افزودنی های تقویت کننده اکتان فاقد خاکستر

توسط maryam azar · منتشر شده 2023-06-10 · بروزرسانی شده 2023-12-06

اکتان بوسترها در واقع مواد تقویت‌ کننده افزودنی به سوخت هستند. این محصول با افزایش درجه اکتان سوخت عملکرد خودرو را افزایش می‌دهد. با افزایش درجه اکتان، پیش‌احتراق دشوارتر صورت می‌گیرد. بنابراین میزان فشار یا تراکم بالاتر می‌رود که این به نوبه خود بهبود عملکرد موتور را به همراه خواهد داشت.

آنیلین

آنیلین یک آمین آروماتیک اولیه است .چندین آمین آروماتیک به دلیل عدد اکتان بالا ناشی از ترکیب آن ها با بنزین به عنوان تقویت کننده های اکتان بالقوه شناسایی شده اند توانایی ضد کوبش آمین های آروماتیک با تمایل آن ها به تشکیل مولکول های پایدار در طول احتراق توضیح داده می شود که قادر به واکنش مجدد رادیکال های فعال نیستند، که در نتیجه سرعت کلی احتراق را کاهش می دهد .در آمین های آروماتیک، متیل آنیلین بیش ترین توجه را به خود جلب کرده است، زیرا مسئول یک افزایش اکتان مهم است، و در عین حال، کم ترین تشکیل صمغ را نشان می دهد، که یکی از اشکالات اصلی آمین های آروماتیک است.

آمین ‌های آروماتیک سمیت و بوی بد را نشان می ‌دهند. از دیدگاه زیست ‌محیطی, باید تاکید کرد که تمام ترکیبات حاوی نیتروژن، به دلیل اکسیداسیون جزئی نیتروژن در احتراق، انتشار اکسید نیتروژن را در گازهای خروجی افزایش می دهند با این وجود سمیت به طور قابل ‌توجهی بسته به گروه‌ ها و ساختار عملکردی تغییر می‌کند.

هیدرازین ها

اصطلاح هیدرازین ها به گروهی از ترکیبات اشاره دارد که حاوی دو اتم نیتروژن هستند که توسط یک پیوند کووالانسی به هم متصل شده اند. در این گروه هیدرازین -دی متیل هیدرازین- مونو متیل هیدرازین و دی فنیل هیدرازین قرار دارند. یک مایع قابل اشتعال بی رنگ با بوی آمونیاک مانند است. گزارش شده است که هیدرازین دارای ارزش RON (110) است. در مورد استفاده از هیدرازین ها در فرمولاسیون بنزین، مقالات کمی در مورد تاثیر آن ها بر کیفیت ضد کوبش سوخت یافت شده است .در ایالات متحده از هیدرازین به عنوان یک افزودنی برای بهبود در بنزین ها یاد می کند، اما جزئیات بیشتری در این زمینه ارائه نشده است. در مقابل، در ایالات متحده نشان می دهد که “وجود مقادیر جزئی هیدرازین بدون جانشین، درجه اکتان بنزین را به میزان ۱۰ یا بیشتر واحد اکتان کاهش می دهد .از سوی دیگر، ثبت اختراع ۴۶۹۵۲۹۲ ایالات متحده، که با مخلوط های بنزین – الکل سر و کار دارد، داده هایی را در مورد مقادیر RON و MON بنزین های پایه مختلف هنگامی که هیدرازین ها به عنوان افزودنی استفاده می شوند، ارائه می دهد.

با این حال باید تاکید کرد که علاقه هیدرازین ها به عنوان افزودنی های بنزین بر روی کیفیت اکتان متمرکز نیست، بلکه تمرکز بر افزایش قابلیت اشتعال، ثبات دمای پایین و کاهش خورندگی نسبت به قطعات موتور در مقایسه با مخلوط های بنزین-الکل دارد. هیدرازین و مشتقات آن به شدت سمی و به شکل خطرناکی ناپایدار هستند. هیدرازین اثر مخربی بر باکتری ها، جلبک ها و حیات وحش آبزی دارد. در نتیجه، انتشار فاضلاب حاوی هیدرازین مجاز نیست. از آنجا که این خانواده از ترکیبات به طور بالقوه اثرات نامطلوب شدیدی بر سلامت انسان و محیط زیست ایجاد می کنند، مقررات متعددی برای هیدرازین ها توسط سازمان های مختلف بین المللی و ملی ایجاد شده است.

