Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЭТИЛИРОВАННОГО АВИАБЕНЗИНА Б-92/115

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано для получения авиационного бензина Б-92/115, соответствующего требованиям ГОСТ 1012-2013.

В соответствии с существующими требованиями ГОСТ 1012-2013 «Бензины авиационные. Технические условия», бензин Б-91/115 должен иметь детонационную стойкость на бедной смеси 91,0 и «сортность» на богатой топливовоздушной смеси 115, а также оптимальный фракционный состав, низкую температуру кристаллизации, малое содержание смолистых веществ и сернистых соединений, высокую теплоту сгорания и химическую стабильность при хранении. Содержание тетраэтилсвинца (ТЭС) в этих бензинах достигает 2,5 г/дм³. Однако государственное ограничение оборота этиловой жидкости и нежелание НПЗ соприкасаться с высокотоксичными компонентами приостановили производство авиабензина на территории СНГ.

В США в 2009 году были разработаны стандарты АСТМ Д 7547 -91UL и АСТМ Д 7592 - 94UL на неэтилированные авиабензины, а ведущие производители поршневых авиационных двигателей (Lycoming, Continental Motors и др.) провели сертификацию некоторых двигателей на эти сорта авиабензина и проектируют ряд новых моделей для работы на данном топливе.

Согласно ГОСТ 1012-2013 авиабензин Б-91/115 изготавливают из продуктов прямой перегонки нефти, выкипающих в пределах 30-85°C, с октановым числом по моторному методу 60-75, бензина каталитического крекинга с октановым числом по моторному методу 90-92 с добавлением высокооктановых компонентов - алкилата, изомеризата, технического изооктана, этиловой жидкости и антиокислителей (Чулков П.В., Чулков И.П. Краткий Словарь-справочник по нефтепродуктам. - М.: Политехника, 1997 г. - с. 16, 17).

Известен способ получения этилированного авиабензина Б-92, согласно которому 30-90% масс. бензина каталитического риформинга прямогонной бензиновой фракции 75-180°C подвергают фракционированию с выделением фракций, выкипающих в интервалах 35-150°C и 100-190°C, далее смешивают их с алкилбензином и головной прямогонной фракцией, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Затем в полученную основу авиабензина добавляют присадки: тетраэтилсвинец до 2,0 г на 1 кг; антиокислители: агидол - 1 до 0,01% масс. или 4-оксидифениламина до 0,05% масс.; красители (органический жирорастворимый зеленый 6Ж или органический зеленый антрахиноновый) 6±0,1 мг на 1 кг (Патент РФ №2009168, 1994).

Эти композиции авиационного бензина обладают существенным недостатком: являются токсичными из-за наличия тетраэтилсвинца.

Добавление ТЭС в авиабензин было самым дешевым и практически единственным способом повышения детонационной стойкости авиационного бензина, а что наиболее важно - его сортности. Определение сортности авиационного бензина проводится по ГОСТ 3338-68, который характеризует детонационную стойкость авиационного бензина на богатой смеси. Сущность метода заключается в сравнении мощности двигателя, ограниченной начальной детонацией, при работе на испытуемом и эталонном топливах в стандартных условиях испытания на установке ИТ9-1. При отказе от использования тетраэтилсвинца, проблема получения необходимой сортности оказалась труднодостижимой, так как в состав авиабензинов приходится вовлекать значительные количества новых антидетонаторов («аминных», металлосодержащих) и других высокооктановых компонентов (мезителен, оксигенаты и др.), ранее не использовавшихся в производстве авиабензинов. При этом выяснилось, что для достижения нужной сортности для неэтилированных авиабензинов, необходим некоторый запас по показателю октановое число моторный метод, приблизительно 2-3 пункта для аналогов Б-100/130 и до ~1.0 пункта, для Б-91/130 по ГОСТ 1012-2013.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является композиция авиационного неэтилированного бензина, содержащая узкую прямогонную бензиновую фракцию 62-85°C, бензин каталитического риформинга, алкилбензин, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), толуол и антидетонационную присадку - монометиланилин при следующем соотношении компонентов, % масс.:

(Патент РФ №2547151, 2015 г.).

