VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Сегодня потребление высокооктановых автомобильных бензинов в мире достигает 1 млрд. тонн в год. Поэтому производство бензинов, отвечающих современным экологическим и эксплуатационным требованиям, является одной из основных задач современной химической технологии.

Большое внимание при приготовлении бензинов уделяется процессу компаундирования – процессу смешения различных углеводородных потоков с целью получения высокооктановых товарных.

При приготовлении бензинов делается акцент на улучшение основного эксплуатационного свойства топлива – детонационной стойкости, численным эквивалентом которой является октановое число. В состав бензинов входит большое число углеводородов различного строения, что усложняет оптимизацию данного процесса. Более того, значительной трудностью при расчете процесса компаундирования является то, что детонационная стойкость не является аддитивным свойством. То есть сумма октановых чисел (ОЧ) отдельных компонентов, входящих в состав бензина значительно отличается от результирующего октанового числа смешения (ОЧС) потока. Разница между ОЧ и ОЧС может быть существенной и достигать 20 пунктов.

Установлено, что причиной отклонений является наличие межмолекулярных взаимодействий между углеводородами, входящими в состав бензина. Таким образом, неаддитивность октановых чисел и многокомпонентность состава являются основными трудностями, возникающими при расчете рецептур смешения бензинов.

Для решения подобных проблем на Ачинском НПЗ, нами были проведены расчеты рецептур смешения бензинов с использованием разработанной на кафедре ХТТ и ХК ИПР ТПУ компьютерной моделирующей системы «Compounding», позволяющей рассчитывать октановые числа по моторному и исследовательскому методам, а также давление насыщенных паров, как отдельных потоков, так и их смеси с присадками и добавками.

На кафедре Химической технологии топлива и химической кибернетики Томского политехнического университета была создана компьютерная моделирующая система расчета процесса компаундирования высокооктановых бензинов «Compounding». Компьютерная моделирующая система позволяет рассчитывать октановые числа по моторному и исследовательскому методам, а также давление насыщенных паров, как отдельных потоков, так и их смеси с присадками и добавками.

В ходе работы были рассчитаны октановые числа риформатов, производимых на Ачинском НПЗ., а также рецептуры смешения для бензина марки АИ-95, с использованием риформатов с наименьшим и наибольшим октановыми числами (табл. 1). В ходе расчетов было установлено, что содержание ароматических углеводородов оказывает решающее влияние на значение октановых чисел риформатов, так с увеличением содержания в риформатах бензола и ароматики октановое число увеличивается. Таким образом, на конечное октановое число бензина оказывает влияние состав исходного сырья.

Таблица 1 – Расчет существующих рецептур смешения бензина АИ-95

Как видно из результатов проведенных исследований (табл.1), при использовании имеющихся рецептур для одних потоков октановое число недостаточное, для других – наоборот, идет перерасход материала. Это связано с тем, что ранее на Ачинском НПЗ для производства высокооктановых бензинов марки АИ-95 использовались антидетонационные металлосодержащие присадки, однако на сегодняшний день требованиями Технического регламента, применение подобных присадок запрещено. Поэтому перед нами была поставлена задача, скорректировать рецептуры не позволяющие получать кондиционные партии продукции. В качестве октаноповышающей добавки был выбран, наиболее эффективная на сегодняшний день добавка-оксигенат – метилтретбутиловый эфир (МТБЭ).

Таблица 2 – Скорректированные рецептуры смешения бензина АИ-95

Как видно из табл.2 рецептуры позволяют получить бензин марки АИ-95, отвечающий всем экологическим и техническим стандартам (содержание ароматических углеводородов не более 35 мас. %, содержание бензола не более 1 мас. %). Также в скорректированных рецептурах было снижено содержание изомеризата, как более дорогостоящего компонента.

Таким образом, с использованием компьютерной моделирующей системы были разработаны оптимальные рецептуры смешения для бензина марки АИ-95, соответствующие экологическим и техническим стандартам. Результаты проведенных расчетов, подтверждают необходимость и целесообразность учета состава сырья и неаддитвности октановых чисел смешения при разработке рецептур смешения бензинов. Также необходимо отметить о том, что не существует единой рецептуры смешения, и каждый завод должен разрабатывать индивидуальную рецептуру приготовления с учетом состава сырья и перечня имеющихся потоков, уменьшая себестоимость бензина и тем самым, делая свою продукцию более конкурентоспособной.

Список использованной литературы:

1. Бутанол и этанол – мировые перспективы – рынок топлива. 2012. URL: http://www.samoupravlenie.ru/40-10.php (дата обращения 15.03.2013).

2. Киргина М.В., Иванчина Э.Д., Долганов И.М., Смышляева Ю.А., Кравцов А.В., Фан Фу. Моделирование процесса приготовления товарных бензинов на основе учета реакционного взаимодействия углеводородов сырья с высокооктановыми добавками // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2012. – № 4. – С. 3–8.