Присадки для повышения октанового числа бензина¶

Присадки для повышения октанового числа — это химические добавки, вводимые в моторное топливо для увеличения его детонационной стойкости, то есть способности противостоять самовоспламенению рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Октановое число характеризует сопротивление бензина детонации: чем оно выше, тем более высококомпрессионные двигатели может питать топливо без риска разрушения. Присадки применяются как на нефтеперерабатывающих заводах при производстве бензина, так и в виде самостоятельных добавок конечным потребителем.

¶История применения

Первой массовой присадкой для повышения октанового числа стал тетраэтилсвинец (ТЭС), введённый в промышленное производство в 1920-х годах компанией General Motors. ТЭС эффективно подавлял детонацию и позволял выпускать высокооктановые бензины для высокооборотных двигателей. В СССР тетраэтилсвинец использовался в производстве этилированных бензинов марок АИ-93 и АИ-98.

В 1970-х годах в ряде стран, включая СССР и США, были введены ограничения на применение этилированного топлива из-за токсичности свинца и его соединений. Свинец отравлял каталитические нейтрализаторы и накапливался в организме. К 2000-м годам производство этилированных бензинов было прекращено практически во всём мире, включая Россию, где окончательный переход на неэтилированные бензины завершился в 2005–2006 годах.

¶Основные виды присадок

¶Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ)

МТБЭ — кислородсодержащее соединение, наиболее распространённая присадка в мировом производстве бензина. Добавление 10–15 % МТБЭ к бензиновой фракции повышает октановое число на 2–4 единицы. МТБЭ обладает высокой смешиваемостью с бензином и низкой токсичностью по сравнению с ТЭС. В России МТБЭ производится на нескольких нефтехимических предприятиях и применяется при выпуске бензинов марок АИ-92 и АИ-95.

¶Этилцеллюлозные и металлоорганические присадки

К этой группе относятся соединения марганца (метилциклопентадиенилтримарганец, МЦПТМ) и железа, а также этилцеллюлозные присадки. Марганцевые присадки повышают октановое число на 4–6 единиц, однако их применение ограничено из-за образования отложений на свечах зажигания и в камерах сгорания. В ряде стран марганцевые присадки запрещены или ограничены.

¶Ферроцен

Ферроцен — органическое соединение железа, используемое в качестве присадки для повышения октанового числа. Применяется в небольших концентрациях (0,01–0,05 % от массы топлива) и повышает октановое число на 2–4 единицы. Основной недостаток — образование железосодержащих отложений, что ограничивает его использование в современных двигателях с каталитическими нейтрализаторами.

¶Амины и спирты

Амины (например, анилин, метанил) и спирты (метанол, этанол) повышают октановое число за счёт химических свойств самих молекул. Метанол и этанол могут добавляться к бензину в концентрациях до 10 % и повышают октановое число на 3–5 единиц. В России этанол применяется в производстве этилированных бензинов и как компонент смесевых топлив.

¶Азотсодержащие соединения

К этой группе относятся нитроалканы и азотсодержащие амины, обладающие высокой антидетонационной активностью. Нитрометан и нитроэтан повышают октановое число на 10–20 единиц, однако их стоимость и токсичность ограничивают промышленное применение.

¶Присадки для конечного потребителя

На рынке присутствует ряд присадок, предназначенных для добавления в бензин непосредственно перед заправкой. К ним относятся:

• Антидетонационные присадки на основе полиизобутилена (ПИБ) и других полимеров, повышающие октановое число на 2–5 единиц;
• Присадки на основе ацетоновых соединений, обладающие высокой антидетонационной активностью;
• Комбинированные присадки, содержащие несколько активных компонентов, а также моющие и смазывающие добавки.

Производители таких присадок заявляют повышение октанового числа на 3–10 единиц в зависимости от концентрации. Однако эффективность подобных добавок часто завышается, а их применение не заменяет полноценного перехода на топливо более высокой марки.

¶Нормативное регулирование

В России качество бензина регулируется техническим регламентом ТР ТС 013/2011 «О безопасности колёсных транспортных средств» и стандартом ГОСТ Р 52368-2005 (евростандарт Евро-5). Присадки, добавляемые в топливо на нефтеперерабатывающих предприятиях, должны соответствовать требованиям безопасности и не ухудшать экологические характеристики бензина. Использование тетраэтилсвинца и других токсичных присадок запрещено.

¶Экологические аспекты

Кислородсодержащие присадки (МТБЭ, этанол) повышают октановое число, но увеличивают содержание растворённого кислорода в топливе, что может приводить к повышению выбросов оксида углерода и углеводородов. Металлоорганические присадки (марганец, железо) образуют твёрдые частицы, загрязняющие воздух и откладывающиеся в двигателе. Современные экологические стандарты (Евро-5, Евро-6) ограничивают или запрещают применение ряда присадок.

Источники:

• ГОСТ Р 52368-2005 «Бензины автомобильные. Технические условия»
• Технический регламент ТР ТС 013/2011 «О безопасности колёсных транспортных средств»
• «Нефтепереработка и нефтехимия» — учебное пособие, М.: Химия
• Справочник «Компоненты моторных топлив» / под ред. В. Ф. Тютина, М.: Химия, 2004
• Стандарты ASTM D4814 и EN 228 (европейские требования к бензинам)