Антидетонационные добавки на основе синергетических смесей к бензиновым топливам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат наук Шараф Фарук Абдулхамид Мохаммед

• Шараф Фарук Абдулхамид Мохаммед
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Шараф Фарук Абдулхамид Мохаммед

Введение

1. Современное состояние в области разработки и применения присадок к бензиновым топливам

1.1. Автомобильные бензины

1.1.1. Производство и перспективы применения бензинов

1.1.2 Компоненты автомобильных бензинов

1.1.3 Детонационная стойкость бензиновых топлив

1.2. Присадки к топливам как антидетонационные добавки

1.2.1. Механизмы действия и эффективность антидетонационных добавок

1.2.2. Показатели эффективности антидетонаторов

1.2.3. Добавки на основе ароматических аминов

1.2.4. Кислородсодержащие добавки

1.3. Октановые числа бензиновых фракций и оксигенатов

1.4 Целлозольвы и карбитолы как антидетонационные добавки

2. Теоретическое и экспериментальное обоснование выбора объектов исследования

2.1. Бензиновые фракции, требующие повышения детонационной стойкости

2.2. Оксигенаты, способные эффективно повышать октановое число бензиновых фракций

3. Эффективность оксигенатов как антидетонационных добавок к

бензиновым фракциям

3.1. Сравнительная эффективность оксигенатов для повышения октанового числа бензиновых фракций

3.2. Синергетические смеси на основе эфиров гликолей как антидетонационные оксигенатные добавки

3.3. Эффективность бинарных смесей целлозольвов и карбитолов в бензиновых фракциях

3.4. Технико-экономическая оценка эффективности оксигенатных

добавок для повышения октановых чисел бензиновых фракций

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Антидетонационные добавки на основе синергетических смесей к бензиновым топливам»

Введение

Актуальность работы. Современный уровень развития автомобильного парка диктует необходимый ассортимент и качество моторных топлив.

Бензин с низким октановым числом является причиной детонации и нестабильной работы двигателя. Октановое число целесообразно повышать введением оксигенатов (кислородсодержащих органических соединений) и их смесей [1, 2].

Во многих странах для повышения детонационных характеристик в качестве оксигенатов широко применяются спирты и эфиры, а также антидетонационные добавки - металлсодержащие присадки, присадки на основе ароматических аминов, ферроцена и его производных, карбонильных соединений [3, 4]. Однако в России металлосодержащие и некоторые другие добавки уже под запретом либо ожидают в ближайшее время ограничения в применении [5]. Производители октаноповышающих добавок не могут удовлетворить растущий спрос на МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир), ЭТБЭ (этил-трет-бутиловый эфир), ТАМЭ (трет-амил-метиловый эфир) и другие топливные присадки в ожидаемый период перехода на бензины экологического класса Евро-5 и 6 при одновременном запрете на использование таких антидетонационных добавок, как ММА (монометиланилин) и анизол (метилфениловый эфир), а также недостаточные темпы развития, реконструкции и модернизации НПЗ [6].

При переходе в полной мере на Евро-5 применение МТБЭ для производства топлива в России возрастет до 2 млн тонн, при этом собственное производство покрывает 50 % общей потребности [2]. Существует возможность поставки эфиров из Европы в объеме 100-200 тыс. тонн в год, но этого, конечно же, недостаточно. Среди возможных альтернатив МТБЭ помимо ТАМЭ предлагаются изопропиловый спирт, биобутанол и биоэтанол [7, 8]. Последний, ввиду отсутствия заводов по производству биотоплива, практически не применяется в России, хотя мировые объемы его потребления пре-

вышают объемы потребления МТБЭ практически в два раза. ДИПЭ (диизо-пропилбензол) обладает конкурентными свойствами по сравнению с МТБЭ и ТАМЭ, имеет более высокие октановые числа, но склонность ДИПЭ к образованию гидропероксидов является его недостатком [3].

Использование в составе бензина многофункциональных добавок, главным образом, оксигенатов, включая кетоны, эфиры и другие соединения, позволяют улучшить его экологические и эксплуатационные свойства. ГОСТ Р 51105-97 (с изменениями от 01.03.2012) «ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. НЕЭТИЛИРОВАННЫЙ БЕНЗИН» предусматривает добавку оксигенатов ограниченного перечня и с дополнениями: эфиров, содержащих 5 или более атомов углерода в молекуле - не более 15 %; других оксигенатов (с температурой конца кипения не выше 210 °С) - не более 10 % [13, 14]. Использование «других оксигенатов» придает особую значимость поиску оксигенатных соединений, приемлемых в качестве антидетонационных добавок к бензину.

В настоящее время, чтобы перейти на применение топлив с более высокими экологическими классами необходимо уделить особое внимание разработке композиционных присадок, так как компоненты, входящие в состав смесей, способны дать больший (синергетический) эффект либо действие менее ожидаемого (антагонистический) эффекта, чем можно было бы достигнуть по правилу аддитивности. В этой связи актуальной задачей является обнаружение синергетических эффектов при совместном действии компонентов в композиционных составах антидетонационных добавок, позволяющих при низких концентрациях существенно увеличивать октановые числа бензинов.

