Диссертация (1172985), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Соответственно модель вполне может заменитьполноценные моторные исследования в условиях нехватки времени или ресурсовна их проведение.4.5. Влияние химического состава базового бензина на эффективностькислородсодержащих октаноповышающих добавокМодель предоставляет возможности для идентификации влияния различныхклассов углеводородов базового бензина на эффективность применения МТАЭ иМТБЭ. Так, критерии статистической оценки показали отсутствие влияниянафтенов на значения октановых чисел смешения оксигенатов. С точки зрениятеории межмолекулярных взаимодействий это можно объяснить преобладаниемнезамещенных циклоалканов в бензинах вторичных процессов, имеющих нулевойдипольный момент.Втожевремязначениякоэффициентов,полученныеметодомрегрессионного анализа, как для двух октаноповышающих добавок, так и дляразличных классов углеводородов существенно различаются.
На увеличениеэффективности применения МТБЭ положительно сказывается наличие алкановразличного строения в базовом топливе, снижает эффективность – повышенноесодержание непредельных соединений (аренов и олефинов). Для МТАЭ ярковыражена высокая приемистость в присутствие изоалканов и аренов, а такженегативное влияние н-алканов и олефинов.В целом для МТАЭ характерны более высокие коэффициенты вматематической модели по сравнению с МТБЭ, что свидетельствует о большемвлияние межмолекулярных взаимодействий на антидетонационные свойствапервого. Данное наблюдение может быть объяснено увеличением интенсивности82межмолекулярных взаимодействий с ростом молекулярной массы органическихсоединений.Результатыразработкиметодикиоценкиэффективностиоктаноповышающих добавок могут быть наглядно отражены на графиках(рисунок 4.5.1 и 4.5.2), описывающих влияние различных классов химическихсоединений на антидетонационные свойства 5 % мас.
добавки оксигенатов всмеси.130,0ИОЧ125,4125,0120,0117,0115,8NO(бензин УККФ)110,2110,0100,090,080,0P(фракции сповышеннымсодержаниемн-алканов)IAРисунок 4.5.1 - Влияние углеводородного состава бензина на октановое число 5%мас. добавки МТБЭОценка влияния н-алканов и олефинов при этом не представляет смысла,т.к. ни один компонент товарного бензина не содержит данные фракции впреобладающемколичестве.Вместоэтогорасчетсиспользованиемразработанной методики выполнен для компонентов с их повышеннымсодержанием: низкооктановой бензиновой фракции и бензина каталитическогокрекинга.83130,0ИОЧ121,1120,0117,2112,0110,0101,0100,094,590,080,0P(фракции сповышеннымсодержаниемн-алканов)IANO(бензин УККФ)Рисунок 4.5.2 - Влияние углеводородного состава бензина на октановое число 5%мас. добавки МТАЭВыводы к главе 4:Обосновананеобходимостьматематическоймоделирасчетаантидетонационных характеристик оксигенатов для их грамотного планированияи вовлечения в товарные бензины.
Разработаны модели расчета октановых чиселсмешения по исследовательскому и моторному методам для МТАЭ и МТБЭ.Показана высокая сходимость результатов моделирования и лабораторныхиспытаний. Математическими методами описан вклад различных классовуглеводородов в интенсивность межмолекулярных взаимодействий в смесиоксигената и базового бензина. Определена зависимость приемистости эфиров кбензинам в зависимости от их химического состава84ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭФИРОВ НАИСПАРЯЕМОСТЬ БЕНЗИНОВ5.1. Испаряемость бензинов как основной фактор, влияющий наэксплуатационные характеристикиСовременные стандарты устанавливают жесткие требования к качествуавтомобильных бензинов, которые обеспечивают высокие эксплуатационныехарактеристики топлива.
Конечному потребителю важно, чтобы топливообеспечивало легкий запуск двигателя в холодное время года, мотор быстропрогревался,имелприемлемуюмощностьбездетонацииивысокуюэкономичность. Кроме того бензин не должен способствовать отложениям втопливной системе и разбавлять моторное масло.Все перечисленные выше эксплуатационные свойства напрямую зависят отиспаряемостибензинов.Подиспаряемостьюпонимаютихспособностьпереходить в паровую фазу. В зимнее время года бензины готовят таким образом,чтобы облегчить их испаряемость.
В теплое время года, напротив, испаряемостьбензина ограничивают, чтобы исключить образование паровых пробок втопливных системах, а также потери от испарения при хранении топлива исвязанные с ними выбросы углеводородов в атмосферу. В соответствии с ГОСТ32513-2013 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия»для нормирования испаряемости используют следующие характеристики:давление насыщенных паров (ДНП), фракционный состав, индекс паровой пробки(ИПП).Криваяинформацииразгонки (дистилляции)о- это графическое отображениефракционном составе бензина. Она представляетсобойзависимость температуры кипения топлива от объема испаренного топлива.Различныеобластинакривойэксплуатационные свойства бензина:разгонкиотвечаютзаопределённые85- начальная область на кривой дистилляции должна обеспечивать легкийхолодный запуск двигателя, при этом исключая образование паровых пробок ивысокие потери от испарения в теплое время года;- средняя область отвечает за быстрый прогрев двигателя, экономиютоплива при поездках на короткую дистанцию, высокую приемистость двигателя;- конечная область должна обеспечивать низкое потребление топлива придальних поездках, отсутствие отложений в камерах сгорания, минимальноеразбавление моторного масла и низкие выбросы органических соединений сотработанными газами.Давление насыщенных паров (ДНП) должно быть достаточно высоким,чтобы обеспечить легкий пуск двигателя, при этомне должно приводить квысоким потерям от испарения при хранении.В жаркую погоду большой проблемой также является образование паровыхпробок в результате испарения бензина в топливном насосе и в трубопроводахподачи топлива, что ограничивает подачу топлива в двигатель.
