Закономерности изменения физико-химических свойств бензинов при их эксплуатации и хранении в подземных хранилищах Сирийской Арабской Республики

Плотность бензинов при хранении может возрастать по нескольким причинам:

- увеличение содержания в нем смол;

- повышение содержания высококонденсированных соединений, растворимых в бензине;

- удаление некоторого количества легколетучих фракций.

Снижение скорости изменения плотности (кривая 1) с повышением времени хранения бензина связана с тем, что смолы ингибируют процесс окисления углеводородов с образованием гидропероксидов, а, следовательно, снижается возможность образования высококонденсированных продуктов при участии в этом процессе гидропероксидов углеводородов.

Образование нерастворимого в бензине осадка в ходе его хранения, связано с тем, что гидропероксиды взаимодействуют с ароматическими и парафиновыми углеводородами, которые превращаются в органические кислородсодержащие соединения и фенольные продукты, которые преобразуются вначале в продукты конденсации соединений в форме смол, а затем уплотняются в нерастворимые осадки, которые аккумулируются на дне хранилища.

Полученные результаты позволяют отметить, что наиболее существенные изменения в товарном бензине проходит в течение 180 суток, а затем качество бензина меняется значительно медленнее, но повышаются изменения качества товарного бензина после 470 суток их хранения.

С целью сравнения закономерностей накопления смол в резервуарах 4-х регионов САР приведены данные на рис. 9.

Рисунок 9 Зависимость накопления смол в бензинах от времени их хранения в подземных хранилищах САР в пяти регионах: Ю-Южный, Ц-Центральный, С-Северный, В-Восточный.

По уровню накопления смол в бензинах, хранящихся в подземных резервуарах, регионы располагаются в ряду: Ю>Ц>В>С. Этот ряд совпадает с уровнем средней температуры окружающей среды в этих регионах.

В заключение этого раздела можно сформулировать следующий механизм образования осадков в бензинах, который представлен на рис. 10.



Рисунок 10 Принципиальная схема образования смол и осадков в бензине

Из этой схемы следует, что наиболее существенной стадией в создании смол и осадков является стадия образования гидропероксидов (ГПУВ). Следует отметить, что рыхлые осадки легко можно удалить циркуляцией бензина насосами, после выгрузки бензина из резервуара. Рыхлые осадки содержат зернистые сферолитные и глобулярные структуры. Они легко разрушаются потоками циркулирующего бензина. Плотные осадки можно удалить уже с помощью только паровой их обработкой. В подземных резервуарах Ю, Ц, С и В плотность бензинов растет со временем хранения по закономерностям, которые показаны на рис. 11.



Рисунок 11 Зависимость накопления смол в бензинах от времени их хранения в подземных хранилищах САР в пяти регионах: Ю - Южный, Ц - Центральный, С - Северный, В - Восточный

Эти кривые отражают логарифмически-степенную функцию. Для этой зависимости было получено уравнение для изменения плотности бензина в подземных резервуарах, которое представлено в форме уравнения (39 в дссертации). Это уравнение универсально для бензинов резервуаров Северного, Центрального и Восточного регионов.

В заключение можно отметить, что хранение бензинов в подземных хранилищах в разных регионах страны определяет одинаковые по форме закономерности изменения параметров бензина, но наиболее значительные изменения в ИОЧ и плотности, а также во фракционном составе бензинов, получены в Центральном и Южном регионах страны.

При хранении товарных бензинов в пяти регионах САР со временем меняются температуры выкипания узких фракций, как показано на рис. 12 и 13 для Центрального и Восточного регионов. Подобные же закономерности получены для бензинов, хранящихся в резервуарах Южного, Северного и Западного регионов.



Рисунок 12 Влияние времени хранения бензина на изменение ,0С выкипания фракций товарного бензина: 1 - н.к.; 2 - 10%-ная; 3 - 50%-ная, 4 - к.к. (Центральный регион)

При длительном хранении бензинов в подземных резервуарах происходит изменение углеводородного состава узких фракций. Эти изменения проявляются в температурах выкипания этих узких фракций, как показано на рис. 12 для Центрального региона и на рис. 13 для Восточного региона.



Рисунок 13 Влияние времени хранения на температуру Дtмах , 0С, выкипания фракции товарного бензина: 1-н.к.; 2 - 10%-ная; 3-50%-ная; 4 - к.к.(Восточный регион)

Из рис. 12 и 13 следует, что Дtкип узких фракций бензина со временем его хранения проходит через экстремумы. Такие же графики получены для Северного, Южного и Западного регионов.

