Стабилизация бензино-метанольных смесей тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ШСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОШЩ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДШИЯ НЕФТИ И ГАЗА имен* И.М.Гуйхдна

На правах рукопася УДК 665.7.038.5

ЛЕГЕССЕ ДИЛЕССЕ АСРАТ СТАБИЛИЗАЦИЯ БЕНЗИНО -МЕТАНО ЛЬНЫХ СМЕСЕЙ Спепгальяость 02.00.13 - Нефтехамая

АВТОРЕФЕРАТ диссертадга на соаскаяае ученой сгепена кандидата технических наук

Москва - 199.?

Работа выполнена в Государственной Ордена Октябрьской Ре болиш и Срдека Трудового Красного Знамена Академия нефта а газа имена И.5»'..Губкина.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Лыков Ü.I1.

инициальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Спиркин В.Г.

кандидат химических наук lü/іихтер Э.Б. '

Велупіез Предприятие: Московский нефтеперерабатывающий

завод *

Ьащкта состоится 1^3” (р&-£го-5а в 7 0 час. ка заседании специализированного совета Д.C53.27.il. пря Государственной-Академии нефти к газа им. И.М.Губкина то адресу: 117917, г.Москва, ГСП-1,

Ленинский проспект, 65.

2 диссертацией мо&ко ознакомится в библиотеке ГАНГ им.Я.¡.'.Губкина.

Автореферат разослан (¿ /?6r^-r£j.9Sg г.

Ученый секретарь Специализированного

йовета : кандидат химических нау . Иванова Л.В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность проблемы. Ограниченность запасов нефті на Одажайшую перспективу ж сохралепза ведущей роля минеральных топлжв выдвлгаэт на первый план проблему создания альтерната »-ных топлав, заменяющих нефть а газ. Автомобільній транспорт расходует свило 60? проїзнодамых нефгялкх топлав, а маро вое потребление моторных топлвв, в той чясле и автомобільних беязі-нов, постоянно возрастает.

Прж асподьзовама в составе бензанов назшах алафатачес-ках спиртов, обладаниях высокама октановыми числами, может быть достігнута значательная экономия нефта а возрастет величина пробега автомобяля на еданацу расходуемой нефта.

Пошто экономна яефтяных ресурсов аспользование кледород --содержапдх добавок в качестве компонентов бензанов значительно снажает колачесгво вредных выбросов в атмосферу, одшш аз главных асточнаков загрязненая которої оксадама азота а углеводородами является автомобильный транспорт. Одним аз основных направлений защиты окружающей среды является прекращение использования в бензинах сванецсодержащих антидетонаторов.

Решение этих вопросов в значительной степени зависит от организации производства перспективных кислородсодержащих компонентов бензанов, которые не только обладает высокими октановыми числами, но а значительно уменьшают содержание оксада углерода, углеводородов и др-угих вредных компонентов в отработавших газах. Таким образом, для получения товарных автомобильных бензинов возникает необходимость вовлечения в их состав таках высокооктановых добавох как метил-трет-бутиловнЯ эфир,

этанол, метанол и др.

Важное место б ряду кислородсодержащих компонентов бензинов принадлежит ме?анолу, особенно с-учетом широких возможностей, открывающихся при его производстве из газа я утля, что обеспечивает з долгосрочной перспективе дешевую и доступную сырьевую базу, отработанную технологии производства и низкую стоимость получаемого продукта. . ”

Одной из наиболее серьезных проблем является низкая физическая стабильность бензаяо-метанольных смесей /ШС/ а особенно их чувствительность к воде, .что требует обязательного введения в подобную систему специальных стабилизаторов/сораство-рителей/.

Из высших спиртов наибольший интерес представляет изобу-танол, так как он обладает лучшими стабилизирующими свойствами. При широком внедрении бензино-метанольных смесей на автотранспорте существующие производства кзобутанола не могут обеспечить •потребность в стабилизаторах. В странах СНГ в настоящее время не освоен промышленный валуек-эффективных и дешевых стабилизаторов ШС, а систематических исследований в этом направлении проводится недостаточно.

Значительный практический и научный интерес представляет разработка эффективных и дешевых стабилизаторов ШС, получаемых на базе доступного сырья или отходов нефтехимических производств, исследование эффективности их действия и влияния на ' эксплуатационные свойства топлив.

