●  Химия-металлургия ғылымдары

●
 Химико-металлургические науки  
 
                                                    
№1 2014 Вестник КазНТУ  
                    
284 
Поэтому  с  целью  изыскания  местного  парафинового  сырья  для  получения  кислородсодержащих 
соединений,  исследовано  состав  и  свойства  производственного  отхода,  в  частности,  асфальтено-смолистых-
парафинового  отложения  (АСПО)  месторождения  нефти  Ботахан.  Авторами  в  результате  исследование, 
выделены  парафиновые  части  из  АСПО,  проведена  реакция  окисления  полученных  парафинов,  изучены 
физико-химические свойства продуктов  окисления парафина. Результаты лабораторного испытания  оксидатов 
показало, что присутствие оксидата при 7 – 9 % повышает октановое число бензина. 
Ключевые слова: парафин, окисление, оксидат, бензин, октановое число. 
 
Повышенная  экологическая  опасность  топлив  и  продуктов  их  сгорания  представляют  собой 
большую проблему [1], решение которой включает в себя: 
•  разработку топлив с экологическими улучшенными характеристиками; 
•  разработку  экологически  чистых  транспортных  средств  и  двигателей,  оборудованных,  в 
частности, устройствами для дожига и нейтрализации отработавших газов; 
•  использование присадок, поддерживающих горение топлива в оптимальном режиме. 
 
Загрязнение  окружающей  среды,  связанное  с  применением  бензинов,  может  происходить  на 
различных  этапах  (транспортирование,  заправка  и  др.).Однако  основным  источником  загрязнения 
являются отработавшие газы. 
Несгоревшие  углеводороды,  содержащиеся  в  отработавших  газах,  в  воздушной  среде  под 
воздействием  различных  факторов  (повышенная  влажность,  солнечный  свет  и  пр.)  способствуют 
образованию стойких аэрозолей, полу-чивших название «смог». Высокое содержание серы в бензине 
увеличивает выбросы оксидов серы, которые губительно действуют на здоровье человека, животный 
и  растительный  мир,  конструкционные  материалы.  Присутствие  в  отработавших  газах  S0
Х
  и  NО
Х
 
приводит к возникновению «кислотных дождей». 
Сравнительно  недавно  был  разработан  [2]  и  уже  получил  широкое  распространение  в  ряде 
западных стран новый вид бензина — реформулированный. Реформулированный бензин — это такой 
бензнн,  потребление  которого  позволяет  снизить  токсичность  отработавших  газов  автомобилей  как 
старых,  так  и  новых  моделей  без  всякой  их  переделки.  Основным  модифицирующим  фактором  в 
составе 
бензинов 
с 
улучшенными 
экологическими 
своиствами 
является 
введение 
кислородсодержащих  соединений  (оксигенатов).  Добавка  таких  соединений  позволяет  снизить 
выбросы  оксида  углерода.в  отработавших  газах  и  повысить  детонационную  стойкость  бензинов. 
Оксигенаты  фотохимически  менее  активны,  чем  углеводороды,  и,  следовательно,  имеют  более 
низкую смогообразующую способность. 
Серьезное  отношение  в  мире  к  спиртовым  топливам[3]  обусловливается  их  широким 
распространением.  Многолетний  опыт  эксплуатации  автомобильных  двигателей,  использующих 
этанолсодержащие бензины, позволил существенно оздоровить экологическую обстановку во многих 
странах,  с  одной  стороны,  и  сократить  потребность  в  нефти  на  производство  моторных  топлив,  с 
другой. Смесь этанола с бензином (газохол) широко применяется в качестве автомобильных топливв 
в  странах    Латинской  Америки,  США  и  в  некоторых  странах  Западной  Европы:  Швеции,  Франции, 
Германии, Испании. 
Проблема повышения октанового числа бензинов до требуемого уровня во всем мире решается 
комбинированно:  с  одной  стороны,  совершенствованием  технологий  традиционных  процессов 
переработки  нефти  —  каталитического  крекинга,  алкилирования,  изомеризации,  обеспечивающих 
получение  высокооктановых  компонентов  топлив,  с  другой,  применением  октаноповышающих 
добавок и присадок[4]. 
Состав  вредных  выбросов  отработавших  газов  во  многом  зависит  от  химического  состава  и 
молекулярного  строения  производимых  бензинов[5].  Известно,  что  экологические  требования  к 
бензинам,  как  и  к  другим  топливам,  постоянно  ужесточаются.  В  этой  связи  к  современным  сортам 
автомобильных  бензинов  предъявляются  конкретные  требования,  выполнение  которых  позволяет 
снизить  токсичность  отработавших  газов  двигателей  без  всяких    конструктивных  изменений. 
Основное и главное отличие таких современных бензинов состоит в обязательном присутствии в них 
кислородсодержащих компонентов[6]. 
В  настоящее  время,  окисляя,  главным  образом,  твердые  углеводороды  метанового  ряда 
получают  кислородсодержащие  соединения,  такие  как:  карбоновые  кислоты,  высшие  спирты  и 
альдегиды и т.д.  

