ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА Российский патент 2014 года по МПК C10L1/06 C10L1/04 

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к композиции авиационного бензина.

Авиационный бензин применяется в самолетах авиации общего назначения с небольшими поршневыми двигателями, например, в частных и учебных самолетах, самолетах авиационных клубов и сельскохозяйственной авиации. Основной принцип действия поршневых двигателей тот же, что и в автомобильных двигателях с искровым зажиганием, но при этом требования к рабочим характеристикам гораздо выше.

Известны композиции неэтилированного бензина, используемого в качестве автомобильного и авиационного бензинов, которые включают углеводородные фракции предельных углеводородов нормального и изостроения C₄-C₁₂, и/или бензиновые фракции нефтепереработки, 1-25% ароматических углеводородов С₆-С₁₂, 1-25% олефиновых углеводородов С₄-С₁₂, а также различных эфиров, полученных этерификацией метанолом различных фракций.

Так, в патенте РФ №2167916, 2001 г., в качестве эфиров предлагается 1-25% смеси основания Манниха с фракцией эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом С₄-С₆ фракции углеводородов, содержащей пиперилен, изоамилены и изобутилен, или смеси основания Манниха и метил-трет-бутилового эфира с фракцией эфиров, полученных этерификацией метанолом изоамиленпипериленсодержащей С₅ фракции углеводородов.

В патенте РФ №2167917, 2001 г., в качестве эфиров предлагается 1-25% эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом изоамиленпипериленсодержащей С₅ фракции углеводородов.

В патенте РФ №2167918, 2001 г., в качестве эфиров предлагается 1-25% фракции эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом С₄-С₆ фракции углеводородов, содержащей пиперилен, изоамилены и изобутилен, или смешением МТБЭ с фракцией эфиров, полученных в процессе этерификации метанолом изоамиленпипериленсодержащей С₅ фракции углеводородов.

Недостатком указанных композиций топлив является недопустимость их в качестве авиационных топлив из-за многокомпонентного состава, т.к. к авиационным топливам предъявляются более жесткие требования, чем к автомобильным бензинам, в их состав должны входить компоненты ограниченного числа технологических процессов. (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под редакцией Школьникова В.М., М. Изд. Центр «Техинформ», 1999, с.39).

Кроме того, недостатком указанных композиций является наличие оксигенатов в виде эфиров, в том числе метил-трет-бутилового эфира, которые влияют на гигроскопичность и антикоррозионные свойства. Также при использовании оксигенатов наблюдается увеличение массового и удельного расхода топлива из-за низкой теплоты сгорания оксигенатов.

Также недопустимо наличие непредельных углеводородов, т.к. они являются источником образования смолистых веществ в бензине.

Наиболее близкими композициями авиационного бензина являются композиции авиационных топлив, выпускаемых промышленностью до распада СССР. Это бензины марок Б-95/130 и Б-91/115 по ГОСТ 1012-72. (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под редакцией Школьникова В.М., М. Изд. Центр «Техинформ», 1999, с.42).

Согласно ГОСТ 1012-72 у авиационных бензинов Б-95/130 и Б-91/115 нормировались, соответственно, следующие основные показатели:

- Содержание тетраэтилсвинца, г/1 кг бензина, не более 3,1 2,5 - Детонационная стойкость:   октановое число по моторному методу, не менее 95 91   сортность по богатой смеси, не менее 130 115 - Фракционный состав:   Температура начала перегонки, °С, не ниже 40 40   10% 82 82   50% 105 105   90% 145 145   97,5% 180 180   остаток, %, не более 1,5 1,5 - Кислотность, мг КОН/100 см³, не более 0,3 0,3 - Температура начала кристаллизации, °С, не выше -60 -60 - Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более 35 35 - Содержание фактических смол, мг/100 см³ бензина, не более 4,0 3,0 - Массовая доля серы, %, не более 0,03 0,03 - Период стабильности, ч, не менее 12 12

Однако в настоящее время авиационное топливо по ГОСТ 1012-72 не выпускается вследствие закрытия и сноса ряда установок, производивших его необходимые компоненты. Самолеты авиации общего назначения с небольшими поршневыми двигателями вынуждены летать на автомобильных бензинах, что приводит к поломкам самолетов и различным аварийным ситуациям.

Задачей изобретения является получение топливной композиции авиационного бензина с использованием автомобильного бензина, которая отвечала бы техническим регламентам «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» в редакции Постановлений Правительства РФ от 30.12.2008 №1076, от 21.04.2010 №268, от 07.09.2011 №748, а также Таможенного союза от 18 октября 2011 г.(TP ТС 013/2011).

Согласно регламенту, Утвержденному Постановлениями Правительства РФ, (п.26) авиационный бензин может содержать тетраэтилсвинец, однако количество тетраэтилсвинца не регламентируется.

Авиационный бензин должен соответствовать требованиям, изложенным в приложении 6 п.4.10 TP ТС 013/2011 и иметь следующие характеристики:

- Октановое число по моторному методу, не менее 91 - Сортность (богатая смесь), не менее 115 - Температура начала кристаллизации, °С, не выше -60 - Содержание механических примесей и воды отсутствие - Давление насыщенных паров, кПа 29,3-49 - Фракционный состав:   10% отгоняются при температуре, °С, не выше 82 50% отгоняются при температуре, °С, не выше 105 90% отгоняются при температуре, °С, не выше 170 - Остаток от разгонки, %, не более 1,5 - Потери от разгонки, %, не более 1,5   - Содержание фактических смол, мг/100 см³, не более 3 - Массовая доля общей серы, %, не более 0,05 - Цвет зеленый

Поставленная задача решается предлагаемой композицией авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью по богатой смеси не менее 115 на основе автомобильного бензина, которая содержит, % масс:

Смесь изопарафиновых углеводородов C₆-C₈ 15-40 Гидрированная фракция С6 с остаточным содержанием   бензола не более 3% масс. до 10 Тетраэтилсвинец 0,15-0,35 Бензин с октановым числом не менее 92 по ОЧИ до 100

Следует отметить, что тетраэтилсвинец используют в композиции в растворе изопарафиновых углеводородов С₆-С₈, или в этиловой жидкости, или в их смеси, в количестве 0,15-0,35% масс, в пересчете на тетраэтилсвинец.

