Влияние многофункциональной присадки на экологические и эксплуатационные свойства моторных топлив тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Куваева, Елена Николаевна

• Куваева, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Куваева, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ С ПОМОЩЬЮ ПРИСАДОК.

1. Классификация присадок.

2. Присадки, улучшающие эксплуатационные свойства моторных топлив.

2.1. Антидетонационные присадки.

2.2. Присадки, улучшающие сгорание топлива в дизельных и реактивных двигателях.

2.3. Антиокислительные присадки.

2.4. Противонагарные присадки.

2.5. Моюще-диспергирующие присадки.

2.6. Противокоррозионные присадки.

2.7. Противодымные присадки.

2.8. Присадки, облегчающие применение топлив при низких температурах.

2.8Л. Присадки, предотвращающие образование кристаллов льда в топливах.

2.8.2. Присадки, снижающие температуру кристаллизации топлив ( депрессоры ).

2.9. Присадки различного назначения.

2.9.1. Присадки, увеличивающие электропроводность топлив (антистатические).

2.9.2. Присадки, подавляющие деятельность микроорганизмов (биоциды).

2.9.3. Красители.

2.10. Многофункциональные присадки.

ГЛАВА II. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ПРИСАДКИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ.

1. Испытания влияния присадки на токсичность отработавших газов бензинового двигателя по методике правил №83 Европейской экономической комиссии ООН (с пуском прогретого двигателя).

2. Испытания влияния присадки на токсичность отработавших газов дизельного двигателя по нормам правил №49 Европейской экономической комиссии ООН.

3. Содержание № в отработавших газах.

4. Содержание бенз-сх-пирена в отработавших газах.

5. Антиобледенительные свойства.

6. Депрессорные свойства.

7. Моющие свойства.

8. Антикоррозионные свойства.

9. Антинагарные свойства.

10. Коксуемость 10%-ого остатка.

11. Удельный расход топлива.

12. Фракционный состав.

13. Исследование влияния присадки на давление насыщенных паров топлива.

14. Исследование влияния присадки на электропроводность топлива.

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ ПРИСАДКИ НА СВОЙСТВА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

1. Исследование влияния присадки на выбросы токсичных веществ по правилам ЕЭК ООН №83.

2. Исследование влияния присадки на выбросы токсичных веществ при испытаниях правилам №49 ЕЭК ООН.

3. Содержание N1 в отработавших газах.

4. Содержание бенз-сс-пирена в отработавших газах.

5. Антиобледенительные свойства.

6. Депрессорные свойства.

7. Моющие свойства.

8. Антикоррозионные свойства.

9. Антинагарные свойства.,.

10. Коксуемость 10%-ного остатка.1:

11. Удельный расход топлива.

12. Фракционный состав.

13. Исследование влияния присадки на давление насыщенных паров топлива.

14. Исследование влияния присадки на электропроводность топлива.

15. Опыт длительной эксплуатации автомобиля с присадкой.

ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

ГЛАВА IV. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Целесообразность применения присадки к моторным топливам.

2. Внедрение результатов.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние многофункциональной присадки на экологические и эксплуатационные свойства моторных топлив»

Ежегодно мир потребляет ~ 4 млрд. м нефти [1]. Примерно 50% добываемой нефти перерабатывается в моторное топливо. Происшедшие за последние десятилетия изменения требований к качеству и компонентному составу автомобильных бензинов и дизельных топлив обусловлены непрерывным ростом мирового парка автомобилей -основных потребителей этих топлив. Прогнозируется, что общее количество легковых автомобилей достигнет к 2000 году 550 млн. и будет увеличиваться далее при среднегодовом приросте около 9% [2].

В связи с насыщенностью автомобилями, в мире стоит первостепенная проблема загрязнения воздуха. 90-е годы - это десятилетие борьбы за охрану окружающей среды: европейские потребители находятся под сильным воздействием экологических проблем. Углубляется озабоченность по поводу качества топлив и транспортных пробок, особенно в крупных городах с постоянно увеличивающимся парком автомобилей. Потребитель обременен загрязнением атмосферы транспортными средствами и промышленностью. Таким образом, качество топлива теперь становится ключевой проблемой.

