CS217332B1 - Vyeokooktanový autobenzin s vyrovnanými antidetonačními vlastnostmi - Google Patents

Abstract

Vynález popisuje výrobu vyaokooktanových autobenzinů pro motory s velkými kompresními poměry ze složek s velmi rozdílnými antidetonačními vlastnostmi v jejich destilačních frakcích a směsí alkylolov, přičemž vzniklý výrobek má vyrovnanou charakteristiku podél destilační křivky a vysokou antidetonační charakteristiku jako celek. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ke směsi katalytického reformátu definovaných vlastností se přidá směs dvou produktů tepelného ětěpení směsi uhlovodíků v poměru 2 : 1 až 1 : 5 níževroucí složky k výěevroucí a 0,1 až 6 g Pb/1 jako směs TEO a TMO v poměru 3 : 1 až 1 : 3.

Description

Vynález se týká vyeokooktsnových autobenzinů pro motory s velkými kompresními poměry tvořených ze složek 3 velmi rozdílnými antidetonačními vlastnostmi v jejich destilačních frakcích a směsí alkylolov, přičemž vzniklý výrobek má vyrovnanou oktanovou charakteris tiku podél destilační křivky a vysokou antidetonační charakteristiku jako celek a zvláětě vyhovuje i vysoké silniční oktanové číslo i při vysokých otáčkách.

-Vysokooktanové benziny jsou trvale jedním z nejdůležitějších výrobků z ropy. Existuj je řada sekundárních postupů zpracování ropných frakcí, při nichž vznikají uhlovodíkové směsí vroucí v rozmezí 30 až 200 °C a ty tvoří složky výsledných vysokooktanových benzinů spolu s různými antidetonačními aditivy, případně i dalšími uhlovodíkovými přísadami. Na * moderní autobenziny pro motory s vysokým kompresním poměrem je kladena řada požadavků nejrůznějšího druhu tak, aby jejich využití ze všech podmínek bylo optimální a aby-produkty spalování byly neškodné pro okolní svět. Moderní autobenziny musí mít vhodnou těkavost, antidetonační vlastnosti i stabilitu při provozu automobilů.

Nejdůležitější vlastnosti autobenzinů jsou antidetonační vlastnosti měřené jednak při laboratorních, jednak při provozních podmínkách. Měřítkem jsou oktanová čísla výz kumnou nebo motorovou metodou a také silniční oktanová čísla při nízkých i vysokých otáčkách motorů. Existují relace laboratorních hodnot s provozními a jsou známy způsoby ovlivnění oktanových čísel při rázných otáčkách motorů. K maximu účinnosti se vypracovávají autobenziny kombinací složek i podmínkami jejich výrob a také dávkováním antidetonátů, případně dalších aditiv. Hlavními složkami jsou produkty reformování benzinů, krakování těžkých ropných frakcí, isomerizace n-alkanů, alkyláty C₂-C^ olefinů ieobutanem i primární ropné frakce. Neolefinické benziny mají obvykle nevyrovnanou antidetonační charakteristiku, neboť jsou tvořeny vysokooktanovými aromáty s nízkooktanovými lehkými složkami. Vyrovnanější charakteristiky se dosahuje přídavkem tetrametylolova, které však při nižších koncentracích dává menší vzrůst oktanového čísla než tetraetylolovo. Vyrovnanou antidetonační charakteristiku tvoří krakové benziny jejichž výroba předpokládá přebytek středních ropných frakcí, které však nebývají k dispozici. Produkty tepelného štěpení nejsou pro autobenziny obvykle vhodné, neboť jsou velmi nestabilní a navíc jejich obsah Cg-Οθ aro mátů je předurčuje k jinému použití : po totální hydrogenací olefinů se z nich extrahují aromáty. Přitom však vzniká málo kvalitní rafinát s oktanovými čísly okolo 60. Je známo, že stabilita frakcí z tepelného štěpení se dá zvýšit nízkotepelnou hydrogenací, kdy se prakticky odstraní všechny sloučeniny, z nichž mohou vzniknout pryskyřice. Navíc lze vzniku pryskyřic zabránit antioxydanty.

Nyní bylo nalezeno nové složení vysokooktanového benzinu s OČVM 88 až 100, které je předmětem tohoto vynálezu. Vysokooktanový benzin s vyrovnanými antidetonačními vlastnostm, v rozsahu destilační křivky podle vynálezu se skládá ze 40 až 60 % obj. základní směsi ketalytického reformátu a lehkých uhlovodíkových směsí s teplotou varu do 65 nebo až 140 °C, dále 10 až 40 % obj. dvou produktů tepelného štěpení směsí uhlovodíků od C₂ do C^g, z nichž lehká frakce (A) má teplotu varu 20 až 70 °C a obsahuje převážně a Cg nasycené a nenasycené uhlovodíky prakticky bez aromátů a olefinů a její tlak podle Reida

