Как повысить октановое число в бензине?

Современные методы повышения октанового числа

Рубрика: 13. Химическая технология и промышленность

Дата публикации: 04.07.2016

Статья просмотрена: 1679 раз

Библиографическое описание:

Кутовый А. Н., Власенко В. С., Фатхулов Р. Р. Современные методы повышения октанового числа [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — СПб.: Свое издательство, 2016. — С. 108-109. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/166/10847/ (дата обращения: 19.03.2020).

Октановое число — мера детонационной стойкости бензина и моторных масел. То есть, она равна процентному (за объемом) содержания изооктана (2,2,3-триметилпентан) в смеси с нормальным гептаном, эквивалентные по детонационной устойчивости топлива, что испытывается при стандартных условиях.

Причина детонации — выделение энергии при повышенном образовании гидропероксидов ROOH в парах бензина при их окислении кислородом воздуха. Если концентрация гидропероксидов превысит некоторый предел, произойдет их взрывной распад. Взрыв пероксидов протекает по механизму разветвленно-цепных реакций. Для повышения детонационной стойкости есть два пути. Первый — повысить в составе бензина долю разветвленных и ароматических соединений. Второй — ввести в топливо небольшие количества специальных добавок.Чтобы определить антидетонационные свойства полученной смеси, в 1930-х была предложена специальная шкала, в соответствии с которой стойкость данного бензина к детонации сравнивается со стойкостью стандартных смесей. В качестве стандартов были выбраны два вещества: гептан нормального строения и один из изомеров октана — 2,2,3-триметилпентан (его называют «изооктаном»). Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют так. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина.То есть, если в нормальных условиях испытания бензин эквивалентен по детонационной стойкости смеси, содержащей 95 % изооктана и 5 % н-гептана, то октановое число такого бензина равно 95. Именно это число написано на всех бензозаправках, и от него зависит качество и цена бензина. Для автомобильных бензинов октановое число определяют двома методами — моторным и исследовательским. В первом случае моделируют работу двигателя в условиях больших нагрузок (движение по шоссе с высокой скоростью), во втором — в городских условиях (скорость движения невелика и происходят частые остановки). Буква «И» в марке бензина АИ-93 как раз и означает, что октановое число этого бензина получено исследовательским методом. А если указано, что октановое число бензина равно просто 76, то это означает, что оно получено моторным методом.

Методы повышений октанового числа в бензине

Для повышения октанового числа в бензин вводят также так называемые высокооктановые компоненты. К ним относятся ароматические углеводороды с короткой разветвленной боковой цепью, например, кумол . Другая добавка — так называемый алкилат (алкилбензин), смесь насыщенных углеводородов изостроения, получаемая алкилированием изобутана непредельными углеводородами — алкенами, в основном бутиленами. В результате образуется смесь изооктанов [1, с. 114]:

(2,2,3-триметилпентан); (2,2,4-триметилпентан). Алкилат имеет октановое число не менее 90–91,5.

Одним из наиболее широко используемых средств для увеличения уровня октанового числа считается метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) , представляющий собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость со свойственным ей запахом. МТБЭ характеризуется высоким октановым числом и нетоксичностью. При добавлении 10–15 % МТБЭ в состав бензина, рост октанового числа составляет порядка 6–12 единиц. Большинство высокооктановых бензинов производится с применением этой или других аналогичных добавок эфирного класса. К недостатка МТБЭ можно отнести его высокую летучесть и возможность испарения из бензина в жаркую погоду.Чтобы повысить октановое число бензина, широко используют антидетонаторы. Самым первым из них был сравнительно недорогой тетраэтилсвинец. Тетраэтилсвинец (ТЭС) признан одним из самых эффективных антидетонаторов. Он представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, с температурой кипения около 200°С. В чистом виде тетраэтилсвинец не добавляется, так как при сгорании образовывается оксид свинца, который осаждается на клапанах, поршнях и т. д. в виде нагара. Для удаления из камеры сгорания оксидов свинца начали применять специальные «вещества — выносители» (бромистый этил, дибромэтан, дибромпропан), который при сгорании образовывали со свинцом летучие соединения, легко удаляемые из камеры сгорания. Смесь тетраэтилсвинца с «веществом — выносителем» и специальным красителем имела название этиловая жидкость, а бензин с данными компонентами — этилированным. Сегодня, производство этилированного бензина запрещено ввиду его высокой токсичности. Свинец способен накапливаться в организме, является ядом и вызывает рассеянный склероз. ТЭС очень ядовит и является канцерогенным веществом. Он может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться в ней. Также возможно попадание в организм через дыхательные пути, что может вызвать тяжелые заболевания [3, с. 41].

