Антинагарные присадки для бензинов

  Антинагарные  присадки для бензинов

  Хотя  антинагарные присадки почти не используются на практике, но они имеют большую  перспективу, поскольку предотвращают  образование нагара в камере сгорания. В бензиновом двигателе нагарообразование  приводит к явлению, называемому  «ростом требований к октановому числу». Оно заключается в том, что нагар затрудняет теплоотвод от стенок камеры сгорания, что способствует развитию детонации. Двигатель начинает требовать бензин с более высоким  октановым числом. Особенно это касается двигателей с непосредственным впрыском бензина в цилиндры, которые в  Европе и США уже начали устанавливаться  на автомобили. Первые присадки этого  назначения уже поступили в продажу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Назначение — уменьшить нагарообразование в камере сгорания дизельного двигателя*, предотвратить закоксовывание поршневых колец. Рекомендуемые концентрации присадок при постоянном применении — 0,005—0,02%. В «ударных» концентрациях (0,05—0,1 %) эти присадки способны выступать как нагароочищающие и удалять с деталей двигателя образовавшийся ранее нагар. При такой нагароочистке возможно временное повышение дымности и токсичности ОГ, так как часть удаляемого нагара не успевает выгорать и выбрасывается в атмосферу.

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, — оценивается по методу, разработанному в АООТ ЭлИНП (Г. В. Горбунов, В. В. Кириллов). Метод заключается в проведении стендовых испытаний, в процессе которых в камере сгорания создается нагар путем работы двигателя в течение 50 ч на модельной топливной смеси, содержащей большое количество тяжелых фракций После создания нагара двигатель разбирают, оценивают площадь покрытой нагаром поверхности (отдельно в камере сгорания, на днище поршня и на наконечнике распылителя форсунки), его толщину и массу. Затем двигатель собирают, переходят на работу на испытуемом топливе в течение 5 ч или другого заданного времени и оценивают состояние нагара, как описано выше.

Ассортимент. Присадок, допущенных к применению в установленном порядке, в России нет*. Разработаны опытные образцы АНП (ЭлИНП) и Антикокс (фирма ПРИС), изготавливаемые небольшими опытными партиями с целью проведения квалификационных испытаний и эксплуатационной проверки.

Усредненные физико-химические характеристики образцов присадок по данным разработчиков приведены ниже:

В 1960-е  гг. была разработана присадка ВНИИНП-101 к топливам для быстроходных дизелей (МРТУ 12 Н 93-64). Она относилась к антинагарным, улучшающим сгорание топлива присадкам, но одновременно характеризовалась противоизносными и защитными свойствами. Присадка представляла собой смесь о-дихлорбензола (7%), диалкиларил- дитиофосфата цинка ВНИИНП-354 (2%), нафтената бария (2%) ,хромолана (0,4%) и тяжелого газойля каталитического крекинга (до 88,6%).

 Подобные присадки, не предназначенные для выработки стандартных топлив формально не должны проходить испытания по плану Госкомиссии. Однако эти испытания и особенно обсуждение их результатов специалистами позволяют избежать вредных побочных явлений, вызванных введением присадок в топливо.

Сведений  о ее использовании на практике у  автора нет. В настоящее время  вследствие наличия в присадке хлора, цинка и фосфора ее применение нежелательно. 

Хромолан — раствор соли хрома и стеариновой кислоты в этиловом или изопропиловом спирте. Он выпускался Московским химическим заводом им. Войкова по ВТУ МГХ 345-59 и должен был удовлетворять следующим требованиям:

АНП вырабатывается АООТ ЭлИНП. Присадка представляет собой |композицию молибден- и цинксодержащих соединений с моюще-дис- | пергирующим компонентом. Для постоянного применения разработчик рекомендует концентрацию 0,01—0,02%; для нагароочистки, т. е. для удаления ранее образовавшегося нагара, — 0,05—0,1%. При этой концентрации, например, раскоксовывание поршневых колец осуществляется в среднем за 4 ч. При концентрации 0,02% при испытаниях топлива Л-0,5 на двигателе 1ч8,5/11 по методике ЭлИНП были получены следующие результаты [89]: 

