Применение октаноповышающих средств в производстве неэтилированных бензинов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Юхнев, Владимир Анатольевич

• Юхнев, Владимир Анатольевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юхнев, Владимир Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1.

Аналитический обзор по требованиям к экологическим свойствам автомобильных бензинов и средствам повышения их октановых чисел

Выводы по главе 1

Глава 2.

Исследование эффективности ОПС для автомобильных бензинов

Выводы по главе 2

Глава 3.

Исследование влияния ОПС на физико-химические и эксплуатационные свойства неэтилированных бензинов

Выводы по главе 3

Глава 4.

Анализ основных направлений применения ОПС,особенности требований к ним и эффективность использования в условиях промышленного производства

Выводы по главе 4

Глава 5.

Экономическая эффективность использования ОПС

Выводы по главе 5

Общие выводы

Литература

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение октаноповышающих средств в производстве неэтилированных бензинов»

Введение

Озабоченность мировой общественности чистотой окружающей среды и быстрый рост автомобильных парков .одного из основных источников загрязнения атмосферы, привел и к появлению новых требований к экологическим свойствам продукции автомобилестроительных и нефтеперерабатывающих фирм. Показатели качества, необходимые для обеспечения этих требований , оформленных в виде национальных или межгосударственных (европейских) норм, стали важнейшей потребительской характеристикой продукции , определяющей возможность ее реализации на внутреннем и международном рынках.

К требованиям, непосредственно затрагивающим интересы нефтеперерабатывающей отрасли при производстве автомобильных бензинов можно отнести:

- ограничения на применение алкилсвинцовых антидетонаторов ;

- ограничения по компонентному составу;

- ограничения по содержанию серы;

- ограничения по показателям испаряемости;

- вовлечение в состав товарных бензинов моющих присадок.

Отечественными автомобилестроителями. намечены

программы, направленные на постепенное приведение в соответствие национальных и общеевропейских норм для ОГ автомобилей.Одним из основных условий успешной реализации этих программ для автомобилей,применяющих в качестве топлива бензин,является переход на использование только неэтилированных автобензинов. Это обеспечит возможность оборудования автомобилей эффективными каталитическими системами контроля состава отработавших газов .В технико-экономических анализах перехода топливной индустрии России на выпуск ' экологически улучшенных неэтилированных бензинов отмечалась целесообразность поэтапного подхода с созданием благоприятных условий для производства и реализации на рынках регионов с наиболее неблагополучной по выбросам от автотранспорта обстановкой. В целом , структура отечественной топливной

отрасли не позволяет быстро увеличить выработку таких бензинов. Очень высок уровень износа оборудования, необходимо перевооружать действующие и вводить новые предприятия, увеличивать мощности процессов каталитического риформинга, крекинга, изомеризации, алкилирования, синтеза оксигенатов. Но это требует значительных капитальных вложений и времени. Поэтому, сейчас, в период постепенного перехода на выпуск экологически улучшенных неэтилированных автобензинов особенно актуальны работы, исследующие возможность расширения средств, позволяющих повышать октановые числа автомобильных бензинов и улучшать их экологические свойства.

Заводы, выпускающие автомобильные бензины, существенно различаются по исходным условиям, определяющим возможность перехода на производство экологически улучшенных неэтилированных бензинов в части:

- необходимых мощностей установок вторичной переработки для увеличения ресурсов высокооктановых компонентов;

- стоимости получения компонентов, отвечающих современным экологическим требованиям:

- готовности исполнительных и законодательных властей региона

осуществить меры по снижению экономического риска, обусловленного более

высокой себестоимостью улучшенных бензинов по сравнению с

в

автомобильными этилированными бензинами, не отвечающими экологическим ограничениям.

