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:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Аль мажид закономерности изменения физико-химических свойств бензинов при их эксплуатации и хранении в подземных хранилищах сирийской арабской республики

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ОСМАН БУРХАН АБД АЛЬ МАЖИД

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕНЗИНОВ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

И ХРАНЕНИИ В ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩАХ

СИРИЙСКОЙ АРАБСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

05.17.07-Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2010

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М.Губкина на кафедре физической и коллоидной химии.

Научный консультант: профессор, доктор химических наук

Колесников Иван Михайлович,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Рудяк Константин Борисович,

доктор технических наук, профессор

Мельников Вячеслав Борисович

доктор технических наук, профессор

Данилов Александр Михайлович

Ведущая организация: ООО «ВНИИ ГАЗ»

Защита состоится «14» декабря 2010 г. в 15 часов в аудитории № 541 на заседании диссертационного совета Д 212.200.04 при Российском государственном университете нефти и газа имени И.М.Губкина по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский проспект, 65

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина.

Автореферат разослан «_______»__________ 200__ г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор, Р.З. Сафиева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В мировой автомобильной промышленности и в Сирийской Арабской республике ежегодно увеличивается парк автомобилей разной конструкции и мощности. Это требует непрерывного снабжения автомобильного транспорта растущим объемом бензинов разного ассортимента.

Актуально с этих позиций решение следующих научно-технических задач:

– повышение качества бензинов с помощью высокоэффективных каталитических процессов типа риформинга, крекинга и изомеризации;

– применение к бензинам присадок, повышающих их эксплуатационные качества (МОЧ и ИОЧ, плотность, моющие свойства и другие);

– исследование закономерностей, отражающих изменение свойств бензинов с изменением: их химического состава, физических параметров, природы и концентрации присадок. Актуально параметрическое, кинетическое и термодинамическое описание указанных закономерностей;

– исследование закономерностей изменения свойств и состава бензинов при их длительном хранении в подземных резервуарах.

Решение этих задач определяется требованиями к качеству товарных бензинов, которое должно быть не ниже стандарта ЕВРО-4. Для создания методов производства товарных бензинов по стандартам ЕВРО-4 актуальным является детальное изучение параметрических свойств бензинов с созданием на их основе математических моделей, адекватных опытным данным.

В научно-технической литературе отсутствуют детальные исследования закономерностей изменения физико-химических свойств бензинов с изменением физических, кинетических и термодинамических параметров.

Поэтому актуальным явилось изучение закономерностей изменения таких параметров бензинов как октановое число и его связь с концентрацией в них ароматических углеводородов и присадок, с изменением плотности, содержания воды и гидропероксидов углеводородов в бензинах.

Важная роль в повышении качества товарных бензинов принадлежит присадкам разной природы и назначения.

С этих позиций актуальным является изучение закономерностей влияния природы и концентрации присадок на октановые числа бензинов, на проводимость и отложение нагара на деталях двигателей внутреннего сгорания, действие антиокислителей на углеводороды бензинов, с целью понижения степени их окисления и другие.

На основе выявленных закономерностей важным является создание кинетических, параметрических и термодинамических описаний свойств бензинов с присадками и без присадок. Полученные математические модели позволяют проводить необходимый мониторинг качества товарных бензинов и предсказывать изменение их свойств в широких пределах изменения физико-химических параметров, отражающих качество товарных бензинов.

В связи с развитием автомобильного парка с двигателями внутреннего сгорания в Сирийской Арабской республике актуальной проблемой является бесперебойное снабжение автомобилей товарным бензином в необходимом объеме и заданного качества, которое соответствует требованиям стандартов ЕВРО-4 и экологической безопасности окружающей среды.

С этих позиций в Сирийской Арабской республике развито хранение товарных бензинов в подземных хранилищах в пяти регионах страны, которые различаются между собою природно-климатическими условиями.

С целью определения влияния условий хранения бензинов в подземных хранилищах САР на их качество являлось актуальным исследование процессов электризации, каталитического окисления, накопления смол в бензинах, кинетику их испарения и математическое описание этих процессов.

