автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Разработка добавки для улучшения детонационной стойкости и фазовой стабильности автомобильного топлива

На правах рукописи

БОРЗАЕВ БИБУЛАТХАМЗАТОВИЧ

ООЗАЬ

РАЗРАБОТКА ДОБАВКИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ И ФАЗОВОЙ СТАБИЛЬНОСТИ АВТОМОБИЛЬНОГО

ТОПЛИВА

05.17.07 - Химия и технология топлив и специальных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

д 2 0'13

Москва 2009

003461585

Работа выполнена в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина,

Научный руководитель:

Доктор технических наук,

профессор

Капустин Владимир Михайлович

Данилов Александр Михайлович

Доктор химических наук, профессор

Мортиков Евгений Сергеевич

Ведущая организация:

ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез"

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук

Защита состоится " 3 " марта 2009 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.217.028.01 при ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО ВНИИ НП») по адресу: 1Ш16, Москва, ул. Авиамоторная, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ВНИИ НП»

Автореферат разослан " 28 " января 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д 217.028.01 доктор технических наук

Быстрова И.Б.

Общая характеристика работы Актуальность проблемы. Среди светлых нефтепродуктов, автомобильный бензин является наиболее дорогостоящим и в то же время прибыльным для нефтеперерабатывающей промышленности продуктом. Основную долю вырабатываемых в настоящее время автомобильных бензинов составляют продукты переработки нефти и газового конденсата. Получение бензинов из альтернативного сырья: каменного угля, сланцев, битуминозных песков, природного газа пока ограничено.

Ассортимент и качество вырабатываемых и применяемых на территории России автомобильных бензинов определяется структурой автомобильного парка, техническими возможностями нефтепереработки и нефтехимии, а также экологическими требованиями, предъявляемыми сегодня к топливам.

Среди показателей качества бензинов одним из важных является их детонационная стойкость, определяемая октановым числом (04). В настоящее время в России производство высокооктановых бензинов развито недостаточно, так как технология, используемая при их производстве, обеспечивает наличие в составе товарных бензинов таких компонентов, как бензин риформинга и бензин прямой перегонки. В то же время, за высокие 04 бензинов отвечают такие компоненты, как алкилат и изомеризат, содержание которых в бензинах отечественного производства незначительно. В связи с этим, при производстве высокооктановых бензинов, обладающих детонационной устойчивостью, часто используют антидетонационные присадки и добавки.

Одним из перспективных направлений улучшения качества бензинов является добавление к ним кислородсодержащих соединений (оксигенатов). Наиболее перспективным в качестве добавки является этанол, хотя и он имеет недостатки, основным из которых является недостаточная фазовая стабильность спирто-бензиновой композиции при понижении температуры. Для повышения стабильности системы - спирт-бензин обычно используют стабилизаторы.

Цель работы. Разработка добавки, повышающей фазовую стабильность и детонационную стойкость автомобильного бензина.

Основные задачи. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• исследовать влияние смеси монометиланилина и изопропилового спирта на физическую стабильность спирто-бензиновой смеси;

• исследовать влияние оксиэтилированных моноалкилфенолов на низкотемпературные свойства спирто-бензиновых смесей, приготовленных на базе отдельных компонентов бензина и смесей бензиновых компонентов;

• разработать состав спирто-бензиновой композиции соответствующей современным требованиям нормативно-технической документации;

• определить оптимальный состав бензина, используя методы математического моделирования;

• оценить экономический эффект, полученный при производстве бензинов оптимального состава.

Научная новизна.

• Впервые установлено, что использование смеси антидетонационной добавки ММА и ИПС в СБК повышает фазовую стабильность топлив.

• Определено соотношение компонентов добавки «неонол : этиловый спирт» при котором система теряет стабильность.

• Впервые показано, что оксиэтилированные моноалкилфенолы (неонолы) обладают свойствами фазовых стабилизаторов для СБК.

• Установлено, что в порядке уменьшения эффективности исследованные неонолы можно расположить в следующий ряд:

АФ-9-6 > АФ-9-8 > АФ-9-9 > АФ-9-10 > АФ-9-12.

Практическая ценность и реализация результатов. Показано, что смесь ММА и ИПС можно использовать в качестве стабилизирующего компонента автомобильного бензина, содержащего этанол (до 20 % масс.) и воду (до 4 % об. в этаноле).

Определены оптимальные соотношения «Бензин-Этанол-ПАВ», обеспечивающие более высокую, по сравнению с исходной СБК, фазовую стабильность.

Разработана антидетонационная композиция на базе этанола и компонента моющей присадки, неонола АФ-9-6, обеспечивающая высокую фазовую стабильность СБК при понижении температуры.

На основании полученных результатов подобран состав и выпущена опытная партия бензина с добавлением этилового спирта и неонола АФ-9-6 на предприятии ООО «ПО Киришинефтеоргсинтез». Опытная партия была использована в автомобилях транспортного парка предприятия в качестве замены бензина марки АИ-92

С помощью программы «Калькулятор качества Q_PRESS» (ЗАО «Хоневел») предложена методика математического расчета, позволяющая количественно оценить влияние добавок этанола на антидетонационные свойства смесей и экономическую эффективность полученных автобензинов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на научных конференциях, симпозиумах и форумах, в том числе на 3-ем международном симпозиуме «Нефтяные дисперсные системы» (Москва, 10 декабря 2004 г.), на 6-ой научно-технической конференции: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2627 января 2005 г.), на 5-ом международном форуме: «Топливно-энергетический комплекс России: Региональные аспекты» (С.-Петербург, 4-7 апреля, 2005 г.), 6-ом международном форуме: «Топливно-энергетический комплекс России», (С.-Петербург, 11-13 апреля, 2006 г.), на 7-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». (Москва, 29-30 января 2007 г.).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 20 печатных работах, по материалам исследований получено 2 патента РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и 5 приложений. Она изложена на 138 страницах и содержит 47 рисунка и 21 таблицы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель и сформулированы основные задачи исследования.

Первая глава посвящена аналитическому обзору существующих антидетонационных присадок и добавок к автомобильным бензинам и проблем, связанных с их использованием.

Среди антидетонаторов широкое распространение получили оксигенаты, особенно этанол, не только в связи с его высоким 04 и способностью снижать токсичность выхлопных газов, но и с возможностью производства этого спирта из возобновляемого сырья, что позволяет экономить значительные количества дорогой невозобновляемой нефти.