Целью диссертационной работы является разработка экономичных и технологичных оксигенатных антидетонационных добавок, равномерно распределяющихся по узким фракциям бензинов и повышающих детонацион-

ную стойкость низкооктановых компонентов моторных топлив при низких концентрациях.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

• исследование физико-химических свойств объектов исследования - бензинов и оксигенатов различной природы происхождения;

• оценка эффективности оксигенатных добавок к бензинам и их узким фракциям;

• исследование эффективности бинарных смесей оксигенатов и обнаружение синергетических эффектов в их совместном действии;

• исследование влияния отдельных компонентов композиционного состава оксигенатной добавки на коэффициент распределения детонационной стойкости (КРДС) в узких бензиновых фракциях моторных топлив;

• установление наиболее оптимального соотношения и концентрации окси-генатов в синергетической смеси, повышающей октановые числа бензиновых фракций до требований к топливам АИ-92 и АИ-95;

• разработка рецептуры антидетонационной добавки для получения опытной партии и проведения испытаний;

• оценка технико-технологической и экономической эффективности разработанной антидетонационной добавки.

Научная новизна.

• Установлено, что этиловые и бутиловые эфиры моно-, ди-, три- и тетра-этиленгиликолей при смешении друг с другом позволяют приобрести композиционной смеси широкий температурный интервал кипения, органично соответствующий фракционному составу ГОСТированных моторных топлив, что обеспечивает равномерное распределение детонационной стойкости по узким бензиновым фракциям.

• Обнаружены синергетические эффекты в совместном действии на основе низкомолекулярных целлозольвов и карбитолов, которые при оптимальных соотношениях в композиционных составах оксигенатов обеспечивают достижение КРДС близкое к 1 и повышение октанового числа бензинов различной природы происхождения до 95 единиц при концентрациях не более 2 % масс.

Практическая значимость

• Выявлено, что добавление этиловых и бутиловых эфиров этилен-, диэти-лен-, триэтилен- и тетраэтиленгликолей в бензин в отдельности от 1 % до 3 % масс. повышает его ОЧИ с 82, 1 ед. до 92,9 ед., а увеличение их концентрации до 7% масс. повышает ОЧИ бензина в пределах 93,4^96,5 ед.

• Установлено, что синергетические смеси целлозольвов и карбитолов позволяют повысить октановые числа бензиновой фракции с 82,1 ед. до 92 и 95 ед. с концентрациями, соответственно, в 2 и 2,5 раза ниже, чем МТБЭ.

• Разработана экономичная и технологичная оксигенатная антидетонационная добавка на основе синергетических смесей целлозольвов и карбитолов, улучшающая приемистость бензинов к композиционным составам октанопо-вышающей присадки и равномерность распределения по ее узким фракциям.

• Расчет экономической эффективности от применения добавки на основе целлозольвов и карбитолов показал, что из бензина марки АИ-80 при концентрации разработанной присадки 1% можно получить АИ-92, а при концентрации 1,5% - АИ-95. При этом за каждый литр реализованного бензина маржа будет составлять от 2 до 5 рублей, соответственно.

Положения, выносимые на защиту:

• Оценка эффективности целлозольвов и карбитолов по сравнению с другими оксигенатами в рамках поставленной задачи - повышения детонационной стойкости бензиновых топлив.

• Результаты обнаружения синергетических эффектов в совместном действии оксигенатов при низких концентрациях композиционных составов антидетонационных добавок к бензинам.

• Результаты определения коэффициентов распределения детонационной стойкости в узких бензиновых фракциях при введении целлозольвов и карби-толов.

• Обоснование технико-экономической целесообразности применения разработанного композиционного состава антидетонационной добавки на основе целлозольвов и карбитолов к бензиновым топливам.

Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается и подтверждается применением апробированных и аттестованных методик, государственных стандартов и средств измерений, современного испытательного оборудования, обеспечивающего высокий уровень точности измерений. Обработка результатов экспериментальных данных проведена с помощью современных программных пакетов.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач диссертационного исследования, выборе объектов и методов исследования, непосредственном участии в проведении экспериментов, обсуждении и интерпретации полученных результатов, формулировке основных научных положений и выводов, подготовке материалов диссертации к опубликованию в виде статей и апробации результатов исследований с докладами на конференциях.

Автор благодарен д.х.н., заведующему кафедрой общей химической технологии ФГБОУ ВО «КНИТУ» Харлампиди Х.Э. за полученные ценные консультации при обсуждении результатов исследований.

Апробация работы. Основные научно-практические положения и результаты диссертационной работы были представлены и докладывались на: Международной научно-технической конференции «Нефтехимический синтез и катализ в сложных конденсированных системах» (Баку, 2017); XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых,

«Химия и химическая технология в XXI веке», посвященной 120-летию ТПУ (Томск, 2016); Мeждунapoднoй нaучнo-прaктичecкoй кoнфeрeнции "Нeфтeгaзoпеpepaботкa-2016" (Уфа, 2016).

