RU2613087C1

RU2613087C1 - Method for producing unleaded aviation gasoline b-92/115

Info

Publication number: RU2613087C1
Application number: RU2015154909A
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Ведерников; Валерий Александрович Головачёв; Николай Владимирович Карпов; Андрей Владимирович Клейменов; Михаил Александрович Ершов; Никита Александрович Климов; Вячеслав Евгеньевич Емельянов; Олег Германович Белявский; Александр Витальевич Глазов; Александр Васильевич Панов; Дмитрий Валерьевич Храпов; Наталья Владимировна Короткова
Original assignee: Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ"
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-03-15

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention discloses the method for producing unleaded aviation gasoline comprising compounding alkylate, isomerate, aromatic hydrocarbons of catalytic reforming and monomethylaniline, characterized in that it is used as a basis alkylate fraction 40-135°C, which is obtained by rectification of the broad fraction of alkylbenzene, the aromatic hydrocarbons are represented by toluene and xylene at the following ratio, wt %: alkylate fraction 40-135°C 40.0-70.0; toluene and xylene 20.0-34.0; isomerizate 5.0-35.0; monomethylaniline 1.0-2.5, wherein the weight ratio of xylene and monomethylaniline ranges from 1:1 to 5:1.

EFFECT: increasing the detonation resistance, achieving the required aviation fuel grade, reducing the content of actual pitches, storage stability.

3 cl, 4 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано для получения авиационного бензина Б-92/115, соответствующего требованиям ГОСТ 1012-2013.The invention relates to the field of oil refining and can be used to produce aviation gasoline B-92/115, which meets the requirements of GOST 1012-2013.

В соответствии с существующими требованиями ГОСТ 1012-2013 «Бензины авиационные. Технические условия», бензин Б-91/115 должен иметь детонационную стойкость на бедной смеси 91,0 и «сортность» на богатой топливовоздушной смеси 115, а также оптимальный фракционный состав, низкую температуру кристаллизации, малое содержание смолистых веществ и сернистых соединений, высокую теплоту сгорания и химическую стабильность при хранении. Содержание тетраэтилсвинца (ТЭС) в этих бензинах достигает 2,5 г/дм³. Однако государственное ограничение оборота этиловой жидкости и нежелание НПЗ соприкасаться с высокотоксичными компонентами приостановили производство авиабензина на территории СНГ.In accordance with existing requirements of GOST 1012-2013 “Aviation gasolines. Specifications ", B-91/115 gasoline must have a knock resistance of 91.0 on a lean mixture and 115 grade on a rich air-fuel mixture, as well as an optimal fractional composition, low crystallization temperature, low resinous and sulfur compounds, high heat combustion and chemical storage stability. The content of tetraethyl lead (TPP) in these gasolines reaches 2.5 g / dm ³ . However, the state restriction of the circulation of ethyl fluid and the unwillingness of the refinery to come into contact with highly toxic components suspended the production of aviation gasoline in the CIS.

В США в 2009 году были разработаны стандарты АСТМ Д 7547 -91UL и АСТМ Д 7592 - 94UL на неэтилированные авиабензины, а ведущие производители поршневых авиационных двигателей (Lycoming, Continental Motors и др.) провели сертификацию некоторых двигателей на эти сорта авиабензина и проектируют ряд новых моделей для работы на данном топливе.In the USA, in 2009 ASTM D 7547 -91UL and ASTM D 7592-94UL standards were developed for unleaded aviation gasoline, and the leading manufacturers of piston aircraft engines (Lycoming, Continental Motors, etc.) certified some engines for these varieties of aviation gasoline and are designing a number of new ones. models for working on this fuel.

