ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИСАДОК, УЛУЧШАЮЩИХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

АННОТАЦИЯ

При разработке депрессорной присадки к дизельному топливу (ДТ) в качестве основного компонента был выбран низкомолекулярный статический сополимер этилена с пропиленом (ЭП), характеристики которого соответствуют ТУ38.401.1059-97. Выбор ЭП обусловлен следующими причинами: сначала в дизельное топливо добавляли измельченные этилен-пропиленовые каучуки в соотношении 1:1, 4:1. образованы два присатка СИ-3 и Си-4.Эти присадки в процентном соотношении сравнивали с температурами.Из них была выявлена самая низкая температура.При обнаружении низких температур использовали апрат ТПЗ-ЛАБ-22. При увеличении концентрации добавки си-4 определялась температура ее замерзания. Температура замерзания 0,5% полученного порошка си-4 составила -24°С.

ABSTRACT

When developing a depressor additive to diesel fuel (DT), a low-molecular-weight static copolymer of ethylene with propylene (EP) was selected as the main component, the characteristics of which correspond to TU38.401.1059-97. The choice of EP is due to the following reasons: first, crushed ethylene-propylene rubbers were added to diesel fuel in a ratio of 1:1, 4:1. two additives SI-3 and Si-4 were formed.These additives were compared with temperatures as a percentage.Of these, the lowest temperature was detected.When detecting low temperatures, aprat TPZ-LAB-22 was used. With an increase in the concentration of the si-4 additive, its freezing temperature was determined. The freezing point of 0.5% of the obtained si-4 powder was -24 °C.

Ключевые слова: топливо, присадка, депрессор, сополимер, этилен, пропилен.

Keywords: fuel, additive, depressant, copolymer, ethylene, propylene.

Введение. В последние годы развитие машиностроительной отрасли во всем мире, стремительный рост количества легковых автомобилей и других транспортных средств увеличивает спрос на моторное топливо. Однако, в то же время, проблема экономии топлива остается актуальной. Один экономист показал, что лучший способ решить эту проблему - оснастить автомобили дизельными двигателями, которые потребляют менее 30% по сравнению с бензиновыми. Преимущество дизельных двигателей заключается в том, что считается, что они обладают более высокой эффективностью и большей безопасностью. В принципе, отсутствие дизельных двигателей препятствует снижению высокого расхода металла и его широкому использованию в легковых автомобилях. Однако, по имеющимся данным, в связи с постоянным увеличением объемов потребления бензина и дизельного топлива в течение следующих 20 лет, в связи с недавним ростом энергоресурсов, повышению качества их продукции в России и европейских странах уделяется большое внимание. Одним из перспективных способов улучшения качества дизельного топлива является включение в него присадок различного функционального назначения. Несмотря на многочисленные разработки присадок к дизельному топливу в Узбекистане, их применение в промышленном производстве в настоящее время не востребовано. В связи с этим безопасные технологии получения эффективных присадок, позволяющие разрабатывать и внедрять безотходные и экологически чистые новые продукты, улучшающие качество дизельного топлива сразу по нескольким показателям, сейчас очень актуальны для Узбекистана.

Низкомолекулярный статический сополимер этилена с пропиленом (ЭП) был выбран в качестве основного компонента при разработке депрессорной присадки для дизельных топлив (ДТ). Выбор ЭП обусловлен стоящими за ним причинами: во-первых, он характеризуется наличием синтетических каучуков с этилен-пропиленом и комплексом ценных свойств. Во-вторых, анализ литературных данных показывает, что сополимеры этилена с пропиленом, обладающие определенными физико-химическими свойствами, проявляют эффект депрессорной и обволакивающей посадки при ДТ. В-третьих, можно предположить, что молекулярная масса выбранного сополимера невелика (2000-5000), он хорошо совместим с пакетом посадок, который обычно применяется в ДТ, и хорошо растворяется в нефтепродуктах, образуя твердую систему. Ранее было установлено, что ЭП нельзя применять в качестве посадочного материала для ДТ без модификации, поскольку его можно использовать в ДТ даже в небольших концентрациях (0,025% по массе). Значительно увеличивает коэффициент фильтрации ДТ (от значений, при которых норма составляет не более 3, до значений, превышающих 10) [1-2].

Первоначальные исследования сополимер ЭП в качестве добавки к ДТ показали, что даже топливо, содержащее ЭП, легко разлагается после того, как композиты выдерживают 1,5-2 месяца при комнатной температуре. Принимая во внимание, что, несмотря на высокую эффективность разгерметизации этих недостатков в ДТ, они обладают способностью увеличивать коэффициент фильтрации ДТ, в данной работе была разработана композиционная посадка на основе ep, которая включает в себя как ароматический растворитель, так и диспергатор, придающий призме качество, физико-механические свойства и придает ему термодинамическую прочность [3-4].

