Автореферат (1172994)
Текст из файла
Акционерное общество«Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти»(АО «ВНИИ НП»)На правах рукописиКЛИМОВ НИКИТА АЛЕКСАНДРОВИЧИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХМАЛО- И НЕЭТИЛИРОВАННЫХ АВИАЦИОННЫХ БЕНЗИНОВ05.17.07 – Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20202Работа выполнена в АО «Всероссийский научно-исследовательский институт попереработке нефти (АО «ВНИИ НП»)Научный руководитель:Ершов Михаил Александровичкандидат технических наук,доцент кафедры Технологии переработки нефтиРГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.
ГубкинаОфициальные оппоненты: Исаев Александр Васильевичдоктор технических наукФедеральное государственное бюджетноеучреждение науки «Ордена Трудового КрасногоЗнамени Институт нефтехимического синтеза им.А.В. Топчиева Российской академии наук» (ИНХСРАН)Молоканов Александр Александровичкандидат технических наукГосударственный научный центр, Федеральноегосударственное унитарное предприятие«Центральный институт авиационногомоторостроения имени П.И. Баранова» (ЦИАМ им.П.И. Баранова)Ведущая организация:Федеральное автономное учреждение«25 Государственный научно-исследовательскийинститут химмотологии Минобороны России»(ФАУ 25 ГосНИИ химмотологии МинобороныРоссии)Защита состоится 2 апреля 2020г.
в 1400 в ауд. 541 на заседаниидиссертационного совета Д 212.200.04 при РГУ нефти и газа (НИУ) имениИ.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д. 65, корп. 1.С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническойРГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина иhttps://www.gubkin.ru/diss2/files/Dissertation_Klimov_NA.pdfбиблиотекена сайтеАвтореферат разослан «07» февраля 2020 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.200.04доктор химических наукЕ.С. Бобкова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования и степень ее разработанности.Авиационные бензины предназначаются для использования в качестве топлив длясамолетов и вертолетов, оснащенных поршневыми двигателями внутреннегосгорания.
В СССР выпускался широкий ассортимент авиабензинов, однако с2006 г. по недавнее время в России авиационные бензины не производились иимпортировались из-за рубежа. Причиной этому, во-первых, стал введенный вРоссии в 2003 году запрет на производство и оборот этилированногоавтомобильного бензина. В результате этого из-за падения спроса был остановленвыпуск отечественного тетраэтилсвинца (ТЭС).
Поскольку ТЭС являлсяобязательной присадкой к авиационному бензину, закрытие его производства, атакже проблемы с импортом существенно затруднили выработку авиабензина наНПЗ РФ. Второй причиной стало сокращение уровня внутреннего потребленияавиационного бензина в нашей стране.Сейчас ряд российских нефтяных и топливных компаний возобновилипроизводство авиационного бензина в России, чему предшествовал рядисследований, результаты которых отражены в настоящей работе.Основной маркой авиабензина, потребляемого в мире и импортируемого вРоссию, является бензин Avgas 100LL. На данной марке может эксплуатироватьсяпрактически весь отечественный парк поршневой авиации.
Ранее, как в СССР, таки в России, отсутствовал опыт производства авиабензина Avgas 100LL. Такимобразом, наиболее актуальной задачей являлась разработка технологиипроизводства авиабензина марки Avgas 100LL из отечественных компонентов.Основной вектор развития исследований в области авиационных бензинов зарубежом направлен на разработку авиабензинов, не содержащих ТЭС(неэтилированных), что вызвано крайней токсичностью данного соединения и еговысокой ценой.
Кроме того, имеются сообщения о скором вводе запрета нареализацию этилированных авиабензинов в ряде стран. Поэтому второйактуальной задачей настоящей работы стала разработка и исследованиеотечественных марок неэтилированного авиабензина, а также разработкатехнологии их производства.В работе исследованы антидетонационные свойства ароматических аминов всоставе авиабензинов в сравнении с тетраэтилсвинцом, в результате чего выявленыпринципиальные различия, которые рассмотрены с позиций механизмаантидетонационного действия присадок и представлений о топливе как о нефтянойдисперсной системе.4Цель работы: Исследование и разработка перспективных марокмалоэтилированных и неэтилированных авиационных бензинов из отечественныхкомпонентов.В работе сформулированы и решены следующие задачи:- Проведен анализ текущей ситуации в области производства авиационныхбензинов в России и за рубежом, выбраны и обоснованы приоритетныенаправления исследований, определены наиболее перспективные маркиавиабензинов;- Проведены экспериментальные исследования по разработке топливныхкомпозиций малоэтилированных и неэтилированных авиационных бензинов изотечественных компонентов;- Исследовано влияние высокооктановых добавок – N-метиланилина и мтолуидина на антидетонационные свойства авиабензина для замены в его составеТЭС;- Исследована химическая стабильность разработанного неэтилированногоавиабензина Б-92/115, содержащего N-метиланилин, для подтверждения егогарантийного срока хранения в течение 2 лет;- Проведены квалификационные испытания опытно-промышленных партийразработанных авиабензинов на соответствие их требованиям нормативнойдокументации и методам эксплуатационной оценки, разработана нормативнаядокументация и технологии для последующей организации их производства.Научная новизна:- Исходя из представлений о механизме сгорания топлив, как о сложном физикохимическом процессе превращения нефтяных-дисперсных систем в условияхработы двигателя внутреннего сгорания, показано, что благодаря различиям вмеханизмах действия ТЭС и ароматических аминов, а также разнице вповерхностной активности присадок, при работе двигателя на неэтилированномавиабензине, содержащем N-метиланилин в качестве высокооктановой добавки,возможно развитие большей мощности, чем при работе на этилированномавиабензине, при условии более богатой смеси.- Впервые установлено отсутствие влияния N-метиланилина на октановое число,определяемое по моторному методу (ОЧМ), при его добавлении ввысокооктановые базы, в отличие от м-толуидина, применение которого позволяетдостичь значение ОЧМ выше 100 ед., несмотря на то, что в низкооктановых базахих влияние на ОЧМ противоположное;5- Впервые показан экстремальный характер зависимости ОЧМ смеси изооктантолуол от их соотношения, с минимумом при концентрации толуола 20% мас.,вызванный различием значений объемной теплоты сгорания данных компонентов.Теоретическая значимость:- Показано различие в антидетонационной эффективности N-метиланилина и мтолуидина в высокооктановых базовых смесях, которое связано с наличиемвторого атома водорода в молекуле м-толуидина в аминогруппе.