Согласно ГОСТ 1012-2013 авиабензин Б-91/115 изготавливают из продуктов прямой перегонки нефти, выкипающих в пределах 30-85°C, с октановым числом по моторному методу 60-75, бензина каталитического крекинга с октановым числом по моторному методу 90-92 с добавлением высокооктановых компонентов - алкилата, изомеризата, технического изооктана, этиловой жидкости и антиокислителей (Чулков П.В., Чулков И.П. Краткий Словарь-справочник по нефтепродуктам. - М.: Политехника, 1997 г. - с. 16, 17).According to GOST 1012-2013, B-91/115 gasoline is made from products of direct distillation of oil boiling within 30-85 ° C, with an octane rating of 60-75 for the motor method, and catalytic cracked gasoline with an octane rating of 90-92 s for the motor method the addition of high-octane components - alkylate, isomerizate, technical isooctane, ethyl liquid and antioxidants (Chulkov P.V., Chulkov I.P. Brief Dictionary of Petroleum Products. - M.: Polytechnic, 1997 - p. 16, 17) .

Известен способ получения этилированного авиабензина Б-92, согласно которому 30-90% масс. бензина каталитического риформинга прямогонной бензиновой фракции 75-180°C подвергают фракционированию с выделением фракций, выкипающих в интервалах 35-150°C и 100-190°C, далее смешивают их с алкилбензином и головной прямогонной фракцией, при следующем соотношении компонентов, % масс.:A known method of producing leaded aviation gasoline B-92, according to which 30-90% of the mass. of gasoline of catalytic reforming of a straight-run gasoline fraction of 75-180 ° C is subjected to fractionation with the separation of fractions boiling in the intervals of 35-150 ° C and 100-190 ° C, then they are mixed with alkylbenzene and the head straight-run fraction, in the following ratio of components,% wt. :

Фракция бензина риформинга 35-150°CReform Gasoline Fraction 35-150 ° C 55,0-80,055.0-80.0 Фракция бензина риформинга 100-190°CReforming gasoline fraction 100-190 ° C 5,0-15,05.0-15.0 АлкилбензинAlkylbenzene 10,0-20,010.0-20.0 Головная прямогонная фракцияHead straight run fraction 5,0-15,05.0-15.0

Затем в полученную основу авиабензина добавляют присадки: тетраэтилсвинец до 2,0 г на 1 кг; антиокислители: агидол - 1 до 0,01% масс. или 4-оксидифениламина до 0,05% масс.; красители (органический жирорастворимый зеленый 6Ж или органический зеленый антрахиноновый) 6±0,1 мг на 1 кг (Патент РФ №2009168, 1994).Then additives are added to the obtained base of aviation gasoline: tetraethyl lead up to 2.0 g per 1 kg; antioxidants: agidol - 1 to 0.01% of the mass. or 4-oxydiphenylamine up to 0.05% of the mass .; dyes (organic fat-soluble green 6G or organic green anthraquinone) 6 ± 0.1 mg per 1 kg (RF Patent No. 2009168, 1994).

Эти композиции авиационного бензина обладают существенным недостатком: являются токсичными из-за наличия тетраэтилсвинца.These aviation gasoline compositions have a significant drawback: they are toxic due to the presence of tetraethyl lead.

