Катализаторы горения

Техническая характеристика

Наименование показателя
Кинематическая вязкость, мм2/с:
при 50°С, не менее	8,0,
при -40°С, не более
Температура вспышки, °С:
в закрытом тигле, не ниже
застывания, не выше	-55
Кислотное число, мг КОН/г, не более 0,05
Содержание водорастворимых кислот, щелочей , воды, механических примесе	Отсутствие
Термоокислительная стабильность, ч (температура, °С)	50(150)
Показатели после окисления:
Кинематическая вязкость, мм2/с, не более:
при 50°С
при -40°С
Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,7
Массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане, %, не более	0,15
Коррозия на пластинках, г/м2, не более:
сталь ШХ15	Отсутствие
медь М1 и М2	±0,2
алюминиевый сплав АК4	Отсутствие
Плотность при 20°С, кг/м3, не более
Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20±5)°С:
критическая нагрузка, Н, не менее
показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более	0,55

Присадки к топливу.Меры.

В настоящее время присадки к топивам приобрели широкое распространение. Раньше их ассортимент был невелик, и они использовались исключительно нефтеперерабатывающими заводами для обеспечения требуемых показателей качества топлива

В настоящее время в мире выпускается около 1,5 млн. т. присадок к топливам в год, не считая оксигенатов. В основном (на 95%) это присадки к автомобильным бензинам. Рост их потребления прогнозируется 10% в год.

Антидетонационные присадки

Назначение - повышение октановых чисел (ОЧ) бензинов. Современные двигатели, характеризующиеся высокими степенями сжатия, предъявляют жесткие требования к антидетонационной стойкости топлив. При использовании бензинов,- не удовлетворяющих этому требованию, наблюдается детонация - взрывное воспламенение бензовоздушной смеси, происходящее раньше, чем до нее дойдет фронт пламени от свечи зажигания. Детонация приводит к быстрому износу и поломкам деталей двигателя, высокому уровню шума и неполному сгоранию топлива. Износ поршневых колец и поломки перемычек поршня являются причиной прорыва газов в картер и попадания масла в камеру сгорания. Это сопровождается повышенной дымностью отработавших газов (ОГ), высоким расходом масла на угар, снижением КПД двигателя и его ресурса.Антидетонаторы применяются: на нефтеперерабатывающих заводах с целью обеспечения выработки топлив со стандартным уровнем детонационной стойкости, для легкой корректировки ОЧ бензинов непосредственно потребителями топлив.

Принцип_действия: антидетонаторов заключается в предотвращении взрывного разложения продуктов предпламенного окисления топлив, происходящего до начала нормального горения топливной смеси. При ее сжатии в камере сгорания развивается высокая температура, углеводороды начинают окисляться и образуют большое количество пероксидов. Будучи химически неустойчивыми, пероксиды со взрывом разлагаются. Антидетонаторы разрушают пероксиды и препятствуют их накоплению. Механизм реакций, протекающих в присутствии антидетонаторов, полностью не выяснен, но имеющихся знаний достаточно для практических целей. Можно считать общепризнанным, что антидетонатор или продукты его разложения взаимодействуют с пероксидами и их разрушают. Например, полагают, что при использовании тетраэтилсвинца (ТЭС) в камере сгорания образуются ультрадисперсные (1,5-30 мкм) оксиды свинца, взаимодействующие с пероксидами:

РbО2 + RСНr-ООН -> RСОН + Н2О + РbО + 1/2О2.

Антинагарные присадки

Назначение: уменьшить нагарообразование в камере сгорания 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.

Назначение: - инициировать горение топлива, особенно на последних стадиях, характеризующихся недостатком кислорода. Присадки этого типа используют преимущественно в мазутах, но в некоторых случаях вводят и в светлые топлива. Наибольший эффект от применения катализаторов горения наблюдается в дизельных топливах, горючая смесь которых в камере сгорания гетерогенна, т. е. образована парами и мелкими каплями топлива, а также частицами сажи. Вообще, чем тяжелее топливо, тем эффективнее действие присадки. В качестве активного компонента катализаторы горения содержат соединения металлов, катализирующих окисление углеводородов: железа, меди, марганца и т. д. Патентуются также беззольные присадки, например на основе органических пероксидов. В этом случае их называют инициаторами. Рабочие концентрации катализаторов горения лучше всего устанавливать по металлу. Достаточно, если в топливе будет 5-50 млн"1 металла-катализатора. Концентрации самих присадок в таком случае будут составлять сотые доли процента.

Следует заметить, что мировой опыт использования катализаторов горения в светлых топливах невелик. Поэтому многие вопросы, связанные с оптимальными способами применения присадок, их побочным действием и т. д., до конца не выяснены.

