книги / Применение присадок в топливах.-1
.pdfА. М. ДАНИЛОВ
ПРИМЕНЕНИЕ
ПРИСАДОК В ТОПЛИВАХ
Москва «Мир» 2005
УБК 665.73.038 ББК 28.081
Д17
Данилов А. М.
Д 17 Применение присадок в топливах. — М.: Мир, 2005. —288 с., ил. 13ВЫ 5-03-003726-8
В справочном издании приведены сведения об отечественных и зарубежных присадках к автомобильным бензинам, реактивным, дизельным, печным, судо вым и котельным топливам, допущенных к применению в России, а также о не которых опытных образцах присадок, успешно прошедших стендовые и эксплуа тационные испытания. Рассмотреныназначение присадок, принцип ихдействия, основные показатели качества, ассортимент, техническая и экономическая эф фективность применения, методы определения в топливах. Большое внимание уделено особенностям применения присадок, их недостаткам, вопросам токси кологии итехники безопасности.
Для специалистов, занимающихся производством, реализацией и примене нием автомобильных топлив, а также для студентов, аспирантов и преподавате лей химико-технологических и автотранспортных вузов.
УДК 665.73.038 ББК 28.081
Редакциялитературы похимии
I5ВN 5-03-003726-8 |
© Издательство «Мир*, 2005 |
|
Оглавление |
|
Перечень сокращений, наиболее часто используемых в тексте....................... |
5 |
|
Введение..................................................................................................................... |
6 |
|
1. |
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСАДОК К ТОПЛИВАМ ....................................... |
11 |
2. |
МОДИФИКАТОРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ................................................... |
18 |
2.1. |
Антидетонационные присадки....................................................................... |
18 |
2.2. |
Промоторы воспламенения.......................................................................... |
50 |
3. |
КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩ ИЕ ДОБАВКИ (ОКСИГЕНАТЫ) ................... |
62 |
4 . |
МОДИФИКАТОРЫ ГОРЕНИЯ..................................................................... |
92 |
4.1. |
Антидымные присадки.................................................................................... |
92 |
4.2. |
Антинагарные и нагароочищающие присадки.......................................... |
109 |
4.3. |
Антисажевые присадки................................................................................. |
114 |
4.4. |
Катализаторы горения светлых топлив..................................................... |
117 |
4.5. |
Катализаторы горения мазутов................................................................... |
120 |
5. |
ПРИСАДКИ, ПОВЫШАЮ Щ ИЕ СТАБИЛЬНОСТЬ ТО П Л И В .............. |
122 |
5.1. |
Антиоксиданты .............................................................................................. |
122 |
5.2. |
Деактиваторы металлов................................................................................ |
135 |
5.3. |
Стабилизаторы комплексного действия................................................... |
138 |
5.4. |
Биоциды и биостатики.................................................................................. |
142 |
6. |
МОЮ Щ ИЕ П РИ С АДКИ ............................................................................... |
145 |
6.1. |
Очистители карбюратора............................................................................. |
145 |
6.2. |
Очистители впускных клапанов................................................................. |
157 |
6.3. |
Моющие присадки для дизельных топлив................................................. |
163 |
7 . |
ДИСПЕРГИРУЮ ЩИЕ ПРИСАДКИ К КОТЕЛЬНЫМ ТО ПЛИВАМ ... |
164 |
8 . |
ПРИСАДКИ И СРЕДСТВА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВ |
|
|
ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ................................................................ |
171 |
8.1. Проблемы........................................................................................................ |
171 |
|
8.2. Пусковые жидкости........................................................................................ |
172 |
|
8.3. Депрессорные присадки............................................................................... |
176 |
|
8.4. Депрессоры для остаточных топлив........................................................... |
192 |
|
8.5. Диспергаторы (антиосадители) парафинов.............................................. |
195 |
|
8.6. Противодокристаллизующие жидкости...................................................... |
197 |
|
8.7. Антиобледенительные присадки................................................................. |
202 |
9. |
МОДИФИКАТОРЫ ТРЕНИЯ..................................................................... |
204 |
9.1. |
Приработочные присадки............................................................................ |
204 |
9.2. |
Противоизносные присадки........................................................................ |
