Фракционирование бензина с целью улучшения его качества

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

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.-120^оС), где содержатся бензол. Хотя температура кипения бензола 80^оС, перегнано до 120^оС, 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

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. – 120^оС [7]. В таблице также приводится физико – химическая характеристика метилбензола (толуола), температура кипения его 114^оС, поэтому возможно присутствие которого во фракции н.к. – 120^оС.  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

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.