PL204846B1 - Benzyna silnikowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest benzyna silnikowa o liczbie oktanowej motorowej MON co najmniej 81 i liczbie oktanowej badawczej RON co najmniej 91 to jest odpowiadającej gatunkowi Regular. Benzyna ta spełnia wszystkie wymagania określone w EN 228:2004. Wynalazek obejmuje dobór komponentów i ich wzajemnych stosunków umożliwiających ekonomiczne wytwarzanie takiej benzyny i jednocześnie ułatwiające równolegle prowadzon ą produkcję benzyn o wyższej liczbie oktanowej.

Z polskiej literatury patentowej znane są benzyny bezołowiowe o wyższym poziomie liczby oktanowej, na przykład wynalazki PL 168 988 oraz PL 186 095, koncentrują się na takim doborze komponentów oraz ich wzajemnych stosunków, aby uzyskać możliwie duży bonus oktanowy przy zestawianiu benzyny Premium lub Super zapewniając tym odpowiednią ekonomiczną efektywność produkcji, lecz benzyny te nie spełniają aktualnych wymagań ekologicznych.

Opis patentowy PL 170 290 koncentruje się zasadniczo na doborze dodatków poprawiających niektóre własności użytkowe benzyn, lecz nie zapewnia uzyskania innych wymaganych właściwości. Szereg innych zgłoszonych w Polsce wynalazków dotyczy różnych wariantów produkcji benzyn bezołowiowych spełniających aktualne i przyszłe podstawowe wymagania użytkowe i ekologiczne jak na przykład wynalazki według zgłoszeń P- 364 147, P - 364 068, P - 361 246 oraz P - 358 191. Koncentrują się one jednak na możliwie ekonomicznym osiągnięciu wymaganego poziomu jakości benzyn Premium.

Precyzowane ostatnio wymagania o charakterze ekologicznym dotyczące benzyn bezołowiowych (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 98/70/EC, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2003/17/WE) nie zmieniają w stosunku do obecnej praktyki, wymagań oktanowych i tak na przykład: benzyna w gatunku Premium powinna posiadać liczbę oktanową badawczą (RON) nie niższą niż 95 jednostek i liczbę oktanową oznaczaną metodą motorową (MON) nie niższą, niż 85 a Regular odpowiednio 91 i 81, lecz ograniczają dopuszczalną zawartość w benzynie wysokooktanowych składników: węglowodorów aromatycznych do 35,0% (V/V), węglowodorów olefinowych do 18,0% (V/V) z tym, że w benzynie Regular do 21% (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 przedestylować 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 przedestylować 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 50 mg/kg, a w dalszej perspektywie do 10 mg/kg.

Możliwość spełnienia powyższych wymagań dotyczących zawartości siarki i benzenu zależy bezpośrednio od zawartości tych substancji w komponentach i, w zasadzie, ich obniżanie nie wywiera wpływu na inne własności benzyn natomiast ograniczenie zawartości węglowodorów aromatycznych oraz olefinowych utrudnia osiągnięcie odpowiednich liczb oktanowych kompozycji.

Zwiększone wymagania dla benzyn, wynikające z powyższych Dyrektyw mają za zadanie obniżyć uciążliwość transportu samochodowego dla środowiska naturalnego. Dodatkowe wymagania dla benzyny precyzuje przemysł samochodowy. Mają one poprawić warunki eksploatacji samochodów, zmniejszyć ich awaryjność i przynieść dalsze ograniczenie emisji zanieczyszczeń.

