Спосіб одержання неетильованого моторного палива

Изобретение относится к технологиям получения моторного топлива и может быть использовано в нефтехимической, газоперерабатывающей и коксохимической отраслях. Известен способ получения неэтилированного моторного топлива на основе широкой фракции легких углеводородов, получаемых при переработке нефти и/или природного газа, путем смешения ее с добавкой, в качестве которой используют индивидуальные бензольные углеводороды (1). Однако известно, что в фракциях прямой гонки при переработке нефти содержатся повышенные количества серосодержащих и непредельных соединений, сжигание которых приводит к увеличению выбросов токсичных веществ а атмосферу, а использование индивидуальных компонентов ароматического ряда не позволяет снижать давление насыщенных паров до стандартных нормативов при использовании низкокипящих фракций нефти и газовых конденсатов для получения смесевых моторных топлив. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является получение неэтилированных малосернистых высокооктановых, экологически безопасных топлив. Поставленная задача решается тем, что высокооктановую добавку получают путем смешения бензольно-толуольной фракции сырого бензола, кипящей при 90 - 110°C с сольвентной группой ароматических углеводородов, кипящих в интервале 120 - 170°C в объемном соотношении (2,2 ¸ 2,7) : 1, соответственно, предварительно обработанных серной кислотой в массовом соотношении 10 : 1, а внесение добавки осуществляется путем диспергирования широкой фракции легких углеводородов в высокооктановой добавке при критерии Re (0,2 ¸ 0,3) × 104, температуре смеси (-10 ¸ +15)°C и объемном соотношении широкой фракции с добавкой (6585%) : (35 - 20%). При этом соотношение бензольно-толуольной (БТ) композиции и сольвентной группы ароматических углеводородов составляет (2,2 ¸ 2,7) : 1, а диспергирование высокооктановой добавки осуществляется путем подачи широкой фракции легких углеводородов в придонную часть смесительного аппарата или устройства, предварительно заполненного добавкой. Сущность способа получения высокооктановой добавки заключается в следующем. В цехе ректификации коксохимического предприятия фракцию БТ (отбор с ректификационной колонны, температура кипения 90 - 110°C) смешивают с сольвентной фракцией, получаемой в кубе периодического действия (отбор в интервале температур 120 - 170°C), что определено экспериментальным путем и обеспечивает получение минимального содержания серы. Указанные фракции предварительно обрабатывают серной кислотой а массовом соотношении 10 : 1. Полученную таким образом высокооктановую добавку подают в смесительное устройство, после чего в придонный слой диспергируют широкую фракцию легких углеводородов (стабильный газовый бензин с октановым числом 68 - 72), поддерживал при этом температуру смеси в пределах -10 ¸ +15°C, например, путем изменения скорости подачи широкой фракции легких углеводородов в смесительное устройство. Число Рейнольдса при диспергировании стабильного газового бензина в смеси ароматических углеводородов должно быть равным (0,2 ¸ 0,3) × 104, что соответствует оптимальному режиму гомогенизации и образованию ассоциированных комплексов. Соотношение широкой фракции (стабильного газового бензина) и высокооктановой добавки поддерживается в пределах соотношения (65 - 80%) : (35 - 20%), что обеспечивает требуемое октановое число (76 - 85ед.). Характеристика стабильного газового бензина согласно ТУ 39 - 1340 - 89 приведена в табл.1. Характеристика высокооктановой добавки: Прозрачная жидкость с температурой кипения в интервале 90 - 170°C, плотностью (d20) 0,87 ± 0,02. Соотношение бензольно-толуольной фракции к сольвентной подобрано экспериментально и равно (2,2 - 2,7) : 1. Пример 1. Исследования по обоснованию правомерности выбора интервала изменения объемного соотношения широкой фракции легких углеводородов и композиции высокооктановой добавки. Опыты проводились на установке УИТ-65 и на моторном стенде (двигатель УМЗ-414), соответствующем ГОСТ 14846 - 81. Состав высокооктановой добавки определялся соотношением бензольно-толуольной фракции к сольвентной, равным 2,7 : 1. Число Рейнольдса равно 0,25 × 104, температура смешения 12 ± 2°C. Полученные данные приведены в табл.2. Анализ данных табл.2 свидетельствует, что оптимальное соотношение добавок стабильного газового бензина и высокооктановой добавки соответствует значениям (65 - 80об.