Автореферат (1173020), страница 4
Текст из файла (страница 4)
соответственно; 3) Требование ГОСТ Р 52201-2004 для бензанолов; 4) Топливо не должнорасслаиваться в течение 4 часов; 5) Средняя удельная низшая теплота сгорания автомобильного бензина марки АИ-95 по ГОСТ 32513; 6) Средняя удельная низшая теплотасгорания автомобильного бензина Е10 по ЕN228.10 Степень коррозии стального стержня, баллы, не более–30117В рамках разработки способа подготовки бензиновой фракции ФишераТропша для использования в качестве компонента моторных топлив были изучены основные пути промышленной переработки бензиновой фракции синтеза Фишера-Тропша (ФТ).
Показано, что значительное количество традиционных процессов переработки не привлекательно с экономической точки зрения, в связи счем бензин синтеза ФТ чаще всего рассматривается в качестве сырья для нефтехимии.Учитывая высокое содержание непредельных углеводородов в составе бензина синтеза ФТ, рассмотрен процесс переработки последней с использованиемпроцесса метоксилирования.
При этом одновременно возможно решение следующих задач: cнижение содержания олефинов, являющихся фотоактивными веществами, участвующими в образовании смога, и снижающих химическую стабильность топлив; вовлечение в состав топлив высокооктановых эфиров, положительно влияющих не только на экологичность топлива ввиду наличия в молекуле атома кислорода, но и на общую детонационную стойкость бензина.Учитывая, что основная масса алкенов в бензиновой фракции синтеза ФТпредставляет собой линейные α-олефины, необходимо провести изомеризацию.В данной работе рассмотрен экспериментальный опыт метоксилированиябензиновой фракции синтеза ФТ с предварительной стадией изомеризации олефинов согласно блок-схеме, представленной на рисунке 5.Бензиновая фракция синтеза Фишера-Тропша разделяется методом перегонки или ректификации на две фракции с температурными пределами выкипаниян.к.-90°С и 90°С-к.к.
Первая часть сырья поступает на дальнейшую переработку –изомеризацию олефинов и последующее метоксилирование, после чего смешивается с фракцией 90°С-к.к.В результате исследования влияния параметров процесса и типа катализатора на протекание процесса изомеризации установлены наиболее оптимальныезначения, обеспечивающие максимальный выход непредельных углеводородов:температура 380 °С, катализатор ZSM-12, объемная скорость подачи сырья(ОСПС)5 ч-1.18Метоксилированиен.к. - 90°СИзомеризацияБензин ФТБензиноваяфракцияРектификация90°С – к.к.Рисунок 5 - Блок-схема переработки бензиновой фракции синтеза ФТВ указанных условиях испытанный образец показал наилучшие результаты- в пересчете на жидкие продукты содержание изо-олефиновых углеводородов составляет 16% мас.Получение простых эфиров путем метоксилирования достаточно широкораспространено в промышленности: именно так осуществляется производствоиндивидуальных метил-трет-бутилового эфира, метил-трет-амилового эфира,этил-трет-бутилового эфира и др.
Также известен способ метоксилирования (этерифицирования) бензиновой фракции каталитического крекинга, в результате использования которого получают как эфир С5, так и смесь различных эфиров.В то же время, для бензиновой фракции Фишера-Тропша отсутствуют какие-либо упоминания об использовании процесса метоксилирования (без предварительного выделения узких фракций С4, С5 и др.), весьма актуального с точкизрения снижения содержания непредельных углеводородов.Полученный на предыдущей стадии продукт изомеризации бензиновойфракции Фишера-Тропша был использован в качестве сырья для проведения метоксилирования.
В качестве катализатора процесса метоксилирования использовались сульфокатиониты Amberlyst 36. Результаты испытаний представлены втаблице 5.Наибольшую конверсию олефинов в реакциях метоксилирования удалосьдостичь во втором опыте: суммарное содержание эфиров в продуктах реакции составило9,3%мас.Результатыхроматографическогоихромато-масс-спектрометрического анализов подтверждают наличие эфиров от С4 до С7 с пре-19обладанием эфиров С5 и С6 в количестве около 6% мас. Полученный продукт наконечной стадии направляется на смешение с фракцией 90°С-к.к.Таблица 5 - Групповой состав сырья и продуктов процесса метоксилирования на катализаторе Amberlyst 36 при различной температуреУсловия проведения процессаКатализаторТемпература, °CМассовая доля углеводородов, %эфирыпарафиныолефинынафтены + ароматическиенеидентифицированныеИтого:Сырье68,927,62,70,8100,0Опыт 1Опыт 2Amberlyst 36601202,667,926,02,60,9100,09,367,020,32,50,9100,0В результате проведения двухстадийного процесса облагораживания бензиновой фракции синтеза ФТ удалось снизить количество непредельных углеводородов, а также увеличить долю изомеров алифатических углеводородов и ввести всостав оксигенаты.Полученная бензиновая фракция может быть использована для получениятоварных автомобильных бензинов, либо альтернативного моторного топлива сиспользованием метанола.Акт об использовании результатов кандидатской диссертации полученот ЗАО «Завод синтетического спирта», в котором подтверждается возможностьиспользования предложенных технических решений при производстве высокооктановых добавок для автомобильных бензинов.ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновные итоги проведенных исследований1.Установлена причина повышенной детонационной стойкости метиловогоспирта относительно метил-трет-бутилового и метил-трет-амилового эфиров –высокая теплота парообразования, способствующая местному охлаждению топливно-воздушной смеси и повышенному продуцированию неактивного в процессах самовоспламенения формальдегида.202.Показана пониженная коррозионная агрессивность метанола в топливах всравнении с метил-трет-бутиловым и метил-трет-амиловым эфирами, что объясняется высокой гигроскопичностью спирта, препятствующей участию воды вэлектрохимическом процессе.3.Разработаны антидетонационные добавки на основе метил-трет-бутилового,метил-трет-амилового эфиров, метилового спирта и антикоррозионной присадки,отличающиеся повышенной антидетонационной эффективностью и пониженнойстоимостью относительно индивидуальных эфиров.