Даже в тех случаях, где обеспеченность компонентами, необходимыми для производства неэтилированного .бензина не является проблемой, когда идет речь о большом регионе (стране) в целом, при оценке ресурсов на конкретном заводе запасы их не всегда достаточны и для увеличения объема перевозок будут необходимы дополнительные капиталовложения в железнодорожный подвижной состав. ,

Вышеуказанные обстоятельства обусловили увеличение спроса на синтетические октаноповышающие средства (ОПС) в виде присадок,добавок, компонентов, поскольку они открывают дополнительные возможности гибкого .экономичного способа регулирования антидетонационных и экологических свойств автомобильных бензинов. Рост

потребности вызвал появление ряда ОПС, предлагающихся под различными фирменными марками .информация о которых ограничивалась скудными рекламными данными .чаще всего по приросту октанового числа в отдельных модельных смесях. Эти показатели не позволяют осуществлять подбор ОПС с учетом конкретных технологических ситуаций. Определилась актуальность и целесообразность как для разработки,так и для применения ОПС выработки общей обоснованной методологии, позволяющей преодолеть ограниченность информации , даваемой по отдельным ОПС, оценивая необходимые показатели её эффективности, и принимать обоснованные решения о применении различных композиций ОПС.

Постановка такой работы актуальна, при этом отнюдь не отрицая известных из литературы подходов к оценке всего комплекса эксплуатационных свойств бензинов с ОПС, а опираясь на их данные, она должна совершенствовать систему получения исходной информации для принятия решений по выбору и комбинированию ОПС,прежде всего принимая во внимание нашу ситуацию по компонентам бензинов,требования конкретных технологических схем и ограничения .устанавливаемые современными спецификациями к автомобильным бензинам.

Целью настоящей работы является разработка методологии оценки эффективности и выбора композиций ОПС для технологии производства неэтилированных автомобильных бензинов и их применения.

В задачи исследования входило:

1. Определить эффективность ОПС в основных отечественных компонентах автомобильных бензинов и установить комплексные критерии для анализа эффективности и выбора ОПС и их композиций

2. Разработать метод анализа взаимосвязи между составом ОПС .антидетонационными показателями базовых топлив и нормами сертификатов в технологии производства различных марок неэтилированных автомобильных

I

бензинов.

3. Оценить физико-химические и эксплуатационные свойства автомобильных бензинов,полученных с использованием ОПС.

4. Определить особенности требований к выбору ОПС при добавлении в топливо для улучшения качества автомобильных бензинов в

условиях промышленного производства неэтилированных бензинов и при их применении.

- Это определило и структуру настоящей работы, состоящей из разделов:

- анализа современных экологических требований к показателям качества автобензина и средствам повышения их октановых чисел;

- раздела с результатами определения эффективности ОПС установлением новых критериев оценки и модели анализа взаимосвязи между составом ОПС .октановыми характеристиками базового и товарного бензинов,

- раздела по испытанию и исследованию физико-химических и эксплуатационных свойств бензинов,полученных с использованием ОПС;

- раздела с анализом основных направлений применения О ПС, особенностей требований к ним и эффективности использования в условиях промышленного производства.

Диссертационная работа выполнена в рамках актуальных задач Федеральной целевой программы «Топливо и энергия ».утвержденной Советом Министров РФ (Постановление №1265 от 0,6.12.93 г.)

Научная новизна.. Разработана методология для оценки и выбора ОПС ,в которой впервые предложены новые комплексные критерии их эффективности:

• «приведенная эффективность», определяемая как отношение октанового числа смешения ОПС к октановому числу получаемого товарного бензина;

• «допуск на антидетонационные свойства базового бензина», определяемый по предельным значениям октановых чисел базового бензина, при которых с использованием ОПС может "быть обеспечно получение товарного бензина заданной марки.

Показана тесная корреляционная связь «приведенной эффективности» с отношением стоимости ОПС к стоимости получаемого товарного бензина.

Установлен синэргитический эффект увеличения показателя «допуск на антидетонационные свойства базового бензина» при совместном применении в рекомендуемых концентрациях добавок АДА с МЦТМ,Фэтерола с МЦТМ,Фэтерола с АДА.

