Топливная композиция авиационного неэтилированного бензина
Владельцы патента RU 2786223:
Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") (RU)
Изобретение относится к композиции авиационного бензина. Предложена топливная композиция авиационного бензина с октановым числом по моторному методу не менее 99,6, включающая алкилат с Ткк до 170°C, толуол, м-толуидин, метилциклопентадиенилмарганца, которая содержит сочетание высокооктановых оксигенатов МТБЭ и изопропанола, а также при использовании в составе высококипящего м-толуидина применяется добавка изопропилбензола при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкилат с Ткк до 170°C до 100; МТБЭ 12-15; изопропилбензол 5-10; толуол 0-8; изопропанол 1-5; м-толуидин 1,5-2; метилциклопентадиенилмарганца 0,1-0,2. Технический результат заключается в разработке топливной композиции высокооктанового неэтилированного авиационного бензина. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к - к товарным продуктам нефтеперерабатывающего производства, в частности - к композиции авиационного бензина.
Авиационными бензинами называют топлива для авиационной техники, оснащенной поршневыми двигателями внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
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 имеет октановое число по моторному методу (ОЧМ) не менее 91 ед., сортность на богатой смеси не менее 115 ед. и содержит тетраэтилсвинец (ТЭС) не более 2,5 г/кг бензина. Его аналогом является бензин Б-92, который имеет ОЧМ не менее 91,5 ед. и сортность на богатой смеси не менее 100 ед. С 2007 по 2014 год авиационные бензины не вырабатывались, по причине, во-первых, прекращения отечественного производства ТЭС, который являлся обязательной присадкой к авиабензинам, а во-вторых, из-за сокращения уровня потребления.
В последние несколько лет в России проведена большая работа по восстановлению производства авиационных бензинов. Обновлена нормативная база - актуализирован ГОСТ 1012, в котором оставлены только актуальные и востребованные текущим парком авиатехники марки Б-91/115 и Б-92, а также разработан ГОСТ 55493, идентичный зарубежным АСТМ Д 910 или ДЕФ СТАН 91-90 на авиабензин марки Avgas 100LL, который является самой востребованной в мире и допущен практически на всю поршневую авиатехнику. В настоящее время производятся марки Б-91/115 по ГОСТ 1012 и Avgas 100LL по ГОСТ 55493. В производстве обоих марок требуется ТЭС, который производится в небольшом количестве рядом зарубежных компаний.
ТЭС требуется для удовлетворения требований нормативных документов к антидетонационным свойствам. Согласно ГОСТ 55493 для марки Avgas 100LL требуется минимальное ОЧМ 99,6, в отличие технических условий EN 228 для европейского автомобильного бензина, для которого установлена норма минимального ОЧМ 85, или от автомобильного бензина США, для которого требуется минимальное октановое число (ОЧИ+ОЧМ)/2 равное 87. Однако возможны варианты получения высокооктанового авиационного бензина без ТЭС.
В виду крайне высокой токсичности, а также высокой стоимости производства ТЭС, в последние несколько десятилетий среди исследований в области технологий производства авиационных бензинов выражена тенденция к отказу от применения ТЭС как присадки к авиационным бензинам и перевод техники на эксплуатацию на неэтилированных марках.
На текущий момент за рубежом применяются неэтилированные авиабензины с ОЧМ не ниже 91 ед. (марка UL91) и не ниже 94 ед. (марка UL94) согласно спецификации АСТМ Д7547. Требования к характеристикам данных марок согласно указанной спецификации аналогичны требованиям к массово применяемой этилированной марке Avgas 100LL, за исключением норм к ОЧМ, сортности и содержанию свинца (характеристики, связанные исключительно с наличием ТЭС). Идентичность норм на показатели качества указанных марок говорят о их близком компонентном составе и технологий производства.
Для части парка поршневой авиатехники все же требуется исключительно высокооктановый бензин.
Из уровня техники известно множество примеров топливных композиций высокооктанового авиационного бензина. Разработка неэтилированных авиационных бензинов с антидетонационными свойствами на уровне этилированных, таких как Avgas 100LL связана с трудностями. На текущий момент не найдено решение, позволяющее вырабатывать авиабензин с полностью идентичными Avgas 100LL свойствами без применения ТЭС.