При высокой температуре в молекулах этого соединения легко рвутся связи Pb–C, с образованием этильных радикалов: . Атомы свинца легко окисляются кислородом до оксидов свинца, а диоксид эффективно разрушает гидропероксиды с образованием малоактивных соединений — альдегидов и спиртов, например: Чтобы образовавшиеся при сгорании тетраэтилсвинца оксиды свинца не отлагались на внутренних деталях двигателя, в бензин одновременно вводят специальный «выноситель» свинца (0,3–0,4 %), обычно это этилбромид и дибромпропан . Тогда свинец выносится вместе с выхлопными газами в виде бромида . Этиловая жидкость очень эффективна в повышении антидетонационных свойств топлив. Добавка долей процента этиловой жидкости в бензин позволяет увеличить его октановое число на 5–10 пунктов. Самая эффективная концентрация ТЭС составляет 0,5–0,8 г на 1 кг бензина. Более высокие концентрации ведут к повышению токсичности топлива, тогда как детонационная стойкость возрастает незначительно. Были разработаны и другие, менее токсичные антидетонаторы, например: трикарбонил (2,3,2-циклопентадиенил)марганец , анилин , ферроцен , димер карбонил(2,3,2-циклопентадиенил)никеля. Эти антидетонаторы слишком дороги, а кроме того образуют твердый нагар на стенках цилиндров в значительно бóльших количествах, чем тетраэтилсвинец [2, с. 187].

1. А. А. Гуреев, Ю. М. Жоров, Е. В. Смидович «Производство высокооктановых бензинов» — М.: Химия, 1981. — 224 с.
2. А. К. Мановян «Технология переработки природных энергоносителей» — Москва: Химия, КолосС, 2004. — 456 с.
3. Ю. А. Лебедев «Второе дыхание марафонца (о свинце)» — М.: Металлургия, 1990. — 144 с.

Ацетон, нафталин и этиловый спирт – как бодяжат автотопливо

Различные добавки увеличивают октановое число бензина, но убивают двигатель.

В прошлом году Росстандарт обнаружил суррогатное топливо на 18% от всех проверенных им заправках. Эксперты утверждают, что масштаб продаж контрфакта намного больше. Несмотря на борьбу с подельщиками автобензинов, они находят массу разных способов поднять октановое число в низкокачественном горючем, чтобы продать его как вполне приемлемый АИ-95. Как это делается – об этом в продолжении статьи Сергея ФРОЛОВА «Развели тут «бодягу», опубликованной в издании «Совершенно секретно».

Информ-Девон приводит этот материал с сокращениями.

НАФТАЛИН, ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ И АЦЕТОН ДЛЯ БЕНЗИНА

Превращения в бензине начинаются уже по дороге от НПЗ до АЗС. Чего только не добавляют в топливо на маленьких заправках: стабильный бензин, продукты для переработки нефти, конденсат газа с добавлением компонентов коксохимического производства. Чтобы полученная смесь выглядела прилично, в неё вносят самые различные химикаты, которые заметно ухудшают качество горючего. Вот они.

Тетраэтилсвинец (ТЭС) увеличивает октановое число на 5 – 10 единиц, превращая низкооктановый АИ-93 в элитный АИ-98. Токсичность бензина резко увеличивается, температура сгорания – тоже. Результат применения тетраэтилсвинца – закоксовывание поршневых колец, клапанов и образование отложений на стенках цилиндров.

Нафталин повышает октановое число на 5 единиц, но частое применение чревато появлением нагара в топливной системе. Кристаллы нафталина забивают шланги, форсунки инжектора и бензонасос.

