Результат интеллектуальной деятельности: ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА

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

Авиационный бензин предназначается для использования в качестве топлива летательных аппаратов, оснащенных поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

В нашей стране до 2005 года производство авиационных бензинов осуществлялось по ГОСТ 1012. Вырабатывались авиабензины марок: Б-91/115 и Б-95/130. При этом наиболее востребованным был бензин марки Б-91/115, который согласно ГОСТ 1012 имеет октановое число по моторному методу не менее 91 ед., сортность на богатой смеси не менее 115 ед. и содержит тетраэтилсвинец не более 2,5 г/кг бензина.

В настоящее время в России авиабензин не вырабатывается и потребляется только импортный малоэтилированный авиационный бензин, преимущественно марок Avgas 100LL или Avgas 100VLL, который производится в соответствии с требованиями ASTM D 910 или DEF STAN 91-90. Такое топливо является штатным не только для самолетов и вертолетов отечественных разработок (АН-2, Ка-26), но и для набирающих популярность летательных аппаратов иностранного производства, таких как самолеты Gessna и вертолеты Robinson и др. В этой связи, рассматривая задачу восстановления производства авиационного бензина в России, наиболее перспективным является организация производства авиационного бензина аналогичного по показателям качества авиационному бензину марки Avgas 100LL или Avgas 100VLL, соответствующего требованиям ASTM D 910 или DEF STAN 91-90 или разработанного на их основе российского стандарта ГОСТ 55493.

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 менее 99,6 ед., сортность на богатой смеси менее 130 ед. и высокая температура конца кипения выше 170°С.

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 C₆-C₈ 15-40% масс., гидрированную фракцию C₈ 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 г.)

Недостатком композиции является наличие в ней товарного автомобильного бензина, который может иметь температуру конца кипения 210°C и пониженную теплоту сгорания. Кроме того, композиция имеет не достаточную детонационную стойкость: октановое число по моторному методу не выше 92,0 (согласно примерам).

Ближайшим аналогом предлагаемой топливной композиции является состав зарубежного товарного авиабензина марки Avgas 100LL (или Avgas 100VLL). Для его получения авиа-алкилат (легкий алкилат) смешивают с легкой нафтой (изомеризат C₅-C₆), толуолом, этиловой жидкостью и другими присадками.

(Creek R.J., «Manufacturing Aviation Gasoline», Future fuels for general aviation, ASTM STP 1048, K.H. Strauss and C. Gonzalez, Eds., American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989, pp. 5-16.)

По сравнению с авиабензином Б-91/115, опыт производства которого имелся на ряде НПЗ СССР, авиабензин марки Avgas 100LL (или Avgas 100VLL) отличается более жесткими требованиями к детонационной стойкости, фракционному составу и теплоте сгорания, при этом содержит меньшее количество антидетонационной присадки - тетраэтилсвинца (таблица 1).

Таблица 1

Основные требования к качеству авиационных бензинов марок Б-91/115 и Avgas 100LL (Avgas 100VLL)

Повышенные требования к качеству авиабензина марки 100LL ограничивают перечень и качество углеводородных компонентов, из которых он вырабатывается. Основным компонентом данного авиабензина является авиа-алкилат (легкий алкилат), который имеет температуру конца кипения (Т_кк) не выше 170°C и получается в результате дополнительного фракционирования широкой фракции алкилата - продукта алкилирования изобутана олефинами.

Недостатком данной композиции является возможность использования в ее составе исключительно легкого алкилата (с температурой конца кипения (Т_кк) не выше 170°C), который в настоящее время не вырабатывается на отечественных НПЗ. В результате прекращения производства авиационных бензинов на российских заводах были демонтированы блоки разделения широкой фракции алкилата за отсутствием необходимости выделения авиакомпонента. Новые установки алкилирования проектировались также без включения блока разделения широкой фракции алкилата. Таким образом, в настоящее время на предприятиях отечественной нефтепереработки осуществляется выработка алкилата с температурой конца кипения существенно выше 170°C, что вызывает ограничения на его использование для приготовления товарного бензина Avgas 100LL (или Avgas 100VLL) по известной рецептуре. Строительство блоков разделения широкой фракции алкилата требует больших капитальных затрат, а сам процесс его разделения будет сопровождаться высокими эксплуатационными расходами, не обоснованными для небольшого объема требуемого авиа-алкилата.

Задачей изобретения является создание топливной композиции авиационного бензина с использованием доступного отечественного компонента - алкилата широкой фракции с температурой конца кипения до 195°C, отвечающей требованиям ГОСТ Р 55493 (ASTM D 910 и DEF STAN 91-90) и Технического регламента Таможенного союза 013/2011 (TP TC 013/2011).

Поставленная задача решается предлагаемой композицией авиационного бензина, которая включает алкилат, фракцию изомеризата, толуол, тетраэтилсвинец в виде этиловой жидкости, и отличается тем, что содержит алкилат, имеющий температуру конца кипения до 195°C, фракцию изомеризата, которая представляет собой фракцию C₆+, выделенную на установке изомеризации парафиновых углеводородов, а также изопентановую фракцию, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

с последующим введением тетраэтилсвинца в количестве 0,30-0,53 мл/дм³ бензина.

Топливная композиция может содержать присадки: антистатическую, антиокислитель, краситель и другие, разрешенные стандартом на авиационный бензин.

Для приготовления базового неэтилированного бензина используют следующие компоненты: алкилат, фракцию изомеризата, толуол и при необходимости изопентановую фракцию.

Производство алкилата осуществляется алкилированием изобутана бутиленами без последующей ректификации полученного алкилата.

Фракция C₆+ изомеризата образуется на установке изомеризации парафиновых углеводородов C₅-C₆ в результате отделения от изомеризата газов и фракции C₅. Фракция C₆+ может быть подвергнута дальнейшему разделению на узкие фракции на колонне деизогексанизатора. В этом случае должен быть использован верхний погон с добавлением бокового и нижнего погонов.

Изопентановую фракцию получают на установке изомеризации парафиновых углеводородов C₅-C₆ как верхний продукт колонны деизопентанизатора или на газофракционирующей установке (ГФУ).

Толуол выделяют из катализата риформинга путем экстракции и ректификации.

В указанный базовый бензин вовлекают тетраэтилсвинец 0,30-0,53 мл ТЭС/дм³ бензина, краситель 2-6 мг/кг бензина, антистатическую присадку не более 5 мг/дм³ бензина и при необходимости антиокислитель 0,001-0,01%.

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

Характеристики компонентов авиационного бензина, используемых в примерах для подтверждения предлагаемого изобретения, приведены в таблице 2.

В таблице 3 представлены компонентные составы предлагаемых композиций авиационного бензина и результаты их испытаний.

Как видно из представленных в табл. 3 данных, предлагаемая композиция авиационного бензина позволяет получать авиабензин, который по показателям качества отвечает всем требованиям ГОСТ Р 55493-2013 (ASTM D 910 и DEF STAN 91-90) и ТР ТС 013/2011 и соответствует требованиям на импортный авиационный бензин Avgas 100LL (Avgas 100VLL) 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°C.

Использование фракции C₆+ изомеризата позволяет снизить долю алкилата, который имеет повышенную относительно требований стандартов Т_кк, в результате чего фракционный состав композиции находится в пределах установленных норм. Использование при необходимости изопентановой фракции позволяет достигать требуемого значения давления насыщенных паров топлива.