CC BY
42
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
DOI: 10.32743/UniTech.2021.89.8.12188
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКТАНОПОВЫШАЮЩИХ ДОБАВОК НА БАЗЕ КИСЛОРОД- И АЗОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
Бутаев Хуршид Шоимович
тискатель,
Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: boburbek. 89@mail. ru
Арипджанов Ойбек Юсупджанович
РhD, доцент
Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Кадиров Хасан Иргашевич
д-р техн. наук, профессор, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Турабджанов Садриддин Махаммаддинович
д-р техн. наук, профессор, Ташкентский Государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF OCTANE-INCREASING ADDITIVES BASED ON OXYGEN- AND NITROGEN-CONTAINING RAW MATERIALS
Khurshid Butaev
PhD researcher, Tashkent chemical-technological Institute, Uzbekistan, Tashkent
Oybek Aripjanov
РhD, associate professor, Tashkent chemical-technological Institute, Uzbekistan, Tashkent
Kadirov Hasan Irgashevich
doctor of technical sciences, professor, Tashkent chemical-technological Institute, Uzbekistan, Tashkent
Sadriddin Turabjanov
Doctor of technical sciences, professor, Tashkent state technical University Named after Islam Karimov,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В целях переработки и изыскания путей применения тар-продукта и отработанного гексана - побочных продуктов СП-ООО «Uz-Kor Gas Chemical», разделен на С12 - Cis фракции (AR-pur) на вакуумно-перегонном аппарате. Полученная фракция, основой которого является ароматические углеводороды, испытана в качестве компонента октаноповышающих добавок. Исследованы октаноповышающие свойства композиций состава AR-pur : метилацетат : этилацетат : ацетонитрил : уротропин + 70 : 10 : 13 : 5 : 2, который является наиболее эффективным и при добавлении в базовый бензин А-72 и А-80 в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа на 11 и 12 единиц.
Библиографическое описание: СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКТАНОПОВЫШАЮЩИХ ДОБАВОК НА БАЗЕ КИСЛОРОД- И АЗОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Бутаев Х.Ш. [и др.]. 2021. 8(89). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12188
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
ABSTRACT
For the purpose of obtaining effective octane-increasing additives, the tart-product dissolved in spent hexane is separated in a vacuum distillation apparatus - by-products of JV-LLC "Uz-Kor Gas Chemical". It was found that the obtained fraction with C12 - Ci8, the basis of which is aromatic hydrocarbons, is the most important component of octane-boosting additives. Investigation of the octane-increasing properties of compositions with the composition AR-pur: methyl ace-tate: ethyl acetate: acetonitrile: urotropine ^ 70: 10: 13: 5: 2 is also most effective when added to base gasoline with octane number A-72 and A-80 in the amount of about 8-10 % leads to an increase in the octane number by 11 and 12 units.
Ключевые слова: октаноповышающая добавка, октановое число, отработанный гексан, Циглера-Натта, тар-продукт, AR-pur, бензин.
Keywords: octane-increasing additive, octane number, spent hexane, Ziegler-Natta, tar product, AR-pur, gasoline.
Чтобы обеспечить стабильную работу двигателя, бензин должен иметь строго фиксированные параметры - прежде всего, октановое число. Но свойства нефти, из которой получают бензин, непостоянны и «плавают», довольно, в широком диапазоне. Чтобы не менять технологию переработки для каждой партии нефти, на нефтеперерабатывающих заводах используют специальные добавки, присадки, которые обходятся во много раз дешевле. Современный бензин содержит самые различные присадки - антиокислительные, противоизносные, антиобледни-тельные, противодымные и др. [1 - 3].
Содержание кислородсодержащих антидетонаторов (оксигенатов) в бензине, как правило, составляет от нескольких процентов, а потому их относят к окта-ноповышающим добавкам. Важным достоинством оксигенатов является возможность их частичного или даже полного производства из не нефтяного сырья. Другими словами, применение оксигенатов в топливе помогает сохранить традиционные источники энергии и активнее использовать альтернативные [4, 5].
Оксигенаты, при их добавлении к бензину к количестве 2 % об. в пересчете на кислород, способствуют более полному сгоранию топлива, в результате чего в продуктах горения снижается содержание угарного газа на 30% [6 - 11]. Обладая высокой антидетонационной стойкостью, кислородосодержащие соединения способны замещать в товарных бензинах высокооктановые ароматические соединения, тем самым сокращая содержание бензапирена в выхлопных газах, а также снижая интенсивность нагарообразования в двигателе.
Узбекскими учеными на основе низших спиртов, сложных эфиров и некоторых аминов разработаны композиции, вовлечение которых в прямогонный бензин в количестве 8 % об. позволяет повысить его октанового числа до 12 единиц ОЧМ, а на базовый бензин до 5,7 единиц ОЧМ [12 - 15].
В газохимическом комплексе Устюрт (Республика Каракалпакистан) производятся полиэтилен и полипропилен, реакцией полимеризацией в присутствии катализатора Циглера-Натта в растворе гексана.
