PL199733B1 - Benzyna silnikowa zawierająca komponenty z hydrokrakingu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest benzyna silnikowa w gatunku Premium o liczbie oktanowej badawczej (LOB) co najmniej 95 i liczbie oktanowej motorowej (LOM) co najmniej 85, która zawiera nie więcej niż 18% (V/V) olefin, nie więcej niż 42% (V/V), korzystnie nie więcej niż 35% (V/V) węglowodorów aromatycznych, w tym nie więcej niż 1,0% (V/V) benzenu, nie więcej niż 3,5% (m/m) tlenu, nie więcej niż 150 mg/kg siarki, posiadająca prężność par nie większą niż 60 kPa w okresie letnim. Benzyna składa się z 35 - 65% (V/V) reformatu o LOB korzystnie powyżej 99 jednostek, 20 - 45% (V/V) izomeryzatu i/lub lekkiej benzyny z destylacji pierwotnej i/lub lekkiej benzyny z hydrokrakingu, 2 do 18% (V/V) benzyny ciężkiej z hydrokrakingu (BHC) o końcu destylacji nie wyższym niż 180°C, do 15% (V/V) eterów o 5 i/lub 6 atomach węgla w cząsteczce i/lub alkoholi z jedną grupą wodorotlenową zawierających 2 - 4 węgla w łańcuchu, 0 - 7% (V/V) frakcji butanowej, 0 - 25% (V/V) benzyny z krakingu katalitycznego oraz do 10% (V/V) dodatkowych komponentów węglowodorowych i/lub związków tlenowych stanowiących uzupełnienia lub zanieczyszczenia podstawowych komponentów. Wynalazek obejmuje także benzynę zawierającą nie więcej niż 10 mg/kg siarki.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest benzyna silnikowa w gatunku Premium o liczbie oktanowej badawczej (LOB) co najmniej 95 i liczbie oktanowej motorowej (LOM) co najmniej 85 zawierająca dodatki detergentowe, która zawiera nie więcej niż 18% (V/V) olefin, nie więcej niż 42% (V/V), korzystnie nie więcej niż 35% (V/V) węglowodorów aromatycznych, w tym nie więcej niż 1,0% (V/V) benzenu, nie więcej niż 3,5% (m/m) tlenu, nie więcej niż 150 mg/kg siarki, posiadająca prężność par nie większą niż 60 kPa w okresie letnim i nie większą niż 90 kPa w okresie zimowym. Dla benzyny tej odparowanie do 70°C w okresie letnim wynosi od 20,0 do 48,0% (V/V), a w okresie zimowym od 22,0 do 50,0% (V/V), do 100°C odparowuje od 46,0 do 71% (V/V), do 150°C odparowuje co najmniej 75,0% (V/V), a destylacja kończy się w temperaturze nie wyżej niż 210°C.

Z polskiej literatury patentowej znane są benzyny bezołowiowe o różnym poziomie jakości i bardzo różnych skł adach komponentowych. Benzyny według wynalazków PL 168988 oraz PL 170290 nie zapewniają wymaganego obecnie poziomu jakości benzyny. Niektóre z wynalazków koncentrują się zasadniczo na doborze dodatków poprawiających wybrane własności użytkowe benzyn jak na przykład PL 170290. Inny wynalazek według polskiego zgłoszenia P 323298 opiera się na zastosowaniu jako kluczowego komponentu zeoformatu, to jest produktu wytwarzanego w procesie Zeoformingu, rzadko stosowanego w praktyce przemysłowej. Dodatkowo, postępowanie według tego wynalazku nie zapewnia osiągnięcia wymaganej niskiej zawartości benzenu w benzynie silnikowej.

