Состояние в области

Прямогонный бензин был основой низкооктановых бензинов А–72, А– 76, но сейчас в составе товарных топлив используется в ограниченном коли- честве. Октановые числа прямогонного бензинового дистиллята зависят от пределов выкипания и колеблются от 40 до 50 ед. ОЧМ и до 70 ед. ОЧИ. Вследствие малого содержания ароматических углеводородов (2–10%) чув- ствительность этого продукта невелика. Поскольку с повышением конца ки- пения прямогонного бензина его ОЧ снижается, в товарный бензин рекомен- дуется вводить только его легкую часть н.к.–85 ⁰С, характеризующуюся до 70 ед. ОЧМ и практически не содержащую ароматических и олефиновых уг- леводородов. Содержание серы в этой фракции сравнительно невелико и мо- жет достигать 50 ppm, так что ее гидроочистка требуется только при жестких нормах «Евро–5».
Бензин каталитического крекинга – основной компонент современных бензинов. Он характеризуется высоким октановым числом (80–84 ед. ОЧМ, 90–94 ед. ОЧИ). Такие значения обеспечиваются наличием разветвленных парафинов, олефинов (15–35%) и ароматических углеводородов (30–40% и более). Большим достоинством бензиновых фракций, полученных в процессе каталитического крекинга, является равномерное распределение детонаци- онной стойкости по узким фракциям. Это делает их желательной основой то-
варных бензинов. Поскольку каталитическому крекингу подвергается срав- нительно тяжелое сырье с заметным содержанием серы, в бензиновых фрак- циях этого процесса серы много – до 0,3%. Довольно много и бензола, кон- центрация которого может достигать 2% [21].
Бензин каталитического риформинга долгое время был и остается ос- новным (по массе) высокооктановым компонентом бензинов. В зависимости от режима риформинга октановые числа его бензиновых фракций могут до- стигать 90–100 ед. ОЧИ. Высокое содержание ароматических углеводородов (35–65%) и особенно бензола (0,5–7,0%) заставляет ограничивать его исполь- зование в товарных топливах. Это непростая задача, т.к. при этом требуется компенсировать потерю октанового числа (примерно 1 октановая единица на 5% ароматических углеводородов). Достоинством бензина риформинга явля- ется то, что в нем практически нет серы благодаря глубокой гидроочистке сырья, направляемого на риформинг.
Бензины термических процессов (крекинг, пиролиз, замедленное кок- сование) характеризуется недостаточно высокими октановыми числами 60– 70 ед. ОЧМ, низкой химической стабильностью и большим содержанием се- ры, переходящей в эти фракции из тяжелого сырья. Без предварительного облагораживания вводить в товарные бензины их нельзя.
Бензиновые фракции гидрокрекинга отличаются высокой химической стабильностью, т.к. практически не содержит непредельных углеводородов и гетероатомных соединений. Легкая часть бензина (н.к.–85 ⁰С) содержит до 85% изопарафинов, вследствие чего характеризуется низкой чувствительно- стью, т.е. почти совпадающими значениями октановых чисел (84–86 ед.), определенных обоими методами. Ее направляют в товарный продукт. Более тяжелая часть, напротив, имеет низкое октановое число (60–65 ед. ОЧМ), ее предпочитают подвергать риформингу. В бензинах гидрокрекинга практиче- ски нет серы и мало ароматических углеводородов и бензола (не более 1%).
Олигомеры олефинов. На заводах, имеющий избыток пропилена и бу- тиленов, можно эти олефины подвергать ди– и тримеризации. Получаемый продукт является неплохим компонентом бензинов, характеризующимся до- вольно высокими значениями октанового числа и низкой летучестью. Высо- кое содержание олефинов не позволяет использовать олигомеры в большом количестве. Большой интерес представляет димер изобутилена – изооктен (88 ед. ОЧМ и 100 ед. ОЧИ). Содержание этого компонента в бензине огра- ничено нормами на содержание олефинов (для бензинов «Евро–5» не более 18 % об.). Но при желании можно изооктен прогидрировать в изооктан, кото- рый можно вводить в бензин в любом количестве [22].
Алкилат, продукт алкилирования парафинов олефинами (изобутана изобутиленом), фактически представляет собой смесь изопарафинов. Это идеальное сырье для выработки бензинов, характеризующееся отсутствием серы и ароматических углеводородов, высокими значениями октановых чи- сел от 90 до 94 единиц, низкой чувствительностью, так как разница между ОЧМ и ОЧИ составляет не более 2 единиц, отличной химической стабильно- стью. Процесс алкилирования сравнительно дорог и трудноосуществим, но, несмотря на это, его доля в автобензинах стабильно увеличивается.