Публикации. Ocновные pe3ynbTaTbi диссертационной работы опубликованы в 7 научных трудах, из них 4 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России и рецензируемых в базе Scopus, 3 тезисов-докладов, подана 1 заявка на изобретение РФ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 114 страницах мaшинoпиcнoго тeкста, состоит из ввeдeния, 3 глав, заключeния и библиографического списка, включающего 69 наименований. В работе 15 рисунков и 29 таблиц. Приложение занимает 2 страницы.

Рaбoтa вышл^та в рaмках реализации ФЦП «Иccледoвания и рaзрабoтки по ^шри^тным напрaвлeниям рaзвития таучно-тeхнoлoгичeскогo кoмплeкса России та 2014 - 2020 годы» при фитаншвой поддeржке Мишбртауки РФ Соглaшeния № 14.577.21.0176 (Уникальный идентификатор № RFMEFI57715X0176) на тему: «Новые физико-химические технологии в процессах сбора, транспортировки, подготовки и переработки продукции скважин высоковязких и тяжелых нефтей».

1. Современное состояние в области разработки и применения присадок к бензиновым топливам 1.1. Автомобильные бензины

С каждым годом все больше стран предпринимают определенные меры по улучшению экологической ситуации. Одной из таких мер является сертификация топлива и производство автомобилей согласно стандарту «Евро». В Европейском союзе стандарт «Евро-5» действует с 2009 года. В России сертификация топлив на соответствие экологическим стандартам была введена в 2007 году.

Согласно Техническому регламенту «О требовании к автомобильному бензину» [1] на всей территории Российской Федерации с января 2013 года введен стандарт «Евро-3». ОЧИ бензинов стандарта «Евро-3» и выше должно быть не менее 95 единиц. Однако автомобильный транспорт эксплуатирует в больших объемах бензин марки АИ-92, несмотря на то, что он отвечает устаревшим требованиям.

На сегодняшний день в России наблюдается расхождение между топливными стандартами и качеством автомобилей [2]. Очевидно, для того чтобы осуществить переход на новые топливные стандарты, необходима технологическая модернизация нефтеперерабатывающих заводов, а также применение в производственном процессе присадок и добавок, улучшающих эксплуатационные качества топлива.

Анализ литературных источников [3-6] показывает, что основной мировой тенденцией улучшения эксплуатационных свойств и экологических характеристик автомобильных топлив является применение многофункциональных добавок, в основном, кислородсодержащих соединений, иначе называемых оксигенатами, к которым относятся кетоны, спирты, эфиры и некоторые другие органические соединения. В США и ЕС по результатам проведенных многочисленных лабораторных исследований и промышленных испытаний приняты законы, обязывающие введение оксигенатов в бензины в

количестве не менее 2 % масс. в расчете на суммарное содержание кислорода, чтобы получаемые и используемые бензиновые топлива удовлетворяли стандартам «Евро-4» и «Евро-5».

ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный», соответствующий евростандарту ЕН 228-2004, для экологических классов К3, К4, К5 ограничивает в бензинах АИ-80, АИ-92, АИ-95 и АИ-98 массовую долю кислорода, которая не должна превышать 2,7 % и объемную долю окси-генатов: метанола - 1,0%; этанола - 5,0%; изопропилового спирта - 10,0%; третбутилового спирта - 7,0%; изобутилового спирта - 10,0%; эфиров (С5 и выше) - 15,0%; а также других оксигенатов, имеющих температуру конца кипения не более 210 °С - 10,0%. Особую значимость приобретает поиск других оксигенатных соединений, проявляющих высокую эффективность в качестве антидетонаторов в бензинах.

В процессе технологического процесса компаундирования топлива и снижении числа ароматических углеводородов, происходит потеря октановых единиц в соотношении 1 ед. на 5%. Нефтеперерабатывающие заводы, не располагающие технологическими возможностями для осуществления ряда процессов компаундирования, вынуждены проводить дополнительные процедуры, связанные с извлечением бензола из реформатов и снижением жесткости риформинга. Все это приводит к значительным затратам и снижению октанового потенциала. В этом случае приходится повышать октановое число антидетонационными добавками и некоторыми другими присадками.

Антидетонаторы, увеличивая полноту сгорания бензинов, позволяют достигать необходимый уровень детонационной стойкости. При этом уменьшаются выбросы оксида углерода и углеводородов от автомобильного транспорта.

Процесс модернизации НПЗ требует много времени и денег, однако это не означает остановку производства. Пока происходит обновление, есть возможность производить топливо высоких экологических классов на име-

ющемся оборудовании, улучшая его качество с помощью присадок. Безусловно, в повышении класса топлива виднеется не только плюс для экологии, но и перспективы для российских НПЗ, которые обеспечат страну качественным топливом.

