Диссертация (1172985), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Позволяет определять индивидуальные углеводороды приконцентрации не менее 0,05% мас.Хроматограф содержит [114]:- источник питания – формирует необходимое питающее напряжение длясоставных частей;- одноплатный микропроцессорный контроллер – управляющая микро-ЭВМхроматографа газового, обеспечивает формирование необходимых режимованализа и передачу в персональный компьютер сигналов детекторов;- панель управления – осуществляет ввод режимов анализа в контроллер,вывод режимов для контроля на индикатор;- термостат колонок – формирует температурный режим колонок;- усилители электрометрические – осуществляют усиление сигналовдетекторов;46- регуляторы расходов газа-носителя, водорода и воздуха – обеспечиваютформирование расходов соответствующих потоков;- регуляторы давления газа-носителя водорода и воздуха;- газовые фильтры для очистки газов;- фильтры сброса – обеспечивает сорбирование веществ, сбрасываемых изиспарителя при работе с капиллярной колонкой.Рисунок 2.2.1 - Газовый хроматограф «Хроматэк-Кристалл 5000»Восновеметодалежитхроматографическоеделениежидкихуглеводородов и бензина на капиллярной колонке с дальнейшей идентификациейуглеводородныхобработкойкомпонентовинформацииприпламенно-ионизационнымпомощипрограммногодетекторомиобеспечения,обеспечивающего высокий уровень автоматизации.
Подготовленную пробубензина вводят в газо-жидкостной хроматограф, оборудованный колонкой, вкотором метилсилоксан является неподвижной фазой. Под действием гелия (газноситель) проба движется через колонку, в которой, из-за различнойабсорбционной способности ее компонентов, происходит их разделение.Пламенно-ионизационный детектор регистрирует компоненты при их проявлениииз колонки. Система сбора данных обрабатывает информацию от детектора в видесигнала, далее лаборант полученные пики идентифицирует.47Детонационная стойкость топливных смесей по исследовательскому имоторному методам определялась на универсальной установке «Waukesha» CFRF-1/F-2 в соответствии с ГОСТ 32339-2013 и ГОСТ 32340-2013 [115,116].
Впредставленных стандартах описаны методы определения октановых чиселжидкого топлива на одноцилиндровом четырехтактном карбюраторном двигателес переменной степенью сжатияоктановогочисла попредусматриваети определенной скоростью. Определениеисследовательскомуисследованиеметоду подетонационныхГОСТ 32339-2013характеристиктопливвдвигателях в мягких условиях эксплуатации, имитирующих работу мотора вгородском цикле, по моторному определялась в соответствии с ГОСТ 32340-2013– в жестких условиях, имитирующих работу двигателя в загородном цикле.Стандарты предназначены для определения октанового числа от 0 до 120пунктов, но рабочий диапазон находится от 40 до 120. Испытание типичногомоторного топлива проводят в диапазоне от 88 до 101 RON и от 80 до 90 MON.Возможно испытаний топлив, содержащих оксигенаты до 4% мас. по кислороду.Сутьметодазаключаетсявсравнениидетонационнойстойкостииспытуемого образца и эталонного топлива и выражается октановым числом.Изменение степени сжатия при этом влияет на интенсивность детонациииспытуемого топлива.
Сущность метода заключается в сравнении результатовиспытаний топлива в двигателях типа CFR при составе топливо-воздушной смеси,приводящем к максимальной детонации с результатами испытаний смесейпервичных эталонных топлив. Под первичным эталонным топливом понимаютсмесьизооктана(2,2,4-триметил-пентана)игептана,используемыхдляпостроения условной шкалы октановых чисел. Детонационная стойкостьизооктана, как эталона, равна 100, а нормального гептана - 0.Далееопределяютсоставэталоннойсмеси,характеризующейсяэквивалентной максимальной интенсивностью детонации при испытании с той жестепенью сжатия.
Октановое число как первичного эталонного топлива, так иобразца топлива, равно объемной доле изооктана.48Рисунок 2.2.2 - Универсальная установка «Waukesha» CFR F-1/F-2Основные конструктивные элементы установки:- 3-фазный синхронный двигатель, 4-камерный карбюратор с водянымохлаждением корпуса карбюратора и одной поплавковой камерой;- клиноременная передача в кожухе, электрический механизм степенисжатия, электронная бесконтактная система зажигания, электронный цифровойиндикатор опережения зажигания, электронный цифровой тахометр, электронныйдетонометр в комплекте с указателем и датчиком детонации, пульт управления,система аварийной остановки двигателя на случай падения давления масла иохлаждающей воды;- контроллер автоматического поддержания температуры воздуха итопливно-воздушной смеси в комплекте с электронагревателями;- трансформатор, ресивер с системой охлаждения выхлопных газов.49ГЛАВА 3.
ДИАЛКИЛОВЫЕ ЭФИРЫ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕОКТАНОПОВЫШАЮЩИЕ ДОБАВКИВ России наибольшее распространение среди кислородсодержащихантидетонаторов получили эфиры. По летучести они близки к легкимкомпонентам бензина и полностью с ним смешиваются. Бензины, содержащиепростые эфиры, даже в присутствии воды не обнаруживают фазового разделенияв системе. Наиболеевостребованной октаноповышающей добавкой в нашейстране является метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). Данный оксигенат обладаетплохой растворимостью в воде, низкой плотностью и хорошо смешивается суглеводородами.
Он не вызывает коррозию металлов и не воздействует наэластомеры. Другой перспективной добавкой, пусть пока и не получившейширокого распространения, является метил-трет-амиловый эфир (МТАЭ). Вотличие от МТБЭ, МТАЭ имеет более низкое значение давления насыщенныхпаров и большую теплоту сгорания, что весьма важно с точки зренияэксплуатационных свойств топлива.В Рязанской нефтеперерабатывающей компании долгое время наиболеемассовой октаноповышающей добавкой был МТБЭ, его потребление доходило до80 тыс. т/год.
