«Повышение антидетонационной стойкости моторных топлив: экологичность, технологичность, экономичность»
Численность мирового автомобильного парка превышает 1 млрд. единиц и увеличивается ежегодно, приблизительно, на 100 млн. В лидеры по производству автомобилей в мире вышел Китай, доля которого составляет 26,76%. Это, примерно, составляет суммарный объем выпуска автомобилей в Японии, Германии и США вместе взятых. Производство автомобилей в России сегодня на уровне Испании и Мексики. Рост автомобильного парка обуславливает две главные проблемы: необходимость увеличения производства моторных топлив и сохранение нормальной экологии.
Технический уровень автомобильного парка определяет необходимый ассортимент и качество моторных топлив. В частности, качественный бензин – это бензин, который полностью отвечает всем требованиям двигателя и экологическому классу автомобиля, для которого он предназначен.
Мировая тенденция улучшения экологических и эксплуатационных свойств автомобильных бензинов на сегодняшний день сводится, как правило, к применению многофункциональных добавок, главным образом, оксигенатов – спиртов, кетонов, эфиров, т.е. кислородсодержащих соединений. В США и ЕС содержание в бензине оксигенатов в количестве не менее 2 % масс. в пересчете на кислород обязательно. ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ Р 51866-2002 «Бензин неэтилированный» предусматривают добавку оксигенатов ограниченного перечня, но с дополнением «другие оксигенаты». Использование оксигенатов придает особую значимость поиску кислородсодержащих соединений, приемлемых в качестве антидетонационных добавок к бензину. При переходе в Европе с норм выбросов «Евро–5» на «Евро–6» требования к качеству автобензинов не ужесточают, а даже несколько смягчают: увеличивается допустимое содержание оксигенатов до 3,7% по кислороду, т.е. до 22% МТБЭ или до 10% этанола, а также разрешено применение марганцевого антидетонатора. ГОСТ Р 51866–2002 является аутентичным переводом евростандарта EN–228 и позволяет вырабатывать бензины марок «Премиум Евро–95» и «Супер Евро–98», соответственно отвечающие нормам «Евро–3», «Евро–4» и «Евро–5» с октановыми числами от 95 до 98 ед. (по исследовательскому методу – ОЧИ).
Сегодня в России целесообразно осуществлять переход на производство автобензинов АИ–95 и АИ–98 с низкого Класса на Класс 6 как в Европе. Организация производства этих бензинов позволит обеспечить эксплуатацию современных автомобилей с нормами выбросов «Евро–6» и поставку на экспорт конкурентоспособной продукции нефтепереработки с высокой добавленной стоимостью.
В Российской Федерации в 2008 г. Правительство приняло Постановление, которым утверждается Технический регламент «О требовании к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», в котором законодательным образом были установлены нормы, обеспечивающие безопасность топлив, выпускаемых в оборот на территории страны.
Бензины каталитического крекинга, риформинга, гидрокрекинга, изомеризаты, алкилаты, полимербензины, оксигенированные фракции являются основными высокооктановыми компонентами современных бензинов. Однако при компаундировании компонентов моторных топлив повышение октановых чисел все же не обходится без введения антидетонационных добавок, среди которых наиболее распространенными являются оксигенаты, и в основном, – метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ).
Максимальное законодательное содержание МТБЭ в моторных топливах в странах ЕС составляет 15 %, в России в среднем составе бензина Регуляр-92 содержание МТБЭ не более 12 %, а Премиум Евро-95 и Супер Евро-98 – 5 %. Добавление 10–15 % МТБЭ увеличивает октановое число бензина в среднем на 6÷12 ед. Недостатком является необходимость ввода значительных количеств МТБЭ для достижения требуемого октанового числа бензина.
В данной работе в качестве оксигенатных добавок рассматривались кислородсодержащие соединения: ацетон, анизол и эфиры гликолей – метилцеллозольв, метилкарбитол, этилцеллозольв, этилкарбитол, бутилцеллозольв, бутилкарбитол. В качестве сравнения и аналога оксигенатной добавки взят метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ).
Результаты исследований показали наибольшее изменение прироста ОЧИ при введении гликолевых эфиров в количестве до 1 %, что безусловно сопровождается значительным повышением ОЧИ исходного бензина с 82,1 до 88÷90 ед. По сравнению с МТБЭ, повышающий октановое число бензина при введении 1 % всего лишь до 85,2 ед., а при 5 % – до 90,3 ед., бутилкарбитол проявляет большую эффективность во всем диапазоне концентраций. По показателю повышения ОЧИ среди эфиров можно выстроить ряд в порядке возрастания: БЦ < ЭЦ < ЭК < БК. Введение добавок до 5 % масс. ОЧИ исходного бензина в этом ряду может быть достигнуто в интервале 91,4÷94,9 ед., соответственно. Выявлен синергетический эффект в совместном действии целлозольвов и карбитолов. Смеси эфиров, испытанные в качестве антидетонационных добавок 3 и 5 % масс., повышают октановое число до 10 и 13 единиц, а оксигенатные бензины отвечают требованиям к моторным топливам АИ-92 и 95, соответственно.
