СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C10G45/58 C10G45/04 

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения компонента топлив, используемых в двигателях внутреннего сгорания.

Для решения проблемы уменьшения загрязненности атмосферы токсическими выбросами автотранспорта и снижения потребления двигателями этого вида транспорта жидких углеводородных топлив целесообразным является применение в качестве основной или составной части топливного заряда газообразных топлив, характеризующихся высокими октановыми числами.

Бензогазовые топливные смеси получают путем раздельной подачи бензина и углеводородного газа в карбюратор.

Этот способ связан со значительными техническими сложностями: раздельной заправкой бензином и газом, обеспечением их смешения перед карбюратором, точной регулировкой подаваемого количества обоих компонентов в двигатель /1/.

Из уровня техники известен способ получения топлив, в соответствии с которым газ подают на смешение с жидкими углеводородами, но при этом топливная смесь получается неоднородной /2/.

Наиболее близким техническим решением является способ получения углеводородного топлива, включающий подачу углеводородной жидкости под давлением в резервуар с газом, который надо в этой жидкости растворить. Давление, при котором подается жидкость, зависит от конструкции распыляющего устройства. В качестве углеводородной жидкости используют бензин или керосин. Используемый газ метан, этан, пропан, бутан, природный газ /2/.

Недостатком указанного способа является то, что легкие углеводородные газы: метан и этан, характеризуются весьма высокой упругостью паров, хотя и обладают хорошим октановым числом смешения, вызывают резкое повышение упругости паров смесевого бензина, что приводит к весьма значительным его потерям при хранении и эксплуатации. Это побуждает хранить такие бензины лишь под давлением в специальных сосудах, что резко ограничивает использование данного способа. К тому же эксплуатация двигателя на этом бензине сопряжена с образованием газовых пробок и перебоями в работе двигателя.

Изобретение направлено на разработку способа получения компонента топлив для карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, характеризующегося высоким октановым числом и лишенного отмеченных недостатков.

Предлагается способ получения компонента топлив для двигателей внутреннего сгорания, включающий насыщение прямогонного бензина пропаном и бутаном, в соответствии с которым насыщение осуществляют путем деструктивной изомеризации прямогонного бензина с последующей стабилизацией изомеризата за счет удаления метана и этана.

Способ, согласно изобретению, осуществляют следующим способом: исходный бензин прямой перегонки, выкипающий в интервале температур 30 180^oC, подвергают деструктивной изомеризации при температуре 300 380^oC, давлении 3 5 МПа, объемной скорости подачи сырья 1 5 ч^-1 на молибденовом и никельмолибденовом катализаторе с цеолитовым носителем типа "РЗУ" или "СВК" (или их комбинации).

Продукты реакции после охлаждения направляют на стабилизацию газов, где из изомеризата удаляют метан и этан.

В целях регулирования заданного содержания растворенных газов и октанового числа смеси полученный деэтанизированный изомеризат смешивают с прямогонным бензином в соотношении от 1:4 до 4:1.

Новизна предлагаемого способа заключается в том, что в отличие от всех известных способов, где насыщение бензиновых фракций осуществляют газом, подаваемым извне, в заявляемом способе насыщение осуществляют газом, получаемым непосредственно в процессе деструктивной изомеризации. Это позволяет избежать создания специальных систем для смешения газообразных и жидких углеводородов.

Кроме того, способ обеспечивает получение компонента бензина с требуемыми показателями по упругости паров. При этом равновесное парциальное давление растворенных газов в изомеризате регулируется количеством оставляемых в жидкой фазе пропана (до 2,5%) и бутана (до 8%) и оно не превышает 0,35 ата для бензина летнего вида и 0,45 ата для бензина зимнего вида.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления заявляемого способа.

Пример 1. Исходный бензин прямой перегонки, выкипающий в интервале температур 30-150^oC, с октановым числом 56 по моторному методу подвергают деструктивной изомеризации при температуре 300^oC, давлении 3 МПа, объемной скорости подачи сырья 1 ч^-1 на катализаторе следующего состава, мас.

Оксид никеля 2,7
Оксид молибдена 6,3
Цеолит РЗУ 70,0
Оксид алюминия 21,0
Изомеризат после отделения от водорода подвергают стабилизации для удаления метана и этана. Полученный продукт имеет следующие характеристики:
содержание пропана 2,0%
содержание бутана 7,0%
содержание серы 0,01% мас.

