PL192607B1 - Benzyna silnikowa bezołowiowa klasy Premium/Eurosuper - Google Patents

Abstract

1. Benzyna silnikowa bezolowiowa klasy Premium/Eurosuper zawierajaca benzyne bazowa Normal, komponent benzyny lekki, detergent DAC 4303, etanol paliwowy, stabilizator/izopropanol, frakcje C 5 oraz produkty pochodzenia karbochemicznego i/lub petrochemicznego i/lub produkty utylizacji odpadów, znamienna tym, ze zawiera od 60%-75% w stosunku objetosciowym benzyny bazowej, 17%-25% w stosunku objetosciowym zwiazków tlenowych, 1,25%-5% w stosunku obje- tosciowym stabilizatora i wspólrozpuszczalnika, do 3% w stosunku objetosciowym dwuetylobenze- nu, 0%-35% w stosunku objetosciowym toulenu, 0%-25% w stosunku objetosciowym frakcji olefi- nowych i korzystnie zwiazki potasu w ilosci do 10 mg/l w przeliczeniu na czysty potas. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest benzyna silnikowa bezołowiowa klasy Premium/Eurosuper, stosowana jako paliwo silnikowe do silników z zapłonem iskrowym o liczbie oktanowej badawczej LOB nie niższej niż 95 jednostek oraz liczbie oktanowej motorowej LOM nie niższej niż 85 jednostek, co kwalifikuje ten produkt w klasie benzyn Premium/Eurosuper.

Szybki postęp techniczny a co za tym idzie wzrost jakości silników spalinowych stawia coraz wyższe wymagania jakościowe przed producentami paliw. Wymogi ochrony środowiska naturalnego zmuszają do stosowania innych niż dotychczas komponentów wchodzących w skład paliw. Ograniczenia zmierzające do wyeliminowania ołowiu, benzenu i siarki stały się faktem. Jako zabezpieczenia antyrecesyjne z powodzeniem stosuje się związki metali alkalicznych. Wciąż prowadzone są próby zmierzające do obniżenia prężności par benzyn szczególnie w okresie letnim.

Znanych jest szereg zgłoszeń patentowych, jak na przykład polskie zgłoszenia patentowe nr P-311046 oraz polski patent nr 170290 odnoszących się do aspektów rozwiązań ekonomicznych w produkcji benzyn, pozwalających zachować standardowe parametry benzyn bezołowiowych. Odpowiedni dobór komponentów węglowodorowych o różnych liczbach oktanowych oraz związków tlenowych wysokooktanowych ma decydujący wpływ na zachowanie maksymalnej dopuszczalnej zawartości tlenu w paliwie. Zastosowanie surowców najwyższej jakości pozwala na zdecydowane ograniczenie zawartości benzenu i siarki, znacznie poniżej norm obowiązujących w krajach Unii Europejskiej.

Zasadniczo zawartość benzyn bazowych z procesu krakingu i reformingu można obniżyć do 60% w stosunku objętościowym całego składu mieszanki paliwowej. Zmniejsza się wówczas zawartość węglowodorów aromatycznych. Oczywiście jest to związane ze spadkiem liczby oktanowej paliwa. Tu należy się wspomóc innymi związkami - niekoniecznie z grupy węglowodorów - rozpuszczalnymi w benzynach i o wystarczająco wysokich parametrach oktanowych. W ten sposób możemy uzyskać paliwo o zdecydowanie mniejszej zawartości aromatów przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich „bonusów oktanowych. Zastosowanie alkoholu metylowego i etylowego wprowadza jednocześnie do składu paliwa tlen, zasadniczo poprawiając proces spalania mieszanki paliwowej a co za tym idzie - mniejsze zanieczyszczenie środowiska naturalnego. Jednak alkohole mimo stosunkowo niskiej prężności własnej - w mieszankach paliwowych powodują zdecydowany wzrost tego parametru, co z kolei jest niekorzystne pod kątem ochrony środowiska jak i nadmiernego odparowania paliw. Wskazane jest więc zastosowanie eterów krótkołańcuchowych takich jak eter metylowy, eter etylowy, czy eter butyloetylowy. Krótkołańcuchowe etery mieszają się z benzynami równie dobrze jak związki pierścieniowe heterocykliczne, wprowadzają dodatkowe atomy tlenu do benzyn jak alkohole, ułatwiają rozpuszczanie alkoholi w węglowodorach, i co bardzo istotne - obniżają prężność par paliwa.