%) : (35 20об.%). Повышение содержания высокооктановой добавки приводит к увеличению токсичных выбросов в атмосферу за счет неполного сгорания ароматических углеводородов. Снижение количества высокооктановой добавки приводит как к понижению октанового числа, так и к ухудшению сгорания углеводородов за счет ухудшения детонационных свойств топливной смеси. Пример 2. Опыты по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения соотношения бензольно-толуольной и сольвентной композиций ароматических углеводородов. Исследования проводились в лабораторных условиях. Определяли фракционный состав топливных смесей согласно ГОСТ 21 - 77 и давление насыщенных паров согласно ГОСТ 1756 - 52. Число Рейнольдса равно 0,25 × 104; температура смешения 12 ± 2°C. Объем высокооктановой добавки составлял 30%. Полученные данные приведены в табл.3. Анализ данных табл.3 свидетельствует о том, что оптимальное значение давления насыщенных паров и фракционного состава (соответствующее ГОСТ 2084 - 77) достигается в интервале соотношений (2,2 ¸ 2,7) : 1. Пример 3. Исследования по определению диапазона изменения числа Рейнольдса при диспергировании стабильного газового бензина в смеси ароматических углеводородов проводились на модельной лабораторной установке, состоящей из круглодонной колбы и струйного смесителядиспергатора. Определяли давление насыщенных паров (ГОСТ 1756 - 52) и октановое число смесевого топлива (на УИТ-65). Для опытов готовили смесь в соотношении 35об.% высокооктановой добавки и 65об.% стабильного газового бензина. Высокооктановая добавка готовилась в соотношении фракции БТ к сольвентной равном 2,7 : 1. Температура смешения поддерживалась на уровне 12 ± 2°C. Полученные данные приведены в табл.4. Данные табл.4 свидетельствуют о том, что оптимальное значение числа Рейнольдса при смешении составляющих смесевого топлива соответствует интервалу (0,2 ¸ 0,3) × 104. Вероятно, это объясняется тем, что при низких значениях числа Рейнольдса оптимальные условия для образования ассоциированных комплексов не достигаются, а при более высоких значениях за счет высоких скоростей подачи газового стабильного бензина в смесителе образуется неблагоприятный для равномерного смешения градиент концентрации. Пример 5. Определение оптимального интервала температур смешения компонентов топлива проводили на лабораторной установке, описанной в примере 4. Определяли давление насыщенных паров и октановое число на смеси, описанной в примере 4. Число Рейнольдса равно 0,15 × 104. Полученные данные приведены в табл.5. Таким образом, установлено, что при понижении температуры ниже заявляемого интервала (-10°C) наблюдается снижение октанового числа. По-видимому, это объясняется замедлением скорости образования ассоциированных комплексов, что в свою очередь снижает антидетонационные свойства смеси. При повышении температуры смешения наблюдается увеличение давления насыщенных паров, что приводит на только к снижению скорости образования ассоциатов, ной к увеличению потерь легких алифатических углеводородов. Пример 6. Также были проведены эксперименты по определению условий, позволяющих снизить содержание с еру содержащих ингредиентов в высокооктановой добавке. Исследования проводились по двум направлениям, а именно по а) фракционному разделению серусодержащих соединений, б) по определению условий сернокислотной предочистки фракций сырого бензола. Установлено, что бензольно-толуольная фракция с температурами кипения 90 - 110°C и сольвентная фракция с температурами кипения 120 - 170°C содержат минимальные количества серусодержащих ингредиентов (0,06 - 0,12%). Фракцию сырого бензола обрабатывали концентрированной серной кислотой при перемешивании в течение 10 минут. Полученные данные приведены в табл.7. Установлено, что количество серной кислоты, необходимое для достижения минимального содержания серы в высокооктановой добавке составляет 10%. Более высокие добавки серной кислоты нецелесообразны по экономическим и технологическим соображениям. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение на основе низкооктанового стабильного бензина и высокооктановой добавки неэтилированное малосернистое экологически безопасное моторное топливо с октановым числом в интервале 76-85, определяемым моторным методом. Качественные характеристики моторных топлив МТ-76 и МТ-80, полученных по предлагаемому способу, приведены в табл.9 и 10.