Спосіб спільного одержання бензину з низьким октановим числом та бензину з високим октановим числом

Реферат: Винахід стосується способу спільного одержання низькооктанового бензину та високооктанового бензину, де під час перегонки при атмосферному тиску або перегонки при зниженому тиску сирої нафти, продукту реформінгу нафти, нафтопродукту, одержаного при каталітичному крекінгу або гідруючому крекінгу, піролізного масла або очищеного ароматичного нафтопродукту кожний з компонентів з діапазону С5-С12 в них витягають окремо або кожний з компонентів з діапазону С5-С12 витягають окремо за ступенем вмісту, після чого одержують низькооктановий бензин та високооктановий бензин з використанням відповідних компонентів, залежно від їх октанових чисел та октанових індексів цільових продуктів; де із зовнішньої сторони основної ректифікаційної колони встановлюють декілька допоміжних ректифікаційних колон у порядку витягання із сировини компонентів, при цьому необхідні компоненти витягають з патрубків допоміжних ректифікаційних колон, а фракції допоміжних ректифікаційних колон, відмінні від необхідних, направляють назад в основну колону та відганяють через інші патрубки UA 109561 C2 (12) UA 109561 C2 основної колони, причому компоненти, точки кипіння яких є близькими одна до одної, спершу витягають разом з подальшим розділенням. UA 109561 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ Даний винахід відноситься до галузі техніки переробки нафти. ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ 1. Ступінь стиснення і тепловий ККД двигунів Ступінь стиснення відноситься до співвідношення найбільшого об'єму газу та найменшого об'єму газу, яке може бути досягнуте в циліндрі під час руху поршня. Коли поршень знаходиться в нижній мертвій точці свого ходу в циліндрі, газ у циліндрі має найбільший об'єм; коли поршень знаходиться у верхній мертвій точці свого ходу в циліндрі, газ у циліндрі має найменший об'єм. Перший називають повним об'ємом циліндра, тоді як другий називають об'ємом камери згоряння циліндра. Ступінь стиснення дорівнює повному об'єму циліндра, розділеному на об'єм камери згоряння. Ступінь стиснення являється важливим показником двигуна внутрішнього згоряння, де більш високий ступінь стиснення приведе до більш високого тиску в циліндрі та до більш високої температури. Умовно кажучи, чим вищий ступінь стиснення, тем вищим буде ККД двигуна. Ступінь стиснення бензинового двигуна складає, як правило, 4-6. Щоб досягти більш високого співвідношення об'єм/потужність, ступінь стиснення бензинового двигуна легкового автомобіля збільшують до 7-9,5. Згідно з повідомленнями ступінь стиснення бензинового двигуна легкового автомобіля високого класу досягає 12,5. У бензиновому двигуні з високим ступенем стиснення слід застосовувати високооктановий (високоякісний) бензин. В іншому випадку при роботі двигуна в циліндрі може відбутися мимовільне займання, що, таким чином, стане причиною детонації в ньому. Ступінь стиснення дизельного двигуна складає, як правило, 15-18, так що тепловий ККД дизельного двигуна на 30 % вищий, ніж такий бензинового двигуна. Парниковий ефект, обумовлений викидами дизельного двигуна, на 45 % нижчий, ніж такий бензинового двигуна. Викид монооксиду вуглецю та вуглеводнів дизельним двигуном також менший такого бензиновим двигуном. У дизельному двигуні передбачене запалювання від стиснення. Отже, там відсутні проблеми, пов'язані з детонацією. Проте, ступінь стиснення дизельного двигуна не може бути дуже високим внаслідок обмеження міцності матеріалу. 2. Октанове число та детонація бензину На ринку стандартні типи бензину (дослідження) включають неетильований бензин 90#, 93#, 95#, 97# і 98#. Згідно з повідомленнями, у деяких місцях існує бензин 100#. Так звані 90#, 93# і 97# являють собою показники величини "октанового числа" відповідного бензину, відповідно еквівалент для 90 %, 93 % і 97 % "ізооктану" з високою протидетонаційнною здатністю та 10 %, 7 % і 3 % "н-гептану" з низькою протидетонаційнною здатністю. Отже, октанове число бензину, необхідного для двигуна, являється показником протидетонаційнної характеристики бензинового двигуна. Якщо бензин 90# застосовувати там, де необхідний бензин 97#, то це безперечно призведе до детонації. Звичайно застосовують два способи оцінки протидетонаційнної властивості рідкого палива, а саме моторний спосіб визначення октанового числа та дослідницький спосіб визначення октанового числа. Якщо моторне октанове число рідкого палива дорівнює 85, його дослідницьке октанове число буде дорівнювати 92; якщо моторне октанове число дорівнює 90, його дослідницьке октанове число буде дорівнювати 97. Усі октановічисла в даному розкритті являють собою дослідницькі октанові числа. Стандартні типи бензину мають октанове число більше 90 і відносно високу температуру запалювання, так що він не може запалюватися при нормальних умовах шляхом запалювання від стиснення. Тому, в даний час усі бензинові двигуни являють собою двигуни з примусовим запалюванням. Щоб покращити тепловий ККД бензинового двигуна та уникнути детонації, виробники бензину намагаються всіма засобами збільшити октанове число бензину. Отже, одержання бензину стає все більш складним і дорогим. 