СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКТАНОПОВЫШАЮЩИХ ДОБАВОК НА БАЗЕ КИСЛОРОД- И АЗОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF OCTANE-INCREASING ADDITIVES BASED ON OXYGEN- AND NITROGEN-CONTAINING RAW MATERIALS
Цитировать:
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКТАНОПОВЫШАЮЩИХ ДОБАВОК НА БАЗЕ КИСЛОРОД- И АЗОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Бутаев Х.Ш. [и др.]. 2021. 8(89). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12188 (дата обращения: 25.05.2024).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniTech.2021.89.8.12188

 

АННОТАЦИЯ

В целях переработки и изыскания путей применения тар-продукта и отработанного гексана - побочных продуктов СП-ООО «Uz-Kor Gas Chemical», разделен на С12 - С18 фракции (АR-pur) на вакуумно-перегонном аппарате. Полученная фракция, основой которого является ароматические углеводороды, испытана в качестве компонента октаноповышающих добавок. Исследованы октаноповышающие свойства композиций состава АR-pur : метилацетат : этилацетат : ацетонитрил : уротропин ¸ 70 : 10 : 13 : 5 : 2, который является наиболее эффективным и при добавлении в базовый бензин А-72 и А-80 в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа на 11 и 12 единиц.

ABSTRACT

For the purpose of obtaining effective octane-increasing additives, the tart-product dissolved in spent hexane is separated in a vacuum distillation apparatus - by-products of JV-LLC "Uz-Kor Gas Chemical". It was found that the obtained fraction with С12 - С18, the basis of which is aromatic hydrocarbons, is the most important component of octane-boosting additives. Investigation of the octane-increasing properties of compositions with the composition AR-pur: methyl ace-tate: ethyl acetate: acetonitrile: urotropine ¸ 70: 10: 13: 5: 2 is also most effective when added to base gasoline with octane number A-72 and A-80 in the amount of about 8-10 %  leads to an increase in the octane number by 11 and 12 units.

 

Ключевые слова: октаноповышающая добавка, октановое число, отработанный гексан, Циглера-Натта, тар-продукт, АR-pur, бензин.

Keywords: octane-increasing additive, octane number, spent hexane, Ziegler-Natta, tar product, АR-pur, gasoline.

 

Чтобы обеспечить стабильную работу двигателя, бензин должен иметь строго фиксированные параметры - прежде всего, октановое число. Но свойства нефти, из которой получают бензин, непостоянны и «плавают», довольно, в широком диапазоне. Чтобы не менять технологию переработки для каждой партии нефти, на нефтеперерабатывающих заводах используют специальные добавки, присадки, которые обходятся во много раз дешевле. Современный бензин содержит самые различные присадки - антиокислительные, противоизносные, антиобледнительные, противодымные и др. [1 - 3].

Содержание кислородсодержащих антидетонаторов (оксигенатов) в бензине, как правило, составляет от нескольких процентов, а потому их относят к октаноповышающим добавкам. Важным достоинством оксигенатов является возможность их частичного или даже полного производства из не нефтяного сырья. Другими словами, применение оксигенатов в топливе помогает сохранить традиционные источники энергии и активнее использовать альтернативные [4, 5].

Оксигенаты, при их добавлении к бензину к количестве 2 % об. в пересчете на кислород, способствуют более полному сгоранию топлива, в результате чего в продуктах горения снижается содержание угарного газа на 30% [6 - 11]. Обладая высокой антидетонационной стойкостью, кислородосодержащие соединения способны замещать в товарных бензинах высокооктановые ароматические соединения, тем самым сокращая содержание бензапирена в выхлопных газах, а также снижая интенсивность нагарообразования в двигателе.

Узбекскими учеными на основе низших спиртов, сложных эфиров и некоторых аминов разработаны композиции, вовлечение которых в прямогонный бензин в количестве 8 % об. позволяет  повысить его октанового числа до 12 единиц ОЧМ, а на базовый бензин до 5,7 единиц ОЧМ [12 - 15].

В газохимическом комплексе Устюрт (Республика Каракалпакистан) производятся полиэтилен и полипропилен, реакцией полимеризацией в присутствии катализатора Циглера-Натта в растворе гексана.

 

Рисунок 2. Хроматограмма жидкого вторичного сырья производства полиэтилена и полипропилена реакцией полимеризацией в присутствии катализатора Циглера-Натта в растворе гексан

 

В этом процессе кроме основного полимерного продукта, также образуется жидкое вторичное сырье. Остаточный продукт является олигомером используемых мономеров, основную массу которых составляют парафины от С6 до С20, качественный и количественный составы которых, определяли хроматграфическим методом (рис.2).

Хроматографический анализ показывает, что состав отработанного гексана в основном состоит из насыщенных углеводородов фракции С14 - С18 нормального строения.

