Исследование и разработка перспективных мало- и неэтилированных авиационных бензинов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат наук Климов Никита Александрович

• Климов Никита Александрович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Климов Никита Александрович

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Обзор производства и потребления авиационного бензина в России и за рубежом

1.2 Анализ численности отечественного парка поршневых ВС и его потребности в авиабензине

1.3 Анализ перспективных направлений в области производства авиационных бензинов

1.4 Выводы из литературного обзора

1.5 Цель и задачи настоящей работы

2 Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследования

3 Разработка перспективных малоэтилированных авиационных бензинов

3.1 Исследование авиационного бензина Avgas 100ЬЬ

3.1.1 Анализ возможности получения авиационного бензина Avgas 100ЬЬ на основе отечественной компонентной базы

3.1.2 Исследование композиций авиационного бензина Avgas 100ЬЬ на базе широкой фракции алкилата

3.2 Разработка технических требований и технологии производства базовых углеводородных смесей для производства авиационных бензинов Avgas 100ЬЬ и Б-91/115

3.3 Исследование и разработка композиций сверхмалоэтилированного авиационного бензина Avgas 100УЬЬ

3.3.1 Выбор и исследование исходных компонентов

3.3.2 Исследование композиций сверхмалоэтилированного авиационного бензина Avgas 100УЬЬ

3.4 Исследование фазовой стабильности этиловой жидкости TEL-B при отрицательных температурах

3.4.1 Выбор и исследование исходных компонентов

3.4.2 Исследование низкотемпературных свойств концентратов этиловой жидкости

4 Разработка перспективных неэтилированных авиационных бензинов

4.1 Разработка технических требований к качеству неэтилированного авиационного бензина

4.2 Выбор и исследование компонентов неэтилированного авиационного бензина

4.3 Исследование композиций неэтилированного авиационного бензина

4.4 Исследование особенностей оценки сортности неэтилированных авиационных бензинов

4.5 Исследование химической стабильности неэтилированного авиационного бензина Б-92/115

5 Промышленное внедрение результатов проведенных исследований

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка перспективных мало- и неэтилированных авиационных бензинов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности:

Авиационные бензины предназначаются для использования в качестве топлив для самолетов и вертолетов, оснащенных поршневыми двигателями внутреннего сгорания. В СССР выпускался широкий ассортимент авиабензинов, однако с 2006 г. по недавнее время в России авиационные бензины не производились, импортировались из-за рубежа. Причиной этому, во-первых, стал введенный в России в 2003 году запрет на производство и оборот этилированного автомобильного бензина. В результате этого из-за падения спроса был остановлен выпуск отечественного тетраэтилсвинца (ТЭС). Поскольку ТЭС являлся обязательной присадкой к авиационному бензину, закрытие его производства, а также проблемы с импортом существенно затруднили выработку авиабензина на НПЗ РФ. Второй причиной стало сокращение уровня внутреннего потребления авиационного бензина в нашей стране.

Сейчас ряд российских нефтяных и топливных компаний возобновили производство авиационного бензина в России, чему предшествовал ряд исследований, результаты которых отражены в настоящей работе.

Основной маркой авиабензина, потребляемого в мире и импортируемого в Россию, является бензин Avgas 100ЬЬ. На данной марке может эксплуатироваться практически весь отечественный парк поршневой авиации. Ранее, как в СССР, так и в России, отсутствовал опыт производства авиабензина Avgas 100ЬЬ. Таким образом, наиболее актуальной задачей являлась разработка технологии производства авиабензина марки Avgas 100ЬЬ из отечественных компонентов.

Основной вектор развития исследований в области авиационных бензинов за рубежом направлен на разработку авиабензинов, не содержащих ТЭС (неэтилированных), что вызвано крайней токсичностью данного соединения и его высокой ценой. Кроме того, имеются сообщения о скором вводе запрета на

реализацию этилированных авиабензинов в ряде стран. Поэтому второй актуальной задачей настоящей работы стала разработка и исследование отечественных марок неэтилированного авиабензина, а также разработка технологии их производства.

В работе исследованы антидетонационные свойства ароматических аминов в составе авиабензинов в сравнении с тетраэтилсвинцом, в результате чего выявлены принципиальные различия, которые рассмотрены с позиций механизма антидетонационного действия присадок и представлений о топливе как о нефтяной дисперсной системе.

Цель работы: Исследование и разработка перспективных марок малоэтилированных и неэтилированных авиационных бензинов из отечественных компонентов.

В работе сформулированы и решены следующие задачи:

- Проведен анализ текущей ситуации в области производства авиационных бензинов в России и за рубежом, выбраны и обоснованы приоритетные направления исследований, определены наиболее перспективные марки авиабензинов;

- Проведены экспериментальные исследования по разработке топливных композиций малоэтилированных и неэтилированных авиационных бензинов из отечественных компонентов;

- Исследовано влияние высокооктановых добавок - К-метиланилина и м-толуидина на антидетонационные свойства авиабензина для замены в его составе ТЭС;

- Исследована химическая стабильность разработанного неэтилированного авиабензина Б-92/115, содержащего К-метиланилин, для подтверждения его гарантийного срока хранения в течение 2 лет;

- Проведены квалификационные испытания опытно-промышленных партий разработанных авиабензинов на соответствие их требованиям нормативной документации и методам эксплуатационной оценки, разработана

нормативная документация и технологии для последующей организации их производства.

Научная новизна:

- Исходя из представлений о механизме сгорания топлив, как о сложном физико-химическом процессе превращения нефтяных-дисперсных систем в условиях работы двигателя внутреннего сгорания, показано, что благодаря различиям в механизмах действия ТЭС и ароматических аминов, а также разнице в поверхностной активности присадок, при работе двигателя на неэтилированном авиабензине, содержащем ^метиланилин в качестве высокооктановой добавки, возможно развитие большей мощности, чем при работе на этилированном авиабензине, при условии более богатой смеси.

