ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛ ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ БЕНЗИНОВ И АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРИСАДОК К ТОПЛИВАМ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ДЕЙСТВИЯ

  • Olga Yu. Poletaeva Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • Eldar M. Movsumzade Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • Galina Yu. Kolchina Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета
  • Anastasya Yu. Bakhtina Уфимский государственный нефтяной технический университет
Ключевые слова: антиокислительные присадки, изопарафины, эфиры, реакционная способность, длина связи, валентные и диэдральные углы, заряды, моторное топливо, антидетонационная способность

Аннотация

С использованием квантово-химических расчетов высокого уровня теории методом B3LYP/6-31+G(d,p) в растворителе изучено геометрическое, электронное строение высокооктановых компонентов (изопарафинов и эфиров) и антиокислительных присадок. Проведена оценка их реакционной способности на основе анализа длин связей, валентных и диэдральных углов, зарядов, энергии граничных молекулярных орбиталей. Проведено сопоставление структурных параметров и эффективности действия исследуемых соединений в топливах. Для расчетов были выбраны в качестве высокооктановых компонентов бензинов изопарафины (неогексан, изооктан, триптан) и эфиры (метил-трет-бутиловый эфир, этил-трет-бутиловый эфир, метил-трет-амиловый эфир, этил-трет-амиловый эфир). Показано, что изменения геометрического и электронного строения изопарафинов и эфиров: уменьшение некоторых валентных углов и увеличение длины связей для изопарфинов (при увеличении детонационной стойкости соединения), а также уменьшение длины связи, увеличение заряда для эфиров (при увеличении детонационной стойкости соединения) свидетельствуют о снижении реакционной способности соединения. При этом у соединений с пониженными показателями реакционной способности наблюдается повышение детонационной стойкости. Интенсификация процесса окисления углеводородов кислородом происходит с увеличением температуры и давления в камере сгорания, детонация происходит до предпламенного сгорания топлива.  Рассмотренные изопарафины и эфиры являются высокооктановыми компонентами топлива, а при снижении реакционной способности необходима более высокая температура для интенсификации процесса окисления. Показано, что данный метод исследования молекул изопарафинов и эфиров для оценки эффективности действия в качестве высокооктановых компонентов не дает однозначного ответа, хотя большинство параметров указывает, что с уменьшением реакционной способности молекулы возрастает октановое число соединения. Для расчетов в качестве антиокислительных присадок были выбраны: 2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол (ионол), 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-третбутилфенол) (НГ-2246), 4-(N,N-диметиламинометилен)-2,6-дитретбутилфенол (ОМИ), N-(2-этилгексил)-N’-фенил-1,4-фенилендиамина (С-789). При рассмотрении параметров геометрического и электронного строения антиокислительных присадок выявлено, что для ионола, НГ-2246, ОМИ возможен разрыв связей С-Н в третбутильных фрагментах, кроме того для НГ-2246 возможен разрыв еще и одной О-Н связи, вероятно это и определяет, что данное соединение более эффективно как антиокислитель, так как возможно большее число обрывов цепей окисления. Для соединения С-789 пространственная структура молекулы более открыта: увеличены углы и длины связей в алкильной цепи, уменьшены заряды на атомах водорода. В статье показано, что об эффективности действия соединения в соответствии с механизмом реакции в качестве статических свойств лишь исходных веществ более информативно сопоставление параметров геометрического и электронного строения молекул, таких как длины связи, валентные и диэдральные углы, заряды атомов.

Литература

Poletaeva O.Yu., Karimova R.I., Movsumzade E.M. Study of the influence of geometric and electronic structures of several antiknock additives on the octane number. NefteGazo Khimiya. 2013. N 1. P. 22-31 (in Russian).

Poletaeva O.Yu., Kolchina G.Yu., Alexsandrova A.Yu., Movsumzade E.M., Mukhametzyanov I.Z. Investigation of influence of geometric and electronic structure of antiox-idant additives molecules on their effectiveness in the fuel. Izv Vyssh Uchebn Zaved Khim Khim Tekhnol. 2015. V. 58. N 6. P. 3-6 (in Russian).

Roginskiy V.A. Phenolic antioxidants: Reactivity and effi-ciency. M.: Nauka. 1988. 246 p. (in Russian).

Granovsky A.A. http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/ index.html.

Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A., Elbert S.T., Gordon M.S., Jensen J.H., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K.A., Su S., Windus T.L., Dupuis M., Montgomery J.A. General Atomic and Molecular Electronic Structure System. Comput.Chem. Eng. 1993. N 14. P.1347-1363. DOI: 10.1002/jcc.540141112.

Vishnyakova T.P., Golubeva I.A., Gutnikova L.P., Skrip-ko L.A., Trostyanetskaya V.L. Inhibitor of C-789 for stabilization of fuel T-6 and compositions based on it. Khimiya i tekhnologiya topliv i masel. 1989. N 2. P. 21-22 (in Russian).

Опубликован
2018-07-17
Как цитировать
Poletaeva, O. Y., Movsumzade, E. M., Kolchina, G. Y., & Bakhtina, A. Y. (2018). ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛ ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ БЕНЗИНОВ И АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРИСАДОК К ТОПЛИВАМ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ДЕЙСТВИЯ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 59(12), 49-56. https://doi.org/10.6060/tcct.20165912.5375
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)