Фракционирование бензина с целью улучшения его качества

Цитировать:
Фракционирование бензина с целью улучшения его качества // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Махмудов М.Ж. [и др.]. 2020. № 7 (73). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/9855 (дата обращения: 17.01.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

С целью улучшения качества автобензина АИ-80 и соответствия его нормам Евро-5 разработан способ уменьшения количества бензола до требуемых норм адсорбционным методом. В качестве адсорбента использован синтетический цеолит NaX.

ABSTRACT

With the aim of improving the quality of benzine AI-80 and bring it into compliance with Euro-5 a method is developed for reducing the amount of benzene to the required norms adsorption method. As the adsorbent was used a synthetic zeolite NaX.

 

Ключевые слова: фракционирования, перегонка, бензин, фракционный состав, ароматические углеводороды

Keywords: fractionation, distillation, benzine, fractional composition, aromatic hydrocarbons.

 

Автомобильный транспорт является основным потребителем светлых нефтепродуктов. Если мировое потребление моторных топлив составляет около 1,75 млрд. т/год, то на долю автомобильных бензинов приходится более 800 млн. т/год [1].

Постоянный рост автомобильного парка привел к тому, что основная доля вредных выбросов в окружающую среду крупных городов приходится на автотранспорт.

Требования Европейских стандартов к качеству автомобильных бензинов из года в год возрастают в направлении снижения токсичности отработавших газов, что достигается снижением содержания в бензинах бензола, серы, ароматических и олефиновых углеводородов [2].

Эти требования приведены в ряде Международных документов таких как Европейские нормали EN-228 и EN-590 (табл. 1).

Таблица 1.

Новые требования к качеству бензинов

Показатели

Требования

Евро-2

1995 г.

Евро-3

2000 г.

Евро-4

2005 г.

Евро-5

2009 г.

Содержание бензола, не более, %

5,0

1,0

1,0

1,0

Содержание серы, %

0,05

0,015

0,005

0,001

Содержание ароматических углеводородов, %

-

42

35

35

Содержание олефиновых углеводородов, %

-

18

14

14

Содержание кислорода, %

-

2,3

2,7

2,7

Фракционный состав, %:

       

до 100°С перегоняется, не менее

-

46

46

46

до 150°С перегоняется, не менее

-

75

75

75

Давление насыщенных паров, кПа, не более

-

лето 70

зима 90

лето 70

зима 90

лето 70

зима 90

 

Ранее нами выполнена работа, где количество ароматических углеводородов в бензине АИ-80 снижено с подбором селективных адсорбентов до норм Евростандартов 4 и 5 [3,4].

Объектом исследования был местный автомобильный бензин АИ-80 (А-80). Он не значится в мировой классификации топлив из-за своего низкого качества.

Из таблицы 1 видно, что содержание ароматических углеводородов в автобензине не должно перевыщать 35% масс., а бензола – не более 1% об. Анализ имеющихся данных показывает, что склонность автомобильных бензинов к нагарообразованию зависит, главным образом, от содержания в них ароматических углеводородов.

Возможно сочетание нескольких вариантов, исходя из особенностей НПЗ, наличия сырья, концепции переработки и интеграции с химическим производством.

Согласно требованиям Евро-4 и Евро-5 суммарное содержание ароматических углеводородов не должно превышать 35% об. По данным Хайитова Р.Р. адсорбцией на специально модифицированном адсорбенты на основе АИ-80 получен бензин отвечающий требованиям Евростандарта-5 [3].

Согласно поставленной цели нами в бензине АИ-80 путем фракционной перегонки отогнана низкокипящая фракция (н.к.-120оС), где содержатся бензол. Хотя температура кипения бензола 80оС, перегнано до 120оС, т.к. учитывалась его упругность паров. Данные представлены в табл. 2.

Адсорбционно – криоскопическим методом (разработка ИОНХ АН РУз) [6] определено содержание общей суммы ароматических углеводородов первой фракции, которое равно 30,23%, в том числе содержание бензола 7,2%.

Таблица 2.

Характеристика  низкокипящей фракции автобензина АИ-80

Фракция

Количество,

мл

Показатель преломления

Плотность, г/см3

1.

Бензин АИ-80

100

1,4632

0,770

2.

Фракция н.к. – 120оС

62,7

1,4550

0,741

3.

Остаток в колбе

34,7

1,4750

0,799

4.