- Впервые установлено отсутствие влияния ^метиланилина на октановое число, определяемое по моторному методу (ОЧМ) при его добавлении в высокооктановые базы, в отличие от м-толуидина, применение которого позволяет достичь значение ОЧМ выше 100 ед., несмотря на то, что в низкооктановых базах их влияние на ОЧМ противоположное;

- Впервые показан экстремальный характер зависимости ОЧМ смеси изооктан-толуол от их соотношения, с минимумом при концентрации толуола 20% мас., вызванный различием значений объемной теплоты сгорания данных компонентов.

Теоретическая значимость:

- Показано различие в антидетонационной эффективности N метиланилина и м-толуидина в высокооктановых базовых смесях, которое связано с наличием второго атома водорода в молекуле м-толуидина в аминогруппе. При больших степенях сжатия смеси в цилиндре, и, следовательно, более высоких температурах смеси в конце такта сжатия, возникают условия для одновременного разрыва обоих связей в молекуле м-толуидина, следовательно, большей концентрации атомарного водорода, подавляющего образование пероксидов, приводящих к детонации. Вторая причина, которая

может вызвать отличие в антидетонационной эффективности аминов, заключается в разном значении их поверхностной активности, что приводит к изменению размеров частиц дисперсной фазы топливо-воздушной смеси, попадающей в камеру сгорания, и изменению, таким образом, скорости сгорания топлива и условий для возникновения детонации.

- Показано, что максимальная антидетонационная эффективность N метиланилина по показателю сортности проявляется при более богатых смесях, по сравнению с ТЭС, максимум которого находится в области более бедных смесей, что может объясняться как участием кислорода воздуха в механизме антидетонационного действия ТЭС в отличие от механизма действия N метиланилина, так и меньшим размером частиц дисперсной фазы топливо-воздушной смеси в камере сгорания, в случае использования К-метиланилина, следовательно, более однородной смесью.

Практическая значимость:

- Показано, что замена традиционно применяющегося пентан-гексанового изомеризата на отдельные узкие фракции - фракции богатые изопарафинами С6, и фракции, богатые парафинами и изопарафинами С7+, позволяют вовлекать в рецептуру авиабензина Avgas 100LL широкую фракцию алкилата сернокислотного алкилирования, со значением температуры конца кипения до 195 °С, соблюдая нормы по показателям качества, определенные нормативными документами;

- Разработаны и запатентованы топливные композиции и способы получения малоэтилированных и неэтилированных авиационных бензинов (патенты РФ № 2554938, № 2569311, № 2600112, № 2613087, № 2614764), а также многофункциональная добавка к авиационным бензинам (Патент РФ № 2605953);

- Разработаны и введены в действие СТО 11605031-079-2013 на базовую углеводородную смесь компонентов авиационного бензина и технология ее производства. Осуществлена постановка на производство базовых смесей для

производства этилированных авиабензинов Б-91/115 и Avgas 100ЬЬ по разработанной рецептуре в АО «Газпромнефть-ОНПЗ»;

- Разработана технология, проведены квалификационные испытания опытно-промышленной партии малоэтилированного авиабензина Avgas 100ЬЬ, выработанной в ООО «КПБ «Взлет» по разработанной рецептуре;

- Разработаны СТО 00148725-010-2015 «Бензины авиационные неэтилированные Б-92 и Б-92/115. Технические условия» и технология, по которой наработана первая опытно - промышленная партия бензина авиационного неэтилированного Б-92/115.

Методология и методы исследования:

Изучение физико-химических и эксплуатационных свойств образцов разработанных авиабензинов осуществлялось стандартными методами испытаний (ГОСТ, АСТМ, СТО и пр.), приведенными в технических требованиях, на базе лабораторий АО «ВНИИ НП». Исследование сортности образцов осуществлялось в лаборатории компании ШеЛек (Нидерланды).

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения показателей испаряемости авиационного бензина, полученного на основе алкилата широкого фракционного состава с температурой конца кипения до 195 °С, от содержания узких фракций изомеризата и разработанные топливные композиции малоэтилированного авиабензина Avgas 100ЬЬ.

2. Закономерности влияния различных растворителей на низкотемпературные свойства импортной этиловой жидкости ТБЬ-Б и результаты подбора оптимальных растворителей, позволяющих применять ее в условиях холодного климата.

3. Разработанные технические требования к качеству неэтилированного авиационного бензина.

4. Закономерности изменения антидетонационных свойств неэтилированного авиабензина от содержания ^метиланилина и м-толуидина,

а также ароматических углеводородов и разработанные топливные композиции неэтилированного авиабензина.

5. Результаты исследования химической стабильности неэтилированного авиабензина, содержащего К-метиланилин.

Степень достоверности результатов подтверждена систематическим характером исследования, необходимым объемом результатов экспериментов, полученных в лабораторных условиях с применением современного оборудования и с использованием аттестованных методик, а также высокой сходимостью результатов исследований.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на конференциях: VII, VIII, IX Международные промышленно-экономические форумы «Стратегия объединения: Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимического комплексов на современном этапе», 2014, 2015 и 2016г.; Всероссийская научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века», секция 7, г. Москва, 24-27 ноября 2015 г.; Конференция молодых ученых по нефтепереработке «ВНИИ НП-85» Итоги и перспективы развития», г. Москва, 24-25 мая 2018 г.; XII Международная конференция молодых ученых по нефтехимии, г. Звенигород, 17-21 сентября 2018 г.; Научно-техническая конференция молодых специалистов «Авиационные двигатели и силовые установки», г. Москва 28-30 мая 2019 г.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликованы 17 работ, из которых 5 статей в журналах, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ, 6 тезисов докладов на научных конференциях, 6 патентов РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и обозначений, списка использованной литературы из 68 наименований, 6 приложений. Общий объем диссертационной работы включает 148 страниц печатного текста, в том числе 28 рисунков и 39 таблиц.

