Antiknock

Antiknackningsmedel  ( knackningsförhindrande tillsatser , engelska  antiknackmedel ) är ämnen som tillsätts i små mängder till motorbränslen för att öka deras oktantal och minska sannolikheten för knackning i motorn . Listan över ämnen som förbättrar bränslenas anti-knackningsegenskaper är ganska omfattande, men alla kan inte användas på grund av tekniska begränsningar eller miljöskäl.

Metyl-tert-butyleter

Metyl-tertiär butyleter ( MTBE ) anses för närvarande vara det mest lovande anti-knackningsmedlet. I Ryssland är det tillåtet att lägga till det till fordonsbränslen i en mängd på upp till 15%. Begränsningarna orsakas av egenskaperna hos driftsegenskaper - relativt lågt värmevärde och hög aggressivitet mot gummin. Enligt testresultat överträffar blyfri bensin som innehåller 7-8 % MTBE bättre än blyhaltig bensin i alla hastigheter. MTBE är en färglös transparent vätska med en stickande lukt. Kokpunkten är 54-55°C, densiteten är 0,74 g/cm 3 . Forskningens oktantal är 115-135 poäng. Världsproduktionen av MTBE uppskattas till tiotals miljoner ton per år.

Som potentiella knackningsförhindrande medel är det möjligt att använda etyl-tert-butyleter, tert-amylmetyleter, såväl som metyletrar erhållna från C6- C7 - olefiner . Dessutom anses alkoholer: metyl, etyl, sek-butyl och tert-butyl.

Egenskaper hos vissa etrar [1] .

För att få AI-95 och AI-98 bensin används vanligtvis MTBE-tillsatser eller dess blandning med tert-butylalkohol, som kallas Feterol - handelsnamn Octane-115. Nackdelen med sådana syrehaltiga komponenter är förångningen av etrar i varmt väder, vilket leder till en minskning av oktantalet.

Blyföreningar

De mest effektiva och billigaste tillsatserna mot knackning (oktanhöjande) är organiska blyföreningar - tetraetylbly (TES) och tetrametylbly , där de förstnämnda blir mer utbredda. TPP är en tjock, färglös och giftig vätska med en kokpunkt på 200°C. TPP är mycket lösligt i kolväten och dåligt i vatten. Det hämmar bildningen av peroxidföreningar i bränslet, vilket minskar sannolikheten för detonation. Förmågan hos TPPs att öka bränslenas knackningsförhindrande egenskaper upptäcktes 1921, och två år senare började TPPs att produceras intensivt inom industrin.

Termiska kraftverk används inte i sin rena form, eftersom det resulterande metalliska blyet deponeras på motorcylindrarnas väggar, vilket leder till att den senare misslyckas. Av denna anledning införs så kallade scavengers i blandningen med TPP, som bildar flyktiga föreningar med metalliskt bly. Renhållare är vanligtvis klor- eller bromhaltiga föreningar. En blandning av TES och scavenger kallas etylvätska, och bensin som innehåller tillsatser av etylvätska kallas blyhaltig.

Etylvätska är mycket effektiv för att förbättra bränslenas anti-knackningsegenskaper. Genom att lägga till en bråkdel av en procent etylvätska till bensin kan du öka dess oktantal med 5-10 poäng. Den mest effektiva koncentrationen av TPP är 0,5-0,8 g per 1 kg bensin. Högre koncentrationer leder till en ökning av bränsletoxiciteten, medan slagmotståndet ökar något. Med en ökning av innehållet av TPP kan motorns tillförlitlighet också minska på grund av ackumulering av bly i förbränningskammaren. Om bränslet innehåller svavel, reduceras effektiviteten hos värmekraftverket kraftigt, eftersom den resulterande blysulfiden förhindrar nedbrytningen av peroxider. Under lagring av blyhaltiga bensiner minskar deras detonationsmotstånd som ett resultat av nedbrytningen av värmekraftverk. Denna process påskyndas av närvaron av vatten, utfällning, hartser i bränslet, lagring vid förhöjda temperaturer, etc.

TPP är dock mycket giftigt och är cancerframkallande. Det kan tränga in i det mänskliga blodet genom hudens porer och gradvis ackumuleras i det. Det är också möjligt att komma in i kroppen genom luftvägarna, vilket kan orsaka allvarlig sjukdom. I mat orsakar även små doser av TES dödlig förgiftning. Blyföreningar som avlägsnas från motorn med avgaser sätter sig i jorden och avsätts i löven på vägkantsvegetationen. En ökad blyhalt hittades även i pälsen på stadshundar.

TPP-baserade antiknackningar i Ryska federationen är förbjudna enligt GOST R 51105-97, som endast reglerar produktionen av blyfri bensin. I Europa och andra utvecklade länder övergavs också termiska kraftverk med införandet av Euro-2- standarder .

