CC BY
14ДОСЛ1ДЖЕННЯ K0P03mH0Ï АКТИВНОСТ1 ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА, ЩО ВМ1ЩУС
БЮДИЗЕЛЬ
Шевченко О.Б.
Доцент, к.т.н., доцент, ДВНЗ "Укратський державний хгмто-технологгчний унгверситет ",
Днтро, Укра'та Зибайло С.М. Доцент, к.т.н., с.н.с.,
ДВНЗ "Укратський державний хгмгко-технологгчний унгверситет ",
Днтро, Укра'та Попитайленко Д.В.
Маггстр,
ДВНЗ "Укратський державний хгмгко-технологгчний унгверситет ",
Днтро, Укра'та
DIESEL FUEL CONTAINING BIODIESEL CORROSION ACTIVITY RESEARCH
Shevchenko O.,
Associate Professor, PhD, Associate Professor, Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, Ukraine
Zybaylo S.,
Associate Professor, PhD, Senior Researcher, Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, Ukraine
Popytailenko D.
Master's degree, Ukrainian State University of Chemical Technology,
Dnipro, Ukraine
Анотащя
В робот наводяться результати дослвджень корозшно1 активносп сумшевих дизельних палив, що мютять до 30 % об. бюдизелю, виготовленого з pi3HOÏ сировини, по ввдношенню до конструкцшних мате-рiалiв, що застосовуються в двигунах автомобшв: мвд, сплаву алюмшш, сталi та латуш.
Abstract
The study contains research results of mixed diesel fuel containing up to 30% biodiesel volume fraction and produced from different materials corrosion activity towards construction materials used in car engines: copper, aluminium alloys, steel and brass.
Ключов1 слова: сумшеве паливо, бюдизель, олгя, корозгя, метал.
Keywords: mixed fuel, biodiesel, oil, corrosion, metal.
У зв'язку з триваючим енергетичною кризою, прогнозами порiвняно швидкого виснаження наф-тових ресурсiв, проблемами, що виникають в ре-зультатi забруднення навколишнього середовища, доцiльно розглянути питання про зам^ традицш-них нафтових моторних палив шшими типами палив, що отримуються з альтернативних сировинних ресурсiв. [2].
У теперiшнiй час найпоширешшим видом альтернативних палив для бензинового двигуна е: ета-нол та метанол - це вщповщно сумiш етилового, метилового спирту з бензином, а для дизельного - ес-тери жирних кислот рослинного походження [3].
Бюдизель, який одержують шляхом алкоголiзу триглiцеридiв рослинних олiй до метилових ефiрiв жирних кислот (МЕЖК), активно використовуеться закордоном, зокрема, в крашах Евросоюзу [1]. Його застосування в якосп компонента палива вирiшуе ряд питань ввд екологiчних (чистота вихлопу) до економiчних (розширення паливно! бази, що особливо важливо для кра!н з недостатнiми нафтовими запасами). Зазвичай бiодизель вводиться в нафтове
дизельне паливо в концентрацп до 7% об. [5]. Вва-жаеться, що така концентра^ не впливае на режим роботи двигуна та не потребуе внесения змш до паливно! системи. Разом з тим проводяться досль дження щодо з'ясування можливостi використання паливних сумiшей, що мютять бiльшу кiлькiсть 6i-одизеля [4].
Проведет ратше дослiдження на кафеда тех-нологiй палив, полiмерних та полiграфiчних мате-рiалiв ДВНЗ УДХТУ [7], дозволяють зробити ви-сновок, що концентрацiя бiодизеля в сумшевих па-ливах може бути доведена до 30% без ютотного впливу на штатну роботу двигуна. Але при цьому зростае ризик небажаних побiчних ефектiв (коро-зiя, утворенню вiдкладень), пов'язаних з пгроскош-чнiстю бiодизеля та його тдвищеною схильнiстю до окислення, на що особливу увагу звертае Всесвь тня паливна хартiя [6].
Тому дослщження корозiйноï активностi сумь шевих дизельних палив, що мютять до 30% об. бю-
дизеля по вщношенню до конструкцшних матерщ-л1в двигунiв: мда, алюмiнiю, сталi та латунi, е актуальною задачею.
