Диссертация (1173021), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Так, при замещении 15% добавленного МТБЭ на метанол наблюдаетсяприрост октанового числа по исследовательскому методу (ОЧИМ) на 0,3 ед. иоктанового числа по моторному методу (ОЧММ) на 0,4 ед. Еще болеесущественные результаты обнаруживаются при использовании в качестве основыдобавки вместо МТБЭ другого эфира – ТАМЭ. При замещении 15% ТАМЭ наметанол прирост ОЧИМ составляет 0,5 ед., ОЧММ – 0,9 ед.
Однако, стоитотметить, что при использовании более низких концентраций добавки удельныйприрост октановых чисел окажется выше. Это легко объяснить с точки зренияматематики и правила аддитивности: октановое число смеси в первомприближении является средневзвешенным значением базового бензина иоксигенатов. Таким образом, добавление метанола в бензин с более высокимоктановым числом (большим содержанием эфира) приводит к снижению«октаноповышающего» действия спирта.В образцах 4 и 7 (таблица 29) используются спирты изобутанол иизопропанол соответственно для улучшения низкотемпературных свойств всоотношении 1:1 на метиловый спирт. Данная мера позволяет достичь значенияпоказателя «температура помутнения» ниже минус 60◦С, что может бытьактуально при производстве автомобильных бензинов с целью реализации всеверныхрайонах.Однако,дажебезиспользованияспиртовС3-С4низкотемпературные свойства вполне достаточны для использования в регионах сжарким и умеренным климатом.Оксигенаты оказывают влияние на фракционный состав и давлениенасыщенных паров топлива.
При введении МТБЭ облегчается фракционныйсостав смеси в нижнем и среднем интервале температур кипения, а именноувеличиваются объемы выкипания при контрольных температурах 70 и 100◦С.При замещении 15% МТБЭ метанолом наблюдается дополнительное облегчениефракционного состава в начальном и среднем интервале температур.
Наиболее89вероятной причиной подобного поведения является образование азеотропныхсмесей метанола с углеводородами. При этом самые тяжелые фракции сохраняютсвои характеристики испаряемости, о чем свидетельствуют близкие температурыконца кипения. Несколько иначе ведет себя ТАМЭ: в данном случае облегчаетсяфракционный состав только в средней части (контрольная температура 100◦С), вто время как легкая и тяжелая части выкипают в меньшем объеме. Замена 15%ТАМЭ на метанол приводит к эффекту, аналогичному при замещении МТБЭметанолом – облегчение фракционного состава в начальном и среднем диапазоне.Метиловый спирт также оказывает значительное влияние на показатель«давление насыщенных паров». При замещении части эфира наблюдается ростиспаряемоститопливнойкомпозиции,чтонеобходимоучитыватьприпроизводстве бензинов. В качестве положительного эффекта можно отметитьвозможностьвовлечениявсоставбензиновповышенногоколичестваароматических углеводородов, которые, как уже отмечалось в литературномобзоре, улучшают низкотемпературные свойства.В составе антидетонационной добавки используется антикоррозионнаяприсадка DCI-11 для улучшения эксплуатационных свойств автомобильныхбензинов.
Оценка влияния вводимой присадки проведена с использованиемметода «коррозионная активность и защитные свойства» по СТО 1110500301-0062006. Результаты испытаний представлены на рисунке 26.Использование антикоррозионной присадки позволяет продлить срокслужбы внутренних деталей двигателя и топливной системы, повышая качествопроизводимых топлив.90Рисунок 26 - Результаты испытаний образцов 1-7 (слева-направо) по методу«коррозионная активность и защитные свойства»91Таблица 29 - Результаты испытаний топливных композиций с вовлечением антидетонационных добавокНаименование компонентаКатализат риформингаИзомеризатМТБЭТАМЭМетанолИзобутанолИзопропанолАнтикоррозионная присадка, мг/кгНаименование показателяОктановое число:- по исследовательскому методу- по моторному методуПлотность при 15оС, кг/м3Давление насыщенных паров, кПаФракционный состав:- объемная доля испарившегося бензина при температуре:70 оС (И70), %100 оС (И100), %150 оС (И150), %- конец кипения, 0С- остаток в колбе, %Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 бензинаИндукционный период, минМассовая доля серы, мг/кгОбъемная доля бензола, %Массовая доля кислорода, %Объемная доля углеводородов, %:- ароматических- олефиновыхИспытание на медной пластинке (3 ч при 50 оС)Коррозионная активность и защитные свойства, баллыТемпература помутнения, ◦СНТД на компонентТУ 2434-030-05842324-2011СТО 91051486-006-2012ГОСТ 2222-95ГОСТ 9536-79ГОСТ 9805-84Требования EN228:2012+A1:2017170,030,0-Содержание компонента, % мас./номер образца2345658,858,858,858,858,825,225,225,225,225,216,013,611,216,013,62,42,42,42,4888758,825,211,22,42,48Результаты испытаний≥ 95,0≥ 85,0720,0-775,045-10093,084,5730,463,596,987,0733,069,897,287,4734,173,497,087,1735,566,495,186,2736,851,295,687,1737,461,596,087,3737,858,122-5246-72≥75≤210≤2,0≤5≥360≤10≤1,00≤3,7366187185,40,60,2426586186,00,80,3456989184,21,00,2386883184,40,50,2407085185,10,90,5396487185,71,10,350,50,060,42,9<50,43,7416688187,60,70,4>360<50,43,75042,560,43,350,43,6≤35,0≤18,0Класс 1-34,60,529,10,429,10,429,10,429,10,429,10,43<-603<-600-45,729,10,4Класс 11<-603<-600-48,11<-6092Дополнительно разработан также оригинальный способ производстваантидетонационнойдобавки.ВнастоящеевремяМТБЭиТАМЭвырабатывают путем каталитического взаимодействия олефиновой фракциис метанолом.
