Исследование влияния орто-фталатов и сложных эфиров на смазывающую способность дизельного топлива

В последние годы в России наблюдается увеличение производства дизельного топлива, которое основывается на расширении его экспорта. На рис. 1 представлен производственный баланс дизельного топлива в Российской Федерации (РФ) [1]. Согласно прогнозам мировой спрос на дизельное топливо с 2015 по 2040 год вырастет на 40%, доля дизеля в потребляемом топливе увеличится до 32,5 % [2].

Помимо увеличения количественных показателей выработки ДТ в России наблюдается существенное изменение и их качественных характеристик – большая часть производимых топлив удовлетворяют самым современным требованиям. С одной стороны это вызвано развитием двигателестроения, с другой - строгими экологическими нормами. Структура производства дизельного топлива в РФ по экологическим классам за 2011-2015 годы представлена в таблице 1 [3, 4].

Согласно техрегламенту Таможенного союза с 1 июля 2016 года все российские нефтеперерабаты-

вающие заводы должны перейти на выпуск продукции исключительно экологического класса 5 [3].

Производство дизельного топлива, соответствующего требованиям современных экологических классов, невозможно без использования присадок. Наиболее распространенными являются противоизносные, депрессорно - диспергирующие присадки и промоторы воспламенения. Зачастую присадки могут оказывать многофункциональное влияние, например, известны присадки, модифицирующие низкотемпературные и противоизносные свойства дизельного топлива [5], а также промотор воспламенения и модификатор противоизносных свойств [6].

По итогам 2013 года потребность в противо-износных присадках в России составляла более 8 тысяч тонн, отечественных присадок было выработано около 2 тысяч тонн. Таким образом, в нашей стране уже имеется дефицит отечественных противоизносных присадок, который будет только усиливаться с последующим переходом на производство дизельных топлив экологического класса 5 и прогнозируемым увеличением выработки топлива. Всё это свидетельствует о необходимости разработки и производства отечественных присадок [7].

Смазывающая способность дизельного топлива определяется различными соединениями, из которых оно состоит. В литературе [8] приведены многочисленные результаты исследований влияния содержания серы в ДТ на его смазывающую способность. В последнее время стали также появляться публикации результа-

Рис. 1. Производственный баланс дизельного топлива в РФ

Таблица 1. Структура производства дизельного топлива в РФ по экологическим классам

Экологический класс Доля выпуска, % 2011 2012 2013 2014 2015 Не соответствует экологическим классам 59,1 22,0 17,0 - - Экологический класс 2 17,6 27,8 - - Экологический класс 3 4,9 16,6 31,0 32 - Экологический класс 4 5,7 10,3 10,0 10 18 Экологический класс 5 12,7 23,3 42,0 58 82 тов исследований влияния отдельных классов углеводородов - алканов, алкенов, аренов [9] и некоторых кислородсодержащих соединений [10].

МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ

Нами были проведены исследования влияния углеводородного скелета в молекулах эфиров на смазывающую способность.

Для исследования были выбраны орто - фталаты и сложные эфиры, представленные соответственно в табл. 2 и 3.

Результаты исследований приведены на рис. 2 и 3.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Из рис. 2 видно, что исследованные орто-фталаты не оказывают существенного влияния на смазывающую способность дизельного топлива, - изменения СДПИ не выходят за доверительный интервал методики исследования.

Согласно рис. 3 сложные эфиры, вводимые в состав топлива в количестве 0,1 % по массе, существенного влияния на смазывающую способность не оказывают.

При введении в состав топлива исследуемых эфиров в концентрации 0,5 % по массе происходит уменьшение СДПИ по сравнению с гидроочищенным дизельным топливом соответственно до 30 %, а при их содержании в дизельном топливе в концентрации 1,0 % по массе снижение СДПИ достигает 33%. Причем с увеличением молярной массы (числом атомов углерода в молекуле эфира) значение СДПИ снижается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что исследуемые орто-фталаты не оказывают влияния на СДПИ. Исследованные сложные эфиры оказывают положительное влияние на СДПИ, причем с увеличением молярной массы эфира и содержании в исследуемом топливе положительное влияние

Таблица 2. Исследуемые орто-фталаты

Наименование	Брутто-формула	Структурная формула
Диэтилфталат	C 12 H 14 O 4	О Н2 _____ГЛ_____ =   0   = О
Дибутилфталат	C 16 H 22 O 4		о \            Н2    Нг    Нг Г*______________Г- _____Г- _____Г- _____1 '-'Мд г- _____ГЛ_____ г^____г- 1 ____ г^ ____1 о
Диоктилфталат	C 24 H 38 O 4		о ^С---О---(Н2С)7---------сн3 о

Таблица 3. Исследуемые сложные эфиры

Наименование Брутто -формула Cтруктурная формула Диэтилоксалат C6O4H10 ш Г'______ш Г'_____гл                kJ      У-П2     V--»ii3 -----п2кг----kJ Диэтиладипат C10O4H18 и    (Ьп2)4----Q U---Ьпо--Urk Диэтиловый эфир азелаиновой кислоты C13O4H24 (^Н2)7----С и^р___и^р___р)                   0---СН2—СНз Диэтиловый эфир себациновой кислоты C14O4H26 и (и1-12)8-----с ulp__un__п                 0--СН2—СНо ПЗку  П2ку                         ДО усиливается. На наш взгляд, положительное влияние сложных эфиров на СДПИ объясняется наличием между двумя карбонильными группами углеродного скелета линейного строения с насыщенными связями (С-С), в отличие от бензольного кольца у орто-фталатов. Положительное влияние линейной насыщенной структуры у сложных эфиров может быть объяснено смешанным механизмом смазывающего действия – хемосорбцией и экранированием смазываемой поверхности длинным углеводородным радикалом. Смазывающий эффект углеводородов линейного строения установлен также в результате исследований алканов нормального строения, которые

Исходное дизельное

10 1/1 и во

ОД % по массе

• ■    0,5 % по массе

Кол и честно атоглоз углерода в молекуле орто-фталата

Рис. 2. Зависимость СДПИ от числа атомов углерода у орто-фталатов

Исходное дизельное топливо

♦ 0,1 % по массе

• ■    0,5 % по массе

А 1,0 % по массе

Количество атомов углерода в молекуле сложного эфира

Рис. 3. Зависимость СДПИ от числа атомов углерода в сложном эфире

показывают что с увеличением их молярной массы СДПИ снижается [10].