WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Стабилизаторы должны хорошо растворяться как в бензине, так и в этаноле, взаимодействовать с этанолом как поверхностно-активное вещество (ПАВ) и удерживать молекулы воды в смеси, не позволяя им соединяться и образовывать осадок.

Таким образом, исследования показали, что высокое содержание ароматических углеводородов в бензинах риформинга обеспечивает относительно высокую стабильность их смесей с этанолом. Однако, несмотря на это, при отсутствии сорастворителей температура, ниже которой смесь сохраняет стабильность, остается достаточно высокой. Например, даже смесь на основе риформата, содержащая 2,7 % (масс.) кислорода, имеет температуру дестабилизации всего 13 C, в то время как по российским стандартам уже для летней марки СБТК она должна быть ниже минус 5 C. Это обстоятельство еще раз подтверждает актуальность поиска эффективных и доступных сорастворителей СБС.

В качестве стабилизаторов СБС исследовали различные классы кислородсодержащих органических соединений, а также побочные продукты нефтехимических производств. На рисунках 4, 5 показаны зависимости температуры дестабилизации риформат-этанольных смесей от концентрации сорастворителей для одноатомных спиртов и побочных продуктов процессов гидроформилирования пропилена и производства 2-этилгексанола.

Как видно из рисунка 4, среди исследованных сорастворителей максимальную эффективность проявляет изопентанол, далее идут изобутанол, n-гептанол и n-бутанол.

Вышеуказанные спирты традиционно используются в качестве растворителей или сырья для различных процессов нефтехимии и, как следствие, пользуются большим спросом и дефицитны. В связи с этим с целью расширения ассортимента сорастворителей СБС были исследованы побочные продукты ряда нефтехимических процессов. Хорошие результаты были получены на основе побочных продуктов процессов гидроформилирования пропилена и производства 2-этилгексанола.

------0 0,5 1 1,5 2 2,Концентрация сорастворителя, % (об.) изопропанол n-бутанол n-гептанол изобутанол изопентанол Рисунок 4—Зависимость температуры дестабилизации риформатэтанольных смесей от концентрации сорастворителя Из рисунка 5 следует, что "Кубовый остаток", "Спиртоэфирная смесь (СЭС)", "Средний дистиллят" и "Эфирная головка" по стабилизирующей эффективности несколько уступают одноатомным спиртам. Одновременно эти соединения проявляют меньшую чувствительность к перепадам температуры окружающей среды. Содержание "Эфирной головки", например, необходимой для стабилизации риформат-этанольной смеси в интервале температур от 0 до – 20 °С, изменяется в пределах 0,55 - 2,55 % (об.), а для "Среднего дистиллята" этот показатель составляет от 0,6 до 2,7 % (об.).

Таким образом, проведенные исследования показали, что побочные продукты процессов гидроформилирования пропилена и производства 2этилгексанола вполне могут конкурировать с одноатомными спиртами. С экономической точки зрения применение недорогостоящих побочных продуктов нефтехимии в качестве стабилизаторов более предпочтительно.

Температура дестабилизации С ------00,511,522,533,Концентрация сорастворителя, % (об.) Кубовый остаток Спиртоэфирная смесь Средний дистиллят Эфирная головка Рисунок 5—Зависимость температуры дестабилизации риформат-этанольных смесей от концентрации сорастворителя Концентрация сорастворителя, необходимая для обеспечения стабильности СБС, сильно зависит от химического состава базового бензина. Последний, в свою очередь, в основном определяется происхождением бензина, то есть тем, в каком процессе он получен. С учетом этого были проведены исследования зависимости необходимой концентрации стабилизаторов этанол-бензиновых смесей от происхождения бензинов. На рисунках 6-8 приведены кривые зависимости концентрации стабилизатора – "Средний дистиллят" в этанол-бензиновых смесях, необходимой для достижения заданной температуры дестабилизации, от содержания этанола в смеси при различных температурах.

Незаштрихованная область на рисунках соответствует современным требованиям по содержанию в товарных бензинах кислорода (от 1,5 до 2,7 % масс. в пересчете на кислород).

Из рисунков 6-8 видно, что СБТК на базе риформата обладает более высокой стабильностью по сравнению с композициями на основе бензинов каталитического крекинга и прямой перегонки. Так, если при содержании этанола в смеси с прямогонным бензином и бензином каталитического Температура дестабилизации, С Температура дестабилизации С крекинга 7 % необходимая концентрация стабилизатора при нуле градусов составляет 4,2 и 3,2 % соответственно, то для смеси этанола и риформата она равна всего 2,3 %.

