OPTIMISATION OF CATALYTIC REFORMING TECHNOLOGY TO OBTAIN AI-100-K5 GASOLINE
Authors: КОВАЛЕВА Е.Б. , ДЬЯЧКОВА С.Г. , ГАНИНА А.А. , АРТЕМЬЕВА Ж.Н. , КУЗОРА И.Е. , ГЕРШПИГЕЛЬ Т.Н. , КОВАЛЕНКО М.В. 
Published: September 2024

Проведены подбор и оптимизация технологических параметров процесса риформинга, заключающиеся в повышении температуры на входе в реакторы и увеличении отбора бензолсодержащей фракции при фракционировании катализата, что позволило получить фракцию (100-200 °С) - тяжелый риформат требуемого качества по октановому числу 99.5/89.5 (исследовательский/моторный метод соответственно) и использовать его в качестве высокооктанового компонента при производстве бензина АИ-100-К5. На основании данных математического моделирования, требований по минимизации энергозатрат, а также норм по содержанию ароматических углеводородов в товарных автомобильных бензинах было предложено повысить температуру сырья на 1 °С на входе в реакторы блока риформинга. Предложена формализованная схема превращений углеводородов сырья риформинга при повышении температуры процесса, объясняющая качественные и количественные изменения во фракционном составе катализата. Установлено, что увеличение отбора бензолсодержащей фракции позволяет снизить выход легкого риформата, повысить значение октанового числа и снизить массовую долю бензола до 1.5 мас. % в тяжелом риформате. С помощью программного пакета Aspen PIMS program смоделирован оптимальный состав бензина АИ-100-К5, включающий изомеризат легкой прямогонной нафты, рафинат фракции углеводородов С4, компонент бензиновый высокооктановый (алкилат), метил-трет-бутиловый эфир и тяжелый риформат, полученный в условиях оптимизированной схемы. Качество наработанной опытно-промышленной партии (ОПП) топлива полностью отвечает требованиям ТР ТС 013/2011, СТО 44905015-005-2017 и нормам, установленным для эксплуатационных свойств бензина АИ-100-К5, определяемых квалификационными методами и моторно-стендовыми испытаниями. Наработанная ОПП автомобильного бензина АИ-100-К5 обладает улучшенными эксплуатационными и экологическими характеристиками, поскольку уменьшено содержание серы до 8.0 мг/кг, бензола до 0.38 об. % и объемной доли ароматических и олефиновых углеводородов до 28.6 и 4.2 об. % соответственно. В результате моторно-стендовых испытаний установлено, что бензин АИ-100-К5 обладает пониженной склонностью к образованию отложений на впускных клапанах и нагара в камере сгорания двигателя.

Technological parameters for reforming process are chosen and optimised through an increase in temperature at the reactor inlet and increased selection of benzene-containing fraction during catalysate fractionation, which made it possible to obtain the fraction (100-200 °C), a heavy reformate of the required quality in terms of octane number - 99.5/89.5 (determined by the research/motor method, respectively), and use it as a high-octane component in the production of AI-100-K5 gasoline. Relying on the data of mathematical modelling, requirements to minimise energy consumption, and the standards for the content of aromatic hydrocarbons in commercial motor gasoline, it was proposed to increase the feedstock temperature by 1 °C at the inlet to the reformer unit reactors. A formalised scheme of hydrocarbon transformations in the reforming feedstock that occurs with an increase in process temperature is proposed, which explains the qualitative and quantitative changes in the fractional composition of the catalysate. It has been established that an increase in the extraction of benzene-containing fraction makes it possible to reduce the yield of light reformate, increase the octane number, and reduce the mass fraction of benzene to 1.5 wt% in heavy reformate. Using the Aspen PIMS programme software package, the optimal composition of AI-100-K5 gasoline was modelled, including light straight-run naphtha isomerisate, C4 hydrocarbon fraction raffinate, high-octane gasoline component (alkylate), methyl tert -butyl ether and heavy reformate obtained under the conditions of optimized scheme. The quality of the manufactured pilot batch (MPB) of fuel fully meets the requirements of TR TS 013/2011, STO 44905015-005-2017 and the standards established for the performance properties of AI-100-K5 gasoline, determined by qualification methods and engine-bench tests. The manufactured MPB of motor gasoline AI-100-K5 exhibits improved operational and environmental characteristics, since sulphur content is reduced to 8.0 mg/kg, benzene content to 0.38 vol%, and the volume fraction of aromatic and olefin hydrocarbons to 28.6 and 4.2 vol%, respectively. As a result of motor-bench tests, it is established that AI-100-K5 gasoline has a reduced tendency to form deposits on intake valves and soot in the engine combustion chamber.