Способ получения авиационного сконденсированного топлива (варианты)

Изобретение относится к процессам получения моторных топлив, преимущественно авиационных, используемых в газотурбинных двигателях, и предназначенных для использования в основном на местах добычи и переработки углеводородного сырья. Изобретение касается способа получения авиационного сконденсированного топлива, включающего выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C₃-С₈, при этом в качестве углеводородного сырья используют попутный нефтяной газ или природный газ, из которого выделяют смесь парафиновых углеводородов, дополнительно включающую фракцию C₉-C₁₂, при следующем содержании компонентов, % масс: C₃H₈ - 0,1-12,0; ΣC₄H₁₀ - 24,0-72,0; ΣC₅H₁₂ - 4,0-36,0; ΣC₆H₁₄ - 0,3-14,0; ΣC₇H₁₆ - 0,1-9,0; ΣC₈H₁₈ - 0,01-3,0; ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ - остальное до 100%, при этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс., а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см, абс.): при 20°С - не более 0,26 (2,6); при 45°С - не более 0,50 (5,0). Изобретение также касается варианта способа получения авиационного сконденсированного топлива. Технический результат - расширение ассортимента авиационного топлива, получаемого из углеводородного сырья, упрощение технологии производства авиационного сконденсированного топлива (АСКТ). 2 н.п. ф-лы, 9 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к процессам получения моторных топлив, преимущественно авиационных, используемых в газотурбинных двигателях, и предназначенных для использования в основном на местах добычи и переработки углеводородного сырья.

Известен способ получения авиационного сконденсированного топлива для газотурбинных двигателей на основе смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2-Н-деканов и Н-додеканов в количестве не менее 45 масс. ароматических углеводородов общей формулы C_nH_2n-6 в количестве 12-16 масс. олефиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n остальное (Патент США №3985638, кл. 208-15, 1976).

Общими признаками являются:

- выделение смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2.

Недостатком известного способа является то, что получаемое топливо имеет высокую температуру застывания (от -29 до -45°С), затрудняющую его использование в районах Крайнего Севера, значительную склонность к дымлению, увеличивающему содержание токсичных веществ в отработавших продуктах сгорания, довольно сложная технология получения, а также ограниченные ресурсы для получения этого топлива.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу по обоим вариантам по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения авиационного сконденсированного топлива (АСКТ) для газотурбинных двигателей на основе смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C₃-С₈ при следующем соотношении компонентов, мас. пропан C₃H₈ - 6-10, н. бутан C₄H₁₀ - 13-22, изобутан C₄H₁₀ - 34-48, н. пентан C₅H₁₂ - 10-12, изопентан C₅H₁₂ - 10-15, гексаны C₆H₁₄ - 5-11, гептаны C₇H₁₆ - 0,8-5,0, октаны C₈H_{18+высшие} - 0,4-2,1. АСКТ получают по известному способу из углеводородного сырья - широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), производимому на газоперерабатывающем заводе, например, путем низкотемпературной ректификации под давлением 30-35 кгс/см², при этом ШФЛУ подготавливают дросселированием до давления 17 кгс/см² и при температуре 78-80°С, а затем фракционируют в ректификационной колонне. Верхний продукт из ректификационной колонны охлаждают до температуры 35°С и направляют в рефлюксную емкость, из которой часть продукта пропан-бутановую фракцию (ПБФ) подают на орошение колонны, а другую часть отбирают в качестве автомобильного топлива, бытового сжиженного газа или сырья для нефтехимии или закачивают в основную массу ШФЛУ, не подвергающуюся перегонке. Нижний продукт авиационное топливо охлаждают с 93°С до 35°С и подают в товарный парк как готовый продукт (АСКТ) (Патент РФ №2044032, МПК 6 C10L 1/04).

Общими признаками известного и предлагаемого способа по первому варианту являются:

- выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов;

- общая формула смеси парафиновых углеводородов C_nH_2n+2;

- в качестве парафиновых углеводородов смесь содержит парафиновую фракцию С₃-С₈.

Общими признаками известного и предлагаемого способа по второму варианту являются:

- выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов;

- общая формула смеси парафиновых углеводородов C_nH_2n+2.

Известный способ по сравнению с предлагаемым способом по обоим вариантам имеет ряд недостатков:

- Узкий диапазон использования сырья для получения АСКТ, так как в известном способе АСКТ получают только из ШФЛУ, исключая возможность использования другого углеводородного сырья, применение безотходной технологии, что снижает технологичность и экономичность способа, сокращает ассортимент возможности по расширению продукции объектов подготовки и переработки углеводородного сырья.

- Ограничение содержания пропана 6-10% также не позволяет расширить диапазон используемого сырья и снижает технологичность получения АСКТ.