Товарные бензины в Сирийской Арабской республике хранят в подземных хранилищах, расположенных на глубине от 8 и более метров от земной поверхности, в течение от 2-х до 5-ти лет.

Товарные бензины хранятся под воздушной подушкой и над водным раствором солей на дне резервуаров.

Для контроля качества товарных бензинов из резервуаров отбирают пробы бензинов и подвергают их анализу по методам ASTM с определением их физических параметров, химического состава и эксплуатационных свойств.

Такие анализы товарных бензинов проводятся при отборе проб через определенные промежутки времени и по глубине расположения слоев бензинов в резервуарах Южного, Северного, Центрального, Восточного и Западного регионов САР.

Такие исследования позволяют решать актуальную проблему для подземных хранилищ САР – выявление закономерностей изменения физико-химических свойств товарных бензинов при их длительном хранении в резервуарах и по глубине расположения слоев в резервуарах.

Для бензинов, которые длительное время хранили в подземных хранилищах, определяли ИОЧ, содержание смол, плотность, количество осадка на дне резервуара, температуры выкипания узких фракций.

При длительном хранении бензинов в подземных хранилищах Южного, Северного, Центрального, Восточного и Западного регионов молекулы кислорода диффузией переносятся сверху вниз по высоте резервуара, участвуют в процессах окисления углеводородов с образованием гидропероксидов УВ, других кислородсодержащих соединений и олефинов. Олефины преобразуются в высоко конденсированные углеводороды, конечным продуктом которых являются смолы и осадки на дне хранилищ. Наличие смол и твердых частиц дисперсной фазы определяют коллоидно-химические свойства бензинов. По глубине расположения слоев бензина в резервуарах происходит перераспределение углеводородов и свойств бензинов, поэтому актуальным было выявить закономерности изменения по глубине расположения слоев бензина в резервуаре таких параметров как: плотность, содержания сернистых соединений, смол, содержание бензола, ароматических, парафиновых и непредельных углеводородов, а также ИОЧ и МОЧ.

Закономерное исследование свойств бензинов без присадок и с присадками позволило решить задачу по созданию композиционной присадки.

Актуально было изучить влияние в составе композиционной присадки моющей, антиокислительной, каталитической и других компонентов на эксплуатационные свойства товарных бензинов. Эффективность композиционной присадки в бензине изучали на стендовом двигателе внутреннего сгорания и на реальных двигателях ВС.

Резюмируя полученные результаты можно отметить, что на основе принятого алгоритма научных и экспериментальных исследований бензинов впервые решены актуальные задачи, посвященные выявлению закономерностей изменения свойств бензинов. Выполнено их параметрическое, кинетическое и термодинамическое описание с созданием соответствующих математических моделей, адекватных опытным зависимостям. Это позволило решить проблему производства в САР товарного бензина по стандарту ЕВРО-4.

Цель диссертации

Целью настоящей диссертации явилось изучение основных особенностей в изменении состава и физико-химических свойств бензинов без и с присадками и выявление закономерностей изменения состава и физико-химических свойств бензинов до и при их длительном хранении в подземных хранилищах САР.

Для достижения решения поставленной цели были выделены следующие задачи, перечисленные ниже.

1. Провести анализ литературных источников с выявлением закономерностей изменения физико-химических свойств бензинов, их математического описания, с выделением их достоинств и недостатков. Исследовать конструкции хранилищ бензинов и условий их хранения.

2. Изучить закономерности изменения физико-химических свойств бензинов, для чего необходимо было выполнить:

– исследование закономерностей изменения свойств и качества бензинов, до их размещения на хранение, с изменением внутренних и внешних параметров и создание параметрических уравнений и математических моделей на их основе,

- исследования по определению связи между октановым числом бензинов и их плотностью, концентрацией ГПУВ, ароматических углеводородов и воды;

– анализ типа присадок к бензинам с выявлением влияния их природы и концентрации на свойства бензинов. Создать параметрические, кинетические и термодинамические уравнения и математические модели, адекватно отражающие связь концентрации присадок с МОЧ и ИОЧ, проводимости бензинов. процессов смолообразования и сажеобразования и периода индукции с природой и концентрацией присадок;

– исследование закономерностей изменения свойств бензинов в условиях их хранения в подземных хранлищах с накоплением в них влаги;

– выявление закономерностей протекания процессов окисления и электризации бензинов, растворимости парафинов в бензинах, определить действие О2 на бензины в присутствии минералов и накопление смол в бензинах при их хранении, с созданием параметрических и кинетических уравнений для указанных процессов и получение математических моделей на их основе.

