Способ получения топливных фракций
Владельцы патента RU 2273657:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к способам получения топливных фракций, в частности прямогонных бензиновых фракций (ПБФ). Способ получения топливных фракций включает выделение и компаундирование прямогонных бензиновых фракций с антидетонаторами, высокооктановыми компонентами или их смесью. Образец газового конденсата разгоняют на узкие бензиновые фракции с интервалами выкипания в пределах н.к. - 85÷180°С и определяют их физико-химические свойства, выход от потенциала в сырье и детонационную стойкость. Затем по формулам определяют: детонационный фактор, характеризующий изменение выхода ПБФ в мас.% на один пункт октанового числа (ОЧ) по моторному методу (ММ), коэффициенты корреляции, характеризующие динамику изменения детонационного фактора бензиновых фракций и условия выбора целевой прямогонной бензиновой фракции для компаундирования и производства товарного бензина. Затем отбирают целевую ПБФ, определяют для нее рецептуру бинарной смеси антидетонаторов и направляют на блок компаундирования для производства бензина марки А-76. Технический результат - повышение детонационной стойкости ПБФ до стандартного уровня путем обеспечения оптимальной совокупности ее физико-химических свойств и химических свойств антидетонаторов. 3 табл.
Изобретение относится к способам получения топливных фракций путем компаундирования прямогонных бензиновых фракций (ПБФ) с антидетонаторами, высокооктановыми компонентами и их смесью.
Известен способ получения топливных фракций путем компаундирования прямогонных бензиновых фракций с антидетонатором - тетраэтилсвинцом (см. Данилов А.М. Справочник. Применение присадок в топливах для автомобилей. М.: Химия, 2000, с.21-26).
Недостатками указанного способа являются:
- стандартный уровень детонационной стойкости прямогонных бензиновых фракций достигается только за счет химических свойств антидетонатора - тетраэтилсвинца;
- высокая токсичность тетраэтилсвинца и загрязнение окружающей среды;
- новый Российский ГОСТ Р 51105-97 предусматривает производство только неэтилированных бензинов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения топливных фракций путем компаундирования прямогонных бензиновых фракций с антидетонационными присадками, высокооктановыми компонентами или их смесью (см. Данилов А.М. Присадки и добавки. М.: Химия, 1996, с.93-110). В этом решении стандартный уровень детонационной стойкости прямогонных бензиновых фракций достигается только за счет химических свойств антидетонаторов, высокооктановых добавок или их смесей.
Детонационная стойкость прямогонных бензиновых фракций отечественных нефтей низкая и составляет 46-52 пункта по моторному методу (см. Рудин М.Г. Краткий справочник нефтепереработчика. Л.: Химия, 1989, с.80-81). Чтобы поднять ее до уровня требований ГОСТ 2084-77 на бензин марки А-76 требуется повысить октановые числа на 24-30 пунктов по моторному методу, что практически недостижимо. В связи с этим прямогонные бензиновые фракции нефтей используют в качестве сырья для производства высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов на установках каталитического риформинга.
Детонационная стойкость прямогонных бензиновых фракций газовых конденсатов более высокая и составляет 58-60 пунктов по моторному методу. Чтобы поднять ее до уровня требований ГОСТ 2084-77 на бензин марки А-76 требуется повысить октановое число на 16-18 пунктов по моторному методу. При этом технология компаундирования прямогонных бензиновых фракций требует применения комбинации бинарной смеси антидетонаторов или высокооктановых компонентов, обладающих высоким синергизмом и полнотой гомогенизации среды, и учета их предельно-допустимой концентрации (ПДК). Расход антидетонаторов или высокооктановых компонентов выше норм ПДК приводит к выработке некондиционной продукции и нарушению экологических стандартов Российской Федерации. В связи с высокой стоимостью присадок и существующим налоговым окружением производство товарного бензина по такой технологии носит эпизодический характер.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение детонационной стойкости ПБФ до стандартного уровня путем обеспечения оптимальной совокупности ее физико-химических свойств и химических свойств антидетонаторов.
