CC BY
15
№ 7 (88)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2021 г.
ИЗУЧЕНИЕ АНТИДЕТОНАЦИОННЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ МОДИФИКАТОРОВ
Мирзамахмудов Журабек Турсунпулатович
соискатель,
Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии,
Республика Узбекистан, п/о Ибрат
Джалилов Абдулахат Туропович
д-р хим. наук, проф.,
директор ГУП Ташкентского научно-исследовательского института
химической технологии, Республика Узбекистан, п/о Ибрат E-mail: guptn iixt@,mail.ru
Нуркулов Файзулла Нурмуминович
д-р техн. наук,
Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии,
Республика Узбекистан, п/о Ибрат E-mail: nfayzulla@mail. ru
STUDY OF ANTIKNOCK ADDITIVES BASED ON METAL-CONTAINING MODIFIERS
Jurabek Mirzamakhmudov
applicant,
Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Ibrat
Abdulakhat Jalilov
Doctor of Chemistry, Professor Director of the State Unitary Enterprise of the Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology,
Republic of Uzbekistan, Ibrat
Fayzulla Nurkulov
Doctor of Technical Sciences, Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Ibrat
АННОТАЦИЯ
В данной работе исследуется влияние катализаторов и физико-химических свойств синтезированных металлсодержащих органических модификаторов на выход реакции. В то же время была изучена эффективность повышения октанового числа за счет добавления металлосодержащих модификаторов к прямо перегнанной бензиновой фракции с 0,1 до 1,0 %. В результате выявлено увеличение на 11,2 ед. по моторному методу и на 12,5 ед. по исследовательскому методу.
ABSTRACT
In this work, we investigate the effect of catalysts and the physicochemical properties of the synthesized metal-containing organic modifiers on the reaction yield. At the same time, the efficiency of increasing the octane number by adding metal-containing modifiers to the directly distilled gasoline fraction from 0.1% to 1.0% was studied. As a result, an increase of 11.2 units was revealed. by the motor method and by 12.5 units. according to the research method.
Ключевые слова: металлсодержащие органические модификаторы, эффективность модификатора, прямо перегнанный бензин, сивушное масло.
Keywords: metal-containing organic modifiers, modifier efficiency, straight-distilled gasoline, fusel oil.
Библиографическое описание: Мирзамахмудов Ж.Т., Джалилов А.Т., Нуркулов Ф.Н. Изучение антидетонационных добавок на основе металлсодержащих модификаторов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 7(88). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12109
№ 7 (88)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2021 г.
Рост индустриализации и автомобилизации в мире в последние годы привел к большому спросу на нефтепродукты. Нефть - это крупнейший источник энергии, потребляемый населением мира, который превосходит другие энергетические ресурсы, такие как природный газ, уголь, атомная энергия и возобновляемые источники энергии. 90 % энергопотребления в мире приходится на нефтяное топливо [1].
Только производитель понимает, что переработка нефтепродуктов до бензина - это длительный процесс, а добавки к топливу - реальный способ получить экономичный и качественный продукт.
Поэтому при производстве бензина особое внимание уделяется добавкам, повышающим октановое число, поскольку октановый индекс может быть самым важным свойством бензина. Именно октановое число определяет детонационную стойкость топлива (способность к воспламенению). Чем оно больше, тем качественнее бензин [4]. Сегодня в мире наиболее популярны несколько типов присадок, повышающих октановое число, для производства автомобильного топлива. Некоторые из них давно официально запрещены во многих странах, а другие пользуются большим спросом [2].
Сегодня кислородсодержащие спирты, простые эфиры и азотсодержащие органические соединения широко используются в качестве добавок, повышающих октановое число. Кроме того, ферроцен и тет-раэтилсвинец (ТЭС) широко использовались в качестве добавок для увеличения октанового числа, но сегодня ферроцен не разрешается использовать, потому что седиментация является проблемой, в то время как тетраэтилсвинец токсичен для окружающей среды [3]. Экономичность добавок, повышающих октановое число металла, позволяет увеличить его на 10-15 единиц за счет добавления 0,1-1,0%. Основной причиной увеличения использования кис-
лородсодержащих органических соединений в качестве добавок, повышающих октановое число, во всем мире является экологическая безопасность. Однако экономическая ценность кислородсодержащих органических соединений, то есть относительно большое количество применений в качестве добавки, увеличивающей октановое число, а также чувствительность некоторых веществ к воде, приводят к ухудшению качества бензина. Из-за этих проблем в стране проводится множество научных исследований по увеличению высокооктанового числа за счет использования небольших количеств присадок, повышающих октановое число, с целью достижения рентабельности при производстве моторных топлив [5]. Предлагаемые нами октаноповышающие добавки в основном путем проведения реакций ферроценом и органическими соединениями получились при добавлении металлоорганических соединений.
