Новый экспресс-метод контроля эксплуатационного качества бензинов, как автомобильного топлива Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

проекта является его экономическая целесообразность в реализации крупных региональных комплексов, включающих такие отрасли как угольная, железорудная, нефтегазовая, золотодобывающая и

Ввод в действие Южно-Якутского гидроэнергетического каскада мощностью 5000 МВт, Бурейского ГЭС - 2000 МВт позволит получить дополнительно до 30 млрд. кВт-ч значительно дешевой электроэнергии.

Таким образом, в Южной Якутии создается соответствующая энергетическая база для создания здесь крупного угольно-металлургического комплекса, способного участвовать в международном интеграционном процессе.

1. МЭР и Т РФ, СОПС Разработка ТЭО инвестиций на строительство комплекса зданий и сооружений, необходимых для добычи, транспортировки и отгрузки углей с Эльгинского месторождения. - М., 2004.

2. Правительство РС (Я). Схема комплексного развития производительных сил, энергетики и транспорта РС (Я) до 2020 года. - Якутск-Москва, 2006.

3. МЭРиТ, СОПС. Разработка ТЭО инвестиций (бизнес-план) на строительство комплекса зданий и сооружений, необходимых для добычи, транспортировки и отгрузки углей с Эльгинского Месторождения. - М., 2004. ЕШ

— Коротко об авторе -

Ефремов Э.И. - доктор экономических наук, Институт региональной экономики АН РС (Я)

др.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

© С.С. Захарова, В.Н. Бочкарева,

2008

С.С. Захарова, В.Н. Бочкарева

НОВЫЙ ЭКСПРЕСС-МЕТОД КОНТРОЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО КАЧЕСТВА БЕНЗИНОВ, КАК АВТОМОБИЛЬНОГО ТОПЛИВА

341

Утешение вопросов, связанных с повышением качества ис-

-яГ пользуемых нефтепродуктов, находится в одном ряду с проблемами, определяющими технический прогресс - повышение надежности, долговечности и экономичности эксплуатации техники. Так, применение в двигателях бензинов несоответствующих марок вызывает детонацию, что обычно сопровождает быстрый выход машин из строя.

Нефть является основным сырьем для получения бензинов, используемых в качестве топлива, и его эксплуатационные свойства зависят от состава исходной нефти. Исходя из высоких требований к эксплуатационным качествам топлив, для их получения разработаны различные технологические схемы переработки нефти:

- прямая перегонка сырой, обезвоженной нефти с получением бензинов, свойства, которых определяются исходным составом нефти, для чего берут легкие нефти с высоким содержанием светлых дистиллятов с минимальным содержанием масел, смол, серы и других нежелательных компонентов;

- термический крекинг нефти - это процесс расщепления молекул углеводородов, протекающий при высокой температуре (470550 С). В этом бензине, наряду с предельными углеводородами, содержится много непредельных углеводородов, благодаря чему он обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки. Но, однако, этот бензин менее устойчив при хранении и при его сгорании, за счет окисления и полимеризации непредельных углеводородов, засоряются различные части двигателя;

- каталитический крекинг нефти - это процесс расщепления молекул углеводородов, протекающий в присутствии катализаторов при температуре (450-500 °С), позволяющий получить бензин лучшего качества. Каталитический крекинг был разработан в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина. Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью, т.к. в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов, а непредельных углеводородов содержится меньше.

342

- каталитический риформинг нефти позволяет получать самые высококачественные бензины. Здесь идет процесс дегидрирования шестичленных нафтеновых углеводородов и дегидроцикли-зация нормальных и слаборазветвленных парафиновых углеводородов в ароматические, а также изомеризация пятичленных нафтеновых в шестичленные с последующим дегидрированием последних в ароматические углеводороды. Степень ароматизации и изомеризации углеводородов зависит от режима процесса: при мягком режиме риформинга содержание ароматических углеводородов в бензине составляет 35-45 %, а при жестком - достигает 65-80 % [1].