Указанный технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе получения топливных фракций, включающем выделение и компаундирование прямогонных бензиновых фракций с антидетонаторами, высокооктановыми компонентами или их смесью, образец газового конденсата разгоняют на узкие бензиновые фракции с интервалами выкипания в пределах н.к. - 85÷180°С и определяют их физико-химические свойства, выход от потенциала в сырье и детонационную стойкость, затем по формуле (1) вычисляют детонационный фактор, характеризующий изменение выхода ПБФ в мас.% на один пункт октанового числа (ОЧ) по моторному методу (ММ).
Формула (1)
где ДФ - детонационный фактор;
dG - изменение выхода бензиновых фракций в мас.%;
d(ОЧ) - изменение ОЧ бензиновых фракций в пунктах по ММ.
По формуле (2) определяют коэффициенты корреляции, характеризующие динамику изменения детонационного фактора бензиновых фракций:
Формула (2)
где Ki - коэффициент корреляции i-той фракции;
dG - изменение выхода бензиновых фракций, мас.%;
d(ОЧ) - изменение ОЧ бензиновых фракций в пунктах по ММ;
1 - первая бензиновая фракция (н.к. - 85°С);
i - последующие бензиновые фракции (н.к. - 100÷180°С);
- изменение выхода между i-той и первой ПБФ в мас.%;
- изменение ОЧ между i-той и первой ПФБ в пунктах по ММ.
По формуле (3) определяют условия выбора целевой прямогонной бензиновой фракции для компаундирования и производства товарного бензина.
Формула (3)
где Пi=ОЧi/Gi - удельное содержание ОЧ в пунктах по ММ на один мас.% выхода i-той прямогонной бензиновой фракции;
G1, G2 и Gi - выход первой, второй и любой ПБФ в мас.%;
ОЧ1, ОЧ2 - ОЧ первой и второй ПБФ в пунктах по ММ.
Отбирают целевую ПБФ, определяют для нее рецептуру бинарной смеси антидетонаторов и направляют на блок компаундирования для производства бензина марки А-76.
Предлагаемое техническое решение повышения детонационной стойкости ПБФ до стандартного уровня путем обеспечения оптимальной совокупности ее физико-химических свойств и химических свойств антидетонаторов, высокооктановых компонентов или их смеси позволяет получить целевую ПБФ, фракционный состав которой соответствует оптимальной детонационной стойкости при максимально возможном выходе от ее потенциала в сырье, а также обусловливает выбор рецептуры антидетонаторов или высокооктановых компонентов или их комбинации с соответствующим синергизмом, гарантирующим производство товарного бензина марки А-76.
Совокупность признаков, отличающих предлагаемое изобретение от прототипа, - повышение детонационной стойкости ПБФ до стандартного уровня путем обеспечения оптимальной совокупности ее физико-химических свойств и химических свойств антидетонатора - не выявлена в известных решениях.
Наиболее перспективным сырьем для производства бензинов марки А-76 и Нормаль-80 являются газовые конденсаты валанжинских и ачимовских залежей месторождений Западной Сибири. Физико-химическая характеристика бензиновых фракций газового конденсата ачимовской залежи Уренгойского месторождения приведена в таблице 1, в таблице 2 приведены показатели динамики выхода и детонационной стойкости бензиновых фракций газового конденсата ачимовской залежи Уренгойского месторождения, выкипающих в температурных пределах н.к. - 85÷180°С.