Szczególnie zalecanym dodatkiem jest Metylotetrahydrofuran (MTHF). Charakteryzuje się on bardzo niskim wskaźnikiem pochłaniania wody. Ułatwia rozpuszczanie alkoholi, doskonale miesza się z węglowodorami i co ważne - entalpia MTHF jest wyższa niż alkoholi paliwowych, ma pozytywny wpływ na stabilizację parametru prężności benzyn. Temperatura zapłonu, zakres destylacji i względny ciężar właściwy kwalifikują ten produkt na wysokiej pozycji dodatków paliwowych. MTHF jest produkowany z odpadów roślinnych w postaci biomasy. Resztki celulozowe, słoma, plewy zbożowe, makulatura, szczególnie gruboziarnista i niskojakościowa, odpady z papierni, odpady tartaczne są ogólnie dostępne. Produkcja MTHF jest tania i opłacalna. W Stanach Zjednoczonych Ameryki stosowana na szeroka skalę według patentu USA nr 4897497.

Korzystnie na obniżenie prężności wpływa również dodatek dwuetylobenzenu (DEB); przy zwiększonej zawartości tlenu w benzynach nie pogarsza warunków spalania, dodatkowo charakteryzując się wysokim wskaźnikiem oktanowym. W przypadku skrajnie niskich parametrów prężności benzyn, w okresie zimowym mogą wystąpić kłopoty z rozruchem silnika. Środkiem zaradczym jest zastosowanie w trakcie produkcji lekkich frakcji węglowodorowych o budowie prostej lub rozgałęzionej z możliwie niewielką zawartością n-parafin i izo-parafin. Frakcje C4, C5 do C8 o wspomnianej budowie charakteryzujące się liczbą oktanową minimum 67 wpływają korzystnie na podniesienie prężności przy niewielkim spadku „bonusu oktanowego. W połączeniu z eterami i alkoholami oraz MTHF, stwarzają bardzo dobrą mieszankę do wkomponowania do benzyn bazowych. Wspomniane frakcje węglowodorowe wpływają również bardzo korzystnie na końcową cenę gotowego produktu. Ich cena rynkowa jest zdecydowanie niższa niż cena bazowych czy wysokooktanowych aromatów.

PL 192 607 B1

Zakłady rafineryjne prowadzące pogłębiony lub pełny przerób ropy naftowej dysponują odpowiednimi instalacjami umożliwiającymi otrzymanie szerokich, jak i bardzo wąskich frakcji węglowodorowych o parametrach korzystnych dla produkcji benzyn, jak i samych benzyn otrzymywanych w procesach krakingu, reformingu i hydrokrakingu. Jednak te benzyny zawierają szeroki zakres węglowodorów aromatycznych, często w granicach 40%. Celowe jest więc ograniczenie ilości benzyn bazowych stosowanych w produkcji paliw bezołowiowych na korzyść innych wypełniaczy nie zawierających aromatów a szczególnie benzenu, przy jednoczesnym potanieniu produkcji przez użycie komponentów tanich i łatwo dostępnych.

W celu otrzymania benzyny silnikowej o parametrach odpowiadających klasie Premium/Eurosuper należy tak dobrać skład mieszanki, aby zawartość składników o tzw. wysokim „bonusie oktanowym była decydująca o uzyskaniu pozytywnych parametrów przeciwstukowych. Jednocześnie rodzaj i długość łańcuchów węglowych w węglowodorach jak i ilość aromatów - pierścieni węglowych - powinny być tak dobrane, aby zapewnić jak najlepsze warunki spalania przy jednoczesnym wykorzystaniu tlenu zawartego w paliwie, z uwzględnieniem ilości powstałych osadów stałych, zwanych nagarem, w silniku oraz poziomu emisji do atmosfery. Korzystne jest w procesie produkcji zastosowanie detergentów, które użyte w minimalnych ilościach pozytywnie wpływają na jednorodność paliwa przy jednoczesnym polepszeniu własności myjących, pozostawiając mniejsze ilości nagaru.