Таким образом, установление закономерностей действия ста-билизаторов/сорастворителей/ в ЕМС и создание на этой основе новых стабилизаторов является актуальной задачей.

Нель работы. Разработка новшс эффективных стабилизаторов /сорастворителей/ для ШС и изучение особенностей механизма

их действия.

Основные задача исследования.Изучение влияния сорастворз-телеЗ поверхностно-активного типа на стабильность БАС.

Изучение особекйостей механизма стабализарупщего действия в ШС стабилизаторов спирто-эфирного типа. ,

Изучения влияния стабилизаторов на эксплуатационные характеристики БМС лабораторными и стендовыми методам.

Научная новизна. Впервые для повышения фазовой стабильности ШС проведено систематическое исследование многотонажных отходов нефтехимических производств - сложных спирто-эфирных смесей и научно обоснованна возможность их использования в качестве стабилизаторов/сорастворителей/ метанольных бензинов.

Изучена способность СЭС снижать поверхностное натяжение на межфазных границах углеводороды - полярная среда а установлено, что сгшрто-эфирнне смеси способны выполнять функции эф-1 фективных стабилизатрров сложных гетерогенных систем типа углеводороды - метанол - сорастворзтель.

Спектральными методами доказано, что при растворении метанола в углеводородных средах в присутствии гомогенизаторов спирто-эфирного типа образуются раЕ.човесные коллоидные дисперсные системы - критические эмульсии, .для1 которых были определены концентрационные и температурные границы существования.

Получены численные критерии параметров регулирования фазовой стабильности ВЛС в зависимости от соотношения углеводородов,метанола, воды и сорастворителей спирто-эфирного типа.

Практическая ценность работы. На основе отходов многотоннажных нефтехимических производств технических СЭС - кубовых остатков производства бутанояов - разработан новый эффективный стабилизатор бензино-метанолышх смесей.

Показана практическая возможность создания метазольнкх бензинов типа А-76 /К.;С-5/ и АИ-93 /ЕМС-20/, включающих соответственно 5 а 20^ метанола и 2,5 к 4? масс, стабилизатора типа СХ и не содер-.т.агнх тетраэтилсвинец в качестве высокооктановой добавки. Показано расчета™, что применение стабилизированных ЕМС дает значительный экономический ээфект за счет предотвращения экологического ущерба, наносимого окружающей среде. ’

Реализация результатов работы. Составлены технические условия ка стабилизатор Б.1С - техническую СЭС /ТУ 38.602-01-01а81-89/ в ПО"Ангарскнефтеоргсинтез".

Получена опыгно-промшдленяая партия стабилизатора СХ, полностью соответствующая разработанном ТУ и испытанная с положительными результатами во ВШИ НП и в/ч 74242 в объеме комплекса методов квалификационной оценка бензинов, включающих кислородсодержащие компоненты.

На базе отходов нефтехимических производств Стерлитамакского СПНХ.З разработан высокооктановый-метанольный бензин, стабильный до -60 С, с использованием стабилизатора типа СЭС и вылущена опытная партия бензина. Качество полученного метанольного бензина полностью соответствует требованиям ГОСТ 2084-77 на бензин АИ-93.

Апробация работы. Отдельные разделы диссертационной работы докладывались на Щ республиканской конференции молодых ученых-хи-гаков /Баку,1988/;на Всесоюзной научно-технической конференции "На-учио-технический прогресс в химмотологии топлив и смазочных мате-р;;алов"/Днепропетровск,1990/; на Всесоюзном семинаре "Химмотология -теория и практика использования горючих и смазочных материалов в технике" /Лосква,1391/.

Основное содержание исследований отражено в 4 печатных работах.

Структура и объем диссеоташя. Диссертационная работа состоит из введения, пятя глав, выводов, списка использованной литература и приложений. Работа изложена на 160 страницах далшнописного текста, вклпчает 22 таблица, 68 рисунков, 85 наименований использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕШНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулиро-." вана цель, научная новизна и практическая значимость результатов исследований,,представленных в диссертационной работе, праведен перечень основных научных-положена! и решенных задач, выносимых на защиту.

