Топливная композиция

 

Сущность изобретения: топливная композиция на основе автомобильного бензина дополнительно содержит 5-50% газоконденсата с содержанием углеводородов C₁-C₄ до 16%, углеводородов C₆ и выше до 80% и плотностью 630-652 кг/м³. Композиция дополнительно содержит 10,0-25,0 об.% этилбензола или других высокооктановых компонентов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Данное изобретение относится к углеводородным топливам, используемым в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания (ДВС), и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства, где используют автомобильные бензины.

Потребности народного хозяйства в бензинах непрерывно возрастают в связи с постоянным ростом автомобильного парка страны. Расширение производства автомобильных бензинов лимитируется дефицитностью его компонентов.

Известны топливные композиции, содержащие в своем составе высокооктановые компоненты - изопентан, алкилат, а также кислородосодержащие компоненты - метанол, этанол, изобутанол, метил-третбутиловый эфир (МТБЭ) [1].

Недостатком этих топлив является дефицитность и дороговизна.

Известна топливная композиция, содержащая синтетический углеводородный автомобильный бензин в количестве 70-85 об.% и 15-30 об.% газового конденсата с октановым числом 50-65 (ИМ) [2]. Синтетический бензин содержит более 50% ароматических углеводородов и получают его конверсией низшего C₈- алифатического соединения в длинноцепочечное алифатическое соединение, имеющее гетероатом, например серу, кислород, азот, галоген.

Недостатком этого топлива также является дефицитность, дороговизна и сложность получения. Кроме того, содержание в бензине более 50% ароматических углеводородов приводит к загрязнению окружающей среды за счет образования токсичных веществ в процессе эксплуатации топлива, а также к увеличению нагарообразования в двигателях.

Известно использование бензиновых фракций, выделенных из газоконденсата в качестве автомобильного бензина [3].

Недостатком этого топлива является невозможность получения товарных бензинов с октановым числом более 76 ед (ММ).

Известны топливные композиции на основе бензиновых фракций различных производств нефтепереработки с добавлением бензиновых фракций, выделенных из газоконденсата [4,5].

Недостатком этих топлив является следующее: Получаемые из газоконденсатов бензиновые фракции с температурой конца кипения 150-200^oC не отвечают по октановому числу, температурам начала кипения и выкипания 10% требованиям ГОСТа. Снижение температуры конца кипения до 120-130^oC приводит к повышению октанового числа до 73 ед (ИМ). Однако, во-первых, приводит к значительной потере бензиновых фракций, во-вторых, по-прежнему необходимо добавление дефицитных высокооктановых компонентов (алкилатов, антидетонаторов).

Целью данного изобретения является расширение сырьевой базы производства автомобильного бензина и улучшение его экологических характеристик.

Поставленная цель достигается топливной композицией на основе автомобильного бензина с добавлением газоконденсата (ГК), выкипающего до 200^oC с содержанием углеводородов C₊₄ до 16%, углеводородов C₆₊ до 80% и плотностью при 20^oC 630-652 кг/м³ в количестве 5-50%.

Для повышения октанового числа автомобильного бензина композиция может содержать 10,0-25 об.% этилбензола, толуола или других высокооктановых добавок.

Фракция углеводородов C₊₄ характеризуется повышенным октановым числом (78,0 еl ИМ), повышенным давлением насыщенных паров и соответственно большей склонностью к образованию паровых пробок в системе питания, характеризуемой температурой поддержания равновесного состояния пар-жидкость (по методике комплекса методов квалификационной оценки бензинов).

В совокупности этих показателей увеличение содержания фракции C₊₄ в бензине способствует увеличению октанового числа бензина и одновременно увеличению склонности к образованию паровых пробок, нарушающих подачу бензина в системе питания, что приводит к резкому снижению мощности двигателя (в случае повышения концентрации фракции C₊₄ в газоконденсате более 16%). При содержании C₊₄ до 16% мощность двигателя меняется незначительно, т.к. отрицательный фактор - увеличение склонности к образованию паровых пробок компенсируется возможностью повышения мощности двигателя за счет большего октанового числа топливной композиции (фиг. 1), а также табл. 1. Октановое число ГК хорошо коррелируется с массовым содержанием C₊₆ при их значении до 80%. Данные по основным параметрам ГК представлены в табл. 2. В таблице приведены химический состав ГК, плотность при 20^oC, давление насыщенных паров при 37,8^oC, температуры начала и конца кипения, октановые числа ГК и т.д.