Автором впервые предложен метод графического моделирования для анализа взаимосвязи между составом композиции ОПС .октановыми характеристиками компонентов базового бензина и заданными пределами антидетонационных свойств товарного бензина.

На основе проведенных исследований разработаны топливные композиции неэтилированных автомобильных бензинов, новизна и оригинальность которых подтверждена патентом РФ №2114900(1998г),

.Апробация работы. Основные результаты докладывались на научно-технических советах ДАО «ЛУКойл-Волгограднефтепереработка»,ЗАО «Бензотех»,ОАО «Волжский Оргсинтез».Достоверность научных результатов подтверждена практикой промышленного производства неэтилированных автобензинов с применением синтетических окганоповышающих средоств.

Публикация результатов работы. По материалам диссертационной работы опубликовано пять статьей и получен патент РФ. Две заявки находятся на рассмотрении в Роспатенте.

Практическая ценность работы и её реализация в промышлености.На основании результатов работы организовано промышленное производство автомобильных бензинов с ОПС,что способствовало решению проблемы увеличения доли неэтилированных бензинов с улучшенными экологическими свойствами на Пермском и Волгоградском НПЗ(с 40 до 100%).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юхнев, Владимир Анатольевич, 1998 год

Литература

1. Роун Ш. Озоновый кризис. М. :Мир, 1993,320 с.

2. Tutus. J .Strategies for adapting to the greenhouse effect. Amer. Plan. Assoc. 56^. №3, 1990, s. 311-323.

3. Coul L.The Environmental Crisis. Man's Struggle to Live with Himself. New Haven. 1970, p. 10. ;

4. Jobs, Money and Pollution. N. Y., 1977, p. 164.

5. Капустин B.M., Кукес C.H., Бертолусини Р.Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР - М. :Химия 1995, -304 с.

6. Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания, выпуск №21, с. 3-38. Информацинный центр НИИДа. М. 1997.

7. McArragher J., Aarnink Т., Vecchi D. Motor vehicle emission regulations and fuel specifications 1994 update. Concawe, report №4/94, Brussels. October 1994, p. 234.

8. Chemical Marceting Reporter, 238, №26, p. 3. Экспресс -информация. Маркетинг нефти и нефтепродуктов. №3, 1991.

9. Perry R., Gee I. Vehicle emission in relation to fuel composition . Sci. Total Environ., 169 ,№ 1 - 3, 1995, p. 149 - 156.

10. Rudin M., Plotnicov B. Oil and Gas J. 95, № 33, 1997, p. 31 - 35.

11. Mansillon R. Petrole et Techniques. №339, p. 35 - 39.

12. European Gasoline Fuel Survey Summer. 1990. Review Ethyl ,1991.

13. Crow P. US industry refining battles on clear air act. Oil and Gas J. 88, №30, 1990, p. 15-17.

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

15. Midgley Т., Boyd Т. SAE Transaction, 17, 1922, р. 35.

16. Данилов А. М. Присадки и добавки. М. Химия. 1996 г., 232 с.

17. Стародубцев С. В. Электрические свойства нагаров авиационных свечей. Труды ЛВВАКА, вып. 6., 1944.

18. Повел В., Гибсон X., Джонс Б. Нагары в камерах сгорания автомобильных двигателей. 4 Международный нефтяной конгресс, 7, Гостоптехиздат, 1957.

19. Bonek Е. Blei - ein offenes Problem. Umweltscutz, 14, №6, 1977,144 - 147 s.

20. Barry P. S., Harrison G. F. Motor gasoline, lead and air pollution. L. Octel, №72/4, 1972, p. 15.

21. Lead facts. Washington US. EPA, March, 1985, p. 4.

22. Branquiho C. L., Robinson V. Environ. Pollut., 10, №4, 1976, 287-292 p.

23. Кунцевич И. E., Дубровская Г. H., Терещенко О. В. Влияние содержания в атмосферном воздухе свинца на накопление его в организме и на некоторые биохимические показатели. Здравоохранение Белоруссии, №1, 1984, с. 52-55.