Добавление ТЭС в авиабензин было самым дешевым и практически единственным способом повышения детонационной стойкости авиационного бензина, а что наиболее важно - его сортности. Определение сортности авиационного бензина проводится по ГОСТ 3338-68, который характеризует детонационную стойкость авиационного бензина на богатой смеси. Сущность метода заключается в сравнении мощности двигателя, ограниченной начальной детонацией, при работе на испытуемом и эталонном топливах в стандартных условиях испытания на установке ИТ9-1. При отказе от использования тетраэтилсвинца, проблема получения необходимой сортности оказалась труднодостижимой, так как в состав авиабензинов приходится вовлекать значительные количества новых антидетонаторов («аминных», металлосодержащих) и других высокооктановых компонентов (мезителен, оксигенаты и др.), ранее не использовавшихся в производстве авиабензинов. При этом выяснилось, что для достижения нужной сортности для неэтилированных авиабензинов, необходим некоторый запас по показателю октановое число моторный метод, приблизительно 2-3 пункта для аналогов Б-100/130 и до ~1.0 пункта, для Б-91/130 по ГОСТ 1012-2013.Adding thermal power plants to aviation gasoline was the cheapest and practically the only way to increase the detonation resistance of aviation gasoline, and most importantly, its grades. Grade determination of aviation gasoline is carried out according to GOST 3338-68, which characterizes the detonation resistance of aviation gasoline on a rich mixture. The essence of the method is to compare engine power, limited by initial detonation, when operating on the test and reference fuels under standard test conditions at the IT9-1 installation. When refusing to use tetraethyl lead, the problem of obtaining the required grade turned out to be difficult to achieve, since significant amounts of new antiknock agents (“amine”, metal-containing) and other high-octane components (mesitic, oxygenates, etc.) that were not previously used in the manufacture of aviation gasoline have to be involved in the composition of aviation gasolines . At the same time, it turned out that in order to achieve the desired grade for unleaded aviation gasolines, a certain margin in terms of the octane rating of the motor method is needed, approximately 2-3 points for B-100/130 analogues and up to ~ 1.0 points, for B-91/130 in accordance with GOST 1012 2013.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является композиция авиационного неэтилированного бензина, содержащая узкую прямогонную бензиновую фракцию 62-85°C, бензин каталитического риформинга, алкилбензин, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), толуол и антидетонационную присадку - монометиланилин при следующем соотношении компонентов, % масс.:Closest to the proposed technical solution is the composition of aviation unleaded gasoline containing a narrow straight-run gasoline fraction of 62-85 ° C, catalytic reforming gasoline, alkylbenzene, methyl tert-butyl ether (MTBE), toluene and an antiknock additive - monomethylaniline in the following ratio of components, % mass .:

алкилбензинalkyl benzene 15,0-25,015.0-25.0 толуолtoluene 10,0-20,010.0-20.0 прямогонная бензиновая фракция 62-85°C,straight run gasoline fraction 62-85 ° C, 20,0-35,020.0-35.0 монометиланилинmonomethylaniline 1,5-3,01.5-3.0 метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether 5,0-10,05.0-10.0 бензин каталитического риформингаcatalytic reforming gasoline остальноеrest

(Патент РФ №2547151, 2015 г.).(RF patent No. 2547151, 2015).

Однако совместное использование ароматических аминов (монометиланилина) и оксигенатов (МТБЭ) приводит к повышенному смолообразованию при хранении, потемнению и осадкообразованию авиабензинов. Кроме того, к недостаткам следует отнести относительно невысокую детонационную стойкость - с октановым числом 91 ед. по моторному методу, т.е. отсутствие какого-либо необходимого запаса по октановому числу для обеспечения сортности и неизбежное снижение теплоты сгорания для композиций, содержащих оксигенаты в значительных количествах (5-10%).However, the combined use of aromatic amines (monomethylaniline) and oxygenates (MTBE) leads to increased gum formation during storage, darkening and sedimentation of aviation gasolines. In addition, the relatively low detonation resistance with an octane rating of 91 units should be attributed to the disadvantages. by motor method, i.e. the absence of any necessary octane reserve margin to ensure grade and the inevitable decrease in calorific value for compositions containing oxygenates in significant quantities (5-10%).

Задачей настоящего изобретения является создание топливной композиции авиационного неэтилированного бензина с октановым числом не менее 92,0 ед. по моторному методу и удовлетворяющей всем основным требованиям, предъявляемым к авиационному бензину Б-91/115 по ГОСТ 1012-2013.The objective of the present invention is to provide a fuel composition of aviation unleaded gasoline with an octane rating of at least 92.0 units. according to the motor method and satisfying all the basic requirements for aviation gasoline B-91/115 according to GOST 1012-2013.