آمین ها

در شیمی آلی، آمین ها ترکیبات و گروه های عاملی هستند که حاوی یک اتم نیتروژن پایه با یک جفت تکی هستند. آمین ها مشتقات رسمی آمونیاک هستند، که در آن یک یا چند اتم هیدروژن با یک جانشین مانند یک گروه آلکیل یا آریل جایگزین شده اند (این ها ممکن است به ترتیب آلکیل آمین ها و آریل آمین ها نامیده شوند). به طور کلی، آمین های آروماتیک حلالیت کمی در آب دارند. آمین های مهم شامل آمینو اسیدها، آمین های بیوژنیک، تری متیل آمین و آنیلین هستند. مشتقات غیر آلی آمونیاک نیز آمین نامیده می شوند، مانند کلرامین. ایالت متحده ادعا می کند که از یک افزودنی سوخت ضد کوبش غیر فلزی بر پایه آمین های پلی آریل استفاده کرده است. ترکیب سوخت بنزین که بخش عمده ای آن را بنزین و بخش جزئی آن را یک یا چند پلی آریل آمین تشکیل دهد، به طور موثر باعث افزایش عدد اکتان سوخت می شود. این ایالت ترکیب بنزین مناسب با محیط زیست را برای موتورهای احتراقی با گاز اگزوز اصلاح شده توصیف می کند. مدعی است که در مورد گاز خروجی مربوط به از بین بردن رسوبات محفظه احتراق ، پلی ترامین ( خانواده آمین ها ) است که به عنوان یک ماده شوینده عمل می کند.

اسکوبلیف و همکارانش رویکردی پدیدارشناسانه به اثر ضد کوبش آمین ها داشتند. برای افزایش عدد اکتان و بهبود ویژگی های اکولوژیکی موتورهای احتراق داخلی از ترکیبات نیتروژن دار کلاس آمین استفاده شد. اگرچه این افزودنی ها نسبت به افزودنی های مبتنی بر آهن و منگنز پایین تر هستند (به عنوان مثال، دی سیکلوپنتادی انیل آهن و متیل سیکلوپنتادی انیل منگنز تری کربونیل)، آن ها نسبت به افزودنی های حاوی اکسیژن (به عنوان مثال، آلکان های پایین، MTBE به تنهایی، یا مخلوط با ترت – بوتانول) برتر هستند. تاثیر آمین های اولیه و ثانویه بر عدد اکتان تخمینی یک سوخت با عدد اکتان ۸۶ – ۹۰ در نظر گرفته شد. افزایش عدد اکتان برای سوخت هایی با آمین های مختلف به عنوان افزودنی، با وزن مولکولی آمین، با مقدار متناسب با سرعت حرکت گرمایی مولکول ها و با مقدار متناسب با سرعت نسبی حرکت مولکولی یک مولکول به دام انداختن (آمین)و سرعت حرکت رادیکال های فعال (هیدروپروکسیدها با وزن مولکولی ۴۰)، تلاش شد. این همبستگی ها نشان داد که فعال ترین آمین ها آن هایی هستند که بیش ترین بار منفی را بر روی اتم نیتروژن دارند، یا به ترتیب بیش ترین بار مثبت را بر روی پروتون آمین دارند.

پیریدین ها

پیریدین یک ترکیب آلی هتروسیلیک(ناجور حلقه) با فرمول شیمیایی C5H5N است. از نظر ساختاری؛ یک حلقه بنزن است که یک اتم نیتروژن با یک گروه متین جایگزین شده است. یک مایع بسیار قابل اشتعال و قابل پخش در آب با بوی مشخص و نامطبوع (ماهی مانند) است. پیریدین بی رنگ است، اما نمونه های قدیمی تر یا ناخالص می تواند به رنگ زرد ظاهر شوند. پیریدین در شیمی آلی صنعتی به عنوان حلال ، دارای اهمیت بسیاری است. به دلیل وجود نیتروژن الکترونگاتیو در حلقه آن ، این مولکول نسبتاً کمبود الکترون دارد. بنابراین، نسبت به مشتقات بنزن به راحتی وارد واکنش های جایگزینی الکتروفیلی می شود. پیریدین به اتانول افزوده می شود تا مانع از مصرف تفریحی آن شود. در دوزهای کم، به مواد غذایی اضافه می شود تا طعم تلخی به آنها بدهد. مشتقات پیریدین بخشی از ترکیبات نیتروژن پایه در نفت خام هستند.

