авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Теоретические и экспериментальные подходы к разработке технологии производства присадок, повышающих качество дизельных топлив

-- [ Страница 4 ] --

Исходя из этого, нами впервые сформулирован единый механизм действия присадок любого назначения в ДТ, который связан с повышением стабильности ТДС. По аналогии с механизмом стабилизации классических дисперсных систем, с помощью ПАВ, предлагаемый механизм включает в себя следующие стадии. Во-первых, происходит адсорбция молекул присадки – ПАВ на границе раздела фаз ТДС. Во-вторых, в процессе адсорбции молекулы присадки - ПАВ ориентируются специальным образом, а именно, полярным радикалом - к полярной фазе ТДС, а неполярным – к неполярной фазе. В-третьих, следствием предыдущих двух стадий является уменьшение значений «» на границе раздела фаз ТДС, что, исходя из определения о том, что поверхностное натяжение – это работа образования единицы новой поверхности, является прямым доказательством повышения ее стабильности. В результате повышения стабильности ТДС в присутствии присадок наблюдается и закономерное повышение качества ДТ.

Еще одним доказательством повышения стабильности ТДС в присутствии присадок является и обнаруженное нами экспериментально методом светорассеяния уменьшение размеров частиц дисперсной фазы (r) (табл. 6). Более того, представленные в табл. 6 результаты показывают, что почти на порядок, по сравнению с индивидуальными присадками, уменьшаются значения «r» ТДС, если в нее ввести композиционные присадки, полученные на основе исследованных присадок монофункционального назначения, различного состава. Эффективность таких композиционных присадок в ДТ также была более высокой, причем, их можно рассматривать, как многофункциональные, так как они проявляли высокую эффективность в ДТ, оказывая одновременное влияние на различные показатели ДТ, такие как: СДПИ, tф, tз, tп (для зимних сортов), ЦЧ и ДВГ.

Таким образом, в рамках настоящей работы были определены оптимальные условия получения новой многофункциональной присадки, которая получила название «Европрис»: давление, температура, время, соотношение исходных компонентов, которые потребовались далее при разработке технологического процесса ее получения.

Таблица 6.

Зависимость размеров частиц ТДС (r) от химической природы, состава и концентрации присадок, содержащихся в них

№ п.п. Наименование присадки и ее состав, % масс. Концентрация присадки в ДТ, % масс. r/r*, нм r/r*, нм
1. - 0,00 281,4/267,8 -
2. ЭГН, 100 0,05 278,0/264,1 3,4/3,7
3. ЭГН, 100 0,10 278,0/264,0 3,4/3,8
4. «А», 100 0,05 280,5/266,0 0,9/1,8
5. «А», 100 0,10 280,4/266,8 1,0/1,0
6. АМА-АН, 100 0,02 278,1/264,0 3,3/3,8
7. АМА-АН, 100 0,05 270,4/256,0 11,0/11,8
8. АМА-АН, 100 0,10 270,0/256,0 11,4/11,8
9. АССа, 100 0,05 275,6/261,8 5,8/6,0
10. АССа,100 0,10 273,2/259,0 8,2/8,8
11. СМ-1, 100 0,01 270,4/256,0 11,0/11,8
12. СМ-1, 100 0,05 265,4/247,8 16,0/20,0
13. ЭГН: «А»:АМА-АН:АССа:СМ-1 = 20:20:20:20:20 0,02 164,3/147,8 117,1/120,0
14. «---------» 0,03 163,8/145,8 117,6/122,0
15. ЭГН: «А»:АМА-АН:АССа:СМ-1 = 9:8:8:40:35 0,02 170,3/157,8 111,1/110,0
16. «----------» 0,03 168,8/156,6 112,6/111,2
17. ЭГН: «А»:АМА-АН:АССа:СМ-1 = 25:25:25:12:13 0,02 170,0/158,0 111,4/109,8
18. «-------------» 0,03 170,1/158,1 111,3/109,7

r, r – радиус и изменение радиуса частиц дисперсной фазы ТДС летних сортов (ДТ «Л»); r*, r* - радиус и изменение радиуса частиц дисперсной фазы ТДС зимних сортов (ДТ «З», ДТ «ГШЗ»).