W kraju o zróż nicowanym parku samochodowym obejmują cym pojazdy o róż nych wymaganiach oktanowych celowe jest wytwarzanie różnych gatunków benzyn, a struktura tej produkcji powinna być zbliżona do struktury zapotrzebowania oktanowego parku pojazdów. Obniżenie wymagań oktanowych dla części produkowanych benzyn ułatwia spełnienie wymagań ekologicznych w zakresie zawartości węglowodorów aromatycznych dla całej produkowanej ilości benzyn silnikowych oraz poprawia ekonomikę ich wytwarzania nie pogarszając efektów ich stosowania do napędu pojazdów. Wiadomo bowiem, że nie uzyskuje się żadnych pozytywnych efektów przy stosowaniu paliw o wyższej niż wymagana przez silnik liczba oktanowa. Benzyny wysokooktanowe (LO > 95) opracowane zostały dla silników o wysokich stopniach sprężania (powyżej 9,5 - 10). Stosowanie benzyn o tym zakresie liczby oktanowej w silnikach o mniejszych stopniach sprężania (np. rzędu 7,5-9,0) nie jest wskazane. W takich przypadkach spalanie przebiega w silniku zbyt wolno, podwyż sza się temperatura spalin (może występować przegrzewanie zaworów wylotowych) i może wzrastać zużycie paliwa.

Przy opracowywaniu technologii wytwarzania, będącej przedmiotem wynalazku, benzyny dla rafinerii o rozbudowanym schemacie produkcyjnym nieoczekiwanie okazało się, że dobierając odpowiednio komponenty węglowodorowe i związki tlenowe oraz ich proporcje można uzyskać bardzo duże bonusy oktanowe w opracowanych kompozycjach benzyny Regular. Dzięki tym ujawnionym

PL 204 846 B1 bonusom można było do tej benzyny wprowadzić bardzo duże ilości komponentów o stosunkowo niskich liczbach oktanowych co ułatwiło zagospodarowanie wszystkich komponentów i produkcję benzyn o wyższych liczbach oktanowych spełniających podwyższone wymagania ekologiczne.

Według wynalazku, benzyna silnikowa w gatunku Regular o liczbie oktanowej badawczej (RON) co najmniej 91, korzystnie co najmniej 92 i liczbie oktanowej motorowej (MON) co najmniej 81, korzystnie co najmniej 82, zawiera nie więcej niż 21% (V/V) węglowodorów olefinowych, nie więcej niż 35% (V/V) węglowodorów aromatycznych, nie więcej niż 1,0% (V/V) benzenu, nie więcej niż 2,7% (m/m) tlenu, nie więcej niż 50 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), 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 i charakteryzuje się tym, że składa się z 15-40% (V/V) reformatu o RON korzystnie powyżej 96 jednostek, i/lub frakcji składającej się głównie z węglowodorów aromatycznych zawierających 7 do 10 węgli w cząsteczce, 15-40% (V/V) rafinatu z ekstrakcji aromatów i/lub benzyny ciężkiej z hydrokrakingu o końcu destylacji nie wyższym niż 180°C, korzystnie nie wyższym niż 165°C, do 25% (V/V) izomeryzatu frakcji C5/C6, i/lub jego lekkiej frakcji zawierającej nie więcej niż 5% (V/V) naftenów i/lub lekkiej frakcji z destylacji pierwotnej, 15 do 35% (V/V) ciężkiej benzyny z krakingu katalitycznego i/lub szeroko frakcyjnej benzyny z krakingu katalitycznego, do 30% (V/V) lekkiej benzyny z krakingu katalitycznego i/lub frakcji C5 zawierającej powyżej 50% (V/V) węglowodorów olefinowych, do 10% (V/V) alkilatu, do 10% (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, do 10% (V/V) frakcji butanowej, do 10% (V/V) dodatkowych komponentów węglowodorowych i/lub związków tlenowych stanowiących uzupełnienia lub zanieczyszczenia podstawowych komponentów.

Dla poprawienia właściwości eksploatacyjnych do benzyny wprowadza się dobrane dodatki w ilości do 0,3% (m/m). Mają one za zadanie ograniczyć powstawanie osadów w układzie zasilania, na zaworach i w komorze spalania oraz poprawić własności korozyjne benzyny, jej odporność na starzenie, a w razie potrzeby także własności smarne oraz inne własności eksploatacyjne. Benzyna z dodatkami wykazuje minimalny poziom zanieczyszczeń układu zasilania oraz zaworów w testach silnikowych.

