Техническая информация о присадках
|
|
1. Модификаторы воспламенения. Присадки, корректирующие октановое и цетановое числа
2. Модификаторы горения
3. Моющие присадки
4. Присадки, повышающие стабильность топлив
Модификаторы воспламенения. Присадки, корректирующие октановое и цетановое числа
Антидетонационные присадки
Назначение – повышение октановых чисел бензинов.
Антидетонаторы применяются главным образом на нефтеперерабатывающих заводах с целью
обеспечения выработки топлив со стандартным уровнем детонационной стойкости. В отдельных
случаях антидетонационные присадки могут быть использованы для легкой корректировки ОЧ бензинов непосредственно потребителями топлив.
Принцип действия антидетонаторов заключается в предотвращении взрывного разложении продуктов
предпламенного окисления топлива, происходящего до начала нормального горения топливной смеси.
При ее сжатии в камере сгорания развивается высокая температура, углеводороды начинают окисляться
и образуют большое количе-ство пероксидов. Будучи химически неустойчивыми, пероксиды со взрывом разлагаются. Антидетонаторы разрушают пероксиды и препятствуют их накоплению.
Показатель эффективности антидетонаторов прирост октанового числа - прирост ОЧ при введении их в бензин, опре-деляемый моторным или исследовательским методоми на специальных установках путем сравнения характеристик горения испытуемого топлива и эталонных смесей изооктана с н-гептаном
испытания проводят в двух режимах: же-стком (частота коленчатого вала 900 мин-1, температура всасываемой смеси 1490 С, переменный угол опережения зажигания) и мягком ( 600 мин -1, температура всасываемой смеси 520С, угол опережения зажигания 130). Получают соответственно моторное и исследовательское октановое числа (ОЧМ и ОЧИ). Считается, ОЧМ лучше характеризует бензины в
условиях высоких скоростей и нагрузок, а ОЧИ - при езде в городских условиях. В США используется
усредненная характеристика (ОЧМ+ ОЧИ)/2, приравниваемая к дорожному октановому числу (ДОЧ). Это
надо иметь ввиду при сравнении анитдетонационных характеристик отечественных и импортных бензинов.
Типы присадок:
• антидетонаторы на базе соединений свинца (в настоящее время не вырабатываются);
• антидетонаторы на базе ароматических аминов
• антидетонаторы на базе соединения ферроцена (железа)
• антидетонаторы на базе соединения марганца
• антидетонаторы на базе соединений щелочных металлов
• оксигенаты ( кислородсодержащие добавки)
• смесевые композиции
Промоторы воспламенения
Назначение. Промоторы воспламенения предназначены для улучшения воспламеняемости дизельных
топлив в камере сгорания (увеличении цетанового числа ЦЧ). Добавляются в высокоароматезированные среднедистиллятные фракции различного происхождения, а также в дизельные топлива из нефтей
нафтенового основания, топлива из газового конденсата, распространенные в местах нефтедобычи.
Промоторы воспламенения влияют на рабочий процесс дизеля и токсичность отработавших газов (ОГ).
Чем выше ЦЧ топлив, тем быстрее оно воспламеняется и тем меньше период задержки воспламенения
(ПЗВ). Но при слишком высоком ЦЧ она слишком мала, и на подготовку горючей смеси имеется мало
времени. В результате топливо впрыскивается уже в горящую смесь, содержащую продукты сгорания,
которые затрудняют доступ кислорода к новым порциям топлива. При малом ЦЧ, напротив,
продолжительность ПЗВ велика и смесь хорошо подготавливается, зато меньше времени остается на собственное горение. При этом горение происходит интенсивнее и сопровождается быстрым нарастанием давления в камере сгорания, что, в свою очередь, ведет к стуку, повышенному износу двигателя,
опасности поломки поршневых колец и прорыва картерных газов.
Добавка промотора воспламенения к дизельному топливу позволяет сократить продолжительность
холодного пуска двигателя и снизить эмиссию дыма, характерного для пускового периода.
Принцип действия промоторов воспламенения объясняются легким распадом их молекул ( чаще всего
нитратов или пероксидов) по связи О-О и О-N с невысокой энергией активации. Образующие свободные радикалы иниции-руют воспламенение топлива. Присадки этого типа действуют только на начальных
стадиях процесса горения, поэтому и названы промоторами воспламенения.
Показатель эффективности – цетановое число топлива с присадкой, определяемое на установке ИТ9-3
по ISO 5165-1998. Это условный показатель, равный объемной концентрации цетана в эталонной смеси
цетана и a- аль-фаметилнафталина, воспламеняемость которой соответствует воспламеняемости
испытуемого топлива при периоде задержки воспламенения 130.