При большихстепенях сжатия смеси в цилиндре, и, следовательно, более высоких температурахсмеси в конце такта сжатия, возникают условия для одновременного разрыва обоихсвязей N-H в молекуле м-толуидина, следовательно, большей концентрацииатомарного водорода, подавляющего образование пероксидов, приводящих кдетонации.
Вторая причина, которая может вызвать отличие в антидетонационнойэффективности аминов, заключается в разном значении их поверхностнойактивности, что приводит к изменению размеров частиц дисперсной фазы топливовоздушной смеси, попадающей в камеру сгорания, и изменению, таким образом,скорости сгорания топлива и условий для возникновения детонации.- Показано, что максимальная антидетонационная эффективность Nметиланилина по показателю сортности проявляется при более богатых смесях, посравнению с ТЭС, максимум которого находится в области более бедных смесей,что может объясняться как участием кислорода воздуха в механизмеантидетонационного действия ТЭС в отличие от механизма действия Nметиланилина, так и меньшим размером частиц дисперсной фазы топливовоздушной смеси в камере сгорания, в случае использования N-метиланилина,следовательно, более однородной смесью.Практическая значимость:- Показано, что замена традиционно применяющегося пентан-гексановогоизомеризата на отдельные узкие фракции – фракции богатые изопарафинами С6, ифракции, богатые парафинами и изопарафинами С7+, позволяют вовлекать врецептуру авиабензина Avgas 100LL широкую фракцию алкилата сернокислотногоалкилирования, со значением температуры конца кипения до 195 °С, соблюдаянормы по показателям качества, определенные нормативными документами;- Разработаны и запатентованы топливные композиции и способы получениямалоэтилированных и неэтилированных авиационных бензинов (патенты РФ №2554938, № 2569311, № 2600112, № 2613087, № 2614764), а такжемногофункциональная добавка к авиационным бензинам (патент РФ № 2605953);- Разработаны и введены в действие СТО 11605031-079-2013 на базовуюуглеводородную смесь компонентов авиационного бензина и технология ее6производства.
Осуществлена постановка на производство базовых смесей дляпроизводства этилированных авиабензинов Б-91/115 и Avgas 100LL поразработанной рецептуре в АО «Газпромнефть-ОНПЗ»;- Разработана технология, проведены квалификационные испытаний опытнопромышленной партии малоэтилированного авиабензина Avgas 100LL,выработанной в ООО «КПБ «Взлет» по разработанной рецептуре;- РазработаныСТО00148725-010-2015«Бензиныавиационныенеэтилированные Б-92 и Б-92/115. Технические условия» и технология, по которойнаработана первая опытно-промышленная партия бензина авиационногонеэтилированного Б-92/115.Методология и методы исследования:Изучение физико-химических и эксплуатационных свойств образцовразработанных авиабензинов осуществлялось стандартными методами испытаний(ГОСТ, АСТМ, СТО и пр.), приведенными в технических требованиях, на базелабораторий АО «ВНИИ НП».
Исследование сортности образцов осуществлялосьв лаборатории компании Intertek (Нидерланды).Положения, выносимые на защиту:1.Закономерности изменения показателей испаряемости авиационногобензина, полученного на основе алкилата широкого фракционного состава стемпературой конца кипения до 195 °С, от содержания узких фракций изомеризатаи разработанные топливные композиции малоэтилированного авиабензина Avgas100LL.2.Закономерности влияния различных растворителей на низкотемпературныесвойства импортной этиловой жидкости TEL-B и результаты подбора оптимальныхрастворителей, позволяющих применять ее в условиях холодного климата.3.Разработанные технические требования к качеству неэтилированногоавиационного бензина.4.Закономерности изменения антидетонационных свойств неэтилированногоавиабензина от содержания N-метиланилина и м-толуидина, а такжеароматических углеводородов и разработанные топливные композициинеэтилированного авиабензина.5.Результаты исследования химической стабильности неэтилированногоавиабензина, содержащего N-метиланилин.Степень достоверности результатов подтверждена систематическимхарактером исследования, необходимым объемом результатов экспериментов,полученных в лабораторных условиях с применением современного оборудования7и с использованием аттестованных методик, а также высокой сходимостьюрезультатов исследований.Апробация работы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