Потери

2,6

-

-

 

Для подбора соответствующего сорбента с целью выделения суммы ароматических углеводородов из этой фракции рассчитаны размеры молекул ароматических углеводороды по моделям Бриглеба-Стюарта-Дрейдинга, которые могут встречаться во фракции бензина н.к. – 120оС [7]. В таблице также приводится физико – химическая характеристика метилбензола (толуола), температура кипения его 114оС, поэтому возможно присутствие которого во фракции н.к. – 120оС.  Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Размеры молекул ароматических углеводородов

Молекулы ароматических углеводородов

Структурная формула

Размеры, нм

ширина

длина

1

Бензол

0,65

0,65

2

Метилбензол (толуол)

0,65

0,82

 

В связи с этим для выделения всей суммы ароматических углеводородов 1-ой фракции использовали синтетический цеолит NaX, критический диаметр которого соответствует размерам молекул ароматических углеводородов низшей фракции.

Для характеристика сорбционной емкости синтетического цеолита NaX определяли её по адсорбции бензола в динамических условиях из жидкой фазы. Было установлена, что его емкость составляет 9,16 г бензола на 100 г сорбента. Следует отметить, что синтетический цеолит может использоваться в процессах адсорбции-десорбции до 8-ми циклов.

Групповой углеводородный состав бензина АИ-80 и низшей фракции, определенных адсорбционно-криоскопическим методам (разработка ИОНХ АН РУз) [7] дан в таблице 4.

Таблица 4.

Содержание углеводородов в бензине и низшей фракции

Наименование

образцов

Содержание углеводородов, % масс.

ароматических

н-парафиновых

изо-парафиновых+ нафтеновых

1

Бензин АИ-80

48,78

26,82

24,4

2

Фракция н.к. – 120оС

30,23

9,30

13,9

3

Остаток в колбе

18,55

17,52

10,5

 

Как следует из приведенных данных, в самом бензине содержание ароматических углеводородов составляет 48,78%, из них на долю ароматики низшей фракции приходится 30,23%, в т.к. бензола 7,2% и остальное количество – на остаток.

Исходя из вышеизложенных экспериментальных данных следует, что необходимо удаление согласно требованиям Евро-5 порядка 7,2% масс. бензола. Для этого расчетным путем установлено количество цеолита, необходимое для проведения процесса деароматизации и проведен сам процесс.

Таким образом, достигнуто требование Евро-5 к автомобильному бензину АИ-80 и достигнуто содержание бензола 1% об.

Выделенный излишек бензола может быть использован для различных целей: в качестве реактива, для нефтехимического синтеза и др.

 

Список литературы:
1. Емельянов В.Е. Все о топливе. Автомобильный бензин: Свойства, ассортимент, применение. - М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2003. – 79 с.
2. Мирзабеков Б.А., Сайдахмедов Ш.М., Хамидов Б.Н., Нарметова Г.Р. Технология облагораживания бензинов с улучшением их эксплуататционных и экологических свойств. – Ташкент, 2015. – 160 с.
3. Хайитов Р.Р. Адсорбционное улучшение качества бензина, полученного из нефтегазоконденсатного сырья. Автореф. … 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. Ахметов, Л. А. Автомобильный транспорт и охрана окружающей среды: (справочник) / Л. А. Ахметов, Е. В. Корнев, Т. З. Ситшаев. – Ташкент: Мехнат, 1990. – 214 с.
6. Рябова Н.Д. Адсорбенты для светлых нефтепродуктов. Ташкент, ФАН, 1975. – 144 с.
7. Нарметова Г.Р. Коллоидно – химические основы создания полифазных сорбентов для газо – жидко – твердофазной хроматографии: Автореф. дис. … д.х.н. – Ташкент, 1993. – 38 с.

 

Информация об авторах

канд. хим. наук, Каракалпакский государственный университет, Республика Каракалпакстан, г. Нукус

cand. chem. sciences, Karakalpak State University, Republic of Karakalpakstan, Nukus

доктор философии (PhD), Бухарский инженерно-технологический институт,  Республика Узбекистан, Бухараская область, г. Бухара

Doctor of Philosophy (PhD), Bukhara Engineering Technological Institute, Republic of Uzbekistan, Bukhara region, Bukhara

ассистент, Каракалпакский государственный университет, Республика Каракалпакстан, г. Нукус

Assistant, Karakalpak State University Republic of Karakalpakstan, Nukus

ассистент, Каракалпакский государственный университет, Республика Каракалпакстан, г. Нукус

Assistant, Karakalpak State University, Republic of Karakalpakstan, Nukus

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top