Współczesne benzyny silnikowe muszą posiadać dobre właściwości ekologiczne oraz użytkowe i cią gle obserwuje się wzrost stawianych im wymagań . Precyzowane ostatnio wymagania o charakterze ekologicznym dotyczące benzyn bezołowiowych (Dyrektywa 98/70/EC Unii Europejskiej) nie zmieniają wymagań oktanowych, lecz ograniczają dopuszczalną zawartość w benzynie wysokooktanowych komponentów: węglowodorów aromatycznych do 42,0% (V/V) a nawet w bliskiej perspektywie do 35,0% (V/V), węglowodorów olefinowych do 18,0% (V/V) oraz benzenu do 1,0% (V/V). Dodatkowo ogranicza się prężność par benzyny do wielkości 60 kPa w okresie letnim, a także zawartość w paliwie cięższych frakcji - do 100°C musi odparować nie mniej niż 46% (V/V) benzyny (E100), a do 150°C co najmniej 75% (V/V) (E150). Zwiększa się również zawartość frakcji lekkich - do 70°C powinno odparować minimum 20% (V/V) benzyny w okresie letnim, a 22% (V/V) w okresie zimowym (E70). Obniża się także dopuszczalną zawartość siarki w benzynie do 150 mg/kg, a w dalszej perspektywie do 10 mg/kg.

Benzyny Premium o podobnych parametrach jakościowych jak objęte poniższym wynalazkiem znane są z wynalazków według polskich zgłoszeń P 332684 oraz P 347524. Zostały one opracowane przy poszukiwaniu możliwości spełnienia zaostrzonych wymagań jakościowych dla benzyn silnikowych produkowanych w dużym zakładzie rafineryjnym z rozbudowanym schematem produkcyjnym i instalacjami petrochemicznymi. Duża różnorodność produkowanych komponentów benzynowych, zarówno w części rafineryjnej jak i petrochemicznej oraz możliwość ich różnorodnego wykorzystania zarówno jako komponentów benzynowych, surowca dla dalszego przerobu lub gotowych produktów o innym niż benzyna silnikowa zastosowaniu, pozwalał a na elastyczne kształ towanie formuł benzyny Premium.

Możliwość spełnienia podwyższonych wymagań dotyczących zawartości siarki oraz benzenu zależy bezpośrednio od zawartości tych substancji w komponentach i w zasadzie, ich obniżanie nie wywiera wpływu na inne właściwości benzyn, natomiast ograniczenie sumarycznej zawartości węglowodorów aromatycznych oraz olefinowych w komponentach powoduje obniżenie liczb oktanowych kompozycji. Ta utrata potencjału oktanowego podstawowych komponentów rafineryjnych, jakimi są reformat, zawierający około 70% węglowodorów aromatycznych i benzyna krakingowa, zawierająca około 30% olefin może być zrekompensowana, w sposób tradycyjny, przez wprowadzenie w skład benzyn wysokooktanowych komponentów nie zwierających węglowodorów aromatycznych i/lub olefinowych takich jak organiczne związki tlenowe - etery i alkohole a także komponentów izoparafinowych na przykład alkilatu i izomeryzatu, ale ich dostępność jest ograniczona, a także w przypadku związków tlenowych dodatkowo limitowana dopuszczalną zawartością tlenu w benzynie silnikowej.

Badając kompozycje benzynowe, które mogłyby w sposób technicznie uzasadniony spełniać zaostrzone wymagania o charakterze ekologicznym a dodatkowo posiadać dobre właściwości użytkowe stwierdzono, że dobierając odpowiednio komponenty węglowodorowe o zróżnicowanej liczbie oktanowej oraz wybrane związki tlenowe można w znacznej mierze ułatwić spełnienie nowych wymaPL 199 733 B1 gań przez wykorzystanie ujawnionych bonusów oktanowych zaobserwowanych w układach technologicznych występujących w warunkach rafinerii o rozbudowanym schemacie produkcyjnym.

Bonusy takie stwierdzono w układach, w których występowała benzyna ciężka z procesu hydrokrakingu, tradycyjnie stosowana uprzednio jako wsad do procesu reformowania katalitycznego, obok benzyny z krakingu katalitycznego, reformatu oraz innych komponentów rafineryjnych i petrochemicznych oraz związków tlenowych.

W praktyce rafineryjnej czę sto wystę puje sytuacja, ż e krytycznymi parametrami dla benzyn o podwyż szonych wymaganiach są : zawartość wę glowodorów aromatycznych, w tym benzenu oraz możliwość osiągnięcia wymaganego poziomu E 100.

Szczególne trudności mogą wystąpić w rafineriach o prostym schemacie produkcyjnym, w których benzynę bezołowiową zestawia się z niewielkiej ilości komponentów, z których podstawowymi są reformat oraz izomeryzat.