1з застосуванням дизельного палива поперед-ньо пдроочищеного (ДП) були приготованi насту-пш зразки паливних дизельних композицiй з дода-ванням дослiдних МЕЖК:
1. 70% об. ДП + 30% метилових етерiв жирних кислот (МЕЖК) курячого жиру;
2. 70% об. ДП + 30% об. МЕЖК риб'ячого жиру;
3. 70% об. ДП + 30% об. МЕЖК соево! оли;
4. 70% об. ДП + 30% об. МЕЖК пальмово! оли;
5. 70% об. Дп + 30% об. МЕЖК соняшниково!
олл.
Корозiйну активнiсть бiодезелю оцшювали за зменшенням маси пластинки, до i пiсля випробу-вання. Для цього використовували наступну методику визначення корозшно! стiйкостi металiв в па-ливах. Пластинки металу обробляли шлiфувальною шкуркою для видалення всiх плям i подряпин. Для видалення слщв першо! обробки шлiфували мжро-порошком, для отримання однорвдно! поверхнi -використовували фетр. Довжину, ширину i тов-щину пластинки замiряли штангенциркулем з точ-нiстю до 0,1 мм. Вiдшлiфованi пластинки проми-вали спиртом за допомогою вати i висушували мгж листами фiльтрувального паперу, витримували в ексикаторi 1 годину i зважували на аналiтичних вагах з точшстю до 0,0002 г. Пробiрки, наповненi ви-пробуваним паливом зi зразками металiв, з'едну-вали з холодильником i помщали в термостат по-передньо нагргшй до температури 120 ± 0,5оС.
Випробування проводили в п'ять етатв нагрь вання тривалiстю по 5 годин кожний. Пiсля кожного етапу вимикали термостат, виймали прилади, та протягом 30 - 40 хвилин охолоджували !х на по-вир^ Пiсля п'ятого етапу нагрiву (через 25 годин контакту пластинок з нагргшм паливом) пластинки виймали з приладу й занурювали по однш в бюкс з iзооктаном, що повнiстю покривав пластинки, за-кривали бюкси кришками i залишали в витяжнш шафi.
Для визначення корозшно! активностi палива з пластинок видаляли утворенi ввдкладення, оброб-ляючи пластинки ввдповщними розчинами. Сталь -10% розчином лимонно! кислоти, алюмiнiй - 5% ро-зчином азотно! кислоти, мвдь i латунь - 5% розчином срчано! кислоти.
Шсля травлення пластинки висушували на фь льтрувальному паперi i зважували з точшстю до 0,0002 г.
Корозшну активнiсть палива (К) г/см2хг вира-ховували за формулою:
т1 — т2
К =
Г V
J
5 * т
де т1 - початкова маса зразка, г;
Ш2 - маса зразка шсля видалення продукпв ко-рози, г;
8 - поверхня зразка, см2;
х - час випробування.
Для визначення корозшно! активносп бюди-зелю в роботi використовували:
- пластини з мвд марки М1 за ДСТУ ГОСТ 859:2003;
- пластини з алюмшевого сплаву марки Д16 по ГОСТ 4784-97;
- пластини iз сталi марки Ст10 по ДСТУ 7809:2015;
- пластини iз латунi марки Л63 по ДСТУ ГОСТ 15527:2005.
Корозiя мiдi та Г! сплаву з цинком (латунь) може протшати за хiмiчним мехашзмом шляхом взаемодii з сполуками срки та азоту, як1 нативно мютяться в бiодизелi, або потрапляють в нього з ат-мосфери, де вони завжди присутнi. Сталь кородуе за класичним електрохiмiчним механiзмом. Короз1я алюмiнiю, не дивлячись на його високий негатив-ний електрохiмiчний потеншал (- 1,7 В), може вщ-буватися бiльш складним чином: спочатку карбо-новi кислоти (продукти можливого гiдролiзу МЕЖК) розчиняють мiцну захисну оксидну оболо-нку, пiсля чого стае можливою електрохiмiчна ко-роз1я.
Результати дослiдження швидкостi корозп ме-талевих пластин у сумiшах бюдизелю, виготовле-ного з р1зно! сировини наведено на рис. 1-4.