Одним из наиболее существенных недостатков бензиновых смесей, содержащих этанол, является нарушение их стабильности (расслаивание) при понижении температуры. Для сохранения фазовой стабильности спирто-бензиновых смесей используют стабилизаторы. Однако использование таких стабилизаторов, как например, сивушные масла, широко применяемых в производстве СБК, экономически нецелесообразно, из-за высокой цены и относительно высокой концентрации. В связи с этим, актуальной в настоящее время является разработка добавки, которая при использовании в небольших количествах будет обеспечивать фазовую стабильность СБК при низких температурах, не ухудшая при этом ее детонационную стойкость.

Во второй главе описаны объекты и методы исследования.

Для исследования низкотемпературных свойств спирто-бензиновых смесей в качестве объектов были выбраны: -Этанол (ООО «Тигода», г. Кириши);

-Изопропанол (ИПС) (ЗАО «Завод синтетического спирта», г. Орск); -Монометиланилин (ООО, «Волжский Оргсинтез, г. Волгоград); -Оксиэтилированные моноалкилфенолы: АФ-9-6, АФ-9-8, АФ-9-9, АФ-9-10, АФ-9-12 (ОАО «Нижнекамскнефтехим»);

-Компоненты товарных бензинов: бензин с установки риформинга, бензин прямой перегонки (ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», г. Рязань).

Выбор этанола был обусловлен: во-первых, его способностью понижать детонацию топлив; а во-вторых, его доступностью и низкой токсичностью.

ИПС, помимо октаноповышающих свойств, обладает еще и стабилизирующим действием, по отношению к спирто-бензиновым смесям.

ММА (N-метиланилин) является известной антидетонационной добавкой, хорошо растворимой, как в углеводородах, так и в этаноле.

Выбор бензиновых компонентов осуществляли, исходя из состава товарных бензинов, отличающихся различным содержанием углеводородов парафинового и ароматического ряда. Известно, что углеводороды парафинового ряда являются плохими растворителями, но проявляют приемистость к спиртам. В то же время, ароматические углеводороды, напротив, лучше других углеводородов растворяют спирты, однако прирост 04 при добавлении спиртов минимальный. Известно, что прямогонный бензин на 70-80 % масс, состоит из парафиновых углеводородов, а бензин риформинга на 60-70 % масс, состоит из соединений ароматического ряда. При этом прямогонный бензин и бензин риформинга составляют основную долю в бензиновом фонде России.

Выбор неонолов в качестве стабилизаторов был основан на их растворимости, как в этаноле, так и в углеводородах (бензине). Кроме того, неонолы применяют в качестве активного компонента современных моющих присадок, таких как «Афен».

Для определение влагосодержания спирта использовали метод кулонометрического титрования на автоматическом анализаторе «ЭКСПЕРТ-007» по ГОСТ 24614-81. Температуру помутнения определяли в низкотемпературном термостате KRJO-VT по ГОСТ 5066-91.

ОЧ топлив определяли на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 двумя методами: моторным (по ГОСТ 511-82) и исследовательским (по

ГОСТ 8226-82), а также на измерителе детонационной стойкости бензинов «Октанометре ОК-2м».

В третьей главе приведены результаты исследований поведения спирто-бензиновых смесей, стабилизированных ММА, ИПС или их смесью. В качестве базового топлива использовали прямогонный бензин. Основную часть добавки составлял этанол (70-100 % мае.), остальную - стабилизатор (ИПС и/или ММА). Добавка вводилась в топливо в количестве 5-20 % мае. На рис. 1 и 2 приведены зависимости температуры помутнения от содержания в добавке ММА и ИПС, соответственно. Содержание воды в топливе зависит от концентрации этанола, содержащего 4 % об. воды, в добавке и составляет от 0,14% масс, до 0,80% масс, на топливо.

т,°с

).00 5.00 10.00 15.00 20.00 2500 30.00 35.00

ММА, % масс.

Рис. 1, Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания ММА в добавке.

т, "с

5% мае. добавки"

20% мас^добааки

30 00 35.00 ИПС. % масс.

Рис. 2. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания в добавке ИПС в добавке.

Из рис. 1 и 2 видно, что с повышением концентрации ММА и ИПС в добавке фазовая стабильность СБК повышается, что позволяет рассматривать эти компоненты антидетонационной добавки как фазовые стабилизаторы. Кроме того, повышение концентрации самой добавки в бензине без изменения ее состава также повышает фазовую стабильность СБК.

Аналогичные исследования были проведены с добавкой, состоящей из этанола и смеси ИПС с ММА, используемой в качестве стабилизатора. В качестве базового топлива использовали прямогонный бензин. На рис. 3 и 4 приведены зависимости температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания в добавке ИПС. Содержание воды в топливе зависит от концентрации этанола, содержащего 4 % об воды, и изменяется в пределах 0,12 - 0,80% масс, на топливо. Содержание ММА в смеси постоянно и составляет 5% масс, на добавку (рис. 3) и 10% масс, на добавку (рис. 4).

Т°с......... ....................... ............................................*

0.00

5.00

10.00

15 00

20.00

25.00

30.00 35.00 ИПС. % масс

Рис. 3. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания в добавке ИПС и ММА. Содержание ММА в добавке 5 % масс.

мае. добавки мае. добавки

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00 35.00 ИПС, % масс.

Рис. 4. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания в добавке ИПС и ММА. Содержание ММА в добавке 10 % масс.

Из приведенных данных следует, что при повышении концентрации ИПС температура помутнения снижается. Смесь ИПС и ММА (рис. 3 и 4) оказывает больший эффект на снижение температуры помутнения спирто-бензиновой композиции, чем каждый из этих компонентов.

Таким образом, проведенные исследования показали, что ММА целесообразно использовать для повышения стабильности спирто-бензиновых топлив только в смеси с ИПС.

Известно, что ММА, являясь высокооктановой добавкой к автомобильным бензинам, используется во всем мире уже много лет. Кроме того, известно, что низшие спирты в смеси с аминами, как правило, проявляют синергизм, улучшая октановые характеристики автомобильных бензинов. Нами исследовано влияние ММА, этанола и их смесей на антидетонационные характеристики бензина.

Для исследования антидетонационных свойств добавок использовали прямогонный бензин. Были приготовлены добавки на основе этанола с содержанием 10 % масс, и 20 % масс. ММА, соответственно. На рис. 5 и 6 приведены экспериментальные и расчетные зависимости 04 бензина прямой перегонки от концентрации добавок. Расчетные значения были получены, исходя из предположения об аддитивности.

