Файл: Кожевников А.В. Химия нефти учеб. пособие.pdf

ределении моторным методом в стандартных условиях бензин показал такую же детонационную стойкость, как смесь изооктана (76%) и нор­ мального гептана (24%), то такой бензин имеет октановое число, рав­ ное 76. Автомобильные бензины маркируются по этому признаку: А-66, А-72, А-74, А-76. Октановое число является показателем нормы детонационной стойкости автомобильных бензинов и тех авиационных бензинов, которые применяются на моторах, работающих на бедных смесях и без наддува. Иногда октановые числа определяют на том же экспериментальном двигателе, но по исследовательскому методу, по которому число октановых единиц получается несколько большим, поэтому всегда надо оговаривать, по какому методу определены окта­ новые числа. В этом случае бензины маркируются как АИ-93; АИ-98. В случае применения авиабензинов (например, на взлете) в двигателях, работающих на богатых смесях и с наддувом, детонационная стойкость-

бензина в испытательной установке на богатой смеси и с применением наддува, выраженная в процентах к мощности, полученной на изо­

дов, что позволяет правильно подбирать компоненты при изготовле­ нии бензинов смешением фракций различных нефтей, продуктов их переработки и индивидуальных соединений, специально синтезируе­ мых в качестве компонентов высококачественных бензинов (табл. 19). Данные табл. 19 позволяют сделать значительные выводы о ДС ря­ дов углеводородов, гомологов внутри рядов углеводородов, о влия­ нии изостроения и положения двойной связи на ДС. Рассматривая данные табл. 19, следует помнить, что сортность определена не для чистых углеводородов, а для углеводородов с добавкою к ним 2 мл этиловой жидкости на 1 л горючего. Этиловая жидкость (П-2) пред­ ставляет собой раствор антидетонатора-тетраэтилсвинца (ТЭС) в не­ обходимых компонентах. Ее состав следующий (вес %):

Антидетонаторами называют вещества, при незначительном при­ бавлении которых к бензину (не более 0,5%) происходит значительное увеличение антидетонационных свойств бензина. Обычно повышение октановых чисел не прямо пропорционально количеству добавленного антидетонатора, а лишь симбатно ему. Наибольшее приращение окта­ новых чисел получается от прибавки первых порций антидетонатора. Следует учитывать, что величина приращения октановых чисел раз-

37

38

лична при одинаковой прибавке антидетонаторов к различным бензи­ нам и зависит от химического состава данного конкретного бензина. Величина приращения октанового числа от прибавки антидетонатора называется приемистостью данного бензина к антидетонатору.

В основе действия антидетонаторов находится их легкий распад на свободные радикалы, которые замедляют преждевременное (пред­ шествующее искровому зажиганию) образование перекисей из углево­ дородов бензина, которые, если бы они образовались, могли бы вы­ звать взрывоподобное, детонационное' сгорание заряда горючей смеси.

Как упоминалось, наиболее распространенным в практике антиде­ тонатором является ТЭС — [РЬ (С2Н5)4], но применять его в чистом виде нельзя из-за образования свинцовистых нагаров в камере сгорания и на клапанах. Поэтому добавляют выносители нагаров: дибромпропан, а-монохлорнафталин, а иногда и другие вещества. Этиловая жид­ кость ядовита. Добавляется этиловая жидкость от 1,5 до 4 мл/кг бен­ зина. Большие количества добавки не приводят к значимому приросту октанового числа. В последнее время предложен новый отечественный антидетонатор—метилцикЛопентадиентрикарбонил марганца (МЦТМ)

со

Это маловязкая жидкость, которая не растворяется в воде и хо­ рошо растворяется в углеводородах. Антидетонационный эффект при­ мерно такой, как у ТЭС, а иногда и выше. Очень важно, что при одно­ временном применении МЦТМ с ТЭС эффект прироста октанового числа суммируется. Оптимальное значение прироста установлено при отно­ сительно больших добавках ТЭС и малых (0,05 — 0,25 г/кг бензина) добавках МЦТМ. К настоящему времени еще не найдены условия безнагарного применения МЦТМ. Широкое внедрение МЦТМ задер­ живает еще и высокая стоимость.

39

Возвращаясь к антидетонационной характеристике нефтяных уг­ леводородов, следует заметить, что алканы нормального строения, выкипающие в пределах температур, соответствующих бензиновым фракциям, обладают низкими октановыми числами, понижающимися с возрастанием молекулярного веса углеводорода. Зато приемистость этих углеводородов к ТЭС наиболее высокая и достигает 20—25 еди­ ниц октанового числа. Алканы изостроения обладают очень высокой ДС. Зависимость октановой характеристики от структуры можно про­ следить на примере самого октана. Октановое число нормального ок­ тана — 20, а у изооктана (2,2,4-триметилпентана) -[- 100. Наиболь­ шие октановые числа отмечаются у углеводородов с четвертичным уг- ■леродным атомом, т. е. когда один углеродный атом основной цепи содержит еще два заместителя в изоположении, а также у триметильных изомеров алканов:

СНз СН3—С—СН—сн3

СНз СНз

2,2,3-трнметилбутан (триптан)

Изоалканы являются высококачественными компонентами бен­ зинов и обладают достаточно высокой приемистостью к ТЭС.

Алкены обладают меньшими октановыми числами по сравнению с изоалканами, но большими, чем у соответствующих нормальных ал­ канов. Октановое число алкенов повышается с приближением двойной связи к центру цепи молекулы. Изостроение алкенов приводит к не­ которому повышению октановых чисел, но в меньшей мере, чем у алка­ нов. Приемистость алкенов к ТЭС очень низка.

Цикланы, особенно низшие, обладают высокими октановыми чис­ лами и хорошей приемистостью к ТЭС. Боковые заместители нормаль­ ного строения понижают октановые числа полиметиленовых углево­ дородов. Заместители изостроения повышают октановые числа не­ сколько большие, чем заместители с нормальным строением. Цикланы являются желательными компонентами бензина. Ароматические угле­ водороды почти все (кроме о-ксилола) обладают высокими октановыми числами и высокой сортностью. Заместители водорода в кольце, а особенно разветвленные, еще больше повышают октановые числа. Приемистость к ТЭС при работе на бедных смесях мала, по-видимому, потому, что ароматические углеводороды в предпламенный .период не образуют перекисей.

40