Результат интеллектуальной деятельности: Композиция автомобильного бензина

Изобретение относится к нефтепереработке, а также к автомобильной промышленности, в частности к составу автомобильного бензина, предназначенного для использования в качестве топлива во внедорожниках, гоночных, спортивных автомобилях, скутерах, мотоциклах, картах.

Известно топливо для гоночных автомобилей, которое содержит изооктан, масло для двухтактных двигателей, оксигенат, ароматические углеводороды, изомеризат, алкилат и бензины каталитического риформинга при определенном соотношении компонентов, описанное в патенте РФ №2337128, однако данное топливо не соответствует ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-224) по содержанию кислорода и, кроме того, в составе рецептуры присутствует запрещенный в применении N-метиланилин.

Известна композиция автомобильного бензина, описанная в патенте РФ №2581464, включающая изомеризат, п-ксилол, изобутан, МТБЭ, изооктен, алкилбензин, агидол. Композиция соответствует требованиям ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-224), однако не соответствует международным требованиям к спортивным топливам FIM и FIA (ОЧИИ не выше 102, ОЧММ не выше 90), также не может быть реализована на производственной схеме ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез», ввиду отсутствия п-ксилола и изооктена в обращении.

Наиболее близким к заявляемому решению является композиция автомобильного бензина, описанная в патенте РФ №2241736, включающая бензин каталитического риформинга, изомеризат, алкилбензин, бензин каталитического крекинга, фракцию, выкипающую в интервале 30-180X3, выделенную из жидких нефтепродуктов пиролиза производства этилена и газовый бензин. Недостатком известного топлива является то, что оно превышает нормы действующего Технического регламента Таможенного союза TP ТС 013/2011 и соответственно ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004) по содержанию бензола и серы, что приводит к запрету на ввод в оборот данного вида топлива на территории Российской Федерации; не удовлетворяет требованиям норм технических регламентов FIA (Международной автомобильной федерации) и FIM (Международной мотоциклетной федерации), а именно: низкое октановое число (и по моторному и по исследовательскому методу), высокое содержание серы и бензола означает, что данное топливо не может использоваться в двигателях гоночных, спортивных автомобилей.

Задача предлагаемого решения - разработка композиции автомобильного бензина соответствующей требованиям ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004), Технического регламента Таможенного союза TP ТС 013/2011, а так же Техническим регламентам FIA (Международная автомобильная федерация) и FIM (Международная мотоциклетная федерация) с октановым числом по исследовательскому методу не менее 100 пунктов для современных гоночных, спортивных автомобилей, скутеров, мотоциклов, картов и форсированных внедорожников.

ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» разработан Стандарт предприятия СТО 05747181-028-2016, который объединяет требования к качеству спортивного бензина и ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-224), TP ТС 013/2011, FIA, FIM.

Поставленная задача решается предлагаемой композицией автомобильного бензина, включающей бензин каталитического риформинга, изомеризат, алкилбензин, бензин каталитического крекинга; при этом бензин каталитического риформинга произведен на установке каталитического риформинга с непрерывной регенерацией платинового катализатора, а бензин каталитического крекинга представлен фракцией стабильного бензина и фракцией легкого бензина; дополнительно композиция содержит метил-трет-бутиловый эфир и антиокислительную присадку «Агидол» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Получение компонентов композиции осуществляется на производственной схеме ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» при технологически обоснованных условиях. В процессе атмосферно-вакуумной перегонки нефти получают фракции НК-85°С; 85-180°С и широкую фракцию вакуумного газойля 340-570°С. Фракцию 85-180°С направляют на установку каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора. Процесс реформирования осуществляют на платиновом катализаторе при стандартных условиях, получают катализат, являющийся компонентом спортивного бензина и обладающий качественными характеристиками, указанными в таблице 1.

Процесс изомеризации легкой бензиновой фракции НК-85°С осуществляют на циркониево-фосфатном катализаторе с добавлением платины при стандартных условиях. Полученный изомеризат является компонентом спортивного бензина и обладает качественными характеристиками, указанными в таблице 2.

Широкую фракцию вакуумного газойля 340-570°С «отправляют» на установку каталитического крекинга с получением алкилата, фракции легкого бензина и фракции стабильного бензина, качественные характеристики компонентов представлены соответственно в таблицах 3, 4, 5.

Сопоставление физико-химических свойств компонентов показывает, что изомеризат, алкилат известной и предлагаемой композиций обладают схожими свойствами, однако, свойства бензина каталитического риформинга существенно различаются. Так, октановое число бензина риформинга для прототипа составляет 90 пунктов по исследовательскому методу и 81,2 пункта по моторному, для бензина риформинга, предлагаемой композиции, по исследовательскому методу 101 и 88 по моторному. Такая разница октановых чисел объясняется тем, что бензин каталитического риформинга предлагаемого топлива производится на установке каталитического риформинга с непрерывной регенерацией платинового катализатора, а аналогичный компонент прототипа на установке со стационарным слоем катализатора. В процессе реформирования фракции 85-180°С протекают реакции дегидроциклизации парафиновых и нафтеновых углеводородов с образованием ароматических углеводородов. Снижение давления в процессе реформинга благоприятствует увеличению выхода ароматики и октанового числа получаемого бензина, однако приводит к увеличению содержанию кокса на поверхности платинового катализатора и как следствию уменьшению межрегенерационного цикла эксплуатации. Указанное негативное последствие снижения давления в процессе риформинга успешно преодолено на установках с непрерывной регенерацией катализатора.