Рис,5. Зависимость 04 (ИМ) бензина прямой перегонки от содержания добавки. Концентрация ММА в добавке - 10 % масс.

Рис.6. Зависимость 04 (ИМ) бензина прямой перегонки от содержания добавки. Концентрация ММА в добавке - 20 % масс.

Из результатов, приведенных на рис. 5 и 6, видно, что значения 04, полученные расчетным путем, ниже полученных экспериментально. Это, вероятно, связано с синергизмом, проявляющимся при совместном использовании ММА с этанолом. Таким образом, добавка на основе этанола, содержащая в качестве стабилизатора смесь ИПС и ММА, может использоваться при компаундировании автомобильных бензинов.

Однако, несмотря на все достоинства ММА и других присадок на его основе, он является веществом, способствующим нагарообразованию на деталях двигателей внутреннего сгорания. Снижение нагарообразования при применении ММА в бензинах возможно при введении в его состав моющих присадок. В связи с этим, одной из задач настоящей работы являлось разработать добавку к бензинам на основе этанола, содержащую в качестве стабилизаторов менее вредные и не вызывающие нагарообразование на деталях двигателя компоненты.

В четвертой главе приведены результаты исследования влияния неонолов класса АФ на фазовую стабильность СБК.

Для исследования влияния неонолов на низкотемпературные свойства СБС их приготовили на основе отдельных компонентов бензина.

Полученные результаты показали, что неонолы способствуют стабилизации топливной смеси, содержащей этиловый спирт. Но не при всех концентрациях, что выражается максимумами на кривых, При небольших концентрациях неонола в бензине образуются мицеллы, изолирующие молекулы воды и тем самым сохраняющие стабильность системы, при дальнейшем увеличении концентрации неонола, вероятно, происходит обращение мицелл и, как следствие, повышение температуры помутнения (застывания) смеси, что и выражается максимумами. Максимумы объясняются соотношением компонентов добавки. Все максимумы находятся в точках, которые соответствуют соотношению «неонол : этиловый спирт» равному «1 : 10».

Исследования, проведенные с отдельными компонентами бензинов, показали, что прямогонный бензин и бензин риформинга являются крайними

вариантами при изучении влияния стабилизаторов на низкотемпературные свойства автомобильных бензинов, содержащих этанол. В связи с этим дальнейшие работы проводили только с этими бензинами и их смесями.

Далее в качестве базового бензина использовали смесь прямогонного бензина и бензина риформинга. В качестве стабилизаторов были исследованы оксиэтилированные моноалкилфенолы (неонолы) следующих марок: АФ-9-6, АФ-9-8, АФ-9-9, АФ-9-10 и АФ-9-12, где первая цифра (9) - число атомов углеродов в алкильном (углеводородном) радикале алкилфенола, а вторая цифра (6, 8, 9, 10 и 12) - число оксиэтильных групп в молекуле алкилфенола.

Для исследования были приготовлены топливные композиции различного состава, состоящие из бензина риформинга и прямогонного бензина, а также композиции добавок, содержащие неонолы, класса АФ, и этанол. Добавки вводили в бензин в количестве от 5 до 20 % масс. На рис. 7 приведена зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания в ней бензина риформинга. Видно, что температура помутнения снижается с увеличением содержания бензина риформинга в базовом бензине. Автомобильные бензины, содержащие этанол, согласно ГОСТ Р 52201-2004, должны сохранять фазовую стабильность до температуры минус 25°С. Этот лимит обозначен на рис. 7-13 прямой горизонтальной линией. На рис. 8-10 показано влияние неонола АФ-9-6 в составе добавки на температуру помутнения смеси.

•35.00 -,-,-,-1-1- |

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 ! _____ риформат, % масс. )

Рис. 7. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси от содержания в ней бензина риформинга

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

риформат, % масс.

Рис. 8. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси с концентрацией неонола АФ-9-6 в добавке - 5 % масс, от содержания риформата

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 ________ _ _ риформат, % масс.

Рис. 9. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси с концентрацией неонола АФ-9-6 в добавке - 10 % масс, от содержания риформата

Рис. 10. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси с концентрацией неонола АФ-9-6 в добавке - 20 % масс, от содержания риформата

Присутствие в спирто-бензйновой смеси неонола АФ-9-6 способствует понижению ее температуры помутнения. Таким образом, можно утверждать, что неонол АФ-9-6 эффективен, как стабилизатор, при его концентрации в добавке, не менее 10% масс. При увеличении количества неонола АФ-9-6 в добавке от 10% масс, до 20% масс, спирто-бензиновая смесь сохраняет стабильность (рис. 10) даже в тех случаях, когда в ней отсутствует бензин риформинга (ароматические углеводороды). Таким же образом были исследованы неонолы следующих марок: АФ-9-8, АФ-9-9, АФ-9-10 и АФ-9-12. Эффективность этих ПАВ снижается с увеличением числа оксиэтильных групп. Использование неонола АФ-9-12 (рис. 11-13) в качестве стабилизатора практически не повышает стабильность топлива.

Рис. 11. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси с концентрацией неонола АФ-9-12 в добавке - 5 % масс, от содержания риформата

- - 1

-40,00

• 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 I [ риформат, % ,

Рис. 12. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси с концентрацией неонола АФ-9-12 в добавке - 10 % масс, от содержания риформата

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 |

риформат, % масс.

Рис. 13. Зависимость температуры помутнения спирто-бензиновой смеси с концентрацией неонопа АФ-9-12 в добавке - 20 % масс, от содержания риформата

Из рис. 11-13 видно, что из всех исследованных неонолов максимальной эффективностью обладает неонол АФ-9-6, независимо от состава добавки и ее концентрации в бензине. На основании полученных результатов все исследованные неонолы, проявляющие свойства ПАВ, в порядке уменьшения их эффективности можно расположить в следующий ряд:

АФ-9-6 > АФ-9-8 > АФ-9-9 > АФ-9-10 > АФ-9-12.

Различную эффективность неонолов, отличающихся количеством оксиэтильных групп в молекуле, можно объяснить следующим образом: с повышением числа оксиэтильных групп в молекуле неонола ее конфигурация будет изменяться в сторону повышения «жесткости», что приведет к уменьшению растворимости неонолов и снижению их поверхностной активности.