В первой главе рассматривается вопросы применения низших спиртов в качестве альтернативных топлив, проблемы, возникающие прн эксплуатации автомобильных двигателей, использутаих в качестве топлив бензияо-метанольные смеси /ЕМС/. Изучены факторы, оказывавшие влияние на фззическтв стабильность ЕМС. Приведен анализ литературных и патентных данных по исследованию и применению различных типов стабализаторов/сорастворятелей/ Е<1С, предполагаемому механизму их действия. Установлено, что основными классами соединений, на основе которьос следует вести разработку стабилизаторов для ЕМС, являются кислородсодержащие соединения типа высших алифатических спиртов и эфиров. Большой практический и научный интерес представляло изучение возможности повышения физической стабильности ВМС введением в них стабилизаторов, содержащих спирто-эфирные смеси, являющиеся мно-тоннажными отходами нефтехимических производств.

На основе обобщения л анализа литературных данных определены направления работы по улучшении физической стабильности БИС

Втопяя г ля та посвящена методам исследования, использованным в работе. К основным методам относятся спектроскопические исследования поверхностно-активных характеристик стабилизаторов и углеводородных смесей. Кратко изложены физические, химические и физико-химические методы анализа. Исследование свойств автомобильных бензинов проводили в соотвествии с требованиями ГОСТ 2084-77 и по комплексу методов квалификационной оценки бензинов. Результаты анализов обсчитывались с помощью ЭВМ и персональных компьютеров. Проводилось моделирование процесса получения ШС на основе регрессивного анализа экспериментальных данных. . '

Третья глава диссертации посвящена выбору объектов исследования - сложных спирто-эфирных смесей/СЭС/, эффективно улучшающих физическую стабильность ШС, изучению их физико-химических характеристик и исследованию характера взаиморастворимос-ти метанола с углеводородами и роли сорастворителей/стабили-заторов/.

Для исследований был выбран ряд индивидуальных кислород -содержащих соединений и их смесей. В качестве кислород^содержащих смесей использовались сложные технические спирто-эфир-кые смеси - кубовые остатки производства бутиловых спиртов процессом оксосинтеза, получаемые в ПО"Ангарскнефтеоргсинтез"-- /к/ и "Салаватнефтеоргсинтез" - /С/.

Для сложных технических смесей кислородсодержащих продуктов были исследованы основные физико-химические характеристики, представленные в таблице 1.

Для опенки проявления изучаемыми кислородсодержащими стабилизаторами поверхностно-активных свойств в углеводородных средах и прогнозирования механизма действия стабилизаторов в . бензино-метанольных смесях нами было проведено исследование

поверхностно-активных свойств низших спиртов - С*, высших алифатических спиртов, спирто-эфирных смесей/СЭС/ и других кислородсодержащих ПАВ в углеводородах.

• Таблица 1.

Физико-химические характеристики CSG - кубових остатков про-пзводства бутилових спиртов пропессо?л оксосинтеза.______________

й ! Образцу ! плот- t Числа, мг KQH/r __________________¡Бром- Шол.

! ! ность,¡кислот-¡омнле-! эфир-! гидрок-Гное !ИС-

кг/мЗ ! ные ! кия ! ные .'сальные ¡число. !са __________________________________________________________гВ&Агог

1 ! СЭС-1/А/! 872 ! 1,5 ! 121 ! 119 ! 216 ! 11 >162,2

2 ! СЭС-2/а/! 865 ! 1,5 ! 105 ! 103 ! 116 ! 16 >165,5

3 ! СЭС-3/A/t 870 ! 1,2 I 119 ! 118 > 188 ! 7 !158,9

4 ! СЭС-4/А/! 852 ! 0,2 ! 85 •85 ! 219 ! 22 >164,0

5 ! СЭС—1/С/! 872 ! 0,5 ! 101. ! 100 ! 164 ! 1,5 ! 159,7

6 ! СЭС-2/С/! 855 ! 1.8 ! 69 ! 69 ! 215 ! 27 1162.9

/А/ - ШГАнгарскнефтеоргсинтез”; /С/ - ПО"Салаьатнефге оргсинте з".

Установлено, что на границе раздела фаз все образцы СЭС эффективно снижает поверхностное натяжение, т.е. являются полноценными ПАВ.