- Ограничение состава получаемого АСКТ фракцией углеводородов С₃-С₈ не позволяет зачастую использовать для его получения и ШФЛУ, выделяемую в процессе переработки нефтяного и природного газа, а также при стабилизации нефти и продуктов вторичных процессов переработки нефти на НПЗ, так как используемое в известном способе сырье изначально имеет углеводороды до C₁₂.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение ассортимента авиационного топлива, получаемого из углеводородного сырья, с расширением сырьевой базы и обеспечением возможности использования способа на различных объектах подготовки и переработки углеводородного сырья, а также упрощение технологии производства авиационного сконденсированного топлива.

Этот результат достигается тем, что по первому варианту в способе получения авиационного сконденсированного топлива, включающем выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C₃-С₈, новым является то, что в качестве углеводородного сырья используют попутный нефтяной газ или природный газ, при этом выделяют смесь парафиновых углеводородов, дополнительно включающую фракцию C₉-С₁₂, при следующем содержании компонентов, % масс.:

C₃H₈ - 0,1-12,0

ΣC₄H₁₀ - 24,0-72,0

ΣC₅H₁₂ - 4,0-36,0

ΣC₆H₁₄ - 0,3-14,0

ΣC₇H₁₆ - 0,1-9,0

ΣC₈H₁₈ - 0,01-3,0

ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ - остальное до 100%,

при этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс., а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см, абс.):

при 20°С - не более 0,26 (2,6);

при 45°С - не более 0,50 (5,0).

Технический прием, заключающийся в том, что заявляемый способ получения авиационного сконденсированного топлива (АСКТ) предлагаемого состава позволит получить новый вид высоколиквидной и высокорентабельной продукции за счет использования безотходного производства из имеющегося сырья - природного и нефтяного газа одним из известных способов, как с получением широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), так и минуя стадию получения ШФЛУ.

Известные технологии, которые могут быть использованы для получения предлагаемой смеси парафиновых углеводородов, реализуются на всех газоперерабатывающих заводах, установках комплексной переработки газа и малогабаритных промысловых установках подготовки газа, т.е. уже на этой стадии подготовки и переработки углеводородного газа возможно получение авиационного сконденсированного топлива. При необходимости дальнейшей переработки полученных углеводородов позволит нижним продуктом получать авиационное сконденсированное топливо предлагаемого состава.

При организации получения АСКТ на промысле технология выработки будет состоять из следующих основных известных технологических процессов: подготовки, включающей компримирование, охлаждение, сепарацию, осушку и далее переработку газа. Подготовка и переработка попутного нефтяного газа осуществляется методом низкотемпературной сепарации, низкотемпературной абсорбции или методом низкотемпературной конденсации с применением пропанового или внутреннего холодильного цикла. Таким образом, вышеназванные технологические приемы обеспечивают простоту и технологичность получения АСКТ.

Предлагаемый способ получения смеси парафиновых углеводородов, дополнительно включающий фракцию C₉-С₁₂ при заявляемом соотношении компонентов, при суммарном содержании ароматических и нафтеновых углеводородов не более 6,0% масс. и при обеспечении давления насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа ((2,6 кгс/см², абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5.0 кгс/см², абс.), позволяет использовать данное топливо во всем температурном диапазоне, в котором эксплуатируется авиационная газотурбинная техника, при этом расширяется ассортимент продукции, выпускаемой газоперерабатывающими заводами или промысловыми установками подготовки и переработки нефтяного и природного газа.

Тот же результат достигается также тем, что по второму варианту в способе получения авиационного сконденсированного топлива, включающем выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, новым является то, что в качестве углеводородного сырья используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, при этом выделяют смесь парафиновых и олефиновых углеводородов, включающую фракцию C₃-С₁₂, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

ΣC3H8-С3Н6 - 2,0-12,0

ΣC4H10-C4H8 - 24,0-72,0

ΣC5H12-C5H10 - 4,0-36,0

ΣC6H14-C6H12 - 0,3-14,0

ΣC7H16-C7H14 - 0,1-9,0

ΣC8H18-C8H16 - 0,01-3,0

ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ - остальное до 100%,

причем суммарное содержание олефиновых углеводородов C_nH_2n в смеси - не более 10% масс., а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см², абс.):

при 20°С - не более 0.26 (2,6);

при 45°С - не более 0,50 (5.0),

кроме того, содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс.

Технический прием, заключающийся также в том, что в качестве углеводородного сырья в заявляемом способе получения АСКТ используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего завода, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, например каталитического крекинга, риформинга с выделением смеси парафиновых и олефиновых углеводородов, включающей фракцию С₃-С₁₂, причем суммарное содержание олефиновых углеводородов C_nH_2n в смеси ограничено и составляет не более 10% масс., кроме того, содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс., при обеспечении давления насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа ((2,6 кгс/см², абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5.0 кгс/см², абс.), позволяет данным способом получить авиационное топливо, которое может быть использовано во всем температурном диапазоне, в котором эксплуатируется авиационная газотурбинная техника, при этом расширяется ассортимент продукции, выпускаемой нефтеперерабатывающими заводами. Для получения из продуктов подготовки и переработки нефти смеси парафиновых и олефиновых углеводородов в качестве АСКТ могут быть использованы известные способы разделения углеводородных смесей и выделения из заводских газов смесей С_3+выше.

