RU2122567C1

RU2122567C1 - Fuel composition

Info

Publication number: RU2122567C1
Application number: RU95106804A
Authority: RU
Inventors: В.А. Пенин; В.В. Соколов; О.А. Бурмистров; Д.И. Кравишвили
Original assignee: Пенин Владимир Алексеевич
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1998-11-27
Also published as: RU95106804A

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: claimed motor petrol-based fuel composition comprises 5- 50% gas condensate containing up to 16% C₁-C₄ hydrocarbons, up to 80% C₆ or higher hydrocarbons said fuel composition has density of 630-652 kg/cubic m. The claimed composition further comprises 10.0-25 vol % ethyl benzene or other high-octane components. EFFECT: improved properties of the fuel composition. 2 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Данное изобретение относится к углеводородным топливам, используемым в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания (ДВС), и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства, где используют автомобильные бензины. This invention relates to hydrocarbon fuels used in carburetor internal combustion engines (ICE), and can find application in any sector of the economy where automobile gasolines are used.

Потребности народного хозяйства в бензинах непрерывно возрастают в связи с постоянным ростом автомобильного парка страны. Расширение производства автомобильных бензинов лимитируется дефицитностью его компонентов. The needs of the national economy in gasoline are constantly increasing due to the constant growth of the country's fleet. The expansion of gasoline production is limited by the scarcity of its components.

Известны топливные композиции, содержащие в своем составе высокооктановые компоненты - изопентан, алкилат, а также кислородосодержащие компоненты - метанол, этанол, изобутанол, метил-третбутиловый эфир (МТБЭ) [1]. Known fuel compositions containing high-octane components - isopentane, alkylate, and oxygen-containing components - methanol, ethanol, isobutanol, methyl tert-butyl ether (MTBE) [1].

Недостатком этих топлив является дефицитность и дороговизна. The disadvantage of these fuels is the scarcity and high cost.

Известна топливная композиция, содержащая синтетический углеводородный автомобильный бензин в количестве 70-85 об.% и 15-30 об.% газового конденсата с октановым числом 50-65 (ИМ) [2]. Синтетический бензин содержит более 50% ароматических углеводородов и получают его конверсией низшего C₈- алифатического соединения в длинноцепочечное алифатическое соединение, имеющее гетероатом, например серу, кислород, азот, галоген.Known fuel composition containing synthetic hydrocarbon gasoline in the amount of 70-85% vol. And 15-30% vol. Gas condensate with an octane rating of 50-65 (IM) [2]. Synthetic gasoline contains more than 50% aromatic hydrocarbons and is obtained by converting a lower C ₈ aliphatic compound into a long chain aliphatic compound having a heteroatom, for example sulfur, oxygen, nitrogen, halogen.

Недостатком этого топлива также является дефицитность, дороговизна и сложность получения. Кроме того, содержание в бензине более 50% ароматических углеводородов приводит к загрязнению окружающей среды за счет образования токсичных веществ в процессе эксплуатации топлива, а также к увеличению нагарообразования в двигателях. The disadvantage of this fuel is also the scarcity, high cost and complexity of obtaining. In addition, the content in gasoline of more than 50% of aromatic hydrocarbons leads to environmental pollution due to the formation of toxic substances during fuel operation, as well as to an increase in carbon formation in engines.

Известно использование бензиновых фракций, выделенных из газоконденсата в качестве автомобильного бензина [3]. It is known to use gasoline fractions isolated from gas condensate as motor gasoline [3].

Недостатком этого топлива является невозможность получения товарных бензинов с октановым числом более 76 ед (ММ). The disadvantage of this fuel is the inability to obtain marketable gasolines with an octane rating of more than 76 units (MM).

Известны топливные композиции на основе бензиновых фракций различных производств нефтепереработки с добавлением бензиновых фракций, выделенных из газоконденсата [4,5]. Known fuel compositions based on gasoline fractions of various oil refining industries with the addition of gasoline fractions isolated from gas condensate [4,5].

Недостатком этих топлив является следующее:
Получаемые из газоконденсатов бензиновые фракции с температурой конца кипения 150-200^oC не отвечают по октановому числу, температурам начала кипения и выкипания 10% требованиям ГОСТа. Снижение температуры конца кипения до 120-130^oC приводит к повышению октанового числа до 73 ед (ИМ). Однако, во-первых, приводит к значительной потере бензиновых фракций, во-вторых, по-прежнему необходимо добавление дефицитных высокооктановых компонентов (алкилатов, антидетонаторов).The disadvantage of these fuels is the following:
The gasoline fractions obtained from gas condensates with a boiling point of 150-200 ^o C do not meet the octane number, boiling point and boiling point of 10% according to GOST. Lowering the temperature of the end of boiling to 120-130 ^o C leads to an increase in the octane number to 73 units (MI). However, firstly, it leads to a significant loss of gasoline fractions, and secondly, the addition of scarce high-octane components (alkylates, antiknock) is still necessary.