Manganföreningar

Två föreningar baserade på mangan är effektiva som knackningsförhindrande tillsatser: cyklopentadienyltrikarbonylmangan (CTM) C 5 H 5 Mn(CO) 3 och metylcyklopentadienyltrikarbonylmangan (MCTM) CH 3 C 5 H 4 Mn(CO) 3 . Det första är ett gult kristallint pulver, det andra är en transparent, lågviskös bärnstensfärgad vätska med gräsig lukt, kokpunkt 233 ° C, densitet 1,3884 g / cm 3 och hällpunkt 1,5 ° C. MCTM är mycket lösligt i bensin och praktiskt taget olösligt i vatten.

Båda dessa föreningar skiljer sig lite i prestandaegenskaper och har ungefär samma effektivitet. När det gäller den totala mängden tillsatser skiljer sig manganföreningar inte i effektivitet från termiska kraftverk, men när det gäller metallinnehåll är de mer effektiva. Samtidigt är toxiciteten för mangantillsatser 300 gånger lägre. Deras nackdel är dock sönderdelning i ljuset, vilket leder till förlust av anti-knackningsegenskaper. Trots deras höga effektivitet begränsas deras användning av miljökrav.

Järnföreningar

Järnpentakarbonyl, järnpentakarbonyldiisobutylenkomplex och ferrocen är av intresse som anti-knackningsmedel . Effektiviteten av järnpentakarbonyl Fe(CO) 5 upptäcktes 1924. Det är en ljusgul vätska med en karakteristisk lukt (densitet 1,457 g/cm3 , kokpunkt 102,2°C, smältpunkt 20°C). Den användes på 1930-talet i Tyskland i en koncentration av 2-2,5 ml/kg. Sedan avbröts dock användningen på grund av att det under förbränningen bildades järnoxider, vilket störde tändstiftens funktion. Samtidigt ökade slitaget på motorns cylinderväggar. Ökningen av oktantalet i fallet med Fe(CO) 5 är 15-20 % lägre än vid användning av etylvätska. Dess nackdel är också tendensen att snabbt sönderdelas i ljuset till olöslig karbonyl Fe(CO) 9 .

Diisobutylenkomplexet av järnpentakarbonyl [Fe(CO) 5]3 [C8H16] 5 är en vätska med en densitet av 0,955 g/cm3 och en kokpunkt på 27-32°C, lättlöslig i bensin. När det gäller knackningsmotstånd är det nära järnpentakarbonyl.

Ferrocen (C 5 H 5 ) 2 Fe är ett brandfarligt orange kristallint pulver (smältpunkt 174°C, kokpunkt 249°C, sönderdelning 474°C). Det är helt lösligt i bensin och har större motståndskraft mot knackning än andra järnföreningar. Ferrocen och dess derivat kan användas i sammansättningen av bensin av alla märken vid en järnkoncentration på högst 37 mg / ml. Ferrocenkoncentrationen är begränsad av två skäl. För det första, på grund av bildandet av järnoxider, som förblir i form av sot på motordelar och även ackumuleras i oljan. För det andra, på grund av bensinens ökade tendens att bilda tandkött.

Aminföreningar

Anilin C 6 H 5 NH 2 är en färglös oljig vätska med en kokpunkt på 184°C och en smältpunkt på -6°C. Anilin är en giftig förening och har begränsad löslighet i bensin. I luften oxiderar det och mörknar. Vid låga temperaturer är blandningar av anilin med bensin benägna att segregeras, därför används inte anilin i sin rena form som ett knackningsmedel.

Aromatiska aminer har en hög knackningsförhindrande effekt, men endast monometylanilin (N-metylanilin) ​​- C 6 H 5 NHCH 3 är tillåtet för användning . Det är en gul oljig vätska med en densitet på 0,98 g/cm 3 , löslig i bensin, alkoholer och etrar. Oktantalet enligt forskningsmetoden är 280. Aromatiska aminer har dock en betydande nackdel - de är benägna att bilda tandkött och ökar slitaget på motordelar.

Jämförande egenskaper hos antiknackmedel

Oavsett den kemiska naturen hos antiknackmedlet är dess koncentration i bränslet begränsad av en eller annan anledning, vilket leder till en begränsad ökning av oktantalet. Dessutom beror ökningen av oktantalet icke-linjärt på koncentrationen av tillsatsen, och för varje knackningsförhindrande medel finns en maximal koncentration, över vilken den inte längre uppvisar en ytterligare effekt.

Jämförande egenskaper hos knackningsförhindrande medel [2]

Anteckningar

1. ↑ A.K. Manovyan. Teknik för bearbetning av naturliga energibärare. - Moscow: Chemistry, Kolos, 2004. - 456 s. - ISBN 5-98109-004-9 , 5-9532-0219-97.
2. ↑ E.V. Boyko. Kemi av olja och bränslen. Handledning. - Ulyanovsk: UlGTU, 2007. - 60 sid. - ISBN 978-5-89146-900-0 .