способ получения топливных фракций

Формула изобретения

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 K_i - 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 П_i=ОЧ_i/G_i - 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.

Описание изобретения к патенту

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 K_i - 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 П_i=ОЧ_i/G_i - удельное содержание ОЧ в пунктах по ММ на один мас.% выхода i-той прямогонной бензиновой фракции;

G₁, G₂ и G _i - выход первой, второй и любой ПБФ в мас.%;

ОЧ ₁, 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.%.