Как показали результаты исследований, приведенные на рис. 11-13, фазовая стабильность повышается с увеличением содержания ароматических углеводородов в топливе. При увеличении концентрации алкилфенолов в смеси с этанолом (10, 20 % масс.) наблюдается резкое снижение температуры помутнения смеси при концентрации риформата в бензине до 30 % масс. При концентрации риформата, равной 30 % масс, и более, зависимости приобретают вид пологих кривых.

Известно, что неионогенные ПАВ, к которым относятся и исследованные неонолы, существуют в виде мицелл. В мицеллах неионогенных ПАВ обычно происходит солюбилизация, причем солюбилизированные вещества могут размещаться, как во внутренней, так и внешней сфере мицелл, что определяет эффективность выбранных для исследования ПАВ.

Для подтверждения возможности применения разработанных топливных композиций на практике, нами были проведены испытания на соответствие их показателей качества действующим нормативным документам: ГОСТ Р 522201-2004 «Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы» и ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия».

Полученные результаты были внедрены на предприятии ООО «ПО Киришинефтеоргсинтез», где была выпущена опытная партия топлива с добавлением спиртов и неонола АФ-9-6. Состав топлива подбирался с учетом имеющихся на предприятии возможностей производства высокооктановых компонентов. В качестве добавки была приготовлена смесь этанола с неонолом в соотношении 9:1 масс. Так как ООО «ПО Киришинефтеоргсинтез», помимо установки классического каталитического риформинга, имеет в своем составе установку изоселектоформинга (комбинирование изомеризации и риформинга), где продуктом является высокооктановый углеводородный компонент бензина, характеризующийся исследовательским октановым числом 91-93, состав топлива опытной партии был несколько модифицирован:

- Катализат риформинга - 40 % об.

- Катализат изоселектоформинга - 20 % об.

- Бензин прямогонный - 30 % об.

- Добавка - 10 % об,

Выпущенное топливо было проверено на соответствие действующим нормативным документам. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Показатели качества опытной партии бензина, выпущенной ООО

«ПО Киришинефтеоргсиитез»

Показатели Полученные результаты ГОСТР 52201-2004 Метод испытания

Октановое число моторный метод исследовательский метод 84,1 92,9 не менее 83,0 не менее 92,0 ГОСТ 511-82 ГОСТ 8226-82

Плотность при 15°С, кг/м3 753 725-780 ГОСТР 51069-97

Содержание фактических смол, мг/100 см3 3,5 не более 5,0 ГОСТ 1567-83

Массовая доля серы, мг/кг 220 не более 500 ГОСТР 51859

Концентрация свинца, мг/дм3 отс. не более 5 ГОСТР 51942

Давление насыщенных паров, кПа 70 45-100 АБТМ О 4953

Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, % при температуре: 70°С 100°С 150°С конец кипения, °С остаток в колбе, % об. 35,2 64,6 86,4 197,5 0,9 20,0-50,0 46,0-71,0 не менее 75 не более 210 не более 2 ГОСТ 2177

Объемная доля бензола, % 3,5 не более 5,0 ГОСТ 51930

Массовая доля кислорода, % 3,2 не более 3,5 А8ТМЭ4815

Степень коррозии стального стержня, баллы не более 1 ГОСТ 19199

Фазовая стабильность (температура помутнения) бензина, °С -29 для зимнего вида не выше -25 ГОСТ 5066-91

На основании проведенных испытаний был сделан вывод о том, что бензин автомобильный с добавкой, содержащей этиловый спирт и неонол соответствует ГОСТ Р 52501-2004.

В результате использования добавки неонола удалось повысить фазовую стабильность и моющие свойства топлива. Опытная партия была использована в автомобилях транспортного парка предприятия ООО

"ПО "Киришинефтеоргсиитез" в качестве замены бензина марки АИ-92. Отклонений от нормальной работы во время эксплуатации автомобилей при использовании бензина с добавлением добавки замечено не было.

Дальнейшая эксплуатация этих автомобилей с применением традиционного топлива не выявила негативных последствий.

В пятой главе приведены краткие сведения о существующих методах определения антидетонационных свойств бензинов, проанализированы различные расчетные методы определения октановых характеристик бензинов, дано описание программы «Калькулятора качества (^РКЕББ», с помощью которой получены значения антидетонационных характеристик компонентов бензина и их смесей. Поставлена и решена задача сравнительного анализа эффективности вариантов смешения бензиновых фракций, предложена методика и описаны результаты вычислительного эксперимента, позволяющего выбрать оптимальный вариант состава СБК с учетом стоимостных характеристик товарных бензинов и добавок этанола.

В главе приведены данные по определению 04 смесей отдельных компонентов бензина (прямогонный бензин, бензин риформинга, каталитического крекинга, изомеризации и алкилирования) с этанолом, составлены бензиновые композиции из компонентов бензина с последующим определением их антидетонационных характеристик. Из исследованных образцов были выбраны 10 смесей с лучшими антидетонационными характеристиками, которые далее использовали для приготовления композиций с этанолом и исследования зависимости 04 топливных смесей от содержания в них этанола. Составы и 04 смесей приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Антидетонационная стойкость бензинов разного состава

№ Происхождение бензина, % об. Октановое число Условная цена композиции

Прямогонный Риформинг Кат. крекинг ! Изомнризация ■ ! Алкилирование ¡_ ИМ ММ

15 20.00 30.00 30.00 10.00 10.00 87.93 80.45 2.36

19 20.00 40.00 20.00 10.00 10.00 88.36 80.92 2.28

20 20.00 50.00 10.00 10.00 10.00 88.78 81.39 2.20

21 10.00 10.00 50.00 20.00 10.00 87.98 80.39 2.87

22 10.00 10.00 40.00 20.00 20.00 88.23 81.35 3.07

23 10.00 10.00 30.00 30.00 20.00 87.47 81.48 3.27

26 10.00 10.00 20.00 30.00 30.00 87.73 82.57 3.47

29 10.00 50.00 20.00 10.00 10.00 90.35 82.12 2.35

30 10.00 50.00 10.00 20.00 10.00 89.69 82.26 2.55

31 10.00 60.00 10.00 10.00 10.00 90.77 82.57 2.27

Были рассчитаны условные цены по каждому варианту смеси бензинов и этанола. По этим данным были выявлены зависимости условной цены топлива от содержания в нем этанола для различных товарных бензинов (рис. 14). Из рис. 14 видно, что, так как угол наклона зависимостей различный, то, исходя из расчета на 1 % об. дополнительного этанола, изменение цены тоже отличается. Так, например, изменение условной цены на единицу добавленного этанола для смеси №26 меньше, чем для смеси №20.

