Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук: 05.17.07 – Химическая технология топлива и
высокоэнергетических веществ. — Российский государственный
университет нефти и газа им. И.М. Губкина. — Москва, 2010. — 67
с.
Научный консультант: доктор химических наук, профессор Колесников И.М. Цель работы – разработка теоретических и экспериментальных подходов к разработке технологии производства присадок, повышающих качество выпускаемых в РФ дизельных топлив, за счет вовлечения в них присадок различного назначения, в том числе, многофункциональных.
Научная новизна
Впервые изучены закономерности по изменению цетанового числа дизельных топлив от концентрации в них цетаноповышающих присадок и сернистых соединений с созданием параметрических уравнений, описывающих их влияние на цетановое число, что позволяет оптимизировать их применение в дизельных топливах. Концентрацию сернистых соединений предлагается рассчитывать по уравнению, связывающему концентрацию с плотностью.
Исследование закономерностей влияния депрессорных присадок на понижение температур застывания, помутнения и фильтруемости дизельных топлив позволило установить их идентичное поведение – снижение по ниспадающим кривым. Зависимость температуры застывания дизельного топлива от концентрации присадок описывается линейно-степенным уравнением.
Установлены экспериментальные закономерности изменения дымности выхлопных газов от концентрации и природы присадок. По максимуму снижения дымности выхлопных газов присадки располагаются в ряд, который отражает роль функциональной группы в молекулах присадок в механизме горения дизельных топлив с присадками.
Впервые исследованы зависимости противоизносных свойств дизельных топлив от концентрации различных применяемых присадок при работе дизельного двигателя. Установлено, что эффективность противоизносной присадки СМ-1, разработанной в настоящей работе, зависит от температуры её синтеза. Создано параметрическое уравнение, в котором отражена природа присадки.
На основе исследования свойств индивидуальных присадок разного назначения создана многофункциональная композиционная присадка, проявляющая синергизм действия в дизельных топливах. Установлено, что эффективность композиционной присадки существенно зависит от соотношения входящих в ее состав индивидуальных компонентов.
Выявлено, что в присутствии композиционной присадки повышение цетанового числа дизельного топлива, понижение температур помутнения, застывания и фильтруемости, снижение диаметра пятна износа, увеличение толщины пленки дизельного топлива, более эффективно, по сравнению с действием индивидуальных присадок.
Созданное кинетическое уравнение растворения композиционной присадки является универсальным, в котором природа присадки отражена в константе скорости процесса.
Выявлена закономерность накопления смол в дизельном топливе при его длительном хранении без присадки (до 100 месяцев), создано кинетическое уравнение, которое позволяет прогнозировать накопление смол в дизельном топливе. Методом термодинамических функций создано параметрическое уравнение для определения количества воды, растворенной в дизельном топливе.
Впервые предложен обобщенный механизм действия присадок в дизельных топливах, который учитывает:
химизм влияния присадок на цетановое число дизельного топлива в условиях его горения с созданием параметрических уравнений;
влияние присадок на электропроводность дизельного топлива;
кинетику взаимодействия дизельного топлива с присадкой;
поверхностное натяжение на границе раздела фаз топливной дисперсной системы.
Впервые методом имидж-анализа доказано диспергирующее действие присадок на дисперсную фазу дизельного топлива, которая состоит, в том числе, и из частиц парафиновых углеводородов нормального строения.
Впервые методом квантовой химии в рамках программы молекулярной химии изучено взаимодействие присадки, типа алкиламина итаконовой кислоты, с дизельным топливом. Установлено, что агрегат, состоящий из 10 молекул парафиновых углеводородов нормального строения, распадается на отдельные молекулы, что подтверждается данными имидж-анализа.
Практическая ценность
Разработаны новые депрессорно-диспергирующие присадки, позволяющие на базе дизельных топлив, марки «Л» ГОСТ 305-82, получать дизельные топлива, соответствующие сортам «Е» и «F», согласно ГОСТ Р 52368-2005, с предельной температурой фильтруемости, не выше минус 15˚С и минус 20˚С, соответственно, и обеспечивающие седиментаседиментационную устойчивость дизельных топлив при отрицательных температурах окружающей среды.