Таким образом, предлагаемые варианты способа получения АСКТ позволяют расширить ассортимент авиационного топлива, получаемого из углеводородного сырья, расширить сырьевую базу, т.е. получать АСКТ из природного и попутного нефтяного газа, нестабильных нефтей и газового конденсата, продуктов вторичных процессов переработки нефти и конденсата, а следовательно, обеспечить возможность использования способа на различных объектах подготовки и переработки углеводородного сырья: газоперерабатывающих, нефте- и нефтехимперерабатывающих заводах, установках подготовки газа в удаленных районах, непосредственно в местах добычи нефти и газа, например в Западной Сибири.

Способ получения авиационного сконденсированного топлива осуществляется следующим образом.

По-первому варианту. Из углеводородного сырья, в качестве которого используют попутный нефтяной газ или природный газ, путем известных способов подготовки и фракционирования выделяют смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C₃-С₈, которая дополнительно включает фракцию C₉-C₁₂, при следующем содержании компонентов, % масс.:

С₃Н₈ - 0,1-12,0

ΣC₄H₁₀ - 24,0-72,0

ΣC₅H₁₂ - 4,0-36,0

ΣC₆H₁₄ - 0,3-14,0

ΣC₇H₁₆ - 0,1-9,0

ΣC8H18 - 0,01-3,0

ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ - остальное до 100%.

При этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов в получаемой смеси составляет не более 6,0% масс., а давление насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа ((2,6 кгс/см², абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5.0 кгс/см², абс.).

В качестве известного способа подготовки и фракционирования может быть использован, например, способ, включающий компримирование углеводородного сырья до 35 кгс/см² и охлаждение дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 10…30°С, выделение сконденсированных углеводородов. При этом в зависимости от условий компримирования и охлаждения (давления и температуры), а также отгонки ее легкой части С₁-С₃ известными способами выделяют жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо.

Примеры осуществления способа по первому варианту (расчетное выполнение способа).

Пример 1. Из попутного нефтяного газа различного состава (таблицы 1 и 1.1) при давлении 25 кгс/см² и температуре охлаждения минус 20°С выделяют нестабильный конденсат, а затем, отгоняя из него легкую часть (при давлении 4 кгс/см² и температуре 42°С), получают авиационное сконденсированное топливо, включающее в зависимости от состава попутного нефтяного газа следы нафтеновых и ароматических углеводородов, приведенное в таблице 1, и включающее нафтеновые и ароматические углеводороды, суммарное содержание которых не более 6,0% масс., приведенное в таблице 1.1.

Таблица 1
Наименование показателя	Значение
Сырье - попутный нефтяной газ
Содержание компонента	% масс.
Двуокись углерода	CO2	1,16
Метан	CH4	29,50
Этан	С2Н6	21,41
Пропан	C3H8	35,09
и-Бутан	i-C4H10	5,44
н-Бутан	n-C4H10	5,42
и-Пентан	i-C5H12	0,88
н-Пентан	n-C5H12	0,38
Гексан	C6H14	0,47
Гептан	C7H16	0,16
Октан	C8H18	0,064
Нонан	C9H20	0,021
Декан + выше	C10H22-C12H26	0,0072
в том числе
Нафтеновые углеводороды	следы
ароматические углеводороды	следы
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента	% масс.
Пропан	С3Н8	3,92
и-Бутан	i-C4H10	25,77
н-Бутан	n-С4Н10	32,60
и-Пентан	i-C5H12	10,92
н-Пентан	n-С5Н12	5,50
Гексан	С6Н14	12,74
Гептан	С7Н16	5,01
Октан	C8H18	2,34
Нонан	С9Н20	0,87
Декан + выше	С10Н22-С12Н26	0,32
в том числе
нафтеновые углеводороды	следы
ароматические углеводороды	следы
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,44
при 20°С	0,22
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг	45519
Плотность, кг/м3
при 20°С	598
при минус 40°С	660