1. Литературный обзор

1.1 Обзор производства и потребления авиационного бензина в России и

за рубежом

Авиационные бензины (авиабензины) предназначаются для использования в качестве топлив для самолетов и вертолетов, оснащенных поршневыми двигателями внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. Они представляют собой смеси определенных углеводородных компонентов, полученных в процессах переработки нефти, обладающих высокой химической стабильностью, с добавлением присадок [1].

Поскольку от поршневого авиационного двигателя требуется развитие большой мощности при минимально возможных массе и габаритах, его работа характеризуется высокой теплонапряженностью. При таком режиме работы предъявляются высокие требования к качеству применяемого топлива.

Сравнение физико-химических и эксплуатационных свойств авиационных бензинов с автомобильным АИ-95 приведено в таблице 1. Авиабензин в отличие от автомобильного обладает более высокими антидетонационными характеристиками, имеет большую теплоту сгорания, узкий фракционный состав, сниженное содержание смол и меньшую испаряемость, а также обеспечивает более высокие мощностные характеристики двигателя.

Наиболее важной характеристикой авиабензинов является детонационная стойкость, которая в значительной мере влияет на безопасность полётов и эксплуатационную надежность авиационной техники, поэтому авиабензины готовят из высокооктановых компонентов - алкилбензина (алкилата), продуктов каталитического риформинга (платформинга), изомеризата. При недостаточном качестве компонентов, в рецептуру авиационных бензинов вовлекаются высокооктановые индивидуальные углеводороды - изооктан и толуол.

Таблица 1 - Российские требования к авиационным и автомобильному бензинам

Наименование показателя Нормативные требования к авиационным бензинам Требования ГОСТ 32513 для АИ-95

ТР ТС 013/2011 ГОСТ Р 55493 ГОСТ 1012-2013

Б-92 Б-91/115

Детонационная стойкость: октановое число по моторному методу, не менее сортность (богатая смесь), не менее 91 115 99,6 130,0 91,5 100 91 115 85 —85-100*

Содержание тетраэтилсвинца, не более: в миллилитрах на 1 дм3 бензина (мл ТЭС/дм3) в граммах свинца на 1 дм3 бензина (г РЬ/дм3) в граммах ТЭС на 1 кг бензина (г РЬ/кг) - 0,53 0,56 ~1,1 ~0,87 ~0,92 2,0 ~1,09 —1,15 2,5 0,0005 0,0005 0,001

Цвет зеленый/ голубой голубой зеленый бесцветный

Плотность при 15 оС, кг/м3 - указать указать (20°С) 720-775

Удельная теплота сгорания низшая, МДж/кг - 43,5 42,737 42,947 —42,0-43,5*

Давление насыщенных паров, кПа, в пределах 29,3-49 38,049,0 29,3-49 45,0-100,0

Фракционный состав, °С: температура начала перегонки 10% отгоняется при температуре, не выше 40% отгоняется при температуре, не ниже 50% отгоняется при температуре, не выше 90 % отгоняется при температуре, не выше £ температур 10 % и 50 % отгона, не ниже температура конца перегонки, не выше выход, %, не менее остаток, %, не более потери, %, не более 82 105 170 1,5 1,5 указать 75 75 105 135 135 170 97,0 1,5 1,5 40 82 105 145 180 1,5 1,5 —25-40* —45-65* —65-95* —70-110* —150-175* 215 2

Массовая доля серы, %, не более 0,03 10

Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более указать 35 —20-42*

Температура начала кристаллизации, °С, не выше минус 60 -

Устойчивость к окислению (5 ч): потенциальные смолы, мг/100 см3, не более выпадение свинца, мг/100 см3, не более - 6 3 - - -

Период стабильности, ч, не менее - 8 12 -

Содержание фактических смол (непромытых), мг/100 см3, не более 3 —0-30*

Коррозия медной пластинки: 2 ч±5 мин при температуре 100 °С, класс, не более класс 1

Кислотность, мг КОН на 100 см3, не более - 1,0 0,3 -

Содержание водорастворимых кислот и щелочей - отсутствие -

Содержание механических примесей и воды отсутствие

Взаимодействие с водой: изменение объема, см3, не более ±2

Удельная электрическая проводимость, пСм/м, в пределах 50-600

* Показатели для бензина АИ-95 не нормируются, приведены ориентировочные значения.

Однако компонентный состав базовых авиационных бензинов не удовлетворяет высоким требованиям к их детонационной стойкости, поэтому традиционно, в состав авиабензинов вводится антидетонационная присадка на основе тетраэтилсвинца (этиловая жидкость) [1].

В нормативной документации на авиабензины антидетонационные свойства выражаются двумя показателями - октановым числом, определённым по моторному методу (на бедной смеси) и сортностью (на богатой смеси).

Сортность - показатель, определяемый только для авиабензинов, и выражающий их детонационную стойкость при работе двигателя на взлетном и других форсированных режимах [1].

Поскольку авиабензины предназначаются для летательных аппаратов, оснащенных поршневыми двигателями внутреннего сгорания, наибольшее распространение они получили в 30-40-х годах ХХ века, в период бурного развития поршневой авиации. Дальнейшее развитие авиатехники шло по пути применения газотурбинных силовых установок в следствие этого снизился, как уровень потребления авиабензинов, так и число проводимых исследований в этой области.

Если в 40-60-х годах ассортимент авиационного бензина включал в себя широкий перечень марок, различающихся по детонационной стойкости (с октановыми числами по моторному методу от 80 до 115), то в настоящее время в структуре мирового производства авиабензина преобладает одна марка Avgas 100ЬЬ. Аналогичная унификация ассортимента авиабензинов происходила в СССР. До 80-х годов вырабатывались авиабензины марок: Б-70, СБ-78, Б-91/115, Б-95/130 и Б-100/130, а в начале 90-х годов практически только бензин Б-91/115. В это же время с целью унификации требований был разработан авиабензин марки Б-92 [2].