Целью данного изобретения является расширение сырьевой базы производства автомобильного бензина и улучшение его экологических характеристик. The aim of this invention is to expand the raw material base for the production of gasoline and improve its environmental performance.

Поставленная цель достигается топливной композицией на основе автомобильного бензина с добавлением газоконденсата (ГК), выкипающего до 200^oC с содержанием углеводородов C₊₄ до 16%, углеводородов C₆₊ до 80% и плотностью при 20^oC 630-652 кг/м³ в количестве 5-50%.This goal is achieved by a fuel composition based on motor gasoline with the addition of gas condensate (GC) boiling up to 200 ^o C with a hydrocarbon content of C ₊₄ up to 16%, hydrocarbons C ₆₊ up to 80% and a density at 20 ^o C 630-652 kg / m ³ in an amount of 5-50%.

Для повышения октанового числа автомобильного бензина композиция может содержать 10,0-25 об.% этилбензола, толуола или других высокооктановых добавок. To increase the octane number of motor gasoline, the composition may contain 10.0-25 vol.% Ethylbenzene, toluene or other high-octane additives.

Фракция углеводородов C₊₄ характеризуется повышенным октановым числом (78,0 еl ИМ), повышенным давлением насыщенных паров и соответственно большей склонностью к образованию паровых пробок в системе питания, характеризуемой температурой поддержания равновесного состояния пар-жидкость (по методике комплекса методов квалификационной оценки бензинов).The C ₊₄ hydrocarbon fraction is characterized by an increased octane number (78.0 eI MI), increased saturated vapor pressure and, accordingly, a greater tendency to form vapor plugs in the power system, characterized by the temperature of maintaining the vapor-liquid equilibrium state (according to the methodology of a complex of methods for qualifying gasolines) .

В совокупности этих показателей увеличение содержания фракции C₊₄ в бензине способствует увеличению октанового числа бензина и одновременно увеличению склонности к образованию паровых пробок, нарушающих подачу бензина в системе питания, что приводит к резкому снижению мощности двигателя (в случае повышения концентрации фракции C₊₄ в газоконденсате более 16%). При содержании C₊₄ до 16% мощность двигателя меняется незначительно, т.к. отрицательный фактор - увеличение склонности к образованию паровых пробок компенсируется возможностью повышения мощности двигателя за счет большего октанового числа топливной композиции (фиг. 1), а также табл. 1. Октановое число ГК хорошо коррелируется с массовым содержанием C₊₆ при их значении до 80%. Данные по основным параметрам ГК представлены в табл. 2. В таблице приведены химический состав ГК, плотность при 20^oC, давление насыщенных паров при 37,8^oC, температуры начала и конца кипения, октановые числа ГК и т.д.In the aggregate of these indicators, an increase in the content of the C ₊₄ fraction in gasoline increases the octane number of gasoline and at the same time increases the tendency to form steam plugs that interrupt the supply of gasoline in the power system, which leads to a sharp decrease in engine power (in the case of an increase in the concentration of the C ₊₄ fraction in gas condensate more than 16%). With a C ₊₄ content of up to 16%, engine power varies slightly, as a negative factor - an increase in the tendency to form steam plugs is compensated by the possibility of increasing engine power due to a larger octane number of the fuel composition (Fig. 1), as well as Table. 1. The octane number of HA is well correlated with the mass content of C ₊₆ at their value up to 80%. Data on the main parameters of the HA are presented in table. 2. The table shows the chemical composition of HA, density at 20 ^o C, saturated vapor pressure at 37.8 ^o C, temperature of the beginning and end of boiling, octane numbers of HA, etc.