В пятой главе приведены результаты исследования механизма действия присадок в ДТ квантово-химическими методами. Исходя из теоретических основ, согласно которым в полярных молекулах присадок центры положительных зарядов ядер и отрицательных зарядов электронов не совпадают, такие молекулы всегда обладают постоянным электрическим диполем, или дипольным моментом ( = еl), который является характеристикой полярности связи. Учитывая это, в настоящей работе были рассчитаны значения «», а также распределение зарядов и теплоты образования различных УГ, входящих в состав ДТ, и присадок. Для расчета был использован пакет компьютерной программы МОРАС 2000 VI.3 (метод АМI). Квантово-химические расчеты подтвердили, что между молекулами присадок и УГ ДТ происходят ММВ, приводящие к образованию комплексов. Так, например, доказано, что между молекулами диспергатора «АСИ» и молекулами бензола, являющегося простейшим представителем класса ароматических УГ, возможно образование комплексов трех типов, существенно отличающихся друг от друга значениями энергии образования: от 1,61 кДж/моль до 94,1 кДж/моль. Таким образом, полученные результаты позволяют с новых позиций объяснить и механизм моющего действия присадок, основу которых составляют АСИ.

Известно, что при работе дизеля в области высоких температур на поверхности деталей дизельного двигателя образуются нагарные пленки. Образование нагара, на наш взгляд, является следствием протекания следующих реакций: 1) реакций термокрекинга предельных УГ ТДС, приводящих к образованию соединений непредельного ряда; 2) реакций окислительного крекинга УГ, приводящих к образованию кислородсодержащих соединений; 3) реакций окислительной и термической конденсации УГ, приводящих к обеднению их атомами «С»; 4) реакций диспропорционирования УГ, приводящих к образованию кольчатых структур, в форме микрокристаллов, которые, объединяясь, образуют на стенках металла вначале рыхлые, а затем и плотные нагарные пленки. Таким образом, результаты квантово-химических расчетов подтвердили механизм действия присадок в ДТ, описанный в четвертой главе диссертации.

В шестой главе приведены результаты, полученные при разработке технологии экологически безопасного процесса производства композиционной многофункциональной присадки «Европрис», позволяющей на базе ДТ ГОСТ 305-82 получать топлива Европейского качества, соответствующие EN 590:2004, ГОСТ Р 52368-2005 и нормам Технического Регламента "О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту", утвержденного постановлением Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. N 118 с изменениями от 25 сентября и 30 декабря 2008 г.

Разработанная принципиальная технологическая схема процесса представлена на рис. 8.

Присадку «Европрис» («Миакрон-2000М» ТУ 0257-003-76035768-2008 и «Миксент™-2000М» ТУ 0257-004-76035768-2009) получают в реакторах Р – 1 и Р – 2, имеющих перемешивающее устройство и рубашку, обвязанную по схеме «пар - вода». В реакторы Р – 1 и Р – 2 из емкостей Е – 1, Ен-1а, Е - 2, Е - 3, Е - 4 и Е – 5 загружают насосами соответствующие вещества в оптимальном соотношении. Включают перемешивание, и проводят процесс синтеза присадки при оптимальной температуре (25 – 35С) и оптимальном времени (1,0 – 1,5 часа). По окончании процесса, присадку «Европрис» выгружают из реакторов в емкости С – 1, С – 2 и С – 3, отбирают пробы для анализа и упаковывают в бочки.

В табл. 7 представлен материальный баланс получения 1 тонны присадки «Европрис» («Миакрон-2000М» ТУ 0257-003-76035768-2008 и «Миксент™-2000М» ТУ 0257-004-76035768-2009), из которого следует, что процесс ее получения – безотходный, так как в нем отсутствуют побочные продукты, требующие утилизации. Отсутствие вредных выбросов в атмосферу и сточные воды позволяет рассматривать этот процесс, как экологически безопасный.

Рис. 8. Принципиальная технологическая схема процесса производства многофункциональной присадки «Европрис» для ДТ.

Таблица 7.

Материальный баланс получения 1 тонны композиционной многофункциональной присадки «Европрис».

