Физические свойства выносителей для свинцовых антидетонаторов

Марганцевые антидетонаторы. Относятся к новым, так называемым «сандвичевым», соединениям, представляющим собой два циклопентадие-нильных кольца, между которыми расположены атомы переходного металла - марганца, никеля, кобальта, железа и др. В марганцевых антидетонаторах переходным металлом является марганец. Наиболее эффективны два марганцевых «полусандвича» - циклопентадиенилтрикарбонилмарганец (ЦТМ) и его метильное производное (МЦТМ).

Антидетонатор ЦТМ является легко сублимизующимся кристаллическим желтым порошком. Антидетонатор МЦТМ представляет собой маловязкую жидкость светло-янтарного цвета с травянистым запахом. Оба антидетонатора имеют примерно одинаковую эффективность и мало отличаются по эксплуатационным свойствам.

Марганцевые антидетонаторы (МА) в 300 раз менее токсичны, чем ТЭС. Хорошо растворимы в бензине и практически нерастворимы в воде. При низких температурах из бензиновых растворов не выпадают.

Эффективность МА в различных бензинах приблизительно одинакова со свинцовыми антидетонаторами (при равном содержании присадок) и превосходит их при одинаковой концентрации металлов. В присутствии МА увеличивается полнота сгорания бензинов и снижается токсичность отработавших газов. Общий износ и коррозия деталей от введения в бензин МА не изменяются. Нагарообразование в двигателе незначительно, преждевременное воспламенение почти отсутствует. Однако при работе на бензине с МА образующийся нагар вызывает перебой в работе свечей зажигания за счет утечки тока по поверхности изолятора свечи и образования токопроводящих нитей между электродами свечи. Продукты сгорания марганца имеют высокую электропроводность, возрастающую с повышением температуры. Проводятся исследования по изысканию преобразователей нагара, изменению конструкции свечей, применению новых материалов для изоляторов и электродов свечей.

В Канаде рекламируется новая антидетонационная присадка «Hitec 3000», которая добавляется в количестве 11 г Mn на тонну бензина. С повышением октанового числа бинзина всего лишь на единицу присадка сокращает выброс автомобилем оксида углерода на 1,2 г/км пробега и NO_x - на 0,06 г/км (20 %).

Использование МА в малых концентрациях является более дешевым способом повышения октановых чисел, чем изменения химического состава или применение МТБЭ.

Марганецсодержащие антидетонаторы в сочетании с преобразователями нагара и антидетонационными спиртовыми добавками и азотсодержащими соединениями рассматриваются как перспективные средства улучшения качества товарных бензинов.

Антидетонаторы на основе соединений железа. Высокими антидетонационными свойствами обладает пентакарбонилжелезо (ПКЖ), которое представляет собой нерастворимую в воде жидкость бледно-желтого цвета с температурой кипения 102,5°С и температурой плавления -21°С. На свету соединение разлагается с выделением твердого нерастворимого осадка, который при соприкосновении с воздухом самовоспламеняется. Эффективность ПКЖ как антидетонатора на 15-20 % ниже, чем ТЭС. При сгорании ПКЖ образуется окись железа, отлагающаяся в камере сгорания в виде легкоподвижного осадка с высокими абразивными свойствами, увеличивающими износ. Пока ПКЖ как присадка не применяется.

В качестве антидетонаторов исследуются комплекс диизобутилена с пентакарбонилжелезом (ДИБ-ПКЖ) и дициклопентадиенилжелезо (ферроцен).

Ферроцен - металлоорганическое соединение так называемого «сандвичевого строения». Это легковоспламеняющийся кристаллический порошок с температурой плавления 174°С. Ферроцен более эффективен, чем ДИБ-ПКЖ и ПКЖ. Внедрению ферроцена препятствует отсутствие эффективных выносителей для окиси железа. При использовании железосодержащих антидетонаторов без выносителей концентрация Fe в бензине не должна превышать 37 мг на 1дм³.

Антидетонаторы на основе аминов. Антидетонационный эффект аминосоединений проявляется при больших концентрациях их в бензинах. На первом месте стоят ароматические амины - производные анилина. Анилин представляет собой жидкость с температурой кипения 184°С и температурой плавления -6°С. Долгое время служил эталоном для оценки антидетонационной стойкости бензинов («анилиновый эквивалент»). Существенный недостаток анилина - ограниченная растворимость в бензине.

Производные анилина, например ксилидин, применялись в США и Англии в качестве антидетонационной присадки к авиационным бензинам в количестве до 2 %.

Производство бензинов и дизельных топлив включает целый комплекс технологических процессов, осуществляемых преимущественно на крупных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ).

Потребление высокооктановых бензинов (например, АИ-95, АИ-98) несколько больше, чем их производство на НПЗ. Это связано с низкой потребностью в этих бензинах в некоторых регионах страны, а малотоннажное производство крупным предприятиям невыгодно.

В связи с этим товарные бензины производят небольшие фирмы, которые должны обладать для этого допуском, выданным межведомственной комиссией по испытанию топлив, cмaзoк и специальных жидкостей при Госстандарте РФ. Они получают бензин из компонентов, изготовленных промышленным путем на НПЗ. Например, добавлением в АИ-92 или АИ-95 12-15 % метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) получают АИ-95 или АИ-98 (соответственно), которые имеют вполне приемлемое качество. Используют также высокооктановые добавки-антидетонаторы в допустимых концентрациях (табл. 10).

Таблица 10.