Анализ литературного материала по вопросу использования этилового спирта в качестве высокооктанового компонента автомобильных бензинов

ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ.

 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Анализ литературного материала по вопросу использования этилового спирта в качестве выскооктанового компонента автомобильных бензинов показывает, что в этом направлении к настоящему времени выполнен значительный объём научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. При этом, комплекс НИР и ОКР, направленных на повышение эффективности и агрегатной устойчивости бензин - спиртовых смесей, представлен наиболее широко в научно-технической и патентной литературе.

Одной из важных технических задач связанной с использованием этилового спирта в составе товарных автомобильных бензинов является повышение агрегатной стабильности бензин - спиртовых смесей. Агрегатная стабильность бензиновых композиций содержащих этиловый спирт зависит от содержания воды в топливной композиции и температуры. При этом, повышение содержания воды или снижение температуры приводит к помутнению и расслаиванию бензин - спиртовых смесей на две жидкие фазы –бензин - спиртовую и водно - спиртовую, что в практическом отношении является недопустимым явлением для товарных автомобильных бензинов. Помимо температуры на агрегатную устойчивость бензин - спиртовых смесей оказывают серьезное влияние углеводородный состав базового бензина, а также наличие присадок и добавок. Увеличение содержания ароматических углеводородов в базовом бензине способствует повышению стабильности бензин - спиртоых смесей. 

С целью повышения агрегатной устойчивости бензин - спиртовых смесей в топливную композицию добавляют специальные присадки (сорастворители), а также для приготовления бензин - спиртовой смеси используют ” безводный ”  технический этанол, содержащий не более 0,5% воды.

В качестве стабилизаторов агрегатной устойчивости бензин-спиртовых смесей находят применение спирты С₃-С₅, неионогенные ПАВ, эфиры глицерина и спиртов С₄-С₂₄, кетоны С₆-С₈ и другие.

Следует отметить, что оценка агрегатной стабильности спиртосодержащих товарных бензинов в большинстве публикаций выполнена на основе технологических испытаний бензин - спиртовых смесей, имеющих различный углеводородный состав базового бензина, и приготовленных с использованием различных  концентраций этилового спирта, а также различных стабилизирующих добавок. Это затрудняет систематизацию экспериментального материала и не позволяет провести качественную и количественную оценку эффективности действия стабилизаторов агрегатной устойчивости.

Для более глубокого изучения этой проблемы могут быть использованы классические физико – химические методы исследования фазовых равновесий в системе жидкость – жидкость. Углеводородо - спиртовую смесь можно представить как трехкомпонентную систему, состоящую из углеводорода, спирта и воды, которая при определенных условиях расслаивается, образуя две равновесные фазы. Для графического изображения состава трехкомпонентных систем при постоянном давлении и температуре применяются треугольные диаграммы. Треугольные диаграммы строят по методу Гиббса или по методу Розебума. Для построения фазовой диаграммы  используются метод титрования и хроматографические методы.

В литературе достаточно подробно освещены трехкомпонентные системы, содержащие отдельный углеводород, спирт и воду. Однако, для многокомпонентных систем, содержащих смесь углеводородов, этанол, воду, а также ароматические амины, различные спирты, и др. компоненты товарных бензинов, опубликованный материал отсутствует.

Целью настоящей работы является изучение равновесия жидкость-жидкость в системах, содержащих углеводородные фракции, этанол, воду при различных температурах (0° и -10°С).

Объектом исследований являются модельная углеводородная смесь, сотоящая из толуола и гексана (1:1), абсолютный этанол, дистиллированная вода.

8. ВЫВОДЫ.

1. Выполнен анализ литературного материала по вопросу использования этилового спирта в качестве выскооктанового компонента автомобильных бензинов.

Показано что, одной из важных технических задач связанной с использованием этилового спирта в составе товарных автомобильных бензинов является повышение агрегатной стабильности бензин-спиртовых смесей. При этом, оценка агрегатной стабильности спиртосодержащих товарных бензинов в большинстве публикаций выполнена на основе технологических испытаний бензин-спиртовых смесей, что затрудняет интерпретацию получаемых результатов и их обобщение.

В ходе анализа литературного материала сделан вывод о целесообразности проведения исследований фазовых равновесий жидкость – жидкость в многокомпонентных модельных системах, содержащих смесь углеводородов (ГИТ), этанол, воду, а также различные сорастворители.

2. В качестве объекта исследований использовали модельную смесь углеводородов (ГИТ) состава: н-гептан, изооктан, толуол-1:1:2, которая по групповому углеводородному составу близка к бензину риформинга установки ЛК-6у АНПЗ, а также сорастворители: метилтретбутиловый эфир технический, N-метиланилин технический, кубовые остатки бутиловых спиртов ОАО «АНХК», ксилидин технический, анилин технический, n – диметиланилин, пропиловый спирт,  изопропиловый спирт, бутиловый спирт, изобутиловый спирт, изоамиловый спирт, октиловый спирт,

3. Проведена серия опытов по изучению фазового равновесия жидкость – жидкость в системе ГИТ – этанол – вода с использованием классических физико – химических методов исследования, основанных на объемном и хроматографическом методах анализа, в том числе в присутствии стабилизаторов агрегатной устойчивости.

4. Показано, что растворимость воды в углеводородо – этанольных смесях зависит от группового  углеводородного состава исходной смеси  и содержания этанола в ней, и увеличивается  при введении в ее состав органических соединений, содержащих полярные группы, а именно, амино-, алкокси- и гидроксигруппы.

5. Найдено, что все исследованные сорастворители при их содержании 0,5 –1,5 % увеличивают растворимость воды с 0,2 до 1% для практически значимой области составов (концентрация этанола в смеси от 0 до 10%). При этом увеличении концентраций сорастворителей более 1,5% не приводит к дальнейшему увеличению растворимости воды в углеводородо – этанольной композиции. 

6. На основании результатов проведенных исследований показано, что введение в состав бензин – этиловых смесей  0,5 – 1,5% сорастворителей позволяет получить пятикратный запас по агрегатной устойчивости к действию атмосферной влаги, а также в случаях обводнения бензин – этиловых композиций сорастворители обеспечивают двукратное снижение потерь товарного бензина, за счет уменьшения количества подтоварной воды.  

АННОТАЦИЯ.

Пояснительная записка содержит научно - технические и патентные материалы по применению этилового спирта в производстве товарного автомобильного бензина.

В исследовательской части работы приведены результаты эксперимента по изучению фазовых равновесий в системе углеводороды – этанол – вода в присутствии различных стабилизаторов.

Работа содержит раздел безопасность и экологичность работы и экономический раздел. Графическая часть выполнена на семи листах.

Работа изложена на 166 страницах, содержит 48 таблиц, 23 рисункоа и 76 наименований использованной литературы.