для підвищення їх детонаційної стійкості (для того, щоб збільшити октанове число). Найбільш ефективні антидетонатори – металоорганічні сполуки. У промисловості при виробництві автомобільних і авіаційних бензинів використовують органічне похідне свинцю – тетраетилсвинець.

Тетраетилсвинець (ТЕС) – безбарвна прозора дуже токсична рідина важча за воду. Кипить при 200 °С з розкладанням. Здатність ТЕС запобігати детонації пояснюють з позицій перекісної теорії окислення. При високих температурах в камері згоряння ТЕС розкладається на дуже активні свинцеві і етильні радикали, здатні вступати в реакції з перекисами, руйнуючи їх. При цьому утворюються малоактивні продукти окислення вуглеводнів і оксид свинцю. Оксид свинцю, взаємодіє з киснем повітря, знову окислюється в двоокис свинцю, здатну реагувати з новою перекісною молекулою. Таким чином, один атом свинцю, відновлюючись і окислюючись, здатен зруйнувати велике число пероксидних молекул. Саме тому він підвищує октанове число.

При додаванні однакової кількості ТЕС до бензинів різного походження їх антидетонаційні властивості покращуються неоднаково. Ця властивість бензинів в різній мірі підвищувати октанове число при додаванні антидетонаторів називають прийомистістю. Прийомистість бензинів до ТЕС залежить від вуглеводневого складу та складу невуглеводневих домішок, в першу чергу сіркоорганічних сполук. Найбільшою прийомистістю до ТЕС володіють парафінові вуглеводні, найменшою – олефінові і ароматичні, нафтенові вуглеводні займають проміжне положення. Бензини прямої перегонки зазвичай мають більшу прийомистість до ТЕС, ніж бензини термічного крекінгу з тієї ж нафти. При збільшенні вмісту ароматичних вуглеводнів у бензинах каталітичного крекінгу і риформінгу їх прийомистість до ТЕС погіршується. Сіркоорганічні сполуки здатні зв'язувати активні сполуки, що утворюються при розкладанні ТЕС, тому зі збільшенням вмісту сірки в бензині його прийомистість ТЕС погіршується.

Для всіх бензинів незалежно від їх хімічного складу і походження найбільш ефективні перші порції ТЕС. При подальшому додаванні ТЕС октанове число бензинів збільшується незначно, тому додавати ТЕС до бензинів в більших кількостях економічно невигідно. Основним продуктом згоряння ТЕС є оксид свинцю, який відкладається на стінках камер згоряння у вигляді твердого сірого нальоту. Тому ТЕС додають до бензинів в суміші з так званими виношувачами. Найбільш ефективні виношувачі – органічні сполуки брому і хлору (бромистий етил, диброметан, дихлоретан та ін.). Продукти розкладу виношувача реагують з продуктами окислення свинцю з утворенням летких галоїдсвинцевих сполук, які виносяться з камер згоряння двигуна разом з відпрацьованими газами. Суміш ТЕС і виношувача, яка застосовується як антидетонаційна присадка до бензинів, називається етиловою рідиною. Бензини, що містять етилову рідину, називають етильованим.

Такі бензини володіють підвищеною токсичністю, і для того, щоб дотриматися всіх правил поводження з ними, їх забарвлюють в яскраві кольори. З цією метою в етилову рідину і в товарні бензини додають різні барвники.

В останні роки поряд з ТЕС почалося виробництво і антидетонатора тетраметилсвинцю (ТМС). Ця сполука більш ефективна, ніж ТЕС, при додаванні у високооктанові бензини. В даний час намітилася тенденція до зниження вмісту свинцевих антидетонаторів в бензинах (аж до повного виключення їх зі складу товарних автомобільних бензинів в деяких країнах). Відбувається це переважно через прагнення знизити забрудненість повітряного басейну великих міст.

У зв'язку з відмовою від застосування свинцевих антидетонаторів стали досліджувати й випробовувати різні нетоксичні сполуки для поліпшення детонаційної стійкості бензинів. Як високооктанові компоненти запропоновано використовувати деякі кисневмісні сполуки (спирти, ефіри тощо). Як антидетонаційні присадки продовжують досліджувати сполуки марганцю. Такі сполуки, як циклопентадієнілтрикарбоніл марганцю (ЦТМ) за ефективністю не поступається ТЕС, але в 300 разів менш токсична. Однак після згоряння ЦТМ утворюються відкладення, що перешкоджають нормальній роботі свіч запалювання. Поки цей недолік усунути не вдалося, але дослідження в цій області продовжуються у багатьох країнах.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus