Диссертация (1173021), страница 14
Текст из файла (страница 14)
МТБЭ увеличивает давление насыщенных паров при добавлениив количестве 7%, при повышении содержания до 16% наблюдается небольшойспад ДНП. При использовании добавки ДНП резко возрастает, и так же, как и вслучае с МТБЭ, при содержании добавки в количестве 16% происходит снижениезначения ДНП по сравнению с меньшим количеством добавки. В случаеиспользования ТАМЭ наблюдается более резкое снижение ДНП. Точно так же,как и при введении «добавки 1», использование «добавки 2» позволяет поднятьиспаряемость топлив.ДобавкаМТБЭ79ДНП, кПа7673706764610510Массовая доля добавки, %15Рисунок 22 - Зависимость давления насыщенных паров топлива от содержанияМТБЭ и «добавки 1»82ДобавкаТАМЭ76ДНП, кПа7268646056520510Массовая доля добавки, %15Рисунок 23 - Зависимость давления насыщенных паров топлива от содержанияТАМЭ и «добавки 2»Таким образом, при производстве топлив, в составе которых присутствуетметанол, важно обращать внимание на испаряемость бензина, и, принеобходимости, осуществлять корректировку компонентного состав топлива.Метиловый спирт является крайне гигроскопичным веществом и можетинтенсивно поглощать воду из окружающей среды.
По этой причине необходимоучитыватьнизкотемпературныесвойстватопливныхкомпозицийсантидетонационной добавкой.Предварительно для образцов были найдены температуры помутнения.Абсолютно все смеси обнаруживают температуры помутнения ниже минус 40◦С.Данная температура была выбрана не случайно – за основу был взят ГОСТ Р52201-2004 на бензанолы (бензины с содержанием этилового спирта 5-10% об.),температура помутнения которых для зимнего вида топлива составляет минус30◦С. По этой причине температура была выбрана ниже этого значения иопределена как минус 40◦С.
Следующей поставленной задачей являлосьнахождение максимального количества воды в топливе, при котором достигаетсянеобходимая температура помутнения. Показатель обеспечит определеннуюгарантию сохранения качества при транспортировке и хранении топлива, так как83на всех стадиях от производства до потребителя не исключена возможностьпопадания воды в бензин.На рисунке 24 представлены результаты исследования температурыпомутнения топлива с содержанием антидетонационной добавки на основе ТАМЭв количестве 16% мас. Выбор ТАМЭ обусловлен меньшим сродством к водеотносительно МТБЭ. Экспериментальным путем были найдены три точкипомутнения в зависимости от содержания воды: при добавлении 0,16% водытопливо помутнело уже при комнатной температуре (+22,3◦С).
Снизив количествоводы в 2 раза удалось достичь температуры минус 8,1◦С. Для преодоленияотметки в минус 40◦С потребовалось ввести еще меньшее количество воды –0,04%. Температура помутнения в этом случае оказалась на уровне минус 41,7 ◦С.Обработав экспериментальные данные, удалось найти граничное содержаниеводы в топливе – 0,043% мас.301000,20,150,10,050 -10-20-30Температура, ◦С20-40-50Массовая доля воды, %Рисунок 24 - Зависимость температуры помутнения топлива от содержания водыСледующим этапом эксперимента являлось изучение действия фазовогостабилизатора – изобутанола – на содержание воды в топливе, обеспечивающемтемпературу помутнения не выше - 40◦С. Присутствие стабилизатора в топливеустановлено на уровне 1% мас.
Это количество обеспечивает почти трехкратноеувеличение содержания воды в бензине – до 0,125% мас. Помимо эффективностикак стабилизатора стоит отметить относительно невысокую цену изобутанола –84на данный момент он является побочным продуктом производства нормальногобутилового спирта, и в отсутствии спроса предлагается поставщиками заотносительно небольшую стоимость. Таким образом, при необходимостиобеспечениятребуемойтемпературыпомутненияметанольныхтопливиспользование изобутанола оказывается целесообразным.Ранее в литературном обзоре упоминалось о высокой коррозионнойактивностиметиловогоспирта(стр.35).Однако,учитываяхарактеркоррозионного воздействия, а также высокую гигроскопичность метанола,логично предположить о пониженном коррозионном воздействии топлив вприсутствии спирта относительно бензинов с МТБЭ и ТАМЭ.Согласносовременнымсамопроизвольноеразрушениепредставлениям«коррозией»называютметаллическихматериаловвследствиехимического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой[144].
Химическая коррозия представляет собой взаимодействие реагента сметаллическим материалом. Как правило, в жидких углеводородных топливах(которым является бензин) в отсутствии воды химической коррозии непроисходит[144],поэтомуцелесообразнорассмотретькоррозиюэлектрохимическую.Электрохимическая коррозия может протекать при попадании в бензинводы: в этом случае различные примеси, содержащиеся в углеводородах, могутдиссоциировать и участвовать в окислительно-восстановительных реакциях.Очевидно, что для протекания данного процесса необходимо достаточноеколичество воды, в противном случае перенос заряда от анода к катодуневозможен.
