НЕЭТИЛИРОВАННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ БЕНЗИН Российский патент 2015 года по МПК C10L1/04 C10L1/10 C10L1/222 C10L1/185 

Описание патента на изобретение RU2547151C1

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам, в частности к авиационным неэтилированным бензинам, которые содержат антидетонационные присадки, и может быть использовано в летательных аппаратах с поршневыми авиационными двигателями.

Согласно федеральному закону №34-ФЗ «О запрете производства и оборота этилированного автомобильного бензина в Российской Федерации» на территории Российской Федерации с 1 июля 2003 г.прекращено производство отечественных авиационных бензинов по причине отсутствия выработки отечественной антидетонационной присадки на основе тетраэтилсвинца. Для обеспечения эксплуатации военных летательных аппаратов с поршневыми авиационными двигателями в федеральные структуры Российской Федерации поставляется зарубежный авиационный бензин В 91/115 (WT-06/OBR PR/PD/60) производства НИЦ нефтеперерабатывающей промышленности, г. Плоцк (Польша), а для малой авиации ДОСААФ - европейский этилированный авиабензин 100 LL производства Нидерландов. Указанное обстоятельство негативно сказывается на энергетической самостоятельности государства, так как ставит в зависимость от импорта продукции стран - участниц блока НАТО.

Авиационные бензины, предназначенные для применения в поршневых авиационных двигателях, должны обеспечивать их нормальную эксплуатацию на всех режимах работы. В соответствии с существующими требованиями ГОСТ 1012-72 «Бензины авиационные. Технические условия» они должны иметь необходимую детонационную стойкость на бедной и богатой топливовоздушной смеси, оптимальный фракционный состав, низкую температуру кристаллизации, малое содержание смолистых веществ и сернистых соединений, высокую теплоту сгорания и химическую стабильность при хранении.

Условия применения авиабензинов в авиадвигателе существенно отличаются от применения автомобильных бензинов в автомобильном двигателе, а именно:

- резкие перепады атмосферного давления при эволюциях летательных аппаратов по эшелонам высот;

- значительное время работы двигателя на максимальном режиме (форсаж) - до 30 мин постоянной работы двигателя на форсаже;

- более высокий расход топлива (в 0,8-2,2 раза) по сравнению с автобензинами;

- более высокая степень сжатия в цилиндрах авиадвигателей;

- высокая теплонапряженность авиадвигателя (до 280°С).

В соответствии с требованиями ГОСТ 1012-72 нефтеперерабатывающая промышленность России вырабатывала авиационные бензины марок Б-91/115 и Б-95/130. Наиболее массовым из них являлся бензин Б-91/115, в котором в качестве антидетонатора широко использовался тетраэтилсвинец (ТЭС), уникальные антидетонационные свойства которого были открыты в 1921 г. специалистами фирмы General Motors Research Corp.. Добавление тетраэтилсвинца в авиабензин было самым дешевым и наиболее распространенным способом повышения детонационной стойкости авиационного бензина и его сортности.

Запрет на использование этиловой жидкости (композиций на базе тетраэтилсвинца) повлек за собой немало проблем:

- утрачено производство авиационного бензина ввиду отсутствия производства ТЭС;

- снижение количества налета часов полета авиационной военной техники из-за отсутствия альтернативных технологий получения авиационных бензинов;

- поиск других антидетонаторов - замены ТЭС.

Перед авторами стояла задача - разработать новый неэтилированный авиационный бензин, который отвечал бы следующим требованиям:

- иметь доступную товарно-сырьевую базу;

- иметь стоимость не более 120000 руб./т;

Эксплуатационные свойства нового неэтилированного авиационного бензина должны быть не хуже требований к эксплуатационным свойствам авиационных бензинов по ГОСТ 1012-72.

Авиабензины по ГОСТ 1012-72 изготавливают из продуктов прямой перегонки нефти, выкипающих в пределах 30-85°С, с октановым числом по моторному методу 60-75, каталитического крекинга (переработка фракций, выкипающих в пределах 350-540°С) с октановым числом по моторному методу 90-92 с добавлением высокооктановых компонентов - алкилата, изомеризата, технического изооктана, этиловой жидкости и антиокислителей [Чулков П.В., Чулков И.П. Краткий Словарь-справочник по нефтепродуктам. - М.: Политехника, 1997 г. - с.16,17].

Известно также, что вырабатывался по ТУ 38.401-58-47-92 авиационный бензин марки Б-92 с пониженным содержанием этиловой жидкости. Но из-за указанной выше причины производство данного бензина в стране отсутствует.

В последнее время базовым компонентом для выработки авиабензинов марок Б-92 и Б-91/115 являются бензины каталитического риформинга. В качестве высокооктановых компонентов используют алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол.