На этом же предприятии за год образуются около десяток тысяч тонн так называемого тар-продукта. Тар-продукт - твердое вещество черного цвета без запаха. Состав не стабилен и зависит от сырья пиролиза. Образцы тар-продукта СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical» для предварительного определения качественного состава анализировали на анализаторе ИК-Фурье спектрометр Nicolet 6700 c микроскопом Continuum и Раман-модулем. Результаты анализа приведены на рис.3.

 

Рисунок 3. ИК-спектр тар-продукта: 1 - тар-продукт, 2, 3 и 4 база прибора

 

Постоянно перемешивая и порциями добавляя к отработанному гексану тар-продукт получена однородная жидкость коричневого цвета. Далее, перегоняя полученную смесь на лабораторном вакуумно-перегоночном аппарате снабженной с кубом, дефлегматором, термометром, холодильником Либиха соединенной с вакуумным насосом получена фракция состоящая из С12 - С20, преобладающим количеством которого являются ароматические углеводороды. Полученный продукт перегонки был условно назван АR-pur.

Для сравнения октаноповышающихся свойств были подобраны и подготовлены композиции на основе АR-pur с добавлением спиртов с С1 - С4, сложных эфиров - метилацетата, этилацетата, ацетатов, аминов - гексамети-лентетраамина, ацетонитрила, ацетаты металлов, а также АR-pur (табл.1 и 2).

Таблица 1.

Октаноповышающие составы из спиртов и уротропина (% об.)

Условное обозначение композиции

АR-pur

Метанол

Этанол

Изопропанол

Изобутанол

Уротропин

ОПС - 1/1

70,0

10,0

8,0

8,0

2,0

2,0

ОПС - 1/2

72,0

8,0

10,0

6,0

4,0

-

ОПС - 1/3

74,0

6,0

10,0

8,0

20,0

-

ОПС - 1/4

70,0

-

20,0

8,0

-

2,0

ОПС - 1/5

65,0

-

27,0

6,0

-

2,0

ОПС - 1/6

75,0

-

17,0

6,0

2,0

-

ОПС - 1/7

75,0

-

13,0

10

5,0

-

ОПС - 1/8

60,0

5,0

-

20

15,0

-

 

Таблица 2.

Октаноповышающие составы из сложных эфиров и уротропина (% об.)

композиций

Состав, % об.

АR-pur

Метилацетат

Этилацетат

Ацетонитрил

Уротропин

ОПС - 2/1

80

10

10

5

-

ОПС - 2/2

70

10

13

5

2

ОПС - 2/3

65

15

12

7

1

ОПС - 2/4

60

20

15

5

-

ОПС - 2/5

55

25

20

-

-

ОПС - 2/6

50

20

15

13

2

ОПС - 2/7

45

25

15

10

-

 

Октаноповышающие свойства сравнительно эффективных добавок приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Октаноповышающие свойства композиций ОПС

Композиция

Количество, %

Октановое число, ОЧМ

Прирост октанового числа

без добавки

с добавкой

ОПС - 2/2

5,0

50

56,0

6,0

ОПС - 2/2

10,0

50

58,0

8,0

ОПС - 2/2

8,0

69

78,0

9,0

ОПС - 2/2

10,0

69

80,0

11,0

ОПС - 2/2

8,0

72

83,0

11,0

ОПС - 2/2

10,0

72

84,0

12,0

ОПС - 2/2

8,0

80

91,0

11,0

ОПС - 2/2

10,0

80

92,0

12,0

ОПС - 2/1

8,0

50

59,0

9,0

ОПС - 2/1

10,0

69

76,0

7,0

ОПС - 2/1

8,0

72

77,0

5,0

ОПС - 2/1

10,0

72

75,0

3,0

ОПС - 2/1

8,0

80

85,0

5,0

ОПС - 2/1

10,0

80

87,0

17,0

ОПС - 1/2

8,0

50

77,0

27,0

ОПС - 1/2

10,0

69

70,0

11,0

ОПС - 1/2

8,0

72

81,0

9,0

ОПС - 1/2

10,0

72

76,0

4,0

ОПС - 1/2

8,0

80

84,0

4,0

ОПС - 1/2

10,0

80

85,0

5,0

 

Исследование октаноповышающих свойств композиций серии ОПС показали, что наиболее активной является композиция ОПС - 2/2, которая при добавлении в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа базового бензина с октановым числом А-72 и 80 на 11 и 12 единиц.

Изучены физико-химические и эксплуатационные свойства бензина А-80 содержащего в своем составе 10 % ОПС - 2/2.

Таблица 4.

Физико-химические и эксплуатационные свойства бензина А-80 содержащего в своем составе 8% ОПС - 2/2

 

 

 

Наименование показателей

Требования ГОСТ 2084-72 к бензину А-80

Бензин А-80 с

8 % ОПД-12

1

Детонационная стойкость окта-новое число по моторному методу

80,0

91,0

Октановое число по исследова-тельскому методу

не нормируется

92,0

2

Содержание свинца 20 г/л

0,17

отсутствует

3

Фракционный состав

ПК не ниже

10 %, не выше

50 %, не выше

90 %, не выше

НК не выше

Остаток, %

Потери, %

 

35,0

55

100

160

185

1,5

4,0

 

35,0

44

92,0

145

170

0,9

3,0

4

Кислотность, мг КОН на 100 см3 бензина

3,0

2,8

5

Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 бензина

10,0

6,5

6

Индукционный период мин.