Разработана новая противоизносная присадка СМ-1, позволяющая при концентрации 0,01-0,02% масс в дизельных топливах, содержащих < 0,02% масс. сернистых соединений, понизить значение показателя «скорректированный диаметр пятна износа» до 460 мкм и менее и таким образом, получить дизельные топлива, отвечающие по этому показателю требованиям Европейского Стандарта EN 590:2004.
Разработана новая композиционная присадка «Европрис» (торговые марки «Миакрон-2000М» и «Миксент™-2000М»), которая, оказывая влияние одновременно на семь показателей качества российских дизельных топлив, позволила получить дизельные топлива европейского уровня, ЕВРО – 4,5.
Впервые разработан безотходный, экологически безопасный технологический процесс производства многофункциональной присадки «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент™-2000М») для дизельных топлив, позволяющей получить дизельные топлива европейского качества, ЕВРО-4, и организовано опытно-промышленное производство присадки.
Проведенные широкомасштабные испытания присадки «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент™-2000М») доказали, что она улучшает качество малосернистых дизельных топлив, одновременно влияя на следующие показатели: повышает цетановое число до значений, выше 51 ед.; понижает предельную температуру фильтруемости до значений, ниже минус 20˚С; понижает температуру помутнения зимних марок дизельных топлив на 5-7˚С; обеспечивает седиментационную устойчивость дизельных топлив при отрицательных температурах; снижает дымность вредных выбросов при работе дизелей на 55%; уменьшает значение скорректированного диаметра пятна износа дизельных топлив до значений, менее 460 мкм.
Организовано серийное производство присадки «Европрис» («Миакрон-2000М» - ТУ 0257-003-76035768-2008 и «Миксент™-2000М» - ТУ 0257-004-76035768-2009), и она внедрена на промышленных предприятиях при производстве дизельных топлив европейского качества.
Научный консультант: доктор химических наук, профессор Колесников И.М. Цель работы – разработка теоретических и экспериментальных подходов к разработке технологии производства присадок, повышающих качество выпускаемых в РФ дизельных топлив, за счет вовлечения в них присадок различного назначения, в том числе, многофункциональных.
Научная новизна
Впервые изучены закономерности по изменению цетанового числа дизельных топлив от концентрации в них цетаноповышающих присадок и сернистых соединений с созданием параметрических уравнений, описывающих их влияние на цетановое число, что позволяет оптимизировать их применение в дизельных топливах. Концентрацию сернистых соединений предлагается рассчитывать по уравнению, связывающему концентрацию с плотностью.
Исследование закономерностей влияния депрессорных присадок на понижение температур застывания, помутнения и фильтруемости дизельных топлив позволило установить их идентичное поведение – снижение по ниспадающим кривым. Зависимость температуры застывания дизельного топлива от концентрации присадок описывается линейно-степенным уравнением.
Установлены экспериментальные закономерности изменения дымности выхлопных газов от концентрации и природы присадок. По максимуму снижения дымности выхлопных газов присадки располагаются в ряд, который отражает роль функциональной группы в молекулах присадок в механизме горения дизельных топлив с присадками.
Впервые исследованы зависимости противоизносных свойств дизельных топлив от концентрации различных применяемых присадок при работе дизельного двигателя. Установлено, что эффективность противоизносной присадки СМ-1, разработанной в настоящей работе, зависит от температуры её синтеза. Создано параметрическое уравнение, в котором отражена природа присадки.
На основе исследования свойств индивидуальных присадок разного назначения создана многофункциональная композиционная присадка, проявляющая синергизм действия в дизельных топливах. Установлено, что эффективность композиционной присадки существенно зависит от соотношения входящих в ее состав индивидуальных компонентов.
