I. БЕНЗИНОВАЯ ФРАКЦИЯ Полученная бензиновая фракция обладает высоким октановым числом – 114,2, за счет высокого содержания ароматических углеводородов. С одной стороны это плюс, она обладает более стойкими детонационными свойствами, но с другой, она может быть использована только в качестве добавок (от 10 до 30%) к нефтяным бензинам, так как октановое число должно соответствовать классу двигателя. Главной нашей задачей становится уменьшить октановое число и привести все показатели в норму. Наличие в бензине большого количества парафина приводит к засорению двигателя автомобиля; сера и серные соединения могут привести к коррозии металла двигателя, а сероводород – взрывоопасное вещество, опасный яд; механические примеси и фактических смол могут засорить двигатель. Для того чтобы получить бензиновую фракцию, соответствующую составу бензина, который можно будет использовать как автомобильное топливо, необходимо привести все показатели примесей к допустимой норме. Предлагаю проделать следующее: 1. Для удаления непредельных и ароматических углеводородов, асфальтово-смолистых веществ, азотистых и сернистых соединений можно воспользоваться самой простой очисткой 92-98%-ной серной кислотой; или же воспользоваться полярными растворителями, к примеру, фенолом или фурфуролом. Сернистые, азотистые и кислородные соединения, переходящие в углеводороды и легко удаляемые соединения (сероводород, аммиак, воду) удаляют путем гидрогенизации в мягких условиях (технология гидроочистки). Для некоторых сернистых соединений можно применить плюмбит натрия и др. реагенты. 2. Для удаления некоторых кислородных соединений, сероводорода и меркаптанов можно использовать щелочную очистку растворами едкого натра и кальцинированной соды 3. Твердые парафины, возможно, удалить путем кристаллизации их из растворов очищаемого продукта. Что из предлагаемых вариантов рентабельнее и экономичнее встает вопрос. Допустимое количество примесей в автомобильных бензинах согласно ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин». Т а б л и ц а 1 - Физико-химические и эксплуатационные показатели автомобильных бензинов Нормаль-80 1) и Регуляр-92 Значение для класса Наименование показателя 2 ОКП 02 5115 3 ОКП 02 5116 4 ОКП 02 5117 5 ОКП 02 5119 Метод испытания 1 Октановое число, не менее: по моторному методу 83,0 По ГОСТ Р 52946 или ГОСТ 511 по исследовательскому методу 92,0 По ГОСТ Р 52947 ГОСТ 8226 2 Концентрация свинца, г/дм3, не более Отсутствие По ГОСТ Р ЕН 237 или ГОСТ Р 51942 3 Концентрация марганца, мг/дм3, не более Отсутствие По ГОСТ 51925 4 Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 бензина, не более 5,0 По ГОСТ 1567 5 Индукционный период бензина, 360 По ГОСТ 4039 или ГОСТ Р мин, не менее 6 Концентрация серы, мг/кг, не более 52068, или ГОСТ Р ЕН ИСО 7536 По ГОСТ Р 51947 или ГОСТ 19121 500,0 По ГОСТ Р 52660 или ГОСТ Р ЕН ИСО 20846, или ГОСТ Р 51859, или ГОСТ 19121, или приложению A[36] 150,0 По ГОСТ Р 52660 или ГОСТ Р ЕН ИСО 20846, или ГОСТ Р 51859, ГОСТ Р ЕН ИСО 14596, или приложению A[36] 50,0 10,0 7 Объемная доля бензола, %, не более 5,0 По ГОСТ Р 52714 или ГОСТ 29040, или ГОСТ Р ЕН 12177, или приложению А[37] 1,0 8 Объемная доля углеводородов, %, не более - олефиновых - 18,0 18,0 - ароматических - 42,0 35,0 9 Массовая доля кислорода, %, не более - По ГОСТ Р 52660 или ГОСТ Р ЕН ИСО 20846, или ГОСТ Р 51859 2,7 По ГОСТ Р 52714 или ГОСТ Р 52063, или приложению А[38] По ГОСТ Р ЕН 13132, или ГОСТ Р 52256, или ГОСТ Р ЕН 1601 По ГОСТ Р ЕН 13132 или ГОСТ Р ЕН 1601, или ГОСТ Р 52256 10 - Объемная доля оксигенатов, %, не более - метанола - Отсутствие - этанола - 5,0 - изопропилового спирта - 10,0 - изобутилового спирта - 10,0 - третбутилового спирта - 7,0 - эфиров (C5 и выше) - 15,0 - других оксигенатов - 10,0 11 Испытание на медной пластинке По ГОСТ 6321 или приложению А [2, 25] Класс I Чистый Прозрачный По 7.3 13 Плотность при 15 °С 2), кг/м3 725,0-780,0 По ГОСТ Р 51069 или ГОСТ Р ИСО 3675, приложению А [7, 14, 29, 30] 14 Концентрация железа, г/дм3, не более Отсутствие По ГОСТ 52530 12 Внешний вид 15 Объемная доля монометиланилина (N-метиланилина), %, не более 1,3 1,0 Отсутствие По ГОСТ 54323 1) Автомобильный бензин марки Нормаль-80 вырабатывают с октановым числом 80,0 по исследовательскому методу и 76,0 по моторному методу, остальные показатели качества установлены в таблице 1. 2) Норма по показателю 13 для автомобильного бензина марки Нормаль-80 устанавливается 700,0-750 кг/м3. Примечания: 1. Выпуск в оборот автомобильных бензинов классов 2, 3, 4, 5 производится в соответствии со сроками, установленными техническим регламентом "О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту. 2. Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5 лет) в Госрезерве и Министерстве обороны, должны иметь индукционный период не менее 1200 мин и не должны содержать спирты и моющие присадки. II. ДИЗЕЛЬНАЯ ФРАКЦИЯ Полученная дизельная фракция обладает низким цетановым индексом (23,64), почему может быть использована только в качестве светлого печного топлива или добавок к нефтяным дизелям (до 30%). Основными характеристиками дизельного топлива являются: цетановое число (индекс), количество серы, количество механических примесей, текучесть при низких температурах, кинематическая вязкость топлива и его плотность. Нашими главными задачами по его доработке являются – работа двигателя и выбросы выхлопных газов оптимальны. Для этого необходимо добиться, чтоб в состав полученного нами топлива входило больше неразветвленных насыщенных углеводородов и меньше разветвленных и ароматических, что увеличит цетановый индекс, точнее цетановое число, которое характеризует компрессионное воспламенение топлива – повышает надежность воспламенения и улучшает воспламеняемость; необходимо также привести количество серы в топливе в норму; уменьшить количество механических примесей до необходимых значений; повысить текучесть топлива при низких температурах Для решения поставленных задач и получения топлива нужного состава предлагаю сделать следующее: 1. Увеличить цетанновое число можно с использованием присадок – специальных масел. Эти масла должны включать такие компоненты, как как органические оксиды и пероксиды. Небольшие добавки амилнитрата удовлетворительно улучшают качество топлив. 2. Очистить топливо от серы возможно обычной гидроочисткой (экономически не выгодно). Полная схема проста - дизельное топливо и некоторым количеством воды пропускают через кавитационный аппарат с мягким режимом обработки. Полученную смесь либо отстаивают либо направляют в центрифугу где часть серы, связанной с водой осаждается и сливается. Гидродинамические, струйные кавитационные аппараты позволяют обрабатывать дизельное топливо с расходом 10-14 тонн в час, при энергопотреблении 4 кВт (300-400 Вт на тонну). Центрифуга - дорогое устройство, поэтому, если "не горит" то за несколько часов значительная часть связанной водой серы осядет а очищенное дизельное топливо можно слить. Также возможно смешиванием топлива со связующими реагентами, с последующим осаждением, фильтрацией или сепарированием остатка. Еще вариант очистки топлива от серы и осветление топлива – путем добавления специальных экстрагентов – окислительное обессеривание. При этом способе значительной экономии можно добиться путем замены дорогого водорода на более дешевые окислители, такие как кислород воздуха, пероксид водорода, различные органические перекиси и др. Окислительное обессеривание проводится, как правило, при комнатной температуре и атмосферном давлении, что позволяет существенно снизить стоимость процесса. Сернистые соединения (СС) окисляются в сульфоны и сульфоксиды, которые впоследствии легко удаляются обычными методами разделения, в частности, экстракцией. Подавляющее большинство работ, посвященных такому варианту окислительного обессеривания, выполнено либо на модельных смесях, имитирующих состав, в частности, дизельного топлива, либо недостаточно полно описывают выход целевого продукта, изменение группового углеводородного состава исследуемого образца. Примечание: В России стандарт ЕВРО-3 (содержание серы не более 0,035 мас. %) начал действовать с января 2009 г., а ЕВРО-4 (0,005 мас. % серы) - с января 2010 г. 3. Применение кавитационной обработки дизельного топлива с водой, с последующим разделением (сепарированием, центрифугированием, отстаиванием) разрушает значительную часть парафинов, частично связывает серу, осадок напоминает вазелин и после слива - твердеет при температуре 20 градусов Цельсия. Дизельное топливо становится прозрачным и текучим и температура замерзания (а значит и кристаллизации парафинов) снижается на несколько градусов без всяких дополнительных добавок. Примечание: парафин тоже топливо, какой же путь правильный удалять его из дизельного топлива или измельчать на гидродинамических гомогенизаторах в десятки раз, что бы он сгорал в двигателе полностью? 4. Непредельные углеводороды, смолы, кислоты и тд, полициклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды удаляют с использованием адсорбционной очистки. Адсорбционная очистка осуществляются прохождением нагретого продукта через тонкодисперсные адсорбенты (контактная очистка) или фильтрацией продукта через зёрна адсорбента. Избирательная адсорбция при помощи молекулярных сит (цеолитов) позволяет выделить нормальные парафины из лёгких бензиновых и керосино-газойлевых фракций. Технические требования к качеству дизельного топлива прописаны ГОСТ 305-2013 «Топливо дизельное. Технические условия». Обработка дизельного топлива (как и смешивание с присадками или биодизелем) не представляет никакой проблемы при правильном подборе режимов обработки. Диапазон оборудования - огромный, разница в размерах, энергоемкости, ремонтнопригодности, надежности и в дополнительных технических возможностях введения (в случае необходимости) тех или иных сертифицированных присадок.
