Физико-химические закономерности изменения свойств дизельных топлив в условиях их подземного хранения в Сирийской арабской республике (26.10.2009)

Автор: Амер Марван Аммар

Гидропероксиды углеводородов, взаимодействуя с углеводородами, являются основой для образования непредельных углеводородов. Олефины, подвергаясь реакции диспропорционирования в присутствии О2, превращаются в смолистые соединения.

Смолистые соединения при многократной их конденсации друг с другом преобразуются в твердые продукты (карбены, карбоиды, асфальтены). При их коагуляции в объёме ДТ на дне резервуаров создаются осадки, а на стенках резервуаров образуются плотные плёнки.

Кроме того, из воздушной подушки, которая может быть соединена с внешней средой, в дизельном топливе растворяется и накапливается влага. Влага в топливе может переходить в капельное состояние. Капельки коалесцируют друг с другом и оседают на дно хранилища с созданием водного слоя. В этом слое могут растворяться соли, которые могут проявлять каталитическое воздействие на процессы окисления УВ, разложение ГПУВ, на процессы конденсации олефинов и другие процессы. Вследствие протекания таких процессов на поверхности и в объеме ДТ происходит ухудшение его качества. Это отражает актуальность изучения указанных процессов с выявлением закономерностей их протекания и образующихся продуктов во времени и по глубине ДТ в резервуарах.

Актуально, что полученные опытно закономерности изменения свойств товарных ДТ, хранимых в подземных хранилищах, выражаются в форме кинетических, термодинамических и параметрических уравнений, являющиеся основой создания математических моделей разных процессов, протекающих в объеме ДТ.

Цель диссертационной работы

1. Изучение и анализ свойств дизельных топлив с целью выявления закономерностей, связывающих качество ДТ с их свойствами и составом, и создание на этой основе кинетических, термодинамических и параметрических уравнений, обеспечивающих более полное понимание влиянии внешних и внутренних параметров на качество ДТ.

2. Выявление и анализ опытных закономерностей изменения качества дизельных топлив при их хранении в подземных хранилищах Сирийской Арабской республики и использование этих закономерностей для создания кинетических и параметрических уравнений, позволяющих выявить связь между временем хранения и глубиной расположения слоев ДТ в подземных хранилищах и качеством ДТ. Создание на основе выявленных закономерностей конкретных математических моделей, имеющих универсальное значение.

3. Исследование состава и свойств присадок и влияния их на свойства дизельных топлив с созданием параметрических уравнений и математических моделей на их основе.

4. Применение присадок к дизельным топливам, хранимых в подземных хранилищах, выявление влияния природы и концентрации присадок на качество дизельных топлив. Получение кинетических и параметрических моделей.

5. Создание композиционной присадки для повышения качества ДТ, отбираемого из подземных резервуаров. Сравнительное испытание ДТ с присадкой и без присадки на стендовом дизельном двигателе и дизельных автобусах в САР.

Задачи исследования

Задачами исследования в работе являлись следующие направления.

1. Сравнительное изучение структуры подземных хранилищ в РФ и САР.

2. Анализ закономерностей изменения свойств дизельных топлив с изменением внутренних и внешних параметров и создание кинетических, термодинамических и параметрических моделей для их описания. Определение эксплуатационных свойств ДТ с установлением связи между цетановым числом и концентрацией алкилнитратов, гидропероксидов, сернистых соединений и химическим составом ДТ. Связь плотности ДТ со средней температурой кипения и молекулярной массой и другие.

3. Анализ типов присадок и их применение к дизельным топливам при их хранении в подземных резервуарах, выявление закономерностей действия присадок на качество ДТ и их математическое описание.

4. Формулирование механизма горения топливо-воздушных смесей с учетом сведений из литературных источников.

5. Определение закономерностей растворимости влаги и твердых н-ПрУВ в дизельном топливе, их термодинамическое и параметрическое описание с созданием универсальных математических моделей.

6. Анализ природно-климатических условий по территории Сирийской Арабской республики и выделение пяти регионов с отличающимися влажностью и средне-годовой температурой.