Присадки с железом прибавляют 3–6 единиц к октановому числу, ржавый нагар в цилиндрах двигателя и укорачивают жизнь свечей зажигания.

Соединения бензола. К ним относятся толуол, бензол и прочие ароматические углеводороды. Они позволяют поднять октановое число на нереальную высоту, при этом очень дешёвы в продаже. Обладают сильными качествами растворителя, уничтожая эластичные детали двигателя и его элементов.

Небольшая добавка (на уровне 7–11%) метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) превращает АИ-92 в АИ-95. Содержащийся в МТБЭ кислород ускоряет процесс сгорания и повышает экономичность двигателя. Правда, без дорогостоящих присадок-удержателей МТБЭ испаряется за несколько часов. Октановое число топлива возвращается на исходный уровень, зато в двигателе возникает детонация.

Добавка 5–20% этилового спирта в бензин повышает октановое число на 3–8 единиц. В принципе эта добавка улучшает процесс сгорания топлива и увеличивает КПД и мощность двигателя. Но по стоимости добавка недешёвая. Смесь быстро распадается, октановое число падает, начинается детонация, которая приводит к стуку клапанов.

Ацетон увеличивает октановое число до необходимого уровня, но при этом разъедает прокладки и сальники, способствует образованию коррозии металлических деталей.

Для дизельных двигателей существуют свои «технологии разбодяживания». Самый популярный способ – продать под видом качественного зимнего дизтоплива смесь, предназначенную для летней эксплуатации тракторов. Этот дизель мёрзнет при низких температурах, но таковые случаются не во всех регионах. Чтобы придать такой смеси «незамерзающее» качество, в ДТ добавляют керосин или бензин. В результате уничтожается масляная плёнка с блока цилиндров, и двигатель потихоньку погибает.

В последнее время появился новый способ обмана на заправках. Недавно СМИ сообщили о том, что в южных регионах России действует ОПГ, которая на АЗС внедряет специальное программное обеспечение, позволяющее не доливать в бак от 3 до 7% топлива. ФСБ удалось задержать одного из хакеров, который создал подобное ПО. По словам оперативников, некий Дмитрий Заев создал «уникальный продукт»…

Так как избежать проблем из-за некачественного топлива? Эксперты считают, что нужно заправляться только на АЗС вертикально-интегрированных нефтяных компаний, а именно, «Роснефть», ЛУКОЙЛ, «Татнефть», «Газпромнефть» и «Сургутнефтегаз»

Толуол в бензине

Толуол, также известный как метилбензол — жидкость без цвета, обладающая резким и едким запахом. Она образуется при переработке нефти — в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций. Используется при получении бензола, бензойной кислоты, нитротолуола и других летучих веществ.

Толуол является одним из значимых видов сырья для химической промышленности. Это отличный растворитель, поэтому используется практически во всех товарных растворителях (содержанием от 40 до 70 %), в составе лаков и красок. Применяется в процессах химического синтеза, легко смешивается в любом количестве с углеводородами, спиртами, простыми и сложными эфирами.

Обладает высоким октановым числом — 115,7 по исследовательскому методу. Это свойство предопределяет использование толуола (а также бензола и ксилола) в качестве октанповышающей добавки к бензину. Все три вещества относятся к простейшим ароматическим углеводородам, поэтому бензин, содержащий их, называют «ароматическим».

Как повысить октановое число бензина толуолом?

Увеличение октанового числа бензина и повышение его детонационной стойкости можно осуществить различными добавками. Раньше для этой цели применяли тетраэтилсвинец и нафталин, но затем первый запретили ввиду крайней ядовитости, а второй перестали использовать из-за частых случаев закупоривания кристаллами бензопроводов и форсунок и увеличения нагарообразования на поршнях.

Сегодня для этих целей используют:

• ацетон,
• монометиланилин (ММА),
• марганец,
• ферроцен,
• метилтретбутиловый эфир (МТБЭ),
• толуол и другие вещества.