Однако в данном направлении есть опыт. Разработаны спецификации на высокооктановые марки авиационных бензинов UL102 АСТМ Д7719 и АСТМ Д7960.
Известно решение [Патент US №9035114 19.05.2015]. Изобретение описывает композицию неэтилированного авиационного топлива, которая имеет ОЧМ по меньшей мере 99,6, содержание серы менее 0,05% мас., содержание CHN по меньшей мере 97,2% мас., содержание кислорода менее 2,8% мас., T10 не более 75°C, T40 по меньшей мере 75°C, T50 не более 105°C, T90 не более 135°C, температуру конца кипения менее 190°C, скорректированную теплоту сгорания по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление паров в диапазоне 38-49 кПа и содержит: 20-35 об.% толуола, имеющего ОЧМ по меньшей мере 107; 2-10 об.% анилина; 30-55 об.% по меньшей мере одного алкилата или алкилатной смеси, имеющих диапазон температур начала кипения 32-60°С и диапазон температур конца кипения 105-140°С, имеющих T40 менее 99°C, T50 менее 100°С, T90 менее 110°C, причем алкилат или алкилатная смесь содержат изопарафины с 4-9 атомами углерода, 3-20 об.% С5 изопарафинов, 3-15 об.% C7 изопарафинов и 60-90 об.% С8 изопарафинов в расчете на алкилат или алкилатную смесь и менее 1 об.% С10+ в расчете на алкилат или алкилатную смесь; 7-14 об.% разветвленного алкилацетата, имеющего алкильную группу с разветвленной цепью с 4-8 атомами углерода; и 8-26 об.% изопентана в количестве, достаточном для достижения давления паров в диапазоне 38-49 кПа; при этом указанная топливная композиция содержит менее 1 об.% C8 ароматических соединений. Технический результат заключается в получении высокооктановой композиции авиационного топлива, которое имеет низкое содержание кислорода, пониженную температуру замерзания, соответствующую стандарту АСТМ Д910 для авиационного топлива.
Известно решение [Заявка US №2015175920 25.06.2015]. Изобретение раскрывает композицию неэтилированного авиационного топлива, которая имеет ОЧМ по меньшей мере 99,6, содержание серы меньше чем 0,05 мас. %, содержание CHN по меньшей мере 98 мас. %, содержание кислорода меньше чем 2 мас. %, уточненную теплоту сгорания по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление насыщенного пара в диапазоне от 38 до 49 кПа, включающая смесь, содержащую: от 35 об. % до 55 об. % толуола, имеющего ОЧМ по меньшей мере 107; от 2 об. % до 10 об. % анилина; от 15 об. % до 30 об. % по меньшей мере одного алкилата или смеси алкилатов, имеющей температуру начала кипения в диапазоне от 32°С до 60°С и температуру конца кипения в диапазоне от 105°С до 140°С, имеющей точку выкипания Т40 меньше чем 99°С, Т50 меньше чем 100°С, Т90 меньше чем 110°С, причем алкилат или смесь алкилатов содержит изопарафины, имеющие от 4 до 9 атомов углерода, 3-20 об. % С5 изопарафинов, 3-15 об. % С7 изопарафинов и 60-90 об. % С8 изопарафинов, в расчете на алкилат или смесь алкилатов, и меньше чем 1 об. % углеводородов С10+, в расчете на алкилат или смесь алкилатов; от 4 об. % до меньше чем 10 об. % спиртов с разветвленной цепью, содержащих 8 атомов углерода, при условии, что разветвленная цепь не включает трет-бутильные группы; и по меньшей мере 8 об. % изопентана в количестве, достаточном для достижения давления насыщенного пара в диапазоне от 38 до 49 кПа; где композиция топлива содержит меньше чем 1 об. % ароматических углеводородов С8. Технический результат заключается в получении высокооктанового неэтилированного авиационного топлива, соответствующего стандарту ASTM D910, который имеет высокую стойкость к самовоспламенению.