24. Применение этилированных бензинов на автотранспорте и расчет выбросов свинца в окружающую среду. ЭКОС. М., 1990, - 41 с.

25. Tsuchiva К., Sugita М., Seki Y. Study of lead concentrations in atmosphere and population in Japan. Environ. Qual. And Safety Suppl._2. Stuttgart, 1975, 95 -146.

26. Дартнелл П. Л. Октановые числа: их роль в эффективном использовании энергии; - доклад на симпозиуме Октель. Ярославль ,7 - 9./02. 1979 г.

27. Colburn D. Automotive Industry. 150, №2, 1974, p. 15.

28. Crow P. Oil and Gas J, 77, №11,1979, p. 23 - 28.

29. Сангер P. П. Новые системы для удаления свинца из выхлопных газов; Доклад на симпозиуме МНХП - Октель, Ярославль, 1979.

30. Treuhaft М., Wisnewski J. Trapping of Lead Particulates in Automotive Exhaust. SAE 770059, 1977., p. 16.

31. Marklund S., Rappe C.Tysklind M. et. al. Identification of Polyclorinted Dibenzofurans and Dioxins in Exhausts from Cars Run on Leaded Gasoline. Chemosphere, 16, 1987, p. 29 -36.

32. Haglund P.,Egeback K.,Jonsson B. Anaalysis of polybrominated dioxins and furans in vehicle exhaust .Chemosphere, 17, №11,1988,pp.2129-2140.

33. Marklund S.,Andersson R.,Tysklind M. et.al. Emissions of PCDD and PCDF gasoline and diesel fueled cars .Chemosphere,20,№5,pp.553-561.

34. Nierhauve R. Neue Anforderungen an Ottokraftstoffe. Mineraloltechnick ,№9,1991,s.3-28.

35. Ennvironmental Pollution , 10, N 4,1976,287-292.

36. International Lead and Zinc study group, LZ/173, 1.X11,1979,pp.3-12.

37. Costssaand Benefits.Lead facts. US EPA.March 1985.

38. Гуреев А.А.,Химия и технология топлив и масел,№8,1989.

39. Никифорова Е.М.,Смирнова Р.С..Тяжелые металлы в биосфере и

I

ноосфере.-В сб.Гнографические исследования в Московском университете.Традиции и перспективы, 1976,107-114.

40. Бакалейник A.M.,Онойченко С.Н.,Емельянов В.Е. и др. Экологические свойства автомобильных топлив.Автомобильная промышленность, №9,1995,с.33-35.

41. Емельянов В.Е..Данилов A.M. Бензины с улучшенными экологическими свойствами.Автомобильная промышленность. ,№12,1996,с.33-35.

42. Емельянов В.Е.Применение неэтилированных бензинов-путь к решению экологических проблем автотранспорта . Экология и промышленность России, 1977,с.24-26.

43. Дорфман В.П..Сизов В.П.,Противень С.В. ГСМ завтрашнего дня .Точка зрения и требования ВАЗа. Автомобильная промышленность , №12, 1996,с. 29-33.

44. Данилов A.M..Емельянов В.Е.,Митусова Т.Н. Разработка и производство экологически улучшенных моторных топлив. М.ЦНИИТЭнефтехим,1994, 54с.

45. Анализ оснвных экологических требовний,устанавливаемых по отношению к автомобилям правилами ЕЭК ООН .XV11 Научно-техническая конференция по экологии и топливной экономичности автотранспортных средств. НИЦИАТМ, Дмитров, 1997,28 с.

46. Криницкий Е. Автомобильные выхлопы в легкие москвичей. Неделя, №31,1996,с.45-46.

47. Эколгический контроль. В сб. Технический осмотр автомобилей в ГАИ .ДАЕ.М. 1997,56с.

