ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО НЕЭТИЛИРОВАННОГО БЕНЗИНА
FUEL COMPOSITION OF UNLEADED AVIATION PETROL

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к композиции авиационного бензина.
Авиационный бензин применяется при эксплуатации летательных аппаратов с поршневыми двигателями.
Возрастание концентрации свинца в воздухе, продуктах питания, почве и растительности потребовало принятия законодательных мер, направленных на ограничение содержания свинца в бензинах, в том числе и авиационных.
Неэтилированные авиационные бензины в России не вырабатывают.
В России в соответствии с действующими национальными стандартами можно вырабатывать и применять три марки этилированных авиационных бензинов: Б-92, Б- 91/115 (ГОСТ 1012-2013 взамен ГОСТ 1012-72) и Avgas 100 LL (ГОСТ Р 55493-2013) с октановыми числами 92, 91 и 99,6 ед. по моторному методу и сортностью 100, 115 и 130 ед. соответственно.
Известна топливная композиция авиационного бензина, которая содержит в качестве основы не более 70% смеси фракции бензина риформинга и/или изомеризата, выкипающих в интервале 40-135°C, и фракции бензина риформинга, выкипающей в интервале 80-190°C, взятых в соотношении 50-80:20-50, и не менее 30% алкилбензина. Топливная композиция может содержать в своем составе добавки: антиокислительная присадка, тетраэтилсвинец, краситель (Пат. РФ №2212432, 2003 г.).
Недостатком такой композиции является низкая детонационная стойкость: октановое число по моторному методу 91 ед., сортность на богатой смеси 115 ед. и высокая температура конца кипения - 190°C, а также наличие в композиции тетраэтилсвинца.
6
8
6
Известна топливная композиция авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью не менее 115 на основе автомобильного бензина, содержащая смесь изопарафиновых углеводородов С-C 15-40% мас., гидрированную фракцию С (бензола не более 3% мас.) до 10% мас., тетраэтилсвинец - 0,15-0,35% мас., автомобильный бензин с октановым числом не менее 92 по И.М. до 10% мас.
(Патент RU 2503711, 2014).
Недостатком этой композиции является наличие в ней тетраэтилсвинца и высокая температура конца кипения.
5
6
3
4
Известна также композиция авиационного бензина, содержащая изомеризат, алкилбензин и тетраэтилсвинец, при этом в качестве изомеризата используют изомеризат легкой фракции бензина, преимущественно C-С, в качестве алкилбензина используют алкилбензин, полученный алкилированием с применением катализатора фтористого водорода фракции углеводородов С-C, являющейся продуктом каталитического крекинга вакуумного газойля, при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Изомеризат легкой фракции бензина
7-30
Тетраэтилсвинец до
0,1
Алкилбензин до
100
(Пат. РФ №2530901, 2014).
Недостатком этих композиций является наличие в них тетраэтилсвинца и высокая температура конца кипения.
В патентах РФ №2167916, 2167917, 2167918, 2001 г. защищены композиции неэтилированных бензинов с октановыми числами не менее 76, которые предназначены для применения в качестве автомобильного и авиационного бензинов.
Однако композиции не обеспечивают требований по температуре конца кипения, химической стабильности при наличии олефиновых углеводородов до 25% и теплоте сгорания.
Наиболее близкими композициями авиационного бензина являются композиции авиационных топлив, выпускаемых промышленностью до распада СССР. Это бензины марок Б-95/130 и Б-91/115 по ГОСТ 1012-72. Для этих бензинов октановое число по моторному методу составляло, соответственно, 95 и 91 ед., а сортность на богатой смеси - 130 и 115 ед.
(Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под редакцией Школьникова В.М., М. Изд. Центр «Техинформ», 1999, с. 42).
Базовыми компонентами для производства указанных бензинов являлся бензин каталитического риформинга. В справочнике указано, что в качестве высокооктановых компонентов могут быть использованы алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол, однако количественные характеристики указанных компонентов не приводятся. Содержание тетраэтилсвинца в бензинах составляло 2,5-3,1 г/1 кг бензина.
На основании изложенного выше можно заключить, что известный уровень техники оставляет нерешенными следующие проблемы: наличие в составе авиационных бензинов тетраэтилсвинца, высокая температура конца кипения бензина, обеспечение высокой теплоты сгорания и требуемой детонационной стойкости.