Известно решение [Патент US №9388357 12.07.2016]. Изобретение раскрывает композицию неэтилированного авиационного топлива, которая имеет ОЧМ, по меньшей мере 99,6, содержание серы меньше, чем 0,05 % мас., содержание CHN, по меньшей мере 98 мас. %, содержание кислорода меньше чем 2 мас. %, уточненную теплоту сгорания, по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление насыщенного пара в диапазоне от 38 до 49 кПа, температуру замерзания ниже чем -58°С. Технический результат заключается в получении высокооктановой композиции авиационного топлива, с улучшенными характеристиками, которое отвечает стандарту для авиационных топлив ASTM D910.
Известно решение [Патент US №9388358 12.07.2016]. Изобретение описывает композицию неэтилированного авиационного топлива, которая имеет ОЧМ по меньшей мере 99,6, содержание серы меньше чем 0,05 мас.%, температуру T10 самое большее 75°C, T40 - по меньшей мере 75°C, T50 - самое большее 105°C, T90 - самое большее 135°C, температуру конца кипения - меньше чем 190°C, уточненную теплоту сгорания по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление насыщенного пара в диапазоне от 38 до 49 кПа и температуру замерзания ниже чем -58°C. Технический результат заключается в получении высокооктановой композиции авиационного топлива с улучшенными характеристиками, которое отвечает стандарту для авиационных топлив ASTM D910.
Известно решение [Патент US №9388359 12.07.2016]. Изобретение раскрывает композицию неэтилированного авиационного бензина, которая имеет низкое содержание ароматических углеводородов, ОЧМ по меньшей мере 99,6, содержание серы меньше чем 0,05% мас., температуру Т10 самое большее 75°С, Т40 по меньшей мере 75°С, Т50 самое большее 105°С, Т90 самое большее 135°С, температуру конца кипения меньше чем 210°С, уточненную теплоту сгорания по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление насыщенного пара в диапазоне от 38 до 49 кПа и температуру замерзания меньше чем -58°С. Технический результат заключается в получении высокооктановой композиции авиационного топлива, с улучшенными характеристиками, которое отвечает стандарту для авиационных топлив ASTM D910.
Известно решение [Патент US №9127225 09.08.2015]. Изобретение описывает композицию неэтилированного авиационного топлива, которая имеет МОЧ по меньшей мере 99,6, содержание серы меньше чем 0,05 % мас., содержание CHN по меньшей мере 97,8 мас. %, содержание кислорода меньше чем 2,2 мас. %, температуру T10 самое большее 75°C, T40 по меньшей мере 75°C, T50 самое большее 105°C, T90 самое большее 135°C, температуру конца кипения меньше чем 190°C, уточненную теплоту сгорания по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление насыщенного пара в диапазоне от 38 до 49 кПа, температуру замерзания ниже чем -58°С. Технический результат заключается в получении высокооктановой композиции авиационного топлива с улучшенными характеристиками сгорания, которое отвечает стандарту ASTM D910 для авиационных топлив.
Известно решение [Патент US №9120991 01.09.2015]. Изобретение раскрывает композицию неэтилированного авиационного топлива, которая имеет MON по меньшей мере 99,6, содержание серы менее 0,05 мас.%, содержание CHN по меньшей мере 97,2 мас.%, содержание кислорода менее 2,8 мас.%, T10 не более 75°C, T40 по меньшей мере 75°C, T50 не более 105°C, T90 не более 135°C, температуру конца кипения менее 210°C, скорректированную теплоту сгорания по меньшей мере 43,5 МДж/кг, давление пара в диапазоне 38-49 кПа, и содержащая: 15-40 об.% толуола, имеющего MON по меньшей мере 107; 2-10 об.% толуидина; 30-55 об.% по меньшей мере одного алкилата или алкилатной смеси, имеющих диапазон температур начала кипения 32-60°С и диапазон температур конца кипения 105-140°С, имеющих T40 менее 99°C, T50 менее 100°С, T90 менее 110°C, причем алкилат или алкилатная смесь содержат изопарафины с 4-9 атомами углерода, 3-20 об.% С5 изопарафинов, 3-15 об.% C7 изопарафинов и 60-90 об.% С8 изопарафинов, в расчете на алкилат или алкилатную смесь, и менее 1 об.% С10+ в расчете на алкилат или алкилатную смесь; 4-10 об.% разветвленного алкилацетата, имеющего алкильную группу с разветвленной цепью с 4-8 атомами углерода; и 8-26 об.% изопентана в количестве, достаточном для достижения давления пара в диапазоне 38-49 кПа; при этом топливная композиция содержит менее 1 об.% C8 ароматических соединений. Технический результат заключается в получении высокооктановой композиции авиационного топлива, имеющей низкое содержание кислорода и отвечающее требованиям ASTM D910 для авиационного топлива.
