Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Антидетонационного агента )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Антидетонационная агент представляет собой присадки к бензину используется , чтобы уменьшить двигатель стучит и увеличить в топливе октановое за счет повышения температуры и давления , при котором происходит автоматическое зажигание.

Смесь, известная как бензин или бензин, при использовании в двигателях внутреннего сгорания с высокой степенью сжатия имеет тенденцию к детонации (также называемой «звон» или «пинк») и / или к воспламенению раньше, чем возникнет правильно рассчитанная искра ( предварительное зажигание , см. детонацию в двигателе ).

Исследование [ править ]

Ранние исследования этого эффекта возглавляли А. Х. Гибсон и Гарри Рикардо в Англии, а также Томас Мидгли-младший и Томас Бойд в США. Открытие, что свинцовые присадки изменили это поведение, привело к широкому распространению этой практики в 1920-х годах и, следовательно, к более мощным двигателям с более высоким сжатием. Самой популярной добавкой был тетраэтилсвинец . Однако с открытием ущерба окружающей среде и здоровью, причиненного свинцом, приписываемым Дереку Брайс-Смиту и Клэру Кэмерону Паттерсону , и несовместимости свинца с каталитическими нейтрализаторамиЭта практика была обнаружена практически на всех автомобилях США с 1975 года, но в 1980-х годах эта практика начала исчезать. Большинство стран отказываются от этилированного топлива, хотя различные присадки по-прежнему содержат соединения свинца. Другие добавки включают ароматические углеводороды , простые эфиры и спирт (обычно этанол или метанол ).

Типичные агенты [ править ]

Типичные используемые антидетонационные средства:

Тетраэтилсвинец [ править ]

В США, где тетраэтилсвинец смешивался с бензином (в основном для повышения октанового числа) с начала 1920-х годов, стандарты по поэтапному отказу от этилированного бензина были впервые введены в 1973 году. В 1995 году этилированное топливо составляло лишь 0,6% от общего объема продаж бензина и менее 2000 тонн свинца в год. С 1 января 1996 г. - Закон о чистом воздухе.запретил продажу этилированного топлива для использования в дорожных транспортных средствах в США. Хранение и использование этилированного бензина в обычном дорожном транспортном средстве в настоящее время влечет за собой штраф в размере не более 10 000 долларов США. Однако топливо, содержащее свинец, может по-прежнему продаваться для бездорожья, включая самолеты, гоночные автомобили, сельскохозяйственное оборудование и судовые двигатели. Запрет на этилированный бензин привел к тому, что автомобили выбросили в воздух меньше тысячи тонн свинца.

Подобные запреты в других странах привели к резкому снижению уровня свинца в кровотоке людей . [2] [3]

Побочным эффектом свинцовых добавок была защита седел клапанов от эрозии. Двигатели многих классических автомобилей нуждались в модификации для использования неэтилированного топлива, поскольку этилированные топлива стали недоступны. Однако также производятся продукты «Заменитель свинца», которые иногда можно найти в магазинах автозапчастей.

Бензин, поставляемый к насосу, также содержит присадки для уменьшения накопления углерода в двигателе, улучшения сгорания и облегчения запуска в холодном климате.

В некоторых частях Южной Америки , Азии и Ближнего Востока все еще используется этилированный бензин. С 1 января 2006 г. в странах Африки к югу от Сахары было прекращено использование этилированного бензина. Все больше стран разрабатывают планы по запрету этилированного бензина в ближайшем будущем.

Некоторые эксперты предполагают, что этилированный бензин был причиной глобальной волны преступности в конце 1980-х - начале 1990-х годов. [4]

Чтобы избежать отложения свинца внутри двигателя, в бензин добавляют поглотители свинца вместе с тетраэтилсвинцом. Самые распространенные из них:

  • Трикрезилфосфат
  • 1,2-дибромэтан
  • 1,2-дихлорэтан

MMT [ править ]

Метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца (ММТ) в течение многих лет использовался в Канаде и недавно в Австралии для повышения октанового числа. Это также позволяет старым автомобилям, предназначенным для использования этилированного топлива, работать на неэтилированном топливе без необходимости использования добавок для предотвращения эрозии штока клапана.

