Диссертация (1172993), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Для биоэтанольного топлива Е30 установлена норма по содержаниюмонометиланилина – не более 1,0 % об., в соответствии с требованиями кавтомобильному бензину экологического класса 4 по ТР ТС 013/2011 и ГОСТ32513.70Определение содержания монометиланилина необходимо проводить поГОСТ Р 54323 [132].10. Химическаястабильностьавтомобильныхбензинов,какибиоэтанольного топлива оценивается по показателю «индукционный период», атакже по количеству промытых и непромытых смол в топливе. По концентрациисмол можно судить о фактическом количестве продуктов окисления в топливе,т.е.
о степени его окисленности на момент определения данного показателя.Значение индукционного периода показывает потенциальную склонностьтоплива к окислению во времени, а также помогает установить гарантийный срокхранения топлива [133]. Ограничение в 360 минут принято на основании ГОСТ32513.11. Нормы по концентрациям промытых и непромытых смол длябиоэтанольного топлива Е30 установлены в соответствии с ГОСТ 32513 с учётомАСТМ Д 5798 – не более 5 и 20 мг/100 см3 соответственно.Определение показателя «индукционный период» необходимо проводитьпо ГОСТ Р 52068 [134], а показателя «массовая концентрация смол» по ГОСТ1567 [135].12.
Соединениямедиявляютсяактивнымикатализатораминизкотемпературного окисления углеводородов. Экспериментально доказано,что концентрация меди выше 0,012 мг/кг в товарных бензинах можетзначительноувеличитьскоростьсмолообразования.Посколькутакиесоединения могут попадать в биоэтанол в процессе его производства,ограничениепосодержаниюданногометаллаустанавливаетсядлябиоэтанольного топлива Е85 во всех зарубежных стандартах.
Норма попоказателю «массовая концентрация меди» (не более 0,07 мг/л) установлена идля биоэтанольного топлива Е30.Определение показателя «массовая концентрация меди» необходимопроводить по ГОСТ Р 54276 [136].13. По показателю «коррозионное воздействие на медную пластинку»оценивают наличие в бензине коррозионно-активных сернистых соединений71(свободной серы, сероводорода и меркаптанов). Биоэтанольное топливо Е30должно выдерживать испытания на медной пластинке с результатом – класс 1.Установленная норма соответствует требованиям к автомобильным бензинам поГОСТ 32513.Определениепоказателя«коррозионноевоздействиенамеднуюпластинку» необходимо проводить по ГОСТ 6321 [137].14.
Нормированиепоказателей:«массоваяконцентрациякислот»,«концентрация водородных ионов», «массовая концентрация неорганическиххлоридов» устанавливается для ограничения коррозионной агрессивноститоплива Е85. Кислоты и неорганические хлориды могут присутствовать вбиоэтаноле. Для биоэтанольного топлива Е30 установлены нормы по даннымпоказателям в соответствии с требованиями АСТМ Д 5798.Определение показателя «массовая концентрация кислот» необходимопроводить по АСТМ Д 1613 [138].Определение показателя «концентрация водородных ионов» необходимопроводить по ГОСТ Р 54267 [139].Определениепоказателя«массоваяконцентрациянеорганическиххлоридов» необходимо проводить по АСТМ Д 7319 [140] методом ионнойхроматографии в соответствии с обновленными требованиями стандарта АСТМД 5798.15.
Для антикоррозионных (защитных) свойств топлив Е30 в их составебудет применяться специальная антикоррозионная и/или комплексная присадка.Эффективность действия присадки оценивается по методу СТО 11605031-006[118] в процессе испытания на стальных стержнях. При этом степень коррозиистальных стержней, контактирующих с испытуемым биоэтанольным топливомЕ30 в присутствии воды не должна превышать 1 балла по установленной вметоде СТО 11605031-006-2006 шкале.16. Наличие воды в биоэтанольном топливе снижает его фазовуюстабильность, особенно при низких температурах, а также энергетическуюплотность.
Однако осушка биоэтанола до низких остаточных концентраций72сопровождается значительными энергозатратами и приводит к удорожаниюспирта. Поэтому для биоэтанольного топлива Е30 браковочная норма посодержанию воды будет выявлена в экспериментальной части работы, однаконеобходимость определения фактического содержания воды установлена идолжна осуществляться согласно АСТМ Е 1064 [116].17.
Несмотря на отсутствие нормы по содержанию воды, разрабатываемоебиоэтанольное топливо Е30 должно обладать высокой фазовой стабильностьюпри отрицательных температурах окружающей среды. Фазовая стабильностьможет быть оценена по температуре помутнения. Для бензинов, содержащих до10 % этанола, согласно ГОСТ Р 52201, температура помутнения зимнего видатоплива на месте его производства не должна быть выше минус 30 °С – даннаянорма установлена для биоэтанольного топлива Е30.Определение температуры помутнения необходимо проводить по ГОСТ5066 [77].18. Теплота сгорания топлива непосредственно связана с его расходом приэксплуатации автомобиля.