| Таблица 1 Физико-химическая характеристика бензиновых фракций конденсата ачимовской залежи Уренгойского месторождения | ||||||||
| Показатели качества | Интервал выкипания фракции, °С | ГОСТ 2084-77 | ||||||
| н.к. - 85 | н.к. - 100 | н.к. - 120 | н.к. - 140 | н.к. - 160 | н.к. - 180 | |||
| Выход фракции на сырье, мас.% | 7,6 | 17,3 | 28,4 | 34,2 | 42,3 | 47,6 | - | |
| Детонационная стойкость | 70 | 68 | 65,7 | 64,5 | 62,8 | 58 | не менее | |
| (октановое число по моторному методу) | 76 | |||||||
| Фракционный состав, °С: | ||||||||
| - н.к. | 35 | 35 | 36 | 35 | 37 | 38 | не <35 | |
| - 10 об.% | 40 | 42 | 44 | 45 | 52 | 70 | не >75 | |
| - 50 об.% | 60 | 64 | 68 | 74 | 85 | 115 | не >115 | |
| - 90 об.% | 74 | 86 | 111 | 132 | 145 | 164 | не >180 | |
| - к.к. | 85 | 102 | 118 | 142 | 158 | 180 | не >195 | |
| остаток в колбе, об.% | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | не >4 | |
| остаток и потери, об.% | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | не >1,5 | |
| Давление насыщенных паров бензина, мм рт.ст. | 360 | 320 | 280 | 250 | 230 | 220 | не >500 | |
| Кислотность, мг КОН на 100 см3 фракции | 0,05 | 0,05 | 0,07 | 0,07 | 0,1 | 0,15 | не >3 | |
| Концентрация фактических смол, мг/100 мл фракции на месте производства | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 1,7 | 2,0 | не >5 | |
| Индукционный период фракции на месте производства | выше 600 | не <600 | ||||||
| Массовая доля серы, % | 0,01 | 0,01 | 0,012 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | не >0,1 | |
| Испытание на медной пластине | выдерживает | |||||||
| Таблица 2 Показатели динамики выхода и детонационной стойкости бензиновых фракций газового конденсата ачимовской залежи Уренгойского месторождения | ||||||||
| № п/п | Температура отбора фракции, °С | Выход G, мас.% | ОЧ в пунктах по MM | ДФ по формуле 1 | К по формуле 2 | П=ОЧ/G | Условие по формуле 3 | |
| на конденсат | на фракцию | |||||||
| 1 | н.к. - 85 | 7,6 | 12,1 | 70 | - | - | 9,210 | 9,210 |
| 2 | н.к. - 100 | 17,3 | 36,3 | 68 | 4,85 | - | 3,930 | 3,930 |
| 3 | н.к. - 120 | 28,4 | 59,7 | 65,7 | 4,83 | 1,000 | 2,313 | 2,313 |
| 4 | н.к. - 140 | 34,2 | 71,8 | 64,5 | 4,83 | 1,000 | 1,886 | 1,886 |
| 5 | н.к. - 160 | 42,3 | 88,8 | 62,8 | 4,76 | 0,997 | 1,485 | 1,485 |
| 6 | н.к. - 180 | 47,6 | 100 | 58,0 | 1,10 | 0,692 | 1,218 | 1,297 |
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
1. Образец газового конденсата разгоняют на узкие бензиновые фракции с интервалами выкипания в пределах н.к. - 85÷180°С и определяют их физико-химические свойства, выход от потенциала в сырье и детонационную стойкость.
2. По формуле (1):
вычисляют детонационный фактор, характеризующий изменение выхода ПБФ в мас.% на один пункт октанового числа по ММ; затем по формуле (2):
определяют коэффициенты корреляции, характеризующие динамику изменения детонационного фактора бензиновых фракций и выбирают ПБФ, отвечающие условию формулы (3):
Анализ данных, приведенных в таблицах 1 и 2, свидетельствует о том, что с увеличением интервала выкипания прямогонных бензиновых фракций от н.к. - 85°С до н.к. - 160°С их детонационная стойкость понижается равномерно, и детонационный фактор остается постоянным.
При дальнейшем повышении интервала выкипания (до 180°С) детонационная стойкость ПБФ н.к. - 180°С начинает снижаться опережающими темпами, о чем свидетельствуют ОЧ этой фракции (58 пунктов по ММ) и ее детонационный фактор, который в 4,4 раза меньше по сравнению с этим показателем для бензиновых фракций н.к. - 85÷160°С.
В связи с этим условиям выбора по формуле (3) отвечает фракция, выкипающая в пределах н.к. - 160°С. Выход этой бензиновой фракции на 47,6-42,3=5,3 мас.% меньше выхода фракции н.к. - 180°С, но ее октановое число выше октанового числа фракции н.к. - 180°С на 62,8-58=4,8 пункта по MM. Чтобы довести детонационную стойкость бензиновой фракции н.к. - 180°С до стандартного уровня, требуется поднять ее октановое число на 76-58=18 пунктов по MM. Для этого необходимы высокооктановые добавки, например метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) не менее 15-20 мас.% на бензин, и бинарная смесь антидетонаторов, например экстралин + протон, обладающая синергизмом.
