ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА
AVIATION FUEL COMPOSITION

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к композиции авиационного бензина.
Авиационный бензин применяется в самолетах авиации общего назначения с небольшими поршневыми двигателями, например, в частных и учебных самолетах, самолетах авиационных клубов и сельскохозяйственной авиации. Основной принцип действия поршневых двигателей тот же, что и в автомобильных двигателях с искровым зажиганием, но при этом требования к рабочим характеристикам гораздо выше.
4
12
6
12
4
12
Известны композиции неэтилированного бензина, используемого в качестве автомобильного и авиационного бензинов, которые включают углеводородные фракции предельных углеводородов нормального и изостроения C-C, и/или бензиновые фракции нефтепереработки, 1-25% ароматических углеводородов С-С, 1-25% олефиновых углеводородов С-С, а также различных эфиров, полученных этерификацией метанолом различных фракций.
4
6
5
Так, в патенте РФ №2167916, 2001 г., в качестве эфиров предлагается 1-25% смеси основания Манниха с фракцией эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом С-С фракции углеводородов, содержащей пиперилен, изоамилены и изобутилен, или смеси основания Манниха и метил-трет-бутилового эфира с фракцией эфиров, полученных этерификацией метанолом изоамиленпипериленсодержащей С фракции углеводородов.
5
В патенте РФ №2167917, 2001 г., в качестве эфиров предлагается 1-25% эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом изоамиленпипериленсодержащей С фракции углеводородов.
4
6
5
В патенте РФ №2167918, 2001 г., в качестве эфиров предлагается 1-25% фракции эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом С-С фракции углеводородов, содержащей пиперилен, изоамилены и изобутилен, или смешением МТБЭ с фракцией эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом изоамиленпипериленсодержащей С фракции углеводородов.
Недостатком указанных композиций топлив является недопустимость их в качестве авиационных топлив из-за многокомпонентного состава, т.к. к авиационным топливам предъявляются более жесткие требования, чем к автомобильным бензинам, в их состав должны входить компоненты ограниченного числа технологических процессов. (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под редакцией Школьникова В.М., М. Изд. Центр «Техинформ», 1999, с.39).
Кроме того, недостатком указанных композиций является наличие оксигенатов в виде эфиров, в том числе метил-трет-бутилового эфира, которые влияют на гигроскопичность и антикоррозионные свойства. Также при использовании оксигенатов наблюдается увеличение массового и удельного расхода топлива из-за низкой теплоты сгорания оксигенатов.
Также недопустимо наличие непредельных углеводородов, т.к. они являются источником образования смолистых веществ в бензине.
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. (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под редакцией Школьникова В.М., М. Изд. Центр «Техинформ», 1999, с.42).
Согласно ГОСТ 1012-72 у авиационных бензинов Б-95/130 и Б-91/115 нормировались, соответственно, следующие основные показатели:
- Содержание тетраэтилсвинца, г/1 кг бензина, не более
3,1
2,5
- Детонационная стойкость:
октановое число по моторному методу, не менее
95
91
сортность по богатой смеси, не менее
130
115
- Фракционный состав:
Температура начала перегонки, °С, не ниже
40
40
10%
82
82
50%
105
105
90%
145
145
97,5%
180
180
остаток, %, не более
1,5
1,5
- Кислотность, мг КОН/100 см<sup>3</sup>, не более
0,3
0,3
- Температура начала кристаллизации, °С, не выше
-60
-60
- Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более
35
35
- Содержание фактических смол, мг/100 см<sup>3</sup> бензина, не более
4,0
3,0
- Массовая доля серы, %, не более
0,03
0,03
- Период стабильности, ч, не менее
12
12
Однако в настоящее время авиационное топливо по ГОСТ 1012-72 не выпускается вследствие закрытия и сноса ряда установок, производивших его необходимые компоненты. Самолеты авиации общего назначения с небольшими поршневыми двигателями вынуждены летать на автомобильных бензинах, что приводит к поломкам самолетов и различным аварийным ситуациям.
Задачей изобретения является получение топливной композиции авиационного бензина с использованием автомобильного бензина, которая отвечала бы техническим регламентам «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» в редакции Постановлений Правительства РФ от 30.12.2008 №1076, от 21.04.2010 №268, от 07.09.2011 №748, а также Таможенного союза от 18 октября 2011 г.(TP ТС 013/2011).
Согласно регламенту, Утвержденному Постановлениями Правительства РФ, (п.26) авиационный бензин может содержать тетраэтилсвинец, однако количество тетраэтилсвинца не регламентируется.
