Методика определения бензолсодержащей фракции низкооктанового автомобильного бензина

АННОТАЦИЯ

В работе изложены основные проблемы, стоящие перед нефтеперерабатыващей и нефтехимический отрасьлю мира, по получению экологически чистых и качественных компонентов автомобильных топлив. С целью определения бензолсодержащая фракция и поиска оптимального метода их снижения в бензине АИ-80, в работе использовался ряд классических и современных методов исследования.

ABSTRACT

The paper presents the main challenges facing the oil refining industry of the world, to increase the depth of refining gasoline and production of ecologically pure and high-quality components of motor fuels. To determine the amount of aromatic hydrocarbons (particularly, benzene) and finding the optimal method of reducing them in gasoline AI-80, we used a number of classical and modern research methods.

Ключевые слова: бензин, бензолсодержащая фракция, фракционирование, групповой состав, ароматические углеводороды, бензол, хроматография, криоскопия.

Keywords: gasoline, benzene-containing fraction, fractionation, group composition, aromatic hydrocarbons, benzene, chromatography, cryoscopy.

Введение. По прогнозам Navigant Research, в ближайшем будущем годовые продажи легковых автомобилей могут вырасти до 126,9 млн. штук. При таком показателе уже к 2035 году мировой автопарк достигнет 2 млрд. Впервые за миллиардную отметку количество транспортных средств перешагнуло в 2010 году. По данным исследования компании Wards Auto, тогда на планете насчитывалось 1,015 млрд. машин, а уровень автомобилизации населения составлял 1 к 6,75. Для сравнения: в 2009 году мировой автопарк состоял из 980 млн. единиц техники, в 1986 году –  из 500 млн., а в 1970 году – из 250 млн. Начиная с 1950 года количество машин стало удваиваться примерно каждые десять лет. Эксперты Wards Auto уверены, что такое стремительное увеличение автопарка напрямую связано с ростом рынков развивающихся стран. Например, в Китае в 2016 году было реализовано 28 млн. машин, что составляет почти треть от общего объема мировых продаж автомобилей [1].

Как нам известно, автотранспорт является основным источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время увеличение вредных выбросов мировым автомобильным парком составляет более 1100 млн. т в год.

Одним из путей улучшения экологических показателей автомобильных бензинов является снижение содержания в них ароматических углеводородов и, в том числе бензола (самый легкокипящий среди ароматических углеводородов), который является особенно токсичным [2].

Для уменьшения количества ароматических углеводородов, в частности бензола в составе автомобильных бензинов, разработаны различные методы. Основная цель этих методов направлена на переработку бензолсодержащих фракций бензинов [1].

Целью данной работы является определение бензолсодержащих фракций товарного бензина АИ-80.

Объектами исследования являются отраслевой бензин марки АИ-80 и его фракции с различными температурами кипения.

Методы исследования и материалы. Исследования физико-химических характеристик исходного сырья и продуктов эксперимента проводились согласно следующих государственных стандартов и методик [2-7]:

– плотность по ГОСТ 3900-85;

– фракционный состав ГОСТ 2177-82; ГОСТ 11011-85;

– содержание парафинов ГОСТ 11851-85;

– коэффициент преломления на рефрактометре ИРФ-22;

– О.Ч. бензина определяли на испытательной установке топлив – ИТД-9М по ГОСТ 511-82.

– молекулярную массу и групповой углеводородный состав бензина определяли адсорбционно – криоскопическим методом [3].

Для определения индивидуального и детализировано-группового состава отдельных нефтепродуктов применялась газовая и газожидкостная хроматография [5].

Групповой углеводородный состав бензина АИ-80 и его фракций, а также полученных продуктов определяли адсорбционно - криоскопическим методом (разработка лаборатории «Химия нефти» ИОНХ АН РУз) [3].

Результаты и обсуждения. С целью уменьшения в составе объекта исследования содержания бензола и ароматических углеводородов нами из бензина АИ-80 путем фракционной перегонки отогнаны низкокипящие фракции, с высоким содержанием бензола.

Для исследования индивидуального состава низкокипящих фракций бензина с целью определения количественного содержания бензола в каждой полученной фракции использовали метод газожидкостной хроматографии. Полученные результаты приведены в табл. 1 [4].

Как видно из представленных данных, во фракции выкипающей выше 100^оС значительно уменьшается содержание бензола, однако в ней ещё сохраняется часть толуола. Так как, нашей целью было не только сокращение количества бензола (до 1% об.) в составе бензина, а также, и содержания общих ароматических углеводородов, поэтому для процесса гидроизомеризации, в качестве сырья, была выбрана широкая фракция бензина, выкипающая в пределах от н.к. до 120^оС [4].

Таблица 1.

Материальный баланс перегонки автобензина АИ-80 по фракциям и содержанию бензола

Таблица 2.

Содержание углеводородов в бензине АИ-80 и его фракциях

Результаты исследования фракционной перегонки бензина АИ-80 и некоторые физико-химические характеристики фракций бензина представлены в табл. 2.

Выводы. Исходя из этих результатов, можно заключить, что фракцию н.к. – 100ºС целесообразно, извлекать и перерабатывать физическими, химическими или физико-химическими методами для получения бензина, соответствующего требованиям Евро-5 по содержанию ароматических углеводородов и бензола. Для достижения экономического и эксплуатационного эффекта, возможно сочетание нескольких вариантов, исходя из особенностей НПЗ, наличия сырья, концепции переработки и интеграции с химическим производством.

Список литературы:
1. Autonews – Электронный ресурс /режим доступа https://www.autonews.ru/news/5c9114d69a7947491f827c6e
2. Капустин В.М. Технология производства автомобильных бензинов. – М.: Химия, 2015. – 256 с.
3. Хайитов Р.Р. Адсорбционное улучшение качества бензина, полученного из нефтегазоконденсатного сырья. Автореферат дисс. … к.х.н. – Ташкент, 2012. – 25 с.
4. Махмудов М.Ж., Хайитов Р.Р., Нарметова Г.Р. Современные требования к моторным топливам // Российский журнал «Молодой ученный», Казань, 2014. – №21 (80). – С. 181-183.
5. Шаповалова Е.Н., Пирогов А.В. Хроматографические методы анализа. Методическое пособие для специального курса. – Москва, 2007. – 109 с.
6. Суриндер Паркаш. Справочник по переработке нефти. ООО «Премиум Инжиниринг», Москва, 2012. – 776 с.
7. Элверс Б. Топлива. Производство, применение, свойства. ЦОП «Профессия», Спб, 2012. – 416 с.