Антидетонатори

Антидетона́тори (від анти… і детонатор) — сполуки, які добавляють до моторного пального для підвищення його детонаційної стійкості (збільшення октанового числа).

Історична довідка

Розвиток автомобільної промисловості на поч. 20 ст. викликав потребу у поліпшенні якості моторного пального. 1919 для підвищення октанового числа авіаційного бензину до нього почали додавати «Ексталін» (N-метиланілін). який став родоначальником паливних присадок. Першою антидетонаційною присадкою був тетраетилсвинець Pb(CH3CH2)4 (ТЕС), виняткові антидетонаційні властивості якого було відкрито 1921 Т. Міджлі (молодшим; 1889–1944) у лабораторії фірми «Дженерал Моторс» (англ. «General Motors»; США). З 1923 пальне з цією присадкою вийшло на ринок і було незамінним понад 70 років.

1937 компанією «Стандарт Ойл» (англ. «Standart Oil»; США) було запатентовано «Іонол», що поліпшував хімічну стійкість бензинів.

Характеристика

ТЕС ― безбарвна, прозора, високотоксична рідина, розчинна в бензині, спирті етиловому, ацетоні та деяких інших розчинниках, яка кипить за температури близько 200 °С з розкладанням.

Іншим поширеним плюмбумовмісним антидетонатором є тетраметилсвинець Pb(CH3)4 (ТМС), що кипить за 110 °С. Завдяки меншій температурі кипіння, ТМС порівняно з ТЕС термічно стабільніший та ліпше розподіляється між фракціями бензину, що зумовлює його більшу ефективність порівняно з ТЕС у двигунах з вищим ступенем стиснення й за використання у високоароматизованих бензинах. У чистому вигляді ТЕС та ТМС не використовують через те, що основний продукт їхнього згоряння ― плюмбум (IV) оксид PbO2 ― відкладається в значних кількостях на двигуні, тому до них додають речовини, які внаслідок згоряння утворюють сполуки з Плюмбумом і його оксидами, що не конденсуються, і разом з відпрацьованими газами видаляються з двигуна. Загальними недоліками ТЕС і ТМС є також висока отруйність самих антидетонаторів і продуктів їхнього згоряння, що негативно впливає на роботу допалювачів відпрацьованих газів, які встановлюють на автомобілях для зменшення вмісту токсичних сполук, і призводить до забруднення навколишнього середовища. Через це багато країн відмовилися від використання антидетонаторів для автомобільних двигунів на основі сполук Плюмбуму, які продовжують добавляти лише до авіаційного бензину й пального для деяких гоночних двигунів.


Поміж металоорганічних сполук, окрім ТЕС і ТМС, найефективнішими є сполуки, що містять Манган і Ферум. У перерахунку на вміст металу сполуки Мангану ефективніші за ТЕС, їхня токсичність у 300 разів нижча, проте під дією світла, вони розкладаються і втрачають антидетонаційні властивості. Попри високу ефективність, їхнє застосування обмежене вимогами екологічності. Антидетонатори на основі сполук Феруму можна використовувати в складі бензинів усіх марок за концентрації Феруму не більше 37 мг/мл. Вища концентрація призводить до утворення оксидів Феруму, що залишаються на частинах двигуна як нагар, та до збільшення смолоутворення і зносу деталей двигуна.


З огляду на токсичність плюмбумовмісних і високу вартість манган- і ферумовмісних антидетонаторів, дослідники посилено шукають антидетонатори поміж органічних речовин. До таких антидетонаторів, зокрема, належить амін ―N-метиланілін (С6H5 NHСН3). Монометилаланін ― масляниста рідина жовтого кольору, розчинна в бензинах, спиртах та естерах, має високий антидетонаційний ефект, його істотний недлік ― схильність до смолоутворення.


Найефективнішим способом поліпшення екологічних властивостей автомобільного пального є застосування оксигеновмісних добавок ― оксигенатів ― нижчих спиртів і етерів, які застосовують як високооктанові компоненти моторного пального. Їх виробляють з альтернативної паливам сировини: метанолу, етанолу, фракцій бутенів (загальна формула С4 Н8) і аміленів (загальна формула С5Н10), які добувають з вугілля, газів нафтових попутних, рослинних продуктів та важких нафтових залишків. Використання таких добавок до бензину розширює ресурси пального, дає змогу підвищити його якість, а внаслідок згоряння його утворюється менше оксидів Карбону й вуглеводнів. Однак оксигенати критично змінюють фізико-хімічні показники пального. Це створює проблеми під час експлуатації. Загальним недоліком усіх оксигенатів є нижча, ніж у вуглеводнів, температура згоряння, що призводить до обмеження можливості роботи двигуна без додаткового регулювання. Збільшення концентрації етанолу в бензині понад 10 % збіднює бензиново-повітряну суміш і погіршує експлуатаційні характеристики автомобіля. Суттєвим недоліком сумішей оксигенатів з бензином є їхня фазова нестабільність, спричинена домішками води та кислот, переважно оцтової, яка утворюється під час ферментації природної цукристої сировини. Для забезпечення фазової стійкості бензину, що містить оксигенати, потрібно включати до його складу стабілізатори та антикорозійні й протизношувальні добавки Це підвищує собівартість палива.

Однак оксигенати класу спиртів (особливо етанол) викликають найбільший інтерес не лише через низьку собівартість та високе октанове число змішування, а й тому, що їх можна виробляти з відновлюваної сировини. Це створює додаткові перспективи розвитку сільськогосподарського сектора економіки.

Література

  1. Ярмолюк Б. М, Короткова Н. П., Береза Л. І. Тенденції застосування додатків до бензинів // Катализ и нефтехимия. 2006. № 14. С. 53–56. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4023
  2. Паливо-мастильні матеріали, технічні рідини та системи їх забезпечення / Упоряд. В. Я. Чабанний. Кіровоград : Центрально-Українське видавництво, 2008. 353 с.
  3. Лях М. А., Дем’янюк О. С., Барилко О. С. Щодо питання використання присадок до палива за кордоном та в Україні // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. 2009. Вип. 17. С. 82–89. URL: http://www.library.univ.kiev.ua/ukr/host/viking/db/ftp/univ/znp_vi_knu/znp_vi_knu_2009_17.pdf
  4. Данилов A. M. Применение присадок в топливах для автомобилей. 3-е изд., доп. Санкт-Петербург : Химиздат, 2010. 368 с.
  5. Бойченко С. В., Бойченко М. С., Личманенко О. Г. та ін. Вплив добавок аліфатичних спиртів на властивості бензинів // Наукоємні технології. 2015. № 1 (25). С. 86–92. URL: http://er.nau.edu.ua/bitstream/NAU/17412/1/8242-20866-1-SM.pdf


Автор ВУЕ

Редакція ВУЕ

Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Редакція ВУЕ Антидетонатори // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Антидетонатори (дата звернення: 10.08.2020).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
14.07.2020

Покликання на статтю

Опитування читачів ВУЕОпитування читачів ВУЕ