Чем выше теплота сгорания топлива, тем большеэнергии выделяется и, следовательно, ниже расход топлива автомобилем. В этойсвязи для биоэтанольного топлива Е30 будет определяться удельная объёмнаятеплота сгорания по ГОСТ 21261 [117].Таким образом, впервые разработаны технические требования кбиоэтанольному топливу Е30 с максимально приближенными к автомобильномубензину АИ-95-К5 свойствами с учётом требований нормативно-техническойдокументации разных стран, позволяющих вовлекать повышенное содержаниеоксигенатов.
Отличие разработанных требований заключается в более низкомсодержании олефиновых и ароматических углеводородов, а также обязательномопределении температуры помутнения и теплоты сгорания.733.2 Анализ и обоснование выбора оптимальных базовых компонентов длябиоэтанольного топлива Е30Как было отмечено в главе 1, высокий октаноповышающий потенциалэтанола может быть положительно использован при получении биоэтанольноготоплива Е30 с минимальной себестоимостью на основе легкодоступныхнизкооктановых фракций нефтепереработки.В таблице 22 приведены диапазоны, в которых находятся показателикачестванаиболеевырабатываемыхнараспространенныхотечественныхНПЗ,низкооктановыхвсравнениифракций,снормами,установленными техническими требованиями к биоэтанольному топливу Е30.Как видно из таблицы 22, по показателям качества наиболеепредпочтительными компонентами являются фракции бензина гидрокрекинга,ввиду практически отсутствия в них серы и олефиновых углеводородов, низкойконцентрации ароматических углеводородов, а также большой объёмнойтеплотысгорания.Согласносуществующемупланумодернизациинефтеперерабатывающих заводов [141], нацеленного на увеличение глубиныпереработки нефти, объёмы производства нафты, будут нарастать, и к 2025 годудолжны составлять порядка 8-10 млн т/год, по сравнению с существующими внастоящее время – 2 млн т/год [142].Необходимоотметить,чтоодинизосновныхспособовквалифицированного применения нафты гидрокрекинга – её разделение наректификационной колонне и использование её тяжёлой части в качестве сырьяпроцесса риформинга, а лёгкой, учитывая ее относительно высокое октановоечисло, – для непосредственного смешения с товарными бензинами.
Однаковвиду непрерывного ужесточения норм по содержанию ароматическихуглеводородов в товарных бензинах, перспективность использования тяжёлойфракции нафты гидрокрекинга в качестве сырья каталитического риформингаснижается. Таким образом, с точки зрения вовлечения в состав разрабатываемогобиоэтанольного топлива наименее востребованных бензиновых компонентов74целесообразно использовать именно тяжёлую фракцию.
При этом, с цельюсниженияэксплуатационныхзатрат,необходимотакжерассматриватьвозможность использования нафты гидрокрекинга без предварительногоразделения.Из таблицы 22 видно, что наибольшие объёмы производства средиприведенных низкооктановых бензиновых фракций приходятся на прямогонныйбензин. Его производство осуществляется на каждом крупном НПЗ, где его послепредварительного фракционирования и гидроочистки используют в качестветрадиционного сырья процессов риформинга и изомеризации, или онпоставляется нефтехимическим предприятиям в качестве сырья пиролиза. Такжепрямогонный бензин вырабатывается на каждом среднем или мини-НПЗ, приэтом для небольших предприятий вопрос его сбыта является одной из ключевыхпроблем.
С точки зрения показателей качества прямогонный бензин уступаетнафте гидрокрекинга по содержанию серы и детонационной стойкости. Однаковвиду доступности прямогонный бензин после гидроочистки также должен бытьрассмотренвкачествеуглеводородногокомпонентаразрабатываемогобиоэтанольного топлива.В таблице 22 помимо бензиновых фракций гидрокрекинга и прямогонногобензина перечислены: рафинат с установок по производству ароматическихуглеводородов (РПАУ) и нафта (бензин) коксования (БК). Рафинат попоказателям качества близок к тяжелому бензину гидрокрекинга и потенциальноможет быть использован наряду с ним в качестве основного компонентабиоэтанольного топлива. Однако ввиду его небольших объёмов производства вРоссии, в качестве базы для смешения с этанолом он рассматриваться не будет.Аналогичнорафинатувэкспериментальнойчастиработынебудетрассматриваться и нафта коксования.