900

890

7

Массовая доля серы, %

0,1

0,02

8

Испытание на медной пластинке

выдерж.

выдерж.

9

Водорастворимые кислоты и щелочи

отсутствует

отсутствует

10

Давление насыщенных паров, мм.рт.ст

500-700

620

11

Механические примеси и вода

отс.

отс.

12

Плотность при 20 °С, кг/м3

не нормир.

0,722

13

Температура помутнения, °С

не нормир.

минус 45

 

Таким образом, на основании отработанного гексана и тар-продуктов - побочных продуктов СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical», была разделена фракция, которая может служить важнейшим компонентом октаноповыщающих добавок. Исследование октаноповышающих свойств композиции  состава (ОПС - 2/2) АR-pur : метилацетат : этилацетат : ацетонитрил : уротропин ¸ 70 : 10 : 13 : 5 : 2 является наиболее активной и при добавлении в базовый бензин с октановым числом А-72 и 80 в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа на 11 и 12 единиц.

 

Список литературы:

  1. Курбанов А.А., Ибрагимов К.А., Досумова Э.Я. и др. Проблема вывода свинцовых добавок из состава бензинов Ферганского НПЗ. // Узб. Журн. Нефти и газа. 2002, № 3. с. 21.
  2. Орехова А. Использование присадок и добавок наиболее экономичный способ повышения качества бензина. // The Chemical Jornal, 2002, № 12, с. 42-44.
  3. Данилов А.П. Применение присадок в топливах для автомобилей. М.: Химия, 2000, 229 с.
  4. Капустин, В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками / В. М. Капустин. – М.: КолосС, 2008. - 332 с.
  5. Рудяк, К.Б. Эффективность применения и экологические свойства монометиланилина в производстве высокооктановых бензинов / К. Б. Рудяк, С. В. Сотов, В. А. Ясиненко, И. Н. Канкаева, И. А. Халдина // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2013. - №6. - С.56-59.
  6. Емельянов, В.Е. Влияние углеводородного состава бензиновых композиций на эффективность действия метил-трет-бутилового эфира и монометиланилина / В.Е. Емельянов, О. Ю. Шумовский, И. П. Полухина, Р. Д. Балашов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012. - №12 - С.6-8.
  7. Свиридова, Е.В. Исследование влияния присадок и добавок на октановое число бензина: Электронный ресурс / Е. В. Свиридова, Э. Д. Иванчина, М. В. Киргина // Ресурсоэффективным технологиям - энергию и энтузиазм молодых. -Томск: Изд-во ТПУ , 2013. -С. 37-39.
  8. Ершов, М.А. Биобутанол в сравнении с другими оксигенатами / М. А. Ершов, В. Е. Емельянов, Т. А. Климова // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012. - №2. - С.3-6
  9. http://www.gks.ru/dbscripts/cbsd/DBinet.cgi?pl=9400098 (дата обращения: 01.08.2016)
  10. Даниленко, Т.В. Разработка топливных композиций бензинов с добавлением алифатических спиртов / Т. В. Даниленко. – М.: КолосС, 2005. – 185 с.
  11. Капустин, В.М. Новые технологии производства высокооктановых бензинов / В. М. Капустин, Е. А. Чернышева, Р. В. Хакимов // Деловой журнал Neftegaz.RU. – 2015. – № 4. – С. 24–28.
  12. Базаров Б.И., Юсупов Д., Эрахмедов Д.А. Многофункциональные экологические альтернативные топлива и топливные добавки. // Узб. журн. нефти и газа, 2003, №3, с. 42-43.
  13. Базаров Б.И., Юсупов Д., Эрахмедов Д.А., Джумабаев А.Б. Альтернативные композиционные горючие смеси и добавляемые компоненты. // Композ. Материалы, 2003, №2, с. 31-33.
  14. Каримов А.У., Юсупов Д., Эргашев А.А., Базаров Б.И. Синтез сложных и простых эфиров получение  присадок на их основе. // Узб. Журнал нефти и газа, 2004, №4, с. 78-79.
  15. Юсупов Д., Каримов А.У., Бозоров Б.И., Эргашев А.А. Новые кислородсодержащие антидетонаторы для повышения октанового числа бензинов. // ДАН РУз, 2004, № 6, с. 53-55.
Информация об авторах

cоискатель, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент

PhD researcher, Tashkent chemical-technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

РhD, доцент Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент

РhD, associate professor, Tashkent chemical-technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Science, Tashkent Chemical – Technological Institute, the Republic of Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, профессор Ташкентского государственного технического университета им. Ислама Каримова, Узбекистан, г. Ташкент

D.Sc., Professor, Islam Karimov Tashkent State Technical University, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top