Были изучены закономерности взаиморастворимостл индивидуальных углеводородов и их смесей с метанолом как в отсутствии, так и в присутствии различных поверхностно-активных стаба-лизаторов/сорастворятелей/. Сильное рассеивание сЕета в подобных системах позволило использовать для их анализа метод ультрафиолетовой спектроскопии.

Бело сделано предположение о дисперсном характере существования полярных соединений типа низших алифатических спиртов в неполярных растворителях-типа алифатических углеводородов. Критерием оценки перехода от состояния истинного раствора к коллоидной дисперсной системе для низшего спирта в углеводорода являются точки перегиба на прямых зависимости оптической плотности раствора от концентрации полярного компонента.

ОГПМЧЕСМДЯ ПЛОТНОСТЬ СМЕСИ Оптическая плотаст смчи

На рис.1 и 2 показана зависимость оптической плотности гептано-метачольной смеси от концентраций метанола и содержания воды.

и

Рис.1 Зависимость оптической плотности /Ь / растворов метанола и СЭС в к-гептане от их концентрации: •

1 -метанол/0,085? масс.воды/^*

2 -ыетанол/0,16% масс.воды/

0.07

0,0$

0,05

0,04

0,03

0.02

0.01

4.Ь 52 кЬ 6А

Концентрація спнга,

с-га*

1)

%

А

/ г

/

1/

Рис.2 Зависимость оптической плотности /Ь / растворов метанола и СЭС в н-гептане от их концентрации:

1 -»-гептан-С ЭС-2/А/;

2 -к-геитан-СЗС-2/С/-

2 3 4 5 6 7

Концентрацій спирта,

С‘Юг -

Аналогичные зависимости были получены для растворов лирных

спиртов С2-С4 и высших спиртов Сд-С16 в н-гептане я для сложных спирто-эфирных смесей /СЭС/, что подтверждает универсальный характер полученных зависимостей.

Резкий перегиб на линиях зависимости оптической плотности //> / от концентрации спирта /С/ подтверждает предположение о возможном фазовом переходе. . ■

Таким образом, показана возможность возникновения коллоидной дисперсной системы, образующейся при введении в углеводородную неполярную среду /н-гептан/ полярных соединений - алифатических спиртов С|-С|2 и сложных спирто-зфирных смесей.

Проведенные исследования позволяют'-сделать вывод о том, что углеводородно-спиртовые смеси представляют собой термодинамически устойчивые лио^ильные системы. Для этих смесей, образованных молекулами, не обладающими резко выраженной дифильностью, в сравнительно узком температурном и концентрационном интервале вблизи критической температуры абсолютного смешения фаз нами наблюдалось образование равновесных коллоидных систем - критических эмульсий. Проведенные исследования позволили определить температурные и концентрационные границы их существования, г.е. условия устойчивости и разрушения.

Использованный принцип поиска эффективного стабилизатора заключается в анализе и подборе компонента, обладающего практически неограниченной растворимостью с каждым из двух взаимно ограниченно растворимых компонентов /метанола и углеводорода/. В качестве со-растворителя наследовались алифатические высшие жирные спирты, простые и сложные эфиры, технические спирто-эфирные смеси и ряд других соединений.

На рис.З приведена зависимость оптической плотности смеси н-гептан-метанол от концентрации спирто-эЛирного стабилизатора и по точкам перегиба определены ККМ растворов ПАВ. Из рис. вид-

ко, что значения КИЛ для растворов на основе различных партий СЭС близки между собой и находятся на уровне н-октанола.

13 ■ '

47

0.6

0.5

§ 0.3

I 0,<

/

/ /

/

)

/ 1

/ 1

Рйс.З Зависимость оптической плотности /$ / угдеводарад-но-иатанольних смесей от концентрации стабклязатора /С/: н-гептак гизтацол

1 -СЭС - 1/к/;

2 -СЭС - 2/С/.

0 2 А Ь Е ГС й ,

КощЕктаия стдеил^аАЮРА,

С, % КАК.

Та же зависимость от концонтрадаж СЭС приведена ка рис.4 для В5С Стерлнтамакского ОШГХЯ. '

Рес.4 Зависимость оптической плотности /Ь / углеводород ко-иа тональных смесей от концентраций стабилизатора /С/;

ЕЖ Стерлктсмакского ОПНХЗ .

СЭС - 2/А/.