1.1.1. Производство и перспективы применения бензинов Мировой автомобильный парк по численность превышает 1 млрд. автомобилей, количество которых ежегодно увеличивается более чем на 100 млн. Лидером в мировом производстве автомобилей является Китай, доля производства которых составляет 26,76% (рисунок 1.1) [7]. Суммарный объем выпуска автомобилей в США, Германии и Японии вместе взятых, примерно, составляет как в Китае. Производство автомобилей в России на сегодняшний день находится на уровне таких стран как Мексика и Испания.

Остальные страны; 22,12%

Мексика; 2,76% Испания; 2,77% Россия; 2,79%

Бразилия; 3,90%

Индия; 5,32

Китай; 26,76%

Япония; 12,42%

Южная Корея; 6,19%

США; 6,84%

Германия; 8,13%

Рис. 1.1 - Крупнейшие страны-производители (доля в общем объеме произведенных в мире автомобилей)

Рост автомобильного парка обуславливает две главные проблемы: необходимость увеличения производства моторных топлив и сохранение нормальной экологической обстановки в местах их потребления и эксплуатации.

В таблице 1.1 приведены требования к качеству автомобильных бензинов, вырабатываемых и потребляемых за рубежом [7, 8].

Таблица 1.1 - Требования к качеству автомобильных бензинов за рубежом

Показатель качества бензина Европа США Япония Китай

Для автомобилей «Евро-5» Для автомобилей «Евро-6» Класс 4 Класс 5

Содержание углеводородов, % об., не более: ароматических бензола олефиновых 35,0 1,0 18,0 35,0 1,0 18,0 35,0 1,1 10,0 1,0 40,0 1,0 28,0 40,0 1,0 25,0

Содержание оксигенатов, % масс., не более 2,7 3,7 4,0 1,3 2,7 2,7

Содержание серы, ррм, не более 10,0 10,0 80,0 10,0 50,0 10,0

Давление насыщенных паров, кПа 45,0 -100,0 45,0 -100,0 54,0 -103,0 До 93,0 40,0 -85,0 40,0 -85,0

Концентрация марганца, мг/дм3, не более 6,0 2,0 - - 8,0 2,0

Из представленных данных видно, что в Европе при переходе с эколо-

гического класса «Евро-5» на «Евро-6» требования к качеству автобензинов не ужесточаются, а наоборот несколько смягчаются. Так, допустимое содержание оксигенатов в бензинах увеличивается до 3,7% в пересчете на кислород. Это позволяет увеличить концентрацию МТБЭ до 22% или этанола до 10%. Вместе с тем разрешается применение марганцевого антидетонатора.

Требования к автомобильным бензинам в Китае, который, вероятно, будет определять направление развития автомобилестроения в мире, по углеводородному сырью отличаются от европейских большим содержанием ароматических и олефиновых углеводородов.

Необходимый ассортимент и качество моторных топлив диктуется техническим уровнем автомобильного парка. Качественным топливом может

являться тот бензин, который в полной мере отвечает экологическому классу автомобиля и требованиям двигателей, для которых он предназначен [9].

Несоответствие качества автобензина требованиям автомобиля, как и необоснованный запас по качеству, приводит в первом случае к преждевременному выходу из строя двигателя (как правило, каталитического нейтрализатора), а во втором - нерациональному использованию нефтяного сырья и повышению стоимости топлива [10, 11].

В структуре производства автомобильных топлив в России растет доля производства бензина марки АИ-95, и за последние шесть лет она выросла на 13,6, то есть до 30,1 %. Существенно выросла доля производства моторного бензинового топлива экологического класса К5 - до 93%. Это вызвано введением запрета на территории России с 1 июля 2016 года на эксплуатацию моторных топлив четвертого экологического класса, хотя на территории Москвы подобный запрет действует уже с 1 января указанного года. За продажу Евро-4 под видом Евро-5 теперь грозит штраф. На рисунках 1.2 и 1.3 представлена динамика и структура производства в России бензинов по экологическим классам и товарным маркам [7, 15, 47].

2С14 2015 О Класс 5

Рис. 1.2 - Производство моторного топлива по экологическим классам в России в 2011-2016 годах, %

1 1 1 1

■ 1 ■ 1 ■ 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

201: 201" 2:12 2013 2014 2015 2016

• А-76 [аи-80] • АИ-92 • АИ-95 Рис. 1.3 - Производство бензина по маркам в России в 2010-2016 годах, %

В Российской Федерации в 2008 г. Правительство приняло Постановление, которым утверждается Технический регламент «О требовании к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» [1]. В этом документе законодательным образом были установлены нормы, обеспечивающие безопасность топлив, выпускаемых в оборот на территории страны.

Что касается российских бензинов, в соответствии с ГОСТ 32513-2013 регламент устанавливает несколько классов, различающихся по содержанию серы, ароматических углеводородов и октановому числу. В основу разработки настоящего стандарта положен существующий ГОСТ Р 51105-97 "Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия" и ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004) "Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия". Новый ГОСТ устанавливает ввод в эксплуатацию следующих марок бензинов: АИ-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98, а также соответствии их экологическим классам К2, К3, К4 и К5. При заказе и в технической документации условное обозначение производимой продукции имеет ссылку на марку и экологический класс автомобильного бензина. Классы вводятся последовательно по мере технической готовности

предприятий. По физико-химическим показателям и эксплуатационным характеристикам бензины должны соответствовать нормам и требованиям, приведенным в таблице 1.2 [13, 14].