Известно, что в процессе синтеза с целью обеспечения высокойконверсии олефина метанол используется в большом избытке – 2:1 [50].Непрореагировавшее количество спирта поступает из зоны синтеза эфироввместе с отработанной бутановой (изопентан-изоамиленовой) фракцией вблок, где происходит отделение углеводородной фракции от спиртаабсорбцией последнего водой. Далее метанол поступает в блок ректификациидля отделения от воды и возвращается в процесс.Принципиальным отличием предлагаемого технического решения оттрадиционной технологии получения эфиров является вовлечение частинепрореагировавшего метанола в состав антидетонационной добавки.
Дляреализации этой цели дополнительно устанавливается блок смешения эфира,метанола и, при необходимости, антикоррозионной присадки и изопропанолаили изобутанола. В блок смешения эфир подается из реакционного блокасинтезаэфиров,дополнительныеспиртотбираетсякомпонентыизподаютсяблокаизвыделенияметанола,товарно-сырьевогопарка.Основной задачей блока смешения является обеспечение требуемогосоотношениякомпонентовдобавки.Блок-схемапроизводстваантидетонационной добавки представлена на рисунке 27.Следует отметить, что двукратное количество метанола, подаваемое наустановку, позволяет осуществлять изготовление добавки без введениядополнительного количества спирта (метанола в составе добавки всегдаменьше чем эфиров). Более того, часть метилового спирта также будетотправляться на рециркуляцию, что позволит облегчить переориентациюсуществующих установок производства эфиров на выпуск высокооктановойдобавки.
В то же время, очевидно, что данная технология позволяет получитьустановку с гибким выпуском продукции, так как сохраняется возможность93производства чистого эфира. Еще одним важным преимуществом данногорешения является снижение эксплуатационных расходов на перекачкунепрореагировавшего метанола для возврата в процесс.
Таким образом, навыходе с установки получается готовая высокооктановая добавка. На данныйспособ производства получен патент РФ.Метанол-рециклМетанолБлокотделенияС4 (С5)СинтезэфировС4 (С5)БлоквыделенияметанолаС4 (С5)ЭфирМетанолИзопропанол/ИзобутанолБлок смешенияАнтикоррозионная присадкаАнтидетонационная добавкаРисунок 27 - Схема производства антидетонационной добавки943.2.Исследование и разработка среднеметанольных топлив3.2.1.
Концепция альтернативного топливаИспользование оксигенатов в автомобильных бензинах является следствиемужесточения требований к отработавшим газам двигателей внутреннего сгорания.Кислородсодержащие соединения позволяют снизить токсичность выбросов засчет уменьшения концентрации угарного газа, несгоревших углеводородов, атакже оксидов азота.
Несмотря на то, что значительное мировое распространениесреди оксигенатов получили эфиры, спирты в виду своей дешевизны идоступности сырья могут применятся не только в качестве добавок, но и в ролиполноценных компонентов топлив. Этанол является лидером по объемампотребления, в то время как использование метанола только начинает расти (восновном, за счет Китая).
Но если этиловый спирт чаще используется вконцентрациях 10-15 % об. (не считая Бразилии), то метиловый спирт в видуболее низких цен на него используется и в повышенных концентрациях. Стоитотметить, что интерес к спиртам и альтернативным топливам не ограничиваетсяих способностью благоприятно влиять на экологическую обстановку, также приэтом часто упоминаются недостатки традиционных нефтяных ресурсов, а именнопостепенное ухудшение их качества и возрастание себестоимости добычи. Такимобразом, проблема недостатка привычных нам энергетических ресурсов излокальной постепенно превращается в общемировую, что и заставляет научнуюобщественность осуществлять поиск наиболее приемлемой замены.Как уже отмечалось в литературном обзоре, метанол-содержащие топливаможно условно разделить на три группы: стандартный автомобильный бензин снезначительной концентрацией спирта, чаще всего до 5% об., среднеспиртовыетоплива, содержащие от 15 до 40-50% об.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