Из проведенного анализа природных условий следует, что в регионах среднегодовая температура 0С имеет следующие значения:

Ю (40,5) Ц (39,6) > В (32,2) > З (30,5) > С (24,0). Для этих регионов численные значения температур н.к. и температур кипения 10%-ных фракций в зависимости от среднегодовой температуры приведены на рис. 14.



Рисунок 14 Влияние среднегодовой температуры региона на Дtмах , 0С - повышение температуры выкипания товарного бензина, хранимого в подземных резервуарах в течение 670 суток: 1 - н.к.; 2 - 10%-ная фракция

Закономерности, приведенные на рис. 12 и 13, отражают сложное влияние природно-климатических условий на изменение Дt оС со временем. Это связано, с одной стороны, с удалением легких фракций бензинов из резервуаров, а с другой стороны в них протекают химические реакции и диффузионные процессы, которые меняют распределение классов углеводородов во фракциях.

Между тем величины Дt оС со временем хранения бензинов по регионам имеет плавное изменение (см. рис. 14) с изменением средней температуры по регионам. Это отражает одинаковый механизм старения бензинов в резервуарах, независимо от региона их расположения.

Свойства бензинов значительно меняются при хранении их в резервуарах не только во времени, но и по глубине расположения слоёв в подземных хранилищах.

Так, для Южного региона физико-химические свойства исходного бензина и загруженного в подземное хранилище в Южном регионе САР, приведены в таблице 7.

Таблица 7 Зависимость физико-химических свойств бензина от глубины отбора проб из резервуара Южного региона

Наименование	Ед. изм.	Бензины
		Исходный	Верх	Средний	Низ	Дно	Общий Анализ
Плотность при 15 оС	кг/м3 (усл.)	709	712	712	713	714	713
Содерж. Смол	мг/100 мл	2,4	2,4	2,4	2,6	2,6	2,6
Перегоняется при температуре	Об.%
н.к.	оС	37	41,1	39,2	39,8	41,9	41,9
10	оС	49	58,2	56,6	58,9	57,8	57,8
50	оС	80	85,5	84,3	85,5	85,7	85,3
90	оС	130	146,9	146,7	145,2	146,2	146,4
к.к.	оС	172	171,7	171,8	171,4	174,1	174,2
ИОЧ		78	77,9	78	77,4	77,8	77,8
Остаток	мас.%	0,6	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Объем отогнанного бензина	% об.	98	97,0	96,7	97,0	97,6	97,4
Содержание, S	мас.%	0,20	0,16	0,14	0,8	0,14	0,16

Из данных таблицы 7 следует, что при хранении бензина в течение 4-х лет в подземном резервуаре Южного региона возрастает плотность товарного бензина с 709 до 714 кг/м, растет содержание смол с 2,4 до 2,6 мг/100 мл. Весьма значительно растет температура н.к. фракции с 37 до 41,9 оС. Это связано с удалением летучих компонентов из бензина. При этом происходит общее повышение температур выкипания соответствующих фракций: 50% - с 80 до 85,3 оС; 90% - со 130 до 146,4 оС; и н.к. - со 172 до 174,6 оС.

Хроматографическим анализом был определен состав проб бензина, отобранных с разного уровня из резервуара Южного региона. Данные анализа приведены в таблице 8.

Таблица 8 Распределение классов углеводородов по высоте резервуара в Южном регионе САР

Классы углеводородов	Химический состав бензина, об.%
	Исходный	Верх	Середина	Низ	Дно	Общий
Бензол	1,4	1,19	1,18	1,02	1,01	1,1
Ароматика	18,9	18,7	16,3	15,3	18,0	17,6
Олефины	7,2	8,6	8,0	7,4	7,4	7,6
Парафины	78,0	74,7	75,7	77,3	74,4	74,8
МОЧ	70	71,0	71,1	71,1	70,9	70,9
ИОЧ	77	77,9	78,0	78,0	77,8	78,8

Из данных таблицы 8 можно отметить следующее:

- содержание бензола в бензине уменьшается с 1,4 до 1,1 мас. %, то есть его содержание особенно мало у дна резервуара. Это может быть связано с двумя факторами:

- окислением бензола в гидропероксиды бензола, которые затем могут превращаться в фенол и гидропероксид, взаимодействуя с н-ПрУВ, приводит к образованию олефинов,

- превращением бензола конденсацией в высококольчатые структуры.

Численные значения МОЧ возрастают в среднем на 0,9 пункта, а ИОЧ - на 1,8 пункта.

Из данных таблицы 8 можно отметить снижение концентрации АрУВ по глубине слоя бензина с 18,9 до 18,0 мас.%. Снижается и общее содержание бензола в АрУВ в бензине в течение 4-х лет его хранения.