Proces mieszania polega na wprowadzeniu do zbiornika poszczególnych surowców w określonej kolejności zależnej od ich ciężarów właściwych. Surowce należy dozować od dołu zbiornika, co zapobiega rozbryzgom cieczy i nadmiernemu odparowaniu. W pierwszej kolejności należy dozować produkty najcięższe, etery i detergent. Alkohole - najlepiej w obecności stabilizatorów i współrozpuszczalników - korzystnie jest dozować jako ostatnie. W produkcji szczególnie przy wykorzystaniu zbiorników o dużej pojemności bardzo niekorzystna jest stosowana jeszcze również w Niemczech metoda wtryskowa polegająca na wpompowaniu kolejnych składników pod dużym ciśnieniem, która jednak nie pozwala na uzyskanie jednorodnego produktu w całej pojemności zbiornika. Różnica ciężarów właściwych mierzona w różnych częściach zbiornika przekracza wartość 0,03 g/cm³. Najkorzystniejszą jest metoda cyrkulacyjna polegająca na wykorzystaniu pompy obiegowej pobierającej paliwo z górnej części zbiornika i tłoczącej w dolny jego poziom. W krótkim czasie pozwala ujednorodnić paliwo przy jednoczesnym maksymalnym ograniczeniu emisji opar. Jest to jednak możliwe przy wykorzystaniu maksymalnej pojemności zbiornika. W przeciwnym razie korzystne jest wykorzystanie systemu odwrotnego. Wymaga to jednak hermetyzacji instalacji lub wykorzystania kolumny absorpcyjnej ze schładzaniem par. Drugą korzystną i szybką metodą mieszania jest barbotaż, czyli wprowadzenie fazy gazowej od dna zbiornika. Ze względów bezpieczeństwa niedopuszczalne jest mieszanie powietrzem. Dodatkowo wprowadzone powietrze negatywnie wpływa na jakość paliw zmniejszając jego odporność na utlenianie. Dlatego wskazane jest wprowadzenie gazu obojętnego, jak na przykład azot, przy jednoczesnym zastosowaniu schładzania i wykraplania opar. Przy wykorzystaniu tych metod porównywalność ciężarów właściwych próbek paliwa pobranych z różnych poziomów zbiornika zamyka się w granicach 0,002 g/cm³.

Celem wynalazku jest opracowanie produktu w postaci benzyny w klasie Premium/Eurosuper zbliżonej do klasy Super Plus zarówno w opcji bezołowiowej jak i uniwersalnej, to jest z dodatkiem związków potasu znanej w kraju jako U 95, zachowując przy tym rosnące wymagania producentów silników jak i wysokie parametry proekologiczne, przy czym zasadnicza formuła opiera się na wykorzystaniu dotychczas stosowanych komponentów benzynowych, jednak przy znacznej zmianie ilości i rodzaju związków tlenowych.

Benzyna silnikowa bezołowiowa klasy Premium/Eurosuper, według wynalazku zawierająca benzynę bazową Normal, komponent benzyny lekki, detergent DAC 4303, etanol paliwowy, stabilizator/izopropanol, frakcję C5 oraz produkty pochodzenia karbochemicznego i/lub petrochemicznego i/lub produkty utylizacji odpadów, charakteryzuje się tym, że zawiera od 60%-75% w stosunku objętościowym benzyny bazowej, 17%-25% w stosunku objętościowym związków tlenowych, 1,25%-5% w stosunku objętościowym stabilizatora i współrozpuszczalnika, do 3% w stosunku objętościowym dwuetylobenzenu, 0%-35% w stosunku objętościowym toulenu, 0%-25% w stosunku objętościowym frakcji olefinowych i korzystnie związki potasu w ilości do 10 mg/l w przeliczeniu na czysty potas, przy czym jako współrozpuszczalnik stosuje się łącznie izopropanol i ETBE i/lub łącznie izobutanol i metylotetrahydrofuran.