217 332 nepřekračuje 150 *±e a též AS frakce (B) o rozmezí teploty varu 130 až 250 °C, výhodně do 190 °C je prakticky zbavena C_fc až Cg aromátů a obsahuje pouze monoolefiny vedle C^, případně C-^q aromátů, přičemž objemový poměr A : B je od 5 s 1 do 1 s 5 přr. rozmezí oktanových čísel VM hotových autobenzinů od 88 do 100 jednotek, a 0,1 až 0,6 g Pb/1 jako směs TEO a TMO v poměru od 3 : 1 do 1 : 3. V základní směsi je objemový poměr katalytického reformátu é lehkých uhlovodíkových frakcí s teplotou varu do 65 °C a do 140 °C 2 : 3 až 3 : 1. Katalitický reformát má OČMV bez olova 86 až 92 a tlak par 20 až 60 kPa. Lehká uhlovodíkové směsi neobsahují olefiny a jejich rozdíl OČVM a OČMM je O až 5 jednotek. Z charakte ristiky složek základní směsi je patrno, že existuje určitý rozsah vhodných poměrů obou hlavních složek. Dále je patrno, že i pro vysokooktanová výrobky lze využívat relativně méně kvalitního reformátu. Lehké složky pak svým poměrem mezi okt.čísly kompenzují nevýhody olefinických benzinů.

Při výrobě tohoto benzinu dojde k úspoře lehkých alkanických benzinů pro výrobu plynných olefinů nebo/a reformátu pro výrobu aromátů, zvláátě C? a Cg.

Podrobným prozkoumáním velké sady směsí uvedených rafinárskýeh produktů se tak naleťzly poměry složek,v nichž se maximálně uplatňují neaditivní bonusy míšeni olefinickýoh a naolefinických benzinů jak v antidetonačních vlastnostech tak taká v těkavosti hotových produktů. NejvýznamnějSÍ je stanovení rozmezí přídavku olefinických složek do tzv.hydroskimmingových benzinů a volba dvou olefinických frakcí a jejich poměru. Ten ae může měnit podle požadavku na antidetonační charakter a na těkavost, přičemž v nalezeném rozmezí poměru je vliv optimální. Nedílně je s nově připravenými autobenziny spojena i konoentraoe olovo i jeho kvalita v hotovém výrobku.Volbou poměru obou přidávaných uhlovodíkových složek, jejich koncentrace a koncentrace i typu alkylolova se dá ušetřit maximum lehkých složek, případně aromátů z reformátu s využitím naaditivity se může zpracovat více zvi.lehké frakce z tepelného štěpení uhlovodíků. Tepelným štěpením se rozumí hlavně pyrolýza při teplotách 550 až 900 °C.

Inplicitně je ve vynálezu obsažen důležitý nový poznatek, že vydělení obou frakcí\ tepelného štěpení a jejich míšení v daném poměru vede ke zdokonalenému využití a maximálním úsporám složek, případně naopak k možnému zvýšení výroby. Velmi významným poznatkem je zavedení směsi TEO a TMO do olefinických autobenzinů. Ty mají jinak nízká oktanová číslo zjišťovaná přímo v reálných víceválcových motorech. Rozdíl proti neolefinickámu benzinu bývá až 4 jednotky a je nebezpečné takové benziny používat při plném zatížení pro možné rychlé poškození motorů.

V předložených příkladech jsou ukázány výhody vynálezu.

Příklady

V rafinerii se získaly pro míšení autobenzinů s OČVM 90 a 96 z primárního benzinu lehký benzin do 130 °C (složka C), lehký benzin do 65 °C (složka D) a katalytický reformát, jehož OČVM se měnilo od 80 do 99 podle ostrosti procesu (E). K míšení se použilo' dálě dvou frakcí z pyrolýzy benzinu a motorová nafty obsahující uhlovodíky Cg-C^g (teplota varu 30 až 360 °C) (složky A a B). Hlavní rozbory uvedených frakcí i s citlivostí k olovu

217 332 jsou uvedeny v tabulce 1. Katalytický reformát se získal při tlaku 2,8 až 3,2 MPa a při teplotách 505 až 510 °C na Pt-Re katalyzátoru. Pyrolýzní frakce se isolovaly za širokého benzinového produktu redestilací po hydrogenačním odstranění nestabilních složek při 105 až 110 °C, 4,2 MPa na Pd-katalyzátoru ( 0,3 % Pd na alumině).