Для оценкивероятности их образования используют показатель «индекс паровых пробок»(ИПП), который является функцией объема испарившегося при 70 °С бензина иего ДНП:ИПП=10ДНП+7И70.ГОСТ 32513-2013 устанавливает требования к испаряемости бензина поДНП, ИПП, трем температурам на кривой дистилляции, а также концу кипения иостатку при разгонке. В соответствии со стандартом принято 2 класса летнеготоплива, 4 класса зимнего и 4 – для межсезонья.При этом многие НПЗ устанавливают собственные, более жесткиетребованиякиспаряемостибензинов,гарантиятемсамымэксплуатационные качества своего продукта для конечного потребителя.высокие86Таблица 5.1.1 - Требования к классам испаряемости в соответствии с ГОСТ32513-2013Наименование показателяЗначение для классаBC и C1 D и D1 E и E1 F и F1A1.
Давление насыщенных паров (ДНП), кПа:ГОСТ 32513-2013СТО 44905015-006-20172. Фракционный состав,объемная доля испарившегося бензина притемпературе, %:70 °С (И70)100 °С (И100)150 °С (И150), не менееконец кипения, °С, не выше35-8035-65 45-7550-8015-4815-5040-7075215остаток в колбе, % (по объему), не более3. Максимальный индекс паровойпробки (ИПП)35-10055-90 65-95 65-1002--C11050D11150E11200F11250Для бензинов классов А, В, С, D, Е и F индекс паровой пробки не нормируетсяОчевидно, производство высокооктановых бензинов без использованияоксигенатов практически невозможно. Стандарты качества товарных бензиновдиктуютнеобходимостьувеличениясодержаниякислородсодержащихкомпонентов.
Уже сейчас в соответствии с перспективными европейскимистандартами качества предлагается увеличивать максимальное содержаниеэфиров в бензине с 15% до 22% об. При этом и МТАЭ и МТБЭ, как наиболеепопулярные в настоящее время в РФ эфиры, являются легкокипящимивеществами, а значит, оказывают существенное влияние на испаряемостьбензинов.В предыдущих разделах данного исследования основное внимание былоуделеноантидетонационнымсвойствамкислородсодержащихоктаноповышающих добавок. Данная глава диссертации посвящена изучениювлияние различного количества добавок эфиров на испаряемость бензинов. Впервую очередь она нацелена на экспериментальное определение давлениянасыщенных паров, кривых испаряемости, индекса паровой пробки бензинов,частично замещенных эфирами.
В ходе анализа результатов эксперимента были87проанализированы преимущества и недостатки каждого эфира, их влияние наэксплуатационные свойства бензина и вредные выбросы в окружающую среду.5.2. Изучение влияния концентрации МТАЭ и МТБЭ на показателииспаряемости бензиновДиалкиловые эфиры, МТАЭ и МТБЭ, на практике демонстрируютпреимущества в качестве октаноповышающих добавок в сравнении со спиртами.При этом вопрос их влияние на испаряемость бензинов изучен недостаточно.Между тем показатели испаряемости – чрезвычайно важная характеристика длябензинов, т.к. от них напрямую зависят эксплуатационные качества двигателя.Этипоказателидлялюбогобензинаопределяютсяраспределениемиконцентрацией различных классов углеводородов.
В случае реформулированныхбензинов, ДНП и кривые перегонки также зависят от типа и концентрациикислородсодержащих компонентов.Для изучения влияния различного вида оксигенатов на испаряемостьбензинов были подготовлены образцы базового топлива летнего и зимнегоклассов. Характеристика образцов представлена в таблице 5.2.1.88Таблица 5.2.1 - Характеристика базовых образцов бензиновБазовый бензин, класс B731,763Базовый бензин, класс D723,285Плотность, кг/м3ДНП, кПаФракционный состав:н.к.365%3910%5430%8250%10270%12090%16595%180к.к198Объемная доля испарившегося бензина при температуре, %:70 °С (И70)22100 °С (И100)48150 °С (И150)85ИПП787ИОЧ95,12426267598118162178195285286104395,0Далее с образцами бензинов летнего и зимнего классов были приготовленытопливные смеси с содержанием 3,6,9,12,15 об.
% МТБЭ и МТАЭ. Каждая смесьбыла проанализирована с точки зрения различных свойств испаряемости (ДНП,фракционного состава, ИПП), построены кривые дистилляции. Анализ влиянияэфиров на испаряемость бензинов, их сравнение и выявление преимуществ инедостатков проводилось с учетом общего содержания кислорода, как основногофактора,оказывающеговлияниенаантидетонационнуюстойкостьитеплотворную способность топлива. На данный момент в соответствии стребованиями нормативных документов содержание кислорода ограничено 2,7%мас.В первую очередь образцы бензинов были проанализированы попоказателюДНП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