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

P r z y k ł a d 1

Do zestawiania benzyn użyto niżej podanych, typowych komponentów rafineryjnych takich jak:

1. Reformat (REF)

2. Frakcja węglowodorów aromatycznych (AR)

4. Rafinat z ekstrakcji aromatów (RAF)

7. Benzyna ciężka z krakingu katalitycznego (BKC)

6. Benzyna lekka z krakingu katalitycznego (BKL)

3. Frakcja olefinowa C5 (C5)

5. Alkilat (AL)

8. Izomeryzat (IZO)

9. Frakcja węglowodorów C4 (C4)

10. Eter metylowo-tert-butylowy (EETB).

Podstawowe właściwości użytych komponentów zestawiono w Tablicy 1

T a b l i c a 1 Właściwości komponentów

Komponent	REF	BKL	BKC	AL	AR	BHC	RAF	MTBE	C5	C4	IZO
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
RON	98,9	94,1	89,4	94,1	103,5	65,1	64,5	120,0	96,0	96,0	87,5
MON	88,9	81,8	78,5	92,0	92,0	64,2	64,0	100,0	80,5	90,0	86,0
Gęstość, kg/m3	818	670	785	707	902	773	691	740	640	590	657
E 70, % (V/V)	0	84	0	5	0	0	5	100	100	100	93

PL 204 846 B1 cd. tablicy 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
E 100, % (V/V)	7	97	7,5	20	0	0	75	100	100	100	98
E 150, % (V/V)	82	100	69	91	5	85	99	100	100	100	100
E 180, % (V/V)	97	100	93	95	98	100	100	100	100	100	100
RVP, kPa	22	88	11	41	21	9	42	55	130	380	95
Zawartość siarki, mg/kg	1,0	75,0	93,1	5,0	30,0	5,0	1,0	5,0	9,0	0,0	5,0
Zawartość aromatów, % (V/V)	71,4	4,8	48,0	0,0	91,0	9,0	8,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Zawartość olefin, % (V/V)	0,0	57,0	23,0	0,0	9,0	1,0	0,0	0,0	65,0	10,0	0,0
Zawartość benzenu, % (V/V)	0,6	0,8	0,1	0,0	0,0	0,3	0,01	0,0	0,3	0,0	0,0

W tablicy 2 zestawiono składy doświadczalnych kompozycji oraz właściwości zestawionych benzyn.

T a b l i c a 2

Składy i właściwości zestawionych benzyn

Komponenty	Przykłady
4	10	12	13	16
REF	15	15	9	23	20
BKL	10	10	10	13	14
BKC	15	16	15	25	22
AL	-	-	-	-	5
AR	13	7	21	5	6
RAF	30	30	32	20	22
MTBE	-	6	-	-	-
C5	7	7	6	10	5
C4	10	9	7	4	6
Właściwości
RON	Obliczona	86,8	87,7	86,6	88,8	88,3
Oznaczona	91,0	91,3	91,5	92,4	91,8
Bonus	4,2	3,6	4,9	3,6	3,5
MON	Obliczona	79,1	79,5	78,9	79,8	80,0
Oznaczona	81,5	81,6	81,7	81,7	81,9
Bonus	2,4	2,1	2,8	1,9	1,9
Gęstość	736	728	749	742	739
Skład frakcyjny
E 70, %(V/V)	Obliczona	26,9	31,9	23,0	25,9	24,1
Oznaczona	24,5	28,5	21,0	21,0	21,0
Bonus	-2,4	-3,4	-2,0	-4,9	-3,1

PL 204 846 B1 cd. tablicy 2

E 100, %(V/V)	Obliczona	51,4	56,4	48,5	45,1	45,1
Oznaczona	51,9	58,7	49,1	49,1	48,4
Bonus	0,5	2,3	0,6	4,0	3,3
E 150, %(V/V)	Obliczona	80,0	85,4	73,5	83,2	83,2
Oznaczona	88,7	90,0	87,7	86,4	86,4
Bonus	8,7	4,6	14,2	3,2	4,1
TKD, °C	192	189	196	191	196
RVP, kPa	85,0	-	-	57,2	-
Zawartość siarki, mg/kg	26,4	25,9	28,7	35,9	33,9
Zawartość aromatów, %(V/V)	32,6	27,6	35,0	35,2	32,7
Zawartość olefin, %(V/V)	15,9	15,5	15,6	20,5	17,4
Zawartość benzenu, %(V/V)	0,21	0,21	0,17	0,30	0,27