Содержание олефинов в бензине увеличивается от 7,2 до 7,9, что связано с влиянием кислорода, растворенного в бензине, на термическое дегидроокисление парафиновых углеводородов.

Значительный по объему экспериментальный материал в диссертации представлен по изучению свойств бензинов, которые отбирали из резервуаров с верха, средины и низа Центрального, Западного (Морского) и Восточного регионов. Данные по физико-химическим свойствам бензина, хранимого в Центральном районе САР, регион с максимальной температурой окружающей среды 44,0 оС, представлены в таблице 9. Бензин находился в хранилище 2 года.

Из данных таблицы 9 видно, что уже в течение 2-х лет хранения бензина в резервуарах изменяется фракционный состав бензинов, в сторону его утяжеления; н.к. бензина возрастает с 38 до 40,8 оС; 50% - с 94 до 99,4 оС.

Снижается ИОЧ на 0,5 пункта. Растет остаток от перегонки бензина в 2 раза, что связано с образованием кислородсодержащих соединений и более тяжелых углеводородов при хранении бензина. Плотность бензина за 2-х летний период хранения практически не меняется. Немного снижается содержание сернистых соединений, растет остаток от перегонки бензина.

Таблица 9 Зависимость физико-химических свойств бензина от глубины отбора проб из резервуаров в Центральном регионе за 2-х летний период хранения

Наименование	Ед. изм.	Бензины
		Исходный	Верх	Средний	Низ	Общий анализ
Плотность,	кг/м3 (условно)	752	752	752	752	752
Содержание смол	мг/100мл	1,8	1,4	1,4	1,4	1,4
Перегоняется при температуре, оС	об.%
н.к.	оС	38	40,5	39,5	40,8	40,0
10	оС	54	58,9	58,1	-	58,8
50	оС	94	99,2	98,6	98,8	99,4
90	оС	154	160,0	160,3	160,5	159,9
к.к.	оС	186	192,2	192,3	192,5	190,9
ИОЧ		90,5	90	90		90
Остаток		0,6	1,1	1,4	1,45	1,25
Объем отогнанного бензина	об. %	98	96,9	96,1	96,0	96,5
Содержание S	мас. %	0,016	0,016	0,015	0,014	0,015

Данные по хранению бензина с ИОЧ = 90 пунктов в морских условиях( Западный регион), полученные при исследовании его после хранения в резервуарах в период с 2004 до 2006 г., приведены в таблице 10.

Таблица 10 Свойства бензинов после двухлетнего хранения в подземном хранилище

Наименование	Ед. изм.	Расположения слоя бензина
		Исходный	Верх	Средний	Низ	Общая проба
Плотность,	г/см3 (условно)	0,7480	0,7391	0,7392	0,7394	0,739
Разгонка
н.к.	оС	40	41	41	42	41,1
10	об.%	60	54	54	55	54,2
50	об.%	100	89	89	89	89
90	об.%	150	154	154	154	154
95	об.%	162	166	167	167	167
Содержание S	мас. %	0,005	0,01	0,01	0,01	0,01
ИОЧ		90,5	89,5	88,5	88,5	88,7

Из данных таблицы 10 следует, что при хранении бензина в морских условиях (Западный регион) свойства бензина ухудшаются уже за 2-х летний период хранения. Снижается ИОЧ на 1,8 пунктов. Изменяется фракционный состав: н.к. возрастает с 40 до 42 оС, 90% - со 162 до 167 оС. Повышается температура кипения 90 и 95 об. % фракций, вследствие накопления в нижних слоях БФ высокомолекулярных УВ.

Углеводородный состав слоев бензиновых фракции на разной глубине, представленных в таблице 10, приведен в таблице 11.

Таблица 11 Химический состав бензинов, хранимых в морском регионе

Наименование	Состав, мас. % в слое
	Верх	Середина	Низ
Бензол	2,35	2,30	2,28
Ароматика	32,7	31,4	30,8
Олефины	3,6	3,8	3,9
Парафины	64,2	63,1	63,3
МОЧ	79,6	80,3	80,1
ИОЧ	89,3	90,0	90,8

Из данных таблицы 11 следует, что с повышением глубины расположения слоя бензина в резервуаре снижается содержание бензола на 0,07 % и ароматических УВ - на 1,9 %. Растет в бензине содержание олефинов на 0,3% и снижается содержание парафинов на 0,9 %. Немного возрастает октановое число бензина, вероятно, за счет увеличения количества олефинов и появления кислородсодержащих соединений. Данные по физико-химическим свойствам бензина с ИОЧ = 90, пробы которого взяли с разных уровней подземных хранилищ Восточного региона САР, хранимого в течение 2004 ч 2007г.г. приведены в таблице 12.

