1. Метанол (метиловый спирт)CAS 67-56-1Метанол (CH₃OH) – простой одноатомный спирт с очень высоким октановым числом смешения (около 120–134), которое сильно зависит от состава бензина или топливной смеси. Как антидетонатор он эффективен уже при малых дозах, но обладает сильной гигроскопичностью и высокой растворимостью в воде. Из-за этого чистый метанол в бензиновой смеси вызывает риск фазового расслоения при попадании влаги. Для предотвращения этого метанолсодержащие смеси обязательно стабилизируют особыми присадками-стабилизаторами. Наиболее известны высокооктановые добавки из стабилизированного метанола/ При правильной подготовке смеси метанол позволяет значительно повысить октановое число и удешевить топливо. В современной технике (с впрыском и электронным управлением) допускаются концентрации метанола до 30–40 объемных процентов, однако нормативно в РФ и СНГ ограничены 1% из-за требований к качеству бензина и состояния старого автопарка. Метанол хорошо сгорает и увеличивает содержание кислорода в топливе (50 % O по массе), что улучшает чистоту сгорания. При хранении топливо с метанолом требует контроля подтоварной воды, конденсирующейся из воздуха. Не менее важно, чтобы в бензине с оксигенатными добавками применялись антиокислители, такие как
ОКСИСТАЗИС.
2. Реагент ВОД-20, антидетонационная добавкаТУ 20.59.42-009-40423710-2020Одна из самых известных на российском и зарубежном рынках высокооктановых оксигенатных метанолсодержащих добавок, с октановым числом смешения по исследовательскому методу (ОЧИС = 140). Это стабилизированная добавка, удерживающая в смеси с бензином (либо прямогонным бензином, газовым конденсатом, нафтой) без расслоения от 1% до 5,5% воды, в зависимости от марки. Способна самостоятельно, без других добавок, поднять октановое число прямогонного бензина с 56 единиц до 92 и даже 95. Кроме того, улучшает фазовую стабильность бензинов ароматических и спиртовых составов, снижает CO и CH в выхлопах, повышает моющие свойства. Помимо своей эффективности,
ВОД-20 вне зависимости от цен на бензин или другие топливные компоненты, всегда остается самой выгодной по цене и позволяет получать прибыль в периоды, когда любые другие добавки этого сделать не позволят. Позволяет переводить без удорожания бензин из 92 в 95 и 98. Разумеется, как и любые добавки на основе метанола, ВОД-20 требует первичной разовой подготовки резервуаров в виде тщательной промывки или пропарки, а также контроля уровня подтоварной воды. Может применяться с любыми другими высокооктановыми добавками одновременно, а также не требует особых условий для применения, достаточно простой циркуляции или перемешивания.
3. Этанол (этиловый спирт, метилкарбинол)CAS 64-17-5Этанол (C₂H₅OH) – широко используемый биоэтанол, знакомый как топливная добавка (E10, E85 и др.). Как и метанол, он значительно повышает октановое число (исследовательский RON чистого этанола 108–115, а BRON от 115 до 130), причем спирты повышают RON сильнее MON. Из-за наличия кислорода (35% O) при сгорании этанол добавляет менее вредных летучих (уменьшает CO и частицы), но немного повышает испаряемость смеси. Этанол смешивается с бензином неидеально (образует азеотропы), что ведет к нелинейному росту давления паров смеси при небольших концентрациях (расширяет фронт дистиллята). По регламенту ЕС и США в бензин допускается до 10–15% этанола (в Европе в стандартном моторном бензине обычно до 5–10%, в США возможна установка допусками до 15%). Этанол менее гигроскопичен, чем метанол, но все же впитывает воду – при неправильном хранении в системе возможна коррозия и расслоение бензина и топливной смеси, то есть требуется введение в состав присадок-стабилизаторов, а также антиокислителей, например
ОКСИСТАЗИС.
4. Изобутанол (изобутиловый спирт, 2-метилпропанол-1)CAS 78-83-1Изобутанол (2-метилпропанол, C₄H₉OH) – второй по популярности после этанола спирт. Он обладает высоким собственным октановым числом: около 113 (RON), а его BRON от 110 до 120, что является максимальным среди изомеров C₄-спиртов. По теплоте сгорания изобутанол близок к бензину, при этом у него намного ниже гигроскопичность и более совместимый парциальный характер испарения по сравнению с метанолом/этанолом. Изобутанол можно смешивать с бензином в более высоких концентрациях – согласно законодательству США допускается до 12,5–16% (об.). Эффект повышения октанового числа пропорционален доле: 10–15% изобутанола уже дает сравнимый с Э10 прирост октанового числа. Как и другие спирты, изобутанол содержит кислород (~21,6% по массе) и снижает выброс твердых частиц и CO. Недостатком могут быть небольшое повышение растворимости воды и ухудшение холодного пуска в сильные морозы (ниже –20 °C), однако это менее критично, чем у метанола/этанола (хотя присадки-стабилизаторы полностью устраняют эти недостатки).
5. МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир)CAS 1634-04-4Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ, (CH₃)₃COCH₃) – один из самых известных оксигенатов. Его отличает очень высокая октановая характеристика (смесь МТБЭ-бензина типично RON ≈115–120, в целом BRON от 105 до 123) и низкая водорастворимость. Эфиры, такие как МТБЭ, не образуют азеотропов с бензином и водой, поэтому добавка не создает проблем фазового расслоения. Легко смешивается с базовым бензином и более совместим с бензиновой инфраструктурой, чем спирты. В прошлом применялся повсеместно (до 20–15% в смеси) как дешевый заменитель дорогих компонентов. Однако его недостатки – это устойчивость в почве и грунтовых водах, что привело к запретам или ограничениям (в США использование МТБЭ ограничено в ряде штатов). Технических проблем от добавления МТБЭ обычно нет: он немного увеличивает испаряемость (незначительно) и повышает парциальную фракцию при 100°C дистилляции. По материалам и уплотнениям показывает умеренное набухание (как и большинство эфирных примесей), что подтверждается испытаниями: 13% МТБЭ давал несколько большее набухание, чем этанол или бензин. Как и другие C₅-этиловые эфиры, обеспечивает значительное повышение октанового числа на объем добавки и снижает выбросы CO и HC, но может повысить выброс формальдегида.
6. ЭТБЭ (этил-трет-бутиловый эфир)CAS 637-92-3Этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ, C₆H₁₄O) – родственник МТБЭ, получаемый из изобутилена и этанола. Собственный RON ЭТБЭ также высок (примерно 110–115), а BRON от 105 до 123. По свойствам схож с МТБЭ, но имеет чуть более высокую температуру кипения и ниже давление паров смеси, что слегка снижает испаряемость топлива. Он также не растворяется в воде, но образует с ней азеотропные смеси и хорошо смешивается с бензином и топливными смесями. Вопрос набухания уплотнений: исследования показали, что 13% ЭТБЭ в топливе дает меньшее набухание для большинства резин и уплотнений, чем 13% MTBE. Разрешен к применению в топливе во многих странах (до ~22% C₅+ эфиров по директиве ЕС). ЭТБЭ дает тот же эффект повышения октанового числа, что и этанол, но с преимуществом стабильности и меньшего влияния на экологию. Ограничений на ЭТБЭ обычно нет (кроме общеевропейского лимита кислорода), поэтому он востребован там, где ограничивают этанол.
7. ТАМЭ (трет-амилметиловый эфир)CAS 994-05-8Трет-амилметиловый эфир (ТАМЭ) – C₆H₁₄O, тоже оксигенат семейства тяжёлых эфиров (часто производится из пентана). Его свойства близки к МТБЭ/ЭТБЭ: RON примерно 111–116, а BRON также от 105 до 123, невысокая растворимость в воде и предсказуемое давление паров в смеси.Хорошо повышает октановое число, но на практике стал реже применяться, поскольку уступает по доступности МТБЭ/ЭТБЭ. В то же время дает более высокие выбросы формальдегида, чем МТБЭ. Ограничений на ТАМЭ мало (аналогично другим эфирам C₅+), поэтому в регионах с достаточным сырьем используется как альтернатива МТБЭ, особенно в США. Как и другие эфиры, он разжижает тяжелые фракции топлива (увеличивает отбор при ~100 °C) и улучшает свойства смеси. Проблем при хранении/сжигании ТАМЭ не больше, чем у МТБЭ (отсутствие коррозии, легкая детонация).
8. Толуол (метилбензол, фенилметан)CAS 108-88-3Толуол (C₇H₈) – простой ароматический углеводород с очень высоким RON (~114–120) и хорошей теплотой сгорания. Октановое число смешения толуола при повышении концентрации меняется нелинейно, сильно зависит от состава бензина и может составлять от RON=150 в малой концентрации до RON=120 в большой концентрации. В нефтепереработке толуол традиционно используется как октановый бустер при производстве топлив премиум-класса и «гоночных» смесей. Молекула толуола неполярна, она полностью совместима с бензиновыми углеводородами и не требует специальных стабилизаторов. Добавка толуола значительно повышает октановое число (прибавка около +7–10 единиц RON при 10% дозировке), но есть и серьёзные недостатки: из-за ароматичности увеличиваются выбросы токсичных соединений (в том числе формальдегида и бензола), возрастает плотность топлива и ухудшаются экологические показатели. В современных нормативных бензинах доля толуола строго лимитируется (обычно 20–25% по объему, чтобы не превысить по нормам содержание ароматики и бензола). На предприятиях НПЗ толуол чаще применяют не в чистом виде, а в составе фракций (бентол, толуольная фракция) для повышения октана при минимальном эффекте на состав смеси и смазочные свойства.