Таблица 1.1
Наименование показателя	Значение
Сырье - попутный нефтяной газ
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,03
Двуокись углерода	CO2	9,33
Метан	СН4	56,87
Этан	С2Н6	17,01
Пропан	С3Н8	10,03
и-Бутан	i-C4H10	3,01
н-Бутан	n-С4Н10	2,01
и-Пентан	i-C5H12	0,90
н-Пентан	n-С5Н12	0,40
Гексан	С6Н14	0,21
Гептан	С7Н16	0,10
Октан	С8Н18	0,03
Нонан	С9Н20	0,01
Декан	С10Н22	0,00
Метилциклопентан	С6Н12	0,03
Метилциклогексан	C7H14	0,01
Бензол	С6Н6	0,02
Толуол	С7Н8	0,01
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,00
Двуокись углерода	СО2	0,00
Метан	СН4	0,00
Этан	С2Н6	0,01
Пропан	С3Н8	9,00
и-Бутан	i-C4H10	17,50
н-Бутан	n-С4Н10	18,03
и-Пентан	i-C5H12	20,25
н-Пентан	n-C5H12	11,66
Гексан	С6Н14	10,95
Гептан	C7H16	6,26
Октан	C8H18	1,96
Нонан	C9H20	0,79
Декан	С10Н22	0,01
Метилциклопентан	С6Н12	1,31
Метилциклогексан	C7H14	0,61
Бензол	С6Н6	1,04
Толуол	C7H8	0,63
в том числе
нафтеновые углеводороды	1,92
ароматические углеводороды	1,67
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,44
при 20°С	0,06
Теплотворная способность, кДж/кг	45381
Плотность, кг/м3
при 20°С	608
при минус 40°С	669

Пример 2. При тех же параметрах и того же состава попутного нефтяного газа, которые указаны в примере 1, газ при давлении компримирования - 25 кгс/см² и температуре охлаждения минус 20°С подают на стадию выделения при давлении 2,4 МПа и температуре 4°С широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), (составы указаны в таблице 2, 2.1), а затем из полученной ШФЛУ способом отгонки легкой фракции С₃-С₄ в ректификационной колонне получают авиационное сконденсированное топливо (при давлении с 11 до 17 кгс/см² и температуре 70…80°С), включающее в зависимости от состава попутного нефтяного газа, а следовательно, выделяемого ШФЛУ, следы нафтеновых и ароматических углеводородов, приведенное в таблице 2, и включающее нафтеновые и ароматические углеводороды, суммарное содержание которых не более 6,0% масс., приведенное в таблице 2.1.

Таблица 2
Наименование показателя	Значение
Состав ШФЛУ
Содержание компонента	% масс.
Двуокись углерода	СО2	0,04
Метан	СН4	0,10
Этан	С2Н6	2,62
Пропан	С3Н8	45,03
и-Бутан	i-C4H10	15,21
н-Бутан	n-С4Н10	17,83
и-Пентан	i-C5H12	5,87
н-Пентан	n-C5H12	2,95
Гексан	С6Н14	6,19
Гептан	C7H16	2,44
Октан	C8H18	1,14
Нонан	С9Н20	0,43
Декан + выше	С10Н22-C12H26	0,16
в том числе
нафтеновые углеводороды	следы
ароматические углеводороды	следы
Получаемый продукт
Содержание компонента	% масс.
Propane	C3H8	10,60
i-Butane	i-C4H10	15,84
n-Butane	n-C4H10	2,68
i-Pentane	i-C5H12	14,94
n-Pentane	n-C5H12	10,39
Гексан	С6Н14	7,96
Гептан	C7H16	6,98
Октан	C8H18	3,24
Нонан	C9H20	1,85
Декан + выше	С10Н22-C12H26	0,51
в том числе
нафтеновые углеводороды	следы
ароматические углеводороды	следы
Давление насыщенных паров, МПа абс.
пои 45°С	0,49
при 20°С	0,25
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг	45526
Плотность, кг/м3
при 20°С	600
при минус 40°С	662

Таблица 2.1
Наименование показателя	Значение
Сырье - ШФЛУ
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,00
Двуокись углерода	CO2	0,00
Метан	CH4	0,00
Этан	C2H6	2,50
Пропан	С3Н8	30,70
и-Бутан	i-C4H10	9,69
н-Бутан	n-С4Н10	36,14
и-Пентан	i-C5H12	7,44
н-Пентан	n-C5H12	7,66
Гексан	С6Н14	3,92
Гептан	С7Н16	0,97
Октан	C8H18	0,01
Нонан	C9H20	0,01
Декан + выше	С10Н22-C12H26	0,00
Метилциклопентан	C6H12	0,41
Метилциклогексан	C7H14	0,19
Бензол	С6Н6	0,33
Толуол	C7H8	0,03
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,00
Двуокись углерода	CO2	0,00
Метан	CH4	0,00
Этан	С2Н6	0,00
Пропан	С3Н8	3,00
и-Бутан	i-C4H10	12,84
н-Бутан	n-С4Н10	52,94
и-Пентан	i-C5H12	11,07
н-Пентан	n-C5H12	11,40
Гексан	С6Н14	5,83
Гептан	C7H16	1,44
Октан	C8H18	0,01
Нонан	C9H20	0,02
Декан	С10Н22	0,01
Метилциклопентан	С6Н12	0,62
Метилциклогексан	С7Н14	0,29
Бензол	С6Н6	0,49
Толуол	С7Н8	0,05
в том числе
нафтеновые углеводороды	0,91
ароматические углеводороды	0,53
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,42
при 20°С	0,05
Теплотворная способность. кДж/кг	45568
Плотность, кг/м3
при 20°С	595
при минус 40°С	655