В некоторых источниках минимальное содержание воды в образце,при котором резко возрастает скорость электрохимической коррозии, называется«критической концентрацией воды» [145, 146]. Используя данное понятие, спомощью методики СТО 1110500301-006-2006, изменяя количество добавленнойводы, можно сравнивать коррозионную активность различных добавок к85топливам: чем выше критическая концентрация воды, тем меньшее влияние накоррозионные процессы оказывает добавка.В качестве базового топлива в эксперименте по определению критическойконцентрации воды применялась смесь изооктана и толуола в соотношении 70:30,которая моделирует товарный автомобильный бензин, содержащий компонентыпроцессов изомеризации и риформинга. (бензиновая фракция не использовалась сцельюполногоисключениясодержаниявиспытуемомтопливекислородсодержащих веществ).
Также для чистоты эксперимента использоваласьисключительно дистиллированная вода. На первом этапе осуществлялся поисккритической концентрации воды для базового топлива, результаты представленыв таблице 28.Таблица 28 - Результаты исследования критической концентрации воды№п/п1234567Состав образцаБазовое топливоБазовое топливоБазовое топливоБазовое топливо + 5% мас. МТБЭБазовое топливо + 5% мас.
ТАМЭБазовое топливо + 5% мас. метанолаБазовое топливо + 5% мас. метанолаОбъемОценка степени коррозиидобавленной КоррозияСтепеньводы, мл(визуально) коррозии, балл1,0сильная30,5сильная30,2следы10,2сильная30,2сильная30,2отсутствие01,0следы1Последовательным снижением объема добавленной воды удалось найтикритическую концентрацию воды для базового топлива без добавленияоксигенатов – 0,2 мл дистиллированной воды. В указанных условиях наблюдаетсякоррозия, соответствующая 1 баллу (не более шести темных точек и пятендиаметром менее 1 мм каждое). Введение в состав базового топлива оксигенатови последующее измерение критической концентрации воды позволило оценитьвлияние кислородсодержащих соединений на коррозионную активность топлив,результаты также представлены в таблице 30.86Введение 5% мас.
МТБЭ или ТАМЭ в состав базового топлива усиливаеткоррозионную активность последнего, т.е. при данном количестве воды (0,2 мл)пороговое значение критической концентрации воды существенно превышено.Так,вместонесколькихнебольшихочаговкоррозионноговоздействия,наблюдается значительное количество участков ржавчины. Напротив, привведении 5% мас. метанола в состав базового топлива наблюдается полноеотсутствие коррозии – значение критической концентрации воды возросло.Последовательно увеличивая объем добавленной воды удалось установить новоезначение данного показателя – 1,0 мл.
Фотографии стрежней после испытанийприведены на рисунке 25.Рисунок 25 - Результаты испытаний образцов 4-6 (слева-направо) по методу«коррозионная активность и защитные свойства»Таким образом, опираясь на результаты проведенного эксперимента, можноотметить, что метиловый спирт снижает коррозионную активность бензиновыхфракций. Наиболее вероятным объяснением полученных результатов можетслужить высокая гигроскопичность спирта: часть добавленного объема воды не87участвует в электрохимическом процессе на поверхности стального стержня, таккак находится в углеводородной фазе совместно с метанолом.3.1.3. Результаты испытаний топливных композиций с антидетонационнымидобавкамиВ качестве базовой смеси для добавления антидетонационной добавки былавыбрана наиболее распространенная смесь компонентов для производстваавтомобильных бензинов на НПЗ, состоящая из тяжелого катализата риформинга(~70%), а также изомеризата С5-С6 (~30%).
С целью производства такого топливапрямогонную бензиновую фракцию после вторичной перегонки делят на двефракции: н.к.-85◦С и 85-180◦С. Первую фракцию отправляют на изомеризацию,вторуюнариформинг.Затемизполученныхкатализатоввблокекомпаундирования готовят бензиновую смесь. На установки изомеризациипредыдущего поколения фракцию 62-85 не направляют. Она может либо сразупоступать на станцию смешения, либо отправляется на установку бензольногориформинга для получения бензола.Дополнительными компонентами антидетонационных добавок являютсяантикоррозионная присадка DCI-11 для улучшения эксплуатационных свойствполученных топливных композиций, а также спирты: изопропанол и изобутанол,используемые при необходимости в качестве фазовых стабилизаторов в равныхколичествах с метанолом.Результаты испытаний базовых смесей с добавлением антидетонационныхдобавок, а также индивидуальных эфиров представлены в таблице 29.Наибольшее влияние на физико-химические и эксплуатационные свойствабазового бензина ожидаемо оказывает вовлечение антидетонационной добавки вколичестве 16% об., именно по этой причине представлены топливныекомпозиции только с такой концентрацией добавки, а также указаны нормыЕвропейского стандарта EN 228:2012+A1:2017.88В первую очередь стоит отметить влияние разработанной добавки наантидетонационные свойства базового бензина в сравнении с индивидуальнымиэфирами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
