Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие машиностроительных отраслей промышленности, наблюдаемое в последние годы во всем мире, привело к стремительному увеличению парка автомобилей и других транспортных средств, для работы которых обычно используют моторные топлива: дизельные топлива (ДТ) или бензины. Однако, при этом, приобретает актуальность проблема экономии моторного топлива. Одним из экономически целесообразных способов решения этой проблемы является оснащение автомобилей дизельными двигателями, которые расходуют на 30 % меньше топлива, по сравнению с бензиновыми (карбюраторными). Важным преимуществом дизельных двигателей является и то, что они имеют более высокий КПД и обладают большей безопасностью. В качестве основного недостатка дизельных двигателей следует отметить большую металлоемкость, что пока препятствует их широкому использованию в легковых автомобилях. Однако, по существующим прогнозам, в последующие 20 лет соотношение объемов потребления бензинов и ДТ будет постоянно изменяться в сторону увеличения последних.
Базируясь на богатом потенциале энергоресурсов, Россия, будучи страной, занимающей значительную часть европейского материка, в настоящее время уделяет большое внимание повышению качества производимых на ее территории ДТ, с учетом современных требований, в том числе и европейских стандартов. Одним из перспективных способов повышения качества ДТ является введение в них присадок различного функционального назначения. В России, несмотря на многочисленные разработки присадок для ДТ, их промышленное производство в настоящее время, практически, отсутствует. В связи с этим, разработка и внедрение новых безотходных и экологически безопасных технологий для получения эффективных присадок, позволяющих улучшать качество ДТ одновременно по нескольким показателям, являются в настоящее время для России весьма актуальными.
Цель работы. Целью настоящей работы являлось исследование закономерностей получения многофункциональной присадки, улучшающей качество Российских ДТ до уровня европейских стандартов, и разработка безотходного, экологически безопасного технологического процесса ее получения.
Научная новизна. Впервые предложен способ получения композиционной многофункциональной присадки КМ для ДТ, предусматривающий использование в качестве исходных компонентов сополимеров этилена с пропиленом (ДЭП-М), алкиламина итаконовой кислоты (диспергатор «А»), этилгексилнитрата (ЭГН) и сложных эфиров карбоновых кислот (СМ-1). Предложенный способ обеспечивает образование однородной композиции, присадки КМ, которая позволяет повысить качество российских ДТ, марки «Л», ГОСТ 305-82, до европейского уровня. Присадка КМ является многофункциональной, так как она позволяет повысить качество ДТ, одновременно влияя на несколько его показателей. Присадка КМ в концентрации 0,05% масс понижает температуру застывания (tз) и предельную температуру фильтруемости (tф, CFPP) ДТ, проявляя свойство депрессора; увеличивает значение цетанового числа (ЦЧ) ДТ, повышая его способность к самовоспламенению и проявляя свойство промотора воспламенения; понижает скорректированный диаметр пятна износа малосернистых ДТ, улучшая их противоизносные свойства; обеспечивает седиментационную устойчивость ДТ при отрицательных температурах окружающей среды.
При исследовании механизма действия многофункциональной присадки КМ в ДТ было экспериментально доказано, что разработанная композиционная присадка КМ существенно понижает поверхностное натяжение топливной дисперсной системы (ТДС) и уменьшает средний размер частиц дисперсной фазы, что свидетельствует о повышении ее стабильности, ответственной за улучшение эксплуатационных свойств ТДС.
Практическое значение и реализация результатов работы. В результате проведенных исследований на основе отечественного сырья разработана новая композиционная многофункциональная присадка КМ, позволяющая при концентрации 0,05% масс в ДТ, марки «Л» ГОСТ 305-82:
- получить ДТ соответствующее требованиям европейского стандарта ЕН 590:2004 (ГОСТ Р 52368-2005), предъявляемым к ДТ, сорта «F», с tф (CFPP), ниже минус 20С, улучшая его низкотемпературные свойства и обеспечивая седиментационную устойчивость при отрицательных температурах;
- повысить ЦЧ ДТ до значений более 51 единицы, улучшая его способность к самовоспламенению;
- понизить значение скорректированного диаметра пятна износа малосернистого ДТ до 460 мкм и менее, улучшая его противоизносные свойства.
Разработан безотходный, экологически безопасный технологический процесс получения композиционной многофункциональной присадки КМ и принципиальная технологическая схема установки для ее получения. Выявлены оптимальная рецептура и режимы приготовления присадки, сохраняющей стабильность при длительном хранении. При производстве присадки КМ используют отечественное сырье и стандартное отечественное оборудование. Организовано опытно - промышленное производство присадки.
Проведенный комплекс лабораторных исследований, а также полученные положительные результаты подтвердили целесообразность использования разработанной присадки при производстве ДТ европейского уровня.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на 5 научно-технических и научно-практических конференциях:
- 7-ой Международной конференции «Химия нефти и газа» - Томск, 2009;
- Научно – технической конференции молодых специалистов - Рязань, 2010;
- Международной конференции “Управление и образование” - Бургас (Болгария), 2010;
- 5-ой Международной научно-технической конференции «Новые топлива с присадками» - С.-Петербург, 2008;
- 18 International Congress of Chemical and Process Ingineering - CHISA, 2008.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 3 научные статьи в журналах, включенных в Перечень ВАК, и 5 тезисов научных докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и 2 приложений.