Выбросы с отработавшими газами автотранспортных средств -крупнейший источник загрязнения атмосферы. Твердые частицы, углеводороды и их оксипроизводные, СО, СОг, оксиды серы и образующийся озон создают глобальные проблемы. Для их решения требуются крупные ресурсы [3]. Наибольший ущерб окружающей среде 6 приходится на наиболее развитые страны: США, Японию, страны Западной Европы и Россию.

Загрязненный воздух - источник хронических заболеваний взрослых и детей. В частности, у детей развиваются расстройства нервной системы и сердечно-сосудистые заболевания. По статистике США, более 70% случаев детских заболеваний происходит из-за вдыхания газов, а число раковых заболеваний возрастает при этом на 7% в год. Согласно данным ВОЗ, в 68% случаях болезни человечества вызваны вдыханием отравленного воздуха [4 ].

Снижению токсичных выбросов с отработавшими газами в развитых странах уделяется большое внимание. С 1996 года ни одна развитая страна не применяет этилированный бензин. Снижение содержания свинца и его полное исключение из бензина вызвало необходимость изменения технологии и включения таких компонентов бензина, как оксигенаты -высокооктановые присадки - для компенсации утраченных октановых чисел.

Проблему уменьшения токсичных выбросов пытаются решить с помощью применения каталитических нейтрализаторов и внедрения электромобилей. Внедрение электромобилей - очень дорогостоящий, экономически неоправданный способ поддержания норм чистоты атмосферного воздуха. Применение каталитических нейтрализаторов является в настоящее время основным наиболее эффективным средством, снижающим токсичность отработавших газов. Почти весь автомобильный парк США, Канады и Японии оснащен такими системами. В России применение каталитических нейтрализаторов невозможно из-за использования этилированного бензина, а также их применение ведет к увеличению расхода топлива на 7-12% и стоимость таких нейтрализаторов составляет примерно 300$ США. 7

Выбросы отработавших газов автомобилей намного больше при запуске холодного двигателя, чем при эксплуатации разогретого. Количество выбросов увеличивается при использовании автомобиля в холодных климатических условиях, что характерно и в нашей стране.

Постоянно растущие требования к качеству моторных топлив требуют поиска новых эффективных средств, улучшающих их эксплуатационные свойства. Часто использование присадок является единственно возможным способом поддержания оптимального режима работы двигателя. Использование присадок к топливу предоставляет широкие возможности оперативно и гибко влиять на качество топлива и процессы горения. Введение присадок позволяет, не расширяя ассортимента товарных топлив приспосабливать их под конкретные условия эксплуатации, например, в межсезонный период придавать бензинам антиобледенительные свойства или улучшать антидымные характеристики дизельных топлив при форсированных режимах работы двигателей. Кроме того, использование присадок позволяет наиболее быстро и при минимальных затратах снижать количество токсичных выбросов на транспорте. Для этого не требуется больших капиталовложений, проектирования и строительства новых установок, а затраты на приобретение и введение присадок в топливо дают немедленный экологический или экономический эффект[5]. Поэтому большое внимание уделяется присадкам, снижающим токсичные выбросы и не влияющим на качество моторных топлив. В ТюмГНГУ разработана многофункциональная присадка, значительно снижающая токсичность выбросов и расходуемая примерно в 100 раз меньше, чем существующие мировые аналоги[6].

Для внедрения присадки было необходимо исследовать ее влияние на комплекс эксплуатационных свойств моторных топлив, а также 8 установить имеются ли выбросы N1 с отработавшими газами, так как N1 обладает высокой токсичностью.

Целью данной работы стало исследование влияния многофункциональной присадки на основе № на комплекс экологических и эксплуатационных свойств моторных топлив. 9

Заключение диссертации по теме «Химия и технология топлив и специальных продуктов», Куваева, Елена Николаевна

Выводы

1. Исследовано влияние присадки на экологические и эксплуатационные свойства моторных топ л ив.

2. Разработаны упрощенные методики для определения влияния присадки на моющие и антинагарные свойства моторных топлив.

3. Установлено отсутствие выбросов N1 в отработавших газах двигателя.

4. Определено, что содержание, в отработавших газах двигателя, бенз-а-пирена и полициклических ароматических углеводородов, легче бенз-а-пирена, снижается при применении присадки ~на 95,34%.