В табл. 3 приведены результаты исследования детонационных характеристик топливной композиции бензин-ГК. В ней представлены следующие показатели бензина и ГК: октановое число по моторному методу (04ММ), температура начала и конца кипения (н.к. и к.к.), плотность при 20^oC (ρ₂₀). Приведено также массовое содержание в ГК фракций C₁-C₄(C₊₄). Для топливной композиции с массовым содержанием ГК 20, 40, 60 и 80% представлены следующие показатели: экспериментальное значение октанового числа по моторному методу (04ММ_эксп), расчетное аддитивное значение октанового числа по моторному методу (04ММ_аддит), превышение экспериментального значения октанового числа над расчетным (04ММ), октановое число смешения ГК (04 MM^гк_смеш). Из табл. 3 видно, что в экспериментах использовались 4 образца ГК с массовым содержанием углеводородов C₊₄ до 16%. Октановое число ГК изменялось от 54,2 до 68. Во всех опытах получен положительный эффект смешения по октановому числу, т. е. экспериментальное значение октанового числа смеси превышает расчетное по аддитивному принципу. При этом диапазон указанного приращения составил 1,1-4,5 ед. Максимальные уровни отмеченного приращения зафиксированы при массовых содержаниях ГК в смеси 50%. Расчетные значения октанового числа смешения ГК (определяемые по экспериментальным данным) во всех случаях превышают значения данного параметра для чистого ГК. Максимальное превышение (8,8 ед) зафиксировано в опыте N 1 при максимальной разнице между октановыми числами ингредиентов. Экспериментальная зависимость 04ММ смеси бензина (04ММ = 87,5) и ГК (04ММ = 68,0) от содержания последнего в смеси характерна следующими особенностями (опыт 4). Запаса качества по октановому числу 2,5 ед. достаточно для изготовления топливной композиции с массовым содержанием ГК 20%, обладающей детонационной стойкостью бензина АИ-93 (04ММ = 85,0). Требуемая для бензина А-76 детонационная стойкость в этом опыте обеспечивается при массовом содержании ГК до 50% (04ММ ≥ 76).

Из комплексного анализа представленных результатов исследований следует, что для топливной композиции АС-76 (АС-76Э) на основе товарного бензина АИ-93 (АИ-93Э) и ГК оптимальное массовое содержание последнего в смеси составляет 40-50%, если октановое число ГК изменяется от 54,2 до 68 ед.

Представленные результаты исследований свидетельствуют о том, что детонационная стойкость топливной композиции не обусловлена известными свойствами каждого из компонентов. Исследованная топливная композиция обладает смесительными антидетонационными характеристиками, не соответствующими аддитивному принципу смешения. Выявленный положительный антидетонационный эффект смешения товарных бензинов и ГК расширяют возможности использования низкооктановых ГК в рассматриваемой композиции.

Опыт эксплуатации топливной композиции по данному изобретению в зимнее время выявил ряд факторов, негативное влияние которых на характеристики топлива в летнее время эксплуатации следует устранить или уменьшить.

К таким факторам относится плотность жидкофазного топлива, не регламентированная нормативной документацией. Плотность смесевого топлива с массовым содержанием 50% ГК меньше плотности бензина на 6%. Это может привести к падению массового расхода топлива и соответствующему уменьшению мощности двигателя.

Другим фактором, ухудшающим в летнее время характеристики смесевого топлива, является давление насыщенных паров топлива, которое при 37,8^oC не должно превышать 500 мм.рт.ст. для летней марки топлива. В то же время для отдельных партий ГК значение данного параметра достигает 850 мм.рт.ст. и более (табл. 2). В этих случаях необходимо подобрать товарный бензин с небольшим значением давления насыщенных паров (не более 200-300 мм.рт.ст.) или ограничиться малым содержанием ГК в смесевом бензине.

В целях устранения отмеченных недостатков в топливную композицию целесообразно добавлять этилбензол, обладающий высокой плотностью (867,1 кг/м³ при 20^oC), повышенным октановым числом (04ММ=97,9) и небольшим давлением насыщенных паров (22 мм.рт.ст. при 37,8^oC) и высокой приемистостью к ГК.

В табл. 4 представлены результаты испытаний характеристик топливной композиции на основе бензина АИ-93, ГК и этилбензола (ЭБ). Из табл. 4 видно, что топливная композиция удовлетворяет требованиям на бензин А-76 по детонационной стойкости (04ММ ≥ 76).

Как следует из всех приведенных данных топливная композиция по данному изобретению полностью соответствует нормам ГОСТ 2084-77 и по своим физико-химическим данным находится на уровне товарных автомобильных бензинов, что позволяет ее использовать на автомобильной технике наряду с товарными бензинами при себестоимости композиции гораздо ниже стоимости товарных автомобильных бензинов.

Источники информации.

1. Патент ГДР N 224329, кл. C 10 1/18, 1985.

2. Патент США N 3904508, кл. C 10 1/04, 1975.

3. Химия и технология топлив и масел, 1985, N 11, с.18-19.

4. Химия и технология топлив и масел, 1985, N 7, с.11-13.

5. Химия и технология топлив и масел, 1988, N 11, с.8-11.

Формула изобретения

1. Топливная композиция на основе автомобильного бензина с добавлением газоконденсата, выкипающего до 200^oC, отличающаяся тем, что содержит газоконденсат с содержанием углеводородов C₊₄ до 16 мас.%, углеводородов C₆₊ до 80 мас.% и плотностью 630 - 652 кг/м³ в количестве 5 - 50 мас.%.

2. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 10,0 - 25,0 об.% этилбензола или других высокооктановых компонентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5