COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF OCTANE-INCREASING ADDITIVES BASED ON OXYGEN- AND NITROGEN-CONTAINING RAW MATERIALS

АННОТАЦИЯ

В целях переработки и изыскания путей применения тар-продукта и отработанного гексана - побочных продуктов СП-ООО «Uz-Kor Gas Chemical», разделен на С₁₂ - С₁₈ фракции (АR-pur) на вакуумно-перегонном аппарате. Полученная фракция, основой которого является ароматические углеводороды, испытана в качестве компонента октаноповышающих добавок. Исследованы октаноповышающие свойства композиций состава АR-pur : метилацетат : этилацетат : ацетонитрил : уротропин ¸ 70 : 10 : 13 : 5 : 2, который является наиболее эффективным и при добавлении в базовый бензин А-72 и А-80 в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа на 11 и 12 единиц.

ABSTRACT

For the purpose of obtaining effective octane-increasing additives, the tart-product dissolved in spent hexane is separated in a vacuum distillation apparatus - by-products of JV-LLC "Uz-Kor Gas Chemical". It was found that the obtained fraction with С₁₂ - С₁₈, the basis of which is aromatic hydrocarbons, is the most important component of octane-boosting additives. Investigation of the octane-increasing properties of compositions with the composition AR-pur: methyl ace-tate: ethyl acetate: acetonitrile: urotropine ¸ 70: 10: 13: 5: 2 is also most effective when added to base gasoline with octane number A-72 and A-80 in the amount of about 8-10 %  leads to an increase in the octane number by 11 and 12 units.

Ключевые слова: октаноповышающая добавка, октановое число, отработанный гексан, Циглера-Натта, тар-продукт, АR-pur, бензин.

Keywords: octane-increasing additive, octane number, spent hexane, Ziegler-Natta, tar product, АR-pur, gasoline.

Чтобы обеспечить стабильную работу двигателя, бензин должен иметь строго фиксированные параметры - прежде всего, октановое число. Но свойства нефти, из которой получают бензин, непостоянны и «плавают», довольно, в широком диапазоне. Чтобы не менять технологию переработки для каждой партии нефти, на нефтеперерабатывающих заводах используют специальные добавки, присадки, которые обходятся во много раз дешевле. Современный бензин содержит самые различные присадки - антиокислительные, противоизносные, антиобледнительные, противодымные и др. [1 - 3].

Содержание кислородсодержащих антидетонаторов (оксигенатов) в бензине, как правило, составляет от нескольких процентов, а потому их относят к октаноповышающим добавкам. Важным достоинством оксигенатов является возможность их частичного или даже полного производства из не нефтяного сырья. Другими словами, применение оксигенатов в топливе помогает сохранить традиционные источники энергии и активнее использовать альтернативные [4, 5].

Оксигенаты, при их добавлении к бензину к количестве 2 % об. в пересчете на кислород, способствуют более полному сгоранию топлива, в результате чего в продуктах горения снижается содержание угарного газа на 30% [6 - 11]. Обладая высокой антидетонационной стойкостью, кислородосодержащие соединения способны замещать в товарных бензинах высокооктановые ароматические соединения, тем самым сокращая содержание бензапирена в выхлопных газах, а также снижая интенсивность нагарообразования в двигателе.

Узбекскими учеными на основе низших спиртов, сложных эфиров и некоторых аминов разработаны композиции, вовлечение которых в прямогонный бензин в количестве 8 % об. позволяет  повысить его октанового числа до 12 единиц ОЧМ, а на базовый бензин до 5,7 единиц ОЧМ [12 - 15].

В газохимическом комплексе Устюрт (Республика Каракалпакистан) производятся полиэтилен и полипропилен, реакцией полимеризацией в присутствии катализатора Циглера-Натта в растворе гексана.

Рисунок 2. Хроматограмма жидкого вторичного сырья производства полиэтилена и полипропилена реакцией полимеризацией в присутствии катализатора Циглера-Натта в растворе гексан

В этом процессе кроме основного полимерного продукта, также образуется жидкое вторичное сырье. Остаточный продукт является олигомером используемых мономеров, основную массу которых составляют парафины от С₆ до С₂₀, качественный и количественный составы которых, определяли хроматграфическим методом (рис.2).

Хроматографический анализ показывает, что состав отработанного гексана в основном состоит из насыщенных углеводородов фракции С₁₄ - С₁₈ нормального строения.

На этом же предприятии за год образуются около десяток тысяч тонн так называемого тар-продукта. Тар-продукт - твердое вещество черного цвета без запаха. Состав не стабилен и зависит от сырья пиролиза. Образцы тар-продукта СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical» для предварительного определения качественного состава анализировали на анализаторе ИК-Фурье спектрометр Nicolet 6700 c микроскопом Continuum и Раман-модулем. Результаты анализа приведены на рис.3.

Рисунок 3. ИК-спектр тар-продукта: 1 - тар-продукт, 2, 3 и 4 база прибора

Постоянно перемешивая и порциями добавляя к отработанному гексану тар-продукт получена однородная жидкость коричневого цвета. Далее, перегоняя полученную смесь на лабораторном вакуумно-перегоночном аппарате снабженной с кубом, дефлегматором, термометром, холодильником Либиха соединенной с вакуумным насосом получена фракция состоящая из С₁₂ - С_20, преобладающим количеством которого являются ароматические углеводороды. Полученный продукт перегонки был условно назван АR-pur.