Условия завоза дорогостоящих высокооктановых добавок и антидетонаторов на Крайний Север, сложность осуществления кавитационной технологии производства и высокое его налоговое окружение свидетельствуют об экономической нецелесообразности производства товарного бензина марки А-76 путем компаундирования низкооктановых (58-60 пунктов по ММ) бензиновых фракций.
Чтобы довести детонационную стойкость бензиновой фракции н.к. - 160°С до стандартного уровня, требуется поднять ее октановое число на 76-62,8=13,2 пункта по MM. Для этого необходима только бинарная смесь антидетонаторов, обладающая синергизмом и полнотой гомогенизации среды.
Как показали исследования, проведенные в условиях Крайнего Севера, компаундирование ПБФ газового конденсата ачимовской залежи н.к. - 160°С (ОЧ=62÷65 пунктов по ММ) с бинарной смесью антидетонаторов позволяет получить товарный бензин марки А-76. В настоящее время ведется активная разработка ачимовской залежи, потенциал газового конденсата которой оценивается в 700 млн.т. В связи с этим организация производства товарного бензина марки А-76 для собственных нужд путем компаундирования ПБФ имеет неограниченный спрос.
| Таблица 3 Технико-экономическое обоснование компаундирования прямогонной бензиновой фракции н.к. - 160°С с сертифицированными экологически чистыми антидетонаторами с получением бензина А-76 | ||||||
| Топливная композиция | Стоимость, руб./т | |||||
| исходная ПБФ | затраты на компаундирование | налоги: НДС, с прибыли и др. | акциз | чистая прибыль | конечный продукт | |
| ПБФ + экстралин + протон | 6250 | 250 | 2260 | 1562 | 1678 | 12000 |
| Примечание: октановое число прямогонной бензиновой фракции н.к. - 160°С составляет 62,8 пункта по моторному методу. Расход антидетонаторов, гарантирующий производство бензина марки А-76, составляет: экстралин - 1,5 мас.%; протон - 0,025 мас.%. |
Способ получения топливных фракций, включающий выделение и компаундирование прямогонных бензиновых фракций (ПБФ) с антидетонаторами, высокооктановыми компонентами или их смесью, отличающийся тем, что образец газового конденсата разгоняют на узкие бензиновые фракции с интервалами выкипания в пределах н.к. - 85÷180°С и определяют их физико-химические свойства, выход от потенциала в сырье и детонационную стойкость, затем по формуле (1) вычисляют детонационный фактор, характеризующий изменение выхода ПБФ в мас.% на один пункт октанового числа (ОЧ) по моторному методу (ММ):
где ДФ - детонационный фактор;
dG - изменение выхода бензиновых фракций, мас.%;
d(ОЧ) - изменение ОЧ бензиновых фракций в пунктах по ММ,
затем по формуле (2) определяют коэффициенты корреляции, характеризующие динамику изменения детонационного фактора бензиновых фракций:
где Ki - коэффициент корреляции i-й фракции;
dG - изменение выхода бензиновых фракций, мас.%;
d(ОЧ) - изменение ОЧ бензиновых фракций в пунктах по ММ;
l - первая бензиновая фракция (н.к. - 85°С);
i - последующие бензиновые фракции (н.к. - 100÷180°С);
- изменение выхода между i-й и первой ПБФ, мас.%;
- изменение ОЧ между i-й и первой ПФБ в пунктах по ММ,
затем по формуле (3) определяют условия выбора целевой прямогонной бензиновой фракции для компаундирования и производства товарного бензина:
где Пi=ОЧi/Gi - удельное содержание ОЧ в пунктах по MM на один мас.% выхода i-й ПБФ;
далее отбирают целевую ПБФ, определяют для нее рецептуру бинарной смеси антидетонаторов и направляют на блок компаундирования для производства бензина марки А-76.