В то же время перед вступлением в силу запрета на оборот бензинаниже5экологическогоклассаоколополовинывыпускаемоготопливасоответствовало лишь классу 4 и в качестве октаноповышающего веществадополнительно использовалась присадка на основе ММА – Ада-Супер.Сцельюсокращениязатратприполномпереходенавысшийэкологический стандарт, в рамках программы развития НПЗ планируетсястроительство комплекса по производству МТБЭ и МТАЭ. Кроме того, в 2015году в структуру НК «Роснефть» предприятия с мощностями по производствуМТАЭ высокой концентрации вошло АО «Новокуйбышевская НефтехимическаяКомпания». Соответственно для АО «Рязанская НефтеперерабатывающаяКомпания» открывается возможность закупки данного оксигената у другогодочернего общества.50Важнымфактором,обуславливающимнеобходимостьпримененияоксигенатов в АО «Рязанская НПК», является необходимость соблюдения нормрегламентирующих документов по фракционному составу бензинов.
Так,выкипаемостьпринизкооктанового70◦Сизомеризата,обеспечиваетавовлечениевыкипаемостьприлегкокипящего,100◦С–нобензинкаталитического крекинга с октановым числом (ИМ) около 92. В таких условияхпроизводство бензинов АИ-95 требует существенного вовлечения компонентов сболее низким октановым числом.
Очевидно, решением проблемы являетсяприменение эфиров, обладающих высоким октановым числом и не оказывающихсущественного негативного влияния на фракционный состав. Таким образом,производствосовременногокачественногобензинабезприменениякислородсодержащих октаноповышающих добавок на мощностях АО «РНПК»практически невозможно.3.1. Сравнительный анализ антидетонационных свойств МТАЭ иМТБЭИзучение влияние концентрации диалкиловых эфиров на эффективность ихприменения в качестве антидетонаторов проводили на смесях индивидуальныхуглеводородов: эталонной смеси «70» и контрольном топливе ароматическогооснования с добавкой 5, 10 и 15% об.
МТБЭ и МТАЭ.5188МТБЭОктановоечислосмеси8886,1838384,0КТ (68%толуола + 32%н-гептана) +77,4 оксигенат82,079,080,878Смесь "70"(70% изооктана+ 30% нгептана) +85,6 оксигенат83,882,380,8МТАЭОктановое числосмеси7875,8Смесь "70"расч.74,873,072,5КТ расч.737370,070,0Концентрация оксигената, % мас.Концентрация оксигената, % мас.6868051001551015Рисунок 3.1.1 - Исследование антидетонационной эффективности оксигенатов насмесях индивидуальных углеводородовКак видно на графиках (рисунок 3.1.2) МТБЭ по сравнению с МТАЭ во всехслучаях продемонстрировал больший прирост октанового числа. Также отмечено,что для смесей индивидуальных углеводородов прирост октановых чисел придобавлении оксигенатов с высокой точностью описывает линейная регрессия.Таблица 3.1.1 - Октановые числа смешенияиндивидуальными углеводородамиоксигенатов в смесях сМТБЭКонцентрацияоксигената, % мас.5,010,015,0МТАЭсмесь"70"контрольное топливоароматическогооснованиясмесь"70"контрольное топливоароматическогооснования130,0128,0130,0110,8112,8116,1120,0118,0119,3104,8110,8112,8Выявлено, что антидетонационная эффективность эфиров, в отличие отприсадок на основе ММА, не снижается с увеличением их концентрации вдопустимых пределах.
Так, для эталонной смеси «70» октановое число смешенияоксигенатов не меняется с увеличением их объемной доли в топливе, для52контрольного топлива ароматического основания – растет. Таким образом, можносделать вывод о ключевой роли химического состава базового бензина вэффективности применения оксигенатов.Исследование зависимости приемистости оксигената от химическогосостава базового бензина проводилось на примере смесей эфиров с различнымикомпонентамикаталитическоготоварныхбензинов:крекинга,алкилатом,катализатомизомеризатом,риформингов.Всебензиномкомпонентызначительно отличаются друг от друга по групповому химическому составу.
Так,бензины каталитического крекинга характеризуются большим содержаниемолефинов; алкилат практически полностью состоит из изооктана; изомеризаткроме изоалканов содержит большое количество н-парафинов; а в катализатахриформингов преобладают ароматические соединения.10095ИОЧ92,2 +0,5+1,395,2 +1,196,0 +0,5 +1,1+1,4908582,1 +1,1+2,3807570Бензин кат. крекингаИсходный образецАлкилатИзомеризат+5% мас. МТАЭСмесь риформатов+5% мас. МТБЭРисунок 3.1.2 - Влияние добавки 5% мас. оксигенатов на октановые числаосновных компонентов автомобильных бензинов53ИОЧ1009592,2+1,9 +2,9+1,3+2,496,0 +1,095,2+2,090+4,18582,1+1,4807570Бензин кат.
крекингаАлкилатИсходный образецИзомеризат+10% мас. МТАЭСмесь риформатов+10% мас. МТБЭРисунок 3.1.3 - Влияние добавки 10% мас. оксигенатов на октановые числаосновных компонентов автомобильных бензиновНаибольший прирост ОЧ для МТАЭ отмечен в смеси с алкилатом, дляМТБЭ – в смеси с изомеризатом. Отсюда можно сделать вывод о положительномвлиянииизопарафиновыхуглеводородовнаэффективностьпримененияоксигенатов. Наименьший прирост октанового числа зафиксирован при смешенииоксигенатов с катализатами риформингов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