●
 Химия-металлургия ғылымдары 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №1 2014  
 
285 
Поэтому 
с 
целью 
изыскания 
местного 
парафинового 
сырья 
для 
получения 
кислородсодержащих соединений, нами исследовано состав и свойства производственного отхода, в 
частности, асфальтено-смолистых-парафинового отложения (АСПО) месторождения нефти Ботахан.  
Нами  выделены  парафиновые  части  из  АСПО,  проведена  реакция  окисления  полученных 
парафинов, изучены физико-химические свойства продуктов окисления парафина.  
Механизм  окисления  высокомолекулярных  парафиновых  углеводородов  в  жидкой  фазе 
молекулярным  кислородом  довольно  сложен  и  представляет  собой  совокупность  большого  числа 
макроскопических  стадий,  протекающих  как  параллельно,  так  и  последовательно  и  зависящих  в 
значительной степени от внешних условий. Окисление парафина из АСПО  проводили в следующих 
условиях:  в  качестве  катализатора  брали  двуокись  марганца  МпО
2
,  скорость  подаваемого  воздуха            
0 5 л/ч на 1 г сырья при количестве  катализатора 0,5% на загрузку. Окисление проводили в течение   
6 ч при 140
0
С в растворе гептана, нонана.   
Оксидат  полученный  из  окисления  парафина  из  АСПО    представляет  собой  воскоподобная 
желтоватое вещество с температурой плавление 47,5
0
С очень хорошо растворяется и смешиваются с 
бензином.  Состав  продуктов  окисления  парафинов  устанавливали  с  помощью  прибора  ИК-Фурье 
спектрометра  LR-200,  Termo  Nicolet.  Как  видно  из  рисунки1,  в  ИК-спектрах  со  средней 
интенсивностью  выделены  полосы  с  частотой  поглощения  в  области  1715,  1719,  1720  см
-1
, 
относящиеся  к  С=О-группе  алифатических  сложных  эфиров,  1463,  1462,  1467  cм
-1
,  относящиеся  к 
метиленовой  группе  при  —  СH
2
  -  О  —  С  -,  и  1377  см
-1
,  относящаяся  к  симметричному 
деформационному колебанию алифатической — СН
3
-группы, которая согласуется с данными [7].  
 
 
Рис. 1. ИК-спектр продуктов окисления парафина из АСПО 
 
В  результате    окисления  парафина  из  АСПО,  по  данным  ИК-спектроскопических 
исследований,  можно  предположить,  что  в  молекуле  оксидата    образуются  сложноэфирные 
функциональные  группы.  Как  известно,  кислородсодержащие  присадки  (оксигенаты)  повышающих 
октановое  число  бензина  представлены  сложными  и  простыми  эфирами  монокарбоновых  кислот, 
высшими спиртами, окисленными фракциями углеводородов, содержащими смеси кислот, спиртов и 
эфиров, оксиэтилированными соединениями. Поэтому мы предполагали, что синтезированный нами 
оксидат  содержащую  сложно  эфирную  структуру  (звенья),  возможно  проявить  свойства 
повышающее октановое число бензина. 
 
