Диссертация (1172985), страница 7
Текст из файла (страница 7)
т/год. Связано это с тем, что ДИПЭ легко образуетвзрывоопасные перекисные соединения. Кроме того, при добавлении к бензинамсущественнопонижаетихтеплотусгорания,обладаетменьшейантидетонационной эффективностью по сравнению с другими топливнымиэфирами, а также большей себестоимостью производства, обусловленногозатратами на сырье [107].36Важным направлением в сокращении расхода октаноповышающих добавокможет стать внедрение научной базы при разработке рецептур товарныхбензинов. В настоящее время в расчетах часто используют не фактическиесвойства тех или иных компонентов, а условные характеристики смешения,учитывающие поведение данного компонента в конкретном базовом бензине[111].
Между тем, в некоторых исследованиях отмечается значительное влияниеуглеводородногосоставабензиновыхкомпозицийнаэффективностьоктаноповышающих добавок. В результате экспериментов установлено, чтоэффективность действия МТБЭ в зависимости от содержания различных группуглеводородовуменьшаетсявряду:нафтеновые,изопарафиновые,ароматические, непредельные [81].В процессе приготовления бензинов смешением различных потоковопределяющая роль отводится октановым числам смешения, которые отличаютсяот взвешенной суммы октановых чисел отдельных компонентов.
Установлено,что причина отклонений заключается во взаимодействии между углеводородами,входящими в состав бензина. Поэтому для расчета оптимальной рецептурысмешения компонентов, а также с целью сокращения расхода дорогостоящихоктаноповышающих добавок, весьма перспективны моделирующие программы,учитывающие эффекты межмолекулярных взаимодействий в бензинах [112].Такимобразом,послевведениязапретанаиспользованиемонометиланилина в бензинах, допущенных к обороту на территории РФ,оксигенаты по сути не имеют конкурентов среди антидетонаторов.
Среди спиртовнаиболее перспективным для использования в качестве октаноповышающейдобавки выглядит этанол. Однако особенности отечественного налоговогозаконодательства препятствуют его широкому распространению. Применениюдругих спиртов на НПЗ страны препятствуют либо их высокая стоимость, либонедостаточно высокие эксплуатационные или экологических свойств.Наиболеепопулярнымоксигенатомпо-прежнемуостаетсяМТБЭ,технология его производства отработана, а свойства достаточно хорошо изучены.Тем не менее, переход к новым экологическим требованиям требует наращивания37объемов его производства, чему препятствует ограниченная сырьевая база. Всвязи с этим перспективными выглядят исследования МТАЭ – оксигената сширокой сырьевой базой, чье крупнотоннажное производство недавно былоосвоено в нашей стране, но отсутствует научная база для его применения.1.5.Постановка задач исследованияПо результатам изучения нормативно-технической документации, анализасовременного производства автомобильных бензинов в РФ, можно сделать выводо том, что ужесточение экологических требований к автомобильным бензинамнаряду с отставанием от сроков модернизации ряда НПЗ привело к увеличениюих потребности в антидетонаторах.
При этом ресурсы МТБЭ, наиболеепопулярного в нашей стране оксигената, существенно ограничены сырьевой базойи распределены между производителями топлива неравномерно.Среди исследований, направленных на снижение потребления МТБЭ припроизводстве бензина, наиболее перспективными выглядят: поиск и испытанияальтернативных антидетонаторов, изучение межмолекулярных взаимодействийразличныхгруппуглеводородовиоктаноповышающихдобавокприкомпаундировании, а также разработка инженерных моделей технологическихпроцессов.В ходе литературного обзора было выявлено, что среди всевозможныхальтернативных антидетонаторов, наибольший интерес для крупнотоннажногопроизводства бензинов в настоящее время представляет метил-трет-амиловыйэфир.ВРоссииналаженопромышленноепроизводствооктаноповышающей добавки, однако, научная база для ееданнойпримененияотсутствует.Такимобразом,разработкаобщихпринциповпроизводствавысокоэффективных бензиновых композиций, удовлетворяющих современнымэкологическим требованиям, с добавлением октаноповышающих добавок требуетрешения следующих задач:381.
