Диссертация (1173021), страница 13
Текст из файла (страница 13)
раздел 1.4.3). Исходя из этого, можнопредположить, что метанол обладает повышенной детонационной стойкостьюотносительно эфиров, а смесь МТБЭ (или ТАМЭ) и спирта будет иметьповышенное октановое число смешения относительно индивидуальных эфиров.Кроме того, метанол также обладает низкой стоимостью, существенно меньшейпо сравнению с МТБЭ и ТАМЭ. Стоит отметить, что цена на метанол при любойконъюнктуре рынка будет ниже таковой для МТБЭ и ТАМЭ ввиду использованияспирта в качестве сырья при производстве эфиров. Совокупность этих двухфакторов определяет повышенный интерес к использованию метанола в качествеантидетонационной добавки к бензину.МТБЭ и ТАМЭ производятся из изо-С4 или изо-С5 фракции и метанола.
ВРоссии одной из успешно применяемых технологических схем производствавысокооктановых эфиров является разработка ОАО НИИ «Ярсинтез», котораяпредставлена на рисунке 14. Важно отметить, что в составе установки имеетсяблок регенерации избыточного метилового спирта, который затем возвращается впроцесс, а на выходе с установки получают индивидуальный эфир. Совмещениедвух высокооктановых компонентов в одном процессе позволит разработатькомплексную антидетонационную добавку на основе эфира с добавлениемметанола, антидетонационная эффективность которой будет выше, чем уиндивидуального эфира ввиду более высоких октановых чисел смешения спирта(см.
раздел 1.4.1.).74VIVIII1234IIIРисунок 14 - Технологическая схема получения МТБЭОАО НИИ "Ярсинтез"I – метанол; II – изо-С4 фракция; III – эфир; IV – отработанная у/в фракция; V –метанол-рецикл. 1 – реактор; 2 – реакционно-ректификационный аппарат; 3 –промывная колонна; 4 – колонна отгонки метанола.С целью разработки высокооктановой добавки для автомобильных бензиновнеобходимо определить оптимальное соотношение компонентов в её составе:недостаточное содержание спирта не позволит полностью использовать еговысокий потенциал октаноповышающей способности, в то время как слишкомбольшоесодержаниеметанолаограничитмаксимально-возможнуюдолювовлечения добавки в состав стандартных автомобильных бензинов безнарушения требований нормативной документации. Дополнительно необходимоучесть содержание кислорода в топливе, ограничиваемое стандартами наавтомобильные бензины (в составе метанола присутствует значительноеколичество кислорода - примерно 50% мас., в то время как в составе МТБЭ –всего 18,2%, в ТАМЭ – 15,7%).
Учитывая вышесказанное, содержание метанола всоставе антидетонационной добавки принято на уровне 15% мас.75Ранее в литературном обзоре уже отмечалось, что во многих странах всоставе стандартного автомобильного бензина допускается присутствие метанолав количестве 1-3% об. Так, наиболее типичными стандартами, допускающимиприменение метилового спирта в указанных пределах, являются российскийГОСТ 32513, а также Европейский стандарт на автомобильные бензины EN 228.ГОСТ 32513 допускает содержание метилового спирта в автомобильных бензинахна уровне 1% об., в то время как максимальное содержание простых эфировсоставляет 15% об., а массовая доля кислорода не может превышать значения2,7%.
EN 228 ограничивает аналогичные показатели на уровне 3, 22% об. и 3,7%мас. соответственно. Однако, при производстве автомобильных бензинов на НПЗоксигенатывовлекаютвовсемдиапазонеконцентраций,ограниченномнормативной документацией. Чаще всего, благодаря высокой детонационнойстойкости базовых бензинов, удается сократить удельный расход дорогостоящихоксигенатов.комплекснойСледовательно,добавкидляпомимосравнительнойоценкиэффективностимаксимально-возможнойконцентрацииоксигенатов необходимо использовать также вдвое меньшее относительнороссийского ГОСТ значение – 7%.На рисунке 15 изображена зависимость содержания метанола и кислорода вбензине от доли антидетонационной добавки (в составе использовался такжеМТБЭ ввиду более высокой доли кислорода относительно ТАМЭ). Желтымотмечена зона, нахождение в которой позволяет удовлетворять требованиямГОСТ 32513, красным (включая желтую зону) – EN 228.
