Результат интеллектуальной деятельности: ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к композиции авиационного бензина.

Авиационный бензин применяется в самолетах авиации общего назначения с поршневыми двигателями, например, в частных и учебных самолетах, самолетах авиационных клубов и сельскохозяйственной авиации. Основной принцип действия поршневых двигателей тот же, что и в автомобильных двигателях с искровым зажиганием, но при этом требования к рабочим характеристикам гораздо выше.

Известна топливная композиция авиационного бензина, которая содержит в качестве основы не более 70% смеси фракции бензина риформинга и/или изомеризата, выкипающих в интервале 40-135°C, и фракции бензина риформинга, выкипающей в интервале 80-190°C, взятых в соотношении 50-80:20-50, и не менее 30% алкилбензина. Топливная композиция может содержать в своем составе добавки: антиокислительная присадка, тетраэтилсвинец, краситель (Пат. РФ №2212432, 2003 г.).

Недостатком такой композиции является низкая детонационная стойкость: октановое число по моторному методу 91 ед., сортность на богатой смеси 115 ед. и высокая температура конца кипения - 190°C.

Известна также топливная композиция авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью по богатой смеси не менее 115 на основе автомобильного бензина, которая содержит смесь изопарафиновых углеводородов С₆-C₈ 15-40% масс, гидрированную фракцию С₆ с остаточным содержанием бензола (не более 3% масс.) до 10% масс, тетраэтилсвинец 0,15-0,35% масс. и бензин с октановым числом не менее 92 по ОЧИ до 100% масс (Пат. РФ №2503711,2014).

Недостатком композиции является наличие в ней товарного автомобильного бензина, который может иметь температуру конца кипения 210°C и пониженную теплоту сгорания.

Кроме того, детонационная стойкость автомобильного бензина (октановое число по моторному методу) не отвечает нормам, установленным для авиационного бензина.

Наиболее близкими композициями авиационного бензина являются композиции авиационных топлив, выпускаемых промышленностью до распада СССР. Это бензины марок Б-95/130 и Б-91/115 по ГОСТ 1012-72. Для этих бензинов октановое число по моторному методу составляло, соответственно, 95 и 91 ед., а сортность на богатой смеси - 130 и 115 ед.

(Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под редакцией Школьникова В.М., М.: Изд. Центр «Техинформ», 1999, с. 42).

Базовыми компонентами для производства указанных бензинов являлся бензин каталитического риформинга и алкилбензин. В справочнике указано, что в качестве высокооктановых компонентов могут быть использованы, в том числе изооктан, изопентан и толуол, однако количественные характеристики указанных компонентов не приводятся.

Требуемый уровень антидетонационных свойств авиабензинов, а также защиту клапанов двигателя от износа обеспечивал тетраэтилсвинец, который вводился в состав авиационного бензина в виде этиловой жидкости. Для стабилизации этиловой жидкости при хранении авиабензинов добавляли антиокислитель, например Агидол-1.

Однако в настоящее время авиационное топливо по ГОСТ 1012-72 не выпускается вследствие закрытия и сноса ряда установок, производивших его необходимые компоненты. Самолеты авиации общего назначения с поршневыми двигателями вынуждены летать на импортных бензинах.

Задачей изобретения является получение топливной композиции авиационного бензина с октановым числом по моторному методу не менее 99,6 ед., сортностью на богатой смеси не менее 130 и температурой конца кипения бензина не выше 170°C, которая отвечала бы требованиям авиационной техники с учетом специфических климатических условий эксплуатации ее в России: по низкотемпературным свойствам, высокой устойчивости к окислению (период стабильности), низкому содержанию фактических смол, причем достигнутые значения этих показателей с большим запасом качества соответствовали бы требованиям ГОСТ Р 55493-2013 и TP ТС 013/2011 Таможенного союза.

Поставленная задача решается предлагаемой композицией авиационного бензина, которая включает изооктан, изопентан, толуол, тетраэтилсвинец в виде этиловой жидкости, и отличается тем, что содержит допустимое количество примесей углеводородов С₄-С₁₂, входящих в состав изооктана, изопентана и толуола, при следующем соотношении компонентов, % масс:

с последующим введением тетраэтилсвинца в количестве 0,30-0,50 мл/дм³ бензина.