В составе композиции используют следующие компоненты:

- бензины марки АИ-92 и АИ-95 по ГОСТ Р51866.

- смесь изопарафиновых углеводородов С₆-С₈ фирмы OMV, Австрия.

- тетраэтилсвинец фирмы AFTON (США).

В композиции может быть использована гидрированная фракция С₆ с остаточным содержанием бензола не более 3% масс, в конкретном примере (образец 1), выделенная в качестве кубового продукта из деизогексанизатора установки изомеризации углеводородов С₅-С₆ Пермского завода «Пермнефтеоргсинтез».

Для упрощения перевозки тетраэтилсвинец предлагается вводить в композицию в растворе изопарафиновых углеводородов С₆-С₈, или в этиловой жидкости, или в их смеси, в количестве 0,15-0,35% масс, в пересчете на тетраэтилсвинец, что также упростит процесс производства авиационного бензина.

Предлагаемую композицию авиационного бензина готовят с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов до получения однородного раствора.

Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца предлагаемой композиции авиационного бензина (табл.1). Результаты испытаний приготовленных образцов представлены в табл.2.

Определение октанового числа по моторному методу композиций авиационного бензина проводили по ГОСТ Р52946-2008 (ЕН И СО 5163:2005).

Настоящий стандарт устанавливает метод оценки детонационных характеристик авиационных бензинов для двигателей с искровым зажиганием с помощью условной шкалы октановых чисел, используя одноцилиндровый четырехтактный карбюраторный двигатель с переменной степенью сжатия типа УИТ-85М. Определение октанового числа по моторному методу предусматривает измерение детонационных характеристик авиационных топлив в авиационных поршневых двигателях, применяя уравнение корреляции к октановому числу по авиационному методу.

Определение сортности по богатой смеси композиций авиационного бензина проводили по ГОСТ 3338-68, который характеризует детонационную стойкость авиационного бензина на богатой смеси.

Сущность метода заключается в сравнении мощности двигателя, ограниченной начальной детонацией, при работе на испытуемом и эталонном топливах в стандартных условиях испытания на установке ИТ9-1.

Из результатов, приведенных в табл.2 следует, что испытанные образцы композиций авиационного бензина имеют октановое число по моторному методу 91-92 и сортность по богатой смеси 132-137.

По другим показателям заявленные композиции авиационного бензина также соответствуют требованиям к авиационному бензину по TP ТС 013/2011.

Таким образом, заявленная композиция авиационного бензина на основе автомобильного бензина соответствует всем требованиям к авиационному бензину по TP ТС 013/2011, главными из которых является октановое число не менее 91 и сортность по богатой смеси не менее 115.

Таблица 1 Состав образцов предлагаемой композиции авиационного бензина № п/п Наименование компонентов Содержание компонентов, % масс. Образец 1 Образец 2 Образец 3 2 Смесь изопарафиновых углеводородов С₆-C₈ 15 30 40 3 Гидрированная фракция С₆ с остаточным содержанием бензола не более 3% масс. 10 - 0 4 Тетраэтилсвинец в виде этиловой жидкости 0,35 - - 6 Тетраэтилсвинец в растворе смеси изопарафиновых углеводородов С₆-C₈ - - 0,15   Тетраэтилсвинец в растворе смеси изопарафиновых углеводородов С₆-C₈ и этиловой жидкости   0,20   7 Бензин АИ-95 - до 100 - 8 Бензин АИ-92 до 100 - до 100

Таблица 2 Результаты испытаний композиций авиационного бензина № п/п Наименование показателя Образец 1 Образец 2 Образец 3 1 Октановое число по моторному методу 92 91 92 2 Сортность по богатой смеси 137 132 135

Изобретение относится к композициям авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью по богатой смеси не менее 115 на основе автомобильного бензина, которая содержит смесь изопарафиновых углеводородов С₆-C₈ 15-40% масс., гидрированную фракцию C₈ с остаточным содержанием бензола (не более 3% масс.) до 10% масс., тетраэтилсвинец 0,15-0,35% масс. и бензин с октановым числом не менее 92 по ОЧИ до 100% масс. Заявленная композиция авиационного бензина на основе автомобильного бензина соответствует всем требованиям к авиационному бензину по ТР ТС 013/2011, главными из которых являются октановое число не менее 91 и сортность по богатой смеси не менее 115. 1 з.п., 2 табл.

1. Композиция авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью не менее 115 на основе автомобильного бензина, содержащая, мас.%:
Смесь изопарафиновых углеводородов С₆-C₈ 15-40 Гидрированная фракция С₆ с остаточным содержанием   бензола не более 3 мас.% до 10 Тетраэтилсвинец 0,15-0,35 Бензин с октановым числом не менее 92 по ОЧИ до 100

2. Композиция по п.1, содержащая тетраэтилсвинец в растворе изопарафиновых углеводородов С₆-C₈, или в этиловой жидкости, или в их смеси в количестве 0,15-0,35 мас.%, в пересчете на тетраэтилсвинец.