CC BY
94
УДК 66.097.658.2
1 2 2 2 Ашрафов Р.А. , Оруджев Ю.И. , Алиев А.Д. , Умудов С.У. ,
Султанов Х.С.2, Мамедова А.К.2 ©
Преподаватели кафедры авиации и механики Азербайджанское Высшее Военное Летное Училище, г. Баку 2 Азербайджанское Высшее Военное Училище имени Г ейдара Алиева, г. Баку
ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕНЗОЛА, СООТВЕТСТВУЮЩИХ ТРЕБОВАНИЯМ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ТОПЛИВАМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТАНДАРТА ЕВРО-4 И
БОЛЕЕ
Аннотация
Разработка комбинированной технологии получения высокооктановых бензинов с пониженным содержанием ароматических углеводородов, в том числе бензола, соответствующих требованиям, предъявляемых к топливам для двигателей стандарта Евро-4 и более.
Ключевые слова: _высокооктановых бензинов, ароматических углеводородов, бензол, стандарт Евро-4, каталитический риформинг.
Keywords: high-antiknock petrols, aromatic hydrocarbons, benzol,standard of Еиго- 4, catalytic reforming.
Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения окружающей среды отработавшими газами и парами топлива. К токсичным компонентам отработавших газов относятся: оксид углерода, углеводороды, оксиды азота и серы, альдегиды, сажа. Особую опасность для человека представляют углеводороды ароматического ряда, особенно - бензол и конденсированные (полициклические) ароматические углеводороды. Поэтому перспективным направлением в нефтепереработке является разработка процессов, позволяющих производить высокооктановые компоненты автомобильных бензинов с пониженным содержанием ароматических углеводородов [1].
Как известно, в составе высокооктановых автомобильных бензинов, отвечающих требованиям мирового стандарта, обязательно должны содержаться октаноповышающие кислородсодержащие добавки в количестве 2,3-2,7% об., среди которых особое место занимают низкомолекулярные спирты (метанол, этанол, изопропанол) и простые эфиры типа - МТБЭ, МТАЭ, ЭТБЭ. Их использование повышает детонационную стойкость бензинов, снижает теплоту сгорания топливно-воздушной смеси, происходит более быстрый отвод тепла из камеры сгорания, снижается температура горения углеводородов, а при использовании смеси спиртов С1-С4 в бензине не наблюдается расслоение фаз и существенно уменьшается содержание токсичных веществ в отработанных газах [2].
Использование МТБЭ, МТАЭ, антидетонационная эффективность которых в 3-4 раза выше алкилбензинов, позволяет расширить ассортимент выпускаемых бензинов.
Ранее проведенные нами исследования показали, что наилучшими антидетонационными свойствами обладает изопропилбутиловый эфир, при добавлении которого в состав товарного бензина, состоящего из бензина каталитического крекинга (30-35 %), риформинга (40-50 %), прямой перегонки -6 %, алкилата - 6-7 % позволяет получить автомобильный бензин с октановым числом 85-86 п. по м.м. и 93-96 п. по и.м. При этом необходимо отметить, что в составе автомобильных бензинов снижается содержание олефиновых и ароматических углеводородов [3].
© Ашрафов Р.А., Оруджев Ю.И., Алиев А.Д., Умудов С.У., Султанов Х.С., Мамедова А.К., 2015 г.
В таблице 1 представлены основные физико-химические характеристики, оксигената, из которых видно, что явное преимущество диизопропилового эфира и этанола.
Согласно Европейским нормам EN 228-2000 существуют следующие максимально допустимые нормы на содержание оксигенатов в составе бензина (в %): метанола - 3, этанола -5, изопропанола и изобутанола - 10 %, эфиров С5 - 15 % [4].
Так как этанол получается из возобновляемого растительного сырья, то его использование в качестве октаноповышающей добавки наиболее выгодно.
Таблица 1
Основные физико-химические характеристики оксигенатов
Показатели Метил. спирт Этил. спирт Изопроп. спирт МТБЭ МТАЭ ДИПЭ
1 Плотность, при 20°С, кг/м3 797 790 780 740 770 780
2 Октановое число по: м.м. 93 97 95 97 96 100
и.м. 122 117 117 115 108 110
При составлении компаунда товарного бензина необходимо учитывать испаряемость паров бензина. Допустимая концентрация оксигенатов не должна превышать 2,7 %, так как при более высоких концентрациях в продуктах сгорания резко возрастает содержание токсичных альдегидов.
При введении в состав бензина до 10 % этанола увеличело октановое число бензина на 4,2 п. Но при этом необходимо отметить существенные недостатки этанольного топлива: они повышают коррозионную агрессивность к конструкционным материалам, ухудшают смазывающие свойства, понижают теплоту сгорания, отрицательно влияют на материалы шлангов, герметичность уплотнений, увеличивают потерю топлива при испарении, происходит расслоение топлива в присутствии воды, образуются паровые пробки. Для обеспечения стабильности бензинов необходимо использовать стабилизирующие добавки (алифатические спирты С9-С12, фенолы, алкилацетаты, простые и сложные эфиры и т.д.).
В таблице 2 представлены данные по изучению качества бензино- спиртовой композиции состава : 40% риформата трансалкилирования, 35% бензина каталитического крекинга, 13% фр.нк.-90о С от бензина прямой гонки, 10% этанола, 2% МТБЭ (стабилизирующая добавка) , а также октановое число по 85 п., содержание бензола 0,9% о.б.-из которой видно, что полученная бензиновая композиция отвечает требованиям, предъявленные к кислородсодержащим топливам (ГОСТ 52501-2004).