Однако, сравнение свойств различных товарных бензинов еще не является характеристикой эффективности их композиций с этанолом. Для более полной оценки необходимо было, на наш взгляд, исследовать, на какую величину возрастает условная цена бензина при введении в него того или иного количества этанола. Иными словами, необходимо было выявить зависимость условной цены бензина от его 04, на которое, естественно, влияет этанол. Эти

зависимости приведены на рисунке 15, а восстановленные параметры линейной регрессии - в табл, 3.

Рис. 14. Зависимость условной цены от содержания этанола в смеси.

ОЧ(ИМ)

Рис. 15. Зависимость условной цены товарных бензинов от 04 (ИМ).

Таблица 3.

№ Композиции, X» ОЧИМ ОЧММ

я1"* б1"* а™ ьмм

1 15 0,06 -2,61 0,12 -7,27

2 19 0,06 -3,05 0,13 -8,37

3 20 0,06 -3,46 0,14 -9,48

4 21 0,04 -0,56 0,08 -3,71

5 22 0,03 0,24 0,07 -2,93

6 23 0,02 1,13 0,06 -1,51

7 26 0,02 1,93 0,05 -0,46

8 29 0,06 -3,47 0,15 -9,75

9 30 0,05 -2,23 0,13 -7,98

10 31 0,07 -4,07 0,17 -11,46

Результаты, приведенные в таблице 3, получены из линейной регрессии следующего вида:

УЦГ = аГ-ОЧ/",+ ЬГ,

УЦГ=аГ-ОЧГ + ЬГ,

где УЦ-"* и УИ/1" - условная цена /-го бензина, которую определяли по ИМ и ММ, соответственно.

Коэффициент 0м показывает прирост цены на увеличение 04 на одну единицу. Иными словами, чем ниже значение коэффициента, тем эффективнее использование соответствующей смеси для приготовления автомобильного топлива.

Как видно из данных таблицы 3, по ИМ наименьшее увеличение условной цены с приростом 04 дают спирто-бензиновые смеси № 23, 26, 22 и 21, наибольшее - спирто-бензиновые смеси № 31, 15, 19, 20 и 29. По ММ -наименьший прирост цены наблюдается для смесей № 26, 23 и 22, а наибольший - для смесей № 31, 29,20,19 и 30.

Полученные результаты, приведенные в таблице 3, позволяют оценить, не проводя дорогостоящие лабораторные исследования, на какую величину увеличится условная цена бензина с повышением его 04, за счет добавления этанола. Эти результаты имеют большое практическое значение, так как

производственники смогут подбирать наиболее эффективные способы смешения бензинов и этанола без дополнительных затрат. Предложенные в данной главе методы планирования вычислительного эксперимента можно применять к любым смесям.

Выводы

]. Проведен ряд экспериментов с целью определения состава добавки с улучшенными низкотемпературными и высокооктановыми характеристиками. В результате получена добавка на основе этилового спирта, содержащая в качестве стабилизатора ПАВ.

2. Показано, что наиболее эффективным компонентом добавки является неонол марки АФ-9-6. Содержание неонола марки АФ-9-6 в добавке в количестве до 10 % масс, обеспечивает необходимую фазовую стабильность спирто-бензиновой композиции (ниже минус и понижает его температуру помутнения до значений минус 31° С.

3. Экспериментально доказано, что эффективность стабилизирующей добавки неонола существенно зависит от углеводородного состава бензина.

4. Определено соотношение компонентов добавки «неонол : этиловый спирт» при котором система теряет стабильность, о чем свидетельствует ее помутнение и дальнейшее расслоение.

5. Установлено влияние строения и концентрации неонолов на их эффективность в качестве фазового стабилизатора спирто-бензиновой смеси.

6. Установлено, что при увеличении концентрации риформата в прямогонном бензине до 10 % масс, существенно понижается температура помутнения (на 30-35 °С) спирто-бензиновой смеси. Влияние бензина риформинга на температуру помутнения спирто-бензиновой смеси можно объяснить процессами мицеллообразования и солюбилизации молекул воды в спирто-бензиновой смеси.

7. Выявлен синергетический эффект совместного использования этанола с монометаланилином в антидетонационной композиции, проявляющийся в повышении фазовой стабильности спирто-бензиновой композиции.

8. Разработан системно-методический подход к оптимизации состава бензина. В качестве критериев оптимизации предложены октановые числа, количественное содержание компонентов бензина, условная цена.

9. Введена и обоснована в качестве показателя эффективности смешения зависимость условной цены композиции от значения 04, характеризующая удорожание бензина при увеличении показателя 04 на единицу.

10. Выпущена опытная партия бензина автомобильного с добавлением высокооктановой добавки состоящей из этилового спирта и моноалкилфенола в качестве стабилизирующего компонента. Установлено, что использование добавки такого состава позволяет повысить фазовую стабильность и моющие свойства топлива.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Борзаев Б.Х., Карпов СЛ., Капустин В.М. Многофункциональные добавки к автомобильным бензинам // Химия и технология топлив и масел. 2007. - №4. С. 18-20.

2. Карпов С.А., Борзаев Б.Х., Елиша М.К., Пыханов М.А., Пыханова К.А. Актуальные аспекты производства современных автомобильных топлив // Нефтепереработка и нефтехимия. 2007. №5. С.15 - 19.

3. Патент РФ 2276682, 2006 г. Добавка к автомобильным бензинам. Капустин В.М., Борзаев Б.Х., Суханов B.C., Емельянов В.Е., Утробин А.Н., Растяпин А.Ф., Царев A.B., Сайдахмедов С.И., Кожевников А.О., Старовойтов М.К.

4. Патент РФ 2276683,2006 г. Добавка к бензину. Капустин В.М., Борзаев Б.Х., Суханов B.C., Лебедев С.Р., Утробин А.Н., Растяпин А.Ф., Царев A.B., Сайдахмедов С.И., Власов C.B., Старовойтов М.К., Кожевников А.О., Емельянов В.Е.