Технический результат заключается в повышении детонационной стойкости, достижении необходимой сортности авиабензина Б-92/115 с октановым числом не менее 92,0 ед. по моторному методу, снижении содержания фактических смол, стабильности при хранении.The technical result consists in increasing the detonation resistance, achieving the required grade of B-92/115 gasoline with an octane rating of at least 92.0 units. by the motor method, a decrease in the actual resin content, storage stability.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата, предлагаемый способ получения авиационного неэтилированного бензина включает получение фракции алкилата 40-135°C методом ректификации из широкой фракции алкилбензина и последующее компаундирование ее с толуолом и ксилолом, изомеризатом и монометиланилином, при следующем соотношении компонентов, % масс.:To solve the problem with achieving the specified technical result, the proposed method for producing aviation unleaded gasoline includes obtaining an alkylate fraction of 40-135 ° C by distillation from a wide fraction of alkylbenzene and its subsequent compounding with toluene and xylene, isomerizate and monomethylaniline, in the following ratio of components,% mass .:

Фракция алкилата 40-135°CAlkylate fraction 40-135 ° C 40,0-70,040.0-70.0 Толуол и ксилолToluene and Xylene 20,0-34,020.0-34.0 ИзомеризатIsomerizate 5,0-35,05.0-35.0 МонометиланилинMonomethylaniline 1,0-2,51.0-2.5

Причем соотношения ксилола и монометиланилина выбирается в диапазоне от 1:1 до 5:1. Соотношения изопентанового и гексанового изомеризата выбирается в диапазоне от 0:1 до 1:0. В качестве ксилола возможно использование нефтяного ксилола.Moreover, the ratio of xylene and monomethylaniline is selected in the range from 1: 1 to 5: 1. The ratio of isopentane and hexane isomerizate is selected in the range from 0: 1 to 1: 0. As xylene, petroleum xylene may be used.

Авиабензин может содержать присадки: антиокислительные, антикоррозионные, антистатические и другие, а также красители разрешенные стандартом на авиационный бензин.Aviation gasoline may contain additives: antioxidant, anticorrosive, antistatic and others, as well as dyes permitted by the standard for aviation gasoline.

Производство основного компонента - фракции алкилата 40-135°C осуществляют ректификацией из широкой фракции 30°C -202°C алкилбензина, получаемой в процессе сернокислотного алкилирования изобутана с бутиленами или пропилен-бутиленовой фракцией.The production of the main component, the 40-135 ° C alkylate fraction, is carried out by rectification of a wide fraction of 30 ° C -202 ° C of alkylbenzene obtained in the process of sulfuric acid alkylation of isobutane with butylenes or a propylene-butylene fraction.

Выделение фракции алкилата 40-135°C необходимо для максимального увеличения октанового числа этого компонента, стабилизации показателей качества «давление насыщенных паров» и «фракционный состав».Isolation of an alkylate fraction of 40-135 ° C is necessary to maximize the octane number of this component, stabilize the quality indicators "saturated vapor pressure" and "fractional composition".

Использование ксилолов (как индивидуальных, так и их смеси, например «нефтяной ксилол по ГОСТ 9410-78» - смесь трех изомеров ксилола и этилбензола) снижает температуру конца кипения авиабензина, содержащего высококипящий компонент - монометиланилин, летучесть последнего увеличивается при содержании эквивалентных или больших (до 1:5) количеств ароматических углеводородов C₈ и выше.The use of xylenes (both individual and their mixtures, for example, “petroleum xylene according to GOST 9410-78” - a mixture of three isomers of xylene and ethylbenzene) reduces the boiling point of aviation gasoline containing a high boiling component - monomethylaniline, the volatility of the latter increases when equivalent or large ( up to 1: 5) amounts of aromatic hydrocarbons C ₈ and higher.

Изомеризат производится на установке изомеризации парафиновых углеводородов C₅-C₆, при этом выделяются фракции изопентанового и гексанового изомеризата. Изомеризат гексановый снижает температуру перегонки 50% авиабензина, выравнивает фракционный состав. Изомеризат изопентановый обеспечивает выполнение требований качества авиабензина по показателю «давление насыщенных паров».Isomerizate is produced in a C ₅ -C ₆ paraffin hydrocarbon isomerization unit, while fractions of isopentane and hexane isomerizate are isolated. Hexane isomerizate reduces the distillation temperature of 50% of gasoline, evens out the fractional composition. Isopentane isomerizate ensures compliance with aviation gasoline quality requirements in terms of “saturated vapor pressure”.

