Октаноповышающие добавки

Среди проблем, связанных с антропогенным воздействием технического прогресса на окружающую среду, проблема сокращения вредных выбросов в атмосферу автомобильным транспортом занимает первое место.

Зарубежный опыт свидетельствует о том, что улучшение экологии городов связано в большой мере с переходом на эксплуатацию автомобилей, оборудованных каталитическими нейтрализаторами и применением топлив с улучшенными экологическими свойствами.

Результаты испытаний, проведенных Европейской ассоциацией производителей кислородсодержащих добавок к топливам, показывают, что автомобили, работающие на топливе, содержащем 2,7% масс. кислородсодержащих добавок в расчете на кислород, по приемистости, соотношению воздух - топливо и расходу топлива не уступают машинам, потребляющим чисто углеводородное топливо, но при этом наблюдается снижение выбросов оксида углерода на 32,5%, несгоревших углеводородов на 14,5%; применение этанола позволяет вывести из состава бензина канцерогенный бензол.

Многолетний опыт эксплуатации автомобильных бензиновых двигателей, использующих этанолсодержащие бензины, позволил существенно оздоровить экологическую обстановку, с одной стороны, и сократить потребность в нефти с другой.

Учитывая, что запасы нефти на планете крайне ограничены, а этанол может быть получен из постоянно возобновляемых источников растительного сырья, биомассы, а также угля, бытовых отходов, производство бензинов с этанолом является перспективным.

Достаточно благополучная ситуация сложилась в Бразилии, которая является основным производителем этанола в мире (12 млрд. литров спирта в год, что составляет половину объема потребности страны в бензине и 57% мирового производства этилового спирта). Весь бразильский этанол получают из сахарного тростника ферментационным способом. Часть топливного этанола (300000 м3/год) импортируется из других стран. Транспортный парк, работающий на этаноле, состоит из двух видов автомобилей: 40% автопарка использует чистый этиловый спирт (с 4% воды) и 60% - использует бензин с 22% безводного этанола. При недостатке топливного этилового спирта его заменяют смесью, содержащей 60% этанола, 33% метанола и 7% бензина.

В Швеции вопросу внедрения этанола в качестве автомобильного топлива уделяется особое внимание. Шведское налоговое законодательство освобождает от уплаты налога на бензин Е 85 полностью, если он используется в автобусах. Налог на бензин, содержащий этанол, уменьшается пропорционально росту доли этанола в топливе.

В качестве октаноповышающей добавки этанол до 10 % используют в США в составе топлива, называемого «газохол».

Этанол в России выпускается по нескольким нормативно - техническим документам: по ГОСТ 18300 (спирт этиловый ректификованный) и ТУ 2421-117-00151727-98 (спирт этиловый синтетический денатурированный).

В настоящее время предприятия, использующие гидролизные технологии для получения этилового спирта (гидролизный и сульфитный), располагают мощностями, позволяющими производить до 20 млн. дал этилового спирта в год. Мощности по производству синтетического этанола, получаемого методом прямой гидратации этилена на фосфорно-кислотном катализаторе, составляют приблизительно 120 тыс. тонн в год.

Положительные свойства спиртовых топлив полностью проявляются при использовании их в чистом виде. Благодаря высокой степени сжатия и работе на бедной смеси достигается высокая эффективность работы двигателя и низкое содержание NОх в отработавших газах при эксплуатации двигателей с искровым зажиганием. Однако для этого требуется разработка специального двигателя, так как применение спиртов вместо традиционного бензина практически невозможно на выпускаемых промышленностью двигателях, рассчитанных на использование бензина нефтяного происхождения. При введении в бензин спиртов в количествах не более 10% их недостатки становятся несущественными. Известно, что при содержании этанола в топливной смеси до 10% не требуется модернизации двигателей и при этом затруднений в эксплуатации автомобилей не возникает. В связи с чем, в последнее время наибольшее внимание уделяется разработке добавок на основе спирта.

ОАО «ВНИИ НП» совместно с заинтересованными организациями разработан ряд октаноповышающих добавок на базе этилового спирта, абсолютированного и гидролизного. К ним относятся: Многофункциональная добавка на основе этанола - Эктанол (ТУ 38.401-58-260-00); Октаноповышающая добавка для автомобильных бензинов «ОДЭ» (ТУ 0258-072-11726438-00); Продукт спиртосодержащий для повышения октановых чисел бензина - ВОКЭ (ТУ 9291-001-32465440-98). Составы добавок и топливные композиции их содержащие защищены патентами РФ и Евразийским патентом.

Зарубежный опыт применения этилового спирта в составе бензинов выявил ряд проблем. К ним относятся: фазовая нестабильность бензино-этанольных топлив (спирты С1-С3, как известно, смешиваются с водой в любых соотношениях и присутствие последней в спиртосодержащем бензине является причиной фазового разделения), коррозионная активность по отношению к металлическим материалам двигателя и т. д.

Поэтому введение в бензин метанола или этанола требует обязательного включения в его состав стабилизирующих добавок, позволяющих гомогенизировать систему бензин-вода-спирт и антикоррозионной присадки в соответствии с EN 228-2000.

Анализ литературных и патентных данных показывает, что в качестве стабилизаторов бензиноспиртовых смесей предлагается использовать: алифатические спирты С3-С12 нормального и разветвленного строения, алкилацетаты, простые и сложные эфиры и их металлоорганические производные, кетоны, амины, ПАВ, а также гликоли и их эфиры, альдегиды, кетали, ацетали, алкилкарбонаты, карбоновые кислоты и смеси указанных соединений.

Добавка указанных соединений препятствует расслоению спиртосодержащего бензина до температуры -40 ¸ -23°С.

ОАО «ВНИИ НП» была проведена большая работа по подбору стабилизаторов. С участием различных научных организаций (МГУ, МИТХТ, ИНХС РАН, РГУНГ и др.) были изучены такие стабилизирующие добавки, как Твин-80, Твин-61, Твин-85, Неонолы АФ 9-6, АФ 9-10, АФ 9-12, Плюроник Р85, Плюроник L-101, диметилсульфоксид, диметилформамид, полиэтиленгликоли и их эфиры, алкилсульфонат натрия, ПАВ с четвертично-аммониевой группировкой, алифатические спирты С2-С8 и др. Общим результатом этих исследований является тот факт, что разработанные стабилизирующие композиции снижают температуру помутнения до минус 25... минус 35°С. При этом некоторые стабилизаторы вводились в топливо в достаточно высоких концентрациях, соизмеримых с концентрацией этанола, что является нецелесообразным.

Лучшие результаты показали алифатические спирты С4-С5 и композиции на их основе, дополнительно содержащие ароматический амин, ПАВ (оксиэтилированные алкилфенолы или полиэтоксиамины). Их применение позволило гомогенизировать систему бензин-спирт-вода при температурах ниже минус 40°С при содержании воды в топливе от 0,15 до 0,18% мас. На основании проведенных исследований на ряд композиций были разработаны технические условия и организовано промышленное производство.

В перспективе работа по подбору стабилизаторов для бензино-этанольного топлива остается актуальной.

Рынок автомобильных бензинов в России» «Рынок нефтяных битумов в России». «Рынок дизельных топлив в России» «Рынок смазочных масел в России».

Источник: «NEWCHEMISTRY.ru» - аналитический портал химической промышленности www.newchemistry.ru