ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

ПРОИЗВОДСТВО АНТИОКИСЛИТЕЛЯ

Основным горючим для двигателей внутреннего сгорания слу­жит бензин. Раньше его получали как легколетучую фракцию при перегонке нефти; эга фракция состояла из предельных или цикли­ческих углеводородов с небольшим молекулярным весом и низ­кими температурами кипения. При громадном в настоящее время распространении двигателей внутреннего сгорания такого есте­ственного бензина не хватает и потому широко применяют заме­нитель его — крекинг-бензин.

Установлено, что если подвергнуть сильному нагреванию пары других более высококипящих фракций нефти, состоящих из угле­водородов с большим молекулярным весом и более высокой тем­пературой кипения, то эти углеводороды расщепятся и получатся углеводороды с малым молекулярным весом и низкой температу­рой кипения, которые и составляют крекинг-бензин.

Крекинг-бензин вполне пригоден для двигателей внутреннего сгорания, так как имеет достаточно высокое октановое число. Но крекинг-бензин содержит много непредельных, легко окисляю­щихся углеводородов; при хранении под действием кислорода воз­духа в нем образуются смолы.

В двигателе внутреннего сгорания эти смолы загрязняют кла­паны и электрические запалы и таким образом вызывают частые остановки двигателя.

Октановое число имеет большое значение при оценке каче­ства моторного топлива. Оно определяет режим работы двига­теля на данном топливе.

Работа двигателя внутреннего сгорания основана на использо­вании периодических взрывов смеси паров горючего вещества с воздухом. Эти взрывы происходят в цилиндрах двигателя, где га­зовая смесь, после предварительного сжатия поршнями, поджи­гается при помощи электрических искр. Чем сильнее сжата смесь перед взрывом, тем больше развиваемая двигателем мощность. Однако практически сжатие можно осуществить только до из­вестного предела, так как в дальнейшем происходит детонация га­зовой смеси, т. е. взрыв ее с чрезмерно большой скоростью разло­жения. Чем выше октановое число моторного топлива, тем выше допустимая степень сжатия и тем, следовательно, выше качество данного моторного топлива.

При построении условной шкалы октановых чисел значение 100 приписывается изооктану с формулой (СН3)3—С—СН2— —СН(СН3)2, смесь паров которого с воздухом трудно детонирует, и значение 0 — очень легко детонирующему в парах нормальному гептану. Смешивая оба эти углеводорода в определенных соотно­шениях, получают отвечающие промежуточным точкам шкалы жидкости, с которыми экспериментально и сравнивают испытуе­мое топливо.

Октановое число обычных бензинов редко превышает 70, а для современных авиадвигателей требуется октановое число 100 и бо­лее. Поэтому путем промышленного синтеза производят высоко­октановые углеводороды и применяют их в отдельности или в смеси с бензинам, или добавляют в бензин антидетонаторы, на­пример, тетраэгилсвинец [РЬ(С2Н6)4].

Крекинг-бензин вначале подвергали последовательно промывке раствсром NaOH, затем — серной кислотой, потом снова раство­ром щелочи с последующей промывкой бензина водой до ней­тральной реакции. При наличии большого количества в бензине непредельных углеводородов, которые при тщательной промывке полностью удаляются, имела место потеря бензина до 5%. Чтобы избежать этой потери, промывку серной кислотой до конца не доводят. В целях сохранения стабильности бензинов при их хранении добавляют антиокислители. Наилучшим из них является яльфанафтол (СюН7ОН):

Ч/Ч/

Он СН

А- нафтол

Позднее быдо найдено, что определенные фракции, получае­мые при перегонке древесной смолы лиственных пород, будучи прибавлены в очень незначительном количестве (0,065% по весу) к крекинг-бензину, также замедляют образование смол в крекинг - бензине при его хранении, являясь таким образом замедлителями (ингибиторами). Эти фракции под названием антиокислителя стали вырабатывать начиная с 1938 г. на одном ив смолоперегон - ных заводов.

Антиокислители, в соответствии с предъявляемыми к ним тех­ническими требованиями, должны иметь значительный стабили­зирующий эффект.

Испытание стабилизирующего эффекта производится следующим образом. В стальную бомбу вносят навеску крекииг-беваина и закрывают навинчиваю­щейся крышкой с манометром. Затем в бомбу вводят чистый кислород давле­нием до 7 атм. и ставят в кипящую водяную баню. Вначале давление увели­чивается (вследствие нагревания), затем некоторое время держится без изме­нений и наконеп падает вследствие того, что кислород расходуется на окисле­ние непредельных соединений, находящихся в крекизг-бензине. Время от погружения бомбы в кипящую водяную баню до момента начала падения дав­ления в бомбе называют индукционным периодом. Для крекинг-бензина он должен быть не менее 240 минут.

При определении индукционного периода крекинг-бевзииа иа 100 мл бен­зина вводят 10 мга-нафтола и 50 мг древесносмоляного антиокислителя.

Стабилизирующий эффект испытуемого антиокислителя выражается в % от стабилизирующего эффекта а-нафтола и вычисляется по формуле:

(с -я)-100

/

В — а

Где:

-г — стабилизирующий эффект испытуемого антиокислителя в % от стаби­лизирующего эффекта з-нафтола; а-—индукционный период крекинг-бензина без антиокислителя (в минутах); Ь—'индукционный период бензина, стабилизированного а-нафтолом (10 мг

О-нафтола на 100 мл бензина) в минутах; с—индукционный период бензина, стабилизированного древесносмоляным антиокислителем (50 мг »а 10 мг бензина) в минутах.

Для древесносмоляного антиокислителя требуется стабилизирующий эф­фект не менее 90.

При производстве древесиосмоляиого антиокислителя для по­лучения наибольших его выходов при наилучшей стабилизирую­щей способности очень важно, как показали исследования М. Д. Тиличеева древесную смолу разгонять при низкой темпе­ратуре и при малой продолжительности, иначе значительная часть фенолов, обладающих высокой стабилизирующей способностью, перейдет в соединения с высоким молекулярным весом, входящие в состав пека.

Антиокислитель из древесной смолы получают в аппарате пе­риодического действия вышеописанным способом.

На получение одной тонны антиокислителя требуется 6,9 т сы­рой смолы, 20 т пара, 160 м3 воды и 6 скл. м3 дров.