Таблица 2
Показатели качества кислородсодержащей топливной композиции
Показатели
1. Октановое число по:
моторному методу 85
исследовательскому методу 93
2. Плотность, кг/м3 780
3. Содержание фактич. смолы, % 3,0
4. Содержание серы, ppm отсутствует
5. Фракционный состав:
Н.К.,°С 44
10% перегоняется при t, °С 74
50% перегоняется при t, °С 115
90% перегоняется при t, °С 187
К.К., °С 195
Содержание бензола, % о.б. 0,9
Содержание кислорода, % масс 2,6
Использование простых эфиров позволяет при составлении компаунда использовать в качестве базового компонента бензин риформинга мягкого режима, что даст возможность увеличить выход бензина, а использование сырья нефтяного происхождения (10% этанола) и 2% МТБЭ, либо ДИПЭ позволит увеличить ресурсы бензина за счет вовлечения сырья не нефтяного происхождения.
Известно, что добавление МТБЭ в состав товарного бензина позволяет повысить октановое число на 2,5 ^3,0 п.
Известно, что в составе товарного бензина, вырабатываемых на НПЗ, на долю бензина риформинга приходится ароматических углеводородов 45-55 % масс., за счет чего в товарном бензине такое высокое содержание ароматических углеводородов (55-60 % масс.), в том числе бензола (6-7 % масс.), то для уменьшения доли риформата при сохранении октанового числа нами составлены различные композиции компонентов бензина, в состав которого вошли бензин каталитического крекинга (34-40 % масс.), бензин от процесса трансалкилирования бензольной фракции толуольной фракции (41-50% масс.), бензин прямой гонки (4-5 %), алкилат (4-5 %) и кислородсодержащей добавки (7-10 % масс.). В качестве кислородсодержащей добавки использованы ДИПЭ. Компонентный состав и качество получаемых товарных бензинов показана в таблице 3.
Таблица 3
Компонентный состав и качество получаемых товарных бензинов
Компоненты, % масс.
Бензин каталитического крекинга 40 35 34
Бензин трансалкилирования бензольной фракции толуольной фракции 41 45 50
Бензин фракции прямой гонки 4,0 5,0 5,0
Алкилат 5 5,0 4,0
ДИПЭ 10 10 7,0
Содержание ароматических углеводородов 28,0 29,0 29,5
в том числе бензола 1,0 1,0 1,2
Октановое число по:
моторному методу 85 85 85,2
исследовательскому методу 93 93 94,0
Содержание кислорода, % масс. 2,4 2,4 2,2
Нами подтверждена эффективность установок нового поколения, работающих при низком давлении, целесообразность перевода старых установок на полиметаллические платиносодержащие катализаторы с одновременным понижением давления.
Вовлечение ДИПЭ и использование процесса трансалкилирования бензольной фракции алкилароматическими углеводородами С8+ позволило получить товарный автомобильный бензин с более низким содержанием ароматических углеводородов 28-29,5% масс., в том числе и бензола 1-1,2% масс., что приведет к снижению токсичности автомобильных бензинов и улучшению экологических характеристик: содержание кислорода находится в пределах допускаемых норм по европейским стандартам.
Таким образом, нами решена проблема получения высокооктанового автомобильного бензина с низким содержанием бензола, на базе процесса риформинга с узлом трансалкилирования бензольной фр.(60-90оС) алкилароматическими углеводородами С8+.
Если ресурсы бензиновых фракций ограниченны и требуется получать не только автобензин, но и ароматические углеводороды, то их производство можно совместить, используя для этой цели одну установку каталитического риформинга необходимой мощности.
Необходимо отметить, что если процесс каталитического риформинга проводить с переодической регенерацией катализатора и селективным гидрокрекингом фракции 62-850 С, можно увеличить октановое число бензина почти до 98 п. не ужесточая режим риформинга, и тем самым сократить продолжительность реакционного периола установки риформинга.
Селективный гидрокрекинг рафинатов, полученных после экстракции ароматических углеводородов из катализатов риформинга, позволяет получить компонент автомобильного топлива с октановым числом (м. м.) 75-76 п. Можно также повысить и октановое число головной фракции бензина риформинга, фракции до 1000 С , и тем самым значительно улучшить его качество как базового компонента автомобильного бензина.
Литература
1. Гусейнова И.С., Мирзоева Л.М., Юнусов С.Г., Гусейнова А.Д., Ашрафов Р.А. Алкилирование
бензольной фракции бензина риформинга на цеолитсодержащем катализаторе// Процессы нефтехимии и нефтепереработки, Баку. -2008.- № 3-4 (35-36).- С. 208-213.
2. Гусейнова А.Д., Мирзоева Л.М., Гусейнова И.С., Юнусов С.Г., Ашрафов Р.А. Получение экологически чистых компонентов автомобильных бензинов // Азербайджанское нефтяное хозяйство. Баку. -2009.- № 10.- С. 51-54.
3. Матузов Г.Л. Развитие технологий риформирования углеводородов С6-С12 для производства базовых компонентов автомобильных бензинов //Дисс. канд. техн. наук.-Уфа: УГНТУ,- 2010.
4. Ашрафов Р.А., Оруджев Ю.И., Алиев А.Д., Султанов Х.С. , Умудов С.У., Намазов А.С. Применение экологически чистых автомобильных бензинов с целью сохранения чистоты атмосферного воздуха в мегаполисах // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. Москва. -2014.- № 2-1.-С. 8-11.