В середине 70-х годов ХХ века объем производства авиабензинов в СССР превышал 1 млн. т. Спустя 30 лет выпуск авиабензинов в России был прекращен на последнем предприятии - Ново-Уфимском НПЗ. Основной причиной

закрытия производства авиабензина стал введенный в 2003 году запрет на производство и оборот этилированного автомобильного бензина [3]. В результате чего был остановлен выпуск тетраэтилсвинца, являвшимся обязательной присадки к авиабензину. Поскольку без применения тетраэтилсвинца невозможно достичь соответствия показателей детонационной стойкости требованиям нормативных документов, закрытие его производства, а также проблемы с импортом существенно затруднили выработку авиабензина на НПЗ РФ. Второй причиной стало сокращение уровня внутреннего потребления авиабензина в нашей стране.

В период c 2006 по 2015 г. весь потребляемый в России авиабензин был импортный, в основном импортировались две марки - Avgas 100LL (производства компаний Shell (Нидерланды), Trafigura (Эстония), Phillips 66 (США) и Б-91/115 (производства компании OBR PR (Польша).

В последние несколько лет ряд российских топливных компаний возобновили производство авиабензинов, чему предшествовал ряд работ, в том числе и настоящая работа.

В настоящее время авиационный бензин Avgas 100LL является наиболее востребованной в мире маркой и вырабатывается зарубежными нефтяными и топливными компаниями в соответствии с требованиями стандартов ASTM D910 [4] или DEF STAN 91-90 [5]. На основе этих стандартов в АО «ВНИИ НП» в 2013 году совместно с ОАО «ТНК-ВР Менеджмент» разработан отечественный ГОСТ Р 55493-2013 [6]. Требования всех указанных документов, а также ТР ТС 013/2011 [7], к физико-химическим и эксплуатационным характеристикам авиационного бензина Avgas 100LL приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, нормы российского ГОСТ Р 55493-2013 и зарубежных стандартов практически идентичны.

Таблица 2 - Требования к характеристикам авиационного бензина Avgas 100ЬЬ

Наименование показателя Значение показателя в соответствие с требованиями

ТР ТС 013/2011 ГОСТ Р 554932013 А8ТМ Б910-17а БЕБ 8ТАК 91-90 Ьв. 3

Детонационная стойкость: октановое число по моторному методу, не менее сортность (богатая смесь), не менее 91 115 99,6 130,0

Содержание тетраэтилсвинца, не более: в миллилитрах на 1 дм3 бензина (мл ТЭС/дм3) в граммах свинца на 1 дм3 бензина (гРЬ/дм3) - 0,53 0,56 0,56

Цвет голубой/ зеленый голубой голубой голубой (1,7-3,5 по шкале Lovibond)

Плотность при 15 оС, кг/м3 - не нормируется, определение обязательно

Фракционный состав: температура начала перегонки, °С 10% отгоняется при температуре, °С, не выше 40% отгоняется при температуре, °С, не ниже 50% отгоняется при температуре, °С, не выше 90 % отгоняется при температуре, °С, не выше сумма температур 10 % и 50 % отгона, °С, не ниже температура конца кипения, °С, не выше выход, %, не менее остаток, %, не более потери, %, не более 82 105 170 1,5 1,5 не нормируется, определение обязательно 75 75 105 135 135 170 97 - - 1,5 1,5

Давление насыщенных паров, кПа, в пределах 29,3-49 38,0 - 49,0

Температура начала кристаллизации, °С, не выше минус 60 минус 58

Массовая доля серы, %, не более 0,03 0,05

Удельная теплота сгорания низшая, МДж/кг, не менее 43,5

Коррозия медной пластинки: 2 ч±5 мин при температуре 100 °С, класс, не более №1

Содержание механических примесей и воды отсутствие - отсутствие

Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более 3 3 3

Устойчивость к окислению: потенциальные смолы, мг/100 см3, не более выпадение свинца, мг/100 см3, не более - 6 (5ч.) 3 (5ч.) 6 (12ч.) 2 (12ч.)

Взаимодействие с водой: изменение объема, см3, не более ±2

Удельная электрическая проводимость, пСм/м, в пределах* 50-600 50-450 50-600

* Показатель определяют только при добавлении в авиационный бензин антистатической присадки.

Таким образом, и технологии производства (топливные композиции) авиационного бензина Avgas 100LL, используемые иностранными предприятиями, должны позволить вырабатывать авиационный бензин Avgas 100LL с показателями качества, удовлетворяющими требованиям ГОСТ Р 55493-2013 и ТР ТС 013/2011.

Стандарты DEF STAN 91-90 и ASTM D910 имеют отличия в части наличия, либо отсутствия норм по отдельным показателям: в DEF STAN 91-90, в отличие от ASTM D910 не установлена норма на содержание ТЭС, выраженного в миллилитрах на 1 дм3 бензина, отсутствует норма на суммарный объем отогнанной фракции при определении фракционного состава, расширен предел значений удельной электрической проводимости, установлено ограничение на содержание фактических смол, а также ужесточены нормы по устойчивости к окислению.

При разработке ГОСТ Р 55493-2013 эти отличия приняты во внимание и требования к характеристикам авиабензина Avgas 100LL в отечественном стандарте сформулированы так, чтобы не противоречить требованиям обоих зарубежных стандартов.

Исключение составляют только нормы по показателю «устойчивость к окислению». В ГОСТ Р 55493-2013 приняты нормы, аналогичные нормам ASTM D910 (не более 6 мг 100 см3 потенциальных смол и не более 2 мг/100 см3 выпадения свинца после 5 ч. окисления). Более жесткая норма по данному показателю объясняется тем, что стандарт DEF STAN 91-90 устанавливает требования к бензину, потребляемому ВВС Великобритании и требует крайне высокого уровня химической стабильности, с целью обеспечения возможности длительного хранения. К топливу для гражданской авиатехники данные требования будут излишними, поэтому в отечественном стандарте (разработанном прежде всего для гражданской авиатехники), установлены более мягкие нормы, аналогичные нормам в ASTM D910.