В табл. 3 приведены результаты исследования детонационных характеристик топливной композиции бензин-ГК. В ней представлены следующие показатели бензина и ГК: октановое число по моторному методу (04ММ), температура начала и конца кипения (н.к. и к.к.), плотность при 20^oC (ρ₂₀). Приведено также массовое содержание в ГК фракций C₁-C₄(C₊₄). Для топливной композиции с массовым содержанием ГК 20, 40, 60 и 80% представлены следующие показатели: экспериментальное значение октанового числа по моторному методу (04ММ_эксп), расчетное аддитивное значение октанового числа по моторному методу (04ММ_аддит), превышение экспериментального значения октанового числа над расчетным (04ММ), октановое число смешения ГК (04 MM $\binom{гк}{смеш}$ ).
Из табл. 3 видно, что в экспериментах использовались 4 образца ГК с массовым содержанием углеводородов C₊₄ до 16%. Октановое число ГК изменялось от 54,2 до 68. Во всех опытах получен положительный эффект смешения по октановому числу, т. е. экспериментальное значение октанового числа смеси превышает расчетное по аддитивному принципу. При этом диапазон указанного приращения составил 1,1-4,5 ед. Максимальные уровни отмеченного приращения зафиксированы при массовых содержаниях ГК в смеси 50%. Расчетные значения октанового числа смешения ГК (определяемые по экспериментальным данным) во всех случаях превышают значения данного параметра для чистого ГК. Максимальное превышение (8,8 ед) зафиксировано в опыте N 1 при максимальной разнице между октановыми числами ингредиентов. Экспериментальная зависимость 04ММ смеси бензина (04ММ = 87,5) и ГК (04ММ = 68,0) от содержания последнего в смеси характерна следующими особенностями (опыт 4). Запаса качества по октановому числу 2,5 ед. достаточно для изготовления топливной композиции с массовым содержанием ГК 20%, обладающей детонационной стойкостью бензина АИ-93 (04ММ = 85,0). Требуемая для бензина А-76 детонационная стойкость в этом опыте обеспечивается при массовом содержании ГК до 50% (04ММ ≥ 76).In the table. Figure 3 shows the results of a study of the detonation characteristics of a gasoline-GK fuel composition. It presents the following indicators of gasoline and HC: the octane number according to the motor method (04MM), the temperature of the beginning and end of boiling (NK and KK), density at 20 ^o C (ρ ₂₀ ). The mass content in the HA of fractions C ₁ -C ₄ (C ₊₄ ) is also given. The following indicators are presented for a fuel composition with a mass concentration of HA of 20, 40, 60, and 80%: the experimental value of the octane number by the motor method (04MM _exp ), the calculated additive value of the octane number by the motor method (04MM _add ), the excess of the experimental value of the octane number over calculated (04MM), octane number of HA mixing (04 MM $\binom{gk}{ridiculous}$ )
From the table. Figure 3 shows that in the experiments 4 samples of HA were used with a mass content of hydrocarbons C ₊₄ up to 16%. The octane number of HA varied from 54.2 to 68. In all experiments, the positive effect of mixing according to the octane number was obtained, that is, the experimental value of the octane number of the mixture exceeds the calculated value by the additive principle. The range of the indicated increment was 1.1-4.5 units. The maximum levels of the noted increment were recorded at mass concentrations of HA in the mixture of 50%. The calculated values of the octane number of mixing HA (determined by experimental data) in all cases exceed the values of this parameter for pure HA. The maximum excess (8.8 units) was recorded in experiment No. 1 with a maximum difference between the octane numbers of the ingredients. The experimental dependence of the 04MM mixture of gasoline (04MM = 87.5) and HA (04MM = 68.0) on the content of the latter in the mixture is characterized by the following features (experiment 4). Quality stock for the octane rating of 2.5 units. enough for the manufacture of a fuel composition with a mass content of HA 20%, which has the detonation resistance of AI-93 gasoline (04MM = 85.0). The knock resistance required for A-76 gasoline in this experiment is ensured with a mass concentration of HA up to 50% (04MM ≥ 76).

Из комплексного анализа представленных результатов исследований следует, что для топливной композиции АС-76 (АС-76Э) на основе товарного бензина АИ-93 (АИ-93Э) и ГК оптимальное массовое содержание последнего в смеси составляет 40-50%, если октановое число ГК изменяется от 54,2 до 68 ед. From a comprehensive analysis of the research results presented, it follows that for the fuel composition AS-76 (AS-76E) based on marketable AI-93 gasoline (AI-93E) and HA, the optimum mass content of the latter in the mixture is 40-50% if the octane number of HA varies from 54.2 to 68 units.

Представленные результаты исследований свидетельствуют о том, что детонационная стойкость топливной композиции не обусловлена известными свойствами каждого из компонентов. Исследованная топливная композиция обладает смесительными антидетонационными характеристиками, не соответствующими аддитивному принципу смешения. Выявленный положительный антидетонационный эффект смешения товарных бензинов и ГК расширяют возможности использования низкооктановых ГК в рассматриваемой композиции. The presented research results indicate that the detonation resistance of the fuel composition is not due to the known properties of each of the components. The studied fuel composition has mixing antiknock characteristics that do not correspond to the additive principle of mixing. The revealed positive antiknock effect of the mixing of marketable gasolines and HA expand the possibilities of using low-octane HA in the composition under consideration.

Опыт эксплуатации топливной композиции по данному изобретению в зимнее время выявил ряд факторов, негативное влияние которых на характеристики топлива в летнее время эксплуатации следует устранить или уменьшить. The experience of operating the fuel composition of the present invention in winter revealed a number of factors, the negative impact of which on the characteristics of the fuel in summer, should be eliminated or reduced.