Таблица 1.2 - Характеристики классов и физико-химические и эксплуатационные показатели бензинов

Характеристика Класс К2 Класс КЗ Класс К4 Класс К5

Массовая доля серы, мг/кг, не более 500,0 150,0 50,0 10,0

Объемная доля, %, не более:

- бензола 5,0 1, 0 1, 0 1, 0

- ароматических углеводородов - олефиновых углеводородов - 42,0 18,0 35,0 18,0 35,0 18,0

Концентрация железа, марганца, -5 свинца, г/дм Отсутствие

Массовая доля кислорода, %, не более - 2,7 2,7 2,7

Давление насыщенных паров, кПа, не более:

- в летний период - 45-80 45-80 45-80

- в зимний период - 50-100 50-100 50-100

Объемная доля оксигенатов, %,

не более:

метанола - 1,0 1, 0 1, 0

этанола - 5,0 5,0 5,0

изопропанола трет-бутанола изобутанола эфиров (С5 и выше) - 10,0 7,0 10,0 15,0 10,0 7,0 10,0 15,0 10,0 7,0 10,0 15,0

других оксигенатов (с температурой конца кипения не выше 210 °С) 10,0 10,0 10,0

Объемная доля 1,3 1,0 1,0 Отсут-

К-монометиланилина, %, не более ствие

В нынешних условиях, когда в России приобретаются импортные автомобили, необходимо достаточно быстро реализовывать переход производства автомобильных бензинов марок АИ-95 и АИ-98 по экологическому Классу 5 на Класс 6, также как и во многих Европейских странах. Своевременная организация производства бензинов с нормами токсичных выбросов при использовании бензина «Евро-6» позволит обеспечить нормальную экс-

плуатацию современных автомобилей и поставку на экспорт способной к конкуренции продукции нефтепереработки с достаточно высокой добавленной стоимостью.

1.1.2. Компоненты автомобильных бензинов

Современные автомобильные бензины характеризуются сложным компонентным составом [16, 17]. Во-первых, необходимое количество бензина может быть выработано только с использованием разнообразных процессов переработки нефти. Во-вторых, качество бензиновых фракций различных процессов не позволяет получать бензины с достаточно высокими значениями октанового числа и других показателей. Поэтому в бензинах наверняка можно встретить как нефтяные фракции, так и специально синтезированные компоненты [18].

Компонентный состав товарных бензинов различных стран мира сильно отличается один от другого, что обусловлено структурой нефтеперерабатывающей промышленности страны (таблица 1.3) [12].

Таблица 1.3 - Компонентный состав компаундированных бензинов в России, Западной Европе и США

Компонентный состав, % ОЧИ, ед. Россия Западная Европа США

Бутаны 95-100 5,7 5,0 7,0

Бензины каталитического крекинга 90-94 20,0 27,0 34,5

Бензины риформинга 90-100 54,0 48,2 33

Прямогонный бензин До 70 I 13,2 I 7,3 I 3,1

Бензины гидрокрекинга и гидроочистки 84-86

Бензины термических процессов 72 4,9 0,5 0,6

Алкилат 90-94 0,3 5,0 11,2

Изомеризат 88-92 1,5 5,0 7,0

Оксигенаты (спирты и эфиры) До 117 и до 135 соответственно 0,5 2,0 3,6

Характеристика отдельных компонентов.

Бутан и изобутан отличаются высокими октановыми числами: соответственно 95 и 100 ед. ОЧИ. Поэтому, в заметных (5-7%) количествах их оставляют в бензинах в роли высокооктановых компонентов. Кроме того, они улучшают легкость запуска двигателей, работающих на таких бензинах, в холодное время и в зимний период года. Но надо иметь в виду, что присутствие в бензине растворенных газообразных продуктов с высоким давлением насыщенных паров вызывает большие потери при хранении и транспортировке, а при использовании в двигателе - образование паровых пробок в топливной системе [19, 20].

Прямогонный бензин был основой низкооктановых бензинов А-72, А-76, но сейчас в составе товарных топлив используется в ограниченном количестве. Октановые числа прямогонного бензинового дистиллята зависят от пределов выкипания и колеблются от 40 до 50 ед. ОЧМ и до 70 ед. ОЧИ. Вследствие малого содержания ароматических углеводородов (2-10%) чувствительность этого продукта невелика. Поскольку с повышением конца кипения прямогонного бензина его ОЧ снижается, в товарный бензин рекомендуется вводить только его легкую часть н.к.-85 0С, характеризующуюся до 70 ед. ОЧМ и практически не содержащую ароматических и олефиновых углеводородов. Содержание серы в этой фракции сравнительно невелико и может достигать 50 ррт, так что ее гидроочистка требуется только при жестких нормах «Евро-5».