Увеличение доли спиртав составе добавки повлечет к росту угла наклона прямой доли оксигенатов, чтобудет означать снижение максимально-возможной концентрации добавки вбензинах, соответствующих требованиям Европейского стандарта. Напротив,снижение содержания метанола в добавке приведет к нивелированию разницыоктаноповышающей способности добавки относительно индивидуального эфира.Массовая доля кислорода, %7616% оксигенатов4327% оксигенатов100123Объемная доля метанола, %Рисунок 15 - Зависимость содержания метанола и кислорода в топливе отсодержания добавки3.1.2. Исследование влияния метанола в смеси с эфирами на физикохимические свойства топливной композицииИсследование влияния метанола в смеси с эфирами на физико-химическиесвойства бензина проводилось путем сравнения результатов испытаний базовоготоплива с эфирами и топлива со смесью метанола и МТБЭ/ТАМЭ.Изучение детонационной стойкости топливных композиций проводилось поисследовательскому и моторному методам с использованием двух различныхконцентраций МТБЭ и ТАМЭ, а также смеси: 7 и 16% мас.
(рисунки 16-19). Дляудобства антидетонационная добавка на основе МТБЭ обозначена «добавка 1», ана основе ТАМЭ – «добавка 2». При использовании и эфиров, и добавокнаблюдается рост октановых чисел. Однако, в случае вовлечения в состав топливадобавки наблюдается больший прирост детонационной стойкости относительнотопливной композиции, в процессе приготовления которой использовался чистыйэфир, что подтверждает сделанное ранее предположение о повышеннойдетонационной стойкости метанола в составе добавки ввиду продуцирования77повышенного количества формальдегида. Если ввести в состав бензина болеевысокую концентрацию оксигенатов – 16% – то, закономерно, наблюдается ещебольший прирост детонационной стойкости. Но в этом случае увеличениеоктановых чисел при использовании добавки более значительно, то есть приувеличениидобавкиконцентрациистановитсясущественнуюоксигенатовболееразницупреимуществоотчетливым.междуТакжеприростомстоитантидетонационнойотметитьоктановыхчиселболеепоисследовательскому методу для пары «ТАМЭ – добавка 2».
Очевидно, это связанос пониженным октановым числом смешения ТАМЭ относительно МТБЭ.ДобавкаМТБЭОЧИМ9694929088510Массовая доля оксигенатов, %15Рисунок 16 - Зависимость прироста ОЧИМ от содержания МТБЭ и«добавки 1»78ДобавкаМТБЭ86ОЧММ85848382510Массовая доля добавки, %15Рисунок 17 - Зависимость прироста ОЧММ от содержания МТБЭ и«добавки 1»ДобавкаТАМЭОЧИМ94929088510Массовая доля добавки, %15Рисунок 18 - Зависимость прироста ОЧИМ от содержания ТАМЭ и«добавки 2»79ДобавкаТАМЭ86ОЧММ85848382510Массовая доля добавки, %15Рисунок 19 - Зависимость прироста ОЧММ от содержания ТАМЭ и«добавки 2»Метиловый спирт также оказывает влияние на фракционный состав топлив(рисунки20-21).Призамещении15%эфировметаноломнаблюдаетсядополнительное облегчение фракционного состава легких фракций до 50% об.выкипания.
Температуры выкипания тяжелых фракций остаются примерно на томже уровне, как и при введении индивидуальных эфиров. Таким образом, можносделать вывод, что на тяжелые фракции бензина метанол оказывает слабоевлияние (вероятно, из-за малого количества). Данные утверждения справедливы ипо отношению к большим концентрациям МТБЭ, ТАМЭ и метанола (16%) с тойлишь разницей, что фракционный состав облегчается еще интенсивнее.Интересно отметить, что наибольшее падение температуры при введенииметанола наблюдается в районе 40% выкипания смеси при использовании МТБЭи 20% в случае введения в состав топлив ТАМЭ, что не соответствуеттемпературе кипения спирта. Данный факт свидетельствует о том, что прииспользовании метанола образуются азеотропные смеси, выкипающие притемпературе, отличной от таковой для индивидуального метанола.80100,090,0Температура, ◦C80,070,060,050,040,030,00102030405060Объемная доля выкипания, %Рисунок 20 - Фракционный состав топливных композиций с МТБЭ и«добавкой 1»100,090,0Температура, ◦С80,070,060,050,040,030,00102030405060Объемная доля выкипания, %Рисунок 21 - Фракционный состав топливных композиций с ТАМЭ и«добавкой 2»81Тенденции по изменению давления насыщенных паров (ДНП) сходны привведении МТБЭ и добавки, разница заключается лишь в абсолютных значениях(рисунки 22-23).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