Определение  влиянии  синтезированного  оксидата  на  октановое  число  бензинов  коксования  и 
прямой гонки проводили на лабораторном приборе ОКТАНОМЕТР ПЭ – 7300М. 
 

●
 Химико-металлургические науки  
 
                                                    
№1 2014 Вестник КазНТУ  
                    
286 
Таблица 1.  Влияние оксидата на октанового числа прямогонного бензина ТОО «АНПЗ» 
 
№ 
Содержание оксидата,% 
ОЧ исследовательский 
метод  
ОЧ моторный метод 
1 
Без добабок 
54,8 
54,4 
2 
1 
67,6 
66,4 
3 
2 
72,5 
72,6 
4 
3 
79,5 
76,4 
5 
4 
80,3 
77,0 
6 
5 
92,6 
84,1 
7 
6 
94,0 
85,1 
8 
7 
93,3 
84,7 
9 
8 
97,1 
86,8 
10 
9 
97,6 
87,2 
11 
10 
98,3 
87,9 
 
Таблица  2.    Влияние  оксидата  на  октанового  числа  бензина  с  установок  замедленного 
коксования ТОО «АНПЗ» 
 
№ 
Содержание оксидата,% 
ОЧ исследовательский 
метод  
ОЧ моторный метод 
1 
Без добабок 
59,2 
58,8 
2 
1 
61,3 
60,8 
3 
2 
65,0 
64,2 
4 
3 
75,5 
72,7 
5 
4 
87,2 
80,0 
6 
5 
96,4 
86,5 
7 
6 
97,2 
87,1 
8 
7 
99,1 
88,3 
9 
8 
100,1 
88,8 
 
Испытуемый  образец  бензина  с  оксидатом  приготовили  в  стакане,  путем  смешивания 
соответствующего  количества  оксидата  в  бензине  в  течение  10  минут  при  помощи  магнитного 
мешалка.  Результаты  испытании  представлены  в  таблицах  1  и  2.  Как  видно,  присутствие  оксидата 
при  7-9  %  повышает  октановое  число  бензинов  прямогонного  и  замедленного  коксование  до  88  по 
моторному  методу  и  до  99  по  исследовательскому  методу.    Таким  образом    результаты  нашего 
исследование  показывают,  что  полученная  нами  оксидат  содержащую  сложно  эфирную  структуру 
(звенья) повышает октановое число бензинов прямогонного и замедленного коксование. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Данилов  А.М.  «Присадки  и  добавки.  Улучшение  экологических  характеристик  нефтяных  топлив».               
-М.: Химия, 1996. -230 с. 
2.  Перспективы 
улучшения  экологических  и  эксплуатационных 
свойств  моторных  топлив                                   
/ Стыдыщенко В.Д., Лавриненко А.А., Надра Л.Е., Винокуров В.А. // Химия и технология топлив и масел, 2006, 
№4, с. 8-12. 
3.  Гуреев А.А., Азев В.С. Автомобильные бензины. Свойства и применение. –М.: Нефть и газ, 1996-444 с. 
4.  Карпов С.А. Алифатические спирты как компоненты топлив для двигателей вне сгорания // Химия и 
технология топлив и масел, 2008, №34, с.31-35. 
5.  Колбановский  Ю.А.  Некоторые  вопросы    создания  экологически  чистых  топлив  для  карбюраторных 
двигателей // Нефтехимия, 2002, том 42, №2, с.154-159. 
6. Карпов С.А. «Использование алифатических спиртов в качестве компонентов автомобильных топлив     
// Нефтепереработка и нефтехимия, 2006, №12, с. 40-45. 
7.  Сильвестейн Р., Босхер Г., Маррил Т. Спектроскопическая идентификация органических соединений. 
Перевод с английского. – М., «Мир», 1977. – 590с. 
 