Крупное канадское исследование 2002 года (финансируемое автопроизводителями, выступающими против его использования) пришло к выводу, что MMT снижает эффективность контроля автомобильных выбросов и увеличивает загрязнение от автомобилей. Однако более позднее исследование, проведенное канадским правительством, показало, что «не было обнаружено, что уведомление о дефекте может быть вызвано MMT». [5]

В течение долгого времени было проведено множество исследований, которые подтвердили, что использование ММТ совместимо с транспортными средствами и безопасно для здоровья человека и окружающей среды. В частности, ARCADIS Consulting провела оценку рисков MMT в 2013 году в соответствии с методологией, разработанной Европейской Комиссией. Эта оценка риска была проверена независимой комиссией и признана Комиссией ЕС соответствующей их методологии. Он пришел к выводу, что «когда ММТ используется в качестве топливной добавки к бензину, никаких серьезных проблем для здоровья человека или окружающей среды, связанных с воздействием либо ММТ, либо продуктов его превращения [сгорания] (фосфата марганца, сульфата марганца и четырехокиси марганца), не было обнаружено даже на местах. где ММТ разрешено использовать при уровнях до 18 мг Mn / л ». [6]

Как заявляет Health Canada в своей оценке риска широкого использования MMT в канадском бензине, «все анализы показывают, что продукты сгорания MMT в бензине не представляют дополнительного риска для здоровья канадского населения» [7]

MMT производится восстановлением бис (метилциклопентадиенил) марганца с использованием триэтилалюминия. Восстановление проводят в атмосфере окиси углерода. ММТ представляет собой так называемое полусэндвич-соединение, или, точнее, комплекс фортепиано со стулом (поскольку три лиганда CO подобны ножкам табурета для фортепиано). Атом марганца в MMT координирован с тремя карбонильными группами, а также с метилциклопентадиенильным кольцом. Эти гидрофобные органические лиганды делают MMT очень липофильным, что может увеличить биоаккумуляцию.. В то время как структура mmt предполагает липофильность и способность к биоаккумуляции, сравнение факторов биоконцентрации (BCF), сообщенных для видов растений и животных, с нормативными пороговыми значениями (например, US EPA и EU REACH) указывает на низкий потенциал биоаккумуляции mmt. На рисунках 2 и 3 исследования (страницы 182 и 184) показан график BCF в зависимости от времени и показан потенциальный BCF для млн т. На этих рисунках верхняя кривая (A) демонстрирует выход на плато за 9 дней mmt BCF на уровне примерно 400 у растений и 200 у рыб, причем оба значения значительно ниже пороговых значений биоаккумуляции / очень биоаккумуляции (B / vB) Агентства по охране окружающей среды США, REACH ЕС. и Окружающая среда и изменение климата, Канада. [8]

Известны различные родственные комплексы, включая ферроцен, который также рассматривается как добавка к бензину.

Ферроцен [ править ]

Ферроцен - это металлоорганическое соединение с формулой Fe (C 5 H 5 ) 2 . Это прототип металлоцена , типа металлоорганического химического соединения, состоящего из двух циклопентадиенильных колец, связанных с противоположных сторон от центрального атома металла . Такие металлоорганические соединения также известны как сэндвич-соединения . [9] Быстрый рост металлоорганической химии часто связывают с ажиотажем, вызванным открытием ферроцена и его многочисленных аналогов.

Ферроцен и его многочисленные производные не имеют крупномасштабного применения, но имеют множество нишевых применений, в которых используются их необычная структура (лигандные каркасы, фармацевтические кандидаты), надежность (антидетонационные составы, предшественники материалов) и окислительно-восстановительные реакции (реагенты и окислительно-восстановительные стандарты). ). Было предложено использование для глобального похолодания. [10]

Ферроцен и его производные - это антидетонационные агенты, добавляемые в бензин, используемый в автомобилях, и они более безопасны, чем запрещенный в настоящее время тетраэтилсвинец. [11] Растворы присадок к бензину, содержащие ферроцен, могут быть добавлены к неэтилированному бензину, чтобы его можно было использовать в старинных автомобилях, предназначенных для работы на этилированном бензине. [12] Железосодержащие отложения, образованные из ферроцена, могут образовывать проводящее покрытие на поверхностях свечей зажигания.