211 |
9.3. |
Антифрикционные (топливосберегающие) присадки............................ |
219 |
10 . |
АНТИКОРРОЗИОННЫЕ ПРИСАДКИ ..................................................... |
222 |
10.1. Антиржавейные (защитные) присадки...................................................... |
222 |
|
10.2. Присадки для подавления |
|
|
|
низкотемпературной (химической) коррозии.......................................... |
229 |
10.3. Присадки для подавления высокотемпературной коррозии................ |
232 |
|
10.4. Присадки, нейтрализующие сероводород............................................... |
234 |
|
11. |
МОДИФИКАТОРЫ КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ....... |
235 |
11.1. Деэмульгирующие присадки...................................................................... |
235 |
|
11.2. Антипенные присадки.................................................................................. |
236 |
|
11.3. Присадки, уменьшающие испарение бензинов...................................... |
237 |
|
12. |
АНТИСТАТИЧЕСКИЕ ПРИСАДКИ ........................................................... |
238 |
13. |
ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНЫЕ ПРИС АДКИ .............................................. |
241 |
14. |
МАРКИРУЮ ЩИЕ П РИ С АДКИ ................................................................. |
243 |
15. |
ДОБАВКИ К БЕНЗИНАМ ДЛЯ ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ .... 244 |
|
16. |
ВВЕДЕНИЕ ПРИСАДОК В ТО ПЛИВО .................................................... |
249 |
17. |
ДОБАВЛЕНИЕ ВОДЫ К ТО ПЛИВУ......................................................... |
252 |
Приложение 1. Пёречень присадок, допущенных к применению |
|
|
в автомобильных, реактивных и судовых топливах.......................................... |
263 |
|
Приложение 2. Отечественная литература по присадкам к топливам ........ |
271 |
|
Приложение 3. Перевод нестандартных мер в единицы С И ............................ |
274 |
|
Приложение 4. Показатели токсичности и экологической оценки |
|
|
нефтепродуктов........................................................................................................ |
276 |
|
Библиографический список................................................................................... |
278 |
|
Указатель товарных марок и опытных образцов................................................ |
285 |
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИИ, НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕКСТЕ'
БМС |
— бензометанольная смесь |
в.м.т. |
— верхняя мертвая точка (хода |
|
поршня) |
ВМЭ |
— водно-мазутная эмульсия |
ВТЭ |
— водно-топливная эмульсия |
ГЖХ |
— газожидкостная хроматогра |
|
фия |
ГСМ |
— горючесмазочный материал |
ИКС |
— инфракрасная спектроскопия |
и. м. |
— исследовательский метод |
|
(определения октанового |
|
числа) |
к. к. |
— конец кипения (топлива) |
Крдс |
— коэффициентраспределения |
|
детонационной стойкости |
КПВ |
— концентрационный предел |
|
воспламенения |
КПД |
—коэффициент полезного |
|
действия |
м.м. |
— моторный метод (определе |
|
ния октанового числа) |
н. м.т. — нижняя мертвая точка (хода
|
поршня) |
н.к. |
— начало кипения (топлива) |
ОБУВ |
— ориентировочный безопас |
|
ный уровень воздействия |
ОГ |
— отработавшие газы |
ОЧ |
— октановое число* |
ОЧИ — октановое число, определяе мое исследовательским мето дом
очм — октановое число, определяе мое моторным методом
очс — октановое число смешения пвкж — противодокристаллизующая
жидкость пдк — предельно допустимая кон
центрация пзв — период задержки воспламене
ния ПТФ — предельнаятемпература филь-
труемости
— температура вспышки
Т. п
Т, |
— температура застывания |
Тп |
— температура помутнения |
Т— температура самовоспламене ния
тпв |
— температурный предел вос |
|
пламенения |
ТУ |
— технические условия |
тч |
— твердые частицы |
УФ |
— ультрафиолетовый |
цпг |
— цилиндропоршневая группа |
цч |
— цетановое число |
и ) п |
— доза токсичного вещества, |
|
при которой погибает п9о жи |
|
вотных |
* В данном перечне отсутствуютаббревиатуры, представляющие собой наименова ния присадок. Их следует искать в указателе товарных марок и опытных образцов.
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаемая читателю книга представляет собой второе издание справочника «Применение присадок в топливах для автомобилей», впер вые опубликованного издательством «Химия» в 2000 г. [1]; данное изда ние дополнено описанием присадок к реактивным, печным и котельным топливам, а также новыми материалами, которые в большом количестве появились за последние годы. Вследствие расширения тематики прежнее название книги было изменено. За время, прошедшее после выпуска пре дыдущего издания, роль присадок при производстве и применении топ лив и объемы их использования в России и в мире еще больше увеличи лись. По литературным данным [2] в настоящее время в мире выпускает ся около 1,5 млн т присадок к топливам в год, не считая оксигенатов.
