Диссертация (1172995), страница 18
Текст из файла (страница 18)
= 49 кПа4840% отгонатемпература конца кипения140ДНП, кПаТемпература отгона, °С180120100454239ДНП мин. = 38 кПа368033Т40% мин. = 75°С6020253035404550556065Содержание алкилата, % мас.3020 25 30 35 40 45 50 55 60 65Содержание алкилата, % мас.(а)(б)Зависимость фракционного состава (а) и ДНП (б) базы Б-92/115 отсоотношения в ней алкилата и изомеризата (при постоянной концентрациитолуола 32%)Из полученных данных следует, что минимальная доля алкилата висследуемой смеси ограничена значением температуры выкипания 40% исоставляет 50%. Верхний предел содержания алкилата ограничен значением ДНПи составляет 32%. Температура конца кипения в данных диапазонах концентрацийдостигает предельно установленного значения 180 °С при содержании алкилатавыше 60%. Необходимо отметить, диапазон допустимых концентраций здесьзначительно шире, чем для аналогичного компонентного состава базовой смесиавиабензина Avgas 100LL, ввиду менее жесткой нормы на значение температурыконца кипения.Исследование антидетонационных свойств неэтилированного авиабензина Б92/115,сцельюоценкитребуемойконцентрацииN-метиланилинадля107удовлетворения разработанным требованиям, проводилось для смесей, состоящихиз 32% толуола, 31% алкилата, гексанового изомеризата (образец №1), и Nметиланилина.
Оценивались значения ОЧМ и сортности.Результаты исследования антидетонационных свойств представлены нарисунке 18.126,0Детонационная стойкость, ед122,0118,0Мин. сортность 115 ед.114,0110,0106,0сортность102,0ОЧМ98,094,0Мин. ОЧМ 92 ед.90,000,511,522,53Содержание N-метиланилина, % мас.3,5Влияние содержания N-метиланилина на антидетонационныесвойства неэтилированного авиабензина Б-92/115Из полученных данных следует, что минимальная сортность исследуемойкомпозиции достигается при содержании N-метиланилина от 1 %, а минимальноеОЧМ – от 0,25%.
Установлено, что N-метиланилин не вызывает изменения ОЧИисследуемой смеси при концентрациях свыше 1%, одновременно оказываявыраженное влияние на значение сортности.Поскольку температура кипения N-метиланилина составляет 196 °С, егосодержание в смеси может оказывать сильное влияние на значения температурыконца кипения. С целью установления верхнего предела содержания даннойприсадки в неэтилированном авиабензине Б-92/115 проведено исследованиезначений температуры конца кипения базовой смеси, содержащей в своем составекак максимально (50%), так и минимально (28%) установленное количество108алкилата, как наиболее высококипящего компонента, с добавлением Nметиланилина.
Результаты исследования показаны на рисунке 19.200,0Температура конца кипегния, ◦С195,050% алкилата190,0185,0180,0Ткк макс. = 180°С175,028% алкилата170,0165,0160,000,511,522,533,5Содержание N-метиланилинаВлияние концентрации N-метиланилина на значение температурыконца кипения неэтилированного авиабензина Б-92/115Из данных, приведенных на рисунке 19, следует, что предельное значениетемпературы конца кипения смеси, содержащей 50% алкилата, достигается уже присодержании N-метиланилина менее 0,5 % мас., что недостаточно для достижениязаданного уровня антидетонационных свойств. При содержании алкилата в смеси28%, предельно установленное значение температуры конца кипения достигаетсяпри содержании N-метиланилина 3% мас., что с запасом позволяет обеспечитьустановленные нормы по антидетонационным свойствам.Таким образом, предлагается следующая рецептура неэтилированногоавиабензина Б-92/115:- Алкилат – 28÷32% мас.- Изомеризат – до 37% мас.- Толуол – до 32% мас.- N-метиланилин – 1÷3% мас.В таблице 37 показаны результаты испытаний топливных композицийнеэтилированного авиабензина Б-92/115.109Таблица 37 - Топливные композиции неэтилированного авиабензина Б-92/115 ирезультаты их испытанийСодержаниекомпонента,Наименование% мас.компонентаНорма поСТОНорма по12Норма00148725ГОСТ1012Алкилат2831по ТР ТС010-2015для маркиГексановый изомеризат3737013/2011для маркиБ-91/115Толуол3232Б-92/115N-метиланилин1,03,0Наименование показателяФактическиОктановое число по моторному методу, ед.
93,2 96,1 не менее 92,0 не менее 91 не менее 91,0Сортность на богатой смеси, ед.115115 не менее 115 не менее 115 не менее 115Удельная теплота сгорания низшая,не менееМДж/кг43,1 43,1 не менее 43,042,947Давление насыщенных паров, кПа44,0 43,529,3-49,0Фракционный состав, °С:температура начала перегонки42,0 43,5 не выше 40не ниже 4010 % отгоняется при температуре63,0 66,0 не выше 75не выше 8240 % отгоняется при температуре75,0 80,0не ниже 7550 % отгоняется при температуре84,0 88,5не выше 10590 % отгоняется при температуре108 109,5 не выше 135 не выше 170 не выше 14597,5% отгоняется при температурене выше 180сумма температур 10 и 50% отгона147 154,5 не ниже 135температура конца кипения169,0 180,0 не выше 180выход, %, не менее98,5 98,5 не менее 97,0остаток, %, не более1,01,0не более 1,5потери, %, не более0,50,5не более 1,5Содержание фактических смол, мг/100 см311не более 3Содержание потенциальных смол после5ч.