№ п.п. Загружено Колич-во, кг Получено Колич-во, кг
1. ЭГН 100
2.
«А» 100
3. АМА-АН 100
4. АССа 100
5. СМ-1 100
6. ДТ 500
7. Итого: 1000 Присадка «Европрис» (50% концентрат в ДТ) 1000

По разработанной технологии в ООО «Русская инженернохимическая компания» в 2008 году была выпущена опытная партия присадки «Европрис» в количестве 2,2 тонны. В условиях опытно – промышленного производства на базе ДТ, ГОСТ 305-82, марок «Л» и «З-35», в 2006 году были приготовлены опытные партии ДТ в количестве по 60 тонн, качество которых соответствовало топливам, марок «З-45» и «А» ГОСТ 305-82, а также сортам «Е» и «F» ГОСТ Р 52368 – 2005 и EN 590:2004. Таким образом, присадка «Европрис» позволила получить ДТ, отвечающее требованиям, предъявляемым к ДТ «ЕВРО-4».

В условиях опытно-промышленного производства ЗПКТ ООО «Газпром переработка» (Новый Уренгой) в 2008 году также была выпущена опытная партия дизельного топлива с присадкой «Европрис» (торговое наименование «Миакрон-2000М» по ТУ 0257-003-76035768-2008) в количестве 65 тонн, качество которого полностью соответствовало требованиям, предъявляемым к 3 классу по Техническому Регламенту и к сорту «F» EN 590:2004, с существенным запасом по показателю tф, с помощью которого оценивают низкотемпературные свойства европейских ДТ.

Присадка «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент-2000М») не имеет аналогов ни в России, ни за рубежом. В табл. 8 приведены результаты оценки эффективности присадки в ДТ различного фракционного и углеводородного состава, по сравнению с отечественными и зарубежными образцами присадок.

Таблица 8.

Эффективность многофункциональной присадки «Европрис», по сравнению с отечественными и зарубежными образцами присадок

№ п.п. ДТ «Л» / ДТ «З-35» ЦЧ, ед. tф, С tз, C tп, C ДВГ, % СДПИ, мкм
1*). Без присадки 47/47 -8/-26 -13/-40 -7/-25 - 570/610
2**). + 0,25% масс. «Европрис» 52/52 -20/-47 -40/-67 -7/-35 55/55 370/175
3. +0,05% масс Keroflux 6100 47/47 -19/-50 -39/-53 -7/-25 -/- 570/610
4. +0,20% масс Миакрон 2000 50/50 -8/-26 -13/-40 -7/-25 -/- 570/610
5. +0,03% масс. Dodilube 4940 47/47 -8/-26 -13/-40 -7/-25 -/- 420/400
6. +0,30% масс. ЭКО-1 47/47 -8/-26 -13/-40 -7/-25 50/30 570/610

*) Содержание СС в ДТ – 0,001% масс (10 ppm).

**) Присадка обеспечивает седиментационную устойчивость ДТ.

Из результатов, представленных в табл. 8, следует, что разработанная присадка «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент-2000М»), в отличие от других присадок, является высокоэффективной многофункциональной присадкой, улучшающей качество ДТ одновременно по следующим показателям: повышает ЦЧ до 52 ед.; понижает tф до минус 20С и минус 47С (в зависимости от марки исходного ДТ); понижает tз до минус 40С и минус 67С (в зависимости от марки исходного ДТ); понижает tп ДТ марки «З-35» на 10С (до минус 45С); обеспечивает седиментационную устойчивость ДТ при отрицательных температурах окружающей среды; снижает ДВГ при работе дизельного двигателя на 55% и уменьшает СДПИ малосернистого ДТ (содержание СС - 0,001% масс) до 370 и 175 мкм, в зависимости от марки ДТ.

Таким образом, разработанная новая присадка «Европрис» (торговое наименование «Миакрон-2000М»/«Миксент-2000М») при введении ее в ДТ в концентрации 0,25% масс проявляет одновременно свойства цетаноповышающей, депрессорной, диспергирующей, антидымной и противоизносной присадок. Присадка «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент-2000М») позволяет на базе отечественных ДТ, ГОСТ 305-82, марок «Л» и «З» получать ДТ класса 4 по Техническому регламенту и соответствующие ЕВРО-4 по требованиям, предъявляемым в Станах ЕС Европейским Стандартом, EN 590:2004.

