Способы повышения смазывающей способности дизельного топлива с применением экологически чистых присадок

Methods of increasing the lubricant ability of diesel fuel using ecologically clean additives
Цитировать:
Гильмутдинов А.Т., Аллагужина А.И., Лапшин И.Г. Способы повышения смазывающей способности дизельного топлива с применением экологически чистых присадок // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 11 (68). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/8275 (дата обращения: 02.03.2024).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Из - за ужесточения экологических и эксплуатационных требований к дизельному топливу, необходим поиск новых присадок для решения данной задачи. В дизельном топливе Евро по ГОСТ Р 52368-2005 используют различные присадки. В данной работе описан метод получения многофункциональной биополимерной присадки и ее влияние на определенные характеристики дизельного топлива. Биополимер получают декальценированием, депротанизацией и деацетилированием ХТТ, что достигается последовательной обработкой 10 %-ным раствором соляной кислоты при комнатной температуре в течение 1,5 часов и 40 – 49 %-ным водным раствором NaOН панцирей ракообразных при температуре 110-140 °C  в течение 4-6 часов. Были определены физико-химические свойства дизельного топлива с присадкой и без присадки. Используемая присадка оказала положительный эффект на смазывающую способность дизельного топлива, она увеличилась на 19,6 % и на предельную температуру фильтруемости, которая изменилась на 3 °C.

ABSTRACT

Because of the tightening of environmental and operational requirements for diesel fuel, it is necessary to find new additives to solve this problem. Various additives are used in Euro diesel fuel according to GOST R 52368-2005. This paperwork describes a method for producing a multifunctional polymer additive and its effect on certain characteristics of diesel fuel. The biopolymer is prepared by decalcification, deprotanization and deacetylation of chitin-containing raw materials, which can be obtained by successive processing by 10 % hydrochloric acid solution at room temperature for 1.5 hours and 40-49% aqueous NaOH solution of crustacean shells at a temperature of 110-140 °C for 4-6 hours. The physicochemical properties of diesel fuel with and without additives were determined. The additive used had a positive effect on the lubricating capacity of diesel fuel, it increased by 19.6 % and on the limit temperature of filterability, which changed by 3°C.

 

Ключевые слова: дизельное топливо, присадка, смазывающая способность, предельная температура фильтруемости.

Keywords: diesel oil, addition, lubricating ability, maximum filtration temperature.

 

Экологические и эксплуатационные требования к дизельному топливу ужесточаются, поэтому необходим поиск новых присадок для решения данной задачи. В дизельном топливе Евро по ГОСТ Р 52368-2005 используют различные присадки [1, с.3]. В данной работе описан лабораторный метод получения биополимерной присадки, для повышения смазывающей способности, а так же результаты по работе данной присадки. Предлагается использовать в качестве присадки нетоксичный биополимер. В результате проведенных исследований с образцом гидроочищенного дизельного топлива смазывающая способность повысилась на 19,6 %. Так же присадка оказала воздействие на низкотемпературные свойства дизельного топлива.

С каждым годом требования к дизельному топливу повышаются, это достигается, снижением сернистых соединений, полиароматических углеводородов и повышением цетанового числа. Требования к дизельному топливу по ГОСТ Р 52368-2005 указаны в таблице 1 [1, с.3].

Таблица 1.

Основные показатели качества ДТ согласно ГОСТ Р 52368-2005

Наименование показателя

Значение

Цетановое число, не менее

51,0

Цетановый индекс, не менее

46,0

Плотность при 15 °C, кг/м3

820-845

Полициклические ароматические углеводороды, %   (по массе), не более

8

Содержание серы, мг/кг, не более

10,0

Температура вспышки в закрытом тигле, °C, выше

55

Коксуемость 10%-ного остатка разгонки, %                (по массе), не более

0,3

Зольность, %  (по массе), не более

0,01

Содержание воды, мг/кг, не более

200

Общее загрязнение, мг/кг, не более

24

Коррозия медной пластинки (3 ч при 50 °C), единицы по шкале

Класс 1

Окислительная стабильность: общее количество осадка, г/м3

25

Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна износа при 60 °C, мкм, не более

460

Кинематическая вязкость при 40 °C, мм2

2,00-4,50

Фракционный состав: при температуре 250 °C, %  (по объему), менее при температуре 350 °C, % (по объему), не менее 95% (по объему) перегоняется при температуре, °C, не выше

65

85

460

Содержание метиловых эфиров жирных кислот, % (по объему), не более

7,0

 

Решение данной задачи может быть обеспечено сочетанием использования присадок различного функционального назначения, их рациональным дозированием и оптимальным компаундированием компонентов ДТ.

Для достижения требуемых показателей ДТ на заводах существуют установки гидроочистки. Однако низкосернистые ДТ не соответствуют требования по смазывающей способности. Данный показатель приводит к выходу из строя топливных насосов  ДВС. Также необходимо сократить вовлечения дорогостоящих низкозастывающих присадок, так как это противоречит стратегии рационального использования нефтяных ресурсов.

Для улучшения смазывающих характеристик ДТ предлагаем присадку-биополимер C₅₆H₁₀₃N₉O₃₉.

