Agenții antidetonant ( aditivi antidetonant , agenți antidetonant în engleză ) sunt substanțe adăugate în cantități mici la carburanții pentru motoare pentru a le crește numărul octanic și a reduce probabilitatea de detonare a motorului . Lista substanțelor care îmbunătățesc proprietățile antidetonante ale combustibililor este destul de extinsă, dar nu toate pot fi folosite din cauza limitărilor tehnologice sau din motive de mediu.
Eterul metil terțiar butilic ( MTBE ) este considerat în prezent cel mai promițător agent antidetonant. În Rusia, este permisă adăugarea acestuia la carburanții pentru automobile într-o cantitate de până la 15%. Limitările sunt cauzate de caracteristicile caracteristicilor operaționale - putere calorică relativ scăzută și agresivitate ridicată față de cauciucuri. Conform rezultatelor testelor rutiere, benzinele fără plumb care conțin 7-8% MTBE depășesc benzinele cu plumb la toate vitezele. MTBE este un lichid transparent incolor cu un miros înțepător. Punctul de fierbere este de 54-55°C, densitatea este de 0,74 g/cm 3 . Cifra octanica de cercetare este de 115-135 de puncte. Producția mondială de MTBE este estimată la zeci de milioane de tone pe an.
Ca potențiali agenți antidetonant, este posibil să se utilizeze etil terț-butil eter, terț-amil metil eter, precum și eteri metilici obținuți din olefine C6 - C7 . În plus, sunt considerați alcooli: metil, etil, sec-butil și terț-butil.
Proprietățile unor eteri [1] .
| Eter | Formulă | FOARTE | MHMM | PT mier | T balot , °С |
| MTBE | CH3 -OC ( CH3 ) 3 | 118 | 110 | 114 | 55 |
| ETBE | C2H5 - OC ( CH3 ) 3 _ | 118 | 102 | 110 | 70 |
| MTAE | CH3 - OC ( CH3 ) 2C2H5 _ _ _ | 111 | 98 | 104,5 | 87 |
| DIPE | (CH3 ) 2CH - O-CH( CH3 ) 2 | 110 | 99 | 104,5 | 69 |
Pentru obținerea benzinelor AI-95 și AI-98, se folosesc de obicei aditivi MTBE sau amestecul acestuia cu alcool terț-butilic, care se numește Feterol - denumire comercială Octane-115. Dezavantajul unor astfel de componente care conțin oxigen este volatilizarea eterilor pe vreme caldă, ceea ce duce la o scădere a numărului octanic.
Cei mai eficienți și ieftini aditivi anti-detonare (care stimulează octanul) sunt compușii organici de plumb - tetraetil plumb (TES) și tetrametil plumb , primii devenind mai răspândiți. TPP este un lichid gros, incolor și otrăvitor, cu un punct de fierbere de 200°C. TPP este foarte solubil în hidrocarburi și slab în apă. Inhibă formarea compușilor de peroxid în combustibil, reducând probabilitatea detonării. Capacitatea TPP-urilor de a crește proprietățile antidetonante ale combustibililor a fost descoperită în 1921, iar doi ani mai târziu, TPP-urile au început să fie produse intens în industrie.
Centralele termice nu sunt utilizate în forma lor pură, deoarece plumbul metalic rezultat este depus pe pereții cilindrilor motorului, ceea ce duce la defectarea acestora din urmă. Din acest motiv, în amestecul cu TPP se introduc așa-zișii scavengers, care formează compuși volatili cu plumb metalic. Captatorii sunt de obicei compuși care conțin clor sau brom. Un amestec de TES și scavenger se numește lichid etil, iar benzina care conține aditivi de lichid etil se numește plumb.
Lichidul etilic este foarte eficient în îmbunătățirea proprietăților antidetonante ale combustibililor. Adăugarea unei fracțiuni de procent de lichid etil la benzină vă permite să creșteți numărul octanic cu 5-10 puncte. Cea mai eficientă concentrație de TPP este de 0,5-0,8 g la 1 kg de benzină. Concentrațiile mai mari duc la o creștere a toxicității combustibilului, în timp ce rezistența la detonare crește ușor. Odată cu creșterea conținutului de TPP, fiabilitatea motorului poate scădea și datorită acumulării de plumb în camera de ardere. Dacă combustibilul conține sulf, atunci eficiența centralei termice este redusă drastic, deoarece sulfura de plumb rezultată previne descompunerea peroxizilor. În timpul depozitării benzinelor cu plumb, rezistența la detonare scade ca urmare a descompunerii centralelor termice. Acest proces este accelerat de prezența apei, precipitațiilor, rășinilor în combustibil, depozitării la temperaturi ridicate etc.
Cu toate acestea, TPP este foarte toxic și este cancerigen. Poate pătrunde în sângele uman prin porii pielii și se acumulează treptat în ea. De asemenea, este posibilă intrarea în organism prin tractul respirator, ceea ce poate provoca boli grave. În alimente, chiar și dozele mici de TES provoacă otrăvire fatală. Compușii de plumb îndepărtați din motor cu gazele de eșapament se depun în sol și se depun în frunzele vegetației de pe marginea drumului. Un conținut crescut de plumb a fost găsit chiar și în blana câinilor urbani.
Antidetonantele pe bază de TPP în Federația Rusă sunt interzise de GOST R 51105-97, care reglementează numai producția de benzină fără plumb. În Europa și în alte țări dezvoltate, centralele termice au fost, de asemenea, abandonate odată cu introducerea standardelor Euro-2 .
