Опубликована статья ООО "РНТ компани" в журнале "Нефтепереработка и нефтехимия"

Высокооктановые автомобильные бензины с улучшенными потребительскими качествами, произведенные с вовлечением добавок «R&T®Octane» и «R&T®Multipack»

Автор к.х.н., главный технолог ООО «РНТ компани» Лазарев Владимир Алексеевич

Автомобильные бензины являются многокомпонентными по составу и дорогостоящим энергоносителем. Современные требования к составу и качеству автомобильных бензинов обеспечиваются совокупностью технологических процессов первичной и вторичной переработки нефти и газа, а также компаундированием бензиновых фракций с присадками и добавками.

Стандарты качества бензинов, установленные Техническим регламентом Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» (ТР ТС 013/2011) совпадают с директивами Европейского парламента и Совета 2003/17/ЕS и 98/70/ЕS.

В состав европейского бензина входят фракции каталитического крекинга – 30%, риформат – 50%, алкилат – 5%, изомеризат – 8%, добавки (этанол, ЭТБЭ, МТБЭ, МТАЭ и др.) – 7%.

Автомобили класса Евро 5 производители, как правило, рекомендуют эксплуатировать на автомобильных бензинах с октановыми числами по исследовательскому методу не менее 95 или 98. В руководствах по эксплуатации обосновывают отказ в гарантийном ремонте ДВС и его узлов, или от претензии по превышению норм среднеэксплуатационного расхода топлива и экологических показателей автомобиля при его эксплуатации на бензинах с октановыми числами ниже рекомендованных, но не ограничивают работу на бензинах с более высокими значениями октанового числа по исследовательскому методу.

Повышение потребительских качеств моторных топлив, вырабатываемых согласно требованиям ГОСТов и ТР ТС 013/2011 для бензинов экологического класса К5, и с улучшенными экологическими характеристиками «Евро 6» обеспечивается изменением углеводородного состава высокооктановых автомобильных бензинов.

В РФ производители высокооктановых бензинов АИ-95, 98 и -100 используют в качестве высокооктановых компонентов алкилбензин, изооктан, изопентан, толуол и кислородсодержащие компоненты – метил-трет-бутиловый (МТБЭ) и метил-трет-амиловый эфиры (ТАМЭ).

Нефтеперерабатывающие компании внедряют технологии производства улучшенных бензинов с увеличением доли изопарафинов до 45%, снижением содержания ароматических углеводородов до 25%, увеличением содержания высокооктановых добавок, в основном оксигенатов до 15%, снижением содержания серы, бензола и смол [1], и вовлечением импортируемых моющих пакетов присадок.

Октановое число смешения кислородосодержащих высокооктановых компонентов (МТБЭ, МТАЭ и др.) не в полной мере подчиняется правилу аддитивности и доведение до норм октановых чисел товарных бензинов в пределах 1-3 единиц требует изменения рецептуры бензина по оксигенатам и другим высокооктановым фракциям.

В процессе производства некоторых марок автомобильных бензинов низкая температура кипения и высокое давление насыщенных паров не позволяют вовлекать МТБЭ до максимально разрешенного уровня 15% (по объему). Из-за высокой летучести МТБЭ (Ткип. = 55°C) в летний период возможно снижение октанового числа автомобильных бензинов, что может создавать трудности при эксплуатации автотранспорта [2].

Следовательно, для обеспечения запаса качества по октановому числу необходимо увеличивать содержание в бензине алкилата, имеющего ограничения по объёму выработки, товарного изомеризата или вовлекать в базовые бензины высокооктановые беззольные добавки.

Технический регламент ТР ТС 013/2011 исключил с января 2016 года возможность выпуска и обращения на территории РФ автомобильных бензинов, содержащих в качестве октаноповышающей добавки металлы (зольные антидетонаторы) и монометиланилин (далее ММА).

К беззольным антидетонаторам, допущенным к применению в бензинах 5 класса, ОАО «ВНИИПИнефть» относит анилин и его производные, в том числе и толуидины.