Известна также композиция авиационного бензина с октановым числом не менее 91 и сортностью не менее 115 на основе автомобильного бензина, содержащая, масс.%:

смесь изопарафиновых углеводородов С6-C8 15-40 гидрированная фракция С6 с остаточным содержанием бензола не более 3 мас.% до 10 ТЭС 0,15-0,35 бензин с октановым числом не менее 92 по исследовательскому методу до 100

ТЭС содержится в растворе изопарафиновых углеводородов С6-С8, или в этиловой жидкости, или в их смеси в указанном количестве.

(Патент №2503711, C10L 1/06 2012 г.)

Однако эта композиция авиационного бензина обладает следующими недостатками:

- композиция является токсичной из-за наличия ТЭС;

- производство и применение авиабензинов с ТЭС в Российской Федерации запрещено (№34-ФЗ);

- отсутствие производства ТЭС в Российской Федерации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и взятым за прототип является авиационный бензин марки Б-91/115 ГОСТ 1012-72, содержащий бензин каталитического риформинга, алкилбензин, толуол и антидетонационную присадку - этиловую жидкость на основе ТЭС, при следующем соотношении компонентов, % масс. [В.А. Пискунов, В.Н. Зрелов и др. Химмотология в гражданской авиации. - М.: Транспорт, 1983. - с.65]:

бензин каталитического риформинга 50-55 алкилбензин 35-40 толуол 10-15 антидетонационная присадка этиловая жидкость Р-9 на основе ТЭС 1,5-2,5

Основным недостатком данного авиационного бензина является высокая токсичность, обусловленная наличием этиловой жидкости, что и послужило отменой производства этого авиационного бензина, кроме того, бензин имеет высокую стоимость.

Технический результат изобретения - снижение токсичности неэтилированного авиационного бензина без ухудшения эксплуатационных свойств, регламентируемых требованиями ГОСТ 1012-72, с одновременным расширением номенклатуры (перечня) поршневых двигателей внутреннего сгорания отечественного и зарубежного производства, использующих авиационный бензин.

Указанный технический результат достигается тем, что известная композиция авиационного неэтилированного авиационного бензина, содержащая бензин каталитического риформинга, алкилбензин, толуол и антидетонационную присадку, согласно изобретению дополнительно содержит бензиновую фракцию, выкипающую в диапазоне температур 62-85°С, а в качестве антидетонационной присадки - монометиланлин и метилтретбутиловый эфир при следующем соотношении компонентов, % масс.:

алкилбензин 15,0-25,0 толуол 10,0-20,0 бензиновая фракция, выкипающая в диапазоне температур 62-85°С 20,0-350 монометиланилин 1,5-3,0 метилтретбутиловый эфир 5,0-10,0 бензин каталитического риформинга остальное

Алкилбензин представляет собой смесь изопарафиновых углеводородов, преимущественно С69, получаемую алкилированием изобутана технического н-бутиленами (обычно при 0-10°С в присутствии концентрированной H2SO4 или при 25-30°С в присутствии HF-кислоты либо AlCl3). Основные компоненты - (до 60%) - изооктан, 2,3,4-триметилпентан, 2,2,3-триметилпентан. Жидкость. Температура кипения Ткип=40-180°С, плотность 0,690-0,710 г/см3, йодное число 0,35-0,50. Применяется для повышения октанового числа бензинов, сортность - 140-155. Имеет товарно-сырьевую базу [Нефтепродукты: Справочник/Под ред. Б.В. Лосикова. М.: Химия, 1966 г. - c.99].

Толуол нефтяной (ГОСТ 14710-78) получают в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций, а также при пиролизе нефтяных продуктов, предназначен в качестве высокооктановых добавок к моторным топливам, в качестве растворителя. Толуол представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, плотность ρ=865-867 кг/м3, октановое число по моторному методу - 103 [Нефтепродукты: Справочник/Под ред. Б.В. Лосикова. М.: Химия, 1966 г. - с.78].

Бензиновая фракция, выкипающая в диапазоне температур 62-85°С, - прямогонный базовый компонент бензинов с октановым числом по моторному методу 70-75. Компонентный состав фракции: нафтеновые углеводороды - 55-60% масс., парафиновые - 36-41% масс., ароматические - до 4% масс. Имеет широкую производственную базу в России [А.А. Гуреев, B.C. Азев. Автомобильные бензины. Свойства и применение. - М.: Нефть и газ, 1996 - с.86].

Монометиланилин вырабатывается по ТУ 2471-269-00204168-95 и представляет собой соединение с чистотой не менее 93%. Монометиланилин представляет собой маслянистую прозрачную жидкость желтого цвета. Допускается красноватый оттенок. Плотность ρ=960-975 кг/м3, температура кипения Ткип=482°С, температура вспышки Твсп=86°С, теплота сгорания 38220 кДж/кг. Предельно допустимая концентрация в воздухе 0,1-0,16 г/кг воздуха. Применяется для повышения октанового числа в автомобильных бензинах. Имеет широкую производственную базу в России [A.M. Данилов. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. - М.: Химия, 1996 - с.102-104].