Doi compuşi pe bază de mangan sunt eficienţi ca aditivi antidetonant: ciclopentadieniltricarbonilmanganez (CTM) C5H5Mn ( CO ) 3 şi metilciclopentadieniltricarbonilmanganez ( MCTM ) CH3C5H4Mn ( CO ) 3 . Prima este o pulbere cristalină galbenă, a doua este un lichid transparent, de culoare chihlimbar cu viscozitate scăzută, cu miros de iarbă, punct de fierbere 233 ° C, densitate 1,3884 g / cm 3 și punct de turnare 1,5 ° C. MCTM este foarte solubil în benzină și practic insolubil în apă.
Ambii acești compuși diferă puțin în proprietăți de performanță și au aproximativ aceeași eficiență. În ceea ce privește cantitatea totală de aditivi, compușii de mangan nu diferă ca eficiență față de centralele termice, totuși, în ceea ce privește conținutul de metal, sunt mai eficienți. În același timp, toxicitatea aditivilor de mangan este de 300 de ori mai mică. Dezavantajul lor este însă descompunerea la lumină, ceea ce duce la pierderea proprietăților antidetonante. În ciuda eficienței lor ridicate, utilizarea lor este limitată de cerințele de mediu.
Pentacarbonilul de fier, complexul de diizobutilenă pentacarbonil de fier și ferocenul sunt de interes ca agenți antidetonant . Eficacitatea fierului pentacarbonil Fe(CO) 5 a fost descoperită în 1924. Este un lichid galben deschis cu un miros caracteristic (densitate 1,457 g/cm3 , punct de fierbere 102,2°C, punct de topire 20°C). A fost folosit în anii 1930 în Germania la o concentrație de 2-2,5 ml/kg. Apoi, însă, utilizarea sa a fost întreruptă din cauza faptului că în timpul arderii sale s-au format oxizi de fier, care au perturbat funcționarea bujiilor. În același timp, uzura pereților cilindrilor motorului a crescut. Creșterea cifrei octanice în cazul Fe(CO) 5 este cu 15-20% mai mică decât atunci când se utilizează lichid etilic. Dezavantajul său este, de asemenea, tendința de a se descompune rapid la lumină în carbonil Fe(CO) 9 insolubil .
Complexul diizobutilenic al pentacarbonilului de fier [Fe(CO) 5 ] 3 [ C8H16 ] 5 este un lichid cu o densitate de 0,955 g/cm3 şi un punct de fierbere de 27-32°C, uşor solubil în benzină. În ceea ce privește rezistența anti-detonare, este aproape de pentacarbonilul de fier.
Ferocen (C 5 H 5 ) 2 Fe este o pulbere cristalină portocalie inflamabilă (punct de topire 174°C, punctul de fierbere 249°C, descompunere 474°C). Este complet solubil în benzină și are o rezistență la detonare mai mare decât alți compuși de fier. Ferocenul și derivații săi pot fi utilizați în compoziția benzinelor de toate mărcile la o concentrație de fier de cel mult 37 mg / ml. Concentrația de ferocen este limitată din două motive. În primul rând, datorită formării oxizilor de fier, care rămân sub formă de funingine pe piesele motorului și, de asemenea, se acumulează în ulei. În al doilea rând, datorită tendinței crescute a benzinei de a forma gumă.
Anilina C 6 H 5 NH 2 este un lichid uleios incolor cu un punct de fierbere de 184°C și un punct de topire de -6°C. Anilina este un compus toxic și are o solubilitate limitată în benzină. În aer, se oxidează și se întunecă. La temperaturi scăzute, amestecurile de anilină cu benzină sunt predispuse la segregare; prin urmare, anilina în forma sa pură nu este utilizată ca agent antidetonant.
Aminele aromatice au un efect antidetonant ridicat, dar numai monometilanilina (N-metilanilina) - C 6 H 5 NHCH 3 este permisă pentru utilizare . Este un lichid uleios galben cu o densitate de 0,98 g/cm 3 , solubil în benzine, alcooli și eteri. Cifra octanică conform metodei de cercetare este 280. Cu toate acestea, aminele aromatice au un dezavantaj semnificativ - sunt predispuse la formarea gumei și cresc uzura pieselor motorului.
Indiferent de natura chimică a agentului antidetonant, concentrația acestuia în combustibil este limitată dintr-un motiv sau altul, ceea ce duce la o creștere limitată a numărului octanic. În plus, creșterea numărului octanic depinde neliniar de concentrația aditivului, iar pentru fiecare agent antidetonant există o concentrație maximă, peste care nu mai prezintă un efect suplimentar.
Proprietăți comparative ale agenților antidetonant [2]
| Tipul de aditiv | Max. conc. | Motivul restricției | Max. creșterea SP |
| Oxigenează | cincisprezece% | Putere calorică relativ scăzută și agresivitate ridicată față de cauciucuri | 4-6 |
| Conținând Pb | 0,17 g Pb/l | Nivel ridicat de toxicitate și formare de carbon în camera de ardere | opt |
| care conţine Mn | 50 mg Mn/l | Uzură crescută, formare de carbon pe bujii și în camera de ardere | 5-6 |
| Conținând Fe | 38 mg Fe/l | Uzură crescută, formare de carbon pe bujii și în camera de ardere | 3-4 |
| Amine aromatice | 1-1,3% | Rășinarea pieselor motorului și a sistemului de combustibil. Uzură crescută a pieselor din grupul cilindru-piston | 6 |