Zawartość benzyny bazowej wynosi korzystnie nie więcej niż 60% w stosunku objętościowym.

PL 192 607 B1

Dobór proporcji składników benzyny według wynalazku zabezpiecza uzyskanie właściwej liczby oktanowej badawczej i motorowej i pozwala na ograniczenie prężności par benzyny, szczególnie w okresie letnim, przy zachowaniu odpowiedniego parametru prężności w okresie zimowym, przy jednoczesnym utrzymaniu zawartości aromatów poniżej 45% w stosunku objętościowym.

Mieszanki benzynowe benzyny silnikowej bezołowiowej klasy Premium/Eurosuper zbliżonej do klasy Super Plus uzyskano przez zmieszanie składników i przedstawiono w poniższych przykładach obrazujących zmieszanie składników w stosunku procentowym.

Przykła d 1
Benzyna bazowa Normal	70,00%
Komponent benzynowy lekki	5,40%
Metanol	4,10%
Detergent DAC 4303	0,05%
Etanol paliwowy	5,20%
Stabilizator/lzopropanol	2,00%
Frakcja C5	1,25%
Toulen	3,50%
MTBE	3,50%
ETBE	5,00%
Przykła d 2
Benzyna bazowa Normal	60,00%
Komponent benzynowy lekki	8,75%
Detergent DAC 4303	0,05%
Etanol paliwowy	21,25%
Frakcja C5	6,70%
Stabilizator/lzopropanol	2,00%
Metylotetrahydrofuran MTHF	1,25%
Przykła d 3
Benzyna bazowa Normal	60,00%
Komponent benzynowy lekki	8,00%
Kerocom/ADX	0,05%
Detergent DAC 4303	0,05%
Etanol paliwowy	15,00%
Metanol	5,00%
Frakcja C5	7,90%
Stabilizator/lzopropanol	2,00%
Przykład 4
Benzyna bazowa Normal	75,00%
Komponent benzynowy lekki	4,00%
Kerocom/ADX	0,05%
Detergent DAC 4303	0,05%
Etanol paliwowy	5,00%
Metanol	5,00%
Frakcja C5	7,50%
Stabilizator/lzopropanol	3,00%
MTBE	1,25%
Przykła d 5
Benzyna bazowa Normal	60,00%
Komponent benzynowy lekki	8,75%
Etanol paliwowy	17,00%
Detergent DAC 4303	0,05%
Frakcja C5	6,70%
Stabilizator/lzopropanol	3,00%
MTHF	2,50%

PL 192 607 B1

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Benzyna silnikowa bezołowiowa klasy Premium/Eurosuper zawierająca benzynę bazową Normal, komponent benzyny lekki, detergent DAC 4303, etanol paliwowy, stabilizator/izopropanol, frakcję C5 oraz produkty pochodzenia karbochemicznego i/lub petrochemicznego i/lub produkty utylizacji odpadów, znamienna tym, że zawiera od 60%-75% w stosunku objętościowym benzyny bazowej, 17%-25% w stosunku objętościowym związków tlenowych, 1,25%-5% w stosunku objętościowym stabilizatora i współrozpuszczalnika, do 3% w stosunku objętościowym dwuetylobenzenu, 0%-35% w stosunku objętościowym toulenu, 0%-25% w stosunku objętościowym frakcji olefinowych i korzystnie związki potasu w ilości do 10 mg/l w przeliczeniu na czysty potas.
2. 2. Benzyna według zastrz. 1, znamienna tym, że jako współrozpuszczalnik zawiera łącznie izopropanol i ETBE i/lub łącznie izobutanol i metylotetrahydrofuran.
3. 3. Benzyna według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość benzyny bazowej wynosi korzystnie nie więcej niż 60% w stosunku objętościowym.