5. Определено, что многофункциональная присадка на основе № снижает коррозию ~на 48% для бензина, ~на 59% для дизельного топлива; повышает моющие свойства моторных топлив в 2,3 раза; снижает расход бензина на 5-10%; уменьшает давление насыщенных паров моторного топлива на 15,4-21%; электропроводность топлива повышается в 1,6 раз.

6. Подготовлен, разработан и утвержден комплекс документов, необходимых для внедрения многофункциональной присадки на основе №.

7. В настоящее время проводятся работы по внедрению присадки в г.г. Сургуте, Тюмени и Уфе.

136

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Куваева, Елена Николаевна, 2000 год

1. Нефтегазовые технологии. 1999. - №2. - с. 24-25

2. Азев В. С., Лебедев С. Р., Митусова Т. Н., Емельянов В. Е. Улучшение качества автомобильных бензинов и дизельных топлив // ХТТМ. 1998. - №5. - с. 5-8

3. Нефтегазовые технологии. 1997. - №6. - с. 31-34

4. Паренаго О. П., Давыдова С. Л. Экологические проблемы химии нефти // Нефтехимия. 1999. - том 39.- №1. - с.3-13

5. Данилов А. М. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. М.: Химия, 1996 232 с.

6. Патент 2082751. Россия, 1997

7. Нефтепродукты (справочник) под редакцией проф. Лосикова Б. В.,-М.: Химия, 1966-776 с.

8. Данилов А. М. Классификация присадок и добавок к топливам // НП и НХ. 1997. - №6. - с. 11-14

9. Кулиев А. М. Химия и технология присадок к маслам и топливам -Л.: Химия, 1985 312 с.

10. Ю.Чертков Я. Б. Моторные топлива Новосибирск: Наука, 1987206 с.

11. Нефть и химия. 1996. - 30, №2. - с. 3-9 - Болг.

12. Патент 2102437. Россия, 1998

13. И.Кильянов М. Ю., Голубовских В. А., Чеховская О. М., Винокуров В. А. Влияние присадки ФК-4 на антидетонационные свойства бензинов термокаталитических процессов // НП и НХ. 1998. - №1. - с. 23-25137

14. Филимонов И. В., Ананьина Н. В., Чижов В. Б. Исследование эффективности действия антидетонационной композиции АДА и ТЭС // НП и НХ. 1996. - №5. - с. 22-24

15. Патент 2101327. Россия, 1998

16. Miyawaki S., Date К., Akasaka Y., Maeda Т. Evolution of MTBE gasoline by Japan passenger cars // SAE Techn. Pap. 1980. - №801352. - P. 13

17. Effect of MTB blending on the properties of gasoline / Hamid Syed Halim, AH Mohammed Ashraf // Fuel Sci. and Technol. Inf. 1995. -13, №5. -P.509-544.

18. Hashimoto Kohtaro, Arai Mitsuru, Tamara Masamitsu // J. Fac. Eng. A / Univ. Tokyo. 1995,№33. - c. 60-61.19.Патент 5482518. США, 1996

19. Присадки к маслам и топливам. Труды научно-технического совещания. Под ред. Крейна С. Э., Санина П. И. и др. М.: Гостоптехиздат, 1961 - 395 с.

20. Горбунов Г. В., Кириллов В. В., Данилов А. М. Исследование нагароочищаюгцих свойств присадок к дизельным топливам // НП и НХ. -1996. -№3,- с. 14-15

21. Саблина 3. А., Гуреев А. А. Присадки к моторным топливам М.: Химия, 1977 - 256 с.