окисления, мг/100 см311не более 6Концентрация свинца, г/кготс.отс.отсутствиене более 2,5Плотность при 15 оС, кг/м3722,2 726,1указатьуказатьТемпература начала кристаллизации, °С< -60 < -60не ниже минус 60Массовая доля углеводородов, %33,1 35,0-ароматическихне более 35,0не более 35,0< 0,5 < 0,5-олефиновыхне более 1,5Массовая доля общей серы, мг/кг<5<5не более 300Коррозия медной пластинки:(2ч±5 мин) при температуре 100 оС, класс1111Содержание мех. примесей и водыотс.отс.отс.Цветбесцв. бесцв.зеленыйзеленыйзеленый3Взаимодействие с водой, изм.
объема, см<1<1не более 2ненеУдельная электр. проводимость, пСм/мопр. опр.50-600-110Такимобразом,впервыеразработанарецептураотечественногонеэтилированного авиационного бензина, не уступающая по качеству зарубежныманалогам. Впервые установлена неспособность N-метиланилина увеличивать ОЧМвысокооктановой базовой смеси выше 95 ед.Однако, несмотря на то, что возможности применения разработанногонеэтилированного авиабензина Б-92/115 теоретически покрывают более 75%отечественного парка поршневых судов (весь парк судов, для которых допущен кприменению этилированный авиабензин Б-91/115), оставшаяся часть требует болеевысокооктанового топлива (воздушные суда, в которых допущена к применениютолько марка Avgas 100LL).В случае возникновения ситуации, при которой марка Avgas 100LL окажетсянедоступной (например, в случае остановки производства этиловой жидкости вЕвропе и Китае), для эксплуатации таких воздушных судов потребуетсяальтернатива.
Как было показано в обзоре литературы, за рубежом проводятсяисследования и уже разработаны марки неэтилированного авиационного бензина,значение ОЧМ которых превышает 100, например марка 102 UL по ASTM D7960 cнормой ОЧМ не менее 102,5 ед. В стандарте на авиабензин 102 UL – ASTM D7719указано, что он представляет собой бинарную топливную композицию, состоящуюиз 79-84% масс. мезитилена (1,3,5-триметилбензола) и 16-21% масс. изопентана (2метилбутана) [28].
Однако, не смотря на высокие значения ОЧМ, данная смесьобладает иным, сильно отличающимся от традиционных марок авиабензиновфракционным составом и низкой теплотой сгорания. Высокое содержаниемезитилена может приводить к повышенному нагарообразованию в камересгорания, поэтому массовое практическое применение данной марки оставляетмного вопросов.В рамках настоящей работы проведены исследования возможности созданиянеэтилированных марок авиабензина со значением ОЧМ более 100 ед. и смаксимальноприближеннымизначениямиостальныххарактеристиккхарактеристикам марки Avgas 100LL за счет вовлечения другого высокооктановогокомпонента – м-толуидина.111В ходе исследований установлено, что значения ОЧМ некоторых смесей,содержащих только углеводородные компоненты с ОЧМ 100 ед.
и выше,составляет менее 100 ед. Например, смеси изооктан-толуол. На рисунке 20ОЧМпоказаны значения ОЧМ бинарных смесей эталонных изооктана и толуола.102,5102101,5101100,510099,59998,5980204060Содержание толуола, % мас.80100Значения ОЧМ бинарных смесей изооктан-толуолИз представленных на рисунке 20 данных следует, что зависимость ОЧМсмеси изооктан-толуол от их соотношения имеет экстремальный характер сминимумом в районе концентраций толуола 20-30 % мас. Следует отметить, чтоименно такая концентрация толуола оптимальна в авиабензинах с точки зренияобеспечения максимальной сортности и соблюдения норм по удельной теплотесгорания.Подобный характер зависимости ОЧМ смеси от содержания толуола, повидимому, объясняется высокой плотностью и объемной теплотой сгораниятолуола.
В начале воспламенения определенного объема порции топливо–воздушной смеси в камере сгорания, смесь, содержащая толуол, начинает сгоратьс выделением бóльшего количества тепла, чем чистый изооктан. Учитывая, чтодетонационная стойкость изооктана ниже, чем толуола, в смеси создаются условиядля детонации изооктана, находящегося перед фронтом распространения пламени,посколькуонподвергаетсявоздействиютепловойинтенсивности, чем при сгорании чистого изооктана.радиациибольшей112В качестве высокооктановой добавки к неэтилированным авиабензинамисследован м-толуидин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