В основу настоящих полифункциональных свойств металлсодержащих органических модификаторов, октанповышающих присадок поставлена задача создания эффективного способа получения октанповышающих присадок, обладающих высоким защитным эффектом, с использованием более доступных реагентов. Нами получен полифункциональный металлсодержащий органический модификатор на основе сивушного масла с карбамидом, олеиновой кислотой и ферроценом, октанповышаю-щей присадки, при этом были изучены оптимальные режимы получения металлсодержащего органического модификатора, такие как температура, вязкость и соотношение исходных компонентов, изучены их ИК-спектры.
Приведены для сравнения некоторые данные из полученных результатов. В таблице 1 показаны физико-химические свойства металлсодержащего органического модификатора, полученного при оптимальных условиях (Т = 110 °С, т = 5 ч).
Таблица 1.
Физико-химические свойства кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-11
1 Внешний вид Медовая вязкая масса
2 Плотность (25 °С), г/см3 1,06
3 РН 7,0
4 Растворимость Растворяется в органических веществах
Получение металлсодержащего органического модификатора проводили при температуре 110 °С в
течение 5 часов с различными катализаторами. Изучали производительность реакции. Влияние катализаторов на выход реакции показано на рис. 1.
№ 7 (88)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2021 г.
Время,
1. Триэтилбензиламмоний хлорид. 2. Цинк хлорид. 3. Алюминий хлорид. 4. Катализатор К-1 Рисунок 1. Влияние катализатора на производительность реакции при 110 °С
Синтез металлсодержащего органического модификатора проводили при температуре 110 °С в течение 5 часов с различными катализаторами. Результат исследования показал, что наилучший выход реакции получился при использовании в качестве катализатора ионной жидкости на основе три-этилбензиламмония хлорида.
На ИК-спектре видно, что полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям связей в областях 2850-2900 см-1, подтверждают наличие -
СН2- групп. В интервале 1200-1030см-1 находятся сложные полосы, отнесенные к валентным колебаниям в области С=О групп. ИК-спектр содержит полосы поглощения в области 1750-1770см-1, соответствующие -ОСОО- группам. Полосы поглощения, асимметричные валентным колебаниям в областях 1150-1070 см-1, подтверждают наличие -С-О-С-групп. Кроме того, на ИК-спектре в областях 800 см-1 и 1460 см-1 появляются узкие малоинтенсивные полосы, содержащие связи металла (рис. 2).
Рисунок 2. ИК-спектр металлсодержащего органического модификатора
Проводились исследования антидетонационной эффективности металлсодержащего органического модификатора на основе сивушного масла с карбамидом, олеиновой кислотой и ферроценом. На рис.
3 показаны изменения октанового числа прямогон-ной бензиновой фракции при добавке металлсодержащего модификатора. Как видно из представленного на рис. 3 графика, прирост октанового числа достигает 8 единиц по ОЧМ и 10 единиц по ОЧИ.
№ 7 (88)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2021 г.
Рисунок 3. Изменение октанового числа прямогонной бензиновой фракции при добавке
металлсодержащего модификатора
Таким образом, в результате сравнения графиков на рис. 3, как и ожидалось, хорошие результаты по приросту октанового числа получились при прямогонной перегонке фракций при добавке металлсодержащих модификаторов.
Предложен механизм процесса эффективного влияния октан- и цетаноповышающих модификаторов, которые открывают широкие возможности для
целенаправленного синтеза новых металлсодержащих органических модификаторов. Полученный модификатор добавляли к прямо перегнанной бензиновой фракции при концентрации 1 % от общей массы, и максимальное увеличение октанового числа составило 11,2 по моторному методу и 12,5 по методу исследования.
Список литературы:
1. Шараф Фарук А.М. Антидетонационные добавки на основе синергетических смесей оксигенатов к бензиновым топливам : дисс. ... канд. техн. наук. - Казань, 2018. - 114 с.
2. Ben G. Moxey, Alasdair Cairns, Hua Zhao. A comparison of butanol and ethanol flame development in an optical spark ignition engine // Contents lists available at ScienceDirect Fuel. - 2015. - № 170 (2016). - P. 27-38.
3. Karman D. Ethanol fuelled motor vehicle emissions: a literature review. - Air Health Effects Division, Health Canada, 2003. - P. 28.
4. Середа А.В. Основные тенденции производства автомобильных бензинов с новыми антидетонационными присадками и добавками в России // Мир нефтепродуктов. - 2006. - №5. - С.6-8.
5. Wallner T., Frazee R. Study of regulated and non-regulated emissions from combustion of gasoline, alcohol fuels and their blends in a DI-SI engine. SAE technical paper 2010-01-1571. - 2010. - P. 38.
