Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги абу райхон беруний номидаги

Углеводородлар ва ёнилғиларнинг детонацияга турғунлиги

Индивидуал углеводородларни детонацияга турғунлигини ўрганиш, ушбу муҳим кўрсаткични углеводородларнинг кимёвий тузилишига боғлиқлигини аниқлашга ва турли хил двигателлар учун ёнилғиларнинг сортларини вужудга келтириш ва тайёрлашда катта аҳамият касб этади.

Углеводородлар ва ёнилғиларни детонацияга турғунлигини ўрганишда уларни “бой” ва “қашшоқ” аралашмаларда ўзларини қандай тутишлари ойдинлаштирилади, яъни октан сони ва сортлилик аниқланади. Ундан ташқари, уларни тетраэтил қўрғошинга (ТЭҚ) нисбатан таъсирчанлиги топилади.
ТЭҚ га нисбатан таъсирчанлик деб синалаётган ёнилғини маълум миқдорда ТЭҚ қўшилгандаги октан сони унинг тоза ҳолдаги, яъни антидетонаторсиз кўрсаткичидан нечта бирликка ошганлигини ифодаловчи рақамга айтилади.
Мавжуд тажриба материаллари асосида (4.2-жадвал) углеводородларнинг айрим синфларини детонацияга турғунликлари тўғрисида қатор хулосалар чиқариш мумкин.
4.2-жадвал
Углеводородларнинг октан сонлари ва сортлиликлари

Углеводородлар	Октан сони, мотор усули (ТЭҚ сиз)			Сортлилик, 1л ёнилғида 2мл этил суюқлиги билан
1	2			3
Алканлар
Бутан	92			150
Изобутан	99			160
Пентан	62			2
1	2			3
2-Метилбутан	90			142
Гексан	26			-100
2-Метилпентан	74			66
2,2-Диметилбутан (неогексан)	93			152
2,3-Диметилбутан	94			205
Гептан	0			-200
2,2-Диметилпентан	89			143
2,2,3-триметилбутан (триптан)	104			255
Октан	-20			-220
2,3-Диметилгексан	79			102
2,3,4-триметилпентан	96			193
2,2,4-триметилпентан (эталон изооктан)	100			154
2,2,3-триметилпентан	>100			238
Алкенлар
Пентен-1	77			115
1	2			3
3-Метилбутен-1	-			170
Гексен-1	63			-
2,3-Диметилбутен-1	81			-
Октен-1	35			-
Октен-2	56			-161
Октен-3	68			-
Октен-4	74			-
2,2,4-триметилпентен-2	55			139
2,2,4-триметилпентен-1	86			262
Цикланлар
Циклопентан	87			315
1	2			3
Метилциклопентан		80	200
Этилциклопентан		61	-
Пропилциклопентан		28	-
Изопропилциклопентан		76	-
Циклогексан		77	188
Метилциклогексан		72	20
Этилциклогексан		45	-15
Декалин		38	-70
Ароматик углеводородлар
Бензол		106	220
Толуол		103	250
Этилбензол		98	250
п-Ксилол		103	265
м-Ксилол		103	265
о-Ксилол		100	-15
Пропилбензол		99	220
Изопропилбензол (кумол)		100	280
1,3,5-триметилбензол (мезителен)		>100	330
Иккиламчи- бутилбензол		-	270
Учламчи- бутилбензол	-			365

Нормал тузилишли алканлар

Фақат метан, этан, пропан ва бутанлар юқори октан сонига эгадирлар (100 атрофида). Ушбу қатор углеводородлари пентандан бошлаб иккала– “қашшоқ” ҳамда “бой” аралашмаларда жуда қуйи детонацияга турғунлик билан характерланадилар. Детонацияга турғунлик билан молекуляр масса ўртасида деярли тўғри чизиқли боғлиқлик мавжуддир. Молекуляр масса қанчалик юқори бўлса, детонацияга турғунлик шунчалик қуйидир.

Тармоқланган тузилишли алканлар (изопарафинлар)

Тўйинган қатор молекулаларини тармоқланиши, уларнинг детонацияга турғунлигини кескин оширади. Масалан, октанни октан сони -20 га, и-октан 2,2,4-триметипентанники +100 га тенгдир. Бир углерод атомида жуфт метил гуруҳлари мавжуд изомерларда (неогексан, триптан, эталон изооктан) ҳамда октаннинг бошқа триметилли изомерларида энг юқори октан сонлари ва сортлилик кузатилади.

Тармоқланган алканларда ТЭҚ га таъсирчанлик етарли улкандир.
С₅-С₈ изопарафинлар бензинни керакли компонентлари бўлиб, двигатель иккала-“қашшоқ” ва “бой” аралашмаларда ишлаганда ҳам ўзларининг юқори антидетонацион хоссаларини намоён этадилар.


Алкенлар (моноолефинлар)

Нормал тузилишга эга бўлган углеводород молекуларида қўш боғни юзага келиши, мос равишдаги тўйинган углеводородларга нисбатан детонацияга турғунликни анчагинага ошишини таъминлайди. Октан сони юқорилигига қўш боғни молекуладаги жойлашиши ҳам таъсир қилади. У қанчалик молекула марказига яқинлашса, октан сони шунчалик юқори бўлади. Молекулаларни тармоқланиши уларнинг октан сонларини ошишига олиб келади, бироқ бу алканлардагига нисбатан кам даражададир.