Бензин каталитического крекинга - основной компонент современных бензинов. Он характеризуется высоким октановым числом (80-84 ед. ОЧМ, 90-94 ед. ОЧИ). Такие значения обеспечиваются наличием разветвленных парафинов, олефинов (15-35%) и ароматических углеводородов (30-40% и более). Большим достоинством бензиновых фракций, полученных в процессе каталитического крекинга, является равномерное распределение детонационной стойкости по узким фракциям. Это делает их желательной основой то-

варных бензинов. Поскольку каталитическому крекингу подвергается сравнительно тяжелое сырье с заметным содержанием серы, в бензиновых фракциях этого процесса серы много - до 0,3%. Довольно много и бензола, концентрация которого может достигать 2% [21].

Бензин каталитического риформинга долгое время был и остается основным (по массе) высокооктановым компонентом бензинов. В зависимости от режима риформинга октановые числа его бензиновых фракций могут достигать 90-100 ед. ОЧИ. Высокое содержание ароматических углеводородов (35-65%) и особенно бензола (0,5-7,0%) заставляет ограничивать его использование в товарных топливах. Это непростая задача, т.к. при этом требуется компенсировать потерю октанового числа (примерно 1 октановая единица на 5% ароматических углеводородов). Достоинством бензина риформинга является то, что в нем практически нет серы благодаря глубокой гидроочистке сырья, направляемого на риформинг.

Бензины термических процессов (крекинг, пиролиз, замедленное коксование) характеризуется недостаточно высокими октановыми числами 6070 ед. ОЧМ, низкой химической стабильностью и большим содержанием серы, переходящей в эти фракции из тяжелого сырья. Без предварительного облагораживания вводить в товарные бензины их нельзя.

Бензиновые фракции гидрокрекинга отличаются высокой химической стабильностью, т.к. практически не содержит непредельных углеводородов и гетероатомных соединений. Легкая часть бензина (н.к.-85 ос) содержит до 85% изопарафинов, вследствие чего характеризуется низкой чувствительностью, т.е. почти совпадающими значениями октановых чисел (84-86 ед.), определенных обоими методами. Ее направляют в товарный продукт. Более тяжелая часть, напротив, имеет низкое октановое число (60-65 ед. ОЧМ), ее предпочитают подвергать риформингу. В бензинах гидрокрекинга практически нет серы и мало ароматических углеводородов и бензола (не более 1%).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шараф Фарук Абдулхамид Мохаммед, 2018 год

Список литературы

1. Постановление Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. N 118 «Об утверждении технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.gost.ru/

2. Новые топливные стандарты и перспективы производства высокооктановых бензинов в России / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.topreg.ru

3. Цыганов Д.В. Переработка отходов и полупродуктов химических производств в оксигенатные добавки к автомобильным бензинам: Автореф. дисс. ... канд. хим. наук. - Кемерово, 2006. - 18 с.

4. Данилов А.М. Применение присадок в топливах для автомобилей: Справ. изд. - М.: Химия, 2000 г. - 232 с.: ил.

5. Середа А. В. Основные тенденции производства автомобильных бензинов с новыми антидетонационными присадками и добавками в России // Мир нефтепродуктов. - 2004. - № 5. - С. 6-8.

6. Колесников С.И. Научные основы производства высокооктановых бензинов с присадками и каталитическими процессами - М.: Нефть и газ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007. - 540 с.

7. Емельянов В.Е. Производство бензинов для перспективного автомобильного и авиационного транспорта // сб. науч. тр. I международного форума «Инновационные технологии в области получения и применения горючих и смазочных материалов». - СПб, 2013. - С.194-199.

8. Волгин С.Н., Середа В.А. // Сб. Трудов II Международной конференции «Новые топлива с присадками», - СПб, 18-21 июня 2002 г. - СПб.: Академия прикладных исследований, 2002. - с. 210-212.

9. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. М.: Химия, 2002г. - 608 с.

10. Емельянов В.М. Пути повышения качества вырабатываемых автомобильных бензинов // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2004. - №10 - С. 6-8.

11. Капустин В.М. Проблемы повышения качества российских бензинов // Химия и технология топлив и масел. - 2005. - № 2. - С. 13-15.

12. Данилов А.М. Книга для чтения по переработки нефти. - СПб.: ХИ-МИЗДАТ, 2012. - С.190 - 198.

13. ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/.

14. ГОСТ Р 51866-2002 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/.

15. Альтернативные моторные топлива: учеб. пособие для вузов / А. Л. Лапидус, И. Ф. Крылов, Ф. Г. Жагфаров, В. Е. Емельянов. - М.: Центр-литнефтегаз, 2008. - 288с.

16. Козин В.Г., Солодова Н.Л., Башкирцева Н.Ю. Современные технологии производства компонентных моторных топлив. - Казань.: ТаРИХ, 2003г.

- 263 с.

17. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебн. Пособ. Для вузов. - Уфа.: Гилем, 2002 г. - 672 с.

18. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: Техника, ООО «ТУМАГРУПП», 2001. - 384 с.

19. Магарил Е.Р. Моторные топлива: учебное пособие. - М.: КДУ, 2008.