Рисунок 2. Хроматограмма жидкого вторичного сырья производства полиэтилена и полипропилена реакцией полимеризацией в присутствии катализатора Циглера-Натта в растворе гексан
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
В этом процессе кроме основного полимерного продукта, также образуется жидкое вторичное сырье. Остаточный продукт является олигомером используемых мономеров, основную массу которых составляют парафины от Сб до С20, качественный и количественный составы которых, определяли хроматграфическим методом (рис.2).
Хроматографический анализ показывает, что состав отработанного гексана в основном состоит из насыщенных углеводородов фракции С14 - С18 нормального строения.
На этом же предприятии за год образуются около десяток тысяч тонн так называемого тар-продукта. Тар-продукт - твердое вещество черного цвета без запаха. Состав не стабилен и зависит от сырья пиролиза. Образцы тар-продукта СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical» для предварительного определения качественного состава анализировали на анализаторе ИК-Фурье спектрометр Nicolet 6700 c микроскопом Continuum и Раман-модулем. Результаты анализа приведены на рис.3.
Рисунок 3. ИК-спектр тар-продукта: 1 - тар-продукт, 2, 3 и 4 база прибора
Постоянно перемешивая и порциями добавляя к отработанному гексану тар-продукт получена однородная жидкость коричневого цвета. Далее, перегоняя полученную смесь на лабораторном вакуумно-перегоночном аппарате снабженной с кубом, дефлегматором, термометром, холодильником Либиха соединенной с вакуумным насосом получена фракция состоящая из С12 - С20, преобладающим количеством которого являются ароматические
углеводороды. Полученный продукт перегонки был условно назван AR-pur.
Для сравнения октаноповышающихся свойств были подобраны и подготовлены композиции на основе AR-pur с добавлением спиртов с Ci - С4, сложных эфиров - метилацетата, этилацетата, ацетатов, аминов - гексамети-лентетраамина, ацетонитрила, ацетаты металлов, а также AR-pur (табл. 1 и 2).
Таблица 1.
Октаноповышающие составы из спиртов и уротропина (% об.)
Условное обозначение композиции АН-риг Метанол Этанол Изопропанол Изобутанол Уротропин
ОПС - 1/1 70,0 10,0 8,0 8,0 2,0 2,0
ОПС - 1/2 72,0 8,0 10,0 6,0 4,0 -
ОПС - 1/3 74,0 6,0 10,0 8,0 20,0 -
ОПС - 1/4 70,0 - 20,0 8,0 - 2,0
ОПС - 1/5 65,0 - 27,0 6,0 - 2,0
ОПС - 1/6 75,0 - 17,0 6,0 2,0 -
ОПС - 1/7 75,0 - 13,0 10 5,0 -
ОПС - 1/8 60,0 5,0 - 20 15,0 -
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
Таблица 2.
Октаноповышающие составы из сложных эфиров и уротропина (% об.)
№ композиций Состав, % об.
AR-pur Метилацетат Этилацетат Ацетонитрил Уротропин
ОПС - 2/1 80 10 10 5 -
ОПС - 2/2 70 10 13 5 2
ОПС - 2/3 65 15 12 7 1
ОПС - 2/4 60 20 15 5 -
ОПС - 2/5 55 25 20 - -
ОПС - 2/6 50 20 15 13 2
ОПС - 2/7 45 25 15 10 -
Октаноповышающие свойства сравнительно эффективных добавок приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Октаноповышающие свойства композиций ОПС
Композиция Количество, % Октановое число, ОЧМ Прирост октанового числа
без добавки с добавкой
ОПС - 2/2 5,0 50 56,0 6,0
ОПС - 2/2 10,0 50 58,0 8,0
ОПС - 2/2 8,0 69 78,0 9,0
ОПС - 2/2 10,0 69 80,0 11,0
ОПС - 2/2 8,0 72 83,0 11,0
ОПС - 2/2 10,0 72 84,0 12,0
ОПС - 2/2 8,0 80 91,0 11,0
ОПС - 2/2 10,0 80 92,0 12,0
ОПС - 2/1 8,0 50 59,0 9,0
ОПС - 2/1 10,0 69 76,0 7,0
ОПС - 2/1 8,0 72 77,0 5,0
ОПС - 2/1 10,0 72 75,0 3,0
ОПС - 2/1 8,0 80 85,0 5,0
ОПС - 2/1 10,0 80 87,0 17,0
ОПС - 1/2 8,0 50 77,0 27,0
ОПС - 1/2 10,0 69 70,0 11,0
ОПС - 1/2 8,0 72 81,0 9,0
ОПС - 1/2 10,0 72 76,0 4,0
ОПС - 1/2 8,0 80 84,0 4,0
ОПС - 1/2 10,0 80 85,0 5,0
Исследование октаноповышающих свойств композиций серии ОПС показали, что наиболее активной является композиция ОПС - 2/2, которая при добавлении в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа базового бензина с октановым числом А-72 и 80 на 11 и 12 единиц.
Изучены физико-химические и эксплуатационные свойства бензина А-80 содержащего в своем составе 10 % ОПС - 2/2.