СД КМ£.

Исследование системы н-гептая-метанол-стабилизатор/сораство-ратель/ позволяло определить концентрационные переходы от моле-гулярной к коллоидной растворимости для греххомпонентной система, где два 553 трех компонентов ограниченно взаимно растворила, но каждый из них попарно с третьим компонентом имеет практически неограниченную растворимость [ряс. 5 з б).

о и

:х

Зт'

5 О

2.5

9.0

15

I 1.0

вс а.

3 С*

1ч «»

а <

=* ы 2 ^

О

С* 2

Т

Рис.5 Зависимость количества солюбилизированного з мицеллах стабилизатора красителя от концентрации стабилизатора: -1 - СЭС—1/А/;

2 - СЭС—1/С/;

3 - СЭС-2/С/.

3,0 6.0 7.0 5.0 5.0

НоИЦйтщМ СТД5ЯЛУЗА70РА

, в смай, % млс.

10.0

•ев о

гт

7 с» ге

5 *

15

5 9

•X и»

^ 2Г ^ =с 3 г

* Рнс.6 Зависимость количества солюбзиизарованиога в 2яицеллах стабилизатора красятеля от соотношения метанол: стабилизатор:

1- СЭС-1/А/;

2- СЭС-1/С/;

3- СЭС2/С/.

Таким образом, было установлено, что при изменении соотношения метанол: стабилизатор в определенных концентрационных предел л ах в области существования критической эмульсии, можно изменять тип топливной эмульсии, т.е. реализуется переход от прямой к обратной эмульсии. При этом диапазон концентраций такого перехода для различних СЭС практически одинаков, что свидетельствует как о близости их химического состава, так и о едином механизме их действия. Перегибы на линиях зависимости /рис.5 и 6/ отражают переходы от одного типа топливной эмульсии к другому, что имеет место в системе существования критической эмульсии.

Четвертая глава посвящена исследованию эффективности действия поверхностно-активных кислородсодержащих стабилизаторов в углеводородо-метанольных смесях.

Исследования имели, целью создание стабилизированных ЬдС.

В качестве углеводородного компонента ЕМС были выбраны три образца товарного неэтилированного автомобильного бензина А-76 Московского нефтеперерабатывающего завода.

Наряду с ними в качестве базового компонента Е.'С были использованы сложные углеводородные смеси - отходы производства Стерлитамакского ОПНХЗ, включающие изопентан, толуол и нафтенопарафиновую фракцию.

В качестве стабилизатора разрабатываемых метанольных бензинов были исследованы алифатические спирты, стабилизаторы типа СЭС ПО"Ангарскнефтеоргсинтез" и ПССалаватнефтеоргсинтез" и ряд классических кислородосодержащих масловодорастворимнх ПАВ типа алкиламадов и оксиэтилированных- соединений. '

Как видно из рисунков 7. и 8 испытанные поверхностно-активные вещества обладают высокой стабилизирующей способностью по от-шению как к ИС - 15, так и к ЕМС - 5. .

+ 30 +10

+30

но

-га

-30

-50

-70

НоицЕнпадм стабилизатора , */. масс

т.°с

0,05

0.(5

Рис.7 Зависимость температуры расслаивания ШС от содержания стабилизатора СЭС-2/С/ и воды в смеси

3 н-гептан я 15% масс„мета-2 нола:

4 содержание воды,? масс.

1 - 0,02; ' ' -

2 - 0,06;

3 - 0,09.

Рис.8 Зависимость температуры расслаивания ШС на базе бензина А-76 МНПЗ/5# масс.метанола/ от содержания стабилизатора и воды: .

а/ концентрация стабилизатора :/изоб/ута-

1- 1,3;

2- 1,7;

3- 2,5.

нол/

2

3

-

б/

б/ концентрация стабиг лизатора:/СЭС/

1- 1,3;

2- 1,7;

3- 2,5.

% НгО

¿эффективность сорасгворителей поверхностно-активного типа в ЕМС достигается вследствие повышения устойчивости критических

эмульсий я слащеная влево равновесия: истинный раствор коллоидная система тг~*- расслоение фаз.