Типы присадок:
• на основе изопропилнитрата
• на основе циклогексилнитрата
• на основе дваэтилгексилнитрата
• на основе алкилпероксидов
Кислородсодержащие добавки (оскигенаты)
Назначение. Оксигенаты – кислородсодержащие соединения, применяемые в качестве высокооктановых компо-нентов моторных топлив. Их вырабатывают из альтернативного нефтяным топливам сырья:
метанола, этанола, фракции бутиленов и амиленов, получаемых их угля, газа, растительных продуктов
и тяжелых нефтяных остатков. Бензи-ны с оксигенатами характеризуются улучшенными моющими
свойствами, характеристиками горения, при сгорании образуют меньше оксида углерода и углеводородов.
Общим для всех оксигенатов является то, что их теплота сгорания ниже, чем углеводородов, поэтому
их количество в топливе ограничено возможностью работы двигателя без дополнительной регулировки.
В России оксигенаты вводятся только в автомобильные бензины. Рекомендуемая концентрация в бензинах
со-ставляет 3-15% и выбирается с таким расчетом, чтобы содержание кислорода в топливе не превышало 2,7%.
Показатели эффективности. Оксигенаты характеризуются, прежде всего, октановыми числами смешения,
дав-лением насыщенных паров, теплотворной способностью, а также гигроскопичностью.
Оксигенаты, представляют собой ПАВ, улучшают противоизносные свойства топлив; это их действие
проявля-ется при концентрации 0,05-0,1%.
Ассортимент. На практике используют спирты, простые эфиры, их смеси, спиртсодержащие отходы
пищевых и нефтехимических производств.
Модификаторы горения
Антидымные присадки
Назначение. Снижение эмиссии черного дыма с ОГ (остаточные газы) дизельного двигателя. Эмиссия
черного дыма может быть снижена при помощи металлсодержащих антидымных присадок.
Антидымные присадки обычно вводятся в топливо на местах применения, но в России предусмотрена
возможность производства специальных марок дизельного топлива с антидымными присадками на НПЗ.
Принцип действия. В идеале антидымные присадки способствуют выжиганию сажи в камере сгорания
до окончания сгорания основной массы топлива и начала стадии расширения рабочей смеси.
Показатели эффективности: снижение дымности ОГ, оцениваемое в процессе стендовых испытаний
дизельных двигателей; фактическое сажесодержание. Испытания топлив с присадками проводят на
стендах с различными двигателями при различных условиях. Эффективность присадки существенно
зависит от типа двигателя и режима его работы.
Анитнагарные и нагароочищающие присадки
Назначение. Уменьшить нагарообразование в камере сгорания дизельного двигателя, предотвратить
закоксовывание поршневых колец.
Принцип действия. Сочетает комплекс факторов: в общем случае присадка модифицирует структуру
нагара, оказывает каталитическое действие на его выгорание и смывает частицы нагара и продукты его превращения.
Показатель эффективности – количество нагара, смываемого с поверхности деталей двигателя.
Антисажевые присадки
Назначение. Уменьшение скорости забивки сажевых фильтров, устанавлевыемых на автомобилях перед
каталитическими нейтрализаторами или непосредственно в выпускном татке. Наличие присадки
обеспечивает постепенное выжигание сажи, устраняя опасность перегрева при периодических
регенерациях.
Показатель эффективности – противодавление ( гидравлическое сопротивление) фильтра.
Противодавление фильтра, забитого сажей, достигает насколько десятков кПа. При регенерации противодавление снижается, причем тем быст-рее, чем эффективнее присадка. Этот показатель
указывает на интенсивность спекания пор фильтра, что ха-рактеризует не только присадку, но и сам
фильтр.
Моющие присадки
Очиститель карбюраторов
Назначение. Предотвращает образование отложений на поверхностях деталей карбюратора. Отложения
фор-мируются смолистыми соединениями, непосредственно содержащимися в бензинах, а также
продуктами превращений нестабильных компонентов топлива. Отклонения от оптимального режима
приводят к неполному сгоранию топлива, повышенной токсичности отработавших газов, перерасходу
топлива, ухудшению пусковых свойств двигателя.
Очистители карбюратора вводят в топливо на местах применения топлива, на АЗС при заправке
автомобилей, на терминалах при отгрузке модифицированных топлив крупным потребителям.
Рабочая концентрация- 0,005-0,02%
При первом переходе на использование моющих присадок необходимо тщательно промыть всю топливную систему, начиная от емкости, в которой храниться топливо. Иначе моющие свойства присадки дадут о
себе знать не только в двигателе, но гораздо раньше.