5. Борзаев Б.Х., Давидович В.А., Еремкин A.C. Разработка октаноповышающих добавок на основе алифатических спиртов // 58-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и газ-2004», Секция 4 «Химическая технология и

экология в нефтяной и газовой промышленности», Москва, 15-17 апреля 2004 г. Сб. тезисов докладов. С. 4.

6. Баринов М.В, Борзаев Б.Х. Влияние содержания воды в спирте на фазовую стабильность спирто-бензиновых композиций II 59-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и газ-2005», Секция «Химическая технология и экология в нефтяной и газовой промышленности», Москва, 13-16 апреля 2004 г. Сб. тезисов докладов. С. 4.

7. Рысин Д.К., Борзаев Б.Х. Октаноповышающая добавка для бензинов на основе оксигенатов, аминов и металлов // 59-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и газ-2005», Секция «Химическая технология и экология в нефтяной и газовой промышленности», Москва, 13-16 апреля 2004 г. Сб. тезисов докладов. С. 11.

8. Баринов М.В, Борзаев Б.Х. Разработка высокооктановой добавки к автомобильным бензинам на основе спиртов // 60-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и газ-2006», Секция «Химическая технология и экология в нефтяной и газовой промышленности», Москва, 11-14 апреля 2004 г. Сб. тезисов докладов. С. 63.

9. Борзаев Б.Х., Даниленко Т.В., Капустин В.М. Применение этанола в качестве октаноповышающей добавки: преимущества и недостатки // 3-й международный симпозиум «Нефтяные дисперсные системы», Москва, 10 декабря 2004 г. Сб. трудов симпозиума//М.: Техника ТУМА ГРУПП. 2004 г. С. 72-73.

Ю.Борзаев Б.Х., Даниленко Т.В., Капустин В.М. Влияние этилового спирта на давление насыщенных паров спирто-бензиновой смеси // бтя научно-техническая конференция: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, 26-27 января 2005 г. Сб. тезисов докладов//М.: РГУНГ, 2005 г. С. 260-261.

И.Борзаев Б.Х., Карпов С.А., Капустин В.М. Октанопвышающая добавка для бензинов на основе оксигенатов, азотсодержащих и металлорганических соединений // 5-й международный форум: «Топливно-энергетический комплекс

России: Региональные аспекты». С.-Петербург, 4-7 апреля, 2005 г. Сб. трудов форума. С. 161-162.

12.Борзаев Б.Х., Карпов С.А., Капустин В.М. Разработка многокомпонентной высокооктановой добавки с улучшенными экологическими и антидетонационными свойствами для автомобильных бензинов // 6-й международный форум: «Топливно-энергетический комплекс России», С.Петербург, 11-13 апреля, 2006 г. Сб. трудов форума. С. 56-58.

13. Борзаев Б.Х., Карпов С.А. Влияние содержания воды в этиловом спирте на фазовую стабильность спирто-бензиновых композиций // 7-ая Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». Секции 1-4. Москва, 29-30 января 2007 г., Сб. тезисов докладов. С. 251-252.

14.Борзаев Б.Х., Карпов С.А., Капустин В.М. Разработка многокомпонентной высокооктановой добавки для автомобильных бензинов // Научно-практическая конференция «Развитие нефтегазового комплекса - основа развития регионов». 2006 г. С.-Петербург, Химиздат, 2007 г., Материалы конференции. С. 60-61.

15.Борзаев Б.Х., Карпов С.А., Капустин В.М. Октаноповышающая добавка для бензинов на основе оксигенатов, азотсодержащих и металлорганических соединений // Нефтепереработка и нефтехимия. Технико-экономические аспекты прогрессивных технологий. С.-Петербург, Химиздат, 2005 г., С. 187188.

16.Карпов С.А., Борзаев Б.Х., Кунашев Л.Х., Ибрагим Али Мохаммед. Влияние добавок монометиланилина и изопропилового спирта на низкотемпературные свойства бензино-этанольных топлив // Нефтепереработка и нефтехимия. 2008. №1. С. 31 -35.

17.Карпов С. А., Борзаев Б.Х. Исследование высокооктановых спирто-бензиновых композиций с добавками алкилфенолов // Нефтепереработка и нефтехимия. 2008. №2. С. 29 - 35.

18.Карпов С.А., Борзаев Б.Х., Кунашев Л.Х., Ибрагим Али Мохаммед, Дозорцев В.М. Сравнительный анализ эффективности вариантов смешения

бензиновых компонентов с этиловым спиртом на основе моделирования свойств смесей // Нефтепереработка и нефтехимия. 2008. №3. С. 15 - 22.

19.Борзаев Б.Х., Царев A.B., Ибрагим Али Мохаммед, Карпов С.А. Анализ вариантов компаундирования бензинов с этанолом на основе моделирования свойств композиций // 8-й петербургский международный форум ТЭК. С.Петербург, 8-10 апреля, 2008 г. Сб. трудов форума. С. 169-170.

20,Борзаев Б.Х., Карпов С.А. Влияние добавок изопропилового спирта и монометиланилина на фазовую стабильность бензино-этанольных композиций // 8-й петербургский международный форум ТЭК. С.-Петербург, 8-10 апреля, 2008 г. Сб. трудов форума. С. 179-180.

21,Борзаев Б.Х., Карпов С.А., Капустин В.М, Применение монометиланилина для улучшения низкотемпературных и антидетонационных свойств бензино-этанольных топлив // 8-й петербургский международный форум ТЭК. С.Петербург, 8-10 апреля, 2008 г. Сб. трудов форума. С. 313-314.

22.Борзаев Б.Х., Карпов С.А. Разработка спирто-бензиновых топлив с улучшенными низкотемпературными и моющими свойствами // 8-й петербургский международный форум ТЭК. С.-Петербург, 8-10 апреля, 2008 г. Сб. трудов форума. С. 342-343.