Несмотря на значительные объёмывыработки, её фактическое качество на отечественных НПЗ не позволяетвовлекать её в состав разрабатываемого биоэтанольного топлива безпредварительной глубокой гидроочистки с целью удаления сернистых инепредельных соединений.75Таки образом, проведён анализ низкооктановых бензиновых фракций наНПЗ РФ, обоснован выбор тяжёлого бензина гидрокрекинга и гидроочищенногопрямогонного бензина в качестве оптимальных дешёвых низкооктановыхуглеводородных фракций для смешения с этанолом.76Таблица 22 – Некоторые показатели качества низкооктановых фракций№п/пНаименование компонентаПорядковый № и наименование компонента2345НГКЛБГКТБГКРПАУ1ПБ6БК1 Прямогонный бензин (ПБ) ГО2 Нафта гидрокрекинга (НГК)ТТ3 Легкий бензин гидрокрекинга (ЛБГК)4 Тяжёлый бензин гидрокрекинга (ТБГК)Рафинат производства5 ароматическихуглеводородов (РПАУ)6 Бензин коксования (БК)МетодыиспытанийИнтервалы изменений физико-химических и эксплуатационных характеристик компонентовПорядковый номер и наименование компонента№п/пНаименование показателяОктановое число:1 − по исследовательскому методу− по моторному методу2 Плотность при температуре 15оС, кг/м33 Объёмная доля этилового спирта, %4 Объёмная доля метилового спирта, %5 Массовая доля кислорода, %Объёмная доля углеводородов, %:6 − олефиновых− ароматических1ПБ2НГК34ЛБГКТБГКЗначение показателя5РПАУ6БКЕ3045,0-75,0 60,0-75,0 70,0-80,0 50,0-70,0 60,0-75,0 60,0-75,0≥95,040,0-70,0 50,0-65,0 70,0-80,0 55,0-70,0 55,0-70,0 55,0-70,0≥85,0670,0690,0660,0730,0675,0710,0720,0730,0730,0680,0760,0690,0750,0775,0отсутствие20,0-40,0отсутствие≤0,5отсутствие≤15,0<3,01,0-15,0≤5,01,0-15,0≤4,0≤4,0≤4,01,0-15,0≤5,00,5-5,020,0-60,04,0-25,0≤10,0≤20,0ГОСТ Р 52947ГОСТ Р 52946ГОСТ Р 51069ГОСТ Р 53199ГОСТ Р 52714(метод Б)77789101112Объёмная доля бензола, %Объёмная доля монометиланилина, %Массовая доля серы, мг/кгКонцентрация железа, мг/дм3Концентрация марганца, мг/дм3Концентрация свинца, мг/дм313 Давление насыщенных паров, кПа14151617Фракционный состав:Объёмная доля испарившегося топлива, %,при температуре− 70 оС (И70)− 100 оС (И100)− 150 оС (И150)− конец кипения, оС− объёмная доля остатка в колбе, %Индукционный период, минМассовая концентрация смол, мг/100см3− непромытых растворителем− промытых растворителемМассовая доля воды, %≤2,0≤3,0≤2,0≤2,0отсутствие1-501-50отсутствиеотсутствиеотсутствие≤1,00,5-3,0≤1,0≤1,0≤50отс.отс.отс.ГОСТ Р 543231-1501-1001-150500-3000ГОСТ Р 53203ГОСТ Р 52530ГОСТ Р 51925ГОСТ Р ЕН 237ГОСТ Р ЕН35,0-80,0 35,0-80,0 45,0-100,0 15,0-50,0 30,0-60,0 20,0-60,0 35,0-100,013016-15,0-25,030,0-60,085,0-97,0165-1900,5-2,0≥3605,0-25,0 55,0-85,030,0-55,0 65,0-100,090,0-100,0 100,0140-17075-90,5-2,00,5-1,0≥360≥3602,0-10,0 10,0-25,0 5,0-25,0 15,0-52,015,0-35,0 60,0-90,0 30,0-60,0 40,0-72,085,0-97,0100,080,0-97,0≥75,0145-170 110-130 165-190≤215,00,5-2,00,5-2,00,5-2,0≤2,0≥360≥360≤360≥360≤20≤5не норм.,опред.обяз.чистый ипрозрачный≤ - 30–––18 Удельная низшая теплота сгорания, МДж/л30,0-33,019 Внешний вид, цветЧистый и прозрачный, от бесцветного до жёлтого20 Температура помутнения, оС≤ минус 60ГОСТ 2177ГОСТ Р 52068ГОСТ 1567АСТМ Е 1064ГОСТ 21261ВизуальноГОСТ 5066Сырьевые ресурсы низкооктановых фракций21 Примерные объёмы производства, млн т/год1)68,91,60,51,10,31,2Примечание – При объёмах первичной переработке нефти 287 млн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
