Cинтез и исследование полифункциональных свойств кислородсодержащего органического модификатора, на основе изопропилового спирта и карбамида (марок ОП–10)

АННОТАЦИЯ

В данной статье мы изучим синтез и научно-исследовательскую работу процесса карбонизации, соотносимого в специфическом получении октанового числа повышающим модификатором, заключающимся в том, что проводят реакцию взаимодействия изопропилового спирта с карбамидом. Реакция освещена с помощью методов физико-химического анализа.

ABSTRACT

In this article, we will study the synthesis and research work of the carbonation process, correlated in the specific production of octane number improving modifier, which is that the reaction of isopropyl alcohol with urea is carried out. During the reaction, illuminated using methods of physical and chemical analysis.

Ключевые слова: октан-повышающий модификатор, эффективность модификатора, изопропиловый спирт, карбамид.

Keywords: оctane booster, modifier, efficiency modifier, isopropyl alcohol, urea.

В основу настоящих полифункциональных свойств кислородсодержащих органических модификаторов октан-повышающих присадок поставлена задача создания эффективного способа получения октан-повышающих присадок, обладающих высоким защитным эффектом, с использованием более доступных реагентов.

Получение октан-повышающих модификаторов заключается в том, что проводят реакцию взаимодействия изопропилового спирта с карбамидом в определенном соотношении.

В круглодонную колбу емкостью 250 мл и обратным холодильником помещают 20 г изопропилового спирта, 5 г карбамида, 3 капли концентрированной соляной кислоты. Колбу нагревают на масляной бане при кипении около 30 минут, и после нагревания добавляют 5 г карбамида. Смесь паров аммиака, спирта и выделившегося эфира конденсируется в обратном холодильнике. После загрузки всех компонентов смесь начинают медленно нагревать на масляной бане. В течение первого часа реакция идет с саморазогревом, поэтому целесообразно прерывать внешний обогрев во избежание перебросов. Реакция достигает равновесия в течение 3 часов, при меньшей продолжительности глубина превращения соответственно уменьшается.

После окончания реакции колбу охлаждают до комнатной температуры, вместо обратного холодильника присоединяют дефлегматор (высотой не более 50 см) с нисходящим холодильником и термометром и проводят фракционную разгонку при атмосферном давлении. Температура в бане поддерживается в пределах 140–160 °С. Реакционную смесь при непрерывном перемешивании при температуре 140–160 °С выдерживали в течение 1,5 часа. Затем охлаждали продукт до комнатной температуры.

Выход синтезированного кислородсодержащего органического модификатора – 72 %; рН – 7.

На выход полученного кислородсодержащего органического модификатора октан-повышающей присадки на основе изопропилового спирта и карбамида марки ОП-10 влияют температура, соотношение взятых компонентов и время. Нами получен полифункциональный кислородсодержащий органический модификатор на основе изопропилового спирта и карбамида октан-повышающей присадки, при этом были изучены оптимальные режимы получения кислородсодержащего органического модификатора, такие как температура, вязкость и соотношение исходных компонентов, изучены их ИК-спектры.

Рисунок 1. Химическая реакция изопропилового спирта и карбамида

бис (1-гидроксиэтил) карбонат

Рисунок 2. Бис (1-гидроксиэтил) карбонат: конфугурация и 3D-структура

Синтезирован новый полифункциональный кислородсодержащий органический модификатор октан-повышающей присадки ОП-10. При различных соотношениях исходных компонентов в течение 3 часов изучали производительность реакции и определили, что наилучшим соотношением компонентов изопропилового спирта и карбамида является соотношение, соответственно равное 1:0,5 в течение 3 часов при температуре 160 °С. (рис. 3).

1 – 1:0,5; 2 – 1:1; 3 – 0,5:1

Рисунок 3. Зависимость выхода полифункционального кислородсодержащего органического модификатора октан-повышающей присадки ОП-10 от соотношения исходных веществ и от времени. Температура – 160 °С

Оптимальная температура синтеза для выхода полифункционального кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-10 – 160 °С. Последующее увелечение температуры приводит к уменьшению выхода кислородсодержащего органического модификатора октан-повышающей присадки марки ОП-10.

Синтез композиций, ингибирующих коррозию, при температуре 160 °С в течение 3 часов проводили с различными катализаторами на основе кислот и солей. Изучали производительность реакции. Высокоэффективным получился выход реакции при использовании в качестве катализатора соляной кислоты (рис. 4).

1 – соляная кислота; 2 – алюминий хлорид; 3 – серная кислота

Рисунок 4. Влияние катализатора на производительность реакции

при 160 °С

Синтез и исследование физико-химических свойств кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-10 приведены в табл. 1, 2 при оптимальных условиях (Т = 160 °С, τ = 3 ч). Выход кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-10 получается при соотношении компонентов изопропилового спирта и карбамида 1:0,5. При этом выход составляет 72 %.

Таблица 1.

Физико-химические характеристики кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-10

Таблица 2.

Физико-химические характеристики кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-10

Список литературы:
1. Бабкин. К.Д. Влияние метил-трет-бутилового (МТБЭ) и метил-трет-амилового (МТАЭ) эфиров на свойства реформированных бензинов // 05.17.07 – Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ. Москва – 2020. -117с.
2. Даниленко, Т.В. Разработка топливных композиций бензинов с добавлением алифатических спиртов / Т. В. Даниленко. – М.: Колос, 2005. – 185 с.
3. Данилов А.М. Присадки к топливам. Разработка и применение. 1996-2000 г.г. Химия и технология топлив и масел. 2002, №6, с. 43-50.
4. Капустин, В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками / В. М. Капустин. – М.: Колос, 2008. - 332 с