Таблица 12 Физико-химические свойства бензинов с разных уровней

Наименование	Ед.изм.	Свойства бензинов с уровней
		Верх	Низ	Общая проба
Плотность	г/см3 (условно)	0,752	0,752	0,751
Выкипает при температуре	об. %
н.к.	оС	40,5	40,5	41,5
10	оС	58,9	59,1	56,3
50	оС	99,2	99,2	94,9
90	оС	160,3	164,3	160,6
к.к	оС	192,2	194,4	193,3
Содержание смол	мг/100см3	1,4	1,6	1,8
Содержание серы	мг/100см3	0,016	0,014	0,015

Из данных таблицы 12 следует, что за 3-х летний период хранения бензинов, свойства бензина меняются значительно по температурам выкипания фракций, которые повышаются, повышается содержание смол по глубине в бензине, снижается содержание серы. Углеводородный состав бензинов, которые отбирали с разных уровней, представлен в таблице 13.

Таблица 13 Состав бензинов с разных уровней, которые хранились в Восточном регионе

Наименование	Ед. изм.	Содержание углеводородов
		Верх	Средний	Общая проба
Бензол	%.об.	2,93	2,93	2,86
Ароматика	%,об.	46,9	46,6	45,9
Олефины	%,об.	6,0	5,8	5,4
Парафины	%,об.	47,1	47,3	47,0
МОЧ		80,2	80,0	79,10
ИОЧ		90,1	81,14	88,4

Из данных табл. 13 следует, что содержание бензола, АрУВ, олефинов снижается по глубине расположения слоев бензина в подземном хранилище. В связи с этим снижается ИОЧ бензинов на 1,7 пункта. Такие же закономерности получены для бензина, хранимого в подземных хранилищах Южного и Центрального регионов.

Распределение олефинов по глубине расположения слоев бензина в резервуарах было описано параметрическим уравнением степенного вида:

(24)

Математическая модель распределения олефинов по глубине расположения слоев была представлена в такой форме:

, (25)

где l - относительная глубина.

Одним из важных параметров, определяющих качество товарных бензинов при хранении их в подземных хранилищах, является изменение температур выкипания узких фракций, t, oC . Этот параметр отражает распределение классов углеводородов по глубине. Такие графики были построены для выкипания узких фракций бензинов - t, oC, хранимых в Южном, Северном, Западном и Центральном регионах. Изменение t выкип для регионов приведены на рис. 15-16. Из рис. 15-16 видно, что с повышением глубины расположения уровня бензинов в хранилищах, в них могут накапливаться более тяжелые углеводороды и продукты их превращения, что определяет повышение , оС. Эти закономерности были выявлены по результатам изменения выкипания фракций по глубине расположения слоя бензина при построении графиков, на которых по оси ординат отложена величина оС, а по оси абсцисс - глубина расположения слоя бензина в резервуаре, в процентах (условно).

Рисунок 15 Изменение температуры выкипания фракций бензина от глубины расположения слоя в резервуаре для Северного региона САР: 1 - н.к.; 2 - 10 %; 3 - 50 %; 4 - 90 %



Рисунок 16 Изменение температуры выкипания фракций бензина от глубины расположения слоя в резервуаре для Южного региона САР: 1 - н.к.; 2 - 10 %; 3 - 50 %; 4 - 90 %

Такие же графики были построены для бензинов, хранящихся в Западном и Центральном регионах САР.

Глубина залегания определялась условно в процентах: вверх - 0, середина - 50, низ - 90, дно - 100.

На основе анализа рисунков 15 и 16 можно сформулировать следующие выводы:

1. С увеличением глубины расположения бензина в резервуаре Западного, Южного, Северного и Центрального регионов САР величина бензиновых фракций непрерывно возрастает. Наиболее значительно вык. возрастает в регионах в следующем ряду:

(З) > (Ю) > (С) > (Ц), (Ю) > (С) > (М) > (Ц)

tвыкоС : < 39 < 48,5 > 44 > 34, t оркоС : 48,5 > 44 > 39 > 34

(Ю) - Южный, (С) - Северный, (З) - Западный, (Ц) - Центральный.

Из этого ряда можно отметить, что при сравнении повышения вык. и температуры внешней среды tвык. происходит параллельное увеличение этих параметров. Свойства товарных бензинов одновременно меняются как во времени их хранения, так и по глубине расположения слоев в подземных хранилищах.

