Детонационная стойкость автомобильного бензина

Детонационная стойкость автомобильного бензина. Решающим показателем, определяющим соотношение компонентов в товарных бензинах, часто является детонационная стойкость. Высокая детонацион¬ная стойкость достигается тремя основными путями: 1) использование в качестве базовых бензинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличение их доли в товарных бензинах. 2) предусматривается широкое использование высокооктановых компонен¬тов, вовлекаемых в товарные бензины. 3) состоит в применении антидетонационных присадок. В настоящее время широко используют все три пути повышения стойкости.

Для отдельных групп УВ, входящих в состав бензинов, можно сделать следующие краткие выводы об их стойкости.

Алканы нормального строения: начиная с пентана углеводороды этого ряда характеризуются очень низким октановым числом, причём чем выше их молекулярная масса, тем октановые числа ниже. Существует почти линейная зависимость от их молекулярной массы. Алканы разветвлённого строения: разветвление молекул предельного ряда резко повышает их детонационную стойкость, так у октана октановое число 20, а у 2,2,4 - триметилпентана 100. Наибольшие октановые числа отмечаются для изомеров с парными метильными группами у одного углево¬дородного атома (неогексан, триптан, эталонный изооктан), а также у других триметильных изомеров октана.

Благодаря высоким антидетонационным свойствам изоалканов – они весьма желательные компоненты бензина. Алкены: появление двойной связи в молекуле у/в нормального стро¬ения вызывает значительное повышение детонационной стойкости, по срав¬нению с соответствующими предельными углеводородами. Циклоалканы: первые представители рядов циклопентана и циклогек¬сана обладают хорошей детонационной стойкостью, особенно это относится к циклопентану.

Их приёмистость к ТЭС также очень высока. Эти углеводо¬роды являются ценными составными частями бензина. Наличие боковых це¬пей нормального строения как у циклопентановых, так и циклогексановых углеводородов приводит к снижению их октанового числа. При этом, чем длиннее цепь, тем ниже октановые числа. Разветвление боковых цепей и уве¬личение их количества повышают детонационную стойкость циклоалканов.

Арены: почти все простейшие арены ряда бензола имеют октановые числа около 100 и выше. Арены и ароматизированные бензины наряду с разветвленными алканами - лучшие компоненты высокооктановых бензинов. Однако содержание аренов в бензинах следует ограничить примерно до 40 - 50%. Чрезмерно ароматизированное топливо повышает общую температуру сгорания, что влечёт за собой увеличение теплонапряжённости двигателя. Вышеприведенные данные помогают понять особенности детонацион¬ных характеристик типичных компонентов компаундирования.

А именно: В бензинах прямой перегонки нефти содержится много парафиновых углеводородов слабо разветвлённого строения с низкой детонационной стой¬костью; октановые числа таких бензинов невелики. Лишь из отдельных «от¬борных» нефтей можно получить бензины прямой перегонки с октановым числом А-70. Бензины прямой перегонки и их головные фракции используют в небольшом объёме для приготовления автомобильного бензина А-76. Бензины, полученные каталитическим крекингом, имеют более высокую детонационную стойкость, что обусловлено главным образом уве¬личением содержания в бензиновых фракциях ароматических и изопарафи¬новых углеводородов. Антидетонационные свойства бензинов каталитичес¬кого крекинга зависят от фракционного состава сырья, режима крекинга, сос¬тава катализатора и могут колебаться в широких пределах.

Бензины катали¬тического крекинга часто используют как базовые для приготовления товар¬ных высокооктановых бензинов.

Процесс каталитического риформинга позволяет получать бензины с высокой детонационной стойкостью за счёт ароматизации и частичной изомеризации. При разработке рецептуры товарного бензина следует учитывать, что детонационная стойкость смеси различных компонентов не является адди¬тивным свойством. Октановое число компонентов в смеси может отличать¬ся от октанового числа этого компонента в чистом виде. Каждый компонент имеет свою смесительную характеристику или, как принято называть, окта¬новое число смешения, причём для данного компонента оно непостоянно, и зависит от массы введённого компонента, состава базового бензина и присут¬ствия других компонентов. Октановые числа смешения газовых бензинов, бензинов прямой перегонки из парафинистого и смешанного сырья некото¬рых технически чистых углеводородов изостроения обычно близки к их окта¬новым числам в чистом виде. Октановое число смешения высокооктанового компонента обычно тем выше, чем ниже октановое число базового топлива.

При подборе компонентов для приготовления товарных бензинов необ¬ходимо обеспечить равномерность распределения октанового числа по фрак¬циям бензина. В бензинах прямой перегонки низкокипящие фракции имеют более высокую детонационную стойкость, чем высококипящие.

В бензинах каталитического крекинга октановые числа различных фракций близки меж¬ду собой. В бензинах платформинга некоторые головные фракции имеют низкую детонационную стойкость, высококипящие ароматизированные фракции имеют октановое число выше 100. Для получения товарного бензина с равномерным распределением де¬тонационной стойкости по фракциям к бензину платформинга добавляют только тот высокооктановый компонент, который кипит в интервале от 70 до 110-130°С. При составлении рецептур смешения товарных бензинов явление фракционирования необходимо учитывать, а также, следует иметь в виду, что содержание ароматических углеводородов в автомобильных бензинах не должно быть более 45-50%. Это в стандартах не предусмотрено, однако опыт эксплуатации показывает, что такое содержание ароматических углеводо¬родов является оптимальным.