ООО «РНТ компании» в 2014 году получен патент RU 2554076 на октаноповышающую добавку к бензину на основе толуидинов, и продукта конденсации растительного масла, диэтаноламина и борной кислоты, и композицию на основе бензина включающую вышеуказанную добавку в количестве 1-3 объёмных %.

ООО «РНТ компании» разработала технологии и запустила в промышленное производство добавку по вышеуказанному патенту под товарным наименованием октаноповышающая добавка «R&T®Octane» (ТУ 0257-006-63538901-2014).

Результаты испытаний октаноповышающей добавки «R&T Octane» (далее добавка), выполненные в АО «ВНИИ НП», ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», АО «РНПК», АО «ННК-Хабаровский НПЗ» и «SGS Vostok Limited» в Российской Федерации и за рубежом обобщены в таблицах 1 и 2. Для бензинов марок АИ-92-К5, АИ-95-К5 и АИ-98-К5 определялось соответствие требованиям ТР ТС 013/2011, ГОСТ 32513-2013 (ГОСТ Р 511866-2002), нормам комплекса квалификационной оценки, СТО АНН 40488460-001-2004 и СТО 11605031-059-2012 [3].

Таблица 1.

Оценка приемистости добавки (прирост октанового числа) в количествах 1 и 2 % масс. при вовлечении в эталонную смесь 70/30, контрольное топливо 4, базовые компоненты бензинов, бензин прямой гонки, и автомобильные бензины АИ-92-К5 и АИ-95-К5

п/п

Наименование

Компонента

(Октановые числа по ИМ и ММ методам)

Прирост октанового числа при вовлечении добавки

В количестве 1% массовых

В количестве 2% массовых

Исследова-

тельский метод (ИМ)

Моторный

метод (ММ)

Исследова-

тельский метод

Моторный

метод

1

Эталонная смесь *

(ИМ - 70; ММ - 70)

4,1

5,0

-

-

2

Контрольное топливо 4

(ИМ – 93,3; ММ – 81,7)

2,6

0,8

-

-

3

Стабильный катализат уст. ЛЧ-35-11/600

(ИМ – 95,6; ММ – 88,6)

2,0

1,7

3,0

2,7

4

Фракция стабильного бензина УККФ

(ИМ – 92,5; ММ – 82,5)

1,5

0,7

2,5

1,4

5

Стабильный изомеризат

(ИМ – 80,0; ММ –70,0)

3,1

0,9

4,7

1,8

6

Алкилат

(ИМ – 95,3; ММ – 92,4)

2,4

1,0

4,1

1,9

7

Бензин АИ-92-К5

(ИМ - 92; ММ - 84)

1,4

0,9

3,0

1,6

8

Бензин АИ-95-К5

(ИМ – 95,2; ММ - 86)

1,4

1,2

2,9

2,6

9

Бензин прямой гонки

(ИМ – 66,0; ММ – 66,8)

3,7

1,8

-

-

Примечание

* В эталонную смесь добавка вовлекалась в количестве 1% объёмных.

Результаты испытаний подтвердили высокую эффективность добавки по приросту октанового числа:

- эталонная смесь – исследовательский метод более 4 единиц при вовлечении 1% масс. добавки, что соответствует требованиям ТУ 0257-006-63538901-2014;

- наилучшую приемистость по октановому числу испытуемая добавка проявляет в отношении компонентов бензинов, в состав которых в большей части входят углеводороды изостроения, а именно изопарафины (алкилат и стабильный изомеризат);

- бензины АИ-92-К5 и АИ-95-К5 при вовлечении до 2% масс. добавки по уровню антидетонационной стойкости переводятся в бензины АИ-95-К5 и АИ-98-К5;

- бензин прямой гонки - исследовательский метод 3,7 единицы, что соответствует эффективности ММА.

Высокая эффективность добавки по приросту октанового числа бензина прямой гонки обеспечивает возможность увеличения объёма производства одной марки бензина.

Таблица 2.

Результаты исследований автомобильных бензинов с вовлечением добавки в количестве 1-3% объёмных по комплексу методов квалификационной оценки

п/п

Наименование показателя

Норма

Метод

Результаты исследований

1

2

3

4

5

1

Содержание металлов, мг/кг

Не более 1

ICP или

ASTM D7111 мод.

