ПОЛУЧЕНИЕ АНТИДЕТОНАЦИОННОЙ ПРИСАДКИ НА ОСНОВЕ ЭТИЛОВОГО СПИРТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕЁ ВЛИЯНИЯ НА ДЕТОНАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ НИЗКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВ

АННОТАЦИЯ

Топливная промышленность Республики Узбекистан переходит на требования европейских стандартов (Евро-3, Евро-4, Евро-5) по антидетонационным и экологическим свойствам бензина и дизельного топлива. С учетом этого спрос на качественный бензин в стране растет из года в год. Октановое число бензина является одним из основных показателей топлива. Одним из способов повышения октанового числа бензина является добавление присадок.

В наших исследованиях с помощью сочетания классических и современных методов исследований были приготовлены добавки из различных составов для повышения октанового числа бензина и проверено их влияние на октановое число бензина. Полученные результаты были проанализированы. Объектом исследования был бензин АИ-91. Все исследования проводились в соответствии с ГОСТами и общепринятыми рекомендациями по анализу нефтепродуктов.

ABSTRACT

Fuel industry of Republic of Uzbekistan comes on requirements of European Standards (Euro-3, Euro-4, Euro-5) focused on antidetonant and ecological properties of benzine (fuel) and diesel fuel. Taking this into consideration demand for high quality benzine within a country increases year in and year out. Gasoline octane number is one of the main figures of fuel. One of the best way to raise gasoline octane number is to tack additions and additives.

Within our research additions has been prepared from various compositions by dint of combination of classic and advanced research methods to raise gasoline octane number and their effect on gasoline octane number has been checked. Obtained results has been analyzed. Research subject was gasoline AI-91. All research operations have been conducted in accordance with new requirements of GOST standards and generally accepted petroleum product analysis recommendations.

Ключевые слова: бензин, октановое число, присадка, детонация, МТБЭ, ММА, этиловый спирт, изобутиловый спирт.

Keywords: gasoline, octane number, addition, detonation, MTBE, MMA, ethyl hydroxide, isobutyl alcohol.

Введение. В наше время трудно найти человека, который не может ответить на вопрос, что такое бензин. Этот технический продукт теперь является одним из незаменимых продуктов для выживания каждого человека в нашем индустриальном обществе, помимо его роли в экономике любой страны [1].

На сегодняшний день бензин (точнее автобензин) является одним из самых сложных технических продуктов по своему составу, углеводородам и химическому составу среди всего множества материалов, продуктов и веществ, производимых человеком [2].

Токсичные продукты сгорания бензина в двигателях автомобилей стали одним из основных и наиболее опасных источников загрязнения для жизни и здоровья человека, особенно в городах и густонаселенных районах.

Для решения вышеуказанных задач сотни нефтеперерабатывающих заводов, вертикально интегрированных с нефтяными компаниями, оснащаются новыми устройствами, осуществляющими сложнейшие термокаталитические и химические процессы вторичной переработки нефтяных фракций для повышения эффективности бензина и улучшения характеристик бензина. За последние сто лет углеводородный и химический состав автомобильных бензинов претерпевает постоянные изменения, что обеспечивает постоянное улучшение технико-экономических и экологических показателей двигателей внутреннего сгорания [3-4].

Основной раздел. Основную часть химического загрязнения окружающей среды вносят выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. В результате физико-механических процессов в цилиндрах двигателя выделяются сложные соединения, состоящие из нескольких токсичных компонентов. В следующей таблице показан состав токсичных газов, выбрасываемых дизельными и бензиновыми двигателями [5].

Таблица 1.

Состав выхлопных и ядовитых газов автомобиля

Исходя из приведенных выше данных, следует отметить, что снижение воздействия автотранспорта на окружающую среду становится сегодня одной из наиболее актуальных проблем.

Таблица 2.

Современные требования предъявляемые к качеству бензина

Топливная промышленность Республики Узбекистан переходит на требования европейских стандартов (Евро-3, Евро-4, Евро-5) по антидетонационным и экологическим свойствам бензина и дизельного топлива.

Если брать пример с бензина, то для получения бензина, соответствующего вышеперечисленным требованиям (Евро-3, Евро-4, Евро-5), необходимо не только повысить его октановое число, но и содержание серы, олефинов и ароматических углеводородов (особенно бензола) в бензине следует уменьшить. Кроме того, необходимо перевести избыточные ароматические углеводороды в изопарафины, добавить в бензин кислородудерживающие компоненты, антиоксиданты, моющие и другие необходимые присадки.

С химической точки зрения на конечную мощность топлива влияют первичные продукты окисления углеводородов - гидроперекиси и высокоактивные продукты их свободно-радикального распада. Чем выше образование перекиси в этой рабочей смеси, тем более яркое горение наблюдается.

Основным фактором образования и интенсивности детонации является химический состав топлива, поскольку склонность разных групп углеводородов к окислению в одних и тех же условиях различна. Если углеводороды в топливе не образуют достаточное количество перекиси в условиях предварительного окисления, то разложения за счет светимости не происходит и в результате смесь не взаимодействует с активными веществами, горение происходит с нормальной скоростью без детонации. Детонационную устойчивость или антидетонационные свойства углеводородов и топлив определяют в специальном одноцилиндровом лабораторном приборе.