ВСША это преимущественно присадки к автомобильным бензинам, в Европе — в равной степени присадки к бензинам и дизельным топливам.
В2001 г. европейский рынок присадок к дизельным топливам составил 260 млн долл. США с перспективой роста к 2008 г. до 367 млн долл. [3].
ВРоссии рынок присадок ктопливам оценивается в 1500—1800 млн руб./год
[4].Но вряд ли можно рассматривать эти цифры как свидетельство тех нического прогресса. Основную массу присадок составляют альтерна тивные антидетонаторы, в частности добавки на основе М-метиланили- на, объем использования которых достигает нескольких десятков тысяч тонн в год.
Динамика роста количества присадок различных типов, допущенных к применению в России, представлена на рис. 1, а их распределение по типам — на рис. 2. Интересно отметить, что в определенные периоды наибольшее внимание отечественных исследователей занимали присад ки какого-либо одного вида. Вдовоенные годы таковыми были свинецсо держащие антидетонаторы, в 1950—1960-е — антиоксиданты. В 1970-е гг. были начаты работы по депрессорным присадкам для дизельных топлив, которые, к сожалению, не увенчались практическим успехом. Конец 1980-х гг. ознаменовался разработкой и внедрением первых моющих при садок — очистителей карбюраторов. В 1990-е гг. в центре внимания на ходятся модификаторы горения и в еще большей степени альтернатив ные антидетонаторы. Последнее является особенностью, характерной для России. Современная отечественная нефтепереработка не может обес-
Годы
Рис. 1. Динамика роста количества присадок, допущенных к применению в России:
1 — импортные, 2 — отечественные, 3 — все
Рис. 2. Типы присадок к бензинам и дизельным топливам, допущенных к применению в России (по состоянию на 1 января 2004 г.):
1 — антиоксиданты; 2 — стабилизатор комплексного действия; 3 — биоцид; 4 — альтернативные антидетонаторы; 5 — промоторы воспламенения дизельных топлив; 6 — антиобледенительные; 7 — депрессоры, диспергаторы парафинов, депрессбрно-диспергирующие присадки для светлых топлив; 8 — депрессорные
присадки для остаточных топлив; 9 — модификаторы горения (антидымные присад ки и катализаторы горения); 10 — моющие присадки для автомобильных бензинов; 11 — противоизносные; 12 — приработочные; 13 — противотурбулентные; 14 —
красители; 15 — антиржавейные; 16 — антикоррозионные для остаточных топлив;
17 — диспергирующие для котельных топлив
пенить себя достаточным количеством высокооктановых бензиновых фракций. Поэтому отказ от этиловой жидкости в нашей стране стал воз можен только при условии использования паллиативных вариантов — присадок на основе марганца, железа и ароматических аминов. В начале 2000-х гг. начались разработки противоизносных присадок, предназна ченных для получения малосернистых дизельных топлив европейского качества.
Можно предположить, что в ближайшие годы в России продолжится разработка альтернативных антидетонаторов, хотя их количество сегод ня уже и так велико. Кроме того, понадобятся эффективные моющие при садки к бензинам и дизельным топливам для очистки камеры сгорания. Экономические интересы страны потребуют наконец организации про изводства собственных депрессорно-диспергирующих присадок для ди зельных топлив. Для получения малосернистых дизельных топлив необ ходимо использовать противоизносные присадоки.
В России допущены к применению как отечественные, так и импорт ные присадки. Интерес к зарубежным присадкам в последние годы рас тет (см. рис. 1). Это объясняется сильно возросшим уровнем требова ний к качеству топлив, которые опережают технологические возможно сти наших заводов. Впрочем, практика показывает, что некоторые потребители присадок лучше знакомы с рекламой зарубежных фирм, чем
сотечественным ассортиментом. Автор надеется, что настоящая книга
внекоторой степени исправит этот недостаток.
Количество отечественных и импортных присадок, допущенных к применению в России, в настоящее время превышает 100. Эти присад ки различаются по назначению, объемам применения и практической значимости. Для правильного их выбора и использования необходимо знать предоставляемые присадками возможности, их недостатки и осо бенности применения. В книге рассмотрены присадки:
•допущенные к применению в составе топлив Госстандартом РФ или соответствующими органами в установленном порядке;
•присадки, для применения которых допуска Госстандарта не требу ется, а достаточно решения администрации предприятия (например, присадки к котельным топливам);
•опытные образцы, прошедшие необходимый комплекс испытаний, но не получившие допуска по причинам, не зависящим от их техни ческой пригодности;
•перспективные образцы (если на них разработаны технические условия), эффективные по целевым показателям, исследования факуль тативных свойств которых на данный момент не завершены.