3. Целью работы явилось также изучение закономерностей изменения свойств бензинов при их хранении в подземных хранилищах, для чего было необходимо:

– исследовать влияние времени хранении товарных бензинов в подземных хранилищах пяти регионов Сирийской Арабской республики (Южном, Северном, Центральном, Восточном и Западном) на их физико-химические свойства и распределение классов углеводородов в бензине со временем их хранения. Выявить закономерности изменения во времени плотности бензинов, температур выкипания узких фракций бензинов, содержания в них смол, изменение МОЧ и ИОЧ. Создать параметрические и кинетические уравнения и математические модели на их основе, адекватно описывающие опытные зависимости;

– исследовать закономерности изменения физико-химических свойств и состава товарных бензинов, находящихся на хранении в подземных резервуарах САР, по глубине их расположения в резервуарах. Определить закономерности изменения химического состава, содержание смол и сернистых соединений, изменение температур выкипания узких фракций бензинов, значения МОЧ и ИОЧ по глубине. Создать параметрические уравнения и математические модели для полученных закономерностей.

4. Провести детальные исследования по созданию новой композиционной присадки к бензинам, отобранных из подземных хранилищ, с целью доведения их качества до стандарта ЕВРО-4.

Выполнить сравнительное изучение эксплуатационных свойств бензинов без присадки и с композиционной присадкой на работающем стендовом двигателе внутреннего сгорания и на реальных автомобильных двигателях. Сравнить эффективность работы ДВС на бензине без присадки и с композиционной присадкой по изменению: числа оборотов, величине крутящего момента и мощности двигателей. Эти показатели отражают качество работы ДВС.

Научная новизна

При разработке научных основ хранения товарных бензинов в подземных хранилищах Сирийской Арабской республики были проведены вначале обширные анализы литературных источников и экспериментальных материалов, посвященных описанию свойств бензинов, присадок к ним, описанию конструкций хранилищ и условий хранения в них товарных бензинов.

1. На основе анализа физико-химических свойств бензинов, их качества, впервые выявлены закономерности изменения октановых чисел товарных бензинов с изменением: их плотности, концентрации ароматических углеводородов в бензинах, гидропероксидов углеводородов и содержания воды в бензинах. С повышением плотности, концентрации АрУВ и воды в бензинах МОЧ и ИОЧ их увеличиваются, а в присутствии гидропероксидов углеводородов – снижаются. Впервые созданы параметрические уравнения и математические модели, адекватно описывающие полученные опытные закономерности.

Сравнение качества товарных бензинов, используемых в РФ и в САР, позволило отметить более высокое качество товарных бензинов в САР.

2. Согласно классификации присадок, предложенной профессором А.М. Даниловым, их в диссертации дополнительно разделили на присадки, улучшающие эксплуатационные свойства бензинов для работающих двигателей внутреннего сгорания и присадки, улучшающие условия хранения бензинов в подземных хранилищах.

В работе впервые выделены закономерности влияния присадок на МОЧ бензинов соединениями ферроцена, отражено влияние ароматических углеводородов на содержание сажи в дымовых газах. Для этих закономерностей, с применением методов дифференциально-интегрального анализа, получены параметрические уравнения, которые впервые позволяют оценивать эффективность действия присадок на эксплуатационные свойства бензинов.

Для бензинов, которые подвергали хранению в резервуарах, изучены закономерности влияния на их свойства антиокислительных, антистатических присадок и присадок, повышающих период индукции бензинов.

Эти закономерности впервые представлены параметрическими и кинетическими уравнениями, которые адекватно описывают выявленные закономерности.

3. Для научного подхода к изучению процессов, протекающих при хранении бензинов в подземных хранилищах, были выделены пять регионов в Сирийской Арабской республике, которые различаются по влажности и среднегодовой температуре: Южный, Северный, Центральный, Восточный и Западный.