Ниже представлены закономерности изменения свойств бензинов со временем их хранения, годы

Анализ закономерностей изменения свойств и состава бензинов со временем их хранения в подземных резервуарах Южного, Северного и Восточного регионов представлены на графиках, приведены на рис. 17 и 18.

Рисунок 17 Влияние времени хранения бензина в подземном резервуаре на следующие свойства: 1 - ИОЧ, плотность для отбора проб бензина с уровней: 2 - верха, 3 - средины и 4 - низа

Время, годы

Из рис. 17 можно отметить, что в течение 2-х летнего срока хранения бензина в подземном резервуаре ИОЧ и меняются незначительно. Но в период с 2-х до 4-х летнего периода резко снижается МОЧ, и растет плотность бензина. Причем по слоям плотности проб растут в ряду:

(низ)> (средина) >(верх)

Распределение ИОЧ бензина по уровням отбора проб бензина и плотности проб бензина представлены на рисунке 18 для Южного региона.

Рисунок 18 Распределение ИОЧ в пробах бензина, которые были взяты с уровней: 1 - верх, 2 - средина, 3 -низ и плотности: 1' - верх, 2' - средина, 3' - низ по годам хранения: 1-2 года,2-3 года, 3-4 года

Из рисунка 18 можно отметить закономерное снижение ИОЧ бензинов как во времени, так и по глубине расположения слоев бензина в резервуаре. Плотность бензинов растет как во времени, так и с увеличением глубины отбора проб бензина из резервуаров.

Распределение АрУВ и ИОЧ для бензина по глубине представлено на рис.19.



Рисунок 19 Влияние времени хранения бензина в резервуаре в Северном регионе на увеличение ИОЧ-1 с повышением -3 и с увеличением глубины отбора проб из резервуара -2

Из рисунка 19 следует, что ИОЧ бензина, хранимого в подземном резервуаре в течение 3-х лет, увеличивается (кривая 1) и растет по глубине расположения слоев бензина (кривая 2). Увеличение МОЧ по глубине бензина в резервуаре определяется повышением концентрации в нём ароматических углеводородов при переходе от верхнего слоя к нижнему (кривая 3). МОЧ можно рассчитать по формуле:

МОЧ=46,7+27,0•ln (26)

Результаты расчета МОЧ по данным рис. 19 приведено в таблице 14.

Таблица 14 Сравнение опытных МОЧ и расчетных значений октановых чисел

СГув	31,2	31,8	32,9
МОЧопыт	77,8	78,5	78,9
МОЧ расч	77,9	78,2	79,3

Из таблицы 14 видно, что рассчитанные по формуле данные совпадают в пределах единицы с опытными данными.

С целью сравнения свойств бензинов, которые хранили в двух отдельных резервуарах в Восточном регионе в течение 5 лет, опытные закономерности приведены данные в таблице 15.

Таблица 15 Данные по хранению бензинов в подземных резервуарах в Восточном регионе

Уровень отбора проб	Фракционный состав, выкипает, об.%, при температурах, оС	Содерж. серы, мас. %	Содерж. смол мас. %,	, г/см3 (условно)	ИОЧ
	нк	10	50	90	кк
Резервуар №101
Верх	41	53	95	163	180	0,011	1,3	0,748	89,3
Средина	42	56	96	164	181	0,016	1,5	0,749	89,7
Низ	44	57	97	166	182	0,025	1,7	0,751	90,3
Резервуар №102
Верх	41	56	96,5	160	181	0,021	1,4	0,751	89,8
Средина	42	57	97	162	183	0,022	1,5	0,753	90,2
Низ	45	58	98	164	184	0,025	1,8	0,754	91,8

Из данных табл. 15 можно отметить, что в двух резервуарах, расположенных в одном и том же регионе, качество бензина меняется приблизительно в одних и тех же пределах. С повышением глубины отбора проб из бензина, хранящихся в этих двух резервуарах, повышаются с глубиной расположения слоев температуры выкипания фракций, МОЧ и содержание S, смол и

Зависимость ИОЧ от концентрации ароматических углеводородов в пробах бензина описывается следующей математической моделью:

ИОЧ=39,35+30,3•ln (27)

Для расчета свойств бензинов по глубине расположения слоев в резервуаре были созданы параметрические уравнения в форме математических моделей:

(28)

, (29)

где l - глубина в долях от единицы.

По этим уравнениям можно определить по начальным значениям ОЧ0 и распределение этих параметров по глубине расположения слоев бензина в резервуарах.