Задачей изобретения является создание топливной композиции авиационного неэтилированного бензина с необходимой детонационной стойкостью, со сниженным содержанием ароматических углеводородов, высокой теплотой сгорания и низким концом кипения не более 180°C.
6
Для решения поставленной задачи предлагается топливная композиция авиационного неэтилированного бензина, включающая изомерные и ароматические углеводороды, отличающаяся тем, что в качестве изомерных углеводородов содержит технический изооктан, изопентан или изомеризат С или их смесь, в качестве ароматических углеводородов содержит толуол или фракцию бензина риформинга НК-180°C или их смесь, а также дополнительно содержит монометиланилин (ММА) и метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и при следующем соотношении компонентов, % мас:
технический изооктан
30-70
изопентан или изомеризат С<sub>6</sub> или их смесь
10-25
толуол или фракция бензина риформинга НК-180°C
или их смесь
8-40
ММА
0,5-2,0
МТБЭ
до 15
Топливная композиция может содержать присадки, выбранные из группы: антикоррозионные, антистатические, противообледенительные и другие разрешенные стандартом на авиационный бензин.
Производство технического изооктана осуществляется либо гидрированием димеров изобутилена (изооктена), либо алкилированием изобутана бутиленами с последующей ректификацией полученного алкилата. Для производства димеров изобутилена (изооктена) с последующим их гидрированием в изооктан можно использовать имеющуюся установку получения МТБЭ после небольшой модернизации. Изобутилен подвергают димеризации, которая протекает в жидкой фазе в реакторе с неподвижными слоями кислого ионообменного катализатора. Полученные изооктены гидрируют в реакторе. Технология гидрирования осуществляется на обычных катализаторах и высоко экономична. Реактор струйной конструкции не требует высоких капиталовложений благодаря компактности и однократному проходу водорода, что не требует рециркуляционного компрессора. Технический изооктан можно вырабатывать также путем алкилирования изобутана бутиленами с последующей ректификацией полученного алкилата и выделением из него фракции НК-140°C (технический изооктан).
6
5
6
5
6
Изомеризат С и изопентановая фракция образуются на установке изомеризации парафиновых углеводородов С-С в результате отделения от изомеризата газов и фракции С. Фракция С может быть подвергнута дальнейшему разделению на узкие фракции на колонне деизогексанизатора. В этом случае должен быть использован верхний погон с добавлением бокового и нижнего погонов. Изопентановую фракцию также получают на газофракционирующей установке (ГФУ).
Фракцию бензина риформинга (НК-180°C) получают путем фракционирования катализата установки каталитического риформинга (платформинга) и выделения из него целевой фракции, имеющей температуру конца кипения не выше 180°C. Толуол также получается на установках каталитического риформинга (платформинга) путем экстракции и ректификации из катализата.
ММА (другое название N-метиланилин) производится путем N-алкилирования анилина метанолом.
4
МТБЭ производится путем взаимодействия метанола и изобутилена, как правило, входящего в состав С-фракций углеводородов различного происхождения.
В табл. 1 представлены основные характеристики компонентов для приготовления базового авиационного бензина.
В качестве примеров заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца неэтилированных авиационных бензинов, а также бензины Б-92, Б-91/115. Результаты испытаний приготовленных образцов бензинов представлены в табл. 2.
Определение октанового числа по моторному методу в авиационных бензинах проводили по ГОСТ Р 52946-2008 (ЕН ИСО 5163:2005). Указанный стандарт устанавливает метод оценки детонационных характеристик авиационных бензинов для двигателей с искровым зажиганием с применением условной шкалы октановых чисел на одноцилиндровом четырехтактном карбюраторном двигателе с переменной степенью сжатия.
Сортность на богатой смеси неэтилированных образцов авиационного бензина определяли на установке CFR WAUKESHA с наддувом по методу ASTM D 909.
Сущность метода заключается в сравнении мощности двигателя, ограниченной начальной детонацией при работе одноцилиндрового двигателя установки CFR на испытуемом и эталонных топливах в стандартных условиях испытания.
Результаты испытаний образцов неэтилированных авиабензинов, приведенные в табл. 2, показывают, что испытанные образцы бензинов имеют октановое число по моторному методу 91-97 и сортность на богатой смеси 100-116.
По другим показателям качества, в частности, по показателям теплота сгорания и температура конца кипения, испытанные композиции авиационного бензина также соответствуют требованиям, которые предъявляют к этилированным бензинам Б-92, Б-91/115.