МТБЭ

Давно известно, что двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают, например, на низших спиртах, а метанол уже применялся как автомобильное топливо. В США давно уже заправляют автомобили смесью бензина и этанола (синтетического или ферментативного) и называется это новое топливо gasohol (газохол) — гибрид от слова gasoline (бензин) и alcohol (спирт). В Италии получают из оксида углерода и водорода смесь спиртов от C₁ до С₅ и добавляют эту присадку в автомобильные бензины для повышения их октанового числа.

Но самым эффективным средством оказался метил-трет-бутиловый эфир (2-метил-2-метоксипропан) (CH₃)₃COCH₃. Во всем мире его теперь называют МТБЭ. Это соединение уникальное во всех отношениях.

Известно, что практически все низшие кислородсодержащие соединения имеют высокое октановое число — до 100 ИОЧ. А вот у МТБЭ октановое число смешения доходит до 135 ИОЧ, в зависимости от углеводородного состава бензина, к которому добавляется МТБЭ.

Метанол CH₃OH и C₂H₅OH этанол прекрасно растворяются в бензине, имеют неплохие октановые числа смешения, но растворимы и в воде. А поскольку в товарных бензинах всегда есть вода, то спирт будет переходить в водную фазу и с ней отслаиваться. В резервуарах при хранении он окажется внизу. Чтобы этого не происходило требуется добавка гомогенизатора, например изобутилового спирта C₄H₉OH, а это уже дороже. С МТБЭ этой проблемы нет, он растворим только в бензине.

Низшие спирты имеют значительно более низкую, чем бензин теплоту сгорания. Это значит, что запас топлива в баке автомобиля должен быть увеличен либо чаще надо тратить время на заправку. МТБЭ имеет равную с бензином топливную характеристику. Мало того, наличие в нем кислорода существенно улучшает процесс сгорания топлива в цилиндрах, повышая экономичность двигателя и снижая содержание в выхлопе продуктов неполного сгорания.

Технология производства МТБЭ чрезвычайно проста. Его получают в одну стадию, присоединяя метиловый спирт CH₃OH к изобутилену (2-метилпропену) C₄H₈. При этом не требуется ни высоких температур, ни высоких давлений. Реакцию осуществляют на специальном катализаторе (чаще всего это ионообменные смолы) с высокой селективностью и почти полной конверсией за проход. Более того, в качестве сырья чаще всего используют не чистый изобутилен, а фракцию С₄ каталитического крекинга, в которой кроме изобутилена присутствуют и н-бутилены (1- и 2-бутены) C₄H₈. Селективность образования МТБЭ такова, что из смеси углеводородов в реакцию вступает только изобутилен. Тем самым синтез МТБЭ одновременно служит и процессом разделения фракции С₄. Непрореагировавшие н-бутилены служат наряду с МТБЭ товарной продукцией установки.

Первые опытные партии МТБЭ появились в Италии в 1973 году. Подсчитано, что наиболее экономично добавлять в бензин 5—12% МТБЭ.