В заключение этого раздела по результатам проведенных исследований изменения физико-химических свойств товарных бензинов, находящихся на длительном хранении САР можно сформулировать следующие выводы:

- закономерности изменения качества товарных бензинов одинаковы для подземных хранилищ во всех регионах САР;

- математические модели изменения свойств бензинов со времени их хранения и по глубине расположения слоев бензинов в резервуарах универсальны и имеют идентичную форму;

- математические модели позволяют по начальным значениям параметров рассчитать их текущие величины, что обеспечивает прогнозирование свойств бензинов;

- на основе представленных исследований закономерности изменения свойств бензинов, при их хранении рекомендовано перед передачей бензинов потребителю, перемешивать бензины разных слоев для придания им однородности и добавлять к бензину композиционную присадку. Рекомендуется добавлять присадки в бензины в подземных хранилищах для сохранения качества бензинов.

В девятой главе представлены результаты по изучению применения бензинов без присадки и с композиционной присадкой 0011 для работы стендового двигателя внутреннего сгорания и реальных автомобилей.

На основе проведенных в диссертации исследований закономерностей изменения составов бензинов при их хранении в подземных хранилищах была разработана композиционная присадка для исправления качества бензинов.

Она включала смесь металлоорганических и неметаллоорганических соединений. Присадка содержала в своем составе металлорганические соединения, содержащие Ba, N, Si, Cr, Fe, Li, K и амины. Она полностью растворима в бензине, имеет 3-й класс опасности.

Закономерности, полученные при испытании бензинов без присадки и с присадкой на стендовом двигателе приведены в таблицах 16 и 17. Было изучено влияние числа оборотов и мощности двигателя на расход топлива, КПД и состав выхлопных дымовых газов.

Таблица 16 Показатели сравнительного изменения параметров работы стендового бензинового двигателя при работе на штатном бензине и бензине с присадкой 0011 в зависимости от числа оборотов

Внешняя характеристика двигателя
Число оборотов, мин-1	Относительное изменение показателя, %
	Понижение удельного расхода топлива,	Повышение эффективного КПД,	Оксид углерода, СО	Углеводороды, СН	Оксид азота,
1500	-4,2	+4,2	-3,0	-8,0	-8,3
2000	-3,3	+3,3	-3,1	-18,2	-7,5
2500	-4,5	+4,6	-7,1	-3,0	-4,1
3000	-4,0	+4,0	-0,2	-7,1	1,3

Таблица 17 Сравнительное изменение параметров работы бензинового двигателя при работе на штатном бензине и бензине с присадкой 0011 в зависимости от развиваемой мощности двигателя

Нагрузочная характеристика двигателя, число оборотов, п=2000 мин-1
Мощность, Ne, кВт	Относительное изменение показателя, %
	Удельный расход топлива,	Эффективный КПД,	Оксид углерода, СО	Углеводороды, СН	Оксид азота, х
4,3	-10,5	+11,5	-	-4,3	+1,9
8,5	-12,4	+14,2	-	-9,4	+9,3
12,5	-7,5	+8,1	-	-4,5	-0,1
17,0	-5,2	+5,5	-	-436	-11,9
22,0	-5,2	+4,3	-	-18,2	-9,2
=2000 мин-1
6,0	-16,8	+20,1	-	-10,5	-
12,5	-7,6	+8,1	-	-8,3	+2,3
37,0	-3,8	+3,9	-	-7,1	+1,3

Из данных таблицы 16 следует, что при повышении числа оборотов ДВС от 1500 до 3000 мин-1 удельный расход топлива снижается на 4,5%, КПД растет = 4,6%, СО снижается на 7,1% и снижается содержание до 8,3%.

По данным таблицы 17 следует, что с повышением развиваемой мощности при работе ДВС от 4,5 до 8,5 кВт, значительно снижается удельный расход топлива и повышается КПД двигателя, но меньше снижается дожиг углеводородов и возрастает содержание в ДВС.

При повышении числа оборотов двигателя до 3000 об/мин. только при мощности работающего двигателя Ne=6,0 кВт снижается расход бензина на 16,8%, выход СН на 10,5%, а с повышением Ne >6,0 кВт показатели работы двигателя понижаются. Обобщенные результаты испытания бензинов с присадкой 0011 и без нее для стендового ДВС представлены в таблице 18.

Таблица 18 Состав выхлопных дымовых газов ДВС, полученных в сравнении бензинов с присадкой и без нее (сравнительные данные)

Компонент ВДГ	Понижение содержания компонента в ВДТ при испытании бензина с присадкой, % относ.
Дымность	-
Оксиды азота	До 55
Оксид углерода	До 85
Углеводороды	До 80
Бенз -б-пирен	До 90
Альдегиды	До 16
Аэрозоль	-
Масляный туман	До 100

По данным таблицы 18 можно отметить высокую эффективность влияния композиционной присадки на улучшение работы стендового двигателя.

