Изобутанол поднял октан АИ-92 слабее метанола. Что показал тест

Третий спирт — третий сценарий

В предыдущих материалах этой серии мы уже увидели два разных результата. Метанол сильнее всего поднял исследовательское октановое число АИ-92, но одновременно показал серьёзные ограничения: низкую энергетическую ценность, чувствительность к воде и жёсткий нормативный предел. Изопропанол дал более умеренный прирост, но лучше сохранил баланс между ОЧИ, ОЧМ и поведением смеси в присутствии воды.

Изобутанол должен был выглядеть наиболее удобным вариантом. Он лучше совместим с углеводородной частью бензина, меньше уступает ему по теплоте сгорания и может использоваться в топливе в более высокой концентрации, чем метанол.

Но в лабораторном испытании именно он показал самый слабый результат: 10% изобутанола подняли ОЧИ двух образцов АИ-92 лишь на 1,3–1,7 пункта. Метанол в том же эксперименте давал прибавку до 3,3 пункта, изопропанол — до 2,5.

Получается неожиданное противоречие. Из трёх испытанных спиртов изобутанол по совокупности свойств ближе всего к бензину, однако как октан-корректор он оказался самым слабым. Почему спирт с собственным ОЧИ около 105 дал такой скромный эффект?

Что показал тест 5 и 10% изобутанола

В эксперименте HimExp изобутиловый спирт добавляли в два образца бензина АИ-92 в концентрациях 5 и 10% по объёму. Исследовательское и моторное октановые числа определяли на установке УИТ-85.

Изобутанол повысил детонационную стойкость обоих бензинов, но эффект оказался умеренным. Максимальная прибавка составила 1,7 пункта по ОЧИ и 0,8 пункта по ОЧМ.

Особенно показателен результат бензина ГПН. Удвоение доли спирта с 5 до 10% увеличило ОЧИ ещё на один пункт, но вообще не изменило моторное октановое число: оно осталось на уровне 84,4.

На Kazak-Oil прирост распределился немного иначе. При 10% изобутанола ОЧИ выросло на 1,3 пункта, а ОЧМ — на 0,8. То есть один и тот же компонент проявил разную эффективность в двух исходных бензинах.

Но общий результат совпал: даже при концентрации 10% изобутанол не поднял ОЧИ выше 95,8. Для высокооктанового спирта это выглядит скромно — и показывает, что октановое число чистого вещества нельзя напрямую переносить на готовую бензиновую смесь.

Почему высокий октан изобутанола не перешел в бензин

Справочное исследовательское октановое число изобутанола составляет около 105. Но эта цифра характеризует чистое вещество, а не его эффективность в конкретном бензине.

При концентрации 10% основную часть смеси всё равно составляет исходный АИ-92. Поэтому итоговый результат зависит не только от октанового числа спирта, но и от состава базового топлива и характера смешения компонентов.

Даже грубый линейный расчёт не обещает резкого скачка: 90% бензина с ОЧИ 94 и 10% изобутанола с ОЧИ около 105 дают ориентировочно 95,1. 

Кроме того, один и тот же спирт по-разному проявил себя на двух бензинах. При 10% изобутанола ОЧИ ГПН выросло на 1,7 пункта, а Kazak-Oil — на 1,3. По моторному методу, напротив, больший прирост показал Kazak-Oil.

Это подтверждает главный вывод: октановое число чистого компонента нельзя воспринимать как готовый прогноз для смеси. Изобутанол обладает высокой собственной детонационной стойкостью, но его реальный смесительный эффект определяется всей рецептурой бензина.

В чём изобутанол оказался лучше других спиртов

Слабый прирост октана не означает, что изобутанол неудачен как топливный компонент. Его преимущество находится не в максимальной антидетонационной эффективности, а в более удачном сочетании свойств.

Во-первых, изобутанол меньше уступает бензину по энергетической ценности. Его низшая теплота сгорания составляет около 33 МДж/кг. Это выше, чем у метанола и изопропанола, хотя всё ещё ниже, чем у бензина.

Во-вторых, он лучше совместим с углеводородной фазой. Молекула изобутанола содержит четыре атома углерода, поэтому этот спирт меньше тяготеет к воде и по поведению ближе к бензиновым компонентам, чем низшие спирты.

В-третьих, изобутанол можно использовать в топливной рецептуре в заметной концентрации. Для него предусмотрен предел до 10% по объёму, тогда как допустимая доля метанола значительно ниже.

Получается закономерный обмен свойствами. Метанол сильнее повышает ОЧИ, но создаёт больше ограничений. Изобутанол даёт меньшую прибавку, зато меньше снижает энергетическую ценность и лучше вписывается в углеводородную основу топлива.

Именно поэтому его промышленная ценность заметнее не в роли сильного октан-корректора, а в роли более сбалансированного кислородсодержащего компонента бензина.

Почему 10% в эксперименте не являются рецептом для бака

Изобутанол лучше совместим с бензином, чем метанол, но это не делает его нейтральной добавкой.

Прежде всего, он не способен растворить неограниченное количество воды. При небольшом содержании влаги смесь может оставаться стабильной, однако при избытке воды или снижении температуры возможно помутнение и расслоение. Поэтому изобутанол нельзя рассматривать как универсальный осушитель бака.

Второй вопрос — испаряемость. Температура кипения изобутанола составляет около 108 °C, поэтому он менее летуч, чем низшие спирты. При заметной концентрации это может изменить фракционный состав топлива, его прогревочные свойства и поведение при холодном запуске.

Кроме того, технический спирт не равен топливному компоненту. Он может содержать воду и примеси, а совместимость с шлангами, уплотнениями и другими материалами зависит от состава готовой смеси и состояния конкретного автомобиля.

Даже нормативный предел в 10% нельзя воспринимать как бытовую рекомендацию. Он относится к промышленной рецептуре бензина, который после смешения проверяется по содержанию кислорода, давлению паров, фракционному составу и другим показателям.

Лабораторный опыт показывает, как изобутанол влияет на октановое число, но не подтверждает, что 10% технического спирта можно без проверки добавить в любой бензин.

Изобутанол поднял октан, но потребовал большой концентрации

Изобутанол действительно работает как октаноповышающий компонент. При концентрации 10% он увеличил ОЧИ двух образцов АИ-92 на 1,3–1,7 пункта, а ОЧМ — на 0,6–0,8 пункта.

Но для такого результата пришлось заменить спиртом десятую часть топлива. Одновременно изменились его энергетическая ценность, содержание кислорода, испаряемость и устойчивость к воде.

Поэтому в роли самостоятельного октан-корректора изобутанол выглядит не слишком эффективным. Метанол и изопропанол в том же эксперименте дали больший прирост.

Зато изобутанол оказался наиболее сбалансированным из испытанных спиртов. Он меньше уступает бензину по теплоте сгорания, лучше совместим с углеводородной фазой и допускается в промышленной рецептуре в более высокой концентрации.

В этом и состоит главный результат теста:

Изобутанол оказался слабее как средство быстрого повышения октана, но перспективнее как заранее рассчитанный компонент бензина. Для самостоятельного повышения октана такой результат выглядит слабым: ради прибавки 1,3–1,7 пункта приходится заменить спиртом десятую часть топлива.