Производство высокооктановых бензиновых фракций

Ассортимент и качество вырабатываемых автомобильных бензинов определяются структурой автомобильного парка, техническими возможностями нефтепереработки и нефтехимии, а также экологическими требованиями.

Увеличение количества автомобилей приводит к возрастанию токсичных выбросов в окружающую среду, что обуславливает необходимость ужесточения норм на выбросы и требований к качеству моторных топлив.

В странах ЕС ужесточаются требования к содержанию в автомобильных бензинах не только свинца, но и серы и бензола (таблица 5.1), вводятся нормы на содержание ароматических и олефиновых углеводородов, а также различных спиртов и эфиров (по кислороду – не более 2,7%).

Жесткие требования к содержанию серы в автомобильных бензинах обу-словлены тем, что снижение серы в топливе приводит к уменьшению концен-трации оксида углерода, окислов азота и углеводородов в отработавших газах.

Целесообразность использования соединений марганца (в частности, ме-тилциклопентадиенилтрикарбонил марганца) в качестве повышающей октано-вое число добавки к бензинам широко обсуждалась в разных странах. В на-стоящее время они применяются крайне редко. Это связано с тем, что большая часть этих соединений, как правило, образует отложение на свечах зажигания или накапливается на поверхности катализатора в дожигателях. В последнем случае катализатор теряет активность, что ведет к резкому увеличению кон-центрации углеводородов в отработавших газах. По этой причине ряд автомо-бильных компаний не рекомендует применять бензины, содержащие соедине-ния марганца.

Отказ от применения этиловой жидкости в бензинах вызывает необходи-мость увеличения содержания в них ароматических и олефиновых углеводоро-дов, что приводит к существенному изменению их компонентного состава.

Олефиновые углеводороды в составе автомобильных бензинов могут при-водить к образованию отложений во впускной системе двигателей. Кроме того, испарение олефинов, являющихся химически активными соединениями, в атмосферу способствует образованию озона, а в продуктах сгорания присутст-вуют токсичные диены, поэтому содержание олефинов в бензинах высших ка-тегорий лимитируется.

Ароматические углеводороды, особенно тяжелые, повышают склонность автомобильных бензинов к образованию углеродистых отложений в камере сгорания двигателя. Эти отложения увеличивают содержание в отработавших газах углеводородов и NOx. Ароматические углеводороды способствуют образованию в отработавших газах канцерогенного бензола. Снижение доли ароматических углеводородов в бензине приводит к уменьшению содержания токсичных продуктов в отработавших газах.

Бензол также является природным компонентом сырой нефти и продуктом процесса каталитического риформинга, являющегося основным источником высокооктановых компонентов бензинов. Ограничение содержание бензола в бензине – это прямой способ ограничить его поступление в атмосферу в результате испарения и с отработавшими газами.

Бензол, самый легкокипящий среди ароматических соединений, вреден для непосредственно работающих с ним людей: вызывает заболевание лейке-мией и ограничение его в бензине (не более 1% об.) является по существу, единственным ограничением по компонентному составу автобензинов. При повышении содержания ароматических углеводородов (более 35-45%) происходит нагарообразование, как следствие, нарушение процесса сгорания и поверхностного воспламенения. В зарубежных исследованиях отмечалась линейная связь между содержанием бензола в бензине и его концентрацией во всех видах выбросов несгоревших углеводородов: отработавших газах, испарениях из топливной системы и при заправке автомобиля топливом. На каждый про-цент увеличения бензола в топливе содержание его в отработавших газах уве-личивается на 0,7-0,8%; более 75% содержащегося в воздухе бензола поступа-ет в него из отработавших газов автомобилей.

Из числа кислородсодержащих соединений, добавляемых в автомобиль-ные бензины, предпочтительнее применение простых эфиров (МТБЭ) и этано-ла; использование метанола не допускается из-за его коррозионной агрессив-ности по отношению к металлам топливной системы и разрушение пластиков и эластомеров.

Постепенный переход к экологически чистому топливу осуществляется, несмотря на то, что в РБ и России соотношение вторичных (алкилирование, изомеризация, каталитический крекинг, гидрокрекинг, и т.д.) и первичных процессов переработки нефти очень низкое (таблица 5.2). Повышение октано-вого числа на НПЗ достигается путем использования различных добавок на основе МТБЭ, N-монометиланилина, органических соединений марганца и железа и по-прежнему – ароматических углеводородов в высокой концентра-ции.

Несомненно, такое положение является паллиативным и в обозримом бу-дущем должно быть исправлено, что потребует значительных инвестиций в нефтепереработку.

Качество реализуемых через АЗС автомобильных бензинов можно гаран-тировать только в случае строго соблюдения технологии их производства, ква-лифицированного контроля качества и соответствия его техническим требова-ниям, а также соблюдения необходимых условий транспортирования и хране-ния.

Таким образом, качество перспективных автомобильных бензинов с уче-том эксплуатационных и экологических требований будет определяться:

ь содержанием соединений серы на уровне 50 ppm со снижением его до 30

ppm; ь снижением содержание ароматических углеводородов до 35%, в том числе бензола до 1% за счет вовлечения в автомобильные бензины ком-понентов неароматического ряда имеющие высокие октановые числа (алкилат, изомеризат). ь снижением содержание олефиновых углеводородов до 18%; ь широким вовлечением в состав автомобильных бензинов оксигенатов, в первую очередь низкомолекулярных спиртов – этанола. Эффективность использования таких бензинов обусловлена также широ-ким применением каталитических нейтрализаторов отработавших газов.

В более отдаленной перспективе качество автомобильных бензинов будет определяться изменением структуры НПЗ в сторону строительства установок вторичных процессов, в первую очередь алкилирования и изомеризации, что приведет к кардинальному изменению компонентного состава бензинов.

Наиболее массовыми процесса получения высокооктановых компонентов бензинов (помимо бензина каталитического крекинга) являются жидкие про-дукты процессов риформинга и изомеризации бензиновых фракций.