Однако известные из уровня решения отличаются большим содержанием соединений класса ароматических аминов - анилина и его производных. Данные соединения отличаются крайне низкой химической стабильностью, что выражается в ускоренном накоплении смол во время хранения их содержащего топлива. Также данные соединения отличаются высокой температурой кипения. Например, анилин кипит при 184°C, а толуидины - при 200°C Учитывая норму на температуру конца кипения для большинства авиационных бензинов не более 170°C (180°C для марки Б-91/115), присутствие значительного количества подобных соединений приводят к увеличению температуры конца кипения их содержащих топливных композиций. Присутствие в авиационных бензинах подобных высококипящих соединений в больших количествах негативно сказывается на их склонности к образованию нагаров на поверхности камер сгорания, на скорость старения моторного масла и износ цилиндро-поршневой группы.
Также для достижения требуемого уровня испаряемости (выраженной давлением насыщенных паров), композиции содержит изопентан, который отличается сравнительно низким ОЧМ.
Проблематику известного уровня техники решает настоящее изобретение. Техническим результатом изобретения является топливная композиция высокооктанового неэтилированного авиационного бензина. Композиция обладает характеристиками, максимально приближенными к характеристикам массово применяемой марки этилированного авиационного бензина Avgas 100LL.
Технический результат обеспечивается топливной композицией авиационного бензина с октановым числом по моторному методу не менее 99,6, включающей алкилат с Ткк до 170°C, толуол, м-толуидин, метилциклопентадиенилмарганца, отличающейся тем, что для регулирования испаряемости и низкотемпературных свойств бензина содержит сочетание высокооктановых оксигенатов МТБЭ и изопропанола, а для снижения температуры конца кипения бензина при использовании в составе высококипящего м-толуидина применяется добавка изопропилбензола при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| алкилат с Ткк до 170°C | до 100 |
| МТБЭ | 12-15 |
| изопропилбензол | 5-10 |
| толуол | 0-8 |
| изопропанол | 1-5 |
| м-толуидин | 1,5-2 |
| метилциклопентадиенилмарганца | 0,1-0,2 |
При этом топливная композиция содержит присадки: антистатическую, антиокислитель, краситель, выноситель соединений марганца.
Производство базового компонента - алкилата осуществляется путем каталитического взаимодействия изобутана с бутиленами или пропилен-бутиленовой фракцией. Среди катализаторов в данном процессе наиболее распространенным является серная кислота (процесс сернокислотного алкилирования). Продуктом такого процесса является широкая фракция алкилата, имеющая температуру конца кипения более 200°C. Для использования в предлагаемой композиции, получаемый в подобном процессе алкилат должен быть подвергнут фракционированию с выделением фракции, выкипающей до 170°C. Существуют также варианты реализации процесса алкилирования, в которых в качестве катализатора вместо серной кислоты применяется фтористоводородная. Алкилат, образующийся в результате такого процесса отличается более легким фракционным составом, температура конца кипения его составляет как правило до 180°C. При определенных режимах работы установки возможно получение алкилата и с более низкими значениями температуры конца кипения. Такой алкилат может применяться как компонент предлагаемого изобретения без дополнительного фракционирования. В предлагаемом изобретении использован образец алкилата с температурой конца кипения 170°C, полученный путем выделения целевой фракции ректификацией широкой фракции алкилата процесса сернокислотного алкилирования.