Пентакарбонил железа [ править ]

Пентакарбонил железа , также известный как карбонил железа, является соединением с формулой Fe ( C O ) 5 . При стандартных условиях Fe (CO) 5 представляет собой сыпучую жидкость соломенного цвета с резким запахом.

Это соединение является обычным предшественником различных соединений железа, в том числе многих, которые используются в органическом синтезе . [13] Fe (CO) 5 получают реакцией мелких частиц железа с монооксидом углерода . Fe (CO) 5 продается недорого.

Пентакарбонил железа - один из гомолептических карбонилов металлов ; т.е. комплексы металлов, связанные только с лигандами CO . Другие примеры включают октаэдрический Cr (CO) 6 и тетраэдрический Ni (CO) 4 .

Большинство карбонилов металлов имеют 18 валентных электронов , и Fe (CO) 5 соответствует этой схеме с 8 валентными электронами на Fe и пятью парами электронов, обеспечиваемыми лигандами CO. Отражая его симметричную структуру и нейтральность заряда, Fe (CO) 5 является летучим ; это один из наиболее часто встречающихся жидких комплексов металлов.

Fe (CO) 5 имеет тригонально-бипирамидальную структуру с атомом Fe, окруженным пятью лигандами CO : три в экваториальных положениях и два аксиально связанных. Каждая связь Fe-CO является линейной.

Fe (CO) 5 - это архетипическая флюксная молекула из-за быстрого обмена аксиальными и экваториальными группами CO по механизму Берри на шкале времени ЯМР . Следовательно, спектр ЯМР 13 C показывает только один сигнал из-за быстрого обмена между неэквивалентными сайтами CO.

В Европе пентакарбонил железа когда-то использовался в качестве антидетонационного агента в бензине вместо тетраэтилсвинца . Еще две современные альтернативные топливные присадки - это ферроцен и метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца . Fe (CO) 5 используется в производстве « карбонильного железа », мелкодисперсной формы железа, используемого в магнитных сердечниках высокочастотных катушек для электроники, а также для производства активных ингредиентов некоторых материалов, поглощающих радар (например, железных шариков). краска ). Он известен как химический предшественник для синтеза различных железосодержащих веществ.наночастицы .

Было обнаружено, что пентакарбонил железа является сильным ингибитором скорости пламени в пламени на основе кислорода.

Толуол [ править ]

Толуол представляет собой прозрачную нерастворимую в воде жидкость с типичным запахом разбавителей для краски , благоухающим сладким запахом родственного соединения бензола . Это ароматический углеводород, который широко используется в качестве промышленного сырья и растворителя . Как и другие растворители, толуол также используется в качестве ингаляционного препарата из-за его опьяняющих свойств. [14] [15]

Толуол может использоваться в качестве бензинового бустера в бензиновых топливах, используемых в двигателях внутреннего сгорания.. Толуол в количестве 86% по объему использовался во всех командах Формулы-1 с турбонаддувом в 1980-х годах, первыми из которых выступила команда Honda. Остальные 14% были «наполнителем» н-гептана, чтобы снизить октановое число для соответствия ограничениям по топливу Формулы-1. 100% толуол можно использовать в качестве топлива как для двухтактных, так и для четырехтактных двигателей; однако из-за плотности топлива и других факторов, топливо не испаряется легко, если его предварительно не нагреть до 70 градусов Цельсия (Honda достигла этого в своих автомобилях Формулы 1, проложив топливопроводы через выхлопную систему для нагрева топлива). Толуол также создает те же проблемы, что и спиртосодержащее топливо, поскольку он разъедает стандартные резиновые топливопроводы и не имеет смазывающих свойств, как стандартный бензин, что может сломать топливные насосы и вызвать износ верхнего отверстия цилиндра.

