ПЕРОКСИДНЫЕ ДОБАВКИ К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ
В топливе органические пероксиды играют роль промоторов горения, которые предназначены для улучшения воспламеняемости топлив, что, в свою очередь, влияет на рабочий процесс дизеля и токсичность отработанных газов.
«ВНИИОС НК» с 1963 года занимается изучением органических пероксидов. Круг исследуемых проблем включает изучение кинетики синтеза, разработку методик анализа, технологии производства, наработку образцов для испытаний и, собственно, внедрение разработанных процессов.
Являясь эффективными инициаторами радикальных процессов полимеризации, структурирования, вулканизации, пероксиды инициируют также и процессы горения топлив.
В топливе органические пероксиды играют роль промоторов горения, которые предназначены для улучшения воспламеняемости топлив, что, в свою очередь, влияет на рабочий процесс дизеля и токсичность отработанных газов. При добавлении органических пероксидов изменяются свойства топлив, изменяются температуры вспышки, застывания, помутнения, содержание фактических смол и т.п., возрастает цетановое число (ЦЧ). Еще в 40-е годы в дизельное топливо предлагали вводить ~ 1 % пероксида нафталина, ЦЧ возрастало с 51,5 до 56,6.
Органические пероксиды часто вводят в состав композиций, включающих ПАВ, жирные амины, карбоновые кислоты, галогенированные углеводороды и др. В качестве промоторов горения испытаны гидропероксида алкилов, алкилпероксиды, пероксикетали, ненасыщенные пероксидные мономеры, пероксиэфиры, дитрет-алкеналкил-пероксиды, трет-алкен-алкингидро-пероксиды и др., из полимерных пероксидных присадок – политретбутилперметакрилат, полидиметилвинилэтинилметилтретбутил-пероксид и др.
Нами, в качестве промотора горения (ПГ), был предложен пероксид (в смеси с другими органическими соединениями суммарная массовая доля не более 5 % мас.) – представитель классов третичных пероксиалкилов. При выборе принимались во внимание следующие факторы:
- санитарно-гигиенические характеристики;
- совместимость с топливом;
- чувствительность к удару и трению;
- простота технологии производства;
- доступность сырья;
- приемлемая цена.
Предлагаемый противодымный промотор горения имеет следующие характеристики (массовая доля пероксида не ниже - 95 %):
- ПДКрз - 100 мг/м3, класс опасности 4
Растворимость:
- в воде – 0,9 %
- в органических растворителях
(бензол, толуол, пентан и др.0) – неограниченно
Температура, 0С:
- вспышкизт – 4,0
- воспламенения – 15,0
- самовоспламенения (стандартн) – 515,0
- кипения – 110 (разложение)
- застывания – (-36,5-37,0)
- самоускор. разложения – выше 80
- полупраспада в теч. 1 мин –192
Температурные пределы воспламенения, 0С: нижний – (-3)
верхний – (-34)
Чувствительность к удару и трению – отсутствует.
Испытания ПГ проведены на двигателе автомобиля «КАМАЗ» в осенне-зимний период. Добавка загружалась непосредственно в топливо марки Л-02-62 (ОАО «НК НПЗ») из автозаправочной цистерны предприятия. Дымность отработавших газов оценивалась в соответствии с ГОСТ 21393-75 дымометром МК-3. Нормируемый показатель - оптическая плотность отработавших газов. Дымность определялась при работе на топливе без добавки и в присутствии 0,10-0,20 % масс. добавки. Дымность оценивалась в 2-х режимах:
- режим свободного ускорения – разгон двигателя от минимальных до максимальных частот вращения на холостом ходу;
- режим максимальной частоты вращения – работа двигателя на холостом ходу при полностью нажатой педали подачи топлива;
В оптимуме при добавлении 0,15 % масс присадки зафиксированно понижение дымности в режиме свободного ускорения – на 16-18 %, в режиме максимального ускорения 21-22 %.
Влияние добавки ПГ на ЦЧ дизельных топлив показано в таблице ниже.
Таблица. Влияние ПГ на ЦЧ дизельных топлив производства ОАО «НК НПЗ»
Марка топлива | Массовая доля ППВ, % | ЦЧ |
| ДЗЭЧ 0,05-25ТУ 38.101148-99/П5/ | 00,30,5 | 485054 |
| Дизельное топливо прямогонное гидроочищенное | 00,30,5 | 505054 |
Улучшение экологических характеристик моторных топлив в РФ в настоящее время практически не стимулируется, добавление ПГ к судовому маловязкому топливу, в зависимости от режима нагрузки дизеля понижает выброс оксидов азота (2-12 %), оксидов углерода (10-20 %), нормируемый показатель – натуральный показатель ослабления светового потока в дымометре (ГОСТ 24028-80, прибор ИНА-109) понизился в отдельных режимах на 35-42 %. Расход топлива в разных режимах при добавлении 0,07; 0,5 % добавки ПГ понижается соответственно на 1,1 ; (75 % загрузки мощности), 5,2 % (50 % загрузки мощности).
Одним из основных аргументов противников применения пероксидов считается их нестабильность, обусловленная высокой реакционной способностью. Предложенный нами пероксид в концентрированном виде (не ниже 95 % основного вещества) в течение 1 года сохраняет свою активность при условиях правильного хранения при температуре не выше 40 0С, а 30 %-ный раствор пероксида в углеводородном растворителе при хранении в нетермостатированном помещении при перепадах температур зима-лето в течение 8 лет потерял лишь 15 % своей активности. В течение года массовая доля активного кислорода остается без изменений.
Добавку ПГ можно вводить либо на нефтебазах и АЗС, либо непосредственно потребителем при загрузке топлива в емкости хранения.
Технология производства ПГ отработана на опытно-промышленной установке. Цена ПГ конкурентоспособна в сравнении с алкилнитратными добавками используемыми в настоящее время в качестве промоторов горения дизельных топлив.
Ю.Д. Емелин, А.Ф. Нестеров, А.М. Кукова,
ЗАО «ВНИИОС НК», г. Новокуйбышевск
Источник: ГСМ
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка горюче-смазочных материалов можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:
«Рынок автомобильных бензинов в России»
«Рынок нефтяных битумов в России».