Отсутствуют

или

соответствуют содержанию в базовых бензинах

 

2

Концентрация хлоридов, мг/дм3

Не более 1

ASTM D7359 ASTM D7536

3

Концентрация фосфора, мг/дм3

Не более 1

ASTM D3231

4

Концентрация кремния, мг/кг

Не более 1

IСP-AES

5

Содержание механических примесей, % масс.

Не более 0,005

ГОСТ 10577

6

Степень загрязнения, распределение твердых частиц, код по ISO

Не более 18/16/13

 

ISO 4406

7

Фазовая стабильность: температура помутнения, оС, не ниже

 

минус 25

 

ГОСТ 5066

8

Концентрация фактических смол (непромытых растворителем), мг/100 см3

 

Не более 5

 

ГОСТ 1567

9

Массовая доля серы, мг/кг

Не более 10

ГОСТ ISO 20884

10

бъемная доля углеводородов, %

- ароматических

- олефиновых

 

Не более 35,0

Не более 18,0

 

ГОСТ 31872

 

11

Объемная доля бензола

Не более 1,0

ГОСТ 32507

12

Внешний вид

Чистый и прозрачный

ГОСТ 32513

Чистый и прозрачный

13

Коррозионная активность и защитные свойства, баллы *

 

Не более 1

ГОСТ 18597

или ГОСТ 6321

Не более

(класс) 1

14

Индукционный период, мин

Не менее 360

ГОСТ 4039

Более 360

15

Метод определения совместимости с резинами:

- набухание, %

- вымывание, %

- концентрация фактических смол, мг на 100 см3

 

 

Не более 30

Не более 12

Не более 15

-

Соответствует базовым бензинам

16

Удельная теплота сгорания

не нормируется

ГОСТ 21261

Соответствует базовым бензинам

17

Максимальный индекс паровой пробки

1350

ГОСТ 32513

1100 - 1200

18

Давление насыщенных паров, кПа

35-100

ГОСТ Р ЕН 13016-1

85 - 90

19

Распределения детонационной стойкости по фракциям:

- коэффициент распределения детонационной  стойкости по фракциям (Крдс)

- октановое число фракции, перегоняющейся до 100оС (ОЧИ100) для бензинов типа:

АИ-92

АИ-95

АИ-98

 

 

 

не менее 0,78

 

 

 

 

 

 

не менее 80

не менее 82

не менее 85

ГОСТ 26370

Соответствует базовым бензинам

14

Склонность бензина к образованию отложений

на впускном клапане, мг/клапан

Целевой предел по отложениям, мг; не более 130

СТО АНН 40488460-001-2004

Не более 90

15

Склонность бензина к образованию отложений

в камере сгорания - % от базового топлива

Целевой предел по нагару, мг;

не более 800

СТО АНН 40488460-001-2004

Не более 800

16

Склонность бензина к образованию отложений в инжекторе, % снижения пропускной способности **

 

Не более 5

CEC F-20-A on Motor Cicle

ASTM D5598

Соответствует базовым бензинам

17

Залипание впускного клапана

Выдерживает

CEC F-20-A on Motor Cicle

Выдерживает

18

Влияние на мощностные и экономические показатели двигателя и токсичность отработавших газов двигателя

 

 

СТО 11605031-059-2012

Соответствует базовым бензинам

Примечания

* Исследование коррозионной активности и защитных свойств топлив проводилось в стандартных условиях и при пониженном содержании воды на стальных стержнях для подтверждения отсутствии дополнительного коррозионного воздействия бензинов с добавкой по сравнению с ранее поставленными на производство бензинами.

* * Исследовался автомобильный бензин с вовлечением многофункциональной присадки «R&T®Multipack».

 

Полученные результаты показывают, что испытанные образцы бензинов с вовлечением добавки «R&T®Octane» в количестве 1-3% объёмных полностью удовлетворяют нормам методов квалификационной оценки автомобильных бензинов.