به دلیل توانایی های ضد کوبش مشتقات پیریدین، برخی از نشریات از متیل پیریدین ها استفاده می کنند که به عنوان تقویت کننده های RON نیز شناخته می شوند. آن ها همچنین استفاده از مخلوط های پیریدین های جانشین متیل با سرب تترا اتیل (TEL)را توصیه کردند، که استفاده از مخلوط های ایزوپنتان – پیریدین ها را به دلیل نقاط جوش نسبتا بالای مشتقات پیریدین بیان می کند. هیدروکسی پیریدین ها که در دمای محیط جامد هستند نیز به عنوان تقویت کننده اکتان ذکر می شوند . مشکل اصلی آن ها حلالیت نسبتا ضعیف آن ها در بنزین است که مستلزم نیاز به یک مروج (مشوق) حلالیت است. محرک های حلالیت خوب ، الکل هایی هستند که با فرمول ROH مطابقت دارند که در آن R یک رادیکال هیدروکربیلی آلیفاتیک یا سیکلوآلیفاتیک است که ۱ تا ۲۴ اتم کربن دارد. هیدروکسی پیریدین در مقادیر مختلف از 0.01 تا 5 درصد استفاده می شود. با این حال، به نظر می رسد که وجود TEL برای مشاهده بهبود در رفتار ضد کوبش سوخت ، ضروری باشد.

کینولین ها

کینولین یک ترکیب آلی آروماتیک هتروسیلیک با فرمول شیمیایی C9H7N است. کینولین مایعی جاذب رطوبت با بوی شدید است که در صورت قدیمی بودن محلول و در صورت قرار گرفتن در معرض نور به رنگ زرد است که بعدا قهوه ای می شود. ساختار آن اساسا ساختار نفتالین است به جز جایگزینی یک اتم کربن با نیتروژن. کینولین می تواند با اسید ها نمک تشکیل دهد و واکنش هایی شبیه به واکنش های پیریدین و بنزن نشان دهد. کینولین در آب سرد فقط کمی محلول است اما به راحتی در آب داغ و اکثر حلال‌های آلی حل می شود. خود کینولین کاربردهای کمی دارد اما بسیاری از مشتقات آن کاربردهای متنوع و مفیدی دارند.
یک نشریه استفاده از کینولین ها را به عنوان عوامل ضد کوبش منتشر کرد. نویسندگان دریافتند که اگر گروه n-آلکیل برای تشکیل حلقه ای ساخته شده باشد که به حلقه بنزن متصل است و به تابع آمین متصل است، ماده به دست آمده یک عامل ضد کوبش است. چنین ترکیبی برای مثال تتراهیدروکینولین است که اثر ضد کوبش آن برابر با n-متیل آنیلین است.

تمام مشتقات تتراهیدروکینولین بهبود دهنده اکتان برای سوخت های سرب دار و بدون سرب هستند. تتراهیدروکینولین، – متیل تتراهیدروکینولین، و متوکسی تتراهیدروکینولین بهبود RON مشابه با n – متیل آمین را براساس وزن نشان می دهند. اگر پایه مولی در نظر گرفته شود، تتراهیدروکینولین 10 درصد بهتر بود، در حالی که -متیل تتراهیدروکینولین و -متوکسی تتراهیدروکینولین 30 درصد بهتر از n-متیل آمین بودند. نویسندگان به این نتیجه رسیدند که عملکرد ضد کوبش مشتقات کینولین مستقل از سایر عوامل ضد کوبش از نوع فلزی یا غیرفلزی است و ممکن است آنها را همراه با افزودنی ‌های دیگری که برای بهبود سایر خواص سوخت استفاده می‌ شوند، مورد استفاده قرار دهند. به طور کلی، آن ها مقدار افزودنی بین ۰.۱ تا ۱۰ درصد وزنی را بسته به سوخت پیشنهاد می کنند.
کینولین ها بر پایداری بنزین تاثیر منفی می گذارند و تحقیقاتی وجود دارد که نشان می دهد ترکیبات نیتروژنی از جمله عوامل اصلی تقویت کننده تشکیل صمغ هستند۰در واقع، کینولین ها به عنوان تقویت کننده تشکیل صمغ در هر دو سوخت جت و دیزل نشان داده شده اند. از نقطه نظر زیست محیطی، کینولین در آب های سطحی پایدار نیست و زمانی که شرایط به نفع رشد میکروارگانیسم ها باشد، در خاک تجزیه پذیر است. با این حال، شواهدی وجود دارد که نشان می دهد کینولین به دلیل پایین بودن سطح اکسیژن، دمای پایین و منابع کربنی کم تر توسط میکروارگانیسم های موجود در خاک عمیق و آب های زیرزمینی تجزیه پذیر است. کوینولین هنگامی که به اتمسفر آزاد می شود، یک ماده شیمیایی پایدار محسوب می شود.