содержание ароматических углеводородов 5,0% мас.

Октановое число продукта повышается до 86 по моторному методу (93 по исследовательскому методу). Указанный продукт используется как компонент автомобильного бензина АИ-93.

Пример 2. Исходный бензин прямой перегонки, выкипающий в интервале температур 40 165^oC, с октановым числом 50 по моторному методу подвергают деструктивной изомеризации при температуре 330^oC, давлении 5 МПа, объемной скорости подачи сырья 3 ч^-1 на катализаторе следующего состава, мас.

Оксид молибдена 5,0
СВК-цеолит 70,0
Оксид алюминия 25,0
Полученный изомеризат после удаления водорода подвергают стабилизации для удаления метана и этана. Октановое число продукта повышается до 79,5 по моторному методу (85 по исследовательскому методу).

Указанный продукт смешивают с прямогонным бензином фракцией 30 - 105^oC в соотношении 4:1.

Полученный продукт имеет следующие характеристики:
содержание пропана 1,5%
содержание бутанов 6,0%
содержание серы 0,05% мас.

содержание ароматических углеводородов 3,0% мас.

Октановое число продукта составляет 76 по моторному методу. Указанный продукт используется как компонент автомобильного бензина А-76.

Пример 3. Исходный бензин прямой перегонки, выкипающий в интервале температур 35-160^oC, с октановым числом 52 по моторному методу подвергают деструктивной изомеризации при температуре 380^oC, давлении 4 МПа, объемной скорости подачи сырья 5 ч^-1 последовательно на двух катализаторах состава, мас.

I
Оксид никеля 2,7
Оксид молибдена 6,3
Цеолит РЗУ 70,0
Оксид алюминия 21,0
II
Оксид молибдена 5,0
СВК-цеолит 70,0
Оксид алюминия 25,0
Полученный изомеризат после удаления водорода подвергают стабилизации для удаления метана и этана. Октановое число продукта повышается до 86 по моторному методу (94 по исследовательскому методу).

Указанный продукт смешивают с прямогонным бензином фракцией 30 - 90^oC в соотношении 1:4.

Полученный продукт имеет следующие характеристики:
Содержание пропана 1,2%
Содержание бутанов 5,0%
Содержание серы 0,01% мас.

Содержание ароматических углеводородов 2,0% мас.

Октановое число продукта составляет 77 по моторному методу. Указанный продукт используется как компонент автомобильного бензина А-76.

Компонент топлив для двигателей внутреннего сгорания, полученный в соответствии с заявляемым способом, характеризуется хорошими экологическими характеристиками, т.к. содержит не более 5% мас. ароматических углеводородов и в основном представлен легкими парафино-нафтеновыми углеводородами, образующими при сгорании минимальные количества вредных выбросов.

Данный способ может быть достаточно просто реализован в промышленности на тех заводах, где имеются гидрогенизационные мощности по обработке нефтяных дистиллятов и ресурсы водородсодержащего газа.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Химмотология теория и практика рационального использования горючих и смазочных материалов в технике. Общество "Знание" РСФСР, МДНТП им.Ф.Э. Дзержинского. Материалы семинара, Москва, 1991, стр. 18-22.

2. Патент Франции N 2106695, C 10 L 1/00, 1972 г.

Сущность изобретения: топливо для ДВС получают путем изомеризации прямогонной бензиновой фракции, выкипающей в интервале 30 - 160^oC, при температуре 300 - 380^oC, давлении 3 - 5 МПа и в присутствии цеолитного молибденового и/или никельмолибденового катализатора с последующим удалением из продуктов реакции метана и этана. Полученный изомеризат смешивают с прямогонной бензиновой фракцией в соотношении от 1:4 до 4:1. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения топлива для двигателей внутреннего сгорания, включающий изомеризацию прямогонной бензиновой фракции при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве сырья используют прямогонную бензиновую фракцию, выкипающую в интервале температур 30 160^oС и изомеризацию проводят при температуре 300 380^oС и давлении 3 5 МПа в присутствии цеолитсодержащего молибденового и/или никель-молибденового катализатора с последующим удалением из продуктов реакции метана и этана. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный изомеризат смешивают с прямогонной бензиновой фракцией в соотношении от 1 4 до 4 1.