Цель работы – улучшение физико-механических свойств соединений, улучшающих низкотемпературные свойства дизельного топлива.

Методика исследования.

В этом эксперименте использовалось ЭКО-дизельное топливо.Это же топливо было получено при добавлении EP каучуки.Получены два типа присадок СИ-3 и Си-4.Были проанализированы ИК-спектр ЭКО и двух приматов.

Экспериментальная часть.

С целью определения оптимальных условий получения композиции были проведены испытания на зависимость стабильности посадки от условий ее получения (температура, время и соотношение компонентов).

Стабильность посадки оценивалась визуально с точки зрения способности разделяться на слои при хранении при 0°C в течение шести месяцев. Под оптимальными условиями понимаются такие условия, которые обеспечивают получение стабильной композиционной посадки, которая показывает максимальную эффективность в ДТ при минимальном потреблении сырьевых компонентов и энергетических ресурсов. В ходе исследований было обнаружено, что 50-80% по массе в качестве растворителя при 0°C улучшают совместимость ЭП с ДТ и повышают стабильность топливной системы ЭП. До тех пор, пока вам необходимо применять пероксид бензоила в качестве добавки к дизельному топливу и катализатору (таблица 1).

Таблица 1.

Состав изучаемых композиций

Таблица 2.

Зависимость свойств дизельного топлива от марки присадки СИ-3.

Из результатов, представленных в таблице 2, видно, что 0,5% по массе. После хранения при температуре ДТ 0°C, где хранится ЭП, введение дизельного топлива растворитель - ЭКО в топливную систему повышает растворимость ЭП в исследуемых нефтепродуктах, а также стабильность системы. Необходимо будет ввести в него не менее 50% по массе экологически чистого дизельного топлива, чтобы получить топливные смеси с ЭП, которые не будут расслаиваться на слой в течение шести месяцев. Принимая во внимание тот факт, что ведущие фирмы предлагают использовать депрессор наряду с диспергаторами n-парафинов для повышения седиментационной прочности присадки ДТ, в рассматриваемой работе изучалась эффективность присадки и зависимость стабильности этой присадки ДТ от дополнительного количества дисперсии в присадке. композиция [5]. В качестве диспергирующей добавки и катализатора применяли полярный пероксид бензоила. Из результатов, представленных в таблице 3, видно, что в концентрации от 0,125% по массе до 1% по массе введение в композицию топлива ep и ДТ ЭКО, хранящегося в растворителе, не ухудшило их стабильность, и топливная композиция также не расслаивалась на слой в течение шести месяцев.

Таблица 3

Зависимость свойств дизельного топлива от марки присадки СИ-4.

Посадочная концентрация в ДТ-0,125-1% по массе.

Температура хранения ДТ-0°С.

Чтобы получить эту присадку, необходимо иметь то же самое: состав для ДТ должен содержать от 50 до 80% ЭП, 20% растворителя для дизельного топлива eco и 0,01% пероксида бензоила. Смеси с указанным составом могут быть приготовлены путем смешивания компонентов при температуре 50-80°C. Указанный температурный интервал приготовления композиционной присадки был выбран исходя из способности ep переходить из состояния высокой вязкости в состояние фильтрата при этих температурах, в то время как время приготовления выбранной посадки было выбрано исходя из получения однородного стабильного состава. Оптимальный состав присадки, включая количество содержащегося в ней бензоилпероксида, может быть определен только после оценки ее эффективности в отношении ДТ. Когда полученные результаты будут проанализированы с использованием ИК-спектра  на рис. 1, можно будет увидеть изменения спектра в полученных присатках.

Рисунок 1. ИК-спектр топлива ЭКО дезил

В ИК-спектре ЭКО-дизельного топлива, в умеренно сильном поле предельных углеводородов, асимметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₃, в поле 2953,02 см^-1, симметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₃, в поле 2854,65 см^-1. в слабом поле, а в сильном поле обнаружено 2922 асимметричных валентных колебания, характерных для группы -СН₂-, 16 см^-1. Появление асимметричного деформационного колебания группы -СН₃, характерного для предельных углеводородов в умеренно сильном поле 1456,26 см^-1, и симметричного деформационного колебания группы -СН₂- в слабом поле 1377,17 см^-1 свидетельствует о том, что ЭКОДТ состоит из чистых предельных углеводородов [10-11].

С целью изучения механизма взаимодействия компонентов, образующих присадку СИ-3, был изучен ИК-спектр (рис. 2).

Рисунок 2. ИК спектр присадки СИ-3.