Предлагаемый способ позволяет получить авиабензин, обладающий высокой стабильностью с необходимым запасом по детонационной стойкости, обеспечивающий достижение показателя «сортность» в соответствие с ГОСТ 1012-2013.The proposed method allows to obtain aviation gasoline with high stability with the necessary margin for detonation resistance, ensuring the achievement of the indicator "grade" in accordance with GOST 1012-2013.

Примеры 1-4Examples 1-4

В качестве примеров предлагаемого изобретения было приготовлено 4 образца неэтилированного авиационного бензина. Основные характеристики компонентов, использованных для приготовления образцов авиационного неэтилированного бензина, представлены в таблице 1. Составы образцов и результаты испытаний авиабензинов представлены в таблице 2.As examples of the invention, 4 samples of unleaded aviation gasoline were prepared. The main characteristics of the components used to prepare samples of aviation unleaded gasoline are presented in table 1. The composition of the samples and the results of testing of gasoline are presented in table 2.

Широкую фракцию алкилбензина загружают в колбу, снабженную ректификационной колонной с эффективностью 10 т.т., и последовательно выделяют фракции:A wide fraction of alkylbenzene is loaded into a flask equipped with a distillation column with an efficiency of 10 tons, and the fractions are successively isolated:

1. 29 (нк) - 40°C, в количестве 3,0% масс.;1. 29 (nk) - 40 ° C, in the amount of 3.0% of the mass .;

2. 40-135°C, в количестве 91,8% масс.;2. 40-135 ° C, in the amount of 91.8% of the mass .;

3. 135-205°C (к.к.), в количестве 5,2% масс.3. 135-205 ° C (KK), in the amount of 5.2% of the mass.

Фракции №1 и №3 соединяют и испытывают на установке УИТ-85, октановое число по моторному методу равно 86,5 (в дальнейшем они могут быть использованы в качестве компонента автомобильного бензина АИ-92/95).Fractions No. 1 and No. 3 are combined and tested at the UIT-85 installation, the octane number according to the motor method is 86.5 (in the future they can be used as a component of automobile gasoline AI-92/95).

К фракции №2 добавляют толуол, ксилол, изомеризаты, монометиланилин, антиокислитель - агидол (для всех примеров в концентрации 16 мг/кг), краситель жирорастворимый зеленый 6Ж или аналогичный зеленый краситель (для всех примеров в концентрации 5 мг/кг).To fraction No. 2 add toluene, xylene, isomerizates, monomethylaniline, antioxidant - agidol (for all examples at a concentration of 16 mg / kg), dye fat-soluble green 6G or similar green dye (for all examples at a concentration of 5 mg / kg).

По показателям качества образцы полностью соответствуют требованиям ГОСТ 1012-2013, по октановому числу, удельной низшей теплоте сгорания и содержанию фактических смол образцы имеют существенный запас качества по сравнению с нормами, установленными для этилированных авиабензинов Б-91/115.In terms of quality, the samples fully comply with the requirements of GOST 1012-2013, in terms of octane number, specific lower calorific value and actual resin content, the samples have a significant quality margin compared to the standards set for leaded B-91/115 gasolines.

Claims

1. A method of producing unleaded aviation gasoline, including compounding an alkylate, isomerizate, aromatic hydrocarbons of catalytic reforming and monomethylaniline, characterized in that the base uses a fraction of alkylate 40-135 ° C, which is obtained by distillation from a wide fraction of alkylbenzene, as aromatic hydrocarbons used toluene and xylene, in the following ratio of components, wt.%:

Alkylate fraction 40-135 ° C 40.0-70.0 Toluene and Xylene 20.0-34.0 Isomerizate 5.0-35.0 Monomethylaniline 1.0-2.5

while the mass ratio of xylene and monomethylaniline is in the range from 1: 1 to 5: 1.

2. The method according to p. 1, characterized in that as isomerizate use isopentane and / or hexane isomerizate in a ratio of 0-1: 1-0, respectively.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that petroleum xylene can be used as xylene.