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
Таблица 4.
Физико-химические и эксплуатационные свойства бензина А-80 содержащего в своем составе 8% ОПС - 2/2
№ Наименование показателей Требования ГОСТ 2084-72 к бензину А-80 Бензин А-80 с 8 % ОПД-12
1 Детонационная стойкость окта-новое число по моторному методу 80,0 91,0
Октановое число по исследовательскому методу не нормируется 92,0
2 Содержание свинца 20 г/л 0,17 отсутствует
3 Фракционный состав ПК не ниже 10 %, не выше 50 %, не выше 90 %, не выше НК не выше Остаток, % Потери, % 35,0 55 100 160 185 1,5 4,0 35,0 44 92,0 145 170 0,9 3,0
4 Кислотность, мг КОН на 100 см3 бензина 3,0 2,8
5 Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 бензина 10,0 6,5
6 Индукционный период мин. 900 890
7 Массовая доля серы, % 0,1 0,02
8 Испытание на медной пластинке выдерж. выдерж.
9 Водорастворимые кислоты и щелочи отсутствует отсутствует
10 Давление насыщенных паров, мм.рт.ст 500-700 620
11 Механические примеси и вода отс. отс.
12 Плотность при 20 °С, кг/м3 не нормир. 0,722
13 Температура помутнения, °С не нормир. минус 45
Таким образом, на основании отработанного гексана и тар-продуктов - побочных продуктов СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical», была разделена фракция, которая может служить важнейшим компонентом октаноповыщающих добавок. Исследование октано-повышающих свойств композиции состава (ОПС - 2/2) AR-pur : метилацетат : этилацетат : ацетонитрил :
уротропин + 70 : 10 : 13 : 5 : 2 является наиболее активной и при добавлении в базовый бензин с октановым числом А-72 и 80 в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа на 11 и 12 единиц.
Список литературы:
1. Курбанов А.А., Ибрагимов К.А., Досумова Э.Я. и др. Проблема вывода свинцовых добавок из состава бензинов Ферганского НПЗ. // Узб. Журн. Нефти и газа. 2002, № 3. с. 21.
2. Орехова А. Использование присадок и добавок наиболее экономичный способ повышения качества бензина. // The Chemical Jornal, 2002, № 12, с. 42-44.
3. Данилов А.П. Применение присадок в топливах для автомобилей. М.: Химия, 2000, 229 с.
4. Капустин В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками / В.М. Капустин. - М.: КолосС, 2008. - 332 с.
5. Рудяк К.Б. Эффективность применения и экологические свойства монометиланилина в производстве высокооктановых бензинов / К.Б. Рудяк, С.В. Сотов, В.А. Ясиненко, И.Н. Канкаева, И.А. Халдина // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2013. - №6. - С.56-59.
6. Емельянов В.Е. Влияние углеводородного состава бензиновых композиций на эффективность действия метил-трет-бутилового эфира и монометиланилина / В.Е. Емельянов, О.Ю. Шумовский, И.П. Полухина, Р.Д. Балашов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012. - №12 - С. 6-8.
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
7. Свиридова Е.В. Исследование влияния присадок и добавок на октановое число бензина: Электронный ресурс / Е.В. Свиридова, Э.Д. Иванчина, М.В. Киргина // Ресурсоэффективным технологиям - энергию и энтузиазм молодых. -Томск: Изд-во ТПУ , 2013. -С. 37-39.
8. Ершов М.А. Биобутанол в сравнении с другими оксигенатами / М.А. Ершов, В.Е. Емельянов, Т.А. Климова // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012. - № 2. - С. 3-6
9. http://www.gks.ru/dbscripts/cbsd/DBmet.cgi?pl=9400098 (дата обращения: 01.08.2016).
10. Даниленко Т.В. Разработка топливных композиций бензинов с добавлением алифатических спиртов / Т.В. Даниленко. - М.: КолосС, 2005. - 185 с.
11. Капустин В.М. Новые технологии производства высокооктановых бензинов / В.М. Капустин, Е.А. Чернышева, Р.В. Хакимов // Деловой журнал Neftegaz.RU. - 2015. - № 4. - С. 24-28.
12. Базаров Б.И., Юсупов Д., Эрахмедов Д.А. Многофункциональные экологические альтернативные топлива и топливные добавки. // Узб. журн. нефти и газа, 2003, №3, с. 42 -43.
13. Базаров Б.И., Юсупов Д., Эрахмедов Д.А., Джумабаев А.Б. Альтернативные композиционные горючие смеси и добавляемые компоненты. // Композ. Материалы, 2003, №2, с. 31-33.
14. Каримов А.У., Юсупов Д., Эргашев А.А., Базаров Б.И. Синтез сложных и простых эфиров получение присадок на их основе. // Узб. Журнал нефти и газа, 2004, №4, с. 78-79.
15. Юсупов Д., Каримов А.У., Бозоров Б.И., Эргашев А.А. Новые кислородсодержащие антидетонаторы для повышения октанового числа бензинов. // ДАН РУз, 2004, № 6, с. 53-55.