Для систем, содерзаазх ■асследуеиые стабилизатора, нала били составлены программы а проЕздены расчета температур всмутнения композиций, включагдах изтаиол, бензин, воду. Расчеты проводились на персональном компьютере типа РС-аТ. Часть результатов этих вычислений, а также экспериментальные данные приведены на рис.9, где . показана теьшературы помутнения ШС в зависимости от концентраций, вода я стабилизатора для различных видов стабилизаторов при концентрации метанола 5 а 15$ касс. Использование полученных моделей позволяет управлять качеством ШС, т.е. обеспечивать нужное качество для.заданных условна его эксплуатации. .

Рис.9 Еогюграмыа для определения температуры помутнения /у/ ШС в зависимости от содерясанля воды Д^/ л стабилизатора /*2/.

Было показано, что зависимости количества воды, удерэт.Еаемой стабилизатором, от его содержания в ШС близки к линейной и для всех видов стабилизаторов эффективность резко снижается по мере обводнения образцов БАС. Результата исследований позволили установить что кубовие остатки производства бутанолов, представляющие собой сланные технические) спирто-эфирны? смеси, но уступают по эфЬек-

тЕшоста дєйстеї.'і алгфатическкм спиртам С^-Сд.,

Танка обрізай установленочто, СЭС способны шполнять функции гф$ехтигаого стабилизатора слоквні гетерогенные систем типа углеводорода- этанол- сорастворитель. Для более полной, оценка способности СЭС стабилизировать Е'С были проведены сравнительные испытания БЛ-5 па основе бензина А-76 МНПЗ со стабилизаторами -СЭС /1,5 и 2,5? касс./ и изобутаколом в тех же концентрациях. Изо— бутакол был внбрап в качество образца сравнения поскольку в СССР просадились шрэкие испытания кетанольнызс бензинов с этим стабилизаторов. Результати испытаний представлены ва рис.10.

0ЩШШЕ ншшиюа и ьоди,

У* масс.

Рис.10 Зависимость температуры расслаивания ШС на базе бензина А-76 МНПЗ /Ъ% масс, метанола/ от содержания ста- . билизатора и воды: содержание воды, % масс.: 1-СЭС-1/А//2,5%/'

2-СЭС-2/А//1,Ъ%/; 3-изобутанол /2,5$/; 4-пзобутанол /1,5%/.

Было показано, что если предполагается контактное равновесие топлива с небольшим количеством воды /до 0Д5Я глее./, разделение (Ьаз мосто предотвратить путец взедения добавочного количества со-растворителя при самых низких температурах.

Кок видно из рис.10, стабилизатор СЭМ по эффективности действия превосходит кгобутанол для Н.!-5 в концентрации 1,5% масс, и обладает оданаковк.: действием в концентрации 2,5% масс. Введение ста-

билизаторов типа СЭС позволяет при содержании воды в БМС 0,02% масс, снизить температуру помутнения с -34 до -70°С и ниже, т.е. не менее, чем на 36°С. Таким образом, проведенные исследования влияния стойкости БИС к действию воды от температуры и взаимных соотношений метанол¡стабилизатор, позволили создать БМС, содержащие 5$ масс, метанола и 2,5$ масс. СЭС, достаточно стабильную при температурах до 0°С. ото означает, что подобные метанольные бензины могут применяться в летний период на всей территории России.

Стабилизатор СЭС был использован также в смеси с изобутанолом / 4 и 6# масс, соответственно / для создания метанольного бензина на базе отходов производства С01ШЗ, имеющего температуру помутнения ниже -60'С, т.е. пригодного.к круглогодичному применению на всей . территории России. '

Проведенное исследования позволили также сформулировать технические требования к стабилизаторам ШС на базе СЬО, которые приведены в таблице 2. ,

Таблица 2.

Технические требования к стабилизаторам типа СЭС на основе ктбовых остатков бутиловых спиртов для ВИС._____________________

№ ! наименование показателей ! ношы

1 внешний вод однордная подвижная жидкость от светложелтого ДО коричнег го цвета

2 плотность при 2042,кг/м3 830-890

3 массовая доля воды, %, не более 0,0В . .

4 кислотное число, от КОН/г, не более 2,У

5 температура конца кипения,’С, не более 275

6 содержание механических примесей отс.