В последние годы в США, Западной Европе и России стали добавлять в бензин высокооктановые эфиры и кислородсодержащие соединения.

Основной целью данного исследования было изучение влияния местных бензинов марки АИ-91 на их октановые числа путем приготовления различных смесей с использованием таких композиций, как метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), монометиланилин (ММА), этиловый спирт, изобутиловый спирт - сравнение показателей эффективности.

Объект и методы исследования. Объектами исследования являются: бензин отечественной промышленности АИ-91, МТБЭ, ММА, спирт этиловый, спирт изобутиловый.

В исследовании использовались современные и традиционные методы определения влияния составов местных бензинов АИ-91 на октановое число.

Октановое число по исследовательскому методу (И.М.) новых образцов бензина определяли с помощью прибора ОКТИС-2 (рис.1).

Исследование проводилось в следующей последовательности:

Перед началом эксперимента было подготовлено необходимое оборудование, емкости и реагенты. Были приготовлены 2 образца смесей добавок. Для этого, в 1-ую колбу поместили смесь из трех веществ, т.е. изобутиловый спирт (20%), ММА (10%) и этиловый спирт (70%), а во 2-ую колбу МТБЭ (25 %), ММА (25 %) и этиловый спирт (50 %). Далее образцы поместили в смеситель для хорошего перемешивания. Смеси перемешивали при средней скорости в течение 50 минут. Смеси оставались прозрачными и не выпадали в осадок.

Полученные смеси последовательно смешивали с навеской местного бензина АИ-91 и определяли октановое число новых образцов бензина с помощью октанометра ОКТИС-2.

Рисунок 1. Прибор ОКТИС-2 для определения октанового числа бензина

Результаты и их обсуждение. В нашем исследовании новые составы бензинов были получены путем смешивания местного бензина АИ-91 с различными добавками.

На первом этапе наших исследований были получены составы местного бензина АИ-91 в различной концентрации 1–7% со смесью изобутилового спирта (20%), ММА (10%) и этилового спирта (70%), и определены октановые числа этих проб бензина (И.М.). Результаты исследования представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Степень повышения октанового числа местного бензина АИ-91 со смесью изобутилового спирта (20%), ММА (10%) и этилового спирта (70%)

Как видно из графика 2, с увеличением концентрации смеси изобутилового спирта (20%), ММА (10%) и этилового спирта (70%) октановое число бензиновых композиций также увеличивалось. Когда концентрация смеси изобутилового спирта (20%), ММА (10%) и этилового спирта (70%) достигла 7%, октановое число нашего бензина достигло 110 пунктов.

На следующем этапе использовали смесь МТБЭ (25%), ММА (25%) и этилового спирта (50%) в качестве добавки для повышения октанового числа. Скорость увеличения октанового числа смеси показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Степень повышения октанового числа местного бензина АИ-91 со смесью МТБЭ (25%), ММА (25%) и этилового спирта (50%)

Согласно исследованию, смесь МТБЭ (25%), ММА (25%) и этилового спирта (50%) повысила октановое число на 19 пунктов при концентрации в бензиновых композициях 8%.

Это увеличение было ниже, чем у изобутилового спирта (20%), ММА (10%) и этилового спирта (70%).

Заключение. Результаты исследования показали, что изученные нами присадки значительно повысили октановое число отечественного товарного бензина. Среди протестированных добавок смесь изобутилового спирта (20%), ММА (10%) и этилового спирта (70%) показала относительно высокие характеристики. При добавлении 7% смеси к бензину АИ-91 его октановое число повысилось на 19 пунктов, в результате чего октановое число полученного бензина составило 110 пунктов.

Список литературы:

1. В.М.Капустин, М.А.Ершов, Р.В.Хакимов – Aвтомобильные бензины с высокооктановыми добавками; Учебное пособие - Издательский центр, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.Губкина 2021 – г.
2. Махмудов М.Ж., Нарметова Г.Р., Хайитов Р.Р. Выделение ароматических углеводородов из автомобильного бензина с целью доведения его качества до норм Евро-5 // Технологии нефти и газа научно – технологический журнал – 2017. – №1. С. 20-22.
3. M.J.Maxmudov, S.O.Svaykosov. Avtomobil benzininiń oktan sanín asíríwda antidetonaciyalíq qosímshalardiń όnimdarlíǵín salístíríw - Ilim hám jámiyet ilimiy-metodikaliq jurnal №5. Nόkis – 2021. 25-27 b.
4. Makhmudov M.J., Svaykosov S.O., Abilov E.A. Method for reducing aromatic hydrocarbons in composition of gasoline - Science and Education in Karakalpakstan №4/1. Nukus – 2021. 111-119 p.
5. Makhmudov M.J., Svaykosov S.O., Avtomobil benzinleriniń quramíndaǵı aromatikalíq uglevodorodlar hám benzol muǵdarlarín kemeytiriw usíllarí - Вестник КГУ им. Бердаха. Нукус - № 4 (53) 2021-г. 14-19 с.