Поскольку основной состав грунтовки СИ-3 состоит из ЭКОДТ и ЭПДМ, в спектре отразился состав ЭКОДТ. В ИК-спектре дизельного топлива ЭКО в области 2954,95 см^-1 обнаруживаются асимметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₃ в среднесильном поле предельных углеводородов, в слабой - симметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₃. поле 2848,96 см^-1 и асимметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₂-. Установлено, что в сильном поле появляется 2918,30 см^-1. Проявление асимметричного деформационного колебания группы -СН₃, характерного для предельных углеводородов при 1456,26 см^-1 в умеренно сильном поле и симметричного деформационного колебания группы -СН₂- при 1377,17 см^-1 в слабом поле. Валентные колебания -СН₃ вызывают гибридахромный сдвиг в более слабую область. В ИК-спектре СИ-3 выявлены сигналы валентных колебаний, характерных для двойной связи в этилен-катионных углеводородах, характерных для сополимера ЭП, в средней слабой области 1606,70 см^-1, деформационные колебания, характерные для =СН  группа в алкене.

Для получения порошка СИ-4 использовали катализатор пероксид бензоила. С целью изучения структуры и физико-механических свойств частицы СИ-4 был изучен ИК-спектр (рис. 3).

Расунок 3. СИ-4 присадканинг ИҚ-спектри

Поскольку основной состав грунтовки СИ-4 состоит из ЭКОДТ, ЭПДМ и пероксида бензоила, в спектре отразился состав ЭКОДТ. В ИК-спектре дизельного топлива ЭКО наблюдаются асимметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₃, в среднесильном поле предельных углеводородов в поле 2962,66 см^-1, симметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₃, в области 2850,79 см^-1 в слабое поле и асимметричные валентные колебания, характерные для группы -СН₂-. Установлено, что в сильном поле появляется частота 2920,23 см^-1. Появление характерного для предельных углеводородов асимметричного деформационного колебания группы -СН₃ при 1456,26 см^-1 в умеренно сильном поле и симметричного деформационного колебания группы -СН₂- при 1375,25 см^-1 в слабом поле делает ЭКОДТ ЭП поверхности сополимера за счет диполь-дипольных эффектов и водородных связей. За счет взаимодействия с действующим веществом и пероксидом бензоила валентные колебания -СН_3, -СН₂- создают сдвиг гибсахрома в слабую область. В ИК-спектре СИ-4 в этиленовом ряду, характерном для сополимера ЭП, обнаружены сигналы валентных колебаний, характерных для двойной связи в углеводородах при 1606,70 см^-1, деформационные колебания, характерные для группы =СН в алкене. В ИК-спектре прекурсора СИ-4 образование типичных для группы -OH валентных колебаний в области 3446,79 см^-1 указывает на наличие водородных связей в прекурсоре СИ-4. В ИК-спектре пресатки СИ-4 валентные колебания 1506,41 см^-1, характерные для двойной связи в ароматических углеводородах, и 806,25 см^-1 образуют поля деформационных колебаний, характерные для группы =СН.

Вывод.

Изучая механизм действия добавок СИ, мы обратились к классической химии поверхностных явлений в дисперсных системах и доказали, что добавки СИ обладают свойствами ПАВ. Если дизельное топливо также рассматривать как КДТ (качественное дизельное топливо), мы предположили, что поверхностно-активные вещества стабилизируют КДТ. Для доказательства этого предположения была изучена зависимость границы раздела фаз от поверхностного натяжения. Изменение концентрации добавки СИ-4 приводит к изменению качества КДТ. По увеличению концентрации добавки СИ-4 определяли температуру его замерзания. Температура замерзания 0,5% полученного порошка СИ-4 составила -24°С.

Список литературы:

1. Заварухина Ю.Б., Смирнова Л.А., Башкатова С.Т. - Влияние поверхностной стивности присадок на степень дисперсности и на эксплуатационные свойства эпливной дисперсной системы. - Ж. «Химия и технология топлив и масел», 2008, №1,с.20-22.
2. Минибаева  Л.К.  Присадки к дизельным топливам на основе побочных продуктов нефтехимических производств ОАО «Газпром нефтехим Салават» / Минибаева Л.К., Манзуллина Л.И., Баулин О.А. // 62-ая научно-практической конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ: тез. докл. конференции. – Уфа. - 2011. – С. 85. 
3. Егоркина Ю.Б., Башкатова С.Т. - Композиционная многофункциональная присадка «КМ-1», повышающая качество Российских дизельных топлив до Европейского уровня. - Ж. «Технологии нефти и газа», 2012, №1, с. 30.
4. Мухторов Н.Ш., Хамидов Б.Н., Убайдуллаев Б.Х. Механизм действия и синтез депрессорной присадки на основе алкилметакрилатов для дизельного топлива и масел // Научно-технический журнал ФерПИ. 2016, Том 20, №2, с.183-185.
5. Амер М. А. Физико-химические свойства дизельных топлив в условиях подземного хранения. – М.: Нефть и газ, 2008. – 237 с.
6. Вафоев О.Ш., Таджиходжаев З.А., Джалилов А.Т. Влияние присадок на низкотемпературные свойства дизельного топлива // Универсум: Технические науки: Электрон. научный журнал 2019. № 6 (63). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/7529.