ایندول ها

ایندول یک ترکیب آلیِ هتروسیکلِ آروماتیک است. ساختاری دو حلقه‌ای دارد که از یک حلقه بنزنِ شش عضوی به یک حلقه پیرولِ پنج عضوی به هم جوش خورده تشکیل شده‌است. ایندول به‌طور گسترده در طبیعت توزیع شده‌است و می‌تواند توسط باکتری‌های مختلف تولید شود. ایندول به عنوان یک مولکول پیام‌رسانی بین‌سلولی، جنبه‌های مختلف فیزیولوژی باکتری را تنظیم می‌کند. ایندول در دمای اتاق جامد است. به‌طور طبیعی در مدفوع انسان وجود دارد و دارای بوی شدید مدفوع است. با این حال، در غلظت‌های بسیار کم، بوی گل می‌دهد، و جزء بسیاری از عطرها است. ایندول در قطران زغال‌سنگ نیز وجود دارد. در رابطه با فعالیت ضد کوبش این خانواده از ترکیبات، تنها یک نشریه در آمریکا یافت شد که استفاده از ایندول ها را به عنوان افزودنی های ضد ضربه توصیه می کند ،اما متاسفانه هیچ اطلاعاتی در این رابطه ارائه نشده است. انواع مختلف ایندول ها: – متیل دی هیدرویندول، – اتیل دی هیدرویندول، – متوکسی دی هیدرویندول، – متیل دی هیدرویندول، – اتیل دی هیدرویندول و غیره.

یک نشریه بیان کرده است که در میان سایر آمین های آروماتیک، ایندول ها به عنوان افزودنی های ضد کوبش پیشنهاد شده اند، که شامل یک ترکیب روان کننده است که نویسندگان ادعا می کنند که می تواند برای پیشبرد زمان جرقه زنی و در نتیجه تنظیم اشتعال در موتورهای جرقه زنی شده استفاده شود. برخی از منابع را می توان یافت که نشان دهنده استفاده از ایندول ها در تهیه نمک های فلزی برای استفاده به عنوان افزودنی برای موتورهای بنزینی است. هیچ گزارشی در مورد اثرات ایندول ها در ترکیب بنزین یافت نشده است. در مورد سوخت های دیزلی، ایندول ها و n – آلکیل ایندول ها اجزای مهم رسوبات ذخیره سازی دمای محیط هستند. کاربردهای اصلی ایندول ها در زمینه های رنگ ها، طعم های مصنوعی و داروشناسی است (بسیاری از آلکالوئیدها از ایندول ها به دست می آیند).

N نیتروسامین ها

نیتروسامینها ترکیب‌هایی با ساختار شیمیایی R1N(–R2)–N=O است. در این ترکیب‌ها یک گروه نیتروسو به یک آمین پیوند خورده است. بیشتر نیتروسامین‌ها سرطان‌زا هستند. نیتروسامین‌ها در تولید لوازم آرایشی، آفت‌کش‌ها و بیشتر محصولات کائوچویی کاربرد دارند. همچنین در لاتکس محصولاتی مانند بادکنک دیده می‌شوند. در خوراکی که مصرف می‌کنیم هم از نیتریت‌ها و آمین‌های ثانویه هم نیتروسامین تولید می‌شود این اتفاق در قالب خوراکی‌های پروتئینی و در شرایط ویژه روی می‌دهد که از جمله می‌توان به شرایط اسیدی شدید مانند معده انسان یا دمای بسیار بالا مانند هنگامی که غذا را سرخ می‌کنیم اشاره کرد. در مواد خوراکی مانند ماهی و محصولات جانبی آن، آبجو، گوشت و پنیرهای فرآوری شده با ترکیب‌های نیتریتی این اتفاق روی می‌دهد. از این رو ایالات متحده برای فرآوری محصولات با مواد نیتریتی محدودیت‌هایی قرار داده است تا خطر سرطان را پایین آورد.