7 температура расслаивания смеси углеводородов /50% п-ксиола и 50$ н-гептана/, включающей Ъ% метанола и 1.7? стабилизатора СЗС, содержащей 0,02$ воды,'С, не выше -40

сояеожашей 0.10% волн."С. не выше -5

Полученные результаты били использованы для составления технических условий на стабилизатор бензииг-метанольных смесей - кубо-

вый остаток бутиловых спиртов /СЭС/ ПО” Ангарскнефтеоргсинтез ".

В пятой главе рассмотрены вопросы практического применения стабилизаторов типа СЭС в различных ЕМС.

Били проведены исследования влияния, добавок стабилизаторов типа СХ на эксплуатационные характеристики автомобильных метаноль-ных бензинов по основным показателям ГОСТ 2084-77. Характеристика автомобильного бензина А-76 МНПЗ и ШС на его основе, с содержанием 5% масс, метанола приведены в таблице 3.

Таблица 3. ’

Характеристика автомобильного бензина А-76 ДйШЗ/ и смеси ВЛ-5 на его основа._____________________ - -—___________________

й наименование показателей !обозна-!нормы !фактич.! смесь Ш-5 '.чения !по Г0СТ!показат1с СЭС-2/А/ ! ! 2084-77! бензина!

1 Октановое число до моторному методу П 76 76,2 76,7

2 Концентрация свинца в бензине г/дмЗ отс. отс. отс.

3 фракционный состав температура начала кипения, не нюхе вС 35 39 37

10% перегоняется при температуре, не выше “С 70 51 52

50? перегоняется при температуре, не выше *С 115 84 . 79

905? перегоняется при температуре, не выше 'С 180 163 168

температура конца кипения, не выше "С 195 170 195 .

остаток, не более % 1,5 1 1,2

4 остаток+потери, не более % кислотность, не более мг.КОН/ЮОсм2 4.0 4.0 4,0 4,и

5 концентрация фактич.смол, не более мг/ЮОсмЗ - _ -

6 водорастворимые кислоты и щелочи - отс. отс. отс.

7 плотность при 20сС кг/мЗ не норм. 714 741

Для определения влияния концентрации стабилизатора СЭС- 2/А/

на физико-химические характеристики ШС Стерлитамакского ОПНХЗ были проведены исследования зависимости ряда показателей ГОСТ

2084-77 на свойства метанольных бензинов от соотношения стабилизаторов изобутанол:СЭС-2/А/ в этой ШС.

Результаты опытов представлены в таблице 4.

Таблица 4

Влияние концентрации стабилизатора СЭС-2/А/ на характеристики БМ-20-10 СШНХЗ______________ _________ ______ * ______

наименование

показателей

! нормы по ¡фактические показатели ¡ГОСТ 2084-77 ¡со стабилизаторами ¡/бензин АИ-93/изобутанол! Ublí-ü/A/:изо-

' ! ! бутанол________

_____________!___________¡1:1

1 ■температура начала кипения, С, не ниже 35 42 42 47

2 1-0$ перегоняется пш~темпе-ратуре,°С, не выше" ' '70 52 52 60

3 50$ перегоняется при температуре, °С, .не выше . 115 86 СО СП 115

4 90$ перегоняется при температуре, °С, не выше 180 135 163 150

5 температуоа конца кипения, С, не выше ' 205 180 210 203

6 остаток, %, не более 1,5 1,0 СО гН 1,2

7 остаток+потери, %, не более 4,0 3,0 3,0 3,0

8 кислотность, мг К0Н/100мл 3,0 - 3,2 3,7

9 содержание смол, мг/ЮОмл, не более 7,0 _ 8,0 7,0

10 массовая доля серы, %, не более 0,1 0,01 0,01 0,01

11 плотность при 20°С, кг/мЗ не норм. 782 769 775

Из данных таблицы 4 видно, что в бензине типа ЕЛ-5, стабилизированном смесь» изобутанола и СЭС-2/А/, введение большого количества стабилизатора СЗС-2/А/ - 5$ масс, будет оказывать отрицательное влияние на такие характеристики ЕМС как кислотность, температура конца кипения, остаток в колбе и содержание Фактических смол. По этим показателя:.!, хотя в незначительно/ степени, смесь Ш-20 СОПНХЗ не будет удовлетворять требованиям ГОСТ 2084-77. В связи с этим было предложено использовать комплексный стабилизатор в соотношении: СЭС-2/А/:изобутачол 2:3 /т.е. 4 и 6$ масс, соответственно на ЕЛ - 20 /. Как

видно из табл.4, такая смесь удовлетворяет требованиям ГОСТ 2084-77 по всем основным показателям.

