Поліпшення фізико-хімічних властивостей дистильованих продуктів нафти (дизель, JP-8) та
Надійшла 19 січня 2016 року; прийнято 28 березня 2016 р .; опубліковано 31 березня 2016 року
Технологія зростання видалення вологості з рідких нафтових дистилятів з дуже високою комерційною вартістю, а також інших видів палива (біопалива), таких як дизель, гас (реактивне паливо), а також сумішей біодизель/дизель є об'єктом цієї роботи. Вологість є одним з важливих моментів при неповному згорянні, а також для загальної ерозії двигунів, трубопроводів та резервуарів. Існує декілька методів, які використовуються для усунення вологості [1] - [3], але характеризуються високою вартістю, тривалістю та контрольованою віддачею, хоча вони не можуть зіткнутися з явищем у цілому, оскільки може з’являтися вологість після стадії перегонки сирої нафти та на всіх фазах виробництва та транспортування палива. Поліпшення фізико-хімічних властивостей палива дає переваги загальній кількості необхідного палива, а також захисту навколишнього середовища завдяки чистоті вихлопних газів [4]. З іншого боку, є декілька нещодавніх досліджень, які зосереджують увагу на проблемі в точці [5] .
Нещодавно опубліковані наукові роботи про вплив соснової смоли halepensis на видалення вологості [5] [9], особливо природної смоли як природного матеріалу, здатного використовуватись як поліпшувач палива, фізико-хімічні властивості засновані на здатності поглинати природні процеси молекул води на її поверхні. Ця властивість зумовлена хімією природних смол, що складаються з моно та дитерпенів, які мають багато функціональних груп, таких як гідроксили та карбоксили, групи, які несуть головну відповідальність за фізичну адсорбцію води [5]. Це дослідження поширює ці дослідження на природні смоли, отримані з чорної сосни, щоб охопити всі типи сосни, знайдені в ширшому балканському регіоні, що виробляють смолу. Крім того, використання чорної сосни для відновлення земель, які використовувались у виробництві викопних видів палива, таких як буре вугілля, полегшує використання чорної сосни, оскільки вона може процвітати на пересіченій місцевості. Нарешті, більша здатність чорної сосни зв'язувати CO2 робить важливим фактором зміну клімату в регіоні.
Соснова олеорезина (натуральна смола) є вторинним продуктом соснових дерев та, як правило, усіх хвойних порід. Смола як природний лісогосподарський відновлюваний ресурс у всьому світі вважається продуктом, що має значну економічну цінність, оскільки є сировиною для виробництва численних вторинних хімічних продуктів із високою доданою вартістю. Він міститься в смоляних каналах дерев і, як правило, його збирають, натискаючи [6]. Олеорезин виробляється спеціалізованими епітеліальними клітинами в межах ксилеми і зберігається у вертикальних смоляних протоках у стеблах, коренях, голках і шишках хвойних дерев [7], потоку смоли з існуючих (конститутивна або первинна смола) або травматичних (індукована або вторинна смола) смоляні канали [8]. У промисловості неочищений олеорезин перетворюється паровою перегонкою в скипидар камеді (леткі сполуки) та каніфоль камедь (дитерпени).
Можливість використовувати природну смолу як природний матеріал для поліпшення якості палива заснована на його здатності адсорбувати молекули води на його поверхні. Початкове дослідження цього явища було проведено з використанням натуральної смоли дерев pinus halepensis і показало, що використання смоли може зменшити вологу в нафтових дистилятах та поліпшити інші фізико-хімічні властивості [5] [9] .
Чорна сосна європейська (Pinus nigra Arnold) є одним з найцінніших і найпоширеніших видів хвойних порід у Середземноморському регіоні і поширена в розривному районі, що включає Південну Європу, Малу Азію, Кіпр та Північно-Західну Африку [10]. На думку багатьох авторів P. nigra є типовим середземноморським видом і розглядається як реліктовий вид третинного періоду. Через характер свого природного розподілу сосна чорна вважається різновидом, що змінюється. На це вказує також велика кількість таксонів (підвиди, сорти та форми) [11] - [13] .
У кількох дослідженнях повідомлялося про хімічний склад смол Pinus nigra [14] - [16]. Хімометричний аналіз олеорезину чорної сосни виявив 15 сполук, тобто вісім смолистих кислот (абієтова кислота, дегідроабієтова кислота, неоабієтова кислота, палустринова кислота, левопімарова кислота, ізопімарова кислота, пімарова кислота та сандаракопімарова кислота), шість нейтральних дитерпеманів (пімарал, пімарал), ізопімарал, ізокемброл, 4-епі-ізоцемброл та цембрен) та один монотерпен (α-пінен) [14] .
У цьому дослідженні природну смолу з Pinus nigra, одного з найпоширеніших видів сосен у Середземноморському регіоні, використовували як відновлювану, знімну добавку для покращення фізико-хімічних властивостей палива. Також представлено вплив змішування смоли з комерційним паливом на фізико-хімічні властивості дизельного палива, реактивного палива та суміші дизель-біодизель.
Це дослідження продовжує попередню роботу з P. halepensis [5] [9], використовуючи природну смолу, отриману з виду Pinus nigra, який росте в різних умовах навколишнього середовища (суворих ґрунтах і низьких температурах), ніж типові європейські смолисті види (P. halepensis, P. maritima, P. brutia).
Дизельне паливо, JP-8 та біодизель - це суміші різних вуглеводнів, органічних сполук і повинно задовольняти широкий спектр різних типів двигунів, в різних робочих умовах та робочих циклах [17] [18] .
Вода головним чином відповідає за корозію в двигунах, сховищах та транспортних резервуарах [19] [20]. Також лід, що утворюється при низьких температурах, призводить до блокування потоку палива, що є основною проблемою, особливо в нових типах дизельних двигунів.
Нарешті, натуральна смола з Pinus nigra є однією з найпоширеніших частин сосен у Греції та Середземноморському регіоні, яка може бути використана як придатна для вторинної переробки, як змінна для усунення вологості та поліпшення фізико-хімічних властивостей комерційного палива.
Представлено вплив смоли з Pinus nigra на вологість повітря, що змішується з комерційним паливом (дизельне паливо, реактивне паливо та суміш дизель-біодизель). У цій методології смолу можна використовувати безпосередньо як адсорбований водою матеріал і поліпшити фізико-хімічні властивості та фінансові витрати палива.
Влітку природну смолу збирали з природного лісу P. nigra північно-західної Греції (громадський ліс Katafigiou ― Agias Kiriakis Kozani ― Греція) (рисунок 1), а рідке паливо (дизель, біодизель) постачало компанія Hellenic Petroleum.
Природну смолу (концентрація 0,5% мас./Об.) Змішували з випробуваним паливом (дизель, JP-8 та суміш дизель-біодизель) протягом 2 год, а потім видаляли механічним способом. Вимірювали основні фізико-хімічні властивості (щільність, кінематичну в'язкість, провідність, вологість, температуру спалаху, теплоту згоряння), згідно стандартних методів ASTM [21] - [27], та порівнювали з властивостями необробленого палива.
2.2. Фізико-хімічні властивості рідкого палива
Фізико-хімічні властивості звичайного дизельного палива, дистильованого біодизеля та палива JP8 та його методи визначення представлені нижче в таблиці 1.
Фігура 1 . (а) та (б) сосна чорна (Pinus nigra Arnold) - один із найпоширеніших видів хвойних порід Середземномор'я в гірських районах; (c) Олеорезин (натуральна смола) Pinus nigra Arnold.