Namísily se dva autobenziny s oktanovými čísly 91 a 96 podle vynálezu a bez použití vynálezu. Přidalo se k nim 0,4 resp. 0,65 g Pb/1 ve formě směsi TEO a TMO o hmotovém poměru 1:1. Receptury jsou uvedeny v tabulce 2. Analytické hodnoty připravených benzinů a srovnání s hodnotami vypočtenými na základě linearity jsou uvedeny v tabulce 3. Z tabulky jsou zřejmé všechny výhody vynálezu : z nalezen.ého bonusu v oktanovém čísle vyplývá,Že lze zvýšit výrobu dodáním málo kvalitní složky o 15 až 10 %, snížit koncentraci olova o 0,2 až 0,3 g Pb/1 v obou typech autobenzinů. Paralelním vydělením do dvou vysokooktano vých benzinů s různými oktanovými čísly se získá až o 10 % větší úspora reformátu nebo lehkých složek pro pyrolýzu než při dávkování stejné směsi pyrolýzních benzinů do obou autobenzinů nebo použitím pyrolýzního benzinu bez redestilace a rozdělení. Směs TEO a TMO zvolená podle vynálezu pro autobenziny s pyrolýzními frakcemi přináší proti obvykle doporučovanému TEO výhodnější bonus než u neolefinických benzinů. Při srovnání poměrů TEO a TMO v dalších experimentech se ukázala směs TEO : TMO 1 : 1 nejvýhodnější, při snižování koncentrace olova se nejvýhodnějších bonusů dosahovalo při zvýšení koncentrace TEO až prakticky u meze doporučené vynálezem (3 : 1). Z hlediska silničních oktanových čísel přináší tetrametylolovo ve směsi kompenzaci negativního vlivu přítomných olefinů,takže autobenziny podle vynálezu nemají zvýšené klepání při vysokých otáčkách motoru. Toto klepání je jinak daleko nebezpečnější než při nízkých otáčkách.

Tabulka 1

Složky pro míšení	autobenzinů
Složka	C	D	E	A	B
d20	0,684	0,650	0,770	0,650	0,897
dest.rozmezí °C	40 až 128	30 až 65	40 až 180	33 až 48	166 až
aromáty % hm.	10,5	0	50,5	0	77,6
olefiny % hm.	0,6	0	0,6	48,1	22,4
tlak par kPa	60	90	30	107	0
OČVM	62,0	75	91,0	93,5	98
OČMM	61	75	83	81	82
0ČVM+0,4 g Pb/1	76,5	86	97,3	56,5	100
QČVM+0,60 g Pb/1	79,0	90,5	. 99,0	97,8	101,5

217 332

Tabulka 2

Claims (3)

1. Receptury pro míšení vysokooktanových benzinů

   benzin č. 1 la 2 2a charakteristika podle vynálezu - podle vynálezu vypočtené OČVM 91 91 96 96 re ceptura % obj.složky C 30 30 4 5 D 4 25 16 30 E 36 45 50 65 A 16 0 17 0 B 14 0 13 0 Pb g/1 (TEO) 0,4 0,6 0,4 0,6 Tabulka 3 Analytické hodnoty připravovaných autobenzinů a rozdíly proti lineárním předpokladům benzin č. 1 la 2 2a vypočtené OČVM 91 91 96 96 nalezené hodnoty V OČVM 92,8 91,8 97,2 96,2 aromáty % hm. 36,8 26,0 40,6 35,0 olefiny % hm. 6,2 0 5,8 0 Pb g/1 0,40 0,60 0,40 0,60 typ Pb PM-50 TEO PM-50 TMO SOČ při 5000 ot/min. 91 89 95,5 96 PM-50 je poměr TEO : TMO 1 : 1 PŘEDMĚT V Y N Á L E Z ϋ 1. Vysokooktanový benzin s OČVM od 88 do 100 s vyrovnanými antidetonačními vlastnostmi

   rozsahu destilační křivky, vyznačený tím, že se skládá ze základní směsi 90 až 60 % obj. katalytického reformátu a lehkých uhlovodíkových směsí s teplotou varu do 65 nebo až 140 °C, dále 10 až 40 % objemových dvou produktů tepelného štěpení směsi uhlovodíků od C₂ do C₁₈, z nichž lehká frakce (A) má teplotu varu 20 až 70 °C a obsahuje převážně Cj a Cg nasycené i nenasycené uhlovodíky prakticky bez aromátů a její tlak podle Reida nepřekračuje 150 kPa a těžká frakce (B) o rozmezí t.v,. 130 až 250 °C výhodně do 190 °C je prakticky zbavena Cg až Cg aromátů a obsahuje pouze monoolefiny vedle Cg příp. C_1Q aromátů, přičemž obj.poměr A : B je od 5 : 1 do 1 : 5 a 0,1 až 0,6 g Pb/1 jako směs TEO a TMO v poměru od 3 : 1 do 1 : 3·

   217 332
2. 2. Vyaokooktanový benzin podle bodu 1, vyznačený tím, že v základní směsi 90 až 60 % obj. je katalytický reformát a lehká uhlovodíková frakce s teplotou varu do 65 °C a do 140 °C v poměru 2 : 3 až 3 : 1 obj., přičemž? katalytický reformát má OČVM bez olova 86 až 92 a tlak pař mezi 20 až 60 kPa.
3. 3'. Vyaokooktanový benzin podle bodu 1, vyznačený tím, že lehké neuhlovodíkové směsi v základní frakci neobsahují olefiny, jejich rozdíl mezi OČVM a OČMM je 0 až 5 jednotek.