Авиационный бензин должен соответствовать требованиям, изложенным в приложении 6 п.4.10 TP ТС 013/2011 и иметь следующие характеристики:
- Октановое число по моторному методу, не менее
91
- Сортность (богатая смесь), не менее
115
- Температура начала кристаллизации, °С, не выше
-60
- Содержание механических примесей и воды
отсутствие
- Давление насыщенных паров, кПа
29,3-49
- Фракционный состав:
10% отгоняются при температуре, °С, не выше
82
50% отгоняются при температуре, °С, не выше
105
90% отгоняются при температуре, °С, не выше
170
- Остаток от разгонки, %, не более
1,5
- Потери от разгонки, %, не более 1,5
- Содержание фактических смол, мг/100 см<sup>3</sup>, не более
3
- Массовая доля общей серы, %, не более
0,05
- Цвет
зеленый
Поставленная задача решается предлагаемой композицией авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью по богатой смеси не менее 115 на основе автомобильного бензина, которая содержит, % масс:
Смесь изопарафиновых углеводородов C<sub>6</sub>-C<sub>8</sub>
15-40
Гидрированная фракция С6 с остаточным содержанием
бензола не более 3% масс.
до 10
Тетраэтилсвинец
0,15-0,35
Бензин с октановым числом не менее 92 по ОЧИ
до 100
6
8
Следует отметить, что тетраэтилсвинец используют в композиции в растворе изопарафиновых углеводородов С-С, или в этиловой жидкости, или в их смеси, в количестве 0,15-0,35% масс, в пересчете на тетраэтилсвинец.
В составе композиции используют следующие компоненты:
- бензины марки АИ-92 и АИ-95 по ГОСТ Р51866.
6
8
- смесь изопарафиновых углеводородов С-С фирмы OMV, Австрия.
- тетраэтилсвинец фирмы AFTON (США).
6
5
6
В композиции может быть использована гидрированная фракция С с остаточным содержанием бензола не более 3% масс, в конкретном примере (образец 1), выделенная в качестве кубового продукта из деизогексанизатора установки изомеризации углеводородов С-С Пермского завода «Пермнефтеоргсинтез».
6
8
Для упрощения перевозки тетраэтилсвинец предлагается вводить в композицию в растворе изопарафиновых углеводородов С-С, или в этиловой жидкости, или в их смеси, в количестве 0,15-0,35% масс, в пересчете на тетраэтилсвинец, что также упростит процесс производства авиационного бензина.
Предлагаемую композицию авиационного бензина готовят с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов до получения однородного раствора.
Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца предлагаемой композиции авиационного бензина (табл.1). Результаты испытаний приготовленных образцов представлены в табл.2.
Определение октанового числа по моторному методу композиций авиационного бензина проводили по ГОСТ Р52946-2008 (ЕН И СО 5163:2005).
Настоящий стандарт устанавливает метод оценки детонационных характеристик авиационных бензинов для двигателей с искровым зажиганием с помощью условной шкалы октановых чисел, используя одноцилиндровый четырехтактный карбюраторный двигатель с переменной степенью сжатия типа УИТ-85М. Определение октанового числа по моторному методу предусматривает измерение детонационных характеристик авиационных топлив в авиационных поршневых двигателях, применяя уравнение корреляции к октановому числу по авиационному методу.
Определение сортности по богатой смеси композиций авиационного бензина проводили по ГОСТ 3338-68, который характеризует детонационную стойкость авиационного бензина на богатой смеси.
Сущность метода заключается в сравнении мощности двигателя, ограниченной начальной детонацией, при работе на испытуемом и эталонном топливах в стандартных условиях испытания на установке ИТ9-1.
Из результатов, приведенных в табл.2 следует, что испытанные образцы композиций авиационного бензина имеют октановое число по моторному методу 91-92 и сортность по богатой смеси 132-137.
По другим показателям заявленные композиции авиационного бензина также соответствуют требованиям к авиационному бензину по TP ТС 013/2011.
Таким образом, заявленная композиция авиационного бензина на основе автомобильного бензина соответствует всем требованиям к авиационному бензину по TP ТС 013/2011, главными из которых является октановое число не менее 91 и сортность по богатой смеси не менее 115.
Таблица 1
Состав образцов предлагаемой композиции авиационного бензина
№ п/п
Наименование компонентов
Содержание компонентов, % масс.
Образец 1
Образец 2
Образец 3
2
Смесь изопарафиновых углеводородов С<sub>6</sub>-C<sub>8</sub>
15
30
40
3
Гидрированная фракция С<sub>6</sub> с остаточным содержанием бензола не более 3% масс.
10
-
0
4
Тетраэтилсвинец в виде этиловой жидкости
0,35
-
-
6
Тетраэтилсвинец в растворе смеси изопарафиновых углеводородов С<sub>6</sub>-C<sub>8</sub>
-
-
0,15
Тетраэтилсвинец в растворе смеси изопарафиновых углеводородов С<sub>6</sub>-C<sub>8</sub> и этиловой жидкости
0,20
7
Бензин АИ-95
-
до 100
-
8
Бензин АИ-92
до 100
-
до 100
Таблица 2
Результаты испытаний композиций авиационного бензина
№ п/п
Наименование показателя
Образец 1
Образец 2
Образец 3
1
Октановое число по моторному методу
92
91
92
2
Сортность по богатой смеси
137
132
135