Для сравнения октаноповышающихся свойств были подобраны и подготовлены композиции на основе АR-pur с добавлением спиртов с С₁ - С₄, сложных эфиров - метилацетата, этилацетата, ацетатов, аминов - гексамети-лентетраамина, ацетонитрила, ацетаты металлов, а также АR-pur (табл.1 и 2).

Таблица 1.

Октаноповышающие составы из спиртов и уротропина (% об.)

Таблица 2.

Октаноповышающие составы из сложных эфиров и уротропина (% об.)

Октаноповышающие свойства сравнительно эффективных добавок приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Октаноповышающие свойства композиций ОПС

Исследование октаноповышающих свойств композиций серии ОПС показали, что наиболее активной является композиция ОПС - 2/2, которая при добавлении в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа базового бензина с октановым числом А-72 и 80 на 11 и 12 единиц.

Изучены физико-химические и эксплуатационные свойства бензина А-80 содержащего в своем составе 10 % ОПС - 2/2.

Таблица 4.

Физико-химические и эксплуатационные свойства бензина А-80 содержащего в своем составе 8% ОПС - 2/2

Таким образом, на основании отработанного гексана и тар-продуктов - побочных продуктов СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical», была разделена фракция, которая может служить важнейшим компонентом октаноповыщающих добавок. Исследование октаноповышающих свойств композиции  состава (ОПС - 2/2) АR-pur : метилацетат : этилацетат : ацетонитрил : уротропин ¸ 70 : 10 : 13 : 5 : 2 является наиболее активной и при добавлении в базовый бензин с октановым числом А-72 и 80 в количестве 8 - 10 % об. приводит к увеличению октанового числа на 11 и 12 единиц.

Список литературы:

1. Курбанов А.А., Ибрагимов К.А., Досумова Э.Я. и др. Проблема вывода свинцовых добавок из состава бензинов Ферганского НПЗ. // Узб. Журн. Нефти и газа. 2002, № 3. с. 21.
2. Орехова А. Использование присадок и добавок наиболее экономичный способ повышения качества бензина. // The Chemical Jornal, 2002, № 12, с. 42-44.
3. Данилов А.П. Применение присадок в топливах для автомобилей. М.: Химия, 2000, 229 с.
4. Капустин, В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками / В. М. Капустин. – М.: КолосС, 2008. - 332 с.
5. Рудяк, К.Б. Эффективность применения и экологические свойства монометиланилина в производстве высокооктановых бензинов / К. Б. Рудяк, С. В. Сотов, В. А. Ясиненко, И. Н. Канкаева, И. А. Халдина // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2013. - №6. - С.56-59.
6. Емельянов, В.Е. Влияние углеводородного состава бензиновых композиций на эффективность действия метил-трет-бутилового эфира и монометиланилина / В.Е. Емельянов, О. Ю. Шумовский, И. П. Полухина, Р. Д. Балашов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012. - №12 - С.6-8.
7. Свиридова, Е.В. Исследование влияния присадок и добавок на октановое число бензина: Электронный ресурс / Е. В. Свиридова, Э. Д. Иванчина, М. В. Киргина // Ресурсоэффективным технологиям - энергию и энтузиазм молодых. -Томск: Изд-во ТПУ , 2013. -С. 37-39.
8. Ершов, М.А. Биобутанол в сравнении с другими оксигенатами / М. А. Ершов, В. Е. Емельянов, Т. А. Климова // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012. - №2. - С.3-6
9. http://www.gks.ru/dbscripts/cbsd/DBinet.cgi?pl=9400098 (дата обращения: 01.08.2016)
10. Даниленко, Т.В. Разработка топливных композиций бензинов с добавлением алифатических спиртов / Т. В. Даниленко. – М.: КолосС, 2005. – 185 с.
11. Капустин, В.М. Новые технологии производства высокооктановых бензинов / В. М. Капустин, Е. А. Чернышева, Р. В. Хакимов // Деловой журнал Neftegaz.RU. – 2015. – № 4. – С. 24–28.
12. Базаров Б.И., Юсупов Д., Эрахмедов Д.А. Многофункциональные экологические альтернативные топлива и топливные добавки. // Узб. журн. нефти и газа, 2003, №3, с. 42-43.
13. Базаров Б.И., Юсупов Д., Эрахмедов Д.А., Джумабаев А.Б. Альтернативные композиционные горючие смеси и добавляемые компоненты. // Композ. Материалы, 2003, №2, с. 31-33.
14. Каримов А.У., Юсупов Д., Эргашев А.А., Базаров Б.И. Синтез сложных и простых эфиров получение  присадок на их основе. // Узб. Журнал нефти и газа, 2004, №4, с. 78-79.
15. Юсупов Д., Каримов А.У., Бозоров Б.И., Эргашев А.А. Новые кислородсодержащие антидетонаторы для повышения октанового числа бензинов. // ДАН РУз, 2004, № 6, с. 53-55.