ВЫВОДЫ

  1. Впервые изучены закономерности по изменению цетанового числа дизельных топлив от концентрации в них цетаноповышающих присадок и сернистых соединений с созданием параметрических уравнений, описывающих их влияние на цетановое число, что позволяет оптимизировать их применение в дизельных топливах. Концентрацию сернистых соединений предлагается рассчитывать по уравнению, связывающему концентрацию с плотностью.
  2. Исследование закономерностей влияния депрессорных присадок на понижение температур застывания, помутнения и фильтруемости дизельных топлив позволило установить их идентичное поведение – снижение по ниспадающим кривым. Зависимость температуры застывания дизельного топлива от концентрации присадок описывается линейно-степенным уравнением.
  3. Установлены экспериментальные закономерности изменения дымности выхлопных газов от концентрации и природы присадок. По максимуму снижения дымности выхлопных газов присадки располагаются в ряд, который отражает роль функциональной группы в молекулах присадок в механизме горения дизельных топлив с присадками.
  4. Впервые исследованы зависимости противоизносных свойств дизельных топлив от концентрации различных применяемых присадок при работе дизельного двигателя. Установлено, что эффективность противоизносной присадки СМ-1, разработанной в настоящей работе, зависит от температуры её синтеза. Создано параметрическое уравнение, в котором отражена природа присадки.
  5. На основе исследования свойств индивидуальных присадок разного назначения создана многофункциональная композиционная присадка, проявляющая синергизм действия в дизельных топливах. Установлено, что эффективность композиционной присадки существенно зависит от соотношения входящих в ее состав индивидуальных компонентов.
  6. Выявлено, что в присутствии композиционной присадки повышение цетанового числа дизельного топлива, понижение температур помутнения, застывания и фильтруемости, снижение диаметра пятна износа, увеличение толщины пленки дизельного топлива, более эффективно, по сравнению с действием индивидуальных присадок.
  7. Созданное кинетическое уравнение растворения композиционной присадки является универсальным, в котором природа присадки отражена в константе скорости процесса.
  8. Выявлена закономерность накопления смол в дизельном топливе при его длительном хранении без присадки (до 100 месяцев), создано кинетическое уравнение, которое позволяет прогнозировать накопление смол в дизельном топливе. Методом термодинамических функций создано параметрическое уравнение для определения количества воды, растворенной в дизельном топливе.
  9. Впервые предложен обобщенный механизм действия присадок в дизельных топливах, который учитывает:

- химизм влияния присадок на цетановое число дизельного топлива в условиях его горения с созданием параметрических уравнений;

- влияние присадок на электропроводность дизельного топлива;

- кинетику взаимодействия дизельного топлива с присадкой;

- поверхностное натяжение на границе раздела фаз топливной дисперсной системы.

  1. Впервые методом имидж-анализа доказано диспергирующее действие присадок на дисперсную фазу дизельного топлива, которая состоит, в том числе, и из частиц парафиновых углеводородов нормального строения.
  2. Впервые методом квантовой химии в рамках программы молекулярной химии изучено взаимодействие присадки, типа алкиламина итаконовой кислоты, с дизельным топливом. Установлено, что агрегат, состоящий из 10 молекул парафиновых углеводородов нормального строения, распадается на отдельные молекулы, что подтверждается данными имидж-анализа.
  3. Разработаны новые депрессорно-диспергирующие присадки, позволяющие на базе дизельных топлив, марки «Л» ГОСТ 305-82, получать дизельные топлива, соответствующие сортам «Е» и «F», согласно ГОСТ Р 52368-2005, с предельной температурой фильтруемости, не выше минус 15С и минус 20С, соответственно, и обеспечивающие седиментационную устойчивость дизельных топлив при отрицательных температурах окружающей среды.
  4. Разработана новая противоизносная присадка СМ-1, позволяющая при концентрации 0,01-0,02% масс в дизельных топливах, содержащих < 0,02% масс. сернистых соединений, понизить значение показателя «скорректированный диаметр пятна износа» до 460 мкм и менее и таким образом, получить дизельные топлива, отвечающие по этому показателю требованиям Европейского Стандарта EN 590:2004.
  5. Разработана новая композиционная присадка «Европрис» (торговые марки «Миакрон-2000М» и «Миксент™-2000М»), которая, оказывая влияние одновременно на семь по

    Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.