Алкилбензолы – продукты алкилирования бензолсодержащих фракций легкими олефинами. Это техническое решение позволяет, с одной стороны, снизить концентрацию бензола в топливе, а с другой – использовать фракции пропиленов и бутиленов, получаемых при каталитическом крекинге и в дру- гих процессах. При этом количество высокооктанового сырья, пригодного для производства бензинов, увеличивается на 20–30%. Октановые числа ал- килата составляют 80–85 ед. ОЧМ и 85–90 ед. ОЧИ. Алкилбензольные фрак- ции содержат сравнительно мало серы, имеют хороший фракционный состав. Однако, поскольку они являются ароматическими углеводородами, их со- держание в бензине ограничивается [23, 24].
Изомеризат также является весьма желательным компонентом бензи- нов и получается в результате изомеризации, смысл которой заключается в том, что при действии агентов кислотного характера на парафины получается равновесная смесь, содержащая нормальные и разветвленные углеводороды. Изомеризации подвергают бензиновые и легкие среднедистиллятные фрак- ции. Условия подбирают таким образом, чтобы равновесие смещалось в сто- рону максимального выхода изопарафинов. Сырьем изомеризации являются легкие бензиновые фракции. ОЧИ изомеризатов фракции С₅ изменяются в широком пределе от 88 до 92 ед., а фракции С₆ – от 84 до 92 ед. [25]. Высокие октановые числа при смешении изопарафинов, отсутствие серы и ароматиче- ских углеводородов, в том числе бензола, позволяют считать изомеризаты предпочтительным сырьем для автомобильных бензинов. К недостаткам от- носится довольно высокое давление насыщенных паров, которое для изопен- тановой фракции, например, составляет 134 кПа.
Оксигенаты – это общепринятое в нефтепереработке название кисло- родсодержащих соединений, входящих в состав топлив. Ими являются спир- ты, кетоны и эфиры.
Они отличаются высокими значениями октановых чисел, а также воз- можностью частичного использования не нефтяного сырья, что расширяет сырьевую базу топлив [16]. В качестве добавок к бензину рассматривают ме- танол, этанол и высшие спирты, а также эфиры: метилтретбутиловый (МТБЭ), диизопропиловый (ДИПЭ), метилтретамиловый (МТАЭ) и др. На практике иногда используют техническую смесь третбутилового спирта и МТБЭ, называемую фэтеролом.
Принципиальная разница между эфирами и спиртами заключается в следующем. Низшие спирты (с точки зрения повышения октанового числа интерес представляют собой только спирты С₁–С₄) гигроскопичны и отлично растворяются в воде. Таким образом, фазовая стабильность спирто- бензиновых смесей невысока, и их расслоение при хранении – вещь неиз-
бежная. Этот вопрос исследован подробно, разработаны относительно ста- бильные составы, но все же рекомендуется использовать такие бензины непосредственно после изготовления.
Следует отметить, что при содержании этанола в бензине до 10% (об.) такую смесь можно использовать в существующих двигателях без их пере- делки. Эти смеси распространены в США и Бразилии. Существуют также топлива Е–85 и Е–100 с содержанием этанола соответственно 85 и 100%. Они предназначены для специальных двигателей.
Взаимодействием спиртов с олефинами получают простые эфиры. По сравнению с соответствующими спиртами они отлично растворяются в угле- водородах и гораздо менее гигроскопичны. Их октановые числа близки к ок- тановым числам спиртов. Поэтому на заводах их часто используют в компо- зициях товарных бензинов.
Общим недостатком оксигенатов является их сравнительно невысокая теплотворная способность. Это вынуждает увеличивать объем топливных ба- ков или мириться с уменьшением запаса хода автомобиля. Кроме того, необ- ходимость перекачивать большой объем жидкости создает дополнительную нагрузку на топливный насос. На практике установлено, что максимальное количество вовлекаемых в бензин оксигенатов должно быть таким, чтобы концентрация кислорода в нем не превышала 2,7%. В этом случае суще- ственных затруднений в работе двигателя и топливной аппаратуры двигателя не наблюдается [26].
Оксигенированные фракции. Оксигенаты не обязательно использовать в чистом виде. На заводах с целью утилизации олефиновых фракций С₄ и С₅ их обрабатывают метанолом в присутствии катализаторов и получают смеси со- ответствующих эфиров. Октановые числа получаемых продуктов на 8–10 ед. выше, чем взятых метилированных олефиновых фракций.

3.