Все перечисленные компоненты вместе с положительным воздействием (повышение октанового числа, улучшение сгорания топлива, уменьшение детонации) обладают и отрицательными свойствами, отличающимися своими последствиями друг от друга. Одни увеличивают детонацию при неправильной дозировке, другие способствуют чрезмерному образованию нагара, третьи разъедают прокладки или «садят» катализатор, четвёртые быстро распадаются и прекращают своё действие, пятые увеличивают количество вредных веществ в выхлопах двигателя, следующие уменьшают мощность двигателя и увеличивают процессы коррозии и т. п.

Толуол в бензине используют чаще других корректоров для улучшения качества имеющегося топлива. Объясняется это сравнительно лёгкой доступностью, хотя в магазине его приобрести непросто, а также невысокой стоимостью.

О том, как самостоятельно добавлять толуол в бензин, можно узнать из интернета. Некоторые практикуют соотношение 1:20, другие вливают его меньше — до 1:100.

Из рецептуры состава, служащего для превращения бензина А-76 в АИ-95, применяемого в одной из компаний, видно, что содержание толуола в нём — 15 массовых процентов, высокооктановой кислородосодержащей добавки — 4,7 %. В другой рецептуре (получения АИ-98 из АИ-92) к бензину добавляют 5 % толуола, 5 % эфира МТБЭ, 4,7 % добавки высокооктановой кислородосодержащей и 0,01 % присадки Октан-максимум.

Толуол в бензине: за и против

Толуол как добавка в бензин активно используется производителями и распространённых марок топлива, и специфических, изготавливаемых, например, для спортивных машин. Последние виды бензина требуют высокого октанового числа — больше 100 единиц, и толуол вместе с другими компонентами служит для достижения этой цели.

К негативным свойствам толуола относят его вред, причиняемый здоровью людей. Длительные контакты с жидкостью или вдыхание паров могут вызывать со временем отравления, чреватые поражениями нервной системы. Он также может влиять на систему кроветворения организма. Работать с веществами, содержащими толуол, нужно только в перчатках, поскольку он способен проникать через кожные покровы. Необходимо также следить за обеспечением хорошей вентиляции помещения.

Если вам понравилась наша статья и мы как-то смогли ответить на ваши вопросы – то будем очень благодарны за хороший отзыв о нашем сайте!

Что такое октановое число бензина

Вы помните, что означает октановое число бензина? Что стоит за цифрами 92,95, 98 и 100? Почему в двигатель, рассчитанный под высокооктановое топливо, нельзя лить более дешевую “горючку”? Давайте пройдемся по важнейшему параметру топлива и другим сопутствующим тонкостям.

Октановое число в первую очередь говорит автовладельцу о стойкости той или другой марки топлива к детонации, хотя от него также зависят эксплуатационные характеристики и свойства бензина, динамические и другие характеристики, например, мощность мотора и запас хода. Поскольку естественным образом упомянута детонация, то, прежде чем углубляться в тонкости октановых чисел, вспомним об этом понятии.

Детонация – это самостоятельное или несвоевременное воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания. Для двигателей (а, именно, элементов цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма) это одно из самых опасных явлений, поскольку сопровождается взрывом, очень высокой скоростью распространения взрывной волны и, соответственно, повышением температуры в камере сгорания и ее закоксовкой.

Взрыв в камере сгорания может быть спровоцирован высокой (увеличившейся) степенью сжатия, сбоями в системе зажигания, неисправностями системы охлаждения, отклонениями в составе топливно-воздушной смеси, но одним из главных провоцирующих фактором является использование бензина с несоответствующим (более низким октановым числом).

Что такое октановое число

Это стойкость топлива к воспламенению под напором сжатия. Для его определения используются два лабораторных способа – исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Инструментальные механизмы моторного и исследовательского метода отличаются и в процессе определения получается разница, которая называется чувствительностью топлива. Более приближенным к реальности является фактическое октановое число, выявляемое на агрегате, работающем на специальном стенде. Но самым приближенным к реальности является дорожное октановое число – его получают на движущемся автомобиле.