Принцип действия. Основными активными компонентами моющих присадок являются ПАВ. Для того,
чтобы вывести загрязнения из двигателя, присадка , обладающая высокими поверхностно – активными свойствами, должна вытеснить отложения с поверхности, раздробить частицы загрязнений, находящиеся
в объеме топлива, и перевести их в солюбилизированное состояние , т.е законсервировать. Чтобы предотвратить образование новых отложений, присадка должна эффективно солюбилзировать
зарождающиеся смолистые частицы.
Поскольку одно вещество все перечисленные функции хорошо выполнить не может, моющие присадки
представляют собой сбалансированные композиции нескольких соединений.
Показатели эффективности - коэффициент предотвращения отложений, коэффициент смывания
отложения и коэффициент полноты смывания отложений, определяемые лабораторным методом, а также чистота карбюратора, определяемая в процессе испытаний на стенде с двигателями. Важным эксплуатационным показателем является токсичность ОГ- концентрация в них оксида углерода.
Очистители выпускных клапанов
Назначение. Обеспечить чистоту впускных клапанов двигателей с впрыском бензина. Максимальная
концентрация – 0,3%
Принцип действия этих присадок такой же, как и очистителей карбюратора. Однако присадка должна
иметь более высокую термическую стабильность, которая позволяет сохранять моющие средства в
жестких условиях работы системы впрыска в двигателях с регуляций ОГ.
Показатели эффективности определяются путем стендовых испытаний на полноразмерных двигателях
или их отсеках.
Присадки, повышающие стабильность топлив
Антиоксиданты
Назначение Антиоокисданты вводятся в топливо для того, чтобы ингибировать окисление углеводородов
кислородом воздуха. Низкомолекулярные продукты окисления- пероксиды, спирты, кислоты и другие
кислород-содержащие соединения – вступают в реакцию полимеризации и поликонденсации с
образованием высокомолекулярных продуктов, которые содержатся в топливе в виде смол или выпадают
из них в отдельную фазу. Чем больше в топливе смол, тем больше образуется отложений в двигателе и топливной системе. В результате процессы смесеобразования и горения становятся не оптимальными.
Топливо сгорает не полностью, КПД двигателя снижается, а в остаточных газах увеличивается
концентрация токсичных продуктов. Кроме того, из-за наличия осадков ухудшаются прокачиваемость и фильтруемость топлива. Чем ниже окислительная стабильность топлив, тем меньше допустимые сроки его хранения. Пероксиды, образующиеся при окислении бензинов, снижают их ОЧ, причем снижение может достигать 5 ед.
Антиоксиданты ингибируют только радикально-цепные реакции: окисление углеводородов и отчасти
полимеризацию непредельных соединений. Однако в топливах, содержащих активные соединения разной породы (диеновые и полициклические ароматические углеводороды, азотсодержащие гетероциклы
и т.д.), возможны и другие реакции уплотнения, приводящие к образованию осадка и смол. Это особенно характерно для среднедистиллятных фракций, полученных процессами деструктивной переработки нефти. Введение антиоксидантов в такие топлива не дает ожидаемого эффекта. Поэтому антиоксиданты
используются в основном для стабилизации бензинов и реактивных топлив.
Принцип действия антиоксидантов основан на обрывании цепей окисления углеводородов путем
взаимодей-ствия с радикалами.
Показатели эффективности антиоксидантов - индукционный период и химическая стабильность
содержащих их топлив. Индукционный период представляет собой, время, в течение которого топливо « сопротивляется» окисле-нию кислородом.
Деактиваторы металлов
Назначение усиливать стабилизирующее действие антиоксидантов, на 30-70% снижая их концентрацию
в топливе. Тем самым достигается экономический эффект от уменьшения расхода антиоксиданта.
Принцип действия деактиваторов металлов заключается в образовании с металлами прочных комплексов,
в которых каталитическое действие металлов на реакции окисления углеводородов сведено к минимуму.
Стабилизаторы комплексного действия
Назначение – повышение химической и термоокислительной стабильности топлив, в которых
антиоксиданты на основе ингибиторов недостаточно эффективны. К таким топливам относятся, например, дизельные топлива, содержащие негидроочищенные газойли, каталитического крекинга, топлива,
получаемые процессами ожижения горючих сланцев, угля.
В состав стабилизатора входят четыре основных компонента:
• антиоксидант, ингибирующий радикально- цепные реакции окисления и полимеризации углеводородов;
• деактиваторы металлов, снижающие каталитическое действие металлов, прежде всего железа и меди,
на окисление углеводородов;
• нейтрализующий агент, образующие с кислотными продуктами окисления прочные комплексы и соли и
тем самым замедляющий их каталитическое влияние на процессы уплотнения;
• диспергирующий агент, замедляющий коагуляцию высокомолекулярных продуктов уплотнения.
Показателя эффективности – термическая стабильность дизельных топлив.
|
|