К таким факторам относится плотность жидкофазного топлива, не регламентированная нормативной документацией. Плотность смесевого топлива с массовым содержанием 50% ГК меньше плотности бензина на 6%. Это может привести к падению массового расхода топлива и соответствующему уменьшению мощности двигателя. These factors include the density of liquid-phase fuel, not regulated by regulatory documentation. The density of mixed fuel with a mass content of 50% HA is less than the density of gasoline by 6%. This can lead to a drop in mass fuel consumption and a corresponding decrease in engine power.

Другим фактором, ухудшающим в летнее время характеристики смесевого топлива, является давление насыщенных паров топлива, которое при 37,8^oC не должно превышать 500 мм.рт.ст. для летней марки топлива. В то же время для отдельных партий ГК значение данного параметра достигает 850 мм.рт.ст. и более (табл. 2). В этих случаях необходимо подобрать товарный бензин с небольшим значением давления насыщенных паров (не более 200-300 мм.рт.ст.) или ограничиться малым содержанием ГК в смесевом бензине.Another factor that deteriorates the performance of mixed fuels in the summer is the saturated vapor pressure of the fuel, which at 37.8 ^o C should not exceed 500 mm Hg. for the summer brand of fuel. At the same time, for individual batches of HA, the value of this parameter reaches 850 mm Hg. and more (table. 2). In these cases, it is necessary to select marketable gasoline with a small value of saturated vapor pressure (not more than 200-300 mm Hg) or confine oneself to a low content of HAs in mixed gasoline.

В целях устранения отмеченных недостатков в топливную композицию целесообразно добавлять этилбензол, обладающий высокой плотностью (867,1 кг/м³ при 20^oC), повышенным октановым числом (04ММ=97,9) и небольшим давлением насыщенных паров (22 мм.рт.ст. при 37,8^oC) и высокой приемистостью к ГК.In order to eliminate the noted drawbacks, it is advisable to add ethylbenzene with a high density (867.1 kg / m ³ at 20 ^o C), an increased octane number (04MM = 97.9) and a low saturated vapor pressure (22 mm Hg) in the fuel composition. senior at 37.8 ^o C) and high throttle response.

В табл. 4 представлены результаты испытаний характеристик топливной композиции на основе бензина АИ-93, ГК и этилбензола (ЭБ). Из табл. 4 видно, что топливная композиция удовлетворяет требованиям на бензин А-76 по детонационной стойкости (04ММ ≥ 76). In the table. 4 presents the test results of the characteristics of the fuel composition based on AI-93 gasoline, HA and ethylbenzene (EB). From the table. Figure 4 shows that the fuel composition meets the requirements for A-76 gasoline in terms of detonation resistance (04MM ≥ 76).

Как следует из всех приведенных данных топливная композиция по данному изобретению полностью соответствует нормам ГОСТ 2084-77 и по своим физико-химическим данным находится на уровне товарных автомобильных бензинов, что позволяет ее использовать на автомобильной технике наряду с товарными бензинами при себестоимости композиции гораздо ниже стоимости товарных автомобильных бензинов. As follows from all the data presented, the fuel composition according to this invention fully complies with the standards of GOST 2084-77 and, according to its physicochemical data, is at the level of commercial gasolines, which allows it to be used on automotive vehicles along with commercial gasolines at a cost price of the composition much lower than the cost of commodity motor gasolines.

Источники информации. Sources of information.

1. Патент ГДР N 224329, кл. C 10 1/18, 1985. 1. Patent GDR N 224329, CL C 10 1/18, 1985.

2. Патент США N 3904508, кл. C 10 1/04, 1975. 2. US patent N 3904508, CL. C 10 1/04, 1975.

3. Химия и технология топлив и масел, 1985, N 11, с.18-19. 3. Chemistry and technology of fuels and oils, 1985, N 11, p. 18-19.

4. Химия и технология топлив и масел, 1985, N 7, с.11-13. 4. Chemistry and technology of fuels and oils, 1985, N 7, s.11-13.

5. Химия и технология топлив и масел, 1988, N 11, с.8-11. 5. Chemistry and technology of fuels and oils, 1988, N 11, p.8-11.

Claims

1. A fuel composition based on motor gasoline with the addition of gas condensate boiling up to 200 ^o C, characterized in that it contains gas condensate with a content of C _{+ 4} hydrocarbons up to 16 wt.%, C ₆₊ hydrocarbons up to 80 wt.% And a density of 630 - 652 kg / m ³ in an amount of 5 to 50 wt.%.

2. The fuel composition according to claim 1, characterized in that it further comprises 10.0 - 25.0 vol.% Ethylbenzene or other high-octane components.