Надежная, эффективная и экономичная работа любого карбюраторного двигателя будет обеспечена только в том случае, если бензин удовлетворяет следующим требованиям:

- имеет высокую испаряемость, т.е. образует такую горючую смесь, которая обеспечивает легкий пуск двигателя и устойчивую работу при всех возможных режимах;

- не вызывает детонации двигателя, т.е. имеет достаточную детонационную стойкость;

- обеспечивает полное сгорание топлива, не вызывает смоло- и нагарообразования на деталях двигателя;

- обладает высокой стабильностью, т.е. при длительном хранении состав и свойства бензина остаются без существенных изменений;

- при хранении не вызывает коррозии металла резервуаров, а при его сгорании - деталей двигателей от действия продуктов сгорания;

- теплота сгорания горючей смеси должна быть довольно высокой.

Способность топлива противостоять детонации оценивают октановым числом. Его устанавливают методом сравнения с эталонным топливом, которое составляют из двух индивидуальных углеводородов: изооктана (высокая устойчивость к детонации) и н-гептана (низкая стойкость), различающихся по своему строению, чем и объясняется их разная устойчивость к детонации:

СНз

I

СНз -С- СН2- СН- СНз

I I

СНз СНз

343

Изооктан (2,2,4-триметилпентан) СНз-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СНз н-гептан

Условно детонационная стойкость изооктана принята за 100 ед, а н-гептана - за 0 ед.

Октановым числом называют процентное содержание (по объему) изооктана в искусственно приготовленной смеси, состоящей из изооктана и н-гептана, по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому топливу. Так, например, в марке бензина А-76 цифра 76 показывает октановое число: его устойчивость к детонации такая же, как у смеси, состоящей из 76 % изооктана и 24 % н-гептана. Значение октанового числа указывают в марке бензина.

Октановое число обычно оценивают двумя методами: моторным (ГОСТ 511-82) и исследовательским. Нами же был освоена методика экспресс- определения октанового числа бензинов методом ИК- спектроскопии с использованием программного обеспечения Quant+, разработанная лабораторией О.А.О. «Сервислаб» (г.Москва). Этот метод исследования химического строения органических соединений является экспрессным, требует небольших количеств вещества, не изменяющегося и не расходующегося в процессе исследования, и дает возможность судить о строении основного углеродного скелета молекулы и о характере дополняющих его функциональных групп [2].

При проведении анализов физико-химическими методами для количественного определения веществ используют так называемые калибровочные или градуировочные графики. Для их построения необходимы стандартные образцы или эталоны, соответствующие по своим физико-химическим свойствам, анализируемым материалам. Так как моторный метод определения октанового числа бензинов дает надежный и точный

344

Градуировочный график

результат, то нами, впервые, в качестве стандартов, были использованы марки бензинов (а не искусственные смеси индивидуальных углеводородов), октановые числа которых определялись по моторному методу (ГОСТ 511-82) в сертифицированной лаборатории нефтепродуктов ОАО «Саханефтегазсбыта». Градуировочные графики строились методом ИК-спектроскопии с использованием программного обеспечения Quant+ на ИК-Фурье спектрометре «Paragon 1000» в учебно-научной лаборатории кафедры экспериментальной физики ФТИ ЯГУ.

Градуировочные графики были построены в координатах I=f(X), где X - значение октановых чисел стандартных бензинов, а I - 8сн3/8сн2 - величина, равная отношению площадей основных ИК-спектров метильных и метиленовых групп. Наиболее значимые градуировочные графики были выбраны с помощью статистического метода - метода наименьших квадратов. На рисунке представлен один из них.

На основании полученных градуировочных графиков проведено определение октанового числа бензинов из автозаправочных станций (АЗС) г. Якутска (на рис. показаны знаком х). Полученные

345

значения октановых чисел исследованных бензинов методом ИК-спектроскопии оказались сопоставимы с их данными, определенными моторным методом. Следовательно, бензины, отобранные с АЗС по ул. Дзержинского, оказались качественными.

Таким образом, построенные градуировочные графики методом ИК-спектроскопии, могут служить основой для определения октановых чисел бензинов, и могут лечь в основу для контроля качества бензинов любых марок.

--СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Дехтерман А.И. Переработка нефти по топливному варианту. - М.: Химия,

1988.

2.Глебовская Е.А. Применение инфракрасной спектрометрии в нефтяной геохимии. - Л.: Недра, 1971. ЕШ

— Коротко об авторах -

Захарова С.С. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент, Якутский государственный университет,

Бочкарева В.Н. - аспирант института проблемы нефти и газа ЯНЦ СО РАН.

Д

346