Стандарты DEF STAN 91-90 и ASTM D910 также имеют отличия в части требований к методам испытаний по отдельным показателям. Данные отличия приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Требования к методам испытаний авиационного бензина Avgas 100LL

Наименование показателя Метод определения

ГОСТ Р 55493-2013 ASTM D910-17a DEF STAN 91-90 Iss. 3

Октановое число по моторному методу ГОСТ Р 52946 Л8ТМ Б2700 1Р 236 ASTM D2700 IP 236 ASTM D2700

Сортность (богатая смесь) ГОСТ 3338 Л8ТМ Б909 1Р 119 ASTM D909 IP 119 ASTM D909

Содержание тетраэтилсвинца Л8ТМ Б3341 Л8ТМ Б5059 1Р 428 1Р 228 1Р 270 ГОСТ 28828 ASTM D3341 ASTM D5059 IP 270 IP 228 ASTM D5059 IP 428 ASTM D3341

Цвет Визуально Л8ТМ Б2392 ASTM D2392 Визуально IP 569 IP 17 ASTM D2392

Плотность при 15 оС ГОСТ Р 51069 Л8ТМ Б4052 1Р 365 ASTM D1298 ASTM D4052 IP 365 ASTM D4052 IP 160 ASTM D1298

Фракционный состав: ГОСТ Р ЕН ИСО 3405 ГОСТ Р 53707 ГОСТ 2177 ASTM D86 IP 123 ASTM D86

Давление насыщенных паров ГОСТ 1756 Л8ТБ Б323 1Р 69 Л8ТМ Б5190 Л8ТМ Б5191 1Р 394 ASTD D323 ASTM D5190 ASTM D5191 IP 69 ASTD D323 IP 394 ASTM D5191 ASTM D5190

Температура начала кристаллизации ГОСТ 5066 (метод Б) Л8ТМ Б2386 1Р 16 ASTM D2386 IP 16 ASTM D2386

Массовая доля серы ГОСТ Р 51947 ГОСТ Р 51859 ГОСТ Р 53203 Л8ТМ Б5453 1Р 243 ASTM D1266 ASTM D2622 IP 107 ASTM D1266 IP 243 ASTM D2622 ASTM D5453

Наименование показателя Метод определения

ГОСТ Р 55493-2013 ASTM D910-17a DEF STAN 91-90 Iss. 3

Удельная теплота сгорания низшая А8ТМ Б 4809 А8ТМ Б 4529 1Р 12 А8ТМ Б3338 ГОСТ 21261 ASTM D 4529 ASTM D 3338 IP 12 ASTM D3338 ASTM D4809 ASTM D4529

Коррозия медной пластинки: ГОСТ 6321 А8ТМ Б130 1Р 154 ASTM D130 IP 154 ASTM D130

Содержание механических примесей и воды Визуально - Визуально ASTM D 4176

Содержание фактических смол ГОСТ 1567 А8ТМ Б381 1Р 131 - IP 131 ASTM D381

Устойчивость к окислению А8ТМ Б873 1Р 138 ASTM D873 IP 138 ASTM D873

Взаимодействие с водой А8ТМ Б1094 1Р 289 ГОСТ 27154 ASTM D1094 IP 289 ASTM D1094

Удельная электрическая проводимость А8ТМ Б2624 1Р 274 ГОСТ 25950 ASTM D2624 IP 274 ASTM D2624

Результаты, полученные по методам испытаний, приведенных в обоих стандартах на авиабензин Avgas 100LL, дают сопоставимые результаты и отличаются в основном пределами прецизионности.

Поэтому в отечественный стандарт включены методы из обоих стандартов, либо методы, регламентированные отечественными стандартами, являющиеся аналогами указанных зарубежных методов.

Стандарты DEF STAN 91-90 и ASTM D910 также нормируют количество и состав (марки) допустимого красителя, антистатической присадки, а также антиокислительных и противокоррозионных присадок. Данные требования идентичны у обоих стандартов, аналогичные требования приняты и в ГОСТ Р 55493-2013.

Усредненный компонентный состав авиационных бензинов Б-91/115 и Avgas 100LL, на основании опыта производства данных марок авиационных бензинов, приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Усредненный компонентный состав авиационных бензинов Б-91/115 и ЛУОЛБ 100ЬЬ

Наименования компонентов Значение для марок

Б-91/115 Avgas 100ЬЬ

Бензин каталитического риформинга (платформинга), % об. до 85 -

Алкилбензин, % об. до 100 до 70

Изомеризат и изопентановая фракция % об. до 70 10-20

Прямогонный бензин, % об. до 65 -

Пиробензол, % об. до 10 -

Толуол, % об. до 20 10-25

Технический изооктан, % об. - до 90

Этиловая жидкость, % мас., не более 0,5 0,19

Антиокислитель, мг/кг, не более до 100 16

Краситель, мг/кг, не более 6 2,7

Поскольку к качеству бензина марки Avgas 100ЬЬ предъявляются более жесткие требования, в рецептуры этой марки вовлекаются наиболее высокооктановые и дорогие компоненты, в отличие от бензина марки Б-91/115.

Наиболее ценным компонентом авиационных бензинов является алкилбензин (алкилат). Основными соединениями, входящими в состав алкилбензинов, являются изопарафины С8. Алкилбензины обладают наибольшей удельной массовой теплотой сгорания и высоким октановым числом, однако имеют сравнительно низкую приемистость к ТЭС по показателю «сортность» и высокое значение температуры конца кипения [8].

Наибольшей приемистостью к ТЭС обладают замещенные ароматические углеводороды, которыми богаты продукты каталитического риформинга (платформинга), однако содержание ароматических углеводородов в авиационных бензинах косвенно и прямо ограничено действующими нормативными документами, поскольку ароматические углеводороды имеют сравнительно низкую массовую теплоту сгорания. Октановое число по моторному методу продуктов каталитического риформинга (платформинга) недостаточно высоко, чтобы их можно было применять в качестве компонента высокооктановых марок авиационных бензинов, таких как Avgas 100ЬЬ. Кроме

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Климов Никита Александрович, 2020 год

Список литературы

1. Гришин Н.Н., Середа В.В. Энциклопедия химмотологии. - М.: Издательство «Перо», 2016. - 960 с.