Принцип_действия: Ускорение горения углеводородов может достигаться различными путями в зависимости от состава присадок. Полагают, что соединения щелочных и щелочноземельных металлов повышают концентрацию гидроксил-ионов в пламени. Последние, сорбируясь на поверхности горящих частиц и являясь сильными окислителями, участвуют в реакции горения. Соединения переходных металлов служат переносчиками кислорода с первых стадий горения, характеризующихся его избытком, на последние, где окислителя не хватает.

Моющие присадки

(очистители карбюратора)

Назначение: - предотвратить образование отложений на поверхности деталей карбюратора. Отложения формируются смолистыми соединениями, непосредственно содержащимися в бензинах, а также продуктами превращений нестабильных компонентов топлива.

Принцип_действия: очистителей карбюратора, как и вообще моющих присадок, похож на принцип действия любого моющего средства. Основными активными компонентами моющих присадок являются ПАВ. Их молекулы можно упрощенно представить состоящими из двух частей: олеофильной, характеризующейся сродством к неполярным и слабополярным углеводородам, и гидрофильной, характеризующейся сродством к воде и некоторым полярным соединениям.Важным является поведение молекул ПАВ на границе раздела фаз и в объеме фазы, называемой в данном случае дисперсионной средой. На загрязненной поверхности молекулы сорбируются гидрофильной частью, "выставляя" в топливо олеофильные "хвосты". Конкурируя с загрязнениями, они могут вытеснять их с поверхности. Молекулы ПАВ способны сорбироваться и на частицах загрязнений, дробя их при этом на более мелкие части (диспергируя). В объеме, не встречая поверхности, молекулы ПАВ как бы сорбируются сами на себя и образуют ассоциаты, называемые мицеллами. Мицеллы имеют шарообразную или более сложную форму и состоят из ядра и внешней части. Если дисперсионная среда - топливо, то внешней частью являются олеофильные "хвосты", а внутренней - гидрофильные "головы". Благодаря этому мицелла может поглощать внутрь себя полярные продукты. Таким образом она переводит в объем топлива то, что само по себе в топливе не растворяется. Этот процесс называется солюбилизацией.

Противоводокристаллизующие жидкости (ПВК)

Назначение: - предотвращение образования кристаллов льда и удаление из топлива ранее образовавшихся кристаллов при низких температурах. Лед в топливах имеет разное происхождение: попадает со стенок топливных баков и другой аппаратуры; образуется при замерзании воды, растворенной в топливе или конденсирующейся из влажного воздуха. Кристаллы льда в топливе забивают фильтры и могут привести к перебоям в работе двигателя.

Эффективные концентрации присадок в топливе составляют 0,1-0,3% (об.).

Принцип_действия: По мнению Б.А. Энглина, молекулы противоводокристаллизующих добавок взаимодействуют с молекулами воды за счет образования водородных связей. Образующиеся ассоциаты содержат минимум четыре молекулы воды Они находятся в топливе в растворенном виде либо, если концентрация воды слишком велика, выделяются в отдельную фазу в виде низкозамерзающего раствора. Момент выделения отдельной фазы зависит от растворимости воды в топливе (она составляет от тысячных до сотых долей процента), но больше - от коэффициента распределения противоводокристаллизующей присадки между водой и топливом.

Таким образом, эффективность присадок зависит от их способности образовывать ассоциаты с водой, коэффициента распределения между водой и топливом (К), а также от температуры кристаллизации (Тк) водных растворов.

Антиобледенительные присадки

Назначение: антиобледенительных присадок заключается в предотвращении образования льда на поверхности деталей двигателя и топливной аппаратуры, происходящего вследствие замерзания влаги воздуха при резком понижении температуры расширяющейся топливной смеси. Влага конденсируется и отлагается в виде льда на заслонке карбюратора, затрудняет ее движение, и режим горения отклоняется от оптимального. В результате наблюдается перерасход бензина до 7% и повышение концентрации СО в ОГ на 15-40% (отн.)

В отличие от ПВКЖ антиобледенительные присадки не обеспечивают удаления уже образовавшихся частичек льда из объема топлива, но должны препятствовать их агрегации

Принцип_действия: основан на поверхностной активности соединений, входящих в состав присадок на границе топливо-вода и топливо-металл, а также на их солюбилизирующей способности по отношению к воде.

В объеме топлива поверхностно-активные вещества присадок сорбируются на поверхности микрокапель воды или зародышей кристаллов льда и обволакивают их, создавая мицеллу, в ядре которой находится вода, а внешняя оболочка состоит из олеофильных частей молекул ПАВ. Этот процесс называется солюбилизацией. Он препятствует образованию крупных капель воды или кристаллов льда, которые в объеме топлива удержать невозможно.

На поверхности металла присадки образуют прочный защитный слой, препятствующий сорбции воды и льда. Впрочем, этот механизм некоторыми исследователями ставится под сомнение.