Пример 3. При переработке природного газа различного состава (таблицы 3, 3.1), как правило, на установке комплексной подготовки газа (УКПГ) используется способ низкотемпературной сепарации (НТС), при котором газ дросселируют до 57…60 кгс/см², охлаждают за счет эффекта Джоуля-Томсона или с применением турбодетандерного агрегата до минус 15…40°С, подготовленный газ направляют в магистральный газопровод, а выделенную сконденсированную углеводородную фазу используют для получения авиационного сконденсированного топлива. Как и в предыдущих примерах, условиями процесса подготовки сырья для получения авиационного сконденсированного топлива можно варьировать: как через стадию выделения нестабильного конденсата, так и через стадию выделения ШФЛУ, а затем, отгоняя из конденсата или ШФЛУ легкую фракцию С₃-С₄ методом ректификации (например, при давлении 2,5 МПа, температуре минус 7°С), получаем авиационное сконденсированное топливо, включающее в зависимости от состава природного газа следы нафтеновых и ароматических углеводородов, приведенное в таблице 3, и включающее нафтеновые и ароматические углеводороды, суммарное содержание которых не более 6,0% масс., приведенное в таблице 3.1.

Таблица 3
Наименование показателя	Значение
Сырье - природный газ
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,313
Двуокись углерода	CO2	1,572
Метан	CH4	83,129
Этан	C2H6	5,303
Пропан	С3Н8	4,504
и-Бутан	i-C4H10	1,136
н-Бутан	n-С4Н10	1,914
и-Пентан	i-C5H12	0,765
н-Пентан	n-C5H12	0,684
Гексан	С6Н14	0,404
Гептан	С7Н16	0,162
Октан	C8H18	0,077
Нонан	C9H20	0,029
Декан + выше	С10Н22-C12H26	0,008
в том числе
нафтеновые углеводороды	следы
ароматические углеводороды	следы
Получаемый продукт
Содержание компонента	% масс.
Этан	C2H6	0,003
Пропан	С3Н8	3,500
и-Бутан	i-C4H10	14,867
н-Бутан	n-С4Н10	31,978
и-Пентан	i-C5H12	16,551
н-Пентан	n-C5H12	15,615
Гексан	С6Н14	10,215
Гептан	С7Н16	4,256
Октан	C8H18	2,037
Нонан	C9H20	0,766
Декан + выше	С10Н22-C12H26	0,213
в том числе
нафтеновые углеводороды	следы
ароматические углеводороды	следы
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,38
при 20°С	0,19
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг	45490
Плотность, кг/м3
при 20°С	604
при минус 40°С	665

Таблица 3.1
Наименование показателя	Значение
Сырье - природный газ
Содержание компонента	% масс.
Двуокись углерода	N2	0,302
Азот	CO2	0,862
Метан	CH4	85,092
Этан	C2H6	4,345
Пропан	С3Н8	5,063
и-Бутан	i-C4H10	1,912
н-Бутан	n-С4Н10	1,844
и-Пентан	i-C5H12	0,350
н-Пентан	n-C5H12	0,200
Гексан	С6Н14	0,022
Гептан	С7Н16	0,003
Октан	C8H18	0,000
Нонан	C9H20	0,000
Декан + выше	С10Н22	0,000
Метилциклопентан	C6H12	0,001
Метилциклогексан	C7H14	0,000
Бензол	С6Н6	0,004
Толуол	C7H8	0,001
Получаемый продукт
Содержание компонента	% масс.
Этан	C2H6	0,100
Пропан	С3Н8	8,413
и-Бутан	i-C4H10	19,328
н-Бутан	n-С4Н10	31,520
и-Пентан	i-C5H12	17,365
н-Пентан	n-C5H12	14,438
Гексан	С6Н14	5,381
Гептан	С7Н16	1,739
Октан	C8H18	0,000
Нонан	C9H20	0,000
Декан + выше	С10Н22	0,000
Метилциклопентан	C6H12	0,123
Метилциклогексан	C7H14	0,059
Бензол	С6Н6	0,894
Толуол	C7H8	0,642
в том числе
нафтеновые углеводороды	0,182
ароматические углеводороды	1,535
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,48
при 20°С	0,06
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг	45542
Плотность, кг/м3
при 20°С	591
при минус 40°С	654

Из приведенных примеров 1-3 осуществления способа по варианту 1 следует, что во всех случаях давление насыщенных паров у полученного авиационного сконденсированного топлива не превышает 0,26 МПа (2,6 кгс/см², абс.) при 20°С и 0,50 МПа (5,0 кгс/см², абс.) при 45°С. Содержание пропана при этом может быть менее 6% и более 10% масс., что полностью зависит от состава исходного сырья (нефтяного или природного газа). Теплотворная способность полученного топлива во всех случаях выше, чем у авиационного керосина (45519 против 42900 кДж/кг).