2. ГОСТ 1012-72. Бензины авиационные. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2008. - 8 с.

3. О запрете производства и оборота этилированного автомобильного бензина в Российской Федерации: Федеральный закон от 22.03.2003 N 34-ФЗ [Электронный ресурс] // Консультант плюс [Интернет-портал]. - 2018. - Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_41429/.

4. ASTM D 910-11 Standard Specification for Aviation Gasolines / ASTM International, 2011. - 8 p.

5. DEF STAN 91-90 Issue 3, publication date 20 November 2009. Gasoline Aviation: Grades 80/87, 100/130 and 100/130LL. Joint Service Designation: AVGAS 80, AVGAS 100 and AVGAS 100LL. - 2009. - 13 р.

6. ГОСТ Р 55493-2013. Авиационный бензин Avgas 100LL. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2009. - 12 с.

7. Технический Регламент Таможенного Союза 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту».

8. Лосиков Б. В. Нефтепродукты: свойства, качество, применение. Справочник - М.: Химия, 1966. - 776 с.

9. Государственная регитрация воздушных судов [Электронный ресурс] // Федеральное агентство воздушного транспорта [Офиц. сайт]. - 2019. - Режим доступа: https://www.favt.ru/dejatelnost-gosudarstvennaja-registracija-vozdushnyh-sudov/.

10. Китенко, Ж. Вертолеты: рынок, тенденции / Ж. Китенко // Авиация общего назначения: научно-технический журнал. - 2014. - № 4. - С. 31-35.

11. Арасланов, С. А. Свет в конце тоннеля / С. А. Арасланов // Авиация общего назначения: научно-технический журнал. - 2013. - № 6. - С. 4-13.

12. Арасланов, С. А. Нетуманные перспективы / С. А. Арасланов // Авиация общего назначения: научно-технический журнал. - 2010. - № 7. - С. 418.

13. Арасланов, С. А. Бензологистика / C. А. Арасланов // Авиация общего назначения: научно-технический журнал. - 2013. - № 2. - С. 28-32.

14. Авиация [Электронный ресурс] // МЧС России [Офиц. сайт]. - 2018. -Режим доступа: https://www.mchs.gov.ru/dop/sily/Aviacija.

15. 2013 General Aviation Statistical Databook & 2014 Industry Outlook. [Электронный ресурс] // GAMA [Офиц. сайт]. 2014. - Режим доступа: http://www.gama.aero/files/2013_GAMA_Databook-LowRes-02192014.pdf.

16. Презентация «Alternative Fuels to 100LL Aviation Gasoline» в г. Оттава, Канада, 18 марта 2014 г. [Электронный ресурс] // Hlelmco oil [Офиц. сайт]. 2014 - Режим доступа: http://www.hjelmco.com/upl/files/102247.pdf.

17. Creek R.J., «Manufacturing Aviation Gasoline», Future fuels for general aviation, ASTM STP 1048, K. H. Strauss and C. Gonzalez, Eds., American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989. - pp. 5-16.

18. Нефтепереработка, газопереработка и нефтехимия в РФ. - ИнфоТЭК-КОНСАЛТ, 2012. - 479 с.

19. ГОСТ 4095-75. Изооктан технический. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 6 с.

20. Емельянов В. Е., Скворцов В.Н. Моторные топлива. Антидетонационные свойства и воспламеняемость - М.: Издательство Техника, ТУМА ГРУПП, 2006. - 192 с.

21. Knowledge Base [Электронный ресурс] // Lycoming [Офиц. сайт]. -2019. - Режим доступа: https://www.lycoming.com/contact/knowledge-base.

22. Service bulletins [Электронный ресурс] // UL Power [Офиц. сайт]. - 2019.

- Режим доступа: https://ulpower.com/en/engines/service-bulletins.

23. Alternative Fuels [Электронный ресурс] // Continental Motor [Офиц. сайт]. - 2019. - Режим доступа:

http://www.continentalmotors.aero/Alternative_Fuels/?terms=unleaded.

24. Technical documentation [Электронный ресурс] // Rotax [Офиц. сайт]. -2019. - Режим доступа: https://www.flyrotax.com/services/technical-documentation.html.

25. ASTM D6227-12. Standard Specification for Unleaded Aviation Gasoline Containing a Non-hydrocarbon Component / ASTM International, 2012. - 7 p.

26. ASTM D7547-17. Standard Specification for Unleaded Aviation GasolineASTM International, 2017. - 7 p.

27. ASTM D7592-15a. Standard Specification for Specification for Grade 94 Unleaded Aviation Gasoline Certification and Test Fuel / ASTM International, 2015.

- 7 p.

28. ASTM D7719-16a. Standard Specification for High Octane Unleaded Test Fuel / ASTM International, 2016. - 10 p.

29. Итоговый отчет Координационного совета по научным исследованиям США(CRC Report AV-7-07, "Research Results Unleaded High Octane Aviation Gasoline", June 17, 2010.) [Текст] : Отчет о НИР. - 2010.

30. Итоговый отчет Комитета США по переходу на неэтилированный авиационный бензин, часть 1 (UAT ARC Final Report - Part I Body. «Unleaded AVGAS Findings & Recommendations», Feb 17, 2012) [Текст] : Отчет о НИР. -2012. - 269 p.

31. Данилов А. М. Применение присадок в топливах: Справочник - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2010. - 368 с.

32. Пат. 0540297, ЕР, МПК C 10 L 1/14, C 10 L 1/18, C 10 L 1/30, C 10 L 10/00, C 10 L 10/10, C 10 L 1/22. Unleaded aviation gasoline [Текст] / Henderson Douglas Harold ; Заявитель и патентообладатель Ethyl Petroleum Additives INC. -N EP19920309836 ; заявл. 28.10.91 ; опубл. 05.05.93. Бюл. 93/18. - 10 с.