Определены закономерности потери бензинов при отборе их из хранилищ в весенне-летний и осенне-зимний периоды, которые следуют линейным параметрическим уравнениям. Такие же закономерности были получены для определения содержания гидропероксидов в бензине.

4. Впервые для подземных хранилищ, расположенных в пяти регионах САР, выявлены закономерности по изменению во времени МОЧ и ИОЧ, содержанию смол, плотности, температур выкипания узких фракций бензина за соответствующее время их хранения. Созданы параметрические и кинетические уравнения и математические модели для этих закономерностей. Они позволяют по начальным значениям параметров рассчитывать их текущие величины, что дает возможность, во-первых, определять изменение качества бензинов во времени, а во-вторых – прогнозировать время их предельного хранения за счёт экстраполяции данных.

5. Впервые детально изучены закономерности изменения физико-химических свойств бензинов по глубине расположения их слоёв в подземных хранилищах, с включением в состав изученных параметров: химический состава, МОЧ и ИОЧ, содержание S, изменение температур кипения узких фракций, плотность и другие. Созданные параметрические уравнения адекватны опытным данным и позволяют на научной основе предсказывать распределение свойств бензинов по глубине расположения их в резервуарах.

6. Сравнительное исследование закономерностей работы стендового двигателя внутреннего сгорания с применением бензина с композиционной присадкой позволило установить: повышение мощности двигателя; увеличение крутящего момента до 4,3%; снижение содержания СО в дымовых газах до 23%; понижается расход топлива до 5ё8%; повышение КПД до 5ё8,7%; снижение выброса несгоревших фракций бензина до 23%.

Практическая значимость работы

1. С целью более чёткого понимания сущности физико-химических процессов и для оперативного контроля качества товарных бензинов созданы параметрические уравнения для расчета наиболее важных параметров товарных бензинов, таких как МОЧ и ИОЧ, влияния на их величину концентрации АрУВ, гидропероксидов углеводородов, воды, а также плотности бензинов. Для прогнозированного контроля качества товарных бензинов достаточно задать их начальные значения и затем рассчитывать их текущие величины с помощью полученных впервые в данной работе математических моделей.

2. На основе исследования влияния присадок на качество бензинов впервые отмечены присадки, повышающие качество бензинов при их хранении и улучшающие их эксплуатационные качества. Практически полезны математические модели, отражающие закономерности повышения периода индукции бензинов при хранении, повышающие проводимость бензинов с целью удаления из него статического электричества. По математическим моделям легко определять условия для сохранения качества товарных бензинов с расчетом необходимых концентраций присадок. Эксплуатационные качества товарных бензинов определяются по величинам МОЧ и ИОЧ. Закономерности изменения МОЧ и ИОЧ в зависимости от САрУВ, r, Сприсадок описаны параметрическими уравнениями, которые обеспечивают проведение интерполяции и экстраполяции результатов расчетами на ЭВМ.

3. Термодинамическое уравнение впервые позволило определить: эндотермический характер процесса растворения воды в бензине.

4. Впервые созданы кинетические уравнения потери бензина из резервуаров в весенне-летний и осенне-зимний периоды при соприкосновении поверхности бензинов в резервуарах с окружающей средой. Созданы кинетические уравнения и модели на их основе для накопления гидропероксидов углеводородов, что имеет практическое значение при эксплуатации резервуаров.

5. Впервые для подземных резервуаров, расположенных в Южном, Северном, Центральном, Восточном и Западном регионах САР, выявлены и изучены закономерности изменения во времени: химического состава, изменения температур выкипания узких фракций бензина, содержание смол в бензинах и изменение численных значений МОЧ и ИОЧ.

Для полученных зависимостей впервые представлены параметрические и кинетические уравнения и получены матмодели на их основе, которые обеспечивают непрерывный контроль качества товарных бензинов по начальным параметрам.

Для повышения качества бензинов, выгруженных из подземных резервуаров, к ним добавляют свежие бензины в рассчитанном объеме или вводят композиционную присадку 0011.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 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.