منابع کمی در مورد اثر ضد کوبش n – نیتروس آمین ها یافت شده است. گزارش شده است نیتروس دی فنیل آمین، هیج آسیبی به دستگاه های ضد انتشار گاز های گلخانه ای موتور های احتراق داخلی وارد نمی کند. نیتروس آمین ها همچنین به عنوان روان کننده در ترکیبات سوختی ، برای کاهش رسوبات محفظه احتراق پیشنهاد شده اند.

ترکیبات ید

ید اولین ضد ضربه ای بود که توسط میگلی و بوید کشف شد اما خیلی زود دور ریخته شد زیرا مشخص شد که برای استفاده به عنوان یک افزودنی ضد ضربه در مقیاس گسترده بسیار گران است. ید یک عنصر شیمیایی با نشان شیمیایی I و عدد اتمی ۵۳ است. ید در شرایط استاندارد دما و فشار عنصری جامد و درخشان به رنگ آبی- بنفش مایل به سیاه است؛ که در دمای جوش 184 درجه ی سلسیوس به گازی بنفش رنگ و بدبو و بسیار سمی تبدیل می‌شود. کار کردن با عنصر یُد بدون محافظت خطرناک است.

ید، متیل یدید، اتیل ید و سیانوژن ید به عنوان افزودنی های موثر ضد کوبش ذکر شده اند، اما متاسفانه هیچ داده کمی در این زمینه یافت نشده است. اثربخشی نسبی اتیل ید کمی بهتر از اثربخشی آنیلین است. ید و مشتقات آن برای برخی از اجزای موتور خودرو خورنده اعلام شده اند. از سوی دیگر، مشتقات ید می توانند در جلوگیری از تشکیل دود ناشی از انتشار اگزوز خودرو مفید باشند. ید از آب نمک حاوی یون های ید در ژاپن و از سنگ های نیترات در شیلی به دست می آید. در چین، تقریبا تمام ید به عنوان محصول جانبی فرآوری جلبک دریایی تولید می شود. هنگامی که از آب نمک به دست می آید، ید خالص شده و با اسید سولفوریک اسیدی می شود. سپس کلرینه می شود تا ید آزاد شود. سه روش برای تصفیه ید به کار می رود: دمیدن، جذب کربن و تبادل یون.

ترکیبات سلنیوم

سلنیوم یکی از عنصرهای شیمیایی غیر فلزی و کمیاب است. عدد اتمی آن ۳۴ و نشانه اختصاری آن Se است. این عنصر بیشتر به صورت ترکیب یافت می‌شود و به صورت خالص کمتر دیده می‌شود. مصرف مقدار زیاد آن سمی است. سلنیوم با عدد اتمی ۳۴، از گروه ششم جدول تناوبی که به خانواده گوگرد نیز معروف‌است، می‌باشد. سلنیوم بین گوگرد و تلوریوم قرار گرفته و خصوصیات شیمیایی آن بین گوگرد و تلوریوم است. سلنیوم از ویژگی های فتوولتائیک و نور رسانایی خوبی برخوردار است و در الکترونیک مانند سلول های نوری، نورسنج و سلول های خورشیدی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. دومین کاربرد بزرگ سلنیوم در صنعت شیشه است: سلنیوم برای از بین بردن رنگ شیشه، دادن رنگ قرمز به لیوان ها و مینا ها استفاده می شود. سلنیوم برای بهبود مقاومت در برابر سایش در لاستیک های جوشانده شده استفاده می شود. برخی از ترکیبات این عنصر به شامپوهای ضد شوره نیز اضافه می شوند.