ООО «РНТ компани» оказывает нефтяным компаниям, имеющим производственные мощности для компаундирования компонентов – базовых топлив и присадок, услуги по подготовке/корректировке технологических процессов по постановке на производство автомобильных бензинов, что позволяет компаниям выйти на новый уровень оперативности и качества получаемых товарных партий топлив, сохранения и восстановления качества автомобильных бензинов, соответствующих законодательной и нормативной базе.

Учитывая требования нефтяных компаний по показателям качества топлив, требующих корректировки, компания разработала, провела квалификационные испытания опытно-промышленных образцов топлив с присадками в АО «ВНИИ НП» и ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», и производит присадку «R&T®Cleaner» многофункциональная моющая присадка, предназначенная для повышения моющих и антикоррозионных свойств автомобильных бензинов.

Требования к двигателям с искровым зажиганием и системам нейтрализации отработавших газов по стандартам экологических норм «Евро 5 по пробегу автомобиля (160 тыс. км), в течение которого должны поддерживаться установленные требования по мощности, расходу топлива (выбросы углекислого газа легковыми автомобилями не должны превышать 158 грамм на км) и экологии, могут быть выполнены при условии сохранения, установленных изготовителем двигателя режимов работы систем подачи топлива и воздуха.

Товарные автомобильные бензины без моющих присадок, преобладающие на рынке топлив, склонны к образованию отложений во впускной системе и на впускных клапанах. Образование отложений во впускной системе и клапанах приводит к нарушению заводской регулировки двигателя и, как следствие, к увеличению расхода топлива, снижению мощности, возрастанию токсичности отработавших газов. Наиболее чувствительны к отложениям на впускных клапанах двигатели с изменяемой геометрией фаз газораспределения и объёма впускного коллектора.

Компаундирование базовых бензинов с многофункциональной моющей присадкой «R&T®Cleaner» в концентрации 400-750 ppm масс. позволяет выводить на рынок «брендовые» бензины, обеспечивающие показатели по средней массе отложений на впускных клапанах до 10 мг/клапан и увеличению средней массы нагара в камерах сгорания до 40%.

Присадка поддерживает в технически чистом состоянии жиклёры карбюратора, инжекторы, отвечает требованию обеспечения деэмульгирующих свойств на уровне базовых бензинов, обеспечивает защиту от коррозии поверхностей узлов топливной системы, омываемых бензином с оценкой по шкале NACE В+.

Руководства по эксплуатации автомобилей содержат данные о октановом числе по исследовательскому методу бензина, на котором рекомендована его эксплуатация. Одновременно указывают на негативное влияние на ресурс работы, надёжность комбинированного ДВС и системы нейтрализации отработавших газов, мощность, среднеэксплуатационный расход топлива и экологические показатели автомобиля бензинов с октановыми числами ниже рекомендованных. Читаем - «Предписан бензин АИ 95. Заправка бензином АИ 98 может способствовать повышению мощности и снижению расхода топлива».

В двигателях классов Евро 3 -5, эксплуатирующихся на бензине АИ 100 рабочий процесс сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах протекает без детонации при оптимальных значениях коэффициента избытка воздуха и угле опережения зажигания что обеспечивает полное сгорание топлива за 40 – 45о угла поворота коленчатого вала двигателя и, следовательно, высокий индикаторный коэффициент полезного действия и мощность.

Следовательно, если предписаны бензины АИ 95 и АИ 98, то заправка автомобиля бензином АИ 100 улучшит эксплуатационные характеристики и повысит надежность двигателя и системы нейтрализации отработавших газов автомобиля.

Наиболее актуально это для американских автомобилей в мануалах которых указано среднеарифметическое значение октановых чисел по исследовательскому и моторному методам.

Нефтяные компании внедряющие технологии компаундирования компонентов топлив АИ-100-К5 с улучшенными эксплуатационными качествами с последовательным вводом присадок различных производителей могут столкнутся с проявлением антагонизма между их активными компонентами, что связано с отсутствием рекомендации по подбору совместимых соединений, а также недостаточной информацией о составе самих присадок.