Метилтретбутиловый эфир представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, плотностью ρ=740 кг/м3, температура кипения Ткип=55°С, температура вспышки Твсп = минус 28°С, теплота сгорания 38220 кДж/кг, октановое число по моторному методу - 110, октановое число по исследовательскому методу - 125. Предельно допустимая концентрация в бензине 10%, применяется для повышения октанового числа в автомобильных бензинах, имеет широкую производственную базу в стране, среднетоксичен [A.M. Данилов. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. - М.: Химия, 1996 - с.41, 95, 103, 105].

Бензин каталитического риформинга - бензин, полученный в результате ароматизации исходного сырья путем дегидроциклизации парафинов, дигидроизомеризации алкилциклопентанов, дегидрирования циклогексанов, изомеризации и гидрокрекинга. В результате на выходе прямогонная фракция (исходное сырье) превращается в высокооктановый бензин с октановым числом по моторному методу 80-83. Плотность бензина - 760-780 кг/м3. Содержание ароматических углеводородов - 52-61% масс., нафтеновых и парафиновых - 37-45% масс, применяется для изготовления высокооктановых товарных автомобильных бензинов, имеет широкую производственную базу в стране [А.А. Гуреев, B.C. Азев. Автомобильные бензины. Свойства и применение. - М.: Нефть и газ, 1996 - с.69-72].

Таким образом, качественный состав авиационного бензина представляет собой продукт, получаемый на базе выпускаемых в Российской Федерации компонентов, что естественным образом удешевляет продукцию.

Несмотря на то что по количеству используемые компоненты широко известны, потребовалось провести исследования по подбору состава, чтобы полученный авиабензин отвечал требованиям ГОСТ 1015-72 по физико-химическим показателям данного ГОСТа.

Для обоснования количественного компонентного состава неэтилированного авиационного бензина были приготовлены образцы, состав которых представлен в таблице 1.

Приготовленные образцы прошли испытания в соответствии с требованиями ГОСТ 1012-72. Результаты представлены в таблице 2.

Как видно из результатов испытаний образцов, только в заявленном диапазоне количество содержания компонентов достигаются нормированные значения физико-химических показателей.

По образцу №3, имеющему оптимальные значения, была приготовлена опытная партия, которая прошла испытания на соответствие требованиям ГОСТ 1012-72 (таблица 3).

Таким образом, применение изобретения позволит снизить токсичность неэтилированного авиационного бензина без ухудшения эксплуатационных свойств, регламентируемых требованиями ГОСТ 1012-72, с одновременным расширением номенклатуры (перечня) поршневых двигателей внутреннего сгорания отечественного и зарубежного производства.

Похожие патенты RU2547151C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЭТИЛИРОВАННОГО АВИАБЕНЗИНА Б-92/115 2015
  • Ведерников Олег Сергеевич
  • Головачёв Валерий Александрович
  • Карпов Николай Владимирович
  • Клейменов Андрей Владимирович
  • Ершов Михаил Александрович
  • Климов Никита Александрович
  • Емельянов Вячеслав Евгеньевич
  • Белявский Олег Германович
  • Глазов Александр Витальевич
  • Панов Александр Васильевич
  • Храпов Дмитрий Валерьевич
  • Короткова Наталья Владимировна
RU2613087C1
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО НЕЭТИЛИРОВАННОГО БЕНЗИНА 2015
  • Белявский Олег Германович
  • Панов Александр Васильевич
  • Храпов Дмитрий Валерьевич
  • Короткова Наталья Владимировна
  • Ершов Михаил Александрович
  • Климов Никита Александрович
  • Емельянов Вячеслав Евгеньевич
RU2600112C1
Топливная композиция авиационного неэтилированного бензина 2022
  • Ершов Михаил Александрович
  • Савеленко Всеволод Дмитриевич
  • Климов Никита Александрович
  • Овчинников Кирилл Александрович
  • Подлеснова Екатерина Витальевна
  • Буров Никита Олегович
RU2802183C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЭТИЛИРОВАННОГО АВИАБЕНЗИНА 2015
  • Дегтярёв Пётр Алексеевич
  • Ведерников Олег Сергеевич
  • Головачёв Валерий Александрович
  • Карпов Николай Владимирович
  • Клейменов Андрей Владимирович
  • Ершов Михаил Александрович
  • Климов Никита Александрович
  • Емельянов Вячеслав Евгеньевич
  • Белявский Олег Германович
  • Глазов Александр Витальевич
  • Панов Александр Васильевич
  • Храпов Дмитрий Валерьевич
  • Короткова Наталья Владимировна
RU2614764C1
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА 2014
  • Емельянов Вячеслав Евгеньевич
  • Ершов Михаил Александрович
RU2572242C2
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО НЕЭТИЛИРОВАННОГО БЕНЗИНА 2015
  • Емельянов Вячеслав Евгеньевич
  • Ершов Михаил Александрович
  • Климов Никита Александрович
  • Яновский Леонид Самойлович
  • Варламова Наталья Ивановна
  • Романов Владимир Николаевич
RU2569311C1
КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА ДЛЯ КАРБЮРАТОРНЫХ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2015
  • Шуверов Владимир Михайлович
  • Ковалев Владимир Абрамович
  • Юхнев Владимир Анатольевич
  • Андреев Андрей Владимирович
  • Середа Владимир Васильевич
RU2581829C1
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1994
  • Никитина Е.А.
  • Коротков И.В.
  • Дейнеко П.С.
  • Емельянов В.Е.
  • Соломахина Л.С.
  • Хвостенко Н.Н.
  • Новиков В.Б.
  • Заяшников Е.Н.
  • Овчинникова Т.Ф.
  • Бройтман А.З.
  • Николаева В.Б.
RU2074235C1
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА 2019
  • Шурупов Олег Константинович
  • Данилов Алексей Георгиевич
  • Скринник Юрий Анатольевич
RU2710265C1
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ АВИАЦИОННОГО БЕНЗИНА 2014
  • Емельянов Вячеслав Евгеньевич
  • Ершов Михаил Александрович
  • Климов Никита Александрович
RU2554938C1