منابع متعددی را می توان یافت که از ترکیبات سلنیوم به عنوان عوامل ضد ضربه موثر یاد می کنند. به طور خاص، دی اتیل سلنید و سلنیوم اکسی کلراید به نظر می رسد که ضد ضربه های بسیار موثر باشند اما دی پروپیل سلنید، دی فنیل سلنید و سلنیوم تتراکلرید نیز مورد توجه هستند. سلنیوم سیانید به عنوان یک افزودنی ضد ضربه بالقوه ذکر شده است. عملکرد ضد ضربه دی اتیل سلنید مشابه عملکرد TEL است. غلظت رادیکال های آزاد را کاهش می دهد و در نتیجه سرعت واکنش احتراق کاهش می یابد. در این رابطه، به نظر می رسد سلنیوم به عنوان یک آنتی اکسیدان یا تله رادیکال آزاد عمل می کند. سلنیوم در غلظت های پایین (یعنی ۱ تا ۵ گرم بر تن)در برخی از انواع زغال سنگ و روغن معدنی وجود دارد. تولید سلنیوم ارتباط نزدیکی با تولید مس دارد زیرا بیشتر کنسانتره های مس حاصل از شناور سازی سنگ معدن حاوی ۱۰۰ تا ۴۰۰ گرم در تن سلنیوم هستند و بنابراین مهم ترین منابع سلنیوم می باشند. سلنیوم به صورت تجاری توسط بو دادن خاکستر سودا یا بو دادن لجن های مسی با اسید سولفوریک تولید می شود.

فنول ها

اصطلاح فنول یا فنل به هیدروکسی بنزن و هر مولکول دیگری که شامل حداقل یک گروه هیدروکسل متصل به یک حلقه آروماتیک باشد اشاره دارد. فنول یکی از قدیمی ترین مواد ضد عفونی کننده است که ابتدا از زغال سنگ استخراج شد ، اما امروزه در مقیاس بالا از مشتقات نفتی تولید می شود.فنل بوی مشخص ، شیرین و تیزی دارد و شباهت زیادی به الکل ها دارد اما پیوندهای هیدروژنی آن قویتر هستند ، نسبت به الکل ها در آب محلول تر است و نقطه جوش بالایی دارد. فنل ها در دمای اتاق به صورت محلول های بی رنگ یا مواد جامد سفید رنگ هستند و می توانند بسیار سمی و سوز آور باشند.

فنول ها یک مکانیسم ضد کوبش شبیه به آمین های آروماتیک ارائه می دهند و توانایی آنها در از بین بردن رادیکال های تکثیر زنجیر ، دلیل اثر ضد کوبش آنها است. اعداد اکتان ترکیبی برخی ار مشتقات فنول بین 140 و 190 است. مشتقات فنول به ویژه کرسول، به عنوان افزودنی های بالقوه ضد کوبش در چندین مقاله تحقیقاتی ذکر شده است. مخلوط بنزین حاوی فنول های جایگزین متیل و اتر ها ، برای به دست آوردن سوخت با درجه اکتان بالا تر بهبود یافته است. چندین گزارش در مورد استفاده از مشتقات فنول به عنوان آنتی اکسیدان یا روان کننده در موتورهای احتراق داخلی با سوخت بنزین و گازوئیل یافت می شود. ترکیبات فنول به همراه مشتقات استر و کتون به دلیل مقادیر بالای BON خود متمایز هستند، اما به دلیل سایر خواص نامناسب (مانند نقطه جوش بالا، اسیدیته بالا، سازگاری مواد کم و سمیت بالا)، استفاده از آن ها در ترکیب بنزین در غلظت های بالا ممکن نیست. فنل به صورت تجاری از اکسیداسیون کیومن به دست می آید. این فرآیند به چهار مرحله، یعنی اکسیداسیون، غلظت، برش و تقطیر تقسیم می شود. اکسیداسیون تحت فشار بیش از حد در دمای بین 90 تا 120 درجه سانتیگراد یا در فشار اتمسفر زیر 100 درجه سانتیگراد انجام می شود. به شرطی که تقاضای جهانی برای فنل افزایش یابد، فرآیندهای جایگزینی که قادر به بدست آوردن فنل عاری از محصول مشترک هستند، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهند بود، مانند اکسیداسیون بنزن یا اکسیداسیون تولوئن با اسید بنزوئیک، که توسط شرکت تحقیقاتی کالیفرنیا ایجاد شده است.