Топливная композиция может содержать присадки и краситель. В качестве присадок согласно ГОСТ Р 55493-2013 могут быть использованы антиокислительные, противообледенительные, антикоррозионные и другие, разрешенные стандартом на авиационный бензин присадки.

Для приготовления базового неэтилированного бензина используют следующие компоненты: изооктан, изопентан, толуол с допустимым количеством примесей углеводородов С₄-С₁₂ (до 25% масс), входящих в состав этих компонентов.

Изооктан представляет собой преимущественно смесь изопарафиновых углеводородов C₈ с примесью углеводородов С₄-С₁₂, полученный путем гидрирования димеров изобутилена или алкилированием изобутана бутиленами, причем в композиции используют компоненты с допустимым количеством примесей углеводородов C₄-C₁₂, входящих в состав изооктана, изопентана и толуола.

Для производства димеров изобутилена (изооктена) с последующим их гидрированием в изооктан можно использовать имеющуюся установку получения МТБЭ после небольшой модернизации.

Изобутилен подвергают димеризации, которая протекает в жидкой фазе в реакторе с неподвижными слоями кислого ионообменного катализатора.

Полученные изооктены гидрируют в реакторе. Технология гидрирования осуществляется на обычных катализаторах и высоко экономична. Реактор струйной конструкции не требует высоких капиталовложений благодаря компактности и однократному проходу водорода, что не требует рециркуляционного компрессора.

Изооктан технический можно вырабатывать также путем алкилирования изобутана бутиленами с последующей ректификацией полученного алкилата и выделением из него фракции НК-140°C (изооктан).

Использование технического изооктана в предлагаемом базовом неэтилированном бензине позволяет повысить детонационную стойкость товарного авиационного бензина, его удельную теплоту сгорания и обеспечить необходимую температуру конца кипения не выше 170°C.

По этим показателям технический изооктан превосходит широко применяемый алкилат.

В настоящее время промышленное производство технического изооктана в России отсутствует, но проводятся работы по созданию технологических установок с целью его получения как высокооктанового компонента бензинов.

Изопентан получают на установке ГФУ или изомеризацией нормальных парафиновых углеводородов.

Толуол выделяют из катализата риформинга путем экстракции и ректификации.

Углеводороды С₄-С₁₂ представляют собой примеси, которые могут присутствовать в изооктане, изопентане и толуоле.

В указанный базовый бензин вовлекают тетраэтилсвинец 0,30-0,50 мл ТЭС/дм³ бензина, краситель 2-6 мг/кг бензина и при необходимости другие присадки. В качестве присадок согласно ГОСТ Р 55493-2013 могут быть использованы антиокислительные, противообледенительные, антикоррозионные и другие присадки, разрешенные стандартом на авиационный бензин.

Приготовление предлагаемого авиационного бензина осуществляют с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов и присадок до получения однородного продукта.

С целью организации производства авиабензинов в стране разработан ГОСТ Р 55493-2013, согласно которому показатели качества соответствуют требованиям на импортный авиационный бензин Avgas 100LL, однако компонентный состав бензина Avgas 100LL нигде не приводится.

Характеристики компонентов предлагаемого авиационного бензина приведены в таблице 1.

В таблице 2 представлены компонентные составы предлагаемых композиций авиационного бензина и результаты их испытаний.

Как видно из представленных в табл. 2 данных, предлагаемая композиция авиационного бензина позволяет получать авиабензин, который по показателям качества отвечает требованиям ГОСТ Р 55493-2013 и TP ТС 013/2011 Таможенного союза и соответствует требованиям на импортный авиационный бензин Avgas 100LL с получением авиационного бензина с октановым числом по моторному методу не менее 99,6 ед., сортностью на богатой смеси не менее 130, температурой конца кипения бензина не выше 170°С, а по таким показателям, как: низкотемпературные свойства, устойчивость к окислению (период стабильности), содержание фактических смол, достигнутые значения показателей соответствуют указанным нормативным требованиям с большим запасом качества, что позволяет эксплуатировать авиационную технику с учетом климатических условий в России.