Произведенная оценка влияния стабилизатора СЭС на коррозионную агрессивность БХ показала, что введение з В/С стабилизаторов типа СЭС не повышает их коррозионного воздействия на металлы. ■

Проведенные расчеты экономической эффективности применения метанольных бензинов, стабилизированных с помощью СЭС, показали, что в расчете на 100 тыс. автомобилей экономический эффект может составить 836 тыс.руб/год /по ценам на 1.01.91г./ за счет экономии ресурсов нефтяных топлив при использовании компонентов не нефтяного происхождения. Экономический эффект ' за счет предотвращения ущерба, наносимого окружающей среде, составляет 190 млн. руб/год при использовании'1,5 млн.т.

ЕМС-76-5. При использовании метанолъного бензина ЕЛ-20 СОПНХЗ, стабилизированного с помощью СЭС, экономический эффект составит .45500 руб/год. _

ВЫВОДЫ.

1. Впервые для повышения фазовой стабильности ВЛС проведено систематическое исследование многотоннажных отходов нефтехимических производств - сложных спирто-эфирных смесей и научно обоснована возможность их использования в качестве ста-билизатсров/сорастворктелей/ этих топлив.

2. Установлено, что сложные сплрто-эфирные смеси способны выполнять функции стабилизаторов сложных гетерогенных систем типа углеводороды - метанол - сорастворитель/стабилизатор/.

3. Установлено, что при растворении метанола в углеводородных средах в присутствии гомогенизаторов -спирто-эфирного типа образуются равновесные коллоидные дисперсные системы -

хритичесхяе эмульсии, для которых 0пли определены концентрационные и температурные границы существования.

4. Получены численные критерии параметров регулирования физической стабильности ШС в зависимости от соотношения углеводородов, метанола, воды и сорастворителя/стабализатора/ спирто-эфирного типа.

5. На основе отходов многотоннажных нефтехимических производств разработан новый эффективный стабилизатор бензино-метанольных смесей на основе технических СЭС - кубовых остатков производства бутанола процессом оксосинтеза.

6.Составлены технические условия на стабилизатор БС -техническую СЭС /ГУ 38.602 - 01 - 0181 89/ в ПО”Ангарскнеф-

теоргсинтез" и выпущена опытно-промышленная партия стабилизатора СЗС.

7. Результаты проведенных исследований были использованы

при разработке на базе отходов нефтехимических производств Стерлитачакского ОПНХЗ высокооктанового метанольного бензина, стабильного до -60°С, с использованием стабилизатора/сораст-ворителя/ типа СЭС. Показано, что качество этого бензина полностью отвечает основным требованиям ГОСТ 2084-77 на бензин АИ-93. '

8. Показана практическая возможность создания метаноль-ных бензинов типа А-76/ ЕЛС—5/, включающих Ъ% масс.метанола и 2,Ъ% масс.стабилизатора типа СЭС и не содержащих тетраэтилсвинца в качестве высокооктановой добавки.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах; ■

1.0.П.1ыков, В.Г.Колясоз, Д.А.Легессе, Е.В.Безгина. Спирто-эфирные стабилизатор); бензино-метанольных смесей. Те-

зисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в химмотологии топлив и смазочных материалов". Днепропетровск. 1990, с.31. '

2. 0.П.Лыков, 5.В.Коняев, А.Д.Легессе. Поверхностно-активные стабилизаторы бензино-метанольных смесей. Нефтепереработка и нефтехимия. 1991, Но, с.36-38.

3. 0.П.Лыков, Д.А.Легессе, В.Г.Колясев. Стабилизация бен-зино-метанольных смесей. Химмотология - теория и практика использования горючих и смазочных материалов в технике. Материалы семинара. М.:3нание, 1991, с.22-27.

4. 0.IIЛыков, Д.А.Легессе, В.Г.Колясев. Стабилизатор мета-нольных бензинов. Латериалы Щ республиканской конференции молодых ученых-химиков. Баку, изд."Элм", 1988, с. 40-43.