Толуол, используемый в предлагаемом изобретении, производится на установках каталитического риформинга (платформинга) узких углеводородных фракций с последующей экстракцией. Толуол обладает более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с алкилатом, поэтому с целью увеличения детонационной стойкости его доля в топливной композиции должна быть максимальной. В предлагаемой композиции содержится максимальное количество толуола, при котором обеспечивается соответствие по таким нормируемым характеристикам авиабензина, как удельная низшая теплота сгорания и температура 50%-го отгона.
Изопропилбензол (кумол) получают путем жидкофазного или парофазного алкилирования бензола пропиленом по реакции Фриделя - Крафтса. Кумол обладает высокими антидетонационными свойствами (ОЧМ составляет 105 ед.) и сравнительно высокой температурой кипения (152°C). Также как и для толуола, доля кумола в композиции авиационного бензина ограничена нормой на удельную низшую теплоту сгорания и температуру температура 50%-го отгона.
Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) производится путем взаимодействия метанола и изобутилена на кислотных катализаторах. Является известной и широко применяемой высокооктановой добавкой к автомобильным бензинам. Имеет высокое давление насыщенных паров, таким образом, помимо антидетонационных свойств увеличивает испаряемость его содержащих топливных композиций. Как и все оксигенаты, имеет сравнительно низкое значение удельной низшей теплоты сгорания, что является основной ограничительной характеристикой его содержания в авиабензине. Имеет также некоторую растворимость в воде, что повышает риск обводнения их содержащих топливных композиций с последующими ухудшениями низкотемпературных свойств.
Изопропанол (изопропиловый спирт, ИПС) получают путем гидратации пропилена. Как и МТБЭ, обладает высокими антидетонационными характеристиками и низкой теплотой сгорания. Традиционное его назначение в композиции авиационных бензинов - улучшение низкотемпературных свойств. В рамках экспериментальных исследований, лежащих в основе данного изобретения, было неожиданно установлено, что в сочетании с МТБЭ, ИПС может неаддитивно увеличивать давление насыщенных паров композиции авиабензина, тем самым решаю проблему низкой испаряемости высокооктановых авиационных бензинов. Данный эффект раскрывается в предлагаемом изобретении.
М-толуидин является представителем ароматических аминов, отличается высокой антидетонационной эффективностью. Производится путем нитрования толуола с последующим восстановлением. Применяется в производстве красителей. Как было сказано выше, в высоких концентрациях снижает химическую стабильность содержащих его топливных композиций и увеличивает их температуру конца кипения. В предлагаемом изобретении доля м-толуидина ограничена 2% мас, что позволяет поддерживать температуру конца кипения и показатели химической стабильности на уровне, не превышающей нормативные требования к авиабензинам. В предлагаемом изобретении использован образец м-толуидина производства компании Lanxess.
Метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганец (МЦТМ) является металлоорганическим соединением, ранее применявшимся в качестве антидетонационной присадки к автомобильным бензинам. По сравнению с ТЭС, при добавлении в бензин в эквивалентном количестве в пересчете на металлы, обеспечивает сравнимый уровень антидетонационной эффективности при значительно меньшей токсичности. Среди недостатков его содержащих бензинов отмечается повышенная склонность к накоплению нагара в камерах сгорания. Поэтому совместно с ним необходимо применять выносители - соединения, уменьшающие количество нагара, или способствующих его преобразованию и удалению из камеры сгорания в ходе работы двигателя. В качестве таких выносителей могут выступить различные элементоорганические соединения, содержащие фосфор, серу, галогены, молибден или кремний. В предлагаемом изобретении использован МЦТМ в виде антидетонационной присадки HITEC 3000 производства Afton Chemical Company.
Анализ данных по эффективности, физико-химических и токсикологических свойств доступных соединений фосфорорганических и сераорганических соединений показывает, что наиболее перспективным выглядит пара трет-бутилфосфата и диметилсульфоксида. Оба соединения относительно малотоксичны, хорошо растворяются в бензине, имеют относительно низкие температуры кипения и кристаллизации. В предлагаемом изобретении использован выноситель, состоящий из трет-бутилфосфата и диметилсульфоксида в количестве 60% и 40% соответственно. Выноситель добавляли в количестве 50% от массы добавляемого МЦТМ.
