Кавітаційна обробка сумішей лінійних алканів з перекисом водню та допоміжними агентами як метод підвищення октанового числа моторних палив
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-295-9-100-109Ключові слова:
кавітація, октанове число, перекис водню, радикальна хімія, ізомеризація, моторні паливаАнотація
У роботі представлено результати дослідження застосування кавітаційної обробки сумішей лінійних алканів з перекисом водню та спиртовими ко-агентами для підвищення октанового числа моторних палив. Кавітація, що супроводжується утворенням і колапсом парових бульбашок у рідині, створює локалізовані зони з екстремальними температурами (10³–10⁵ K) і тисками (до 100 МПа), в яких відбуваються радикальні реакції, ізомеризація, крекінг та утворення кисневмісних сполук. Введення H₂O₂ у систему призводить до утворення гідроксильних радикалів (•OH), здатних ініціювати активацію інертних алканів і сприяти їх структурним перетворенням. Спирти, зокрема біоетанол та ізопропанолом виконують функцію як високооктанових компонентів, так і модифікаторів радикальних процесів, підвищуючи селективність утворення бажаних продуктів. Експериментальні дані свідчать, що кавітаційна обробказ перекисом водню H₂O₂ забезпечує приріст октанового числа на 1,3–3,5 RON, з ізопропанолом забезпечує приріст октанового числа на 0,3–0,9 RON, а з біоетанолом — до 2,6 RON, з оптимальними концентраціями спирту 1,0%, 3,5% та 6,5% об.
Поєднання кавітації з добавками дозволяє зменшити витрати спирту на 14–17% для отримання палива класів А-95 та А-98 у порівнянні з механічним змішуванням. Проаналізовано промислові перспективи впровадження, зокрема переваги гідродинамічної кавітації у вартості та енергоефективності, а також наявні обмеження — потреба в оптимізації параметрів процесу, контроль утворення побічних продуктів, запобігання ерозії обладнання та уточнення механізмів ізомеризації. Запропоновано напрями подальших досліджень, включаючи детальне картування параметрів, оцінку довготривалої стабільності палива та масштабування процесу до промислового рівня. Отримані результати підтверджують технічну й економічну доцільність технології як альтернативи або доповнення традиційним методам підвищення октанового числа.
Посилання
1. Buyevich, Y., et al. Current State of Research on the Mechanism of Cavitation Effects in the Treatment of Liquid Petroleum Products—Review and Proposals for Further Research. Fluids 2020. 5(2), 73 https://doi.org/10.3390/fluids5020073.
2. Suslick, K.S., Sonochemistry. Science 1990. 247(4949), 1439–1445. https://doi.org/10.1126/ science.247.4949.1439.
3. Rajoriya, S., et al., Industrial applications of hydrodynamic cavitation: A review. Ultrasonics Sonochemistry 2016. 36, 345–365. https://doi.org/10.1016/ j.ultsonch.2016.01.005.
4. Shibata, Y., et al. On-Demand Octane Number Enhancement Technology by Aerobic Oxidation. SAE Technical Paper 2016. 2016-01-2167. https://doi.org/10.4271/2016-01-2167.
5. Thanapimmetha, A., et al., Biodiesel production from waste cooking oil using hydrodynamic cavitation: Effects of operating parameters and process intensification. Renewable Energy 2019. 133, 26–35. https://doi.org/10.1016/ j.renene.2018.09.040.
6. Patil, P.N., et al. Intensification of esterification of waste cooking oil using a hydrodynamic cavitation reactor. Ultrasonics Sonochemistry 2014. 21(2), 590–595. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013.07.014.
7. Tselishchev, A. Research of change in fraction composition of vehicle gasoline in the modification of its biodethanol in the cavitation field / Loriya, M., Boychenko, S., Kudryavtsev, S., Laneckij, V. // EUREKA, Physics and Engineering 2020(5), с. 12-20