7. Изучение свойств и химического состава дизельных топлив, находящихся на хранении от 2-х до 7-ми лет, их изменение во времени. Создание кинетических и параметрических моделей для определения накопления в ДТ кислорода, смол, осадков, содержания классов углеводородов.

8. Определение распределения качества дизельных топлив по глубине расположения слоёв в резервуарах и создание параметрических моделей для определения плотности, химического состава, изменения температур выкипания фракций ДТ, цетанового числа по глубине отбора ДТ.

9. Создание композиционной присадки 0010 с подбором индивидуальных компонентов, обладающих моющими, цетанообразующими, антинагарными, каталитическими и другими свойствами.

10. Сравнительное изучение эксплуатационных свойств дизельных топлив без присадки и с композиционной присадкой с выявлением закономерностей по влиянию мощностей, числа оборотов дизельных двигателей и нагрузок на состав и выход дымовых газов, КПД и расход топлива.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Анализ эксплуатационных свойств дизельных топлив с выявлением закономерностей, отражающих связь цетановых чисел, плотности, молекулярной массы и других параметров с химическим составом, температурами кипения и другими параметрами ДТ. Создание параметрических уравнений и математических моделей на их основе для описания свойств ДТ.

2. Анализ природы и свойств присадок, добавляемых к дизельному топливу. Выявление закономерностей влияния природы и концентрации присадок на качество дизельных топлив. Параметрическое описание закономерностей изменения качества ДТ при добавлении к ним присадок разного назначения. Создание математических моделей для расчета свойств ДТ с присадками.

3. Выявление закономерностей окисления дизельных топлив кислородом воздуха без присадок и с антиокислительными присадками. Создание математических моделей процесса окисления ДТ. Формирование механизма окисления топливо-воздушных смесей.

4. Закономерности растворения влаги в ДТ, термодинамическое описание процесса растворения влаги в ДТ. Технологическая схема установки для осушки воздуха, поступающего в резервуары.

5. Закономерности накопления смол и осадков в ДТ во время их хранения в подземных резервуарах. Механизм образования смол. Кинетические модели смолообразования и образования осадков на дне хранилища.

6. Влияние времени хранения дизельных топлив в подземных хранилищах пяти регионов САР на качество ДТ. Параметрические уравнения и математические модели для расчета tcp , ?, ?, ?, ЦЧ, ?tкип во времени.

7. Распределение свойств ДТ по глубине расположения слоев ДТ в резервуаре с определением химсостава ДТ, ?, ?t, ЦЧ, сернистых соединений.

8. Закономерности работы стендового двигателя и пассажирских автобусов на ДТ без присадки и с композиционной присадкой.

Научная новизна

(Т), отражающие влияние температуры на растворимость твердых парафиновых УВ в ДТ.

2. На основе анализа свойств присадок разного назначения созданы параметрические уравнения и модели на их основе для определения выхода сажи и нагароочистки деталей дизельного двигателя.

3. Изучено влияние присадок на свойства ДТ при его хранении в подземных хранилищах. Изучена кинетика снижения статического заряда в ДТ под действием антистатической присадки и создана кинетическая модель. Изучено антиокислительное действие присадки во времени и создана кинетическая модель, отмечен синергизм действия присадок в смеси.

4. Впервые создано термодинамическое уравнение для расчета равновесного содержания влаги в ДТ.

5. Впервые созданы кинетические модели для образования смол и осадков в ДТ, сформулирован механизм их образования, объединяющий химические и коллоидно-химические процессы.

6. Впервые для резервуаров, расположенных в пяти регионах САР, изучены закономерности изменения физико-химических свойств и химического состава дизельных топлив во времени. Созданы математические модели определения изменения свойств ДТ со временем их хранения в подземных резервуарах.

7. Изучены закономерности распределения физико-химических свойств и химического состава по глубине расположения слоев ДТ в резервуарах. Созданы 8параметрические модели распределения свойств и химического состава по глубине их расположения в резервуарах.

8. Изучены закономерности работы стендового и реальных дизельных двигателей на ДТ без присадок и с композиционной присадкой.


загрузка...