Przy rozpatrywaniu takiego układu technologicznego nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest wykorzystanie w kompozycjach benzyny Premium znacznych ilości benzyny ciężkiej z procesu hydrokrakingu (BHC), o niskiej liczbie oktanowej, bez konieczności jej reformowania.

W takim prostym ukł adzie technologicznym stwierdzono wystę powanie zaskakują co duż ych bonusów oktanowych, co pozwoliło na wprowadzenie do kompozycji benzynowych znaczących ilości niskooktanowej benzyny ciężkiej z hydrokrakingu. W kompozycjach takich zaobserwowano także wystąpienie, bardzo korzystnego, znacznego bonusu E 100. Szczególnie duże efekty osiąga się jeżeli koniec wrzenia BHC zostanie obniżony w stosunku do zwykle stosowanego przy kierowaniu tego strumienia jako wsadu dla reformingu katalitycznego.

Według wynalazku benzynę silnikową w gatunku Premium o liczbie oktanowej badawczej (LOB) co najmniej 95 i liczbie oktanowej motorowej (LOM) co najmniej 85 zestawia się tak, że zawiera nie więcej niż 18% (V/V) olefin, nie więcej niż 42% (V/V), korzystnie nie więcej niż 35% (V/V) węglowodorów aromatycznych, nie więcej niż 1,0% (V/V) benzenu, nie więcej niż 3,5% (m/m) tlenu, nie więcej niż 150 mg/kg siarki, posiada prężność par nie większą niż 60 kPa w okresie letnim i nie większą niż 90 kPa w okresie zimowym, jej odparowanie do 70°C w okresie letnim wynosi od 20,0 do 48,0% (V/V), w okresie zimowym od 22,0 do 50,0% (V/V), do 100°C odparowuje od 46,0 do 71% (V/V), do 150°C odparowuje co najmniej 75,0% (V/V), jej destylacja kończy się w temperaturze nie wyżej niż 210°C przy czym benzyna składa się z 35 - 65% (V/V) reformatu o LOB korzystnie powyżej 99 jednostek, zawierającego nie więcej niż 1,8% (V/V) benzenu, 20 - 45% (V/V) izomeryzatu i/lub lekkiej benzyny z destylacji pierwotnej i/lub lekkiej benzyny z hydrokrakingu, 2 do 18% (V/V) benzyny ciężkiej z hydrokrakingu (BHC) o końcu destylacji nie wyższym niż 180°C, korzystnie nie wyższym niż 165°C, do 15% (V/V) eterów o 5 i/lub 6 atomach węgla w cząsteczce i/lub alkoholi z jedną grupą wodorotlenową zawierających 2 - 4 węgle w łańcuchu, 0 - 7% (V/V) frakcji butanowej, 0 - 25% (V/V) benzyny z krakingu katalitycznego, do 10% (V/V) dodatkowych komponentów węglowodorowych i/lub związków tlenowych stanowiących uzupełnienia lub zanieczyszczenia podstawowych komponentów.

Wprowadzenie do komponowania BHC pozwala na stosunkowo łatwe osiągnięcie wymaganego poziomu zawartości węglowodorów aromatycznych w komponowanej benzynie.

Wynalazek obejmuje także benzynę zawierającą siarkę w ilości nie większej niż 10 mg/kg, którą zestawiono eliminując z formuły komponenty zawierające większą ilość siarki, takie jak benzyna z krakingu katalitycznego i destylat pierwotny.

Istotę wynalazku dodatkowo ilustrują poniższe przykłady wykonania, które nie ograniczają jednak jego zakresu.

P r z y k ł a d 1

Do skomponowania benzyn silnikowych użyto niżej podanych komponentów:

1. Reformat o LOB 100,1 zawierający 1,5% (V/V) benzenu (Ref. 1).

2. Izomeryzat o LOB 88,5 nie zawierający węglowodorów aromatycznych i benzenu.

3. Benzynę ciężką z hydrokrakingu o właściwościach podanych w tabeli 1 (BHC 1).

4. Eter metylowo tert-butylowy (EMTB).

5. Eter etylowo-tert-butylowy (EETB).

6. Etanol (ET).

7. Alkohol tert - butylowy (TBA).

8. Benzyna z krakingu katalitycznego (BK) o LOB 92,6 zawierająca 26% (V/V) węglowodorów aromatycznych, w tym 0,8% (V/V) benzenu.