В продолжение сравнительного испытания бензинов без и с присадкой изучали работу реальных автомобилей с бензиновыми двигателями: Мерседес 500 (пробег 289185 км) и Опель Омега (пробег 206395 км). Результаты испытания бензинов без и с присадкой приведены в таблице 19.

Таблица 19 Влияние присадки «0011», введенной в бензин, на состав ВДГ

Автомобиль	Обороты холостого хода	СО, % до введения присадки	СО, % в конце испытаний с присадкой	Относ. Изм., %	СН, ррm до введения присадки	СН, ррm в конце испытаний с присадкой	Относ. Измен., %
Опель омега	Низкие обороты	0,343	0,27ч0,34	до 20	0,181	0,154	-15
	Повышенные обороты	0,44	0,44	0	0,205	0,142	-31
Мерседес	Низкие обороты	3,2	1,8	-44	0,693	0,313	-55
	Повышенные обороты	1,96	0,95	-51	0,34	0,20	-41

Из данных таблицы 19 видно, что в присутствии присадки 0011 в бензинах двигатели автомобилей Опель Омега и Мерседес работают с улучшением состава выхлопных ДГ. В дымовом газе содержание СО снижается от 20 до 52 %, УВ - от 15 до 55 % относ. Можно отметить, что повышение числа оборотов холостого хода работы ДВС также улучшает состав ВДГ. Значительное число закономерностей по работе ДВС в диссертации представлено в форме графиков.

На основе проведенных исследований рекомендовано в Сирийской Арабской республике добавлять в бензины композиционную присадку в количестве 0,05ч0,1 мас.%.

По результатам исследований, представленных в диссертации, в САР создан новый ГОСТ -3506/2010, а композиционная присадка рекомендована для добавки в бензины на НПЗ в г.г. Хомсе и Баниасе. Новый ГОСТ предусматривает производство товарных бензинов в САР по стандарту ЕВРО-4.

ВЫВОДЫ

1. Обсуждение свойств бензинов, структуры некоторых типов хранилищ и математическое описание вязкости, плотности и термических свойств бензинов, приведенное в литературном обзоре, позволило отметить отсутствие их математического описания, касающегося изменения качества исходных бензинов, изменения их свойств при хранении в резервуарах длительное время.

2. Анализом расположения и конструкции резервуаров установлено, что экономически и экологически выгодно создавать вертикальные и цилиндрической формы подземных хранилищ. Такого типа подземные хранилища размещены в пяти регионах Сирийской Арабской республики.

3. Методы анализа бензинов в лабораториях САР основаны на приборах, обеспечивающих точный контроль свойств бензинов методом ASTM, которые позволяют получить надёжные закономерности по изменению свойств бензинов.

4. На основе исследования физико-химических свойств бензинов созданы новые параметрические и математические модели, которые связывают между собою: МОЧ и ИОЧ с концентрацией ароматических углеводородов и плотностью, МОЧ с концентрацией гидропероксидов углеводородов, МОЧ с содержанием влаги.

5. Исследование присадок различной химической природы, состава и назначения их применения позволило выделить присадки, повышающие эксплуатационные свойства товарных бензинов при использовании их в ДВС и выделить типы присадок, которые позволяют сохранять качество бензинов при длительном их хранении в резервуарах. Созданные в работе параметрические и кинетические уравнения позволили более точно установить природу выявленных закономерностей, связывающих между собою концентрацию присадок и качество бензинов, выявить изменение свойств бензинов (проводимость бензина, период индукции и другие) в зависимости от добавления присадок в бензины.

6. В Сирийской Арабской республике выделены пять регионов - Южный, Северный, Центральный, Западный и Восточный, в которых бензины подвергают длительному хранению в подземных хранилищах в течение от 2-х до 5 лет. Регионы отличаются по своим природно-климатическим условиям, что отражается в степени изменения свойств бензинов при их хранении.

7. При хранении бензинов длительное время в подземных резервуарах происходит их электризация, накопление смол, повышение плотности и изменения содержания в них ароматических и олефеновых углеводородов, кислородсодержащих соединений. Закономерности этих процессов описаны с помощью кинетических и параметрических уравнений, адекватных опытным данным.

8. Установлено, что тип закономерностей изменения свойств и химического состава бензинов в подземных резервуарах в Южном, Северном, Центральном, Западном и Восточном регионах не меняются и следуют одним и тем же параметрическим и кинетическим уравнениям, но свойства бензинов в подземных хранилищах меняется в ряду: Ю>ВЦ=С.