при 20 С 4 при 10 С при 0 С Концентрация этанола в смеси, % (об.) Рисунок 6—Зависимость необходимой концентрации стабилизатора в смеси этанол : прямогонный бензин от концентрации этанола при 20 С при 10 С при 0 С при -1 0 С 02468 1 Концентрация этанола в смеси, % (об.) Рисунок 7—Зависимость необходимой концентрации стабилизатора в смеси этанол : бензин каталитического крекинга от концентрации этанола смеси, %( об ) Концентрация стабилизатора в смеси, % ( об ) Концентрация стабилизатора в при 10 С при 0 С при -10 С при -20 С 02468 Концентрация этанола в смеси, % (об.) Рисунок 8—Зависимость необходимой концентрации стабилизатора в смеси этанол : риформат от концентрации этанола Исследования показали, что расход традиционных стабилизаторов СБС, таких как изобутанол, n-бутанол и изопропанол, при аналогичных условиях составляет 1,2; 1,3; 1,6 % соответственно.

Таким образом, результаты исследований показали принципиальную возможность использования побочных продуктов процессов гидроформилирования пропилена и производства 2-этилгексанола в качестве стабилизаторов этанол-бензиновых смесей. Эффективность применения данных стабилизаторов существенно выше в случае производства высокооктановых бензинов на основе риформата.

Глава четвертая. Разработка рецептур кислородсодержащих автомобильных топливных композиций.

В данной главе диссертации приведены результаты исследований по разработке рецептур новых кислородсодержащих автомобильных топливных композиций.

Для проведения исследований соответствия основных физико-химических свойств СБТК требованиям стандартов на товарные бензины были приготовлены топливные композиции на базе риформата с использованием технического этанола или метанола и кислородсодержащих стабилизаторов.

% ( об ) Концентрация стабилизатора в смеси, Известно, что этанол с большинством углеводородов образует положительный азеотроп. Это объясняется ослаблением как водородной связи при смешении компонентов, так и общих межмолекулярных сил взаимодействия. Вследствие этого повышается летучесть азеотропа.

На рисунке 9 приведена зависимость давления насыщенных паров риформат-этанольной смеси от концентрации этанола. Согласно требованиям Европейского комитета стандартов, введенных в странах ЕЭС с января 2000 г., давление насыщенных паров товарных бензинов не должно превышать 60 кПа. Из рисунка 9 видно, что при добавлении этанола давление насыщенных паров бензина повышается в исследованном интервале и в то же время остается в пределах нормы.

02468 10 Концентрация этанола в смеси, %(об.) Рисунок 9—Зависимость давления насыщенных паров СБС от концентрации этанола в смеси Проведены исследования зависимости основных показателей СБТК от концентрации в них базового бензина, этанола и сорастворителя. В таблице приведены основные физико-химические показатели СБТК на основе риформата, этанола и сорастворителя ("Средний дистиллят") в соотношении 90 :

6 : 4 соответственно в сопоставлении с аналогичными показателями исходного риформата.

Как следует из таблицы 2, СБТК по сравнению с риформатом имеет более высокое октановое число, что позволяет вовлечь при производстве Давление насыщенных паров, кПа высокооктановых товарных бензинов дополнительные ресурсы бензиновых потоков с относительно низким октановым числом. СБТК по сравнению с риформатом имеет более высокое содержание фактических смол, у нее выше кислотность, давление насыщенных паров и конец кипения, в то же время по таким показателям, как индукционный период, температура начала перегонки и температура выкипания 10 % объема продукта, он превосходит риформат.

Таблица 2—Физико-химические показатели СБТК в сопоставлении с исходным риформатом Наименование показателя СБТК Исходный риформат 1 Детонационная стойкость, октановое число:

-по моторному методу 85,3 84,-по исследовательскому методу 96,0 94,2 Концентрация фактических смол, мг/100 см3 1,2 0,3 Индукционный период, мин 510 4 Испытание на медной пластинке выдерживает выдерживает 5 Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.) 62 (465) 38 (285) 6 Кислотность, мг КОН/100мл 2,7 0,7 Массовая доля серы, % 0,010 0,8 Фракционный состав, оС -температура начала перегонки 38 -10 % перегоняется при температуре 76 -50 % перегоняется при температуре 127 -90 % перегоняется при температуре 170 -температура конца кипения 202 -остаток в колбе, % 1,1 1, -остаток и потери, % 2,5 2, 9 Плотность при 20 оС, кг/м3 772 10 Групповой углеводородный состав, % масс.:

ароматические 57,4 66,нафтеновые 1,0 1,парафиновые 25,0 29,неизвестные (в том числе кислородсодержащие) 16,6 (10) 3,С учетом результатов исследований зависимостей основных физикохимических показателей от состава СБТК и экономических аспектов их производства был разработан проект технических условий на СБТК на основе риформата (базовый бензиновый компонент), этанола и сорастворителя – "Средний дистиллят". Показатели качества СБТК полностью соответствуют требованиям ГОСТ Р 51313-99, которые обязательны для всех бензинов, вырабатываемых в России по техническим условиям. Требования к СБТК согласно ТУ приведены в таблице 3.

Известно, что производство и применение СБТК связано с определенными сложностями технического характера. СБТК, содержащие метанол, например, рекомендуют готовить непосредственно на автозаправочных станциях вследствие высокой гигроскопичности метанола.