3. Низькооктановий бензин З метою подальшого підвищення ступеню стиснення для підвищення, таким чином, ККД бензинових двигунів пропонуються ідеї реалізації низькооктанового бензину та двигунів із запалюванням від стиснення, що працюють на низькооктановому бензині. Принцип дії двигунів із запалюванням від стиснення, що працюють на низькооктановому бензині, аналогічний такому дизельних двигунів. Коли низькооктановий бензин впорскується в стиснене повітря з високою температурою та під високим тиском у циліндрі, в ньому мимоволі відбуваються запалювання та згоряння. Двигуни із запалюванням від стиснення, що працюють на низькооктановому бензині, можуть мати більш високий ступінь стиснення та, внаслідок цього, більш високий тепловий ККД і менший парниковий ефект, ніж двигуни із примусовим запалюванням. 1 UA 109561 C2 5 10 15 20 25 30 35 Низькооктановий бензин визначається таким же чином, що і високооктановий бензин. Низькооктановий бензин, що маркують як бензин 40#, 30# або 20#, відповідно містить 40 %, 30 % або 20 % "ізооктану" з високою протидетонаційнною здатністю та 60 %, 70 % або 80 % " нгептану" з низькою протидетонаційнною здатністю. Низькооктановий бензин при необхідності може маркуватися як бензин 42#, 33#, 0# або -10# і т. д. Низькооктановий бензин характеризується двома аспектами. З одного боку, у порівнянні із застосовуваним в даний час бензином такий новий низькооктановий бензин піддається запалюванню від стиснення. З іншого боку, фракції такого нового низькооктанового бензину являються близькими або подібними таким застосовуваного в даний час бензину, які, як правило, знаходяться у діапазоні С7-С11, і діапазон при необхідності може бути розширений до С6-С12 або навіть до С5-С19. Для зручності відмінності в даному описі бензин з октановим числом менше 50 відноситься до низькооктанового бензину, а бензин з октановим числом вище 90 (широко застосовуваний в даний час) відноситься до високооктанового бензину. 4. Двигуни, що працюють на низькооктановому бензині Двигуни, що працюють на низькооктановому бензині, мають переваги як дизельних двигунів, так і бензинових двигунів. Зокрема, якщо ступінь стиснення вибраний з діапазону 10-15, двигуни, що працюють на низькооктановому бензині, мають переваги бензинових двигунів, такі як "невеликий розмір, малі коливання та усталена робота", і переваги дизельних двигунів, такі як "високий ККД, висока потужність і невеликий парниковий ефект, що виникає внаслідок викидів". Щодо бензинових двигунів із запалюванням від стиснення, у випадку більш низького октанового числа бензину може знадобитися менший ступінь стиснення (у діапазоні 10-15 або 7-22) і більш низька механічна міцність, а це приводить до більш легкої та більш зручної структури, а також до більш тихої та плавної роботи. У цілому, навіть якщо ступінь стиснення двигуна із запалюванням від стиснення, що працює на низькооктановому бензині, дуже низький, він повинен бути, однак, вищим за ступінь стиснення бензинового двигуна із примусовим запалюванням. Отже, двигун із запалюванням від стиснення, що працює на низькооктановому бензині, має більш високий тепловий ККД і невеликий парниковий ефект, що виникає внаслідок викидів. Низькооктановий бензин має більш короткі вуглецеві ланцюги та легше займається. Отже, у вихлопах двигуна, що працює на низькооктановому бензині, є невелика кількість чорних дрібних домішок (чорний дим). Випробування підтвердили, що при застосуванні низькооктанового бензину у двигуні зі ступенем стиснення 18 у вихлопі навряд буде який-небудь чорний дим. Відповідні мінімальні ступені стиснення низькооктанового бензину з різними октановими числами можна одержати за допомогою традиційних експериментальних способів (способів вимірювання октанового числа), які добре відомі фахівцю в даній галузі. 5. У таблиці 1 показані октанові числа та точки кипіння деяких вуглеводнів. Таблиця 1 Залежність між структурами вуглеводнів та октановими числами, а також точками кипіння Назва н-тетрадекан н-тридекан н-додекан н-ундекан н-декан нонан н-октан н-гептан н-гексан октен-1 етилциклогексан пентан 1,1-диметилциклогексан октен-4 циклогексан Хімічна формула Точка кипіння (°С) СН3-(СН2)12-СН3 СН3-(СН2)11-СН3 СН3-(СН2)10-СН3 СН3-(СН2)9-СН3 СН3-(СН2)8-СН3 СН3-(СН2)7-СН3 СН3-(СН2)6-СН3 СН3-(СН2)5-СН3 СН3-(СН2)4-СН3 СН2=СН-(СН2)5-СН3 СН3-СН2-(С6Н11) СН3-(СН2)3-СН3 СН3-(С6Н10)-СН3 СН3-(СН2)2-СН= СН-(СН2)2-СН3 С6H12 252-254 234 216,3 196 174 150,8 125,7 98,5 68,7 121,3 131,8 36 119,5 2 80,2 Октанове число