1.5
i 0.5
i
3
1 1 1 1 1 1 1 1
1J
1 Л
if. 0,4
. ■ , ■
5? Е
2
3 а
ГТ"; ÜJ =,
gif Sil
Й аЭ О S j
S Ё I a t
= = —
S 3
■■а Е
Рисунок 1 - Швидюстъ корозй мiдних пластин у паливних сумiшах з МЕЖК з рiзноi сировини
Мщь у вах зразках палив не потемнша (харак- палив з альтернативними компонентами - знахо-
терно при наявносп сiрки), а стала тьмяною, без диться в межах вщ 0,5 до 4*Ш~7, г/см2*год для зра-
блиску. Швидшсть корози мвдних пластин у дизе- зшв з соево!, соняшниково!, пальмово! олiй та куря-
льному палив1 склала 0,4><10~7, г/см2*год, у зразках чого жиру.
Рисунок 2 - Швидюсть корозп пластин з латуш у паливних сумшах з МЕЖК з р1зног сировини
Швидшсть корози латуш в зразках палив з аль- г/см2*год. Зразки латуш стшки до корозп в дизель-тернативними компонентами вщ 1 до 6*Ш~7, ному паливг Зразки латунi в паливних сумшах з
курячого жиру, пальмово! олп не кородуе зовам.
Рисунок 3 - Швидюсть корозп сталевих пластин Ст10 у паливних сумШах з МЕЖК з рьзног сировини
Сталь Ст10 не тддаеться корозп в зразках па- олш та курячого жиру. Метиловi естери пальмово! лив, що в\пщують МЕЖК з соево!, соняшниково! олп незначно шдвищують швидшсть коро й! сталь
Рисунок 4
Швидюсть корозп пластин з алюмiнieвого сплаву АД 16 у паливних сумшах з МЕЖК з разног сировини
Таким чином, зразки алюмшевого сплаву Д16 мають корозшну стшшсть в паливних сумшах з МЕЖК. Встановлено, що естери жирних кислот в паливних сумшах знижують швидк1сть корозii Ст10, окрiм МЕЖК на основi пальмово! олл, за ра-хунок утворення на !! поверхнi захисно! плiвки. До-давання до МЕЖК дизельного пального знижуе ко-розiйну актившсть паливно! сумiшi щодо мiдi. Шд-вищена корозiйна активнiсть МЕЖК на основi соняшниково! олii пов'язана з виском вмютом оле-!ново! кислоти. Iншi паливнi сумiшi мають незнач-ний або вiдсутнiй корозiйний вплив на поверхню латунi.
Список лггератури
1. Зелена книга регулювання виробництва рщ-ких моторних бюпалив. - Ки!в: БРДО, 2019. - 109с.
2. Марков, В.А. Сравнительный анализ показателей дизельного двигателя, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и растительных масел / В. А. Марков, Н. А. Иващенко, С. Н. Девя-нин, С. А. Нагорнов //Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. "Машиностроение". - 2012 - С. 59-73.
3 Мггков, Б.В. Альтернативш палива для транспортних 3aco6iB /Мигав Б.В., Мигав В.Б., Шульга О.В. //Науковий вiсник ТДАТУ. - Меллополь, 2011. - Вип. 1.- Т. 3. - С.137- 145.
4. AnnaV. Yakovlieva, SergiiV. Boichenko, KazimierzLejda, OksanaO. Vovk Modification of jet fuels composition with renewable bio-additives. -K.: National aviation university, 2019, - 207p
5. EN 590 (2009) « Automotive fuels - Diesel -Requirements and test methods»
6. Fifth Edition WORLDWIDE FUEL CHARTER SEPTEMBER 2013 European Automobile Manufacturers Association Brussels, Alliance of Automobile Manufacturers Washington, Truck and Engine Manufacturers Association Chicago.
7. Shevchenko O.B., Danilov A.M. Use of biodiesel as an additive to petroleum fuel Chemistry and technology of fuels and oils, 2018, Vol. 53 (6 ), pp. 823829 https://doi.org/10.1007/s10553-018-0867-1 https ://link. springer.com/article/10.1007/s 10553-0180867-1