P r z y k ł a d 2

Zestaw komponentów stosowanych w przykładzie 1 uzupełniono o:

1. Benzynę ciężką z hydrokrakingu (BHC)

2. Etanol (ET)

T a b l i c a 3

Składy i właściwości zestawionych benzyn

Komponenty	Przykłady
9	17	19
REF	19	20	16,5
BKL	10	10	10
BKC	15	24,5	25
AL	-	4	5
AR	13	6	6
BHC	10	-	-
RAF	16	22	11
ET	-	4,5	4,5
C5	7	4	5
C4	10	5	6
IZO	-	0	11
Właściwości
RON	Obliczona	88,2	89,3	91,6
Oznaczona	92,0	92,0	94,7
Bonus	3,8	2,7	3,1
MON	Obliczona	80,1	80,7	82,9
Oznaczona	81,7	82,4	84,0
Bonus	1,6	1,7	1,1

PL 204 846 B1 cd. tablicy 3

Gęstość	749	748	739
Skład frakcyjny
E 70, %(V/V)	Obliczona	26,2	18,7	26,2
Oznaczona	22,1	24,1	26,8
Bonus	-4,1	5,4	0,6
E 100, %(V/V)	Obliczona	41,2	43,7	48,7
Oznaczona	47,0	44,7	48,7
Bonus	5,8	1	0
E 150, %(V/V)	Obliczona	77,9	82,5	83,0
Oznaczona	86,8	86,3	84,4
Bonus	8,9	3,8	1,4
TKD, °C	196	196	197
RVP, kPa	87,8	72,9	-
Zawartość siarki, mg/kg	26,8	33,1	34,1
Zawartość aromatów, %(V/V)	35,3	33,7	30,6
Zawartość olefin, %(V/V)	16,0	15,0	15,8
Zawartość benzenu, %(V/V)	0,26	0,24	0,22

Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Benzyna silnikowa w gatunku Regular o liczbie oktanowej badawczej (RON) co najmniej 91, korzystnie co najmniej 92 i liczbie oktanowej motorowej (MON) co najmniej 81, korzystnie co najmniej 82, zawierająca nie więcej niż 21% (V/V) węglowodorów olefinowych, nie więcej niż 35% (V/V) węglowodorów aromatycznych, nie więcej niż 1,0% (V/V) benzenu, nie więcej niż 2,7% (m/m) tlenu, nie więcej niż 50 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 15-40% (V/V) reformatu o RON korzystnie powyżej 96 jednostek, i/lub frakcji składającej się głównie z węglowodorów aromatycznych zawierających 7 do 10 węgli w cząsteczce, 15-40% (V/V) rafinatu z ekstrakcji aromatów i/lub benzyny ciężkiej z hydrokrakingu o końcu destylacji nie wyższym niż 180°C, korzystnie nie wyższym niż 165°C, do 25% (V/V) izomeryzatu frakcji C5/C6 i/lub jego lekkiej frakcji zawierającej nie więcej niż 5% (V/V) naftenów i/lub lekkiej frakcji z destylacji pierwotnej, 15 do 35% (V/V) ciężkiej benzyny z krakingu katalitycznego i/lub szeroko frakcyjnej benzyny z krakingu katalitycznego, do 30% (V/V) lekkiej benzyny z krakingu katalitycznego i/lub frakcji C5 zawierającej powyżej 50% (V/V) węglowodorów olefinowych, do 10% (V/V) alkilatu, do 10% (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, do 10% (V/V) frakcji butanowej, do 10% (V/V) dodatkowych komponentów węglowodorowych i/lub związków tlenowych stanowiących uzupełnienia lub zanieczyszczenia podstawowych komponentów.

2. Benzyna według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że zawiera do 0,3% (m/m) dodatków ograniczających powstawanie osadów w układzie zasilania, na zaworach i w komorze spalania oraz poprawiających jej własności korozyjne, odporność na starzenie, własności smarne oraz inne własności eksploatacyjne.