Так что же означают цифры, которые украшают колонки на АЗС? Они указывают на количество почти невоспламеняемого под действием силы сжатия изооктана в сочетании с н-гептаном. Но, если вернуться к методике определения октанового числа, то для таких основных марок бензина как Аи-92, Аи-95 и Аи-98 значение получено исследовательским методом, в то время как параметры, полученные моторным методом, отличаются в меньшую сторону.

Как повышают октановое число

Для многих современных автомобилей, особенно тех, что оснащены наддувными агрегатами и двигателями с высокой степенью сжатия использование топлива с низким октановым числом неприемлемо. Но по сей день некоторые автовладельцы пренебрегают рекомендациями производителя и заливают в баке более дешевле низкооктановое топливо. Аргументация у них обычно такая, мол качество бензина с октановым числом Аи-92 выше, его “бодяжат” меньше 95-го и 98-го, а о цене и говорить нечего. Кстати, раз уж речь зашла о повышении октанового числа, как именно его “корректируют”?

Первый способ, встречающийся особенно часто, – это использование антидетонатора, в роли которого может выступать тетраэтилсвинец или добавки на основе спирта. Второй подразумевает достаточно сложный технологический процесс.

Но вернемся к часто практикуемому методу и поговорим о “химии”, повышающей октановое число. Тетраэтилсвинец – один из самых эффективных и часто используемых антидетонаторов, который стали использовать с начала 20-х годов XX века. Компонент позволяет повысить октановое число на 17 пунктов, но не применяется в чистом виде, а в сочетании с веществами, которые выводят продукты оксида свинца. Дело в том, что именно это соединение образуется в процессе сгорания тетраэтилсвинца и провоцирует появление нагара на поршнях и клапанах.

Что касается способа повышения октанового числа добавками на основе спирта, то в ход шел метиловый, а также этиловый спирт. Положительные стороны у данного метода есть – например, если в бензин добавить 1/10 часть этилового спирта (соотношение 10 к 1), то это не только повышает октановое число до 95, но и делает выхлоп более “чистым”. Но есть и негативные моменты. Так, например, следствием повышения октанового числа с помощью спирта становится увеличение давления паров и паровые пробки в топливопроводах. Не стоит забывать и о высокой гигроскопичности спирта, то есть, его способности вбирать в себя воду со всеми вытекающими последствиями для автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Как повысить октановое число самому

Повысить октановое число того же 92-го бензина позволяют в том числе специальные присадки. Среди популярных Lavr Next Octane Plus, который позволяет увеличить значение до 6 единиц, Аstrohim Октан Плюс (на 3-5 единиц), “Октан Плюс” Octane Plus (на 2-2,5 единицы), Liqui Moly Octane Plus (на 2-5,5 единиц).

Как измерить октановое число

В случае с цифрами, изображенными на заправочных колонках, действует правило “доверяй, но проверяй”. Так, например, весной-летом 2019 года эксперты проверили крымские АЗС. Взяв 59 проб бензина и дизельного топлива на 19 региональных станциях, они сделали заключение о том, что 47% солярки и 20% бензина не соответствуют требованиям. Впрочем, годом ранее результаты были еще хуже – клеймо суррогата было поставлено на 45% бензина и 70% дизеля.

Выявить некачественное топливо позволяет специальный прибор октанометр, который использует принцип измерения диэлектрической проницаемости бензина, которая находится в пропорциональной зависимости от октанового числа. В свою очередь калибровочную зависимость можно выстроить с помощью известной величины октанового числа топлива и н-гептана. Метод возможен потому как топливо производят методом смешивания, а не прямой перегонкой, но для измерения вам понадобится контрольный образец топлива, который и будут сравнивать с другими образцами.

Узкие места у данной методики, разумеется, присутствуют. В первую очередь это, как вы уже поняли, невозможности определить октановое число неидентифицированного топлива, поскольку в основе лежит способ сравнения. При этом, сравнение происходит исходя из данных, которые заложены в прибор. Кроме того, разные внешние факторы могут влиять на процесс измерений, но определить их достаточно сложно.

На рынке присутствуют как российские приборы, так и зарубежные измерительные устройства. Если говорить об отечественной продукции, то в числе популярных прибор ОКТИС. Его иностранный коллега и конкурент – Digatron, который считается более точным и надежным.