9. Frakcja węglowodorów C4 o LOB 96 (C4).

PL 199 733 B1

Do skomponowania benzyn wg wynalazku użyto przywołanych powyżej typowych komponentów rafineryjnych o standardowej jakości. W tabeli 2 zestawiono, składy skomponowanych benzyn oraz ich właściwości.

T a b e l a 1.

Właściwości benzyny ciężkiej z hydrokrakingu

Lp.	Parametry	Własności próbek
BHC1	BHC2
1.	LOB	56,5	59,6
2.	LOM	55,6	58,7
	Skład frakcyjny Początek destylacji, °C	103,8	102,1
3.	E 100,% (V/V)	0,0	0,0
	E 150,% (V/V)	81,3	88,0
	Koniec destylacji, °C	178,8	173,7
4.	Zawartość aromatów,% (V/V)	6,0	3,2
5.	Zawartość benzenu,% (V/V)	0,2	0,1
6.	Prężność par, kPa	8,4	7,8

T a b e l a 2

Skład i właściwości przykładowych kompozycji benzyny Premium

Komponenty	Przykłady
1A	1B	1C	1D	1E	1F
1	2	3	4	5	6	7
Ref. 1	51,0	50,0	50,0	50,0	50,0	47,0
Izom.	29,0	28,1	25,0	27,0	28,0	26,0
BHC 1	11,0	12,2	10,0	12,0	10,0	15,0
EMTB	-	3,7	-	-	-	-
EETB	-	-	-	3,0	-	-
ET	5,0	4,0	4,0	4,0	4,0	10,0
TBA	-	-	-	-	4,0	-
BK	-	-	7,0	-	-	-
C4	4,0	2,0	4,0	4,0	4,0	2,0
Właściwości
LOB	Obliczona	92,8	93,0	93,0	93,0	93,8	92,4
Oznaczona	95,1	95,2	94,9	95,0	95,5	95,1
Bonus	2,3	2,2	1,9	2,0	1,7	2,7
LOM	Obliczona	85,7	85,6	85,4	85,6	86,4	84,9
Oznaczona	86,2	86,3	85,8	86,2	86,4	85,6
Bonus	0,5	0,7	0,4	0,6	0,0	0,7

PL 199 733 B1 cd. tabeli 2

1	2	3	4	5	6	7
Skład frakcyjny: E 70	33,0	33,0	32,0	31,0	35,0	42,0
E 100	47,0	46,0	44,0	45,0	49,0	51,0
Bonus E100	+6,0	+5,0	+4,0	+4,0	+6,0	+ 10,0
E 150	84,0	82,0	80,0	81,0	82,0	85,0
Prężność par, kPa	66,30	57,10	64,10	63,80	64,20	62,30
Zawartość siarki, mg/kg	3,00	3,00	30,00	3,00	2,00	3,00
Zawartość aromatów,% (V/V)	35,30	34,70	36,40	34,7	34,6	32,9
Zawartość benzenu	0,79	0,77	0,83	0,77	0,77	0,74
Zawartość tlenu,% (m/ιτι)	1,83	2,02	1,46	2,00	2,36	3,63

P r z y k ł a d 2

Komponenty używane w przykładzie 1 uzupełniono o poniższe:

1. Eter metylowo-tert-amylowy (TAME).

2. Reformat o LOB 96,0 (Ref. 2).

3. Benzynę ciężką z hydrokrakingu o właściwościach podanych w tabeli 1 (BHC 2). Z wyżej scharakteryzowanych komponentów zestawiono szereg próbek benzyny Premium. W tabeli 3 zestawiono ich składy oraz właściwości.