- 160 с.: табл., ил.

20. Мановян, А.К. Технология переработки природных энергоносителей.

- М.: КолосС, 2004. - 456 с.

21. Азев В.С., Емельянов В.Е., Туровский Ф.В. Автомобильные бензины. // Химия и технология топлив и масел. - 2004. - № 5. - С. 20-24.

22. Емельянов В. Е., Скворцов В. Н. Моторные топлива, антидетонационные свойства. - М.: Техника, 2006. - 192 с.

23. Гуреев A.A., Азев B.C. Автомобильные бензины. Свойства и применение - М.: Химия 2001. - 568с.

24. Кузнецов, А.В. Топливо и смазочные материалы: учебное пособие -М.: КолосС, 2005. - 199 с.: ил.

25. Кузнецов А. В. Топливо и смазочные материалы: учебник для вузов - М.: КолосС, 2007 - 199с.

26. Онойченко С.И. Применение оксигенатов при производстве перспективных автомобильных бензинов. - М.: Техника. ООО «ТУМА ГРУПП», 2003. - 64 с.

27. Механизм горения топливо-воздушных смесей / И.М. Колесников [и др.] // Химия и технология топлив и масел. - 2001. - №5 - С.23-25.

28. Моделирование процесса горения в двигателях внутреннего сгорания / Винокуров В.А., Каминский В.А., Фрост В.А., Колесников И.М. // Химия и технология топлив и масел, - 2000 - №6 - С. 26-31.

29. Васильева Л. С. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебник для вузов. - М.: Наука-Пресс, 2003. - 421с.

30. Капустин В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками. - М.: КолосС, 2008 г. - 232 с.: ил.

31. Сваровская H.A., Винокуров В.А., Колесников И.М. Представление о структуре нефтяных систем. - М.: «Нефть и газ», 2006. - 71 с.

32. Карпов С. А. Современные аспекты применения антидетонаторов в автомобильных бензинах // Нефтепереработка и нефтехимия. — 2006. — № 10. - С. 26-33

33. Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов: метод. указания к лаб. работе / НГАУ; сост.: Г.М. Крохта, А.А. Журба. - Новосибирск, 2010. - 19 с.

34. Емельянов В.Е., Крылов И.Ф. Оксигенаты - высокооктановые компоненты автомобильных бензинов: Лекция 4 // Мир нефтепродуктов. - 2005. - № 1. - С. 46-47.

35. Химическая энциклопедия / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.xumuk.ru/

36. Патент на изобретение № 2305125 Антидетонационная добавка к бензину // Реестр российских патентов / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http ://bd.patent.su/

37. Производство ацетона: получение, применение, рынок по данным АКПР (Академии конъюнктуры промышленных рынков) / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.newchemistry .ru/

38. Большая Российская энциклопедия. - М.: БРЭ. - Т.20. - 2004 - 2012.

39. Новый политехнический словарь. - М.: БРЭ, 2000. - 670 с.

40. И.Н. Дияров, Р.Ф. Хамидуллин, Н.Л. Солодова. Химия нефти: руководство к практическим и лабораторным занятиям; КНИТУ - Изд. 2-е исп. и доп. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2013. - 540 с.

41. ГОСТ 2177-99 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/

42. ГОСТ Р 51069-97 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/

43. ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. nge.ru/

44. ГОСТ 5985-79 «Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/

45. ГОСТ 6321-92 «Топливо для двигателей. Метод испытания на медной пластинке» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/

46. ГОСТ 12329-77 «Нефтепродукты и углеводородные растворители. Метод определения анилиновой точки и ароматических углеводородов» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/

47. Статистический сборник ТЭК России - 2016. Аналитический Центр при Правительстве Российской Федерации / Выпуск - июнь 2017.

48. Дымент О. Н., Казанский К. С., Мирошников А. М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена. - М., 1976; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 9, N. Y., 1980.

49. Данилов А.М. Справочник «Применение присадок в топливах для автомобилей», - 2000. - 232 с.

50. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Часть 3. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов. -Москва: Химия, 1978 г., - 424 с.

51. Лосиков Б.В. Нефтепродукты: свойства, качество, применение. Справочник. — Москва: Химия, 1966. — 776 с.

52. Рагозин Н.А. Реактивные топлива. 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Гос-топтехиздат, 1963. - 165 с.

53. Гуреев А.А. Применение автомобильных бензинов. - М.: Химия, 1972, -368 с.

54. Долгов Б.Н. Катализ в органической химии. Учебное пособие для химических специальностей высших учебных заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Гос. научн. -технич. изд. - во хим лит. - ры, 1959. - 810 с.

55. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. - М.: Химия, 1985. - 226с.

56. Достижения в развитии процесса каталитического крекинга в Азербайджане / А.Д. Гусейнова, Х.Ю. Исмаилова, Э.А. Касумзаде. // Химия и технология топлив и масел. - 2011. - №1. - С. 13-15

57. Каминский Э.Ф. Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. - 384 с.

58 . Глаголева О.Ф. «Технология переработки нефти Часть1. Первичная переработка нефти» - 2002. - 325 с.

