Материал: Дослідження процесів очищення вуглеводневих сумішей за допомогою глинистих матеріалів

Примітки: H - теплота утворення, E_заг - загальна енергія, I - потенціал іонізації, E_HOMO - енергія вищих зайнятих молекулярних орбіталей, E_LUMO - енергія нижчих незайнятих молекулярних орбіталей, Δ - енергетичний зазор, μ - дипольний момент.

Таблиця 3.22 - Розраховані заряди атомів (a. о.) для монтморилоніту.

 а) б)

Рисунок 3.41 - Структура гематиту: а) з бази даних [55]; б) у програмі Avogadro.

Розраховані електронні властивості та заряди окремих атомів для гематиту представлені в таблицях 3.23 - 3.24.

Таблиця 3.23 - Розраховані електроні властивості гематиту.

Таблиця 3.24 - Розраховані заряди атомів (a. о.) для гематиту.

 а) б)

Рисунок 3.42 - Структура кварцу: а) з бази даних [55]; б) у програмі Avogadro.

Розраховані дані для кварцу представлені в таблицях 3.25 - 3.26.

Таблиця 3.25 - Розраховані електроні властивості кварцу.

Таблиця 3.26 - Розраховані заряди атомів (a. о.) для кварцу.

Повне представлення результатів розрахунків характеристик монтморилоніту, одержаних у програмі MOPAC 2016, наведено у додатку Б.

Суттєвим у проведених розрахунках є те, що вони вказують, що поверхня сапоніту із-за наявності різних мінералів з різними зарядами атомів, може слугувати адсорбентом для різноманітних речовин та іонів. Якщо ж врахувати, що модифікування сапоніту може ввести додаткові корективи у електронні властивості та розподіл зарядів на атомах, що в свою чергу вплине на адсорбційні властивості, то можливості створення різноманітних адсорбентів на основі природного та модифікованих сапонітів практично необмежені.

Висновки

. Встановлено, що природні глинисті матеріали помітним чином змінюють ваговий та мольний склад вуглеводневої суміші, бензину А-92, і відповідно його октанове число. Відмінності між цими змінами для різних типів глин можна пояснити різницею у поруватій структурі та адсорбційних характеристиках.

. Найбільш придатним для створення селективного, гідрофобного адсорбенту для очистки вуглеводневих сумішей є глинистий матеріал - сапоніт, оскільки на відміну від блакитної глини він придатний для багаторазового застосування і не знижує октанового числа бензину як бентоніт.

. Показано, що модифікування поверхні сапоніту полісилоксанами призводить до покращення їх адсорбційних властивостей по фракціям бензину, які знижують октанове число. В результаті октанове число, для бензину, очищеного сапонітом, модифікованого ПДМС підвищилось до 102,42, а при використанні сапоніту, модифікованого ПС - до 99,49, тоді як для контрольної проби бензину воно становило 91,48.

. Проби бензину А-92, очищені модифікованими сапонітами, мають нижчі температури перегонки відповідного відсотка відгону бензину в порівнянні з контрольною пробою та пробою, очищеною природнім сапонітом. Таким чином використання цих сорбентів дозволить поліпшити пускові характеристики та розгінну динаміку двигуна.

. Встановлено, що додаткова кислотна активація сапоніту перед модифікуванням полісилоксанами не призводить до покращення його адсорбційних характеристик.

. Доведено, що природний сапоніт, модифікований ПДМС, дає можливість отримати проби бензину з найбільш високими значеннями октанового числа та добрими характеристиками, які визначають пускові властивості бензину, швидкість прогріву двигуна, розгінну динаміку, нормальний режим роботи.

. Гідрофобний адсорбент на основі природного сапоніту, модифікованого ПДМС, характеризується високою сорбційною здатністю, яка не знижується при багаторазовому застосуванні, та його застосування призводить до зміни характеристик кожної з фракцій бензину А-92.

. Для надання гідрофобному адсорбенту на основі природного сапоніту, модифікованого ПДМС, високої механічної міцності при довготривалій витримці у бензині та технологічності рекомендується гранулювання та спікання протягом 2 год. при t = 600 °C.

. У роботі представлені результати розрахунку електронних властивостей основних складових мінералів сапоніту, виконані за допомогою програмного додатку MOPAC 2016 з застосуванням напівемпіричного методу РМ6.

. Сорбенти на основі органомодифікованих глинистих матеріалів можуть бути використані в якості фільтруючою і сорбційної загрузки, здатної замінити активоване вугілля та синтетичні цеоліти, при одержані моторних палив високої якості і з пониженою токсичністю. Це дозволить скоротити втрати бензину, поліпшити пожежну та екологічну безпеку.

Перелік посилань

1. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 3: МЕД - ПОЛ / Редкол.: Н.С. Зефиров и др. - М.: Большая российская энциклопедия, 1992. - 227 - 237 с.

. Саранчук І.В., Ільяшов М.О. Основи хімії і фізики горючих копалин / І.В. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. - Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. - 640 с.

. Паливно-мастильні матеріали і технічні рідини/ За ред. Чабанного. - Кіровоград: Центрально-Українське видавництво, 2008. - 353 с.

4. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2./ Е.В. Смидович. - 3-е изд., пер. и доп. - М.: Химия, 1980. - 328 с.

. Скобло А.И., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефте-газопереработки и нефтехимии/ А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И. Владимиров, В.А. Щелкунов. - 3-е изд., пер. и доп.- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 677 с.

. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 1: АБЛ - ДАР / Редкол.: Н.С. Зефиров и др. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - 498 - 502 с.

7. СОУ 002:2016 Бензини автомобільні довготривалого зберігання. Загальні технічні вимоги. - К.: Державне агентство резерву України, 2016. - 9 с.

8. Основные свойства бензинов [Електронний ресурс]// Режим доступу: #"905242.files/image054.gif">

, 2 - природний сапоніт; 3, 4 - кислотно активований сапоніт; 1, 3 - сапоніт, модифікований ПДМС, 2, 4 - сапоніт, модифікований ПГС.

Додаток Б

Характеристики монтморилоніту, розраховані у програмі MOPAC 2016.CALCULATION RESULTSXYZ PRECISE &OK EF

ATOM CHEMICAL X Y Z

NUMBER SYMBOL (ANGSTROMS) (ANGSTROMS) (ANGSTROMS)

1 Al 4.53405000 * 2.99034000 * 3.32100000 *

2 Al 4.53405000 * 5.98966000 * 3.32100000 *

3 Al 1.94405000 * 7.48034000 * 3.32100000 *

4 Al 1.94405000 * 1.49966000 * 3.32100000 *

5 Si 2.89458000 * 2.95442000 * 0.64500000 *

6 Si 2.89458000 * 6.02558000 * 0.64500000 *

7 Si 3.58404000 * 7.44442000 * 5.99850000 *

8 Si 3.58404000 * 1.53558000 * 5.99850000 *

9 Si 0.30458000 * 7.44442000 * 0.64500000 *

10 Si 0.30458000 * 1.53558000 * 0.64500000 *

11 Si 0.99404000 * 2.95442000 * 5.99850000 *

12 Si 0.99404000 * 6.02558000 * 5.99850000 *

13 O 2.65941000 * 4.49000000 * 0.14850000 *

14 O 4.28904000 * 6.53744000 * 0.00000000

15 O 4.28904000 * 2.44256000 * 0.00000000

16 O 2.56617000 * 0.00000000 2.28000000 *

17 O 2.94328000 * 6.20518000 * 2.23050000 *

18 O 2.96400000 * 2.77482000 * 2.23050000 *

19 O 3.81921000 * 0.00000000 6.49350000 *

20 O 2.18959000 * 2.04744000 * 6.64200000 *

21 O 2.18959000 * 6.93256000 * 6.64200000 *

22 O 3.91245000 * 4.49000000 * 4.36200000 *

23 O 3.53483000 * 1.71518000 * 4.41150000 *

24 O 3.51411000 * 7.26482000 * 4.41150000 *

25 O 0.06941000 * 0.00000000 0.14850000 *

26 O 1.69904000 * 2.04744000 * 0.00000000

27 O 1.69904000 * 6.93256000 * 0.00000000

28 O 5.15617000 * 4.49000000 * 2.28000000 *

29 O 0.35328000 * 1.71518000 * 2.23050000 *

30 O 0.37400000 * 7.26482000 * 2.23050000 *

31 O 1.22921000 * 4.49000000 * 6.49350000 *

32 O 4.77959000 * 6.53744000 * 6.64200000 *

33 O 4.77959000 * 2.44256000 * 6.64200000 *

34 O 1.32245000 * 0.00000000 4.36200000 *

35 O 0.94483000 * 6.20518000 * 4.41150000 *

36 O 0.92411000 * 2.77482000 * 4.41150000 *

37 Ca 0.98057000 * 0.00000000 10.82250000 *

38 Ca 3.57057000 * 4.49000000 * 10.82250000 *

CARTESIAN COORDINATES

NO. ATOM X Y Z

1 Al 4.5340 2.9903 3.3210

2 Al 4.5340 5.9897 3.3210

3 Al 1.9441 7.4803 3.3210

4 Al 1.9441 1.4997 3.3210

5 Si 2.8946 2.9544 0.6450

6 Si 2.8946 6.0256 0.6450

7 Si 3.5840 7.4444 5.9985

8 Si 3.5840 1.5356 5.9985

9 Si 0.3046 7.4444 0.6450

10 Si 0.3046 1.5356 0.6450

11 Si 0.9940 2.9544 5.9985

12 Si 0.9940 6.0256 5.9985

13 O 2.6594 4.4900 0.1485

14 O 4.2890 6.5374 0.0000

15 O 4.2890 2.4426 0.0000

16 O 2.5662 0.0000 2.2800

17 O 2.9433 6.2052 2.2305

18 O 2.9640 2.7748 2.2305

19 O 3.8192 0.0000 6.4935

20 O 2.1896 2.0474 6.6420

21 O 2.1896 6.9326 6.6420

22 O 3.9124 4.4900 4.3620

23 O 3.5348 1.7152 4.4115

24 O 3.5141 7.2648 4.4115

25 O 0.0694 0.0000 0.1485

26 O 1.6990 2.0474 0.0000

27 O 1.6990 6.9326 0.0000

28 O 5.1562 4.4900 2.2800

29 O 0.3533 1.7152 2.2305

30 O 0.3740 7.2648 2.2305

31 O 1.2292 4.4900 6.4935

32 O 4.7796 6.5374 6.6420

33 O 4.7796 2.4426 6.6420

34 O 1.3225 0.0000 4.3620

35 O 0.9448 6.2052 4.4115

36 O 0.9241 2.7748 4.4115

37 Ca 0.9806 0.0000 10.8225

38 Ca 3.5706 4.4900 10.8225