Антиокислительная присадка в авиационных бензинах не является обязательной, тем не менее ее рекомендуется использовать постоянно для гарантированного выполнения требований по устойчивости авиабензина к окислению. Среди ряда антиокислителей, которые указаны в нормативных документах к авиационным бензинам, наиболее целесообразно использовать 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, который в России выпускается в ОАО «Стерлитамакский Нефтехимический завод» в виде присадки Агидол-1. Максимально-допустимая концентрация антиокислителя в авиабензине для марки Avgas 100LL составляет 16 мг/кг, а для марок Б-91/115, Б-92 - 50 мг/кг. В работе использован образец присадки Агидол-1 технический марки А по ТУ 38.5901237-90.
Согласно требованиям ТР ТС 013, ГОСТ 1012 ГОСТ 55493, авиационные бензины должны содержать краситель. Могут применяться следующие синие красители: жирорастворимый зеленый 6Ж, жирорастворимый зеленый антрахиноновый в количестве не более 6,0 мг/кг для марок Б-91/115, Б-92; органический жирорастворимый ярко-синий антрахиноновый или 1,4-диалкиламино-антрахинон для Avgas 100LL в количестве не более 2,7 мг/л. В работе использован синий краситель Oil Blue B Liquid, согласно данным производителя, представляет собой раствор 1,4-диалкиламино-антрахинона в ксилоле и допущен для применения в составе авиационного бензина Avgas 100LL. Максимальная концентрация синего красителя Oil Blue B Liquid за счет разбавления основного вещества составляет 5,6 мг/л.
Антистатическая присадка не является обязательной для авиабензинов и добавляется при необходимости по согласованию с потребителем. Нормы на содержание антистатической присадки установлены ГОСТ 55493 для марки Avgas 100LL. Единственной допущенной антистатической присадкой, образец которой представлен в предлагаемом изобретении, является Stadis 450, ее максимально-допустимая концентрация составляет 3 мг/дм3.
В табл. 1 представлены основные характеристики компонентов, использованных для приготовления образцов неэтилированного авиационного бензина.
В качестве примеров предлагаемого изобретения было приготовлено 4 образца неэтилированного авиационного бензина. Результаты испытаний приготовленных образцов представлены в табл. 2, в которой также приведены нормы для этилированных авиационных бензинов Б-91/115 и Б-92 по ГОСТ 1012 и Avgas 100LL по ГОСТ 55493.
Образцы №1 и №2 содержат ИПС в максимальной заявленной концентрации 5% мас. Повышенная концентрация ИПС сказывается на давлении насыщенных паров, значение которого для образцов №1 и №2 превышает значение для образцов №3 и №4, которые содержат такие же концентрации МТБЭ - наиболее легкого компонента, сильнее всего влияющего на давление насыщенных паров композиций. Поскольку ИПС имеет сравнительно низкое значение удельной низшей теплоты сгорания, образцы №1 и №2 также имеют сниженное ее значение.
Образцы №1 и №2 содержат м-толуидин в концентрации 2% мас. Поскольку данное соединение является наиболее высококипящим, оно сильно влияет на температуру конца кипения топливной композиции. Уровень качества моторных топлив определяется, в том числе, наиболее низкими значениями температуры конца кипения, поэтому по возможности, необходимо стремиться к наиболее низким концентрациям высококипящих соединений в них. За счет низкого содержания м-толуидина, температура конца кипения представленных образцов не превышает 187°C, что в сравнении с многими прототипами говорит о преимуществе предлагаемого изобретения. Образцы №3 и №4, содержащие на 0,5% меньше м-толуидина показывают еще более низкие значения температуры конца кипения. На снижение температуры конца кипения также влияет кумол, композиции с повышенным содержанием которого (№1 и №3) имеют меньшее ее значение.