T a b e l a 3

Skład i właściwości przykładowych kompozycji benzyny Premium

Komponenty	Przykłady
2A	2B	2C	2D	2E	2F	2G
1	2	3	4	5	6	7	8
Ref. 1	50,0	32,0	-	57,0	50,0	46,0	52,0
Ref. 2	-	20,0	53,0	-	-	-	-
Izom.	27,0	26,5	24,3	30,0	28,0	28,0	27,0
BHC 1	12,0	9,0	7,0	5,6	11,0	-	-
BHC 2	-	-	-	-	-	14,0	12,0
EMTB	-	3,0	4,0	-	6,0	5,5	-
TAME	3,0	-	-	-	-	-	2,0
ET	4,0	4,5	6,7	7,4	-	4,5	5,0
C4	4,0	5,0	5,0	-	5,0	2,0	2,0
Właściwości
LOB	Obliczona	92,7	93,4	94,0	95,2	93,2	92,8	92,9
Oznaczona	95,1	95,3	95,8	96,8	95,4	95,0	95,0
Bonus	2,4	1,9	1,8	1,6	2,2	2,2	2,1
LOM	Obliczona	85,6	85,3	85,2	86,9	85,5	85,0	85,2
Oznaczona	86,0	85,8	85,7	87,2	86,0	85,5	85,7
Bonus	0,4	0,5	0,5	03	0,5	0,5	0,5

PL 199 733 B1 cd. tabeli 3

1	2	3	4	5	6	7	8
Skład frakcyjny: E 70	30,0	35,0	38,0	34,0	31,0	36,0	30,0
E 100	44,0	48,0	50,0	48,0	48,0	49,0	46,0
Bonus E100	+3,0	+5,0	+7,0	+6,0	+5,0	+6,0	+6,0
E 150	81,0	83,0	84,0	83,0	82,0	82,0	82,0
Prężność par, kPa	67,1	71,8	72,1	58,0	68,6	61,4	60,2
Zawartość siarki, mg/kg	3,0	2,0	2,0	2,0	3,0	3,0	3,0
Zawartość aromatów,% (V/V)	34,7	34,7	34,3	38,6	34,0	31,4	35,3
Zawartość benzenu	0,77	0,71	0,80	0,72	0,63	0,58	0,66
Zawartość tlenu,% (m/m)	1,94	2,11	3,07	2,68	0,92	2,64	2,14

Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

1. Benzyna silnikowa w gatunku Premium o liczbie oktanowej badawczej (LOB) co najmniej 95 i liczbie oktanowej motorowej (LOM) co najmniej 85 zawierająca nie więcej niż 18% (V/V) olefin, nie więcej niż 42% (V/V), korzystnie nie więcej niż 35% (V/V) węglowodorów aromatycznych, nie więcej niż 1,0% (V/V) benzenu, nie więcej niż 3,5% (m/m) tlenu, nie więcej niż 150 mg/kg siarki, posiadająca prężność par nie większą niż 60 kPa w okresie letnim i nie większą niż 90 kPa w okresie zimowym, której odparowanie do 70°C w okresie letnim wynosi od 20,0 do 48,0% (V/V), a w okresie zimowym od 22,0 do 50,0% (V/V), do 100°C odparowuje od 46,0 do 71,% (V/V), do 150°C odparowuje co najmniej 75,0% (V/V), a destylacja kończy się w temperaturze nie wyżej niż 210°C, znamienna tym, że składa się z 35 - 65% (V/V) reformatu o LOB korzystnie powyżej 99 jednostek, zawierającego nie więcej niż 1,8% (V/V) benzenu, 20 - 45% (V/V) izomeryzatu i/lub lekkiej benzyny z destylacji pierwotnej i/lub lekkiej benzyny z hydrokrakingu, 2 - 18% (V/V) benzyny ciężkiej z hydrokrakingu o końcu destylacji nie wyższym niż 180°C, korzystnie nie wyższym niż 165°C, do 15% (V/V) eterów o 5 i/lub 6 atomach węgla w cząsteczce i/lub alkoholi z jedną grupą wodorotlenową zawierających 2 - 4 węgle w łańcuchu, 0 - 7% (V/V) frakcji butanowej, 0 - 25% (V/V) benzyny z krakingu katalitycznego, do 10% (V/V) dodatkowych komponentów węglowodorowych i/lub związków tlenowych stanowiących uzupełnienia lub zanieczyszczenia podstawowych komponentów.

2. Benzyna według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera siarkę w ilości nie większej niż 10 mg/kg.