СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ОКТАНОВОГО ЧИСЛА
METHOD FOR INCREASING OCTANE NUMBER

Изобретение относится к адсорбционной очистке товарных бензинов и бензиновых фракций, при этом происходит увеличение октанового числа не менее чем на 2 пункта.
Изобретение может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Из существующего уровня техники известен способ очистки бензинов от непредельных и сернистых соединений в присутствии алюминийсодержащего катализатора с последующим выделением целевого продукта исходным бензином, при этом алкилируют одноатомные фенолы на тетрахлоралюминате натрия при температуре 70-130°С и атмосферном давлении (см. патент РФ №2101323, МПК C10G 45/02, C10G 29/20, С07С 37/14).
Недостатками такого процесса очистки являются использование алюминийсодержащего катализатора и необходимость применения побочных продуктов реакции.
Другим вариантом повышения октанового числа бензина является использование различных антидетонационных присадок. К базовому топливу добавляют присадку в концентрации 0,1-5,0 мас. %, которая может содержать силикон, гексаметилентетрамин, жирные кислоты, валериановый альдегид, метилизопропилкетон, метил-трет-бутиловый эфир, изобутанол, толуол и другие химические соединения (см. патент РФ №2101327, МПК C10L 1/18, патент РФ №2032708, МПК C10L 1/18).
Недостатками такого способа являются необходимость приготовления и сложность стабилизации многокомпонентного состава антидетонационной присадки. Полученные бензины не всегда соответствуют жестким экологическим нормам (EURO-3, EURO-4, EURO-5).
Наиболее близким аналогом является способ очистки бензинов от меркаптанов, где для адсорбционной очистки бензинов от меркаптанов используют активированный углеродно-волокнистый материал с нанесенным на него фталоцианином кобальта, обладающего каталитическими свойствами (см. патент РФ №2163250, МПК C10G 29/06, C10G 27/10, C10G 27/06).
Данный способ обладает рядом недостатков, что связано с необходимостью получения фталоцианина кобальта и необходимостью его нанесения на волокнистый материал [А.Б. Килимник. Синтез производных фталоцианинов кобальта: монография / А.Б. Килимник, Е.Ю. Кондракова - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2008. - 96 с. - ISBN 978-5-8265-0757-5].
Технической задачей настоящего изобретения является создание способа повышения октанового числа бензина не менее чем на 2,5-3 пункта, при этом полученный в результате очистки бензин должен соответствовать экологическим нормам (EURO-3, EURO-4, EURO-5).
Поставленная задача решается тем, что способ получения увеличения октанового числа бензина на 2,5-3 пункта, согласно решению, заключается в пропускании бензина через пористую основу, которая содержит в себе адсорбирующий материал из многослойных углеродных нанотрубок. При этом для достижения требуемого результата достаточно однократной очистки.
Может проводиться многократное пропускание через фильтр.
В качестве материала пористой основы может использоваться, например, минеральная стекловата, искусственная шелковая вата, искусственная базальтовая вата.
Отличительным признаком является то, что для увеличения октанового числа бензина его пропускают через пористую основу органического или минерального происхождения, которая заполнена адсорбентом. Обычно такая основа обладает мелковолокнистой структурой с тончайшими взаимно-переплетающимися волокнами и может содержать множество воздушных каналов и пор. В качестве материала адсорбента используются многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ) (средний диаметр ~20-50 нм, а длина может достигать ~1 мкм).
Указанные отличительные признаки предлагаемого способа в сравнении с известным уровнем техники определяют его соответствие условиям «Новизна» и «Изобретательский уровень».
Изобретение поясняется Фиг. 1, на которой представлена схема установки для очистки бензина с помощью адсорбента с использованием углеродных нанотрубок, где
1 - исходный бензин,
2 - адсорбент из углеродных нанотрубок,
3 - вентиль,
4 - очищенный бензин.
Способ осуществляется следующим образом.
Процесс очистки проводится в три этапа:
1 - подготовка сорбента,
2 - заполнение пористой основы,
3 - пропускание бензиновой основы через фильтр.
Подготовка сорбента заключается в следующем: делается навеска из МУНТ в количестве 0,4 грамма (такого количества хватает для очистки 12-15 литров бензина) и растворяется в деионизованной воде в соотношении 1:20, затем полученная смесь подвергается воздействию ультразвука (частота 22 кГц) в течение 30 минут при температуре ~75°С. После УЗ обработки полученную жидкость процеживают через фильтрованную бумагу с размерами пор ~10-15 мкм, полученная суспензия может не оседать в течение недели.
Затем необходимо заполнить пористую основу жидкой суспензией, которая содержит МУНТ. Делается это путем пропитки, причем этот процесс повторяется несколько раз с чередованием процесса сушки в печке при температуре 85-120°С (в зависимости от материала пористой основы) в течение двух часов.
После получения адсорбирующей основы собираем фильтр, состоящий из стеклянной колонны, в которой половина объема заполнена пористой основой с адсорбентом. Подача бензина происходит сверху. Бензин под действием силы тяжести опускается вниз, проходя через пористую основу, где взаимодействует с адсорбентом. Очищенный бензин собирается внизу. Скорость фильтрации зависит от количества и материала пористой основы. Для повышения степени очистки бензина возможно многократное пропускание через фильтр.
Процесс регенерации фильтра зависит в основном от материала пористой основы: при использовании минеральной пористой структуры, пропитанной адсорбентом, необходимо проводить сушку при температуре 120-150°С в течение 1 часа, при использовании материала для пористой основы из натурального сырья сушку проводить при температуре 80-85°С в течение 2 часов.
Предлагаемый способ был апробирован в лабораторных условиях. В ходе исследований были получены следующие результаты:
1 - при использовании в качестве пористой структуры натуральной хлопковой ваты, а в качестве адсорбента МУНТ в объемном соотношении (25:1) при однократной очистке было получено увеличение октанового числа бензина марки АИ-92 на 2,5 пункта,
2 - при использовании в качестве пористой структуры натуральной хлопковой ваты, а в качестве адсорбента МУНТ в объемном соотношении (25:1) при двукратной очистке октановое число бензина марки АИ-92 было увеличено на 2,8 пункта.
Таким образом, предложенный в настоящем изобретении способ повышения октанового числа позволяет качественно улучшать характеристики бензина до уровня марок бензинов более высокой ценовой категории, что обуславливает соответствие заявленного изобретения условию «Промышленная применимость».