ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИДЕТОНАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НИЗКООКТАНОВОГО БЕНЗИНА С ДОБАВЛЕНИЕМ ОКТАНОПОВЫШАЮЩИХ ПРИСАДОК

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучено влияние антидетонационных присадок на основе различных соединений кислорода на октановое число автомобильных бензинов.

ABSTRACT

This article studied the effect of anti-knock additives based on various oxygen compounds on the octane number of motor gasoline.

Ключевые слова: бензин, детонация, присадка, октановое число.

Keywords: gasoline, detonation, additive, octane number.

Для доведения качества автомобильных бензинов до необходимых требований и повышения их октанового числа, экономически более целесообразным, является применение октаноповышающих присадок [1].

Объектами исследования являются товарный автомобильный бензин марки АИ-80 и октаноповышающие присадки: изопропанол (ИП), втор-Бутанол, этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), N-метиланилин.

Для определения О.Ч. полученных новых бензинов использовали одноцилиндровую универсальную установку УИТ-85 (рис. 1) [2].

Исследование проводили следующем образом:

Сначала измеряли барометрическое давление комнаты при помощи барометра и оно было равно 95200. Это значение перевели на мм.рт.ст. следующим образом: 95200-190 (по паспорту барометра) = 95010. По таблице определили, что 95010 соответствует 712,6 мм.рт.ст. Определили поправку на барометрическое давление по следующему уравнению:

К = (760 – Р) • 0,03 = (760 – 712,6) • 0,03 = 1,42

С помощью этого коэффициента определили степень сжатия трех образцов автомобильного бензина с разными О.Ч. (79, 80, 81):

Перед испытанием установка УИТ-85 была подготовлена к работе: сначала подогрели циркулирующее масло до 50-60°C. После этого запустили двигатель, который работает с помощью электрического генератора. После запуска двигателя подогрели циркулирующую воду до 96°C. Затем на установке испытывают эталонный изооктан с О.Ч. 80 и степенью сжатия 17,30. При испытании эталона настраивается показ детономера на 55 ± 3.

Рисунок 1. Одноцилиндровая универсальная установка УИТ-85

Антидетонационную эффективность ИП оценивали по приросту октанового числа товарного бензина АИ-80. На рис. 4.23 представлены результаты испытаний ИП. 

Как показывают результаты исследования, с добавлением ИП октановое число товарного бензина синхронно увеличивается с повышением концентрации ИП. При концентрации ИП до 10% об. О.Ч.И.М. повышается до 85,7 пунктов. Следует отметить, что применение ИП в чистом виде не решает полностью проблемы перевода низкооктановых бензинов в высокооктановые. Исходя из этого в дальнейшем исследовании использовали другие октаноповышающие добавки с более высоким О.Ч.

В дальнейшем исследовании использовали оксигенат втор-Бутанол. Данный оксигенат не нашёл широкого применения из-за недостаточности его сырьевой базы. Сырьевая база для синтеза втор-Бутанола может быть расширена за счет димеризации этилена в н-бутены или олигомеризации его с образованием бутена в качестве побочного продукта.

Рисунок 2. Влияние оксигената ИП на детонационную стойкость товарного бензина АИ-80

Результаты исследования октаноповышающих свойств втор-Бутанола приведены на рис 3.

Рисунок 3. Влияние оксигената втор-Бутанола на детонационную стойкость товарного бензина АИ-80

Как видно на рис. 3, оксигенат втор-Бутанол повышает О.Ч.И.М. автомобильного бензина до 84,5 пункта. Данная присадка также не смогла достичь высоких показателей детонационной стойкости товарного бензина АИ-80.

Одновременно была испытана кислородсодержащая октаноповышающая присадка МТБЭ. Добавку испытывали в количестве от 1 до 10% (об.) в составе товарного бензина АИ-80. Результаты испытаний, с данной присадкой, приведены на рис. 4.

Рисунок 4. Влияние оксигената МТБЭ на детонационную стойкость товарного бензина АИ-80

Как показывают результаты исследования, присадка МТБЭ обладает наилучшими октаноповышающими свойствами, при использовании этой добавки О.Ч.И.М. АИ-80 повысилось до 88,7. Однако, для широкого применения присадки МТБЭ, возникает необходимость налаживания её многотоннажного производства в республике.

Следует отметить, что при введении в топливо спиртов С₁-С₃ и эфиров, существует опасность выделения воды, необходимо применять антикоррозионные присадки для предотвращения коррозии металлических поверхностей, что основным недостатком бензиноспиртовных и бензиноэфировых топлив является их фазовая нестабильность, обусловленная наличием в них небольших количеств воды и, как следствие, ограниченной взаимной растворимостью компонентов.

Для получение товарного бензина с улучшенными антидетонационными свойства, в дальнейших экспериментах использовали добавки на основе ароматических аминов. Как нам известно, N-метиланилин обладает высоким октановым числом. На основе этого амина в зарубежных странах производится несколько видов октаноповышающих добавок (например, АДА).

АДА – прозрачная маловязкая жидкость желтого цвета. Добавка в низкооктановый бензин, 1,5 % этой присадки увеличивает его О.Ч. более чем на 6 ед. АДА в России применяется на различных нефтеперерабатывающих заводах в концентрации не более 1,3% (масс.) [3].

Рисунок 5. Принципиальная схема получения бензина, соответствующего Евро-4 и Евро-5: 1 – насос, 2, 5 – теплообменник, 3 – печь, 4 – колонна, 6 – реактор, 6 – воздушный охладитель, 7 – сепаратор

На основании проведенных укрупненных опытов по улучшению эколого-эксплуатационных характеристик и по доведению местного бензина АИ-80 до норм Евро-4 и Евро-5 составлена принципиальная схема (рис. 5).

Исходя из вышеизложенного можно сказать, используя разные антидетонационные, моющие, антиокислительные, антидымные, антинагарные и другие присадки, можно улучшить физико – химические свойства бензина и этим снижать его вредное влияние на атмосферу. Таким образом, производство экологически чистого автобензина с использованием присадок, экономически и технически более эффективно для НПЗ.

Список литературы:

1. Капустин B.M., Гуреев A.A. Технология переработки нефти и газа. Часть П. Физико-химическая технология переработки углеводородного сырья. - М.: Колосс, 2006. - 480 с.
2. Махмудов М.Ж., Нарметова Г.Р. Модификация низкооктанового бензина для улучшения его эколого – эксплуатационных характеристик // «Инновационные разработки в сфере химии и технологии топлив и смазывающих материалов». III Международная научно – техническая конференция. Ташкент-2019. С. 57-62.
3. М. Ж. Махмудов, Т.Х. Наубеев, И.Я. Сапашов, А.Р. Артықбаева. Гидроизомеризация бензолсодержащей фракции низкооктанового бензина на катализаторе NiCu/Al₂O₃ с целью соответсвия его до норм евростандарта – 5 // Международной конференции «Инновационныое развитие нефтегазовой отралси, современная энергетика и их акуальные проблемы». Ташкент-2020. С. 141-142.