Романцов Сергей Николаевич 1 ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина» 2 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве» 3 ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» Реферат. Удешевить биодизельное топливо можно путем использования в качестве сырья жировых отходов и автоматизации процесса синтеза. Для создания программ, эффективно управляющих технологическим процессом, подбирающих

more »

... тимальные режимы работы и оптимальный состав сырья для синтеза, необходимо иметь функциональные зависимости, учитывающие влияние особенностей строения молекул биодизельного топлива на его основные физико-химические характеристики. Установлено, что биодизельное топливо, синтезированное из твёрдых отходов жирового производства, не всегда можно использовать в качестве самостоятельного топлива для дизельного двигателя из-за высокой вязкости. Но его добавление к нефтяному топливу улучшает эксплуатационные и экологические свойства последнего. Происходит увеличение цетанового числа и высшей теплоты сгорания топлива, благодаря высокому содержанию эфиров высших предельных карбоновых кислот без увеличения скорости окислительных процессов при хранении. Добавление до 40 об. % такого биодизельного топлива не увеличивает значения плотности и вязкости у смесевого топлива выше нормируемых. Проанализирована работоспособность ряда функциональных зависимостей для расчёта плотности, вязкости, йодного и цетанового чисел и теплотворной способности биодизельного топлива в зависимости от молекулярной массы и числа двойных связей в его молекулах. Сделан вывод, что рассматриваемые формулы можно использовать для технологических расчётов, учитывая, что расчёт для топлив с высоким содержанием эфиров высокомолекулярных кислот даёт завышенное значение цетанового числа. Предложены формулы для определения вязкости и плотности биодизельного топлива. В отличие от ранее известных формул, расчётные значения для биодизельных топлив, синтезированных из растительных масел, соответствуют температуре, нормируемой ГОСТ Р 53605-2009. Погрешность вычисления вязкости не превышает 5 %, плотности -1,5 %. Установлено, что расчётные формулы не подходят для определения вязкости и плотности биодизельных топлив, синтезированных их твёрдых жиров с высоким содержанием эфиров высших предельных кислот. Ключевые слова: биодизельное топливо, плотность, кинематическая вязкость, йодное число, цетановое число, степень непредельности. Abstract. It is possible to reduce the cost of biodiesel fuel by using fat waste as raw materials and automating the synthesis process. Functional dependencies, taking into account the influence of the structural features of biodiesel fuel molecules on its basic physicochemical characteristics, must be available to create programs that effectively control the technological process, select the optimal operating modes and the optimal composition of raw materials for synthesis. It was found that biodiesel fuel synthesized from solid waste of fat production cannot always be used as an independent fuel for a diesel engine due to its high viscosity. But its addition to fuel oil improves the operational and environmental properties of the latter. An increase in the cetane number and higher heat of combustion of the fuel occurs due to the high content of esters of higher saturated carboxylic acids without increasing the rate of oxidative processes during storage. Adding up to 40 vol. GOST R 53605-2009, in contrast to the previously known formulas. The error in calculating the viscosity does not exceed 5%, the density -1.5%. It was found that the calculation formulas are not suitable for determining the viscosity and density of biodiesel fuels, synthesized from their solid fats with a high content of esters of higher saturated acids. % of such biodiesel fuel does not increase the density and viscosity of the composite fuel above the standard values. The performance of a number of functional dependencies for calculating the density, viscosity, iodine and cetane numbers and calorific value of biodiesel fuel, depending on the molecular weight and the number of double bonds in its molecules, has been analyzed. It is concluded that the considered formulas can be used for technological calculations, taking into account that the calculation for fuels with a high content of esters of high molecular weight acids gives an overestimated value of the cetane number. Formulas for determining the viscosity and density of biodiesel fuel are proposed. The calculated values for biodiesel fuels synthesized from vegetable oils correspond to the temperature standardized by Введение. С каждым годом потребность в топливах для совершенствующихся двигателей внутреннего сгорания увеличивается. При этом и вопросы охраны окружающей среды от разливов топлив и выбросов вредных веществ, содержащихся в отработавших газах, становятся всё более актуальными. Совокупность этих проблем стимулирует поиск как более совершенных процессов переработки нефти, так и новых компонентов для топливных смесей, в том числе ненефтяного происхождения (например, синтезируемых из возобновляемого сырья и подвергающихся биоразложению) [1-2]. От разработки и внедрения высокоэффективных машин зависит и развитие агропромышленного комплекса страны. Его глубокое техническое перевооружение является одной из задач, с решением которой связана и разработка экологически чистого и высокоэффективного моторного топлива, прежде всего дизельного. Добиться улучшения экологических характеристик дизельного топлива можно модернизацией процесса переработки нефти, например, введением дополнительных операций гидроочистки. Однако при этом ухудшаются противоизносные свойства топлива и снижается цетановое число. Эффективным способом их улучшения является создание топливной смеси, содержащей нефтяное и биодизельное топливо. Сложноэфирные молекулы биодизельного топлива по своему строению отличаются от углеводородов нефтяного топлива. В них нет атомов серы и ароматических фрагментов, но при этом присутствует два атома кислорода. Это позволяет добиться более полного сгорания топлива в двигателе, снизить выбросы токсичных веществ в атмосферу с отработавшими газами; увеличить цетановое число топлива и улучшить его смазывающие свойства. Молекулы биодизельного топлива легче разлагаются природными агентами, например, бактериями и имеют высокую температуру вспышки, что облегчает его хранение и транспортировку [3][4]. Один из основных недостатков биодизельного топлива -его высокая себестоимость, определяемая, в первую очередь, ценой исходного сырья. [4][5]. Сырьём для синтеза биодизельного топлива являются молекулы триацилглицеринов, входящие в состав любых жиров.