33. Пат. 6238446 США, МПК C 10 L 1/02, C 10 L 1/14, C 10 L 1/30, C 10 L 10/00, C 10 L 1/18, C 10 L 1/22. Unleaded aviation gasoline [Текст] / HENDERSON DOUGLAS H. ; Заявитель и патентообладатель ETHYL PETROLEUM ADDITIVES INC. - N19930149042 19931108 ; заявл. 08.11.93 ; опубл. 29.05.01. -6 с.

34. Пат. 1650289, ЕР, МПК C 10 L 1/06, C 10 L 1/14, C 10 L 1/16, C 10 L 1/18, C 10 L 1/22. Aviation gasoline formulation [Текст] / De Oliveira Edimilson Jesus, Rocha Mauro Iurk ; Заявитель и патентообладатель Petroleo Brasileiro Sa ; заявл. 22.10.04 ; опубл. 26.04.2006. Бюл. N 2006/17. - 12 с.

35. Заявка 2010263262 США, МПК C 10 L 1/223, C 10 L 1/232. Unleaded aviation gasoline [Текст] / Gaughan Roger Grant ; Заявитель Exxonmobil Res & Eng Co. - N 61.212,397 ; заявл 10.04.09 ; опубл 21.10.10, - 12 с.

36. Helder, D. Ethanol Based Fuels for Aviation. Final report. 2005, August, 1 [Текст] : Отчет о НИР. - 2000.

37. Collective Knowledge on Aviation Gasolines [Электронный ресурс] // Purdue university [Офиц. сайт]. - 2014. - Режим доступа: https://docs.lib.purdue.edu/techdirproj/43/.

38. ASTM D7618-13. Standard Specification for Ethyl Tertiary-Butyl Ether (ETBE) for Blending with Aviation Spark-Ignition Engine Fuel / ASTM International, 2017. - 4 p.

39. Unleaded aviation gasoline. Презентация. [Электронный ресурс] // Hjelmco Oil [Офиц. сайт]. - 2019. - Режим доступа: http://www.hjelmco.com/upl/files/74562.pdf.

40. Пат. 6258134 США, МПК C 10 L 1/00. High octane unleaded aviation gasolines [Текст] / Studzinski William M., Valentine Joseph N., Dorn Peter, Campbell Teddy G., Liiva Peter M. ; Заявитель и патентообладатель TEXACO INC 10.07.2001 ; заявл. 24.05.96 ; опубл. 10.07.01. - 41 с.

41. Емельянов В.Е., Дейнеко П.С., Е.А. Никитина, В.П. Гребенщиков Метил-трет-бутиловый эфир как компонент авиационных бензинов // ХТТМ.-1991. - № 9. - С. 12-14.

42. William J. Hughes. General Aviation Engine Fleet Assessment for Octane Requirement DOT/FAA/TC-14/11. FAA William J. Hughes Technical Center Aviation Research Division. July 2014. Final Report. U.S, Department of Transportation Federal Aviation [Текст] : Отчет о НИР. - 2014.

43. Alternative Fuels to 100LL Aviation Gasoline [Электронный ресурс] // Hjelmco oil [Офиц. сайт]. - 2014. - Режим доступа: http://www.hjelmco.com/upl/files/102246.pdf.

44. Unleaded aviation gasoline. 91/96UL Specification. [Электронный ресурс] // Hjelmco Oil [Офиц. сайт]. - 2019. - Режим доступа: http://www.hjelmco.com/pages.asp?r_id=13929.

45. EASA Safety Information Bulletin. Unleaded Aviation Gasoline Hjelmco 91/96 UL and Hjelmco 91/98 UL [Электронный ресурс] // Hjelmco oil [Офиц. сайт]. 2019. - Режим доступа: http://www.hjelmco.com/upl/files/47743.pdf.

46. WT-06/OBR PR/PD/66 «Авиационный бензин OBR 91UL» [Электронный ресурс] // OBR PR S.A. [Офиц. сайт]. - 2018. - Режим доступа: http://www.obr.pl/files/oferta_n/benzyny/WT-TS/TS-91%20UL.pdf.

47. Air BP debuts unleaded Avgas in conjunction with Goodwood Aerodrome [Электронный ресурс] // BP Air [Офиц. сайт], - 2019. - Режим доступа: https://www.bp.com/en/global/air-bp/news-and-views/press-releases/air-bp-debuts-unleaded-avgas-in-conjunction-with-goodwood-aerodrome.html.

48. Татевский В.М. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. М.: Гостоптехиздат, 1960. - 412 с.

49. Любименко, В.А. Дисс. на соискание ученой степени доктора химических наук. Молекулярное моделирование и квантово-химические расчеты в изучении процессов нефтепереработки и нефтехимии. - М., 2015. - С. 235-242.

50. Технология Изомалк-2 [Электронный ресурс] // Официальный сайт компании ПАО «НПП Нефтехим» [Интернет-портал]. - Режим доступа: http://nefthim.ru/razrabotki/tehnologii-izomerizatsii/.

51. Гуреев А.А. Применение автомобильных бензинов. - М.: Химия, 1972.

- 368 с.

52. Сертификат качества на авиабензин 91/98 UL [Электронный ресурс] // Hjelmco Oil [Офиц. сайт]. - Режим доступа: http://www.hjelmco.com/upl/files/50815.pdf.

53. Майоров В.И. Кесель И.Б. Шифрин Г.Г. Соколов В.В. Повышение качества газоконденсатных прямогонных бензинов // Газовая промышленность.

- 1986. - №3. - С. 33-34.

54. Пат. 2106933 Великобритания, МПК С 10 L 1/14, C 10 L 1/1608, C 10 L 1/223. Additives for improving the octane rating of liquid motor fuels [Текст] / Vizard D. - N GB08123503A ; заявл. 31.07.81 ; опубл. 20.04.83. - 5 с.

55. Скобелев В.Н., Беляков А.В., Хотунцова С.В. К механизму действия аминов, как присадок, увеличивающих детонационную стойкость моторных топлив // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института. - 2013 . - Т. 45, №19. - С. 71-74.