9. Установлено, что при хранении бензинов в подземных хранилищах меняется состав узких фракций, что отражается в изменении разности температур выкипания Дt, 0С этих фракций со временем. Изменение Дt со временем хранения бензинов имеет полиэкстремальный вид.

10. Свойства и химический состав бензинов в подземных хранилищах при длительном их хранении меняются по глубине расположения слоев бензинов. В резервуарах по глубине снижаются содержание АрУВ, МОЧ и ИОЧ, снижается и содержание олефинов сверху вниз по глубине расположения слоев бензина в резервуарах и увеличивается количество осадка. Созданы параметрические уравнения, связывающие свойства и состав бензинов с глубиной l расположения слоёв бензина в резервуарах.

11. Получены параметрические уравнения для расчета ИОЧ=f(l) и CАрУВ= f(l), которые адекватны опытным закономерностям.

12. На основе исследования разных классов присадок создана композиционная присадка для повышения качества бензинов, выгруженных из подземных резервуаров. Исследование закономерностей работы двигателей внутреннего сгорания на бензине без присадок и с композиционной присадкой, позволило установить, что при работе ДВС на бензине с присадкой происходит снижение выброса СО, СН, канцерогенных веществ в окружающую среду, понижение расхода топлива, снижается дымность выхлопных газов и повышается КПД ДВС.

13. В результате теоретических и экспериментальных исследований бензинов, присадок и бензинов с присадками создан ГОСТ 3506/2010, а композиционная присадка 0011 используется на НПЗ в г.г. Хомсе и Баниасе для производства бензинов по стандарту ЕВРО-4.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, Колесников И.М., Сваровская Н.А. Изменение свойств товарных бензинов во времени и по глубине слоя при хранении в резервуарах - Сб. тр. РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, Основные направления научных исследований кафедры физической и коллоидной химии - М.: Нефть и газ, 2009- с. 41- 44.

2. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, Колесников И.М., Гусейнов Р.И., А. Герби. Связь октанового числа бензиновой фракции с содержанием ароматических углеводородов // Химия и технология топлив и масел, 2007, № 6, с. 45-47

3. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, Колесников И.М. Изменение свойств товарных бензинов в среде их хранения в подземных хранилищах - Тезисы докл. 7-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России»-М.: Нефть и газ, 2007.

4. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, И.М. Колесников Закономерности изменения свойств бензинов при хранении // Химия и технология топлив и масел, 2007 №4, с. 19-21.

5. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, Колесников И.М., Сваровская Н.А., Винокуров В.А.. Закономерности изменения свойств товарных бензинов при хранении в подземных хранилищах - Материалы IV Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» - М.: Техника, ТУМА Групп, 2008,с.118-119

6. Осман Бурхан Абд Аль Мажид. Физико-химические свойства бензинов, их эксплуатация и хранение в подземных хранилищах (монография) - М.: ФГУП, Изд-во «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008-212 с.

7. Осман Бурхан Абд Аль Мажид. Изменение свойств бензинов при хранении в подземных хранилищах // Химия и технология топлив и масел, 2008, №5, с. 10-12.

8. Бурхан Осман, Колесников И.М. Изменение физико-химических свойств товарных бензинов в условиях длительного хранения в подземных хранилищах //Нефтепереработка и нефтехимия, 2006, №12, с. 24-25.

9. Осман Бурхан, Колесников И.М, Зубер В.И., Олтырев А.Г., Колесников С.И. Связь октанового числа с физико-химическими параметрами бензинов.//Технологии нефти и газа, 2008, №6, с.21-25.

10. Осман Бурхан, Колесников И.М, Сваровская Н.А. Изменение основных эксплуатационных свойств бензинов в условиях подземного хранения.

11. // Транспорт и хранение, 2009, №2-3, с. 36-37.

12. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, Колесников И.М, Сваровская Н.А.//Закономерности изменения свойств бензинов при хранении в подземных хранилищах.// Технология нефти и газа, 2009, №6, с.40-42.

13. Осман Бурхан Абд Аль Мажид, Колесников И.М. Кинетика накопления гидропероксидов в сухом и увлажненном бензине. Технология нефти и газа, 2009, №4, с.35-38.

14. Осман БурханАбдальмажид, И.М.Колесников, Н.А.Сваровская. Изменения свойств товарных бензинов во времени и по глубине слоя при хранении в резервуарах-в сб.трудов РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина.М.:РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина,2009,с.41-44

Размещено на Allbest.ru

...