Антидетонационные свойства, выраженные ОЧМ находятся на высоком уровне за счет наличия комбинации эффективных антидетонаторов - МЦТМ и м-толуидина. ОЧМ образцов №3 и №4 выше, чем у образцов №1 и №2 за счет большего содержания МЦТМ, не смотря на более низкое содержание м-толуидина.
Остальные показатели удовлетворяют нормам, установленным для марок Б-91/115, Б-92 и Avgas 100LL. Присутствие в составе композиций оксигенатов - МТБЭ и изопропанола не увеличивает в значительной степени склонность представленных композиций к обводнению, что выражается удовлетворительными значениями характеристики «взаимодействие с водой» - изменение объема фаз в результате анализа не превысило 0,5 мл.
Присутствие относительно легко окисляющихся соединений - м-толуидина и МЦТМ не снизили стабильность представленных композиций - значения фактических и потенциальных смол менее 2 мг/100 см3, а также периода стабильности более 12 ч показывает отличный уровень химической стабильности.
| Таблица 1 Основные характеристики компонентов для приготовления авиационного неэтилированного бензина |
|||||||
| № п/п |
Наименование показателя | Наименование компонента | |||||
| Алкилат | Толуол | Кумол | МТБЭ | ИПС | М-толуидин | ||
| 1 | Детонационная стойкость: октановое число по моторному методу |
93,0 | 102,0 | 105,0 | 102,0 | 95,0 | 250* |
| 2 | Плотность при 15°С, кг/м3 | 698 | 870 | 855,1 | 746,0 | 789 | 983 |
| 3 | Фракционный состав: температура начала перегонки, °С 10% отгоняется при температуре, °С 50% отгоняется при температуре, °С 90 % отгоняется при температуре, °С температура конца кипения, °С выход, % остаток, % потери, % |
40,0 93,0 105,0 117,0 170,0 98,5 1,0 0,5 |
Ткип = 110,6 | Ткип = 152,4 | Ткип = 55,0 | Ткип = 82,4 | Ткип = 202,0 |
| 4 | Давление насыщенных паров, кПа | 46,5 | 8,5 | 1,0 | 79,0 | 13,0 | менее 1 |
| 5 | Удельная теплота сгорания низшая, МДж/кг | 44,5 | 40,6 | 41,0 | 38,2 | 33,5 | 40,7 |
| *Примечание - указано значение ОЧМ смешения м-толуидина |
| Таблица 2 Компонентный состав образцов предлагаемой композиции авиационного бензина и результаты их испытаний |
||||||||
| № п/п |
Наименование компонента | Содержание компонента в образце, % мас. | ||||||
| №1 | №2 | №3 | №4 | |||||
| 1 | Алкилат с температурой конца кипения 170°С | 70,9 | 64,9 | 72,3 | 72,3 | |||
| 2 | МТБЭ | 12 | 15 | 15 | 12 | |||
| 3 | Толуол | - | 8 | - | 8 | |||
| 4 | Кумол | 10 | 5 | 10 | 5 | |||
| 5 | Изопропиловый спирт | 5 | 5 | 1 | 1 | |||
| 6 | м-толуидин | 2 | 2 | 1,5 | 1,5 | |||
| 7 | МЦТМ | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | |||
| 8 | Выноситель марганца (трет-бутилфосфат : диметилсульфоксид 60:40) | 0,5 г/кг | 0,5 г/кг | 1 г/кг | 1 г/кг | |||
| 9 | Антиокислительная присадка Агидол-1 | 15 мг/кг | 15 мг/кг | 15 мг/кг | 15 мг/кг | |||
| 10 | Краситель Oil Blue B Liquid | 5,6 мг/л | 5,6 мг/л | 5,6 мг/л | 5,6 мг/л | |||
| ИТОГО компонентов | 100 | 100 | 100 | 100 | ||||
| № п/п |
Наименование показателя | Требования к ГОСТ 1012 для марки | Требования к Avgas 100LL по ГОСТ 55493 | Результаты испытания | ||||
| Б-92 | Б-91/115 | |||||||
| 1 | Содержание тетраэтилсвинца, г/кг бензина, не более | 2,0 | 2,5 | 0,56 (г/дм3) | отсутствие | |||