Проведены испытания в составе базового углеводородного топлива на соответствие требованиям Европейскому стандарту на автомобильные бензины EN 228.4.Предложен способ производства антидетонационной добавки, основанныйна традиционной технологии получения индивидуальных высокооктановых эфиров.5.Научно обоснована и практически подтверждена возможность использова-ния ароматических углеводородов состава С7-С9 в качестве сорастворителя в системах метанол – бензиновая фракция синтеза Фишера-Тропша.6.Впервые разработаны композиции среднеметанольных топлив на основебензиновых фракций синтеза Фишера-Тропша, а также проведены их испытанияна соответствие требованиям китайского стандарта на топливо М30 DB 14/ T6142011, российского ГОСТ 32513-2013, европейского стандарта EN 228:2012, китайского стандарта GB 17930-2013.7.Изучена изомеризация олефиновых углеводородов бензиновой фракциисинтеза Фишера-Тропша.
Показано, что наилучшие результаты достигаются накатализаторе ZSM-12 в отсутствие водорода при температуре 380°С и объемнойскорости подачи сырья 5 ч-1.8.Впервыеисследованпроцессметоксилированияширокойолефин-содержащей фракции, выделенной из бензиновой фракции синтеза ФишераТропша, с получением смеси простых эфиров метилового спирта. Установлено,что оптимальная температура метоксилирования в данном случае равняется120°С, а выход эфиров составляет 9,3 % мас.219.Впервые предложен способ переработки бензиновой фракции синтеза Фи-шера-Тропша, отличающийся наличием предварительной стадии изомеризациифракции н.к.-90°С и последующим метоксилированием, направленным на замещение нежелательных компонентов топлив (олефинов) кислородсодержащими соединениями.Рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темыПотенциальными потребителями разработанных решений будут являтьсястраны, ограниченные в нефтяных ресурсах и, одновременно, обеспеченные альтернативным сырьем для обеспечения возможности производства метанола –природным газом, углем и биомассой.Разработанная антидетонационная добавка также будет интересна во всехстранах, где допустимо применение метанола в количестве до 3%, а также нефте-,газоперерабатывающим и химическим предприятиям по производству метанола.Существующий профицит мощностей по выработке спирта позволяет наладитьпромышленное производство экспортной высокооктановой добавки, характеризующейся пониженной относительно индивидуальных эфиров стоимостью, а также повышенной октаноповышающей способностьюВ настоящей работе не рассмотрено направление использования высокометанольных топлив.
На текущий момент детонационная стойкость таких смесейявляется избыточной для серийных автомобилей. Однако, непрерывно продолжающееся развитие автомобилестроительной отрасли приводит к необходимостиобеспечения новых автомобильных бензинов с высокими октановыми числами.Уже сейчас на АЗС в России можно встретить в широкой продаже автомобильный бензин марки АИ-100-К5, обладающий детонационной стойкостью по исследовательскому методу не менее 100.
Производство автомобильных бензинов с октановым числом более 100 невозможно без использования оксигенатов, а такжедорогостоящих углеводородных компонентов специфических процессов нефтепереработки. Использование метанола в высоких концентрациях позволит не толькоиспользовать в качестве углеводородного компонента дешевые низкооктановыебензиновые фракции, но и отказаться от использования простых эфиров, сырьедля производства, которых – олефин-содержащие фракции – вырабатывается в22ограниченном количестве и будет является лимитирующим фактором при необходимости крупнотоннажного производства высокооктановых автомобильныхбензинов.Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:1.
Потанин Д.А., Ершов М.А., Емельянов В.Е., Капустин В.М. Опыт и перспективы использования метанола при производстве автомобильных бензинов // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2015. - № 10. - С. 3-5.2. Потанин Д.А., Ершов М.А., Капустин В.М. Способ получения антидетонационной добавки с использованием метанола для производства экспортных автомобильных бензинов // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2016. - № 8. - С. 48-51.3. Потанин Д.А., Ершов М.А., Капустин В.М., Гусева А.И., Гуляева Л.А., Мордкович В.З., Григорьева Е.В. Разработка и результаты испытаний альтернативныхвысокооктановых автомобильных топлив// Нефтепереработка и нефтехимия.
2018. - № 7. - С. 7-11.4. Потанин Д.А., Ершов М.А., Гусева А.И., Болдушевский Р.Э., Таразанов С.В.,Красильникова Л.А., Капустин В.М. Подготовка бензиновой фракции процессаФишера-Тропша для использования в качестве компонента моторных топлив//Нефтепереработка и нефтехимия. – 2018. - № 9. – С. 3-7.5.
Патент № 2620083 РФ. Способ получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам и топливная композиция, содержащая антидетонационнуюдобавку, полученную разработанным способом / Ершов М.А., Потанин Д.А., Капустин В.М., Александрова Е.В., Хакимов Р.В. Опубл. 23.05.20176. Патент № 2640199 РФ. Альтернативное автомобильное топливо / Ершов М.А.,Потанин Д.А., Хабибуллин И.Ф., Григорьева Е.В., Гусева А.И., Гуляева Л.А.Опубл. 27.12.20177. Потанин Д.А., Ершов М.А., Капустин В.М. Получение альтернативных бензиновых топлив.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