Выявлено, что в присутствии композиционной присадки повышение цетанового числа дизельного топлива, понижение температур помутнения, застывания и фильтруемости, снижение диаметра пятна износа, увеличение толщины пленки дизельного топлива, более эффективно, по сравнению с действием индивидуальных присадок.
Созданное кинетическое уравнение растворения композиционной присадки является универсальным, в котором природа присадки отражена в константе скорости процесса.
Выявлена закономерность накопления смол в дизельном топливе при его длительном хранении без присадки (до 100 месяцев), создано кинетическое уравнение, которое позволяет прогнозировать накопление смол в дизельном топливе. Методом термодинамических функций создано параметрическое уравнение для определения количества воды, растворенной в дизельном топливе.
Впервые предложен обобщенный механизм действия присадок в дизельных топливах, который учитывает:
химизм влияния присадок на цетановое число дизельного топлива в условиях его горения с созданием параметрических уравнений;
влияние присадок на электропроводность дизельного топлива;
кинетику взаимодействия дизельного топлива с присадкой;
поверхностное натяжение на границе раздела фаз топливной дисперсной системы.
Впервые методом имидж-анализа доказано диспергирующее действие присадок на дисперсную фазу дизельного топлива, которая состоит, в том числе, и из частиц парафиновых углеводородов нормального строения.
Впервые методом квантовой химии в рамках программы молекулярной химии изучено взаимодействие присадки, типа алкиламина итаконовой кислоты, с дизельным топливом. Установлено, что агрегат, состоящий из 10 молекул парафиновых углеводородов нормального строения, распадается на отдельные молекулы, что подтверждается данными имидж-анализа.
Практическая ценность
Разработаны новые депрессорно-диспергирующие присадки, позволяющие на базе дизельных топлив, марки «Л» ГОСТ 305-82, получать дизельные топлива, соответствующие сортам «Е» и «F», согласно ГОСТ Р 52368-2005, с предельной температурой фильтруемости, не выше минус 15˚С и минус 20˚С, соответственно, и обеспечивающие седиментаседиментационную устойчивость дизельных топлив при отрицательных температурах окружающей среды.
Разработана новая противоизносная присадка СМ-1, позволяющая при концентрации 0,01-0,02% масс в дизельных топливах, содержащих < 0,02% масс. сернистых соединений, понизить значение показателя «скорректированный диаметр пятна износа» до 460 мкм и менее и таким образом, получить дизельные топлива, отвечающие по этому показателю требованиям Европейского Стандарта EN 590:2004.
Разработана новая композиционная присадка «Европрис» (торговые марки «Миакрон-2000М» и «Миксент™-2000М»), которая, оказывая влияние одновременно на семь показателей качества российских дизельных топлив, позволила получить дизельные топлива европейского уровня, ЕВРО – 4,5.
Впервые разработан безотходный, экологически безопасный технологический процесс производства многофункциональной присадки «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент™-2000М») для дизельных топлив, позволяющей получить дизельные топлива европейского качества, ЕВРО-4, и организовано опытно-промышленное производство присадки.
Проведенные широкомасштабные испытания присадки «Европрис» («Миакрон-2000М»/«Миксент™-2000М») доказали, что она улучшает качество малосернистых дизельных топлив, одновременно влияя на следующие показатели: повышает цетановое число до значений, выше 51 ед.; понижает предельную температуру фильтруемости до значений, ниже минус 20˚С; понижает температуру помутнения зимних марок дизельных топлив на 5-7˚С; обеспечивает седиментационную устойчивость дизельных топлив при отрицательных температурах; снижает дымность вредных выбросов при работе дизелей на 55%; уменьшает значение скорректированного диаметра пятна износа дизельных топлив до значений, менее 460 мкм.
Организовано серийное производство присадки «Европрис» («Миакрон-2000М» - ТУ 0257-003-76035768-2008 и «Миксент™-2000М» - ТУ 0257-004-76035768-2009), и она внедрена на промышленных предприятиях при производстве дизельных топлив европейского качества.