| 2 | Детонационная стойкость: октановое число по моторному методу, не менее сортность на богатой смеси, не менее |
91,5 100 |
91 115 |
99,6 - |
101,8 - |
102,5 - |
103,2 - |
102,9 - |
| 3 | Удельная теплота сгорания низшая, МДж/кг, не менее | 42,737 | 42,947 | 43,5 | 42,720 | 42,400 | 42,960 | 43,010 |
| 4 | Фракционный состав: температура начала кипения, °С, не ниже 10% отгоняется при температуре, °С, не выше 40% отгоняется при температуре, °С, не ниже 50% отгоняется при температуре, °С, не выше 90 % отгоняется при температуре, °С, не выше 97,5% отгоняется при температуре, °С, не выше температура конца кипения, не выше остаток, %, не более потери, %, не более |
40,0 82,0 - 105,0 145,0 180,0 - 1,5 1,5 |
указать 75 75 103 135 - 170 1,5 1,5 |
40,5 71,5 85,4 95,0 129,0 160,0 184,0 1,0 1,0 |
41,0 73,5 86,0 97,0 128,0 153,0 187,0 1,0 1,0 |
40,0 75,0 90,0 95,5 130,0 161,0 180,0 1,0 1,0 |
40,5 71,0 92,0 97,0 128,0 154,5 182,0 1,0 1,0 |
|
| 5 | Давление насыщенных паров, кПа, в пределах | 29,3-49,0 | 38,0-49,0 | 45,0 | 46,5 | 43,0 | 42,0 | |
| 6 | Кислотность, мг/КОН на 100 см3, не более | 1,0 | 0,3 | - | менее 0,08 | |||
| 7 | Температура начала кристаллизации, °С, не выше | минус 60 | минус 60 | ниже минус 60 | ||||
| 8 | Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более | указать | 35 | - | 13,4 | 16,3 | 12,9 | 15,9 |
| 9 | Содержание фактических смол, мг/100 см3 бензина, не более | 3 | - | менее 2 | ||||
| 10 | Содержание механических примесей и воды | отсутствие | - | отсутствие | ||||
| 11 | Массовая доля серы, %, не более | 0,03 | 0,03 | менее 0,001 | ||||
| 12 | Испытание на медной пластинке | выдерживает | выдерживает | выдерживает | ||||
| 13 | Содержание водорастворимых кислот и щелочей | отсутствие | - | отсутствие | ||||
| 14 | Содержание механических примесей и воды | отсутствие | - | отсутствие | ||||
| 15 | Прозрачность | прозрачный | - | прозрачный | ||||
| 16 | Период стабильности, ч, не менее | 8 | 12 | - | более 12 | |||
| 17 | Плотность при 20°С, кг/м3 | указать | указать | 709,2 | 716,0 | 710,4 | 714,8 | |
| 18 | Устойчивость к окислению (5 ч): потенциальные смолы, мг/100 см3, не более |
- | 6 | менее 2 | менее 2 | менее 2 | менее 2 | |
| 19 | Взаимодействие с водой: изменение объема, см3, не более | - | ±2 | менее 0,5 | ||||
| 20 | Электропроводность, пСм/м: - без антистатической присадки - с 3 мг/кг антистатической присадки Stadis 450 |
- | - 50-600 |
90 561 |
113 528 |
104 550 |
130 544 |
1. Топливная композиция авиационного бензина с октановым числом по моторному методу не менее 99,6, включающая алкилат с Ткк до 170°C, толуол, м-толуидин, метилциклопентадиенилмарганца, которая содержит сочетание высокооктановых оксигенатов МТБЭ и изопропанола, а также при использовании в составе высококипящего м-толуидина применяется добавка изопропилбензола при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| алкилат с Ткк до 170°C | до 100 |
| МТБЭ | 12-15 |
| изопропилбензол | 5-10 |
| толуол | 0-8 |
| изопропанол | 1-5 |
| м-толуидин | 1,5-2 |
| метилциклопентадиенилмарганца | 0,1-0,2 |
2. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит присадки: антистатическую, антиокислитель, краситель, выноситель соединений марганца.