Наиболее эффективным технологическим решением для выработки качественных товарных партий топлив и обеспечения запаса качества по октановому числу является введение в базовые топлива поли/многофункциональных присадок, с композицией действующих веществ и их концентрациями, обеспечивающими процесс мицелообразования многофункциональной присадки так, чтобы не происходило ухудшения эффективности ее отдельных компонентов, и синергетический эффект влияния пакета компонентов на базовые топлива, по сравнению с эффективностью их индивидуального применения позволял снизить рабочие концентрации компонентов в топливной композиции присадки.

Экспериментально доказанный синергетический эффект влияния октаноповышающей добавки «R&T®Octane» и «R&T®Cleaner» позволил вывести на рынок многофункциональную присадку «R&T®Multipack» (ТУ 20.59.42-019-63538901-2017).

Автомобильные неэтилированные бензины пятого экологического класса с вовлечением октаноповышающей присадки «R&T®Multipack» соответствуют требованиям ТР ТС 013/2011, ГОСТ 32513-2013, ГОСТ Р 511866-2002 (ЕН 228-2004), нормам комплекса квалификационной оценки и Всемирной Топливной Хартии.

Высокая приемистость по октановому числу присадки «R&T®Multipack» в отношении алкилата, стабильного катализата и стабильного изомеризата позволяет производить на основе бензинов АИ-95-К5 и АИ-98-К5 брендовые топлива АИ-98-К5 и АИ-100-К5 с улучшенными до уровня «Евро 6» эксплуатационными качествами, что обеспечивает:

- при эксплуатации автомобилей всех экологических классов уменьшение износа двигателя и увеличение ресурса работы системы нейтрализации отработавших газов. Что стабилизирует на начальном, заданном автозаводом уровне токсичность отработавших газов;

- запас качества по октановым числам бензинов от 2 до 3 единиц при вовлечении 0,5% присадки;

- замещение МТБЭ по следующей пропорции 1% «R&T®Multipack» = 7,1 % МТБЭ и возможность вовлечения в товарный бензин АИ-95-К5 разбавителя, например лёгкой нафты;

- высокие, соответствующие показателям многофункциональной моющей присадкой «R&T®Cleaner», моющие свойства;

- высокие антиокислительные и антикоррозионные свойства.

Замещение 7,1% МТБЭ одним процентом присадки «R&T®Multipack» и исключение из состава брендовых топливах импортных моющих пакетов присадок способствует сокращению расходов нефтяных компаний. Возможность вовлечения в товарный бензин разбавителя, например лёгкой нафты позволяет увеличивать объём производства брендового товарного бензина марок АИ-95-К5 и АИ-98-К5.

Присадка «R&T®Multipack» обеспечивает возможность производства на основе бензина АИ-98-К5 брендовое топливо АИ-100-К5 с улучшенными до уровня «Евро 6» эксплуатационными качествами, что увеличивает маржинальность топлива.

Например, для рецептуры АИ-100-К5, вырабатываемого из смеси катализата, изомеризата и 15,2% массовых МТБЭ, и присадки «R&T®Multipack», с учетом разности в стоимости брендового бензина АИ-100-К5 и АИ-98-К5 без моющего пакета в пять рублей за килограмм, экономический эффект от применения присадки «R&T®Multipack» составит 1,6 тыс. руб. на тонну бензина.

Key words:

Gasoline AI-100-K5 «Euro 6», octane boosters "R&T®Octane", Additive "R&T®Multipack"

Structural abstract.

The work includes research data related to high-performance octane boosters "R&T®Octane" and multipurpose additive "R&T®Multipack", which combines the octane and detergent additives’ performance. Antiknock values pursuant to the research data increase by 4.0 units when 1.0% booster "R&T®Octane" is involved in the master blend "Blend 70". Additive "R&T®Multipack" allows to exclude out of the branded fuels composition the imported detergent additives packages, to involve thinning agents, for example, light naphtha in commercial gasoline and to increase the production volume of branded commercial gasoline, and to produce branded fuel AI-100-K5, on the basis of gasoline AI-98-K5, with the operational capabilities improved to the "Euro 6" level.


Документы

Поделиться ссылкой:

Другие Новости: