Способы повышения детонационной стойкости бензинов

Высокая детонационная стойкость товарных бензинов достигается следующими тремя способами. Первый - использование в качестве базовых бензинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличение их доли в товарных бензинах. Второй способ предусматривает добавление в базовые бензины до 40 % высокооктановых синтетических компонентов. Третий способ предусматривает введение небольшого количества специальных присадок — антидетонаторов.

Современные товарные бензины готовят смешением компонентов, полученных прямой перегонкой, термическим и каталитическим крекингом, риформингом и другими процессами переработки нефти и нефтяных фракций. В бензинах прямой перегонки нефти содержится много алканов линейной структуры, имеющих невысокие октановые числа. Такие фракции используются лишь в небольших количествах для приготовления товарных автомобильных бензинов А-76 и АИ-80. Бензины, полученные каталитическим крекингом и риформингом, имеют более высокую детонационную стойкость за счёт увеличения содержания в них изо-алканов. Они используются в качестве базовых для приготовления товарных высококачественных бензинов с октановыми числами 95-98 по исследовательскому методу.

В качестве высокооктановых добавок к бензинам наиболее перспективными являются кислородсодержащие соединения – оксигенаты. В России оксигенаты вводятся в автомобильные бензины в количествах от 3 до 15 %. Концентрация выбирается с таким расчетом, чтобы содержание кислорода в топливе не превышало 2,7 %. На практике в качестве оксигенатов применяются спирты, простые эфиры и их смеси: метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), метил-трет-амиловый эфир (МТАЭ), этанол, изо-пропанол, трет-бутанол, и др.

Самым известным и эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС) — Рb(С₂Н₅)₄, который представляет собой тяжелую маслянистую бесцветную и очень ядовитую жидкость. Бензины, содержащие ТЭС в виде этиловой жидкости, получили название этилированных. Этилированные бензины чрезвычайно токсичны, поэтому с 1 июля 2003 г. в нашей стране их производство и реализация запрещены (Закон РФ № 34–913 от 22.03.2003 г.) В качестве заменителя ТЭС применяются органические соединения на основе марганца и железа. Марганец- и железосодержащие антидетонаторы имеют высокие антидетонационные свойства и менее токсичны по сравнению с ТЭС. Однако, бензины с марганцевыми антидетонаторами образуют отложения на поверхностях свечей зажигания и катализаторах дожигателя, снижая эффективность их работы. Кроме того, соединения марганца при вдыхании обладают нейротоксичным действием и при массовом применении в местах скопления автомобилей на закрытых стоянках и в ремонтных зонах могут превысить предельно допустимую концентрацию. Поэтому их применение ограничено Межведомственнной комиссией (МВК) при Госстандарте РФ и не должно носить массового характера. Стандарт на автомобильные бензины ГОСТ Р 51105-97 предусматривает производство бензинов «Нормаль-80» и «Регуляр-91» с содержанием марганца соответственно 50 и 18 г/дм³. Железосодержащие присадки (ферроцены) не токсичны, сравнительно дёшевы и эффективны, но вызывают повышенный износ деталей двигателей, интенсивное нагарообразование и образование лаковых отложений. При концентрациях ферроценов до 40 мг/кг интенсивность изнашивания деталей снижается, но остаётся выше, чем при использовании бензинов без присадки. К применению допущены антидетонаторы на основе ферроцена при содержании железа в бензинах всех марок не более 37 мг/дм³.

Одним из способов повышения октанового числа бензина является добавление в него до 2 % ароматических аминов. Перспективным является применение октаноповышающих присадок на основе N-метиланилина и его производных.