Подписано в печать 2. £.0/ 09 Формат 60x90/16 Бумага офсетная. Печать офсетная . Уел . п. л. Тираж (00 экз. Заказ

Издательский центр РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина 119991, Москва, Ленинский проспект,65 Тел.(495) 930-93-49

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИЙ БЕНЗИНА СО СПИРТАМИ

1.1. Автомобильные бензины

1.2. Антидетонационные присадки и добавки к автомобильным бензинам

1.3. Использование этанола в составе автомобильного бензина

1.4. Стабилизаторы топлив, состоящих из смеси бензина и спирта

1.5. Определение основных свойств автомобильных бензинов путем расчетов

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИСЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МОНОМЕТИЛАНИЛИНА (ММА) И ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА (ИПС) НА ФАЗОВУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ И АНТИДЕТОНАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ БЕНЗИНА И ЭТАНОЛА

3.1. Исследование влияния ММА и ИПС спирта на стабильность топливных композиций, состоящих из бензина и этанола, при низких температурах

3.2. Антидетонационные свойства добавки на основе этилового спирта, стабилизированного ММА и ИПС

3.3. Резюме

Глава 4. ВЛЯНИЕ ОКСИЭТИЛИРОВАННЫХ МОНОАЛКИЛФЕНОЛОВ НА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА СПИРТО-БЕНЗИНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ (СБК)

4.1. Обоснование выбора бензиновых компонентов и типов неонолов

4.2. Влияние неонолов на фазовую стабильность смесей компонентов бензина с этанолом

4.3. Разработка СБК с улучшенными низкотемпературными и моющими свойствами

4.4. Разработка высокооктановой СБК с добавлением неонолов

4.5. Принципиальная технологическая схема получения добавки на основе этанола

4.6. Резюме

Глава 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАРИАНТОВ СМЕШЕНИЯ БЕНЗИНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ

С ЭТАНОЛОМ

5.1. Антидетонационные свойства автомобильных бензинов.

Методы определения

5.2. Разработка метода определения октановых чисел СБК

5.3. Прогнозирование антидетонационных характеристик товарных автомобильных бензинов, путем математического моделирования

5.4. Экономическая эффективность применения этанола в автомобильном топливе

Нефтяные топлива играют огромную роль во всех сферах жизни современного человека. По прогнозу, общее количество используемой человечеством энергии нефтяных топлив возрастет к 2020 году в полтора раза, по сравнению с уровнем в 1990 года. При существующих темпах добычи нефти, достоверных запасов последней, вероятно, хватит лишь на пятьдесят лет. Понизить потребление нефтяных топлив можно, путем внедрения топлив получаемых из альтернативных источников сырья.

Нефть является практически универсальным источником энергии, но при ее переработке и сжигании нефтяных топлив образуются вредные продукты, загрязняющие атмосферу. В таблице 1 [1] представлены продукты, образующиеся в процессе сгорания топлива, негативно воздействующие на окружающую среду.

Таблица 1

Продукты сгорания топлив, загрязняющие атмосферу

Загрязнители Эмиссия, млрд. т/год S "uS s X о е Средняя продолжи- 1 тельность жизни в атмосфере, сут.

Антропогенная Естественная

Диоксид углерода 15 1000 500-1500 5

Монооксид углерода 0,3 0,1-10 0,1-1 100-1000

Оксиды серы 0,15 0,003-0,03 0,0001-0,001 0,5-2,0

Оксиды азота 0,05 1 0,001 5

Углеводороды од 0,5 0,001 1-10

Известно что, одним из основных источников загрязнения атмосферы является транспорт, доля выбросов которого составляет почти 1/3 от общего их количества.

В связи с этим представляется актуальным повышение экологических показателей топлив, при сохранении или улучшении их эксплуатационных характеристик.

Автопарк является не только основным источником загрязнения, но еще и основным потребителем нефтяных топлив. К настоящему моменту число автомобилей в мире достигло 650 миллионов, и оно неуклонно растет.

В настоящее время проблема повышения качества российского нефтяного топлива приобрела большое значение в связи с высокими международными требованиями к экологическим свойствам топлив [5]. Топлива выпускаются российскими заводами на устаревшем оборудовании в, значительно меньших количествах и худшего качества по сравнению с США и странами Европы [3,11].

Компонентный состав российских бензинов отличается преобладанием в нем бензина каталитического риформинга, который имеет неудовлетворительные экологические свойства, обусловленные высоким содержанием ароматических углеводородов, а также значительной долей прямогонного компонента [5].

В условиях недостатка мощностей вторичных процессов переработки нефти, особенно каталитического крекинга, алкилирования и изомеризации качество российских бензинов следует улучшать с помощью пакетов присадок к топливам. Однако, в разработке присадок и их эффективных пакетов в России также наблюдается значительное отставание [12, 24] .

Среди основных тенденций развития современной топливной промышленности, можно выделить такие, как ужесточение экологических требований к топливу и, как следствие этого, рост объемов потребления высокооктановых бензинов; повышение себестоимости добычи нефти, ухудшение ее качества и удорожание ее переработки. Все это диктует необходимость пересмотра традиционных подходов к производству моторных топлив. В первую очередь это касается получения высокооктановых бензинов, наряду с использованием топлив и их компонентов, альтернативных нефтяным топливам. Одним из путей решения этих вопросов может стать использование спиртов в качестве добавок к традиционному бензину. Среди спиртов различного происхождения и структуры особое место, на наш взгляд, занимает этанол, производимый из возобновляемого сырья.

Следует отметить, что эксперименты с добавками на основе спиртов, повышающими октановое число бензинов, в России ведутся уже несколько десятков лет. Однако, полученные результаты позволили авторам предложить рецептуры добавок, устраняющих лишь некоторые недостатки бензинов, в состав которых входили спирты. К таким недостаткам относятся: невысокая стабильность при низкой температуре композиций бензина со спиртами и высокая коррозионная агрессивность. Проведение систематических исследований с композициями, содержащими бензин и спирты, и разработка на основе полученных закономерностей высокооктановых добавок для бензинов являются в настоящее время актуальными.

Цель работы. Разработка добавки, повышающей фазовую стабильность и детонационную стойкость автомобильного бензина.

Основные задачи. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• исследовать влияние смеси монометиланилина и изопропилового спирта на физическую стабильность спирто-бензиновой смеси;

• исследовать влияние оксиэтилированных моноалкилфенолов на низкотемпературные свойства спирто-бензиновых смесей, приготовленных на базе отдельных компонентов бензина и смесей бензиновых компонентов;

• разработать состав спирто-бензиновой композиции соответствующей современным требованиям нормативно-технической документации;

• определить оптимальный состав бензина, используя методы математического моделирования;

• оценить экономический эффект, полученный при производстве бензинов оптимального состава.

Научная новизна.

• Впервые установлено, что использование смеси антидетонационной добавки монометиланилина и изопропилового спирта в спирто-бензиновой композиции повышает фазовую стабильность топлив.

• Определено соотношение компонентов добавки «неонол : этиловый спирт» при котором система теряет стабильность.