Бензин каталитического крекинга прототипа имеет схожие свойства со стабильным бензином каталитического крекинга предлагаемой композиции.

В составе производственной схемы ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» функционирует установка каталитического крекинга, перерабатывающая и негидроочищенный вакуумный газойль. Вырабатываемый на ней бензин содержит в своем составе 2600 ppm масс. серы, что обуславливает необходимость проведения процесса гидроочистки бензина каталитического крекинга. При проведении процесса гидроочистки бензина каталитического крекинга происходит снижение серы до 20 ppm масс. Получаемый при этом продукт - гидроочищенный бензин имеет октановое число по исследовательскому методу 94,7 пунктов и значение выкипаемости при 70°C - 35,5% об и 100°С - 56,5% об.

В целях повышения октановых характеристик и значений выкипаемости компонентов смешения бензина и, как следствие, готового продукта бензина, в композицию добавлен компонент, полученный оригинальным методом разделения гидроочищенного бензина каталитического крекинга на фракции легкого и тяжелого бензина. Фракцию легкого бензина направляют на смешение для приготовления предлагаемой композиции спортивного бензина, а фракцию тяжелого бензина на смешение других видов товарных автомобильных бензинов. Качественные характеристики легкого бензина (представлены в таблице 4) - октановое число по исследовательскому методу 96,8 и 83 по моторному, - выкипаемость при 70°C - 100% объема, при этом характеристики бензина крекинга прототипа: выкипаемость при 70°С - 30% объема, октановое число по исследовательскому методу - 94 пункта, что выгодно отличает легкий бензин от бензина кат крекинга прототипа. Вовлечение легкого бензина каталитического крекинга в состав спортивного бензина позволяет выдерживать необходимое октановое число получаемого продукта, а так же регулировать выкипаемость.

Для улучшения антидетонационных свойств, в композицию вводятся метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), вовлечение легкого бензина каталитического крекинга позволяет снизить долю привозного высокооктанового компонента метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). Для повышения индукционного периода в композицию добавляют антиокислительную присадку «Агидол» в количестве 0,01% масс. Предлагаемое спортивное топливо готовят путем смешения компонентов в потоке в указанных выше соотношениях в трубопроводе с последующим заполнением товарного резервуара.

В таблице 6 представлены примеры образцов предлагаемой композиции при различных соотношениях компонентов. В таблице 7 приводятся их качественные характеристики. Все образцы соответствуют требованиям стандарта предприятия СТО 05747181-028-2016.

Спектр компонентов производства ООО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез" позволяет получать качественное топливо с учетом изменений технологического режима эксплуатации, в том числе, при останове установок на капитальный ремонт. Это проявляется в возможности заменить один компонент другим без потери в качестве получаемого продукта. Кроме того, заявляемое решение, позволяет получать продукт, отвечающий требованиям НД в широком диапазоне октановых чисел - от 100 (образец 4), до 101,5 (образец 10). Необходимо отметить, возможность получения топлива с одним и тем же октановым числом при разных соотношениях компонентов - образцы 2, 3, 7, 9, 11.

Композиция автомобильного бензина, предложенная в качестве изобретения, соответствует экологическому классу ЕВРО-5 и является продуктом нового поколения, который соответствует всем вышеперечисленным нормативным документам. Предложенное топливо обладает показателями качества, обеспечивающими улучшенные эксплуатационные свойства. Может применяться в двигателях современных гоночных, спортивных автомобилей, скутеров, мотоциклов, картов и форсированных внедорожников.

По результатам проведенного государственным научным центром Российской Федерации - ФГУП «Центральный ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ» комплексного исследования влияния высокооктанового бензина АИ-100 (предлагаемая композиция автомобильного бензина) на мощностные, экономические, скоростные и динамические качества легкового спортивного автомобиля выявлено, что при переходе с автомобильного бензина с октановым числом 98 на бензин с октановым числом 100, происходит:

- Увеличение мощности и крутящего момента до 10%;

- Снижение времени разгона на 6,8%;

- Улучшение топливной экономичности до 10%.

Предлагаемая композиция спортивного бензина прошла испытания на соответствие состава требованиям Международной мотоциклетной федерации (FIM) в испытательной лаборатории компании Intertek (Швейцария). Опытно-промышленная партия спортивного бензина, приготовленная в соответствии с предлагаемой композицией, получила высокую оценку, на прошедшем в августе 2016 года Чемпионате мира по мотокроссу в Краснодарском крае. По итогам Чемпионата мира компания ПАО "ЛУКОЙЛ" получила благодарность Международной мотоциклетной федерации за вклад в обеспечение соревнований качественным спортивным топливом, соответствующим международным требованиям.