4.4. Катализаторы горения

Назначение – инициировать горение топлива, особенно на последних стадиях, характеризующихся недостатком кислорода. Присадки этого типа используют преимущественно в мазутах, но в некоторых случаях вводят и в светлые топлива. Наиболь­ший эффект от применения катализаторов горения наблюдает­ся в дизельных топливах, горючая смесь которых в камере сго­рания гетерогенна, т. е. образована парами и мелкими каплями топлива, а также частицами сажи. Вообще, чем тяжелее топли­во, тем эффективнее действие присадки. В качестве активного компонента катализаторы горения содержат соединения метал­лов, катализирующих окисление углеводородов: железа, меди, марганца и т. д. Патентуются также беззольные присадки, на­пример на основе органических пероксидов. В этом случае их называют инициаторами. Рабочие концентрации катализаторов горения лучше всего устанавливать по металлу. Достаточно, если в топливе будет 5-50 млн”1 металла-катализатора. Кон­центрации самих присадок в таком случае будут составлять сотые доли процента.

Следует заметить, что мировой опыт использования катали­заторов горения в светлых топливах невелик. Поэтому многие вопросы, связанные с оптимальными способами применения присадок, их побочным действием и т. д., до конца не выяснены.

Принцип действия. Ускорение горения углеводородов может достигаться различными путями в зависимости от состава при­садок. Полагают, что соединения щелочных и щелочноземель­ных металлов повышают концентрацию гидроксил-ионов в пламени. Последние, сорбируясь на поверхности горящих час­тиц и являясь сильными окислителями, участвуют в реакции горения. Соединения переходных металлов служат переносчи­ками кислорода с первых стадий горения, характеризующихся его избытком, на последние, где окислителя не хватает.

Показатели эффективности катализаторов горения оцени­ваются по экономичности двигателя и токсичности отработав­ших газов.

Ассортимент. В России к применению в составе дизельных топлив и автомобильных бензинов допущены соответственно присадки 0010 и 0011, представляющие собой растворы ком­плексных железосодержащих соединений. Они выпускаются ЗАО “Академия прикладных исследований” (Санкт-Петербург) по ТУ 0257-010-4895014-98 и 0257-011-4895014-98. В связи с тем, что это – первые отечественные присадки такого назна­чения, их достоинства и особенности подлежат всестороннему изучению. Требования к присадкам, предусмотренные упомя­нутыми техническими условиями, следующие:

Tabl.1

Дополнительные свойства. Катализаторы горения на основе меди и железа способствуют ускоренной регенерации катали­тических нейтрализаторов и сажевых фильтров, снижая темпе­ратуру регенерации, т. е. действуя как антисажевые присадки.

Ограничения и недостатки катализаторов горения в светлых топливах известны мало. Следует обратить особое внимание на окислительную стабильность содержащих их топлив. Кроме того, подобно всем металлсодержащим присадкам, катализато­ры горения характеризуются определенной зольностью. Повы­шенная зольность приводит к увеличению эмиссии твердых частиц. Это ограничивает концентрации катализаторов горения в топливах. Точные ограничения не установлены, но, вероятно, увеличение концентрации металла в топливе более 50 млн”1 нежелательно.