• Впервые показано, что оксиэтилированные моноалкилфенолы (неонолы) обладают свойствами фазовых стабилизаторов для спирто-бензиновых композиций.

• Установлено, что в порядке уменьшения эффективности исследованные неонолы можно расположить в следующий ряд:

АФ-9-6 > АФ-9-8 > АФ-9-9 > АФ-9-10 > АФ-9-12. Практическая ценность и реализация результатов. Показано, что смесь мономтетиланилин и изопропиловый спирт можно использовать в качестве стабилизирующего компонента автомобильного бензина, содержащего этанол (до 20 % масс.) и воду (до 4 % об. в этаноле).

Определены оптимальные соотношения «Бензин-Этанол-ПАВ», обеспечивающие более высокую, по сравнению с исходной спирто-бензиновой композицией, фазовую стабильность.

Разработана антидетонационная композиция на базе этанола и компонента моющей присадки, неонола АФ-9-6, обеспечивающая высокую фазовую стабильность спирто-бензиновой композиции при понижении температуры.

На основании полученных результатов подобран состав и выпущена опытная партия бензина с добавлением этилового спирта и неонола АФ-9-6 на предприятии ООО «ПО Киришинефтеоргсинтез». Опытная партия была использована в автомобилях транспортного парка предприятия в качестве замены бензина марки АИ-92

С помощью программы «Калькулятор качества QPRESS» (ЗАО «Хоневел») предложена методика математического расчета, позволяющая количественно оценить влияние добавок этанола на антидетонационные свойства смесей и экономическую эффективность полученных автобензинов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на научных конференциях, симпозиумах и форумах, в том числе на 3-ем международном симпозиуме «Нефтяные дисперсные системы» (Москва, 10 декабря 2004 г.), на 6-ой научно-технической конференции: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 26-27 января 2005 г.), на 5-ом международном форуме: «Топливно-энергетический комплекс России: Региональные аспекты» (С.Петербург, 4-7 апреля, 2005 г.), 6-ом международном форуме: «Топливно-энергетический комплекс России», (С.-Петербург, 11-13 апреля, 2006 г.), на 7-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». (Москва, 29-30 января 2007 г.).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 20 печатных работах, по материалам исследований получено 2 патента РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и 5 приложений. Она изложена на 140 страницах и содержит 47 рисунка и 21 таблицы.

выводы

1. Проведен ряд экспериментов с целью определения состава добавки с улучшенными низкотемпературными и высокооктановыми характеристиками. В результате получена добавка на основе этилового спирта, содержащая в качестве стабилизатора ПАВ.

2. Показано, что наиболее эффективным компонентом добавки является неонол марки АФ-9-6. Содержание неонола марки АФ-9-6 в добавке в количестве до 10 % масс, обеспечивает необходимую фазовую стабильность спирто-бензиновой композиции (ниже минус 25°С), и понижает его температуру помутнения до значений минус 31° С.

3. Экспериментально доказано, что эффективность стабилизирующей добавки неонола существенно зависит от углеводородного состава бензина.

4. Определено соотношение компонентов добавки «неонол : этиловый спирт» при котором система теряет стабильность, о чем свидетельствует ее помутнение и дальнейшее расслоение.

5. Установлено влияние строения и концентрации неонолов на их эффективность в качестве фазового стабилизатора спирто-бензиновой смеси.

6. Установлено, что при увеличении концентрации риформата в прямогонном бензине до 10 % масс, существенно понижается температура помутнения (на 30-35 °С) спирто-бензиновой смеси. Влияние бензина риформинга на температуру помутнения спирто-бензиновой смеси можно объяснить процессами мицеллообразования и солюбилизации молекул воды в спирто-бензиновой смеси.

7. Выявлен синергетический эффект совместного использования этанола с монометиланилином в антидетонационной композиции, проявляющийся в повышении фазовой стабильности спирто-бензиновой композиции.

8. Разработан системно-методический подход к оптимизации состава бензина. В качестве критериев оптимизации предложены октановые числа, количественное содержание компонентов бензина, условная цена.

9. Введена и обоснована в качестве показателя эффективности смешения зависимость условной цены композиции от значения ОЧ, характеризующая удорожание бензина при увеличении показателя ОЧ на единицу.

10. Выпущена опытная партия бензина автомобильного с добавлением высокооктановой добавки состоящей из этилового спирта и моноалкилфенола в качестве стабилизирующего компонента. Установлено, что использование добавки такого состава позволяет повысить фазовую стабильность и моющие свойства топлива.

1. Данилов A.M. Присадки и добавки: улучшение экологических характеристик нефтяных топлив // М: Химия. 1996. 232 с.

2. Иванов П.В., Онойченко С.Н., Емельянов В.Н. Автомобильное топливо: вчера, сегодня, завтра // Аналит. обзор. М. 2001.

3. Капустин В.М., Кукес С.Г., Бертолусини Р.Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР // М.: Химия. 1995. 300 с.

4. Емельянов В.Е. Производство автомобильных бензинов в России // Науч.-практ. конференция «Новые топлива с присадками». Сборник трудов конференции//С.-Петербург. 2002. С. 7-17.

5. Капустин В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками // М.: КолосС, 2008. 232 с. 8

6. Глаголева О.Ф., Капустин В.М., Гюльмисарян Т.Г., Чернышева Е.А., Рогачев С.Г., Смирнова Л.А., Клокова Т.П., Яушев Р.Г., Кожевникова Ю.В., Масловская Е.А., Технология переработки нефти, часть 1: Первичная переработка нефти // М:Химия, 2005, 399ст.,

7. Школьников В.М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Справочник // Техинформ. М. 1999, 596 стр.

8. Старовойтова Н.Р. // Мир нефтепродуктов. 2000. №4. С. 5-8.

9. Hammeri R.N., Korniski T.J. et al.//SAE Techn. Pap. Ser. 1991. №912436. P.l-13.

10. Яблонский A.B. Железоорганические соединения и их композиции как присадки для повышения октанового числа бензинов // Автореферат дис. на соискание уч. степ. канд. техн. наук. М. 2003.

11. Капустин В.М. Проблемы повышения качества российских бензинов // Химия и технология топлив и масел. 2005. №2. — С. 13-15.

12. Емельянов В.М. Пути повышения качества вырабатываемых автомобильных бензинов // Нефтепереработка и нефтехимия 2004. - №10 -С. 6-8.1316