22. Данилов А. М., Митусова Т. Н., Окнина Н. Г., Пережигина И. Я., Соколов В. В., Меленчук И. А. Разработка и испытания антидымной присадки ЭФАП-Б // НП и НХ. 1995. - №3. - с. 12-14

23. Патент 2009175. Россия, 1995

24. Rare-earth additive cuts diesel fuel emmissions // Chem. Eng. (USA). -1997,- 104, №2.-c. 17

25. Билалов E. Б. Транспорт и противодымные присадки // Международный симпозиум. "Проблемы экологии в нефтепереработке и нефтехимии", Экология-95, Уфа, 14-15 дек., 1995: Тезисы докладов Уфа, 1995.-с. 11

26. Патент 2009173. Россия, 199582.Патент 5334227. США, 1995

27. Фазмахметов Р. Г., Шпиро Г. С., Сальникова И. В., Парфенов Е. В. Подбор и технология получения противодымных присадок к дизельным и жидким котельным топливам // ХТТМ. 1997. - №4. - с. 42-43

28. Сокалов Б. Г., де Векки А. В. Современное состояние и перспективы развития синтеза и применения депрессорных присадок к топливам // НП и НХ. 1996. - №5. - с. 27-31

29. Шапкина Л. Н., Метленкова С. А. Химическая модификация низкомолекулярного этилена для получения депрессорной присадки к печному топливу / Сб. научных трудов ВНИИНП. М.: ВНИИНП, 1990. -Вып. 61. - с. 73-77

30. Чесновицкий К. Г. и др. // ХТТМ. 1993. - № 1. - с. 7-8

31. Башкатова С. Т. и др. // ХТТМ. 1992. - №9. - с. 4-6

32. Заявка 59-115389. Япония, 1984

33. Заявка 62-45692. Япония, 1987

34. Заявка 59-149987. Япония, 1984

35. Eur. Pat. Appl. 479953, 1992; С. А. 1992. - V. 117. - 194989 g.

36. Eur. Pat. Appl. 448166,1991; С. A. 1992. - V. 116. - 8711 s.

37. Самойлов С. П., Монастырский В. Н. // ХТТМ. 1973. - №2. - с.60.6214194.Патент 5102427. США, 199295.3аявка 51-157106. Япония, 197696.Патент 3235347. США

38. Митусова Т. Н., Данилов А. М. Депрессорные присадки // Автомобильная промышленность. 1996. - №6. - с. 24-25103. Патент 269692. ЧССР, 1991

39. Хицман Д. О., Лимард Р. Е. В кн.: Качество моторных и реактивных топлив, масел и присадок (по материалам VII Мирового нефтяного конгресса). Под ред. Папок К. С. и Виппера А. Б. М.: Химия, 1970-300 с.

40. Патент 93043694/04. Россия, 1998

41. Патент 2009176. Россия, 1995111. Патент 5160507. США, 1994112. Патент 5256165. США, 1993113. Патент 5284493. США, 1995

42. Патент 164413. Польша, 1995

43. Емельянов В. Е., Кюрегян С. К., Рудяк К. Б. // НП и НХ. 1980. -№11.-с. 8-10

44. Кюрегян С. К., Демиденко К. А. // ХТТМ. 1979. - №1. - с. 6062

45. Гуреев А. А., Фукс И. Г., Лашхи В. Л. Химмотология. М.: Химия, 1968 - 386 с.

46. Лернер М. О. Химические регуляторы горения моторных топлив М.: Химия, 1979 - 224 с.

47. Малышев А. Н., Широких Д. П. Новый каталитический нейтрализатор // Автомобильная промышленность. 1995. - №8. - с. 32-33

48. Мерцалов А. А., Куров Б. А., Нестеров В. А. Методика испытаний // Автомобильная промышленность. 1995. - №8. - с. 33-34

49. Химия окружающей Среды. Под ред. Дж. О. М. Бокриса, М.: Химия, 1982-671 с.

50. ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА ТЮМЕНИ1. РАСПОРЯЖЕНИЕ1. От С&. /о?. 1998 г.1. Тюмень

51. Об улучшении состояния атмосферного воздуха города путем внедрения присадок к моторным топливам

52. Признать целесообразным применение присадок ( типа КМ или альтернативные) к топливам, ввозимым в город, улучшающих экологические показатели и рекомендовать организациям всех форм собственности реализовать моторное топливо, обработанное присадками;

53. Просить Государственный комитет по охране окружающей среды Тюменской области при согласовании лицензий на право торговли моторными топливами требовать необходимость введения присадки, улучшающей экологические свойства топлива;

54. Просить Тюменскую областную нефт&йнсйекцию осуществлять контроль за применением присадок на территории города;

55. Рекомендовать ассоциации "Запсибнефтепродукт" введение присадки к реализуемым моторнь: -чшливам в городе Тюмени;