Состояние в области

1.4. Целлозольвы и карбитолы как антидетонационные добавки

Целлозольвы являются простыми моноэфирами этиленгликоля, имею- щие общую формулу: ROCH₂CH₂OH, где R – углеводородный радикал. Про- стейшие целлозольвы представляют собой бесцветные жидкости со слабым запахом. Они хорошо смешиваются с водой и органическими растворителя- ми. Наиболее распространенными представителями целлозольвов являются метилцеллозольв и этилцеллозольв. Их применяют как присадки предотвра- щающие образование кристаллов льда в реактивных авиационных топливах. К автомобильным бензинам добавляют бутилцеллозольв как наиболее эф- фективный антидетонатор. Не менее важным применением этилцеллозольва является включение его в состав низкозамерзающих антиобледенительных жидкостей для передних стекол автомобилей. Концентрация обычно состав- ляет до 10 % об. Целлозольвы проявляют высокую эффективность как соль- венты в процессах азеотропной ректификации спиртово-углеводородных смесей. Высшие гомологи ароматического основания, например, бензилцел- лозольв – сырье в производстве душистых веществ и фиксатор запаха в пар- фюмерии [48].
И спирты, и целлозольвы ухудшают защитные свойства топлив. Целло- зольвы имеют меньше недостатков, чем спирты, но они одинаково вымыва- ются водой из бензиновых топлив. Поэтому присадки, обеспечивающие про- тивостояние водокристаллизации, вводятся в бензины непосредственно пе- ред их эксплуатацией, несмотря на некоторые неудобства для обслуживаю- щего персонала [49].
В качестве промышленно производимых присадок, способных предот- вращать образование водокристаллов в авиационных топливах нашли при-
менение метил- и этилцеллозольвы. В нашей стране долгие годы применяют- ся эти соединения. Однако названные присадки являются огнеопасными и токсичными, поэтому их добавляют в топливо, как правило, непосредственно перед его эксплуатацией [50]. Ввиду того, что этилцеллозольв лучше раство- ряется в воде, чем в углеводородных топливах, поэтому при контакте бензи- нов с водой, например, при сливе, наливе, хранении и транспортировке, эфир может вымываться из топлива. Поэтому этилцеллозольв стараются добавлять в топлива не на нефтеперерабатывающих заводах, а непосредственно в ме- стах эксплуатации. Для этилцеллозольва не характерно свойство накопления влаги в бензинах при их хранении. В СССР этилцеллозольв применялся, начиная с 1955 г., в авиационных топливах (в реактивных топливах и авиа- ционных бензинах) [51]. В зимний период при работе самолетов на выморо- женном топливе, без применения этилцеллозольва, в топливе всегда нахо- дится большое количество кристаллов льда. В практике не было ни одного случая закупорки самолетных фильтров кристаллами льда при работе на вы- мороженном топливе [52]. В зарубежной практике для предотвращения обра- зования кристаллов льда в топливах применяется метилцеллозольв [53].
Карбитолы являются моноалкиловыми эфирами диэтиленгликоля об- щей формулы R(ОCH₂CH₂)₂ОH, где R – алкильный радикал. Иногда к карби- толам относят также диалкиловые эфиры диэтиленгликоля. Карбитолы - это горючие бесцветные жидкости со слабым запахом. Смешиваются с водой и полярными органическими растворителями, ограниченно растворяют угле- водороды. Важнейший представитель карбитолов – этилкарбитол (R – С₂Н₅). Карбитолы обладают химическими свойствами, характерными для спиртов и простых эфиров. Карбитолы используют как высококипящие растворители, пластификаторы, экстрагенты. Этилкарбитол – компонент гидравлических, в том числе тормозных жидкостей, не замерзающих при низких температурах жидкостей (антифризов), абсорбент в процессах осушки газов [48]. Карбито- лы являются прекрасными растворителями смол, красок и масел. Совокупная
эффективность действия карбитолов с целлозольвами придает им ценные технические характеристики не только как растворителей [54], но и антиде- тонационных добавок. Карбитолы обладают химическими свойствами, ха- рактерными для диэтиленгликоля и простых эфиров, поэтому их вполне можно было использовать также как и целлозольвы в качестве антидетона- ционных добавок. Однако подобных исследований на сегодняшний день пока еще не проводилось, и каких-либо сведений в доступной литературе о при- менении карбитолов, также как и некоторых целлозольвов как антидетонато- ров бензиновых топлив не обнаружено.


Выводы:

1. 
   Проведенный анализ литературных источников показал многообра- зие методов и способов повышения октановых чисел бензиновых фракций как путем компаундирования, так и введением антидетонационных добавок различной природы происхождения с определенными концентрациями.
   
2. 
   Показано, что за последние 10 лет на многие присадки, ранее приме- няемые широкомасштабно, введены ограничения либо наложен запрет на ис- пользование, в результате ассортимент антидетонаторов резко снизился и ис- числяется единицами.
   
3. 
   Выявлено, что наиболее приемлемыми с точки применимости и от- сутствия на запрет, но имеющие ограничения по концентрации в бензинах, являются кислородсодержащие антидетонаторы – спирты, кетоны и эфиры.
   
4. 
   Обнаружено, что антидетонаторы, являющиеся индивидуальными соединениями и имеющие индивидуальные температуры кипения, неравно- мерно распределяются по всему фракционному составу бензиновых фракций, и поэтому не обеспечивают высокую детонационную стойкость топлив в ши- роком диапазоне кипения их компонентов. Следовательно, они имеют откло- нение значений коэффициента распределения детонационной стойкости от 1 и не способны создать равномерность горения бензинового топлива на всех тактах работы двигателя внутреннего сгорания.
   
5. 
   В литературных источниках выявлены лишь некоторые упоминания о композиционных составах антидетонационных добавок, но обнаружить ка- кие-либо результаты научных исследований, направленных на установление возможных синергетических эффектов в совместном действии отдельных компонентов с различными температурами кипения, не удалось.
   
6. 
   Установлено, что в качестве эффективных антидетонаторов в бензи- нах могут быть привлечены низкомолекулярные целлозольвы и карбитолы, имеющие температуры кипения не выше 210 ^оС и успешно применяемые в составах низкозамерзающих антиобледенительных жидкостей и противово- докристаллизующих присадок реактивных топлив. В литературе имеются сведения о применении их как присадок, повышающих октановые числа бен- зинов.
   
7. 
   На основании анализа полученной информации и сделанных выво- дов в данной диссертационной работе поставлена цель и сформулированы задачи, решение которых позволит создать синергетические смеси антидето- национных добавок с широким диапазоном начала и конца кипения, способ- ных равномерно распределяться по всему фракционному составу бензинов, повышать октановые числа и детонационную стойкость топлив, а также быть высоко эффективными при малых концентрациях.
   
   2.