Производство СБТК, содержащих этанол, также связано с определенными сложностями вследствие необходимости дополнительного оборудования для приема и хранения этанола, приготовления СБТК.

Исследования показали, что большинство рассмотренных сорастворителей на основе побочных продуктов нефтехимии показывают высокую антидетонационную стойкость и обладают рядом необходимых для товарных бензинов физико-химических свойств. С учетом этого были проведены исследования по выявлению возможности вовлечения данных продуктов в состав товарных бензинов.

В таблице 4 приведены основные физико-химические свойства смеси риформат : "Средний дистиллят" (90:10) в сопоставлении с исходным риформатом и требованиями согласно ТУ 38.401-58-220-98 на бензин марки "Регуляр-91". В таблице приведены только те показатели, которые могут измениться в ту или в другую сторону при введении в состав бензина кислородсодержащей добавки.

Таблица 3—Основные физико-химические свойства СБТК согласно ТУ Наименование показателя СБТК (АИ- Метод 95Э) испытания 1 Детонационная стойкость, октановое число, не менее:

по моторному методу 85,0 ГОСТ по исследовательскому методу 95,0 ГОСТ 2 Концентрация фактических смол, мг/100 5,0 ГОСТ см3 Индукционный период бензина, мин, не менее 360(или 900) ГОСТ 4 Испытание на медной пластинке Выдерживает ГОСТ 5 Давление насыщенных паров, кПа (мм 35-рт.ст.): (262-750) ГОСТ 6 Кислотность, мг КОН/100мл, не более 3 ГОСТ 7 Массовая доля серы, %, не более 0,10 ГОСТ 8 Объемная доля бензола, %, не более 5 ГОСТ 9 Фракционный состав, °С: ГОСТ - температура начала перегонки, не ниже летнего зимнего -- - пределы перегонки, °С, не выше 10% летнего зимнего 50% летнего зимнего 90% летнего зимнего - конец кипения, °С, не выше - остаток в колбе, %, не более остаток и потери, %, не выше 10 Плотность при 15 °С, кг/м3 Не нормируется, ГОСТ Ропределение обязательно 11 Фазовая стабильность, температура ГОСТ 5066помутнения, °С, не выше: летнего -зимнего -Таблица 4—Требования ТУ 38.401-58-220-98 на бензин марки "Регуляр-91", показатели качества базового риформата и полученной топливной композиции Наименование показателя ТУ 38.401- Базовый Топливная 58-220-98 риформат композиция 1 Плотность при 20 оС, не более, кг/м3 700-750 779 2 Детонационная стойкость, -октановое число:

по исследовательскому методу, не менее 91,0 93,7 92,3 Фракционный состав, оС:

- температура начала перегонки, не ниже летнего 35 41 зимнего -- - 10 % перегоняется при температуре, не выше летнего 75 77 зимнего - 50 % перегоняется при температуре, не выше летнего 120 120 зимнего - 90 % перегоняется при температуре, не выше летнего 190 170 зимнего - температура конца кипения, не выше 215 196 - остаток в колбе, %, не более 2 1,0 1,- остаток и потери, %, не более 4 2,1 2,4 Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.), не более летнего 66,7(500) 40,7 (305) 40 (300) зимнего 66,7-93,(500-700) 5 Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более 5,0 0,2 1,6 Объемная доля бензола, %, не более 5 1,8 1,7 Индукционный период бензина, мин, не менее 360 1220 8 Содержание серы, % масс., не более 0,05 0,0013 0,Продолжение таблицы Наименование показателя ТУ 38.401- Базовый Топливная 58-220-98 риформат композиция 9 Внешний вид Чистый, прозрачный 10 Испытание на медной пластинке Выдерживает, класс I Применительно к ассортименту бензиновых потоков ОАО "САЛАВАТНЕФТЕОРГСИНТЕЗ" разработан проект технических условий для бензина марки "Регуляр-91", содержащего 5-8 % вышеуказанной добавки.

Данная топливная композиция соответствует требованиям ГОСТ Р 51313-99.

СБТК на основе метанола характеризуется значительно меньшей фазовой стабильностью и соответственно требует большего расхода дефицитных сорастворителей. Проведенные эксперименты показали, что "Метанольная фракция", получаемая как побочный продукт при производстве бутиловых спиртов методом гидроформилирования пропилена, является хорошим и дешевым компонентом СБТК. Кроме того, для фазовой стабилизации СБТК на ее основе требуется значительно меньше стабилизатора, чем в случае применения чистого метанола.

На рисунке 10 приведены кривые зависимости температуры дестабилизации риформат : метанольная смесь от содержания в ней "Метанольной фракции". Из рисунка видно, что летнюю марку СБТК (с о температурой помутнения ниже минус 5 С) на основе риформата и "Метанольной фракции" можно получить при содержании метанола выше 2,%. Исследования показали, что смесь на основе технического метанола, содержащая такое же количество спирта, имеет температуру помутнения 26 оС.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»