Из вышеизложенного следует, что приведенные составы и свойства получаемого авиационного сконденсированного топлива являются обоснованными и приемлемыми для использования.

Увеличение содержания пропана более 12% масс. приводит к резкому увеличению давления насыщенных паров, например, при содержании пропана 13% масс. давление насыщенных паров при 45°С составляет 0,54 МПа (5,4 кгс/см² абс.), что требует конструктивных изменений в системе подачи топлива, а снижение содержания пропана ниже 0,1% масс. приводит к снижению теплоты сгорания и тем самым к увеличению расхода топлива. Таким образом, предлагаемый состав АСКТ является оптимальным.

По второму варианту способ осуществляется следующим образом: из углеводородного сырья, в качестве которого используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего или нефтехимического заводов, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, полученных, например, каталитическим крекингом, риформингом, путем известных способов подготовки и фракционирования выделяют смесь парафиновых и олефиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, которая включает фракцию C₃-С₁₂. В получаемой смеси суммарное содержание олефиновых углеводородов C_nH_2n ограничено и составляет не более 10% масс., а давления насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа (2,6 кгс/см², абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5,0 кгс/см², абс.). В смеси ограничено содержание ароматических и нафтеновых углеводородов, которое составляет не более 6,0% масс., при этом смесь парафиновых и олефиновых углеводородов выделяют при следующем соотношении компонентов, % масс.:

ΣC₃H₈-С₃Н₆ - 2,0-12,0

ΣC₄H₁₀-С₄Н₈ - 24,0-72,0

ΣC₅H₁₂-С₅Н₁₀ - 4,0-36,0

ΣC₆H₁₄-C₆H₁₂ - 0,3-14,0

ΣC₇H₁₆-С₇Н₁₄ - 0,1-9,0

ΣC₈H₁₈-С₈Н₁₆ - 0,01-3,0

ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ - остальное до 100%.

Для получения АСКТ предлагаемого состава, например, из газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти - используют известный способ (как описано по первому варианту), включающий компримирование газа, его охлаждение дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 30°С, выделение сконденсированных углеводородов.

В зависимости от условий компримирования и охлаждения, а также отгонки ее легкой части С₁-С₃ известными способами выделенная жидкая углеводородная смесь представляет собой авиационное сконденсированное топливо.

Примеры осуществления способа по второму варианту.

Пример 4. Исходное сырье - газ стабилизации катализата - продукт вторичной переработки нефти, а именно риформинга (состав которого приведен в таблице 4), после его компримирования до давления 25 кгс/см², охлаждают дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 20°С, а затем выделяют путем ректификации жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо, представленное в таблице 4.

Таблица 4
Наименование показателя	Значение
Сырье - газ стабилизации катализата риформинга
Содержание компонента	% масс.
Метан	СН4	4,455
Этилен	С2Н4	2,091
Этан	С2Н6	6,361
Пропен	С3Н6	2,768
Пропан	С3Н8	52,627
и-Бутан	i-С4Н10	10,588
Бутен	С4Н8	1,580
н-Бутан	n-С4Н10	11,219
и-Пентан	i-C5H12	2,942
Пентен	С5Н10	0,099
н-Пентан	n-С5Н12	1,988
2,2-Диметилбутан	и-С6Н14	0,368
2-Метилпентан	и-С6Н14	0,692
Гексен	С6Н12	0,063
н-Гексан	С6Н14	0,298
Метилциклопентан	С6Н12	0,206
Бензол	C6H6	0,151
Циклогексан	С6Н12	0,064
2,2-Диметилпентан	С7Н16	0,193
1,1-Диметилциклопентан	С7Н14	0,123
Метилциклогексан	С7Н14	0,244
Толуол	С7Н8	0,279
2,2-Диметилгексан	C8H18	0,065
1-транс-2-цис-3-Триметилциклопентан	C8H16	0,230
н-Октан	C8H18	0,007
Этилбензол	C8H10	0,028
м-Ксилол	С8Н10	0,145
2,4-Диметилгептан	С9Н20	0,048
н-Нонан	С9Н20	0,003
1-Метил-3-Этилбензол	С9Н12	0,046
Циклодекан	С10Н20	0,0008
2,7-Диметилоктан	С10Н22	0,008
Н-Декан	С10Н22	0,0006
м-Кумол	С10Н14	0,012
н-Ундекан	С11Н24	0,0002
Ундекен	С11Н22	0,003
Додекан	С12Н26	0,004
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента	% масс.
Этан	С2Н6	0,000
Пропен	С3Н6	0,093
Пропан	С3Н8	5,010
и-Бутан	i-С4Н10	27,617
Бутен	С4Н8	4,003
н-Бутан	n-С4Н10	34,448
и-Пентан	i-C5H12	9,526
Пентен	С5Н10	0,322
н-Пентан	n-С5Н12	6,474
2,2-Диметилбутан	и-С6Н14	1,206
2-Метилпентан	и-С6Н14	2,271
Гексен	С6Н12	0,208
н-Гексан	С6Н14	0,981
Метилциклопентан	С6Н12	0,676
Бензол	C6H6	0,496
Циклогексан	С6Н12	0,209
2,2-Диметилпентан	С7Н16	0,636
1,1-Диметилциклопентан	С7Н14	0,404
Метилциклогексан	С7Н14	0,684
Толуол	С7Н8	0,921
2,2-Диметилгексан	C8H18	0,214
1-транс-2-цис-3-Триметилциклопентан	C8H16	0,758
н-Октан	C8H18	0,023
Этилбензол	C8H10	0,091
м-Ксилол	С8Н10	0,479
2,4-Диметилгептан	С9Н20	0,156
н-Нонан	С9Н20	0,008
1-Метил-3-Этилбензол	С9Н12	0,150
Циклодекан	С10Н20	0,003
2,7-Диметилоктан	С10Н22	0,027
Н-Декан	С10Н22	0,002
м-Кумол	С10Н14	0,039
н-Ундекан	С11Н24	0,0007
Ундекен	С11Н22	0,003
Додекан	С12Н26	0,009
в том числе
олефиновые углеводороды	4,50
нафтеновые углеводороды	2,73
ароматические углеводороды	2,18
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,49
при 20°С	0,24
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг	44752
Плотность, кг/м3
при 20°С	592
при минус 40°С	656