56. Burns L.D. Organic antiknock chemicals // Chemtechn., 1984. - V.4, №12.

- p. 744-748.

57. Гуреев А.А., Азев В.С. Автомобильные бензины. Свойства и применение. М.: Нефть и газ, 1996. - 444 с.

58. Сюняев З.И., Сафиева Р.З., Сюняев Р.З. Нефтяные дисперсные системы. М.: Химия, 1990. - 226 с.

59. Забрянский Е.И., Зарубин А.П., Детонационная стойкость и воспламеняемость моторных топлив. М.: Химия, 1974. - 216 c.

60. ГОСТ 3338-2015. Бензины авиационные. Метод определения сортности на богатой смеси. - М.: Стандартинформ, 2016. - 14 с.

61. Nurmehr A. Impact Assessment of aviation gasoline formulation change on aircraft operating limitation. Master's thesis. 2017. [Электронный ресурс] // TuDelft [Офиц. сайт]. - 2018. - Режим доступа:

https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid:d7c5a6f6-f49f-432b-b489-c4796bb454f4/datastream/OBJ/download.

62. Колотилин В.В., Пестов А.Г. Исследования причин изменения свойств анилина при хранении и разработка рекомендаций по его стабилизации. 8 Межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов г. Волжского. Тезисы докладов. - Волжский, - 2002.

63. Терентьев А.И. Самоокисление первичных ароматических аминов // Журнал органической химии. - 1961. т.31. В.1. - С. 326-331.

64. Эмануэль Н.М. Денисов Е.Т. Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. - М.: Наука. - 375 с.

65. Mir Hedayatullah, JeanPierre Dechatre, LéonDenivelle. Oxydation des amines aromatiques primaires. VII. Sur l'oxydation d'anilines substituees par le carbonate d'argent sur celite. // Tetrahedron letters. - 1975. Vol. 16. - P. 2039-2032.

66. Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности // Изд. АН СССР. - 1958. - 685 с.

67. Haas C. Анилин, его производство и потребление. Aniline the builder. Eur. Chem. News. - 2004. - V.80, N 2089. - c.16-18.

68. Анилин // Хим. комплекс России. - 1996, № 1. - С. 6-7.

Приложение А (справочное)

Стандарт организации СТО 11605031-079-2013 (титульный лист).

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ПО ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТИ» (ОАО «ВНИИ НП»)

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ (СТО) СТО 11605031-079-2013

ОАО «ВНИИ НП

1»

_ Б.В. Винокуров 2013 г.

СМЕСЬ КОМПОНЕНТОВ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА

МОСКВА

2013

Приложение Б (справочное)

Технология производства смеси компонентов авиационного бензина марок А и Б по СТО 11605031 - 079 - 2013 в ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ» (титульный лист).

Открытое акционерное общество «Газпромнефть - Омский НПЗ»

СОГЛАСОВАНО:

Заместитель генерального директора по производству \0 «ГазпромнЫ

СОГЛАСОВАНО: Генеральный директор ОАО «ВНИИ]

, Теляшев 2015 г.

УТВЕРЖДАЮ: Заместитель генерального директора, рхнический директор Зпромнефть-ОНПЗ» АГВ. Панов 2015 г.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА смеси компонентов авиационного бензина марок А и Б по СТО 11605031 - 079 - 2013 с изм. 1

в ОАО «ГАЗПРОМНЕФТЬ-ОНПЗ»

(промышленное производство)

г. Омск, 2015 г.

Приложение В (справочное)

Технология производства бензина авиационного Avgas ЮОЬЬ по ГОСТ Р 55493-2013 в ООО «КПБ «Взлет» на базе смеси компонентов марки А. Опытно - промышленная партия (титульный лист).

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА беншна авиационного .\vgas ЮОЬЬ по ГОСТ Р 55493-2013

в ООО «КПБ «В1.1СГ» на базе смеси компонентов авиационного бешнна марки Л (омыгно'иромышленнаи маржи)

г. Москва 2019 г.

Приложение Г (справочное)

СТО 00148725-015-2017. Базовая смесь компонентов БС-92 и БС-92/115 Бензинов авиационных неэтилированных. Технические условия (титульный лист).

Акционерное общество «Газ11ромнефть-Омский НПЗ»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ_СТО 00148725-015-2017

УТВЕРЖДАЮ

БАЗОВАЯ СМЕСЬ КОМПОНЕНТОВ БС-92 и БС-92/115 БЕНЗИНОВ АВИАЦИОННЫХ НЕЭТИЛИРОВАННЫХ

Технические условия

ОМСК 2017

Приложение Д (справочное)

СТО 00148725-010-2015 «Бензины авиационные неэтилированные Б-92 и Б-92/115. Технические условия» (титульный лист).

Акционерное нГшкаво «I ап||М1М1ич||||. • Омский МП I»»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ СТО 00148725-01(1-2015

УТВЕРЖДАЮ Генеральный лирск и>р —» «I ашромнефи» - ОНЛЗ»

.__ О.Г. Белявский

~ 2016 г.

ККНЗИНМ АНИАЦИОННЫК НК ЭТИЛИРОВАННЫЕ

Ь-92 и Б-92/115

ТоНИЧССКИС УСЛОВИЯ

ОМСК 2016

Приложение Е (справочное)

Технология производства неэтилированного авиабензина Б-92/115. Опытно ■ промышленная партия (титульный лист).

РАЗРАБОТАНО Генеральный директор

Акционерное общество «Газпромнефть - Омский НПЗ»

УТВЕРЖДАЙ Заместите

АО «ВНИИ НП»

К А Овчинников

» . 2017 г

ого директора.

СОГЛАСОВ/ Заместитель генерального директора по производству

Зпромн^фть-Омта » А В. Глазов « <У » Л / 2017 г.

СОГЛАСОВАНО: Генеральный директор АО; яНПФ^вФрнниюс ЯМ»

{^А Цикорин

И^ЬЛ Д г.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА опытно-промышленной партии бензина авиационного неэтилированного Б-92/115 по СТО 00148725-010-2015

2017 г