Реферат патента 2015 года НЕЭТИЛИРОВАННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ БЕНЗИН

Изобретение относится к композиции авиационного неэтилированного бензина, которая содержит бензин каталитического риформинга, алкилбензин, толуол и антидетонационную присадку, при этом композиция дополнительно содержит бензиновую фракцию, выкипающую в пределах 62-85°С, а в качестве антидетонационной присадки - монометиланилин и метилтретбутиловый эфир при следующем соотношении компонентов, % масс.: алкилбензин 15,0-25,0; толуол 10,0-20,0; бензиновая фракция, выкипающая в пределах 62-85°С, 20,0-35,0; монометиланилин 1,5-3,0; метилтретбутиловый эфир 5,0-10,0; бензин каталитического риформинга остальное. Технический результат заключается в снижении токсичности неэтилированного авиационного бензина без ухудшения эксплуатационных свойств, регламентируемых требованиями ГОСТа 1012-72, с одновременным расширением номенклатуры (перечня) поршневых двигателей внутреннего сгорания отечественного и зарубежного производства, использующих авиационный бензин. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 547 151 C1

Композиция авиационного неэтилированного бензина, содержащая бензин каталитического риформинга, алкилбензин, толуол и антидетонационную присадку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бензиновую фракцию, выкипающую в пределах 62-85°С, а в качестве антидетонационной присадки - монометиланлин и метилтретбутиловый эфир при следующем соотношении компонентов, % масс.:
алкилбензин 15,0-25,0 толуол 10,0-20,0 бензиновая фракция, выкипающая в пределах 62-85°С 20,0-35,0 монометиланилин 1,5-3,0 метилтретбутиловый эфир 5,0-10,0 бензин каталитического риформинга остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2547151C1

RU 2066341 C1 10.09.1996
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВОГО БЕНЗИНА 1999
  • Сайфуллин Н.Р.
  • Ганцев В.А.
  • Калимуллин М.М.
  • Салихов Р.Ф.
  • Халманских П.В.
  • Мустакимов М.Х.
  • Чахеев В.П.
  • Ланин И.П.
  • Никитина Е.А.
  • Емельянов В.Е.
RU2153523C1
RU 94027002 A1 10.05.1996
US 20110061290 A1 17.03.2011
ТОПЛИВО 2003
  • Вильданов С.Г.
  • Фатхиев И.Н.
  • Ланин И.П.
  • Никитина Е.А.
  • Емельянов В.Е.
RU2241736C1
ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1991
  • Мкртычев А.А.
  • Куприянов В.А.
  • Суманов В.Т.
  • Александрова И.Л.
  • Кастерин В.Н.
  • Гимбутас А.А.
  • Тугуши С.О.
RU2070218C1
US 4139349 A 13.02.1979
JP 61016985 A 24.01.1986

RU 2 547 151 C1

Авторы

Квашнин Андрей Борисович

Лунева Вера Всеволодовна

Приваленко Алексей Николаевич

Шарин Евгений Алексеевич

Даты

2015-04-10Публикация

2014-03-18Подача