Введение к работе
Актуальность работы.
В последнее время дизельные двигатели автомобилей находят все большее распространение и успешно конкурируют с бензиновыми двигателями. Высокие показатели надежности и экономичности дизельных двигателей оправдывают их широкое применение. Особое внимание уделяется экологической безопасности дизельных то плив. Одним из основных факторов, отрицательно влияющих на экологические свойства дизельных топлив, является содержание в них соединений серы. При сгорании таких топлив образуются высокотоксичная двуокись серы.
С введением в действие технического регламента на топлива и с организацией производства топлив с низким и сверхнизким содержанием серы обнаружились проблемы, связанные с повышенным износом топливных насосов высокого давления (ТНВД). При глубокой гидроочистке топлив помимо удаления сераорганических соединений расщепляются и другие полярные соединения, действующие как естественные поверхностно-активные вещества, обеспечивающие смазку плунжерных пар ТНВД.
Для устранения этого недостатка в глубоко гидроочищенные дизельные топлива вводят специальные противоизносные присадки. Основными разработчиками и поставщиками противоизносных присадок являются зарубежные фирмы, такие как BASF, Lubrizol, Infmeum, Clariant и другие. Из российских противоизносных присадок аналогичного действия предлагаются к применению присадки «Байкат», «Альта», «Каскад-5», «Миксент-2030». Из литературных данных известно, что активным веществом этих присадок в основном являются кислоты растительного происхождения.
Практика применения присадок, содержащих органические кислоты, показала, что они вызывают нагарообразование в камерах сгорания двигателя и засорение форсунок для распыления дизельного топлива.
Учитывая это, приобретают актуальность исследования, направленные на поиск способов получения противоизносных присадок, обладающих более высокой термоокислительной стабильностью и меньшей склонностью к нагарообразованию.
Данная диссертационная работа посвящена изучению возможности получения и применения противоизносных присадок эфирного типа в дизельных топливах.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является улучшение противоизносных свойств дизельных топлив с улучшенными экологическими показателями путем введения присадки обладающей высокой эффективностью, термической стабильностью и низкой температурой застывания. Для достижения данной цели решены следующие задачи:
-
Выполнение квантово-химических расчетов адсорбционной активности полярных молекул.
-
Изучение эффективности действия различных соединений на противоизносные свойства дизельных топлив.
-
Получение сложных эфиров карбоновых кислот различного строения и исследование влияния их на противоизносные свойства дизельных топлив.
-
Разработка технологии получения противоизносной присадки к дизельным топливам марок Евро, выполнение технологических расчетов основных аппаратов, определение технико-экономических показателей процесса получения присадки.
Научная новизна.
-
Впервые предложен новый метод прогнозирования противоизносных свойств органических соединений. Метод основан на квантово-химических расчетах энергии адсорбции органических соединений, что характеризует их склонность к взаимодействию с поверхностью железа. Метод использован при выборе добавок к дизельным топливам, повышающих их смазочную способность.
-
Триботехническими испытаниями топлив на аппарате HFRR установлены закономерности взаимодействия эфиров с железом. Эффективность действия сложных эфиров зависит от числа, расположения карбонильных групп, а также и от длины углеводородного радикала.
-
Путем синтеза на основе щавелевой кислоты и 2-этилгексанола получена новая эфирная присадка, улучшающая противоизносные свойства дизельных топлив марок Евро.
Практическая ценность.
1. Проведенный комплекс лабораторных исследований, а также
полученные положительные результаты триботехнических
испытаний подтвердили целесообразность использования данной
противоизносной присадки при производстве дизельного топлива с
ультранизким содержанием серы.
2. Разработана технологическая схема процесса получения
противоизносной присадки к дизельным топливам и наработана
опытно-промышленная партия присадки
Методы исследования.
Задачи, поставленные в работе, решались теоретическими и экспериментальными методами. В теоретических исследованиях были применены методы квантовой химии и молекулярной динамики. Экспериментальные исследования выполнены в соответствии с известными
методиками выполнения триботехнических испытаний по измерению трения и износа, а именно методом ASTM D-6079, ISO 12156, на аппарате HFRR. Для анализа синтезированных продуктов использовали физико-химические методы, ИК-спектроскопию и хромато-масс-спектрометрию.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы были представлены на VI Международной научно-практической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (Москва, 2011), VIII Международной научно-технической конференции «Инновации и перспективы сервиса» (Уфа, 2011), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка - 2012» (Уфа, 2012) и на заседаниях кафедры «Технология переработки нефти» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.
Публикации.
По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи и 4 тезиса докладов на международных конференциях, а также получены 2 патента РФ на изобретение № 2468068 и № 2493238.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы. Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста, включает 24 рисунка, 28 таблиц и 117 источников литературы.
Автор выражает особую благодарность доктору химических наук, профессору Хайрудинову Ильдару Рашидовичу и кандидату химических наук, доценту Файзрахманову Илшату Салихьяновичу за помощь в постановке работы, проведении экспериментов и обсуждении полученных результатов.