 

●
 Химия-металлургия ғылымдары 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №1 2014  
 
287 
REFERENCES 
1.  Danilov A.M. «Prisadki i dobavki. Ulučšenie èkologičeskih harakteristik neftânyh topliv».-M.: Himiâ, 1996. 
-230 s. 
2.  Perspektivy  ulučšeniâ  èkologičeskih  i  èkspluatacionnyh  svojstv  motornyh  topliv  /  Stydyŝenko  V.D., 
Lavrinenko A.A., Nadra L.E., Vinokurov V.A. // Himiâ i tehnologiâ topliv i masel, 2006, №4, s. 8-12. 
3.  Gureev A.A., Azev V.S. Avtomobil’nye benziny. Svojstva i primenenie. –M.: Neft’ i gaz, 1996-444 s. 
4.  Karpov  S.A.  Alifatičeskie  spirty  kak  komponenty  topliv  dlâ  dvigatelej  vne  sgoraniâ  //  Himiâ  I  tehnologiâ 
topliv i masel, 2008, №34, s.31-35. 
5.  Kolbanovskij  Û.A.  Nekotorye  voprosy    sozdaniâ  èkologičeski  čistyh  topliv  dlâ  karbûratornyh  dvigatelej  // 
Neftehimiâ, 2002, tom 42, №2, s.154-159. 
6.  Karpov  S.A.  «Ispol’zovanie  alifatičeskih  spirtov  v  kačestve  komponentov  avtomobil’nyh  topliv  // 
Neftepererabotka i neftehimiâ, 2006, №12, s. 40-45. 
7.  Sil’vestejn  R.,  Bosher  G.,  Marril  T.  Spektroskopičeskaâ  identifikaciâ  organičeskih  soedinenij.  Perevod  s 
anglijskogo. – M., «Mir», 1977. – 590s. 
 
Гилажов Е.Г., Муфтахова Д.А., Ирискина Л.Б.,  Маликова Д.М. 
Қаныққан көмірсутектердің бензиннің октан санына әсерін зерттеу 
Түйіндеме. Барлық әлемде бензиннің октан санын қажетті дәрежеге дейін өсіру мәселесі кешенді түрде 
шешілуде:  бір  жағынан,  катаклитикалық  крекинг,  алкилдеу,  изомерлеу  сияқты  жанармайдың  жоғары  октанды 
компоненттерін алуды қамтамасыз ететін, дәстүрлі мұнай өңдеу үрдістер технологиясын жаңарту болса, басқа 
жағынан,  октан  өсіргіш  қосылғыштар  мен  присадкаларды  қолдану  болып  табылады.  Қазіргі  кезде,  негізінен, 
метан  қатарындағы  қатты  көмірсутектерді  тотықтыру  арқылы,  карбон  қышқылы,  жоғарғы  спирттер,  эфирлер, 
альдегидтер және тағы басқалары сияқты оттекті қосылыстар алынуда. 
Сол себепті, оттекті қосылыстар алу үшін, жергілікті парафинді шикізатты табу мақсатымен, өндірістік 
қалдықтың,  соның  ішінде,  Ботахан  кен  орнынан  алынған  мұнайдың  АСПТ-ның  құрамы  мен  қасиеттері 
зерттелді.  Зерттеу  нәтижесінде  авторлар  АСПТ-дан  парафинді  бөлігін  бөліп  алып,  бөліп  алынған  парафинге 
тотықтыру реакциясын жүргізіп, тотығудан шыққан заттардың (оксидаттардың) физико-химиялық қасиеттерін 
зерттеген.  Зертханалық  сынақ  нәтижелері  көрсеткендей,  7-9%  оксидат  қосқанда  бензиннің  октан  санының 
өсетіндігі анықталған. 
Түйін сөздер: парафин, тотықтандыру, тотыққан зат, бензин, октан саны. 
 