Исследовать антидетонационную эффективность кислородсодержащихоктаноповышающих добавок в зависимости от их концентрации2. Оценить влияния различных оксигенатов на основные физикохимические и эксплуатационные свойства компонентов автомобильных бензинов3. Проанализировать зависимость эффективности применения оксигенатаот углеводородного состава базового бензина4. Разработать методику подбора оптимального группового химическогосоставабензинадляизвлечениямаксимальногоэффектапримененияоктаноповышающих добавок5.Исследоватьвлияниеэфировэксплуатационные характеристики бензиновнапоказателииспаряемостии39ГЛАВА 2.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1. Объекты исследования2.1.1. Компоненты бензинаРазработкавысокооктановыхбензиновыхкомпозиций,атакжеисследование эффективности октаноповышающих добавок велись на базекомпонентов товарного бензина крупного нефтеперерабатывающего предприятия– АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания». Для достижения целиработы и решения поставленных задач в качестве объектов исследованиярассматриваются следующие продукты технологических установок:- стабильный катализат установки риформинга ЛГ-35-8/300 Б;- стабильный катализат установки риформинга Л-35-11/300;- стабильный катализат установки риформинга ЛЧ-35-11/600;- алкилат установки сернокислотного алкилирования;- бензин установки каталитического крекинга (УККФ);- стабильный изомеризат установки Изомеризация;- изопентановая фракция установки Изомалк-2-ЛИН-800;- изогексановая фракция установки Изомалк-2-ЛИН-800;- тяжелый изомеризат установки Изомалк-2-ЛИН-800- компонент толуола установки риформинга Л-35-6.Основные физико-химические характеристики продуктов представлены втаблицах 2.1.1.1-2.1.1.3.40Таблица 2.1.1.1 - Физико-химические свойства катализатов риформинга, бензиновкаталитического крекинга и алкилированияПоказательПлотность, кг/м3Октановое число:- по исследовательскомуметоду- по моторному методуФракционный состав:н.к., С10%, С50%, С90%, Ск.к., СОбъемная доляиспарившегося бензина,%, при температуре:70 С100 С150 СДНП, кПаН-парафины, % мас.Изопарафины, % мас.Олефины, % мас.Нафтены, % мас.Ароматическиесоединения, % мас.Сера, мг/кгКатализат35-8/300774,8Катализат35-11/300776,5Катализат35-11/600774,1Алкилат704,3БензинУККФ735,495,685,795,485,596,186,295,492,692,482,436,475122,4160,419436,271,9123,3157,6195,33671,2123159,219741,384,3105,1129,1203,33753,594,4176,1208,88,223,783,479,210,9624,650,161,629,425,384,66310,6423,760,191,679,727,483,672,511,1224,340,371,984,529,492,734,72,1996,280,130,9330,953,5804,1036,6417,519,9262,61отс.63,74отс.62,19отс.0,47менее 331,831841Таблица 2.1.1.2 - Физико-химические свойства компонентов бензина, получаемыхв процессе изомеризацииПоказательПлотность, кг/м3Тяжелыйизомеризат-Изогексановая фракция642,7Изопентановая фракция-79,1-89,387,487,2140,480,57,721,7070,5610,4187,2202,372,0997,70,21023,2769,0407,690,040000000,020,010,0300,010,030,095,4413,2847,760,120,13024,8310,2346,232,3687,690,370000,021,930,2197,690,12000000,04001,854,42032,9213,8811,551,664,1113,217,85,421,40,8733,3900,040000,740Октановое число:- по исследовательскомуметоду- по моторному методуДНП, кПаНормальные парафины, %мас.Изопарафины, % мас.Олефины, % мас.Нафтены, % мас.Ароматическиесоединения, % мас.Химический состав:i-бутан, % мас.n-бутан, % мас.бутены, % мас.i-пентан, % мас.n-пентан, % мас.2,2-диметилбутан, % мас.циклопентан, % мас.2,3-диметилбутан, % мас.2-метилпентан, % масс3-метилпентан, % мас.n-гексан, % мас.метилциклопентан, % мас.циклогексан, % мас.Массовая доля С7 и выше,% мас.бензол, % мас.Изом.Детола638Таблица 2.1.1.3 - Физико-химические свойства компонента толуолаМассовая доля примесей, %МассоваяМассоваядолядолянеароматическихтолуола, %примесей, %соединений98,860,980,0151бензола0,0418ароматическихсоединений С80,9229Выбор продуктов технологических установок из представленного перечня вкачестве объектов исследованияобусловлен их присутствием в товарных42бензинах АО «РНПК».
Именно такой набор компонентов обеспечиваетпроизводство топлива, удовлетворяющего требованиям нормативных документов,иснезначительнымиизменениямивстречаетсянамногихнефтеперерабатывающих предприятиях.Кроме того, как известно из литературных источников, антидетонационнаяэффективность некоторых антидетонаторов сильно зависит химического составабазового бензина. Среди представленного объектов исследования можновыделить компоненты товарного бензина с преобладающим количествомароматических соединений (катализаты риформинга), изопарафинов (алкилат ипродукты изомеризации), нафтенов (тяжелый изомеризат). Высоким содержаниемолефинов характеризуется бензин каталитического крекинга.Такимобразом,выборпредставленныхпродуктовтехнологическихустановок в качестве объектов исследования позволяет исследовать влияниеуглеводородного состава бензина на приемистость октаноповышающих добавок иприсадок, и на основе полученных сведений разработать эффективныевысокооктановыебензиновыекомпозиции,удовлетворяющиеактуальнымэкологическим требованиям.2.1.2.