Тўйинмаган углеводородларни ТЭҚ га нисбатан таъсирчанлиги жуда камдир, пентен-1, октен-2, 2,2,4-триметилпентен-1 каби углеводородлар учун эса 0 га тенгдир. Бу кўринишидан, алкенларни пероксидлари шунчалик беқарорки, ҳатто ТЭҚ бўлмаганда ҳам осон парчаланишлари билан тушунтирилиши мумкин.


Цикланлар (нафтен углеводородлар)

Циклопентан ва циклогексан қаторларининг биринчи намоёндалари яхши детонацияга турғунликка эга бўлиб айниқса, бу циклопентанга тегишлидир. Уларни ТЭҚ га нисбатан таъсирчанлиги ҳам етарли юқоридир. Ушбу углеводородлар бензинларнинг қимматли таркибий қисмларидир. Циклопентан ва циклогексан молекулаларида нормал тузилишли ён занжирларни мавжудлиги уларнинг октан сонини пасайишига олиб келади. Шу билан биргаликда, занжир қанчалик узун бўлса, уларнинг октан сонлари шунчалик қуйи бўлади. Ён занжирни тармоқланиши ва улар миқдорининг ошиши циклларни детонацияга турғунлигини оширади.

Ароматик углеводородлар

Бензол қатори ҳамма оддий ароматик углеводородлари “қашшоқ” ва айниқса “бой” аралашмаларда ишлаганда детонацияга қарши катта турғунликка эгадирлар. Уларнинг октан сонлари 100 га яқин ёки ундан ҳам юқори, сортлилиги эса 200 дан ортиқдир. Ён занжирларнинг, айниқса тармоқларининг мавжудлиги “бой” аралашмада детонацияга турғунликни янада кўпроқ оширади. Бундан о-ксилол мустаснодир. “Қашшоқ” аралашмаларда ишланганда ароматик углеводородларнинг ТЭҚ га таъсирчанлиги жуда пастдир. Буни қуйидагича тушунтириш мумкин масалан, бензолни аланга олди оксидланиш шароитларида умуман пероксидлар ҳосил қилмаслиги билан изохланади. Ҳозирги вақтда ароматик углеводородлар ва ароматлаштирилган бензинлар тармоқланган тузилишли алканлар билан бир қаторда, юқори сортли бензинларнинг энг яхши компонентларидир. ХХ аср охирига келиб ароматлаштириш йўллари билан автомобиль паркини юқори октанли бензинлар билан таъминлаш муаммоси ечилган. Авиацион бензинларнинг энг яхши сортлари ҳам ўз таркибларида ароматик углеводородларнинг максимал миқдорини 40% билан чегараланганлигини эслатиб ўтиш лозим, бу «ароматлаштирилган» ёнилғи ёнишининг умумий ҳароратини ошириш қобилияти билан боғлиқдир, натижада двигателнинг иссиқлик кучланишлигини ошишига олиб келади. Ундан ташқари, бензиннинг гигроскопиклиги ҳам ошади.

Бензинларни детонацияга турғунлик кўрсаткичлари уларни асосий сифат характеристикасидир. Шунинг учун ушбу кўрсаткични миқдоран меъёрлаштирилган қийматлари, ҳаттоки бензинлар сортини маркаланишида ўз ифодасини топган.
Авиацион бензин сортларини ифодалашда детонацияга турғунликнинг иккала характеристикаси киритилган: Б – 100/130, Б – 95/130, Б – 91/115 ларда суратда – октан сони, маҳражда – сортлилик кўрсатилади.
Замонавий автомобиль ва авиация бензинлари тўғридан-тўғри ҳайдалиб олинган, крекинг, каталитик риформинг маҳсулотлари, полимер-бензин ва юқори октанли изопарафин ва ароматик қўшимчаларнинг мураккаб аралашмасидир. Бошқача қилиб айтганда, уларнинг кимёвий таркиби турли-туман бўлиши, бу эса уларнинг детонацион компаундлашда, яъни турли кимёвий таркибли компонентларни аралаштиришда, уларни октан сонлари аддитивлик қоидасига ҳар доим ҳам бўйсунавермаслигини ҳисобга олиш лозим. Бу эса, аралашманинг октан сони айрим компонентларини октан сонлари бўйича ҳисоблаб топилган ўртача арифметик қийматидан кам ёки кўпроқ бўлиб қолиши мумкин, демакдир. Ушбу масала бўйича изланишлар турли синф углеводородлари, турлича аралаштириш характеристикаларига эга эканлигини кўрсатди ва аралаштириш октан сонлари деб номланди.
Аралаштириш октан сонлари деб, синалаётган ёнилғини маълум октан сонли қандайдир эталон ёнилғи билан аралашмасини, аниқланган октан сони орқали ҳисоб қилинган октан сонига айтилади. Ҳисоб қуйидаги формула билан олиб борилади:
Х=
бу ерда: Х – аралаштириш октан сони;
у – эталон ёнилғи октан сони;
а – синалаётган ёнилғини аралашмадаги миқдори, %;
С – аралашма октан сони.
Аралаштириш октан сонларини турли углеводородларни ҳақиқий октан сонлари билан таққослаш шуни кўрсатдики, улар орасидаги энг катта фарқ – номутаносиблик тўйинмаган ва ароматик углеводородларда кузатилади. Бунда тўйинмаган углеводородларнинг аралаштириш октан сонлари ҳақиқийларидан қуйи, ароматикларда эса тескариси – юқори бўлиб чиқди. Фарқ 5-10 пункт октан сони бирлигига етиши мумкин.