59 . Каталитический крекинг миллисеконд (MSCC) / С.М. Ткачев, С.И. Хо-рошко, А.Ф. Корж, С.В. Покровская, А.А. Ермак. - Новополоцк, 2002. - 161 с.

60 . Патент РФ 2005138060/04, 07.12.2005. Антидетонационная добавка к бензину // Патент России № 2305125. 2007. Бюл. № 36/2007 / Иванов Ю. А., Фролов А. Ю., Осинин В. В., Перевезенцев В. М.

61 . Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник / И.Г.Анисимов, К.М.Бадыштова, С.А.Бнатов и др.: Под ред. В.М.Школьникова // Издание второе, переработанное и дополненное. - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999. - 596 с.

62. Гуреев А.А., Азеев В.С., Автомобильные бензины. Свойства и применение. - М.: Нефть и газ, 2002. - 444 с.

63. Производство ацетона: получение, применение, рынок по данным АКПР (Академии конъюнктуры промышленных рынков) / [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.newchemistry.ru/.

64. Опыт использования этанола, полученного из возобновляемого сырья, в качестве компонента моторного топлива//Переработка нефти и нефтехимия за рубежом. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. - №9. - С.3-4.

65. Шпак В.С. и др. Перспективы использования топливного этанола // Мир нефтепродуктов. - 2005. - №1. - С.5-9.

66. Емельянов В.Е., Крылов И.Ф. Присадки и добавки к автомобильным бензинам: Лекция 2 // Мир нефтепродуктов. - 2004. - №4. - С.46-48.

67. Середа А.В. Основные тенденции производства автомобильных бензинов с новыми антидетонационными присадками и добавками в России // Мир нефтепродуктов. - 2006. - №5. - С.6-8.

68. Емельянов В.Е., Крылов И.Ф. Присадки и добавки к автомобильным бензинам: Лекция 1 // Мир нефтепродуктов. - 2004. - №3. - С.45-46.

69. Увеличение выхода светлых дистиллятов при помощи активации нефтяного сырья / Р.Ф.Хамидуллин, Х.Э.Харлампиди, Ф.А.Шараф и др. // Химия и технология топлив и масел. - 2016. - №6. - С. 29-34.

П р и л о ж е н и е

Производственно -коммерческая фирма

422550, г. Зеленодольск Республики Татарстан, Фабричная, 88 тел./факс: [phone], e-mail Singer 76 @ mail, ru

СИНГЕР

Р/с № 40702810100490024793 Филиал «Приволжский « Банка ВТБ (ПАО) в г. Нижнем Новгороде БИК 042282728 корр. счет № 30101810922020000728 ИНН 1660074850/КПП 164801001

Исх.№

$2.

от

vs. 04 <

2018 г.

Справка

I :

Аспирант кафедры общей химической технологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» Шараф Фарук Абдулхамид Мохаммед выполнил диссертационную работу на тему: «АНТИДЕТОНАЦИОННЫЕ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ СМЕСЕЙ ОКСИГЕНАТОВ К БЕНЗИНОВЫМ ТОПЛИВАМ» по специальности 02.00.13 - Нефтехимия на соискание ученой степени кандидата технических наук. Образец разработанной в ходе диссертационного исследования ок-сигенатной добавки в количестве 1,5 литра был предоставлен в ООО «ПКФ Сингер» и передан в сертифицированную лабораторию АЗС «ИРБИС» (г. Зеленодольск, Республика Татарстан) для проведения независимой арбитражной экспертизы.

Руководством ООО «Производственно-коммерческая фирма Сингер» был подготовлен официальный запрос в адрес АЗС «ИРБИС» о результатах испытаний опытного образца антидетонационной добавки. Ознакомившись с результатами испытаний установлено, что разработанная оксигенатная добавка проявляет высокую эффективность в повьппении октановых чисел бензиновых моторных топлив. Так, при концентрации добавки 1,5 % об. в товарном бензине АИ-80 октановое число увеличилось до уровня бензина АИ-92, а при концентрации 2,0 % об. - до требований детонационной стойкости АИ-95.

На основании полученных результатов от АЗС «ИРБИС» руководством ООО «ПКФ Сингер» принято решение об изыскании технико-технологической возможности и оценке экономической целесообразности производства опытно-промышленной партии октанопо-• вышаюшей добавки, разработанной Шарафом Ф.А., для улучшения качественных показателей и эксплуатационных характеристик низкооктановых компонентов бензиновых моторных топлив. В рамках реализации результатов диссертационного исследования Шарафа Ф.А. руководство ФГБОУ ВО «КНИТУ» совместно с ООО «ПКФ Сингер» и представителями Компаний "Татнефть" выработали намерения о заключении договора на промышленную доработку, производство в ООО «ПКФ Сингер» и постав^оксигенатной добавки на нефтеперерабатывающий завод в «ТАНЕКО».

Справка выдана по месту требования.

С уважением:

Генеральный директор ООО «ПКФ Сингер»

дляпов P.M.