Толуол также использовался в качестве хладагента из-за его хороших способностей к теплопередаче в натриевых холодных ловушках, используемых в контурах системы ядерных реакторов.

Свойства ксилолов и этилбензола почти идентичны свойствам толуола, причем последний рекламируется нефтеперерабатывающим заводом как «компонент высокоэффективного топлива».

2,2,4-триметилпентан (изооктан) [ править ]

2,2,4-Триметилпентан , также известный как изооктан , представляет собой изомер с октановым числом, который определяет 100 баллов по шкале октанового числа (нулевая точка - н- гептан ). Это важный компонент бензина .

Изооктан массово производится в нефтяной промышленности, обычно в виде смеси с соответствующими углеводородами. В алкилирование алкилирует процесс изобутана с изобутилена с использованием сильного кислотного катализатора. В процессе NExOCTANE [16] изобутилен димеризуется в изооктен, а затем гидрируется до изооктана .

См. Также [ править ]

  • Противоречие МТБЭ

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Информационный бюллетень - Краткая история октана в бензине: от свинца до этанола | Официальные документы | EESI" .
  2. ^ findarticles.com
  3. ^ Schnaas L, Rothenberg SJ, Flores MF и др. (Июль 2004 г.). «Кровь свинца светская тенденция в когорте детей в Мехико (1987-2002)» . Environ. Перспектива здоровья . 112 (10): 1110–5. DOI : 10.1289 / ehp.6636 . PMC 1247386 . PMID 15238286 . Архивировано из оригинала на 2012-07-08.  
  4. ^ Casciani, Dominic (2014-04-21). «Исключение свинца из бензина привело к снижению преступности?» . BBC News .
  5. ^ Общий обзор уведомлений о дефектах и ​​отзывах, связанных с выбросами (Канада и США), Environment Canada (31 января 2005 г.)
  6. ^ Оценка риска трикарбонила метилциклопентадиенил марганца (mmt) при использовании в качестве добавки к топливу, Arcadis (ноябрь 2013 г.).
  7. ^ Оценка риска продуктов сгорания метилциклопентадиенил-трикарбонила марганца (ММТ) в бензине », Министерство здравоохранения Канады (6 декабря 1994 г.)
  8. ^ Гаррек, JP; Кудо, А. (1985). «Распределение и накопление трикарбонила метилциклопентадиенил марганца (ММТ-антидетонатор) в экспериментальной пресноводной экосистеме». Загрязнение окружающей среды . Серия B (3): 173–188. DOI : 10.1016 / 0143-148x (85) 90042-4 .
  9. ^ R. Dagani (3 декабря 2001). «Пятьдесят лет химии ферроцена». Новости химии и техники . 79 (49): 37–38. DOI : 10.1021 / СЕН-v079n049.p037 .
  10. ^ Климатическая инженерия путем имитации естественной запыленности. Контроль климата: метод аэрозоля железной соли, Earth Syst. Dynam., 8, 1-54, 2017 https://doi.org/10.5194/esd-8-1-2017
  11. ^ Применение присадок к топливу. Архивировано 05 мая 2006 г. на Wayback Machine.
  12. ^ Патент США 4,104,036
  13. ^ Самсон, С.; Стефенсон, Г.Р. «Пентакарбонилирон» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (Эд: Л. Пакетт) 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. ‹См. Tfd› doi : 10.1002 / 047084289X .
  14. ^ Streicher HZ, Gabow PA, Мосс AH, Коно D, Kaehny WD (1981). «Синдромы нюхания толуола у взрослых». Аня. Междунар. Med . 94 (6): 758–62. DOI : 10.7326 / 0003-4819-94-6-758 . PMID 7235417 . 
  15. ^ Devathasan G, Low D, Teoh PC, Ван SH, Вонг PK (1984). «Осложнения хронического злоупотребления клеем (толуолом) у подростков». Aust NZJ Med . 14 (1): 39–43. DOI : 10.1111 / j.1445-5994.1984.tb03583.x . PMID 6087782 . 
  16. ^ NExOCTANE - Neste Jacobs архивации 23 декабря 2007, в Wayback Machine

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с агентами Antiknock на Викискладе?