9. Анилин (аминобензол, бензоламин, фениламин) CAS 62-53-3Анилин C₆H₅NH₂ — ароматический амин, предшественник монометиланилина, используемый как антидетонатор. Родоначальник всего класса ароматических аминов. Октановое число смешения (BRON) анилина изменяется нелинейно в зависимости от концентрации и может быть дано только для частных случаев, например: 376 при 1% объемных и 356 при 2% объемных. Быстро окисляется и темнеет, в связи с чем требуется введение в состав антиокислителей, например
ОКСИСТАЗИС, в дозировке от 50 до 200 мг/л. Добавление антиокислителей важно не только для предотвращения потемнения, но и для снижения смолообразования, негативно влияющего на двигатель и топливную систему автомобиля. Благодаря ароматическому ядру анилин способствует увеличению параметра MON, что полезно для синергии с другими компонентами топливной формулы. Хорошо смешивается с углеводородными фракциями бензина, не образует фазовых разделений и не требует добавления стабилизаторов. При объёмных долях до 5 % смесь остаётся однородной во всём диапазоне рабочих температур. Однако из-за наличия аминогруппы анилин может вступать в слабые реакции с кислотными компонентами топлива (например, с остаточными кислородсодержащими следами), что требует контроля чистоты исходного бензина и контроля рН. Анилин при сгорании даёт меньше креозотовых смол, чем некоторые ароматические углеводороды (например, толуол), благодаря присутствию азота, который частично переводится в оксиды азота, способствующие более полному сгоранию.
10. N-метиланилин (ММА, монометиланилин) CAS 100-61-8Толуол (C₇H₉N) – ароматический амин, используемый в качестве высокоэффективного антидетонатора. Октановое число смешения (BRON) монометиланилина изменяется нелинейно в зависимости от концентрации и может быть дано только для частных случаев, например: 526 при 1% объемных и 571 при 2% объемных. Быстро окисляется и темнеет, в связи с чем требуется введение в состав антиокислителей, например
ОКСИСТАЗИС, в дозировке от 50 до 200 мг/л. Добавление антиокислителей важно не только для предотвращения потемнения, но и для снижения смолообразования, негативно влияющего на двигатель и топливную систему автомобиля. Кроме того, снизить смолообразование можно при помощи моющих добавок, либо катализаторов горения, способствующих более полному сгоранию бензиновой смеси и таким образом препятствующих образованию смол.
11. Ферроцен (циклопентадиенилжелезо (II))CAS 102-54-5Ферроцен (Fe(C₅H₅)₂) – органическое железосодержащее соединение, известное как сильный антидетонатор. Он обладает хорошим повышающим октан эффектом (повышает RON топлива при ppm-уровнях добавки), совместим с бензином и не ухудшает его испаряемость. Для повышения октанового числа бензина на 4-6 пунктов достаточно всего 175 граммов ферроцена на тонну. Однако ферроцен – это порошок (точка плавления ~174 °C), плохо растворимый в углеводородах и требующий применения растворителей-носителей. Поэтому его обычно вводят в топливо уже в виде жидких концентратов. Главный недостаток ферроцена – образование окислов железа при сгорании. На деталях двигателя и катализаторе могут образовываться ржаво-красные отложения железа. Эти металлические шламы обладают проводимостью и со временем могут начать негативно действовать на искру свечей зажигания. При использовании ферроцена важно предусмотреть частую замену свечей и фильтров, а также системы очистки катализатора, либо применять специальные присадки-выносители, которые значительно снижают негативные эффекты ферроцена. Несмотря на это, в ряде случаев (особенно при подготовке моторных бензинов к высоким требованиям по RON) ферроцен всё еще используется, особенно если опции с ионами марганца недоступны. Недостатки ферроцена: склонность к образованию отложений и требование введения в состав через органические носители.
12. ММТ (метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца)CAS 12108-13-3 MMT, или MCMT ((C₅H₄CH₃)Mn(CO)₃), – полусэндвич-комплекс марганца с высокой липофильностью. Первоначально он применялся как заменитель тетраэтилсвинца в топливе и способен заметно повысить октановое число бензина даже при очень низких концентрациях. Чаще всего в топливо вводят до ~8–10 мг Mn/л (это примерно 0,0008–0,0010% Mn по массе), что соответствует действующему разрешению для неэтилированных бензинов. Как и ферроцен, MMT дает улучшение детонационной стойкости, но оставляет после сгорания продукты окисления марганца – MnO₂ и Mn₃O₄, которые отравляют каталитические нейтрализаторы и при длительном применении ухудшают их работу. Эксперименты показали, что продукты сгорания марганца «необратимо забивают» камеры сгорания и каталитические блоки, хотя сами органомарганцевые соединения относительно малотоксичны. Однако, в случае применения специальных присадок-выносителей, данные негативные эффекты можно свести к минимуму. При этом добавление MMT в небольших дозах по сравнению с другими присадками дает минимальное изменение свойств самого топлива. Недостатки ММТ: наличие марганца в выхлопе, образование нагаров и отложений оксидов Mn на деталях двигателя, а также необходимость использования концентратов-носителей для его введения, а также обязательное применение присадок-выносителей. Учитывая современные экологические требования, MMT сегодня применяют ограниченно (например, в Канаде и США разрешен на уровне соответствия EPA).