СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ МОДИФИКАТОРОВ, НА ОСНОВЕ СИВУШНОГО МАСЛА И АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ (МАРКИ УНДЖ-20)

АННОТАЦИЯ

В данной статье мы рассматриваем синтез и исследование процесса нитрования, включающего реакцию сивушных масел и азотной кислоты, для получения уникальных высокомодификаторов цетановых чисел. Процесс реакции освещен с помощью физико-химических методов анализа.

ABSTRACT

In this article, we review the synthesis and research of a nitration process involving the reaction of fusel oil and nitric acid for the specific production of high cetane modifiers. The reaction process is illuminated using physicochemical analysis methods.

Ключевые слова: цетаноноповышающей, модификатор, эффективность модификатор, сивушных масел, азотной кислоты

Keywords: cetanone-boosting, modifier, efficiency modifier, fusel oils, nitric acid

Введение. Улучшение грузовиков требует повышения качества. Топливо с низким цетановым числом может вызвать детонацию и нестабильность двигателя. Для улучшения качества горения рекомендуется использовать азотсодержащие модификаторы органических соединений и их композиционные смеси..

В круглодонную трёхгорлую колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром, достигающим почти до дна колбы, помещенную в охладительную смесь, вливают раствор 40 г азотной кислоты в 170 мл воды. Когда температура раствора понизится до 0°С, к нему по каплям приливают смесь 20 мл воды, 20 г концентрированной серной кислоты и 80 г сивушного масла. Колебания температуры не должны превышать ± 1°С, прилив смеси к раствору нитрата длится около 2 часов. После 2-часового стояния в делительной воронке отделяют слегка желтоватый слой композита нитрита сивушного масла от воды, промывают его раствором бикарбоната натрия, раствором хлористого натрия, сушат безводным сульфатом натрия и перегоняют в вакууме: т. кип. 29°С/40 мм рт. ст., 104°С/760 мм рт. ст. Выход синтезированного композита нитрата сивушного масла составляет 58% [1 c. 50-54].

Проведены исследования азотсодержащих органических модификаторов и оптимальные режимы получения модификаторов, такие как температура, время, соотношение исходных компонентов, изучены их ИК-спектры. На рис.1 показана зависимость выхода азотсодержащих органических модификаторов от температуры при соотношении сивушного масла к азотной кислоте: 1). 1:1; 2). 1:0,5; 3). 0,5:1 в течение 4 часов при температуре 0^оС [2; c.358-360].

1). 1:1; 2). 1:0,5; 3). 0,5:1

Рисунок 1. Зависимость выхода азотсодержащего органического модификатора от времени при cоотношении сивушного масла и азотной кислоты. Температура 0⁰С

Синтез азотсодержащего органического модификатора при температуре 0ºС в течение 4 часов проводили с различными катализаторами. Наилучшим выход реакции оказался при использовании в качестве катализатора серной кислоты, результаты показаны на (рис.2).

1. Серная кислота 2. Кальций хлорид. 3.Цинк хлорид.

Рисунок 2. Влияние катализатора на производительность реакции при 0ºС

Оптимальной температурой для выхода азотсодержащих органических модификаторов из азотной кислоты и сивушного масла является 0^оС. Последующее увелечение температуры приводит к уменьшению выхода азотсодержащих органических модификаторов.

Физико-химические свойства синтезированного модификатора на основе азотной кислоты и сивушного масла приведены в табл.1.

Таблица 1.

Физико-химические характеристики модификатора марки УНДж-20

На ИК-спектре УНДж-20 видно, что полосы поглощения валентных колебаний связей в областях 2957-1460 см^-1 соответствуют СН₃- группам и полосы поглощения в области б2890-1340 см^-1, подтверждают наличие -СН- групп. В интервале 1640-1620 см^-1 и 1285-1270 см^-1 находятся сложные полосы, отнесенные к валентным колебаниям -О-NO₂. групп (рисунок 3). [3; c.84-86].

Рисунок 3. ИК-спектр азотсодержащего органического модификатора, УНДЖ-20

Во время исследования был учтен и тот факт, что использование меньшего количества присадок приводит к снижению средств на производство качественного дизельного топлива, то есть себестоимость выпускаемой продукции уменьшается. Поэтому концентрация анализируемых присадок должна варьироваться в пределах от 0,05 до 2%, так как экономически выгодной считается та присадка, добавление которой не превышает 2% от общей массы топлива.

В сводной таблице 2 приведены результаты исследований азотсодержащей присадки УНДж-20.

По экспериментальным данным был построен следующий график (рис. 4). На нем показано изменение цетанового числа дизельной фракции в присутствии УНДж-20.

Таблица 2.

Результаты исследований присадки УНДж-20

Рисунок. 4 - Изменение цетанового числа в присутствии УНДж-20

Список литературы

1. Умиров.Н.Н., Нуркулов.Ф.Н., Джалилов.А.Т., Цетаноповышающего и антикоррозионного модификатор марок ундж-20// Universum: Технические науки 6(75) 2020 г. -С.50-54
2. Умиров.Н.Н., Нуркулов.Ф.Н., Джалилов.А.Т.,.«Влияние дополнителных модификаторов дизельного топлива на двигател. Интеграция наука, образование и производства- важнейший фактор в реализации инвесттиционных проектов нефтегазовой отрасли» материалы республиканской научно – технической конференции. Ташкент-2019 1-ноября 358-360 с.
3. Умиров.Н.Н., Нуркулов.Ф.Н., Джалилов.А.Т  Изучение ИК- спектров цетаноповышаюшей присадка. Турли физик – кимёвий усуллар ёрдамида нефть ва газни аралашмалардан тозалашнинг долзарб муаммолари.Республика илмий – амалий анжумани материаллари. Қарши – (2019-йил 27-апрел) Қарши-2019  84-86 б.