Пример 5. Исходное сырье - газ стабилизации нефти - углеводородный поток нефтеперерабатывающего завода (состав которого приведен в таблице 5) после его компримирования до давления 25 кгс/см² охлаждают дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 20°С, а затем выделяют путем ректификации жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо, представленное в таблице 5.

Таблица 5
Наименование показателя	Значение
Сырье - газ стабилизации нефти
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	1,773
Метан	CH4	34,125
Двуокись углерода	CO2	0,551
Этан	C2H6	3,520
Пропан	С3Н8	19,087
изобутан	i-C4H10	15,119
н-бутан	n-С4Н10	22,993
изопентан	i-C5H12	1,691
н-пентан	n-C5H12	0,980
метилпентан	и-С6Н14	0,108
гексан	С6Н14	0,029
метилциклопентан	C6H12	0,014
бензол	C6H6	0,003
гептан	С7Н16	0,005
метилциклогексан	C7H14	0,002
толуол	C7H8	0,000
октан	C8H18	0,000
нонан	С9Н20	0,000
декан + выше	С10Н22	0,000
в том числе
олефиновые углеводороды	следы
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента	% масс.
пропан	С3Н8	0,487
изобутан	i-C4H10	36,614
н-бутан	n-С4Н10	55,682
изопентан	i-C5H12	4,311
н-пентан	n-C5H12	2,499
метилпентан	и-С6Н14	0,274
гексан	С6Н14	0,074
бензол	C6H12	0,036
гептан	C6H6	0,007
метилциклогексан	С7Н16	0,012
толуол	C7H14	0,004
октан	C8H18	0,000
нонан	C9H20	0,000
декан + выше	С10Н22	0,000
в том числе
олефиновые углеводороды	следы
нафтеновые углеводороды	0,040
ароматические углеводороды	0,007
Давление насыщенных паров, МПа абс.
При 45°С	0,48
при 20°С	0,06
Теплотворная способность, кДж/кг	45682
Плотность, кг/м3
при 20°С	573
при минус 40°С	639

Пример 6. Исходное сырье - газ стабилизации конденсата - углеводородный поток нефтеперерабатывающего завода (состав которого приведен в таблице 6) после его компримирования до давления 25 кгс/см² охлаждают дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 20°С, а затем выделяют путем ректификации жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо, представленное в таблице 6.

Таблица 6
Наименование показателя	Значение
Сырье - газ стабилизации конденсата
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,025
Двуокись углерода	CO2	26,074
Метан	CH4	40,493
Этан	C2H6	13,274
Пропан	С3Н8	12,480
и-Бутан	i-C4H10	3,239
н-Бутан	n-С4Н10	3,042
Бутен	n-C4H8	0,120
и-Пентан	i-C5H12	0,757
н-Пентан	n-С5Н12	0,237
Гексан	С6Н14	0,090
Гексен	C6H12	0,010
Гептан	C7H16	0,068
Октан	C8H18	0,005
Нонан	C9H20	0,001
Декан	С10Н22	0,001
Бензол	C6H6	0,013
Толуол	С7Н8	0,004
Метилциклопентан	С6Н12	0,048
Метилциклогексан	С7Н14	0,019
n-С11	С11Н24	0,00020
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента	% масс.
Азот	N2	0,000
Двуокись углерода	CO2	0,000
Метан	CH4	0,000
Этан	C2H6	0,000
Пропан	С3Н8	4,997
и-Бутан	i-C4H10	26,213
н-Бутан	n-С4Н10	34,514
Бутен	C4H8	1,200
и-Пентан	i-C5H12	17,295
н-Пентан	n-С5Н12	6,310
Гексан	С6Н14	3,208
Гексен	C6H12	0,350
Гептан	C7H16	2,610
Октан	C8H18	0,196
Нонан	C9H20	0,039
Декан	С10Н22	0,032
Бензол	C6H6	0,462
Толуол	С7Н8	0,135
Метилциклопентан	С6Н12	1,711
Метилциклогексан	С7Н14	0,721
n-С11	С11Н24	0,008
в том числе
олефиновые углеводороды	1,550
нафтеновые углеводороды	2,433
ароматические углеводороды	0,596
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С	0,46
при 20°С	0,23
Теплотворная способность, кДж/кг	45527
Плотность, кг/м3
при 20°С	590
при минус 40°С	654