Кроме того, мы приводим сведения о некоторых присадках, которые
ранее применялись, но затем были признаны морально устаревшими. Принципы, закладывавшиеся в их разработку, могут оказаться полезны
ми при выработке новых технических решений. Несмотря на то что в Рос сии официально запрещен выпуск этилированных автомобильных бен зинов, мы решили оставить в этом издании материалы по свинецсодер жащим антидетонаторам. Они, хотя и в небольшом количестве, исполь зуются в производстве авиационных бензинов. Кроме того, запасы тетраэтилсвинца, скопившиеся на различных предприятиях страны, до сих пор не исчерпаны, чем пользуются недобросовестные мелкие произ водители топлив.
Всправочник не включены многочисленные рекламные материалы по присадкам к топливам, распространяемые торговыми домами и ана логичными фирмами, если эти присадки не получили допуска Госстан дарта или одобрения профильных организаций.
Материал, изложенный в книге, сам по себе не является рекламой или антирекламой. Мы не рекомендуем к практическому использованию те или иные присадки. Наша задача — создать у читателя как можно более всестороннее и объективное представление о данной области техники.
Хотя использование присадок к топливам может принести большую пользу, они не предназначены для компенсации недостатков, связанных
снизким качеством топлива или плохим техническим состоянием дви гателя. Напротив, чем лучше топливо и состояние двигателя, тем боль ший эффект могут дать присадки.
Прикладной характер книги диктует ее построение и содержание. Тео ретические вопросы сведены до минимума, необходимого для осознан ного использования присадок. Наиболее подробно освещена практиче ская сторона: области применения и возможности присадок, трудности
ипротивопоказания, возникающие в отдельных случаях, некоторые рас пространенные заблуждения. Большое внимание мы уделяем токсично сти присадок и их влиянию на окружающую среду. Чтобы присадка мог ла выполнять свои функции, в нее часто вводятся химически активные компоненты, что делает ее в той или иной степени токсичной. Если для присадки нет полноценной альтернативы, это не должно служить пре пятствием к ее использованию при условии соблюдения определенных правил обращения с ней. Сами топлива содержат присадки в очень ма лых концентрациях и вследствие этого нетоксичны. Исключение состав ляет только этилированный бензин, в который входит чрезвычайно ядо витый тетраэтилсвинец.
Что касается пожароопасности присадок, то мы уделяем ей внима ние лишь в тех случаях, если по соответствующим характеристикам при садка превосходит топливо, для которого она предназначена, а это быва ет редко. В необходимых случаях рассматривается взрывоопасность при садок или их смесей с воздухом.
Вкнигу по мере возможности включены и экономические аспекты применения присадок. При этом пришлось преодолевать трудности,
возникшие вследствие меняющегося масштаба цен. Иногда, как это сде лано в гл. 2, удается представить показатели цен в относительных едини цах, иногда просто указывается дата, к которой относятся те или иные данные.
Мы оставляем в стороне технологические вопросы, так как устарев шие технологии, описанные в литературе, интереса не представляют, а но вые либо являются чужой интеллектуальной собственностью, либо пред ставляют собой коммерческую тайну.
Сведения, помещенные в книге, отвечают современному уровню зна ний. Многие вопросы пока не исследованы. Например, до конца не изуче на совместимость присадок различных типов, приемистость топлив к при садкам и т. д.
В заключение автор считает своим долгом поблагодарить специалис тов, занимающихся разработкой и испытаниями присадок и любезно предоставивших материал для данной книги: Л. А. Ашкинази, С. Т. Баш катову, А. М. Безгину, Е. М. Бушуеву, В. А. Винокурова, Т. П. Вишнякову, Н. Н. Гришина, В. Е. Емельянова, А. И. Ечина, В. А. Ковалева, И. Ф. Крыло ва, С. Р. Лебедева, В. Ю. Маврина, В. М. МанаеНкова, Ю. А. Микутенка,
Т.Н. Митусову, Э. М. Мохнаткина, В. С. Перекалова, В. В. Сердюка,
В.В. Соколова, Ф. В. Туровского. Соответствующие ссылки даны по текс ту. Кроме того, это позволяет автору не углубляться в излишние под робности: читатель всегда может обратиться к первоисточнику.