Октаноповышающие добавкиСреди множества октаноповышающих добавок наибольший интерес дляизучения представляют вещества, применение которых в бензинах 5 класса содной стороны не противоречит требованиям ТР ТС 013/2011 [4], с другой –характеризуется приемлемой стоимостью, доступностью и не вызывает проблем вэксплуатации транспортного средства. В соответствии с литературными данными,в качестве объектов исследования были выбраны следующие оксигенаты: метилтрет-бутиловый и метил-трет-амиловый эфиры (МТБЭ и МТАЭ).Метил-трет-амиловыйэфир,октаноповышающаядобавка,чьекрупнотоннажное производство недавно освоено в нашей стране, но научная базадля эффективного использования в бензинах 5 класса отсутствует. В то же времяочевидно, что изучение данной октаноповышающей добавки должно проводиться43в сравнении с наиболее популярным в нашей стране оксигенатом – метил-третбутиловым эфиром (МТБЭ).Соответственно далее в качестве объектов исследования выступают также:-МТАЭ,выпускаетсяпоТУ2434-030-05842324-2011вАОвАО«Новокуйбышевская Нефтехимическая Компания»;-МТБЭ,производитсяпоТУ38.103704-90сизм.1-6«Уралоргсинтез».Основные характеристики МТАЭ и МТБЭ представлены в таблицах 2.1.2.1и 2.1.2.2 соответственно.Таблица 2.1.2.1 - Основные физико-химические свойства метил-трет-амиловогоэфира (МТАЭ)Наименование показателяВнешний видПлотность при 15◦СМассовая доля влаги, мг/кгМассовая доля серы, мг/кгСостав, % мас.:-МТАЭ-метанол-С10Метод испытаниявизуальноГОСТ 51069ASTM D 6304ГОСТ Р ЕН ИСО20846ГОСТ Р 52714Результатпрозрачнаяжидкость774,4210,019,092,90,480,04Таблица 2.1.2.2 - Основные свойства метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ)Наименование показателяВнешний видМетод испытанияВизуальноРезультатпрозрачнаяжидкостьМассовая доля МТБЭ, %Массовая доля спиртов (метанола и третбутанола), %ГОСТ Р 5271499,3ГОСТ Р 527140,6Массовая доля углеводородов С4 и С8, %ГОСТ Р 527140,1Массовая доля влаги, %ASTM D 63040,03442.2.
Методы исследованияПеречень всех методов, по которым оценивались показатели качестватоварных бензинов, представлен в таблице 2.2.1. Далее описывается методикаопределения октанового числа и химического состава бензинов, как основныхметодов,покоторымоцениваласьэффективностьпримененияантидетонационных добавок.Таблица 2.2.1- Методы оценки качества бензиновНаименование показателяОктановое число:- по исследовательскому методу- по моторному методуКонцентрация серы, мг/кгОбъемная доля бензола, %Групповой углеводородный состав, % об.Массовая доля кислорода, %Объемная доля оксигенатов, %:- метанола- этанола- изопропилового спирта- трет-бутилового спирта- изобутилового спирта- эфиров (С5 и выше)- других оксигенатов (с температурой конца кипенияне выше 2100С)Плотность при температуре 15 0С, кг/м3Фракционный состав:объемная доля испарившегося бензина, %, притемпературе:70 0С (И70)100 0С (И100)150 0С (И150)конец кипения, 0СФракционный состав, °С:- н.к.- 10%- 50%- 90%- 99%- к.к.Концентрация железа, мг/лКонцентрация свинца, мг/лКонцентрация марганца, мг/лМетод испытанияГОСТ 32339ГОСТ 32340ГОСТ EN ISO 20846ГОСТ EN 12177ГОСТ 32507 (метод Б)ГОСТ EN 13132ГОСТ EN 13132ГОСТ Р 51069ГОСТ 2177(ГОСТ EN ISO 3405)ГОСТ 2177(ГОСТ EN ISO 3405)ГОСТ Р 52530ГОСТ EN 237ГОСТ Р 5192545Продолжение таблицы 2.2.1Индукционный период бензина, минГОСТ 4039 (EN ISO 7536)Концентрация фактических смол, мг/ 100 млГОСТ 1567Коррозия медной пластинки (3 ч при 50 °С), единицыпо шкалеОбъемная доля монометиланилина, %ГОСТ Р 54323Содержание азота мг/кгASTM D 4629Определение индивидуального и группового химического составабензинов проводилось методом капиллярной газовой хроматографии на приборе«Хроматэк-Кристалл 5000» в соответствии с ГОСТ 32507-2013 (метод Б) [113].Данный метод распространяется на автомобильные бензины и бензины,используемые при компаундировании в качестве компонентов смешения(бензины прямой перегонки, риформинга, алкилирования, каталитическогокрекингаидругих)ипредназначендляопределенияиндивидуальныхуглеводородов до C13 включительно и групп н-парафиновых, и-парафиновых,нафтеновых, ароматических, олефиновых углеводородов (PIANO) и оксигенатовметодом высокоэффективной капиллярной газовой хроматографии в диапазоне от1% до 45% мас..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