Из приведенных примеров 4, 5, 6 осуществления способа по второму варианту следует, что в данном случае давление насыщенных паров у полученного авиационного сконденсированного топлива не превышает 0,26 МПа (2,6 кгс/см², абс.) при 20°С и 0,50 МПа (5,0 кгс/см², абс.) при 45°С. Содержание олефиновых углеводородов не более 10% масс., ароматических и нафтеновых углеводородов не более 6,0% масс. Содержание этих углеводородов в авиационном сконденсированном топливе зависит от наличия их в сырье, и какому процессу переработки подвергалось углеводородное сырье нефтеперерабатывающего или нефтехимического заводов (например, каталитический крекинг, риформинг и т.д.). Теплотворная способность полученного топлива выше, чем у авиационного керосина (44752 против 42900 кДж/кг).

Из вышеизложенного следует, что приведенный состав и свойства предлагаемого авиационного сконденсированного топлива являются обоснованными и приемлемыми для использования.

Увеличение содержания ароматических углеводородов более 6,0% масс. приводит к увеличению загрязнения выхлопов, и тем самым ухудшает экологическую обстановку, а повышение содержания олефиновых углеводородов более 10% масс. приводит к снижению стабильности топлива. Таким образом, предлагаемый состав авиационного сконденсированного топлива является оптимальным.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать авиационное сконденсированное топливо в широком диапазоне его компонентного состава из различного углеводородного сырья на различных объектах подготовки и переработки углеводородного сырья топливно-энергетического комплекса: промысловых объектах сбора и подготовки нефти и газа нефтяных и газовых компаний, трассах продуктопроводов, транспортирующих ШФЛУ или нестабильный конденсат, газоперерабатывающих заводах, нефтеперерабатывающих заводах. Производство наиболее эффективно при организации на оборудованных площадках, имеющих определенную инфраструктуру (наличие электроэнергии, тепла, подъездных дорог и т.д.). Используя упрощенную технологию производства, способ позволяет решить проблемы производства авиационного топлива для газотурбинных самолетов (вертолетов) в непосредственной близости к местам потребления из доступного и часто неиспользуемого сырья. Способ получения авиационного сконденсированного топлива одновременно позволит получить новый вид высоколиквидной и высокорентабельной продукции за счет внедрения безотходного производства из имеющегося сырья - природного и попутного нефтяного газа.

1. Способ получения авиационного сконденсированного топлива, включающий выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C₃-С₈, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют попутный нефтяной газ или природный газ, при этом выделяют смесь парафиновых углеводородов, дополнительно включающую фракцию C₉-C₁₂, при следующем содержании компонентов, мас.%:
C₃H₈ 0,1-12,0
ΣC₄H₁₀ 24,0-72,0
ΣC₅H₁₂ 4,0-36,0
ΣC₆H₁₄ 0,3-14,0
ΣC₇H₁₆ 0,1-9,0
ΣC₈H₁₈ 0,01-3,0
ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ остальное до 100%,
при этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0 мас.%, а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см², абс.):
при 20°С не более 0,26 (2,6);
при 45°С не более 0,50 (5,0).

2. Способ получения авиационного сконденсированного топлива, включающий выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы C_nH_2n+2, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, при этом выделяют смесь парафиновых и олефиновых углеводородов, включающую фракцию C₃-С₁₂, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ΣC₃H₈-C₃H₆ 2,0-12,0
ΣC₄H₁₀-C₄H₈ 24,0-72,0
ΣC₅H₁₂-C₅H₁₀ 4,0-36,0
ΣC₆H₁₄-C₆H₁₂ 0,3-14,0
ΣC₇H₁₆-C₇H₁₄ 0,1-9,0
ΣC₈H₁₈-C₈H₁₆ 0,01-3,0
ΣC₉H₂₀-C₁₂H₂₆ остальное до 100%,
причем суммарное содержание олефиновых углеводородов C_nH_2n в смеси не более 10 мас.%, а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см², абс.):
при 20°С не более 0,26 (2,6);
при 45°С не более 0,50 (5,0),
кроме того, содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0 мас.%.