Антикокс — композиция катализатора горения (медная соль органи-Ческой кислоты), термостабильного диспергирующего компонента, моДИфикатора нагара (кислородсодержащее соединение) и высокоарома- тизированного растворителя. Опытные партии присадки вырабатывались  фирмой ПРИС. Испытания проведены в АООТ ЭлИНП по описанной выше методике. Наработанный предварительно нагар отлагался на поверхностях в виде |очень плотного слоя неравномерной толщины — до 1 мм и более. Толщина основной массы нагара на головке блока цилиндров и днище Поршня достигала 0,5 мм. Что касается форсунки, то около 2/3массы нагара имело толщину от 0,5 до 1,3 мм. Это обстоятельство предстанется весьма существенным, так как отложения на форсунке внешей степени влияют на токсичность ОГ. При введении в топливо присадки в концентрации 0,02—0,05% нагар удалялся на 25—65%. Часть нагара, которая не была удалена в процессе испытаний, изменилась, нагар стал рыхлым и легко снимался протиранием поверхности без соскабливания и кипячения. Наибольший эффект наблюдался распылителе форсунки, где при концентрации присадки 0,02% в условиях испытаний нагар удалялся наполовину. Интересно отметить, что степень удаления нагара с форсунки и поршня достигала максимума при 0,05% присадки, а из камеры сгорания — почти линейно зависела от ее концентрации.

Наличие в присадке меди, которая является катализатором окисления углеводородов, требует проверки ее влияния на химическую стабильность топлива. При концентрации присадки в топливе 0,01—0,1% концентрация меди в топливе составляет 0,001—0,01%. Ниже представлены результаты определения влияния присадки на термостабильность дизельного топлива методом квалификационной оценки. Было установлено, что после 16 ч нагрева образцов топлива при 100 °С их цвет не изменился, а количество осадка и кислотность возросли в небольшой степени находились  в допустимых пределах. 

Присадка  Антикокс предназначена для введения в топливо на местах применения. Поэтому небольшое ухудшение антиокислительных свойств топлива с присадкой может считаться допустимым.

Обнаружение в топливах. Методы обнаружения меди в топливах не разрабатывались. При необходимости может быть использован общий метод определения меди в различных средах, основанный на образовании комплекса диэтилдитиокарбамата меди. Комплекс окрашен в желто-коричневый цвет и может быть определен фотометрически. Чувствительность метода составляет 0,5— 1,0 мг/л. Определению мешают никель, кобальт, хром и другие металлы, образующие комплексы с диэтилдитио- карбаматом натрия.

Кроме того, медь, как и все металлы  с достаточно высокой атомной  массой, может быть определена атомно-абсорбционным  методом.

Токсичность присадки Антикокс определяется наличием в ней соединений меди. Несмотря на то что медь является необходимым для жизнедеятельности элементом, ее повышенные концентрации для организма опасны. Соединения меди обладают гемолитическим действием, вызывают анемию, острую почечную недостаточность, энтероколит. Наиболее опасно попадание меди внутрь. Например, доза 1—2 г медного купороса считается смертельной для человека [90]. Признаки отравления: ощущение металлического привкуса во рту, слюнотечение, рвота головная боль, судороги.

При сгорании топлива с присадкой образуются сульфат, оксиды и карбонаты меди. Их состав и содержание в ОГ изучены  плохо. Можно привести приблизительный  расчет. При максимальной рекомендуемой  концентрации присадки в топливе, равной 0,05%, содержание меди в топливе составит около 70 млн^-1. Можно допустить, что при сгорании 1 кг дизельного топлива при а = 2 образуется 25—30 л ОГ; содержание меди в них составит около 2—3 мг/м³. В России нет норм на содержание меди в ОГ, но можно привести норму Агентства по охране окружающей среды США, составляющую 100 мг/м³. Обычно принимают, что 0Г разбавляются воздухом в 1000-кратном соотношении. Продукты сгорания соединений меди выбрасываются из двигателя в виде оксидов, сульфатов и карбонатов. Их ПДК в воздухе рабочей зоны, принято в России, составляет 0,5 мг/м³. Среднее содержание меди в земной коре составляет около 0,005 масс.%. Таким образом, можно полагать, что при использовании медьсодержащей антинагарной присадки опасных для здоровья концентраций меди не возникнет.