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:
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.