48. Seizinger D.,Marshall W.,Cox F. Vehicle Evaporative and Exhaust Emissions as influenced by benzene content of gasoline. SAE Technical Paper Series,N860531.,1986,26р.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64

65

66

67

Heudorf U.,Heutschel W.,Wolfgang H. Zentralblat Hyg. und

Umweltmed., 196. N55,1995., s.416.

Owen K. Petroleum Rewiew .,44.N524,p.451-453.

Oclert H.,Mayer G. Erdol und Kohle . , 27, N3,1974 ,,s. 146-152.

Гюбэ Ж. Влияние состава бензина на выбросы с выхлопными

I

газами..Труды 13 нефтяного конгресса ,Буйонос-Айрос., 1991,перевод ВНИИ НП,М.1991,22с.

Шабад Л.М.,Хесина А.Я.Токсичность двигателей внутреннего сгорания и пути ее снижения .М.,Машиностроение, 1966,с.54. Лернер М.О.,Гончаров В.В.,Хесина А.Я. и др. Труды НИИАТ.вып.8,1974,0.51.

Эллис А.,Бензин ,малозагрязняющий окружающую среду.,доклад на семинаре фирмы Шелл.,М., 1973,40с.

Carter W.,Atkinson R. Environmental Science and Technologie .,23,864,1989. Hochhauser A., Benson J., Burns V. ,SAE Technical Paper Series, 912322,1991.

Обзоры качества автомобильных бензинов по данным фирмы Окгель за 1988-90 гг.

Гуреев А.А.,Серегин Е.П.,Азев В.С.Квалификационные методы испытаний нефтяныхтоплив. М.,Химия, 1984,200с.

European Gasoline Fuel Survey. Summer 1990. Review ,1991,Ethyl. Oil and Gas Journal .92, N 12.1994 .p.52.

Shiratori A., Saltan K., SAE Technical Paper Series N912380,1991. Degobert H. Influence des propriétés des carburants sur les emissions.,Pollution Atmospherjique, janvier-mars 1989,s.368-371. Marhold A. , Erdol-Erdgas-Kohle, 104, N9,1988,s.368-371. Eichi J., Hiortsudu N.,Tatsuo O. Effects of gasoline volatility on the driveability of passenger cars., 13 World Petroleum Congress. Buenos-Aires, 1991. Morrison E.,Ebersole G.,Elder H.,Laboratory Expressions for Motor Fuel Volatility and their Significance in Terms of Performance.,SAE Paper 650859, October 1965.

Furey R.,King J., Emissions , fuel economy ,and driveability effects of metanol /butanol / gasoline fuel blends ..SAE Paper 821188,October 1982.

68. Stebar R. , Gasoline Vapor Pressure reduktion an option for cleaner air.SAE Technical Paper Serie, N 852132,1985,5p.

69. Бензины для автомобильного транспорта. ГОСТ Р 51105-97,Госстандарт России.М.1997.

70. Коел В. Предотвращение выделения в атмосферу паров топлива при заправке автомобилей на АЗС .Экспресс- информация .Переработка нефти и нефтехимия №30,1987.

71. Alcohols as motor Fuels. (Selected papers through 1980 ).SAE /РТ-80/19,1980. p. 341.

72. A reassessment of the Brazilion National Alcohol Programme (PNA).Energy Dig., 13, N4,29-32,1984.

73. Sugiyama G.,Kim E. Revue of methanol utilzation technologies for automobiles. 13 World Petroleum Congress. 1991.Buenos-Aires.

74. Mining Jornal ,299. N 7688. p.441-442.

75. Hooper R., Natusch D.,Titchener A. Pan-Pacif. Synfuels Confer. ,vol.2,1982,s.480-488.

76. Waman C.,Tannoc J., Sugar Journal ,_47,N 6,1984, 13-16.

77. Taguchi Michikazu. Nissan Technishe Revu ,N 20 ,1984,224-241.

78. Black F.,An Overview of the Technical Implications of Metanol and Ethanol as Highway Motor Vehicle Fuels. SAE Paper 912413 , EPA, 1991.