Первым этапом был проведен  синтез присадки на основе данных, взятых  из патента[1, с. 3].Схема установки получения биополимера, рисунок 1.

 

Рисунок 1. Лабораторная установка получения биополимера:

1 - мешалка; 2 – трехгорлая колба; 3 – сырьевая бюретка; 4 – термометр

 

Биополимер получают декальцинированием (рисунок 2), депротеинизацией и деацетилированием (рисунок 3) ХСС, что достигается последовательной обработкой 10 %-ным раствором соляной кислоты при комнатной температуре в течение 1,5 часов и 40 – 49 %-ным водным раствором NaOН  при температуре 110-140 °C  в течение 4-6 часов. Однако в этих условиях степень деацетилирования (доля отщепившихся ацетамидных групп в расчете на одно элементарное звено) не достигает 0,8-0,9 [3, с. 11].

 

Рисунок 2. Реакция декальцинирования ХСС

 

Рисунок 3. Реакция деацетилирования ХСС

 

Далее была исследована присадка на гидроочищенном дизельном топливе по нескольким характеристикам. Данная присадка образует защитную пленку, минимизируя износ трущихся деталей. Основу активного компонента этой присадки составила аминогруппа, а так же ее степень модификации. Для контроля смазывающей способности был введен показатель «скорректированный диаметр пятна износа» (СДПИ) и установлена норма не более 460 мкм.

Также были определены физико-химические свойства гидроочищенного дизельного топлива с присадкой и без присадки. Результаты приведены в Таблице 2.

Таблица 2.

Исследование биополимера в составе ДТ

Наименование показателей

ГОСТ Р 52368-2005

Значения показателя ДТ

Значения показателя

ДТ с присадкой

Цетановое число

Не менее 51,0

49,0

47,1

Плотность при 15 , кг/м3

820-845

852,0

834,3

Содержание полициклических ароматических углеводородов,

% масс.

Не более 8,0

2,2

2,4

Температура вспышки в закрытом тигле, °C

Выше 55

68,2

68,2

Зольность, % масс.

Не более 0,01

0,01

0,01

Содержание воды, мг/кг

Не более 200

40

40

Коррозия медной пластинки, единицы по шкале

Класс 1

Класс 1

Класс 1

Смазывающая способность, мкм

Не более 460

560

450

Кинематическая вязкость 40 °C, мм2

2,00-4,50

3,90

4,00

Фракционный состав:

-при температуре 250°C, % об.

Менее 65

45

45

-при температуре 350°C, % об.

Не менее 85

93

92

-95% об. Перегоняется при температуре

Не выше 460

350

350

Предельная температура фильтруемости , °C

Не выше -5

-5

-8

Содержание серы, ррm

 10

10

10

 

Как известно, смазывающая способность углеводородов разных групп уменьшается в следующем ряду: ароматические углеводороды > нафтены > парафины [2, с. 2].

Таблица 3.

Зависимость влияния концентрации присадки на характеристики гидроочищенного дизельного топлива

Наименование параметра

Концентрация присадки, % масс.

Норма по ГОСТ Р 52368-2005

0,0

0,2

0,5

 

СДПИ, мкм

560

480

450

Не более 460

ПТФ, ᵒС

-5

-6

-8

От 5 до минус 20⁰С

 

При использовании биополимера в количестве 0,4-0,5% масс. смазывающая способность дизельного топлива соответствует  требованиям к ГОСТ Р 52368-2005, а так же он оказывает положительный эффект на низкотемпературные свойства ДТ.

Выводы

Рассмотрен способ улучшения смазывающей способности дизельного топлива с помощью биополимерной припадки на основе хитина. В результате проведённых исследований установлено, что при добавлении присадки в дизельное топливо в концентрации 0,5 % масс. скорректированный диаметр пятна износа снижается на 110 мкм.  Предельная  температура  фильтруемости, которая характеризует свойства ДТ изменилась на 3 ⁰С, что положительно сказывается на его низкотемпературных свойствах.

 

Список литературы:
1. ГОСТ Р 52368-2005. Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. М.: Технический комитет по стандартизации ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы», 2009. 28 с.
2. Данилов А.М. Современное состояние производства и применение присадок при выработке дизельных топлив Евро-3,4 и 5. Доклад на совместном заседании учёного совета ВНИИ ИП и Комитета по топливам и маслам АНН РФ. М.: Изд-во «Спутник+», 2009. 7 с.
3. Пат. 2358553 Российская Федерация, МПК A 23 L 1/33. Способ получения хитозана из хитина / А. И. Сливкин, В. Л. Лапенко, П. И. Кулинцов, А. А. Болгов; заявитель и патентообладатель Сливкин А. И., Лапенко В. Л., Кулинцов П. И. - № 2007131895/13; заявл. 22.08.2007; опубл. 20.06.2009 Бюл. № 17

 

Информация об авторах

доктор наук, профессор, УГНТУ, РФ, г. Уфа

Professor, doctor of science, USPTU, Russia, Ufa

магистрант, УГНТУ, РФ, г. Уфа

Graduate student, USPTU, Russia, Ufa

аспирант, УГНТУ, РФ, г. Уфа

Postgraduate, USPTU, Russia, Ufa

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