فورمات ها

اصطلاح “فورمات” (یا متانوات)به آنیون مشتق شده از اسید فرمیک (CHOO -)اشاره دارد و به طور گسترده برای توصیف هر نمک یا استر اسید فرمیک استفاده می شود. منابع کمی در مورد استفاده بالقوه از استرهای فرمت به عنوان افزودنی های ضد کوبش یافت شده است و اطلاعات موجود عمدتاً به غلظت های نسبتاً بالا مربوط می شود. در ثبت اختراع ایالات متحده ، مقادیر RON و MON برای چندین ترکیب سوخت از جمله متیل فورمات هم به عنوان یک ماده افزودنی و هم در ترکیب با MTBE و متانول ارائه شده است .همانطور توضیح داده شد، مقادیر RON و MON ترکیب خالص متیل فرمات به ترتیب 115 و 114.8 هستند که نسبت به مقادیر مخلوط محاسبه شده برتری دارند. فرمت ها می توانند به عنوان عوامل ضد یخ استفاده شوند. به عنوان مثال، ایالات متحده ادعا می کند که افزودن 2 درصد حجمی متیل فرمات به دلیل ذخیره سازی در دمای پایین و ته نشین شدن مخلوط بنزین در دمای اتاق برای چند روز از تیرگی (کدورت) جلوگیری می کند.

اگزالات ها

اگزالات یا اکسالات یک دی‌آنیون با فرمول شیمیایی C2O42−، است که این ترکیب در واقع آنیون اسید اگزالیک است. انواع مختلفی از ترکیبات اگزالات وجود دارند: کلسیم اگزالات، اگزالات باریم، اسید مالیک، پتاسیم فری‌اگزالات و آمونیوم اگزالات. اگزالات یک مولکولی است که به طور طبیعی در گیاهان و انسان وجود دارد مصرف اگزالات بیش از حد، می تواند شما را در معرض خطر بیشتر ابتلا به سنگ کلیه قرار دهد. دی ایزوپنتیل اگزالات به عنوان یک بهبود دهنده عدد اکتان ذکر می شود، که می تواند با اسید اگزالیک و ایزوپنتیل الکل به عنوان مواد خام با استفاده از سولفات تیتانیوم آغشته به اکسید لانتانیم به عنوان کاتالیزور سنتز شود.

ثبت اختراع چینی در مورد یک شتاب دهنده عدد اکتان بنزین کارآمد گزارش داده است .فرمول آن شامل اجزای زیر است: 10-18 درصد وزنی ماده فعال (بنزیل ایزواکتوات یا فنیل ایزواکتوات یا دی متیل اگزالات)، 1 تا 3 درصد وزنی مواد شوینده، 0 تا 3 درصد وزنی آنتی اکسیدان، 15 تا 26 درصد وزنی هم افزایی، و حلال 50 تا 70 درصد وزنی. شتاب دهنده عدد اکتان بنزین ،دارای مواد خام قابل دسترس، عملکرد ضد کوبش خوب بدون فلزات سنگین، پراکندگی قوی، امتزاج پذیری خوب با نفتا و غیر هیدروکربن ها، تقویت عدد اکتان بزرگ و سازگار با محیط زیست است. استفاده از اگزالات ها به عنوان تقویت کننده های اکتان توجه بسیاری را به خود جلب کرده است، زیرا آن ها قابلیت ترکیبات عالی را ارائه می دهند، آن ها با بنزین به هر نسبتی در دمای بالاتر از ۱۰ – درجه سانتی گراد و به دلیل اثرات مثبت زیست محیطی، مانند کاهش انتشار دوده و تجزیه آسان در محیط طبیعی در صورت نشت سوخت، مخلوط می شوند.