79. , Anderson J.,Nichols R. .Energy Technology 10-th Conferece .Washington ,Febr.28-March 2.1983.

80. Лукшо В.А. Пути повышения показателей карбюраторного двигателя при использовании спиртовых топлив .Автореферат диссертации на соискание ученой степени ктн. МАМИ.1985.

81. A Technical Assesmentof Alcohol Fuels . SAE Paper 820261.Alternative Fuels Committee of the Engine .

82. Sugihara K., Hirota T.,Ohta T. SAE Paper 902159. Research and Development of FFVs at Nissan .1990.

83. Nicols R., Clinton E., King E. A View of Flexible Fuel Vehicle Aldehyde Emissions .SAE Paper 881200.

84. Branco G.M. The Use of Ethanol /Metanol/ Gasoline Blends as Alternative Motor Fuels in Brazil. EPA. 1989.

85. Nierhauve B.,Glere H. Anpassungsmassnahmen bei Ottokraftstoffen als Folge von Methanolbleimischungen. Erdol und Kohle. Erdgas-Petrochem

,34,11,1981, s.500-505.

86. Дмитриевский А.В., Шатров E.B. Топливная экономичность бензиновых

двигателей . М. Машиностроение ,1985,207с.

!

87. Каспаров А.А.,Головкова Н.П.,Шефтелевич О.С. О испытании метилированного бензина как автомобильного топлива .Труды конференции по прафилактике травматизма при дорожно-транспортных происшествиях. Горький ,1984,37-38с.

88. Furrey R., Perry К. SAE Technical Paper Series N 912429,1991,p. 1-15.

89. The Process for high Oxygen and low Olefin content in motor gasoline. Проспект фирмы Несте, M. .1994.

90. Производство -метил-трет-алкиловых эфиров -высокооктановых компонентов бензинов.Тематический обзор ЦНИИТЭнефтехим. Переработка нефти .выпуск 9 . М. 1988. 70с.

91. Емелььянов В.Е.,Гребенщиков В.П. Эксплуатация установок для оценки моторных свойств топлив . Недра 1991. 172 с.

92. Taljaar H.,Jordaan С.,Botha J. The Effect of Oxygen content in different oxygenate-gasoline blends on performance and emissions in a single cylinder,spark-ignition engine. SAE Paper N910379.

93. Garibaldi P. Fuel oxygenates: the key components for for reformulated gasolines. 13-th World Petroleum Congress. Buenos-Aires, 1991.

94. Радченко Е.Д., Чикош ..Энглин Б. И др. МТБЭ как компонент автомобильных бензинов. Химия и технология топлив и масел,№5,1976,с.5-9.

95. Смаль Ф.В.,Арсенов Е.Е. Перспективные топлива для автомобилей. Транспорт,М. 1979,151 с.

96. Koehl W.,Benson J., Burno V., et.al.Effect of gasoline compositon and properties on vehicle emissions ./ A Review of prior studies auto-oil air guality improvement research program . SAE Paper N 912321,1991.

97. Robert L.,Furey L.,Kevin P. Volatility Characteristics of Blends of Gasoline wich ETBE . SAE Technical Paper Series N 901114,1990.

98. Несмеянов A.H. Марганцевые антидетонаторы для бензинов . Новый антидетонатор для бензинов .сборник ЦНИИТЭнефтегаз . М. 1963.C.3-4.

99. ЛернерМ.О. Регулирование процесса горения в двигателях с искровым зажиганием .Наука ,1972,205с.

100. Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив .Химия ,1979,224с.

101. Rhodes А.К. US refiners make complex-model RFG as they prepare for next hurdle . Oil and Gas Journal .96. N1,1998,22-26.

102. Zanoni G.F. Real Octane requirement for safe operation of gasoline engines SAE Preprint N770810, p. 12.