 
Gilazhov E.G., Muftakhova D.A., Iriskina L.B., Malikova D.M. 
Influence research oxidant saturated hydrocarbons on gasoline octane number 
Summary. The problem of increasing the octane number of gasoline to the desired level throughout the world 
combinedly achieved : on the one hand, the traditional technology improvements refining processes - catalytic cracking, 
alkylation  ,  isomerization,  providing  high-octane  fuel  components  receive  the  other,  the  use  of  additives  and  octane 
additives. Currently , oxidizing mainly solid hydrocarbons of the methane series prepared oxygenated compounds such 
as carboxylic acids, higher alcohols, ethers, aldehydes , etc. 
Therefore,  in  order  to  find  a  local  paraffin  feedstock  for  oxygen-containing  compounds  ,  studied  composition 
and properties of industrial waste , in particular, asphaltene -resin - paraffin deposits ( ARPD) oilfield Botakhan . The 
authors of the study as a result , most of the isolated paraffin paraffin , conducted the oxidation of paraffins obtained 
and studied the physicochemical properties of the products of oxidation of paraffin. Results of laboratory tests oxidate 
showed that the presence oxidate with 7 - 9 % increase in octane number . 
Key words: paraffin, oxidation, oxidant, gasoline, octane number.  
 
 
 
 

●
 Физико–математические науки
  
 
                                                    
№1 2014 Вестник КазНТУ  
                    
288 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
УДК 534.121.1.001.57 
 
А.Ж. Сейтмуратов, Е.Ж. Избасаров  
(Кызылординский государственный университет имени Коркыт Ата, Кызылорда,  
Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева,  
Алматы, Республика Казахстан)  
 
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИБЛИЖЕННОГО УРАВНЕНИЯ КОЛЕБАНИЯ ПЛОСКИХ 
ЭЛЕМЕНТОВ РАЗЛИЧНОГО ВИДА 
 
Аннотация. В статье предлагается подход, который позволяет строго строить приближенные теории ко-
лебания плоских элементов различного вида. 
Ключевые слова: изотропность, анизотропность и колебания плоского элемента. 
 
В  общей постановке считается, что плоский элемент слоистый, верхняя и нижняя поверхности 
которого  ограничены  функциями 


y
x
F
z
,
1

  и 


y
x
F
z
,
2


  соответственно.  В  плоскости 


y
x,
 
плоский  элемент  неограничен.  К  верхней  и  нижней  поверхностям  в  момент 
0

t
  прикладываются 
нестационарные внешние усилия 






.
,
,
,
,
;
,
,
2
1
y
x
j
F
F
z
t
y
x
f
t
y
x
f
jz
jz
z
zz










  (1) 
Начальные условия нулевые. 
Материал  плоского  элемента,  в  общем  случае,  анизотропный,  вязкоупругий,  подвержен  влия-
нию температуры и предварительно напряжен. 
Теория колебания и методика расчета колебаний плоского элемента с  учетом ниже  указанных 
факторов,  т.е.,  механического,  реологического  и  геометрического  характера  строятся  на  основе  рас-
смотрения  плоского  элемента  в  трехмерной  постановке  механики  твердого  деформированного  тела, 
при тех же граничных и начальных условиях. Трехмерная задача решается с использованием методов 
интегральных  преобразований  Фурье  и  Лапласа.  В  преобразованиях  строятся  общие  решения  трех-
мерной динамической задачи. 
В зависимости от рассматриваемых частных видов плоского элемента в общих решениях трех-
мерной задачи выбираются основные неизвестные функции: перемещения или деформации в точках 
фиксированной плоскости плоского элемента, в частности, в срединной плоскости пластинки посто-
янной  толщины.  Перемещения  и  напряжения  в  произвольной  точке  плоского  элемента  выражаются 
через  основные  неизвестные  функции,  которые  определяются  из  граничных  условий    на  поверхно-
стях плоского элемента. Полученные  уравнения для основных неизвестных функций и являются об-
щими  уравнениями  колебания  плоского  элемента,  содержащие  производные  функций  по  координа-
там и времени любого сколь  угодно большого порядка. Общие решения представляются в виде  сте-
пенных рядов по толщине плоского элемента. Общее решение  относится к  уравнению гиперболиче-
ского типа, которое и описывает колебательный  и волновой процесс в плоском элементе. Ограничи-
ваясь в рядах общего уравнения конечным числом первых слагаемых, получаем приближенные урав-
нения колебания того или иного плоского элемента.  
Приведем результаты, полученные изложенным подходом, для различного вида плоского элемента. 

жүктеу/скачать 43,12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: