СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКТАНОВЫХ ЧИСЕЛ СМЕШЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ АВТОБЕНЗИНОВ Российский патент 2023 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, к способам определения эксплуатационных характеристик нефтепродуктов, в частности октановых чисел газообразных углеводородов, вовлекаемых в качестве компонентов в автомобильные топлива для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Правильное и быстрое определение эксплуатационных характеристик вещества, основанное на результатах прямого измерения, резко сокращает время технических расчетов; делает возможным создание продуктов с заданными свойствами. Определение эксплуатационных характеристик моторных топлив, основанное на полученных ранее проверенных данных, может быть эффективно использовано в компьютерных моделях производств нефтепереработки, нефтехимии и химической технологии.

В литературных источниках известны способы определения октанового числа (ОЧ) компонентов автобензинов, путем измерения их различных физико-химических параметров. В способе [RU №2577290, МПК G01N 33/22, G01N27/76, опубликовано 10.03.2016] проводят определение октанового числа н-алканов исследовательским методом. Сущность способа основана на измерение такого информационного параметра, как удельная магнитная восприимчивость и выполняют последующий расчет соответствующего значения октанового числа по эмпирической зависимости. Описанный в патенте [RU №2085920 МПК G01N 24/08, опубликовано 27.07.1997] способ определения ОЧ компонентов моторного топлива заключается в регистрации спектра ЯМР¹Н компонентов моторного топлива, с дальнейшим определением октанового числа согласно калибровочной зависимости химического сдвига компонента и октанового числа модельных смесей.

Общими признаками является то, что рассмотренные способы относятся к области определения эксплуатационных характеристик веществ и материалов, в частности октановых чисел углеводородов.

Недостаток данных способов заключается в использование сложных в эксплуатации и дорогостоящих магнитных резонаторов, ЯМР спектрометров, специальных и дорогостоящих расходных материалов - жидкий азот, дейтерированные растворители. Октановые числа газообразных компонентов топлив этим методом не определяли.

Известен также способ оценки детонационной стойкости газомоторного топлива [RU №2412438, МПК G01N 33/22, опубликовано 20.02.2011]. Изобретение относится к способам исследования газомоторного топлива (компримированного природного газа - КПГ, и/или сжиженного природного газа - СПГ) в дорожных условиях. Способ включает определение информативных параметров детонационной стойкости эталонного и анализируемого топлив на реальном двигателе при доведении работы двигателя на этих топливах до детонационного режима, а детонационную стойкость испытуемого топлива сравнивают с детонационной стойкостью эталонного топлива путем сравнения их информативных параметров детонационной стойкости. В качестве реального двигателя используют газовый двигатель мобильной лаборатории, при этом сначала определяют информативные параметры детонационной стойкости эталонного топлива, а затем анализируемого топлива, в качестве эталонного топлива используют газомоторное топливо с октановым числом, равным 105 ОЧ, в качестве анализируемого топлива используют газомоторное топливо.

Общими признаками является то, что в данном изобретении оценивается детонационная стойкость топлива в газообразном состоянии.

Однако недостатком является то, что определяют октановое число газомоторного топлива, а не отдельно газообразных компонентов.

Наиболее близким по технической сущности является способ расчета октанового числа с использованием данных анализа компонентного состава сжиженных углеводородных газов по ГОСТ EN 589¹ (¹ ГОСТ EN589-2014 Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Газы углеводородные сжиженные. Технические требования и методы испытаний). Предлагаемый способ реализуется следующим образом: проводится определение углеводородного состава сжиженных углеводородных газов методом газовой хроматографии. Октановое число пробы рассчитывают по октановым числам компонентов, входящих в состав сжиженных углеводородных газов, с учетом их концентрации, определенной при анализе.

Общими признаками является то, что рассмотренный способ заключается в определении октанового числа сжиженных углеводородных газов.

Основным недостатком представленного способа является то, что рассмотренная методика позволяет рассчитать октановые числа моторным методом, определение октанового числа по исследовательскому методу невозможно. Отсутствует обоснование отнесения приведенных значений ОЧ к моторному методу. Отсутствует возможность определения ОЧ смешения.

Цель изобретения - разработка способа определения октанового числа смешения газообразных компонентов при вовлечении в автомобильные бензины.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в разработке способа определения октанового числа смешения по исследовательскому и моторному методам газообразных компонентов (ГК) при вовлечении в автомобильные бензины.

Раскрытие сущности изобретения:

Указанный технический результат заключается в определении октановых чисел смешения по моторному и исследовательскому методу газообразных компонентов автобензинов на основании расчетов формулы:

,

где ОЧ_см - октановое число смешения газообразного компонента (ИОЧ_см либо МОЧ_см);

ОЧ_БК(БТ) - октановое число БК (БТ), определенное по исследовательскому или моторному методу (ИОЧ_БК(БТ) либо МОЧ_БК(БТ));

ОЧ_{БК(БТ)+ГК} - октановое число смеси БК (БТ) и газообразного компонента, определенное по исследовательскому или моторному методу (ИОЧ_{БК(БТ)+ГК} либо МОЧ_{БК(БТ)+ГК});

ω - доля соответствующего компонента (газообразного компонента, БК (БТ)),

дополнительно проводят пробоподготовку газообразных компонентов методом барботирования в базовые компоненты (БК) бензинов или базовое топливо (БТ) и получают значения октановых чисел смешения для газообразных компонентов автобензинов по моторному методу (МОЧ_см) и октановые числа смешения для газообразных компонентов автобензинов по исследовательскому методу (ИОЧ_см).

Заявляемый способ определения позволяет определять МОЧ_см и ИОЧ_см для газообразных компонентов, используемых при приготовлении автомобильных бензинов для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, согласно изобретению. Способ эффективен и прост в исполнении, не требует специального оборудования, больших энергетических затрат и дорогостоящих реагентов.

Заявленный технический результат реализуется следующим образом: для проведения определений ОЧ_см газообразных компонентов проводят отбор образцов ГК в металлические пробоотборные устройства типа ПГО для сжиженных газов. Из пробоотборников ГК вводят методом барботирования в БК бензинов или БТ в количестве 3.0 мас. % и 8.0 мас. % (минимальное и максимальное вовлечение в топливо, которое обусловлено сохранением эксплуатационных характеристик) при температуре 10°С, определяют МОЧ и ИОЧ смеси, с использованием методов по ГОСТ 511 и ГОСТ 8226. При этом ω_БК(БТ) - доля БК (БТ) равна 0.97 (0.92), а согк - доля ГК равна 0.03 (0.08). Полученные значения подставляют в формулу (1) и рассчитывают МОЧ_см и ИОЧ_см для каждого ГК.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения и получения заявленного результата по определению ОЧ_см ГК были проведены лабораторные испытания. В качестве объектов исследования нами были выбраны следующие ГК автобензинов:

1. фракция углеводородов С4 производства метил-трет-бутилового эфира (РС4);

2. фракция пентан-амиленовая газофракционирующей установки (ПАФ).

Вариант А: в качестве базовых компонентов (БК) использовали основные компоненты автомобильных бензинов, доля вовлечения которых (D) в товарный бензин, D (марка бензина)≥20 мас. %:

БК 1 - легкая фракция бензина каталитического крекинга (НК-130°С), D(AH-92-K2)≥60 мас. %;

- БК 2 - тяжелая фракция бензина каталитического крекинга (130°С-КК), D(AM-92-K2)≥20 мас. %;

- БК 3 - риформат легкой прямогонной нафты (РЛПН), D (АИ-92-К5, АИ-95-К5 и АИ-98-К5)≥30 мас. %;

- БК 4 - тяжелый риформат (TP), D (АИ-92-К5, АИ-95-К5 и АИ-98-К5)≥50 мас. %

Вариант Б: в качестве базового топлива (БТ) использовали смесь компонентов, которые используются для приготовления автомобильных бензинов марок АИ-92-К5 и АИ-92-К2 (см. табл. 1).

В каждое БТ в лабораторных условиях вводили РС₄ (3 мас. % и 8 мас. %), определяли МОЧ и ИОЧ смеси и рассчитывали МОЧ_см и ИОЧ_см по формуле 1 (см. табл. 2).

Результаты, представленные в табл. 3, показывают сравнение прототипа и заявляемого способа, получено, что значения ОЧ, рассчитанные по углеводородному составу, не зависят от доли вовлечения ГК и природы БК (БТ), значения, полученные по заявляемому способу, позволяют учесть эти факторы, использование которых в компьютерных моделях производств делает возможным создание продуктов с заданными свойствами с минимальным запасом по качеству.

Изобретение относится к нефтехимии, к способам определения эксплуатационных характеристик нефтепродуктов, в частности октановых чисел газообразных углеводородов, вовлекаемых в качестве компонентов в автомобильные топлива для двигателей внутреннего сгорания. Способ определения октановых чисел смешения газообразных компонентов автомобильных бензинов заключается в определении октановых чисел моторным и исследовательским методом и расчете на основании полученных данных значений по формуле:

,

где ОЧ_см - октановое число смешения газообразного компонента (ИОЧ_см либо МОЧ_см); ОЧ_БК(БТ) - октановое число БК (БТ), определенное по исследовательскому или моторному методу (ИОЧ_БК(БТ) либо МОЧ_БК(БТ)); ОЧ_{БК(БТ)+ГК} - октановое число смеси БК (БТ) и газообразного компонента, определенное по исследовательскому или моторному методу (ИОЧ_{БК(БТ)+ГК} либо МОЧ_{БК(БТ)+ГК}); ω - доля соответствующего компонента (газообразного компонента, БК (БТ)), при этом дополнительно проводят пробоподготовку газообразных компонентов методом барботирования в базовые компоненты (БК) бензинов или базовое топливо (БТ) и получают значения октановых чисел смешения для газообразных компонентов автобензинов по моторному методу (МОЧ_см) и октановые числа смешения для газообразных компонентов автобензинов по исследовательскому методу (ИОЧ_см). Техническим результатом является разработка способа определения октанового числа смешения по исследовательскому и моторному методам газообразных компонентов при вовлечении в автомобильные бензины. 3 табл.

Способ определения октановых чисел смешения газообразных компонентов автомобильных бензинов, заключающийся в определении октановых чисел моторным и исследовательским методом и расчете на основании полученных данных значений по формуле:

,

где ОЧ_см - октановое число смешения газообразного компонента (ИОЧ_см либо МОЧ_см);

ОЧ_БК(БТ) - октановое число БК (БТ), определенное по исследовательскому или моторному методу (ИОЧ_БК(БТ) либо МОЧ_БК(БТ));

ОЧ_{БК(БТ)+ГК} - октановое число смеси БК (БТ) и газообразного компонента, определенное по исследовательскому или моторному методу (ИОЧ_{БК(БТ)+ГК} либо МОЧ_{БК(БТ)+ГК});

ω - доля соответствующего компонента (газообразного компонента, БК (БТ)),

отличающийся тем, что дополнительно проводят пробоподготовку газообразных компонентов методом барботирования в базовые компоненты (БК) бензинов или базовое топливо (БТ) и получают значения октановых чисел смешения для газообразных компонентов автобензинов по моторному методу (МОЧ_см) и октановые числа смешения для газообразных компонентов автобензинов по исследовательскому методу (ИОЧ_см).