دامنه و روندهای آینده در این زمینه

بنزین با اکتان بالا برای نیمی از بازار اتحادیه اروپا می تواند بیش از 3 میلیون تن در سال از انتشار گاز های CO2 جلوگیری کند. تلاش برای افزایش RON از 95 به 102 از مزایای مصرف سوخت از موتور های پیشرفته 4% پشتیبانی می کند. اگرچه اکتان بالا تر تنها راه حل برای کاهش دی اکسید کربن از حمل و نقل جاده ای نیست ، اما یکی از مقرون به صرفه ترین و خنثی ترین استراتژی موجود برای رسیدن به اهداف آب و هوایی و انرژی تا سال 2030 است. از نقطه نظر صنعت انرژی، تولید بنزین با اکتان بالا به عنوان فرصتی برای کمک به اهداف کاهش CO2 در نظر گرفته می شود. Concawe امکان سنجی تولید بنزین با اکتان بالا و هزینه آن برای پالایش اتحادیه اروپا را بررسی کرده است. با توجه به مشخصات فعلی بنزین (EN-228)، هیدروکربن، و اجزای اکسیژنه، از جمله ETBE و بیواتانول، امکان عرضه محصولات با اکتان بالا (RON 102) تا ۵۰ درصد از تقاضای اروپا را فراهم می‌کند. با این وجود, اگر تقاضا بیش از ۷۰ % از بازار بنزین باشد, تولید به شدت محدود خواهد شد. بنابراین, صنعت انرژی به راه‌حل‌های جایگزین نیاز دارد. در این راستا، تقویت‌کننده‌های اکتان با راندمان بالا می‌توانند دو مانع حیاتی محصول ضد کوبش تقویت ‌شده را حل کنند، زیرا به طور قابل ‌توجهی هزینه را کاهش می‌ دهند و ظرفیت حجمی عرضه را افزایش می‌دهند. تحقیقات افزایش اکتان جدید نیست، با این حال، رویکرد سیستمی این کار ارزش بسیار بالایی به وضعیت فعلی هنر می ‌افزاید و سنگ بنای هر تحقیق بعدی است. اثربخشی مهمترین عامل است، اما ملاحظات دیگری کلید موفقیت هستند: عوارض جانبی، سازگاری توزیع، آمادگی فناوری، پایداری استفاده، و به همان اندازه مهم، خطرات بهداشتی و زیست محیطی. اگرچه تقویت کننده های اکتان مورد استفاده ، در مقیاس بزرگ فلزی بودند اما استفاده از آنها به دلیل سمی بودن و تاثیر آنها بر کاتالیزور های اگزوز خودروها محدود یا ممنوع است. بهبود دهنده های اکتان فاقد خاکستر به فلزی ترجیح داده می شوند. فنل ها نیز افزودنی های کارآمدی هستند اما کنترل آنها به دلیل سازگاری محدود با سیستم توزیع بدتر است. اجزای با اکتان بالا که در غلظت های بالاتر از 2 درصد کارآمد هستند نیز بسیار ارزشمند هستند. آنها مزایای هزینه و پتانسیل تولید حجم بالای تقویت کننده های اکتان را ندارند. با این حال آنها می توانند در برخی موارد خاص ، همراه با هزینه های پایین یا فرصت های منشا تجدید پذیر به سوخت ها ارزش اضافه کنند. علاوه بر این می توان از آنها به عنوان مواد افزودنی برای بهبود دهنده های اکتان فاقد خاکستر استفاده کرد. ظرفیت حلال بالای اترها یک ویژگی بسیار ارزشمند برای این منظور است. پتانسیل تولید تجدید پذیر برخی از اجزای با اکتان بالا مانند آروماتیک ها ، الکل ها و اتر ها به خوبی شناخته شده است.

نتیجه گیری

با توجه به پیامد جهانی معیارهای مختلف در نظر گرفته شده ، می توان تشخیص داد که اکثر خانواده های انتخاب شده اثرات مثبتی بر رفتار ضد کوبش بنزین دارند و همه آنها امروزه از نظر فناوری در دسترس هستند. در مقایسه با خانواده های شیمیایی و در نظر گرفتن معیار های تعریف شده ، اتر ها ، کتون ها و استر ها خانواده شیمیایی هستند که تعداد بیشتری از طبقه بندی های مطلوب را ارائه می دهد. در این میان به نظر می رسد اتر ها مطلوب ترین ترکیباتی هستند که به عنوان اجزای با اکتان بالا به بنزین اضافه می شوند. زیرا هیچ دسته بندی نامطلوبی برای آنها شناسایی نشده است. از سوی دیگر ، با توجه به اینکه استر ها اثر نسبتا کمتری بر رفتار ضد کوبش بنزین ها دارند. به نظر می رسد که مناسب بودن آنها کمتر از اتر ها باشد. به شرطی که اثربخشی ضد کوبش به عنوان مهم ترین ویژگی با اجزای اکتان بالا در نظر گرفته شود. در مورد ترکیبات ، واجد شرایط بودن به عنوان افزودنی های تقویت کننده اکتان، آنیلین ها ، ترکیبات ید ، فنل ها و نیتروسامین ها مطلوب ترین ترکیبات هستند. در میان این ترکیبات ، ترکیبات ید را می توان به دلیل هزینه بالای آنها دور ریخت. برای برخی از ترکیبات ارائه شده در خانواده های آنیلین ها ، نیتروسامین ها و فنل ها نتایج امیدوار کننده در این کار باید ، انگیزه تحقیقات بیشتر را ایجاد کند.