Компоненты топливных присадок на основе возобновляемого растительного сырья Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 665.733.035.2

Г. Ю. Климентова, А.Ф. Хайдаров, В. Ю. Маврин

КОМПОНЕНТЫ ТОПЛИВНЫХ ПРИСАДОК НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Ключевые слова: синтез, соли, бензин, раствор, низкотемпературные свойства, растворимость.

Проведены исследования по подбору потенциальных компонентов топливных присадок на основе модифицированного растительного сырья. Показано, что модифицированное растительное масло имеет хорошую растворимость в бензине и не изменяет его фазовую стабильность до -70оС.

Keywords: synthesis, salts, gasoline, solution, low-temperature properties, solubility.

Studies on selection of potential components of the fuel additive based on modified vegetable raw materials were carried out. It is shown that the modified vegetable oil has good solubility in gasoline and does not change its phase stability up to -70oC.

Исследования по поиску новых компонентов транспортных топлив на основе возобновляемых ресурсов остается актуальным направлением. В Европе и в Азии уже начали применять топлива из растительных масел и продуктов их химической переработки — метиловые эфиры и спирты.

Ранее [1] были проведены исследования по разработке противоизносной присадки к ДТ, на основе модифицированного рапсового масла

В развитии работ, направленных на разработку новых модификаторов воспламенения углеводородов, обеспечивающих улучшение эксплуатационных и экологических характеристик автобензинов, в качестве исходного реагента было использовано рафинированное подсолнечное масло. Содержащиеся в масле 10—12 % масс. кислорода позволяют уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ вследствие снижения температуры сгорания. Растительные масла представляют собой смесь сложных эфиров, имеющих в своем составе ацилы непредельных кислот, которые могут быть вовлечены в диеновый синтез, либо в еновую реакцию с малеиновым ангидридом с образованием аддукта (производных алкенилянтарных ангидридов). Реакцию проводили при температуре 200-220оС в течение 5 часов в 5-кратном избытке масла. С целью получения солей модифицированного масла (I), провели реакцию полученного аддукта (по ангидридному фрагменту) с LiOH (при Т=125-130оС, т =3,5 ч). Выделившую в ходе реакции воду удаляли в вакууме водоструйного насоса до постоянного веса (7 ч). Кислотное число (КЧ) солей (I) составляет 42.40 мг КОН/г.

При исследовании низкотемпературной растворимости солей (I) в бензине было показано, что введение их в концентрациях 0.002, 0.2, 2% масс. не изменяет фазовую стабильность топлива до -70оС.

С целью увеличения предельной растворимости солей (I) в углеводородах, они были вовлечены в со-леобразование с метиланилином (перемешивание при комнатной температуре, т =3 ч). Низкотемпературная растворимость и кислотное число полученного соединения (II) не изменились, растворимость в бензине не ограничена.

НС

Y

OLi OH

O

^ - +

Y OLi ONI^CHj

I

R — триглицериды жирных кислот подсолнечного масла

Другим исходным реагентом, вовлеченным во взаимодействие с малеиновым ангидридом, был выбран скипидар, важнейший продукт лесохимии (производства ОАО «Оргсинтез», Н.Новгород). В РФ скипидар рассматривается как растворитель, промышленный выпуск продуктов на его основе мал в сравнение с его производством. В состав скипидара входят монотерпеновые углеводороды, в том числе пинен (60^74%) и наиболее реакционноспособный - Д - 3 -карен (15-20%) [2], имеющий бициклическую структуру и С=С связь, которые могут быть вовлечены в реакцию Дильса-Альдера.

При проведении пробного опыта (5-кратный избыток скипидара, кипячении в течение 10 ч) было установлено, что температура не поднималась выше 175оС. Для повышения температуры, в ходе реакции были отогнаны легкие составляющие скипидара до 190оС (2 ч), и изначально добавлены неодекановые кислоты, в качестве композициционной добавки. Полученные продукты реакции Дильса-Альдера вовлекли во взаимодействие с LiOH (при Т=80оС, т =3 ч), с добавлением отгона в качестве растворителя. Полученная соль представляла собой твердую массу, не растворяющуюся в бензине. Вероятно, в условиях синтеза произошли изомеризационные изменения углеводородов, входящих в состав скипидара, с последующей их полимеризацией [3].

Повторный синтез малеинового ангидрида со скипидаром проводили в присутствии воды, с целью получения фумаровой и малеиновой кислот, как промежуточных продуктов (при Т=190оС, т =2 ч). Полученные продукты реакции Дильса-Альдера вовлекли во взаимодействие с LiOH (при Т=80оС, т = 1 ч), с добав-

о

R

+

лением отгона в качестве растворителя, однако была получена твердая масса не растворяющаяся в бензине.

Таким образом, синтезированы потенциальные компоненты антидетонационных присадок на основе модифицированного подсолнечного масла, имеющих хорошую низкотемпературную и предельную растворимостью в бензине.

Экспериментальная часть

Первую стадию - синтез производных алкенилян-тарных ангидридов проводили при перемешивании в температурном режиме 190*220оС (на сплаве Вуда) в течение 2*5 ч. Литиевые соли получали взаимодействием продуктов реакции Дильса-Альдера с LiOH при 80-135оС в течение 1*3 ч., при перемешивании.

Предельная и низкотемпературная растворимость литиевых солей в углеводородах определялась по методикам [4] и [5], соответственно.

Литература

1. Климентова Г.Ю. Низкотемпературные свойства растворов полиалкилалканоатов щелочных металлов в углеводородах / Г.Ю. Климентова, В.Ю.Маврин // Вестник КТУ-2013. - Т.16. - №6. - С.206-208.

2. Радбиль А.Б. Направления квалифицированного использования скипидара/ А.Б. Радбиль //Химия растительного сырья— 2005.- №1. - С.5-11.

3. Старостина Г.Б. Политерпены: синтез, строение, применение/ Г.Б Старостина, А.М. Чащин //Обзор. Информ. (Лесохимия и подсочка. Вып. 3) ,М., 1987.-44с.

4. Климентова Г.Ю. Растворимость щелочных солей изо-карбоновых кислот в углеводородах / Г.Ю. Климентова, В.Ю.Маврин // Вестник КТУ-2010. - №7. - С.57-63.

5. Климентова Г.Ю. Низкотемпературные свойства растворов полиалкилалканоатов щелочных металлов в углеводородах / Г.Ю. Климентова, В.Ю.Маврин // Вестник КТУ-2013. - Т.16. - №6. - С.206-208.

© Г. Ю. Климентова - канд. хим. наук, доц. каф. ТООНС КНИТУ, [email protected]; А. Ф. Хайдаров - магистр той же кафедры; В. Ю. Маврин - канд. хим. наук, доц. той же кафедры.

© G. Y. Klimentova - Ph.D. in chemistry, Associate Professor, Department of technology of basic organic and petrochemical synthesis, KNRTU, [email protected]; A. F. Khaidarov - Master of Department of technology of basic organic and petrochemical synthesis, KNRTU; V. Y. Mavrin - Ph.D. in chemistry, Associate Professor, Department of technology of basic organic and petrochemical synthesis, KNRTU.