Однако совместное использование ароматических аминов (монометиланилина) и оксигенатов (МТБЭ) приводит к повышенному смолообразованию при хранении, потемнению и осадкообразованию авиабензинов. Кроме того, к недостаткам следует отнести относительно невысокую детонационную стойкость - с октановым числом 91 ед. по моторному методу, т.е. отсутствие какого-либо необходимого запаса по октановому числу для обеспечения сортности и неизбежное снижение теплоты сгорания для композиций, содержащих оксигенаты в значительных количествах (5-10%).

Задачей настоящего изобретения является создание топливной композиции авиационного неэтилированного бензина с октановым числом не менее 92,0 ед. по моторному методу и удовлетворяющей всем основным требованиям, предъявляемым к авиационному бензину Б-91/115 по ГОСТ 1012-2013.

Технический результат заключается в повышении детонационной стойкости, достижении необходимой сортности авиабензина Б-92/115 с октановым числом не менее 92,0 ед. по моторному методу, снижении содержания фактических смол, стабильности при хранении.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата, предлагаемый способ получения авиационного неэтилированного бензина включает получение фракции алкилата 40-135°C методом ректификации из широкой фракции алкилбензина и последующее компаундирование ее с толуолом и ксилолом, изомеризатом и монометиланилином, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Причем соотношения ксилола и монометиланилина выбирается в диапазоне от 1:1 до 5:1. Соотношения изопентанового и гексанового изомеризата выбирается в диапазоне от 0:1 до 1:0. В качестве ксилола возможно использование нефтяного ксилола.

Авиабензин может содержать присадки: антиокислительные, антикоррозионные, антистатические и другие, а также красители разрешенные стандартом на авиационный бензин.

Производство основного компонента - фракции алкилата 40-135°C осуществляют ректификацией из широкой фракции 30°C -202°C алкилбензина, получаемой в процессе сернокислотного алкилирования изобутана с бутиленами или пропилен-бутиленовой фракцией.

Выделение фракции алкилата 40-135°C необходимо для максимального увеличения октанового числа этого компонента, стабилизации показателей качества «давление насыщенных паров» и «фракционный состав».

Использование ксилолов (как индивидуальных, так и их смеси, например «нефтяной ксилол по ГОСТ 9410-78» - смесь трех изомеров ксилола и этилбензола) снижает температуру конца кипения авиабензина, содержащего высококипящий компонент - монометиланилин, летучесть последнего увеличивается при содержании эквивалентных или больших (до 1:5) количеств ароматических углеводородов C₈ и выше.

Изомеризат производится на установке изомеризации парафиновых углеводородов C₅-C₆, при этом выделяются фракции изопентанового и гексанового изомеризата. Изомеризат гексановый снижает температуру перегонки 50% авиабензина, выравнивает фракционный состав. Изомеризат изопентановый обеспечивает выполнение требований качества авиабензина по показателю «давление насыщенных паров».

Предлагаемый способ позволяет получить авиабензин, обладающий высокой стабильностью с необходимым запасом по детонационной стойкости, обеспечивающий достижение показателя «сортность» в соответствие с ГОСТ 1012-2013.

Примеры 1-4

В качестве примеров предлагаемого изобретения было приготовлено 4 образца неэтилированного авиационного бензина. Основные характеристики компонентов, использованных для приготовления образцов авиационного неэтилированного бензина, представлены в таблице 1. Составы образцов и результаты испытаний авиабензинов представлены в таблице 2.

Широкую фракцию алкилбензина загружают в колбу, снабженную ректификационной колонной с эффективностью 10 т.т., и последовательно выделяют фракции:

1. 29 (нк) - 40°C, в количестве 3,0% масс.;

2. 40-135°C, в количестве 91,8% масс.;

3. 135-205°C (к.к.), в количестве 5,2% масс.

Фракции №1 и №3 соединяют и испытывают на установке УИТ-85, октановое число по моторному методу равно 86,5 (в дальнейшем они могут быть использованы в качестве компонента автомобильного бензина АИ-92/95).

К фракции №2 добавляют толуол, ксилол, изомеризаты, монометиланилин, антиокислитель - агидол (для всех примеров в концентрации 16 мг/кг), краситель жирорастворимый зеленый 6Ж или аналогичный зеленый краситель (для всех примеров в концентрации 5 мг/кг).

По показателям качества образцы полностью соответствуют требованиям ГОСТ 1012-2013, по октановому числу, удельной низшей теплоте сгорания и содержанию фактических смол образцы имеют существенный запас качества по сравнению с нормами, установленными для этилированных авиабензинов Б-91/115.