ВЫСОКООКТАНОВЫЙ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЙ КОМПОНЕНТ К АВТОМОБИЛЬНОМУ БЕНЗИНУ Российский патент 2023 года по МПК C10L10/10 C10L1/16 C10L1/182 C10L1/185 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к производству высокооктановых бензинов, предназначенных для использования в качестве автомобильного топлива для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Известен высокооктановый кислородсодержащий компонент к автомобильным бензинам [RU №2574407, МПК C10L 10/10, C10L 1/18, опубликовано 10.02.2016 Бюл. №4], содержащий диметилкарбонат (ДМК) и изопропиловый спирт (ИПС) и/или дополнительно содержит диизопропиловый эфир (ДИПЭ) и антидетонационную добавку на основе ароматических аминов, включающую в качестве основного компонента N-метиланилин (N-MA).

Общими признаками с заявляемым высокооктановым компонентом является то, что компонент содержит в своем составе кислородсодержащие соединения и обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств товарных бензинов.

Недостаток аналога заключается в том, что высокооктановый кислородсодержащий компонент к автомобильным бензинам в большей степени состоит из изопропилового спирта, что приводит к снижению теплоты сгорания и увеличению расхода топлива. А также, содержит антидетонационную добавку на основе ароматических аминов, включающую в качестве основного компонента N-метиланилин (N-MA; ММА), содержание которого в автомобильных бензинах экологического класса К5 запрещено.

Также известен кислородсодержащий компонент, содержащий преимущественно амиловые спирты и циклогексанон [RU №2188847, МПК C10L 1/18, опубликовано 10.09.2002].

Общими признаками с заявляемым высокооктановым кислородсодержащим компонентом является то, что представленный компонент в своем составе содержит спирты и используется для повышения октанового числа.

Недостаток аналога заключается в том, компонент состоит преимущественно из амилового спирта, температура кипения которого находится в интервале 100-180°С, поэтому при его использовании в качестве компонента автобензинов, он будет повышать октановое число фракции 100°С - конец кипения, тем самым приводить к неравномерности распределения детонационной стойкости по фракциям. А также спирты обладают меньшей теплотой сгорания в сравнении с углеводородами, а их концентрация относительно высока, что приводит к снижению общей теплоты сгорания топлива и увеличению расхода топлива.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения (прототипом) является компонент автомобильного бензина на базе побочных продуктов производства бутиловых спиртов и легкой углеводородной фракции в массовом соотношении не более 0,2:0,8 [RU №2685255, МПК C10L 1/18, C10L 1/182, C10L 1/185, C10L 10/10, B01D 11/04, опубликовано 17.04.2019, Бюл. №11].

Недостаток прототипа заключается в том, что компонент содержит в своем составе легкокипящий побочный продукт производства бутиловых спиртов, с содержанием воды до 10% мае, и перед вовлечением в состав товарного топлива требует специального оборудования для отделения воды. Входящие в состав компонента легкокипящий побочный продукт производства бутиловых спиртов (60% мае. изо-бутилового спирта) и гексановая фракция, выкипающая в интервале температур 26-80°С, процесса изомеризации легкого прямогонного бензина будут повышать октановое число фракции начало кипения - 100°С, тем самым, приводить к неравномерности распределения детонационной стойкости по фракциям.

Задачей предлагаемого изобретения является создание высокооктанового кислородсодержащего компонента к автомобильным бензинам, позволяющего повысить коэффициент распределения детонационной стойкости (КРДС) по фракциям и увеличить энергоэффективность автомобильного бензина.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении температурных пределов выкипания высокооктановых углеводородных соединений, входящих в состав компонента к автомобильным бензинам, что позволит обеспечить равномерное распределение октановых чисел в узких низкокипящих и высококипящих бензиновых фракциях и в повышении удельной теплоты сгорания автомобильного бензина.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый высокооктановый кислородсодержащий компонент (ВОК), представляющий собой смесь изо-бутилового спирта (ИБС) и насыщенных парафинов, получаемых в процессе сернокислотного алкилирования олефинов (алкилат), дополнительно содержит метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) при следующем соотношении компонентов: алкилат - 50-75% мас., МТБЭ - 12,5-25% мас., (ИБС) - 12,5-25% мас.

Заявляемый высокооктановый кислородсодержащий компонент обладает многофункциональными свойствами в компаундированных бензинах, по сравнению с прототипом в топливе обеспечивает равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям (КРДС стремится к 1), и повышение энергоэффективности топлива за счет увеличения удельной теплоты сгорания.

Для установления оптимального состава компонента варьировалось соотношение: Алкилат, МТБЭ, ИБС. Оценочным показателем к оптимизации служил - КРДС по фракциям, полученный в лабораторных условиях для образцов бензина с вовлечением нового компонента, и теплота сгорания компонента. В зависимости от состава и соотношения ингредиентов высокооктановый кислородсодержащий компонент может вводиться в автомобильный бензин в интервале концентраций от 25,0 до 45,5% мае.

Сущность изобретения поясняется примерами:

Пример 1.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения и получения заявленного результата в рамках повышения КРДС были проведены экспериментальные исследования. Для этого были приготовлены образцы автомобильных бензинов (марок АИ-95-К5 и АИ-98-К5), с вовлечением ВОК с различным соотношением индивидуальных компонентов (Алкилата, МТБЭ, ИБС) и проведена оценка распределения детонационной стойкости по фракциям для данных образцов автомобильных бензинов. Для этого полученные образцы в лабораторных условиях были разделены на узкие фракции НК-100°С и 100°С-КК (ГОСТ 26370) с последующим определением для каждой из них октанового числа исследовательским методом (ГОСТ 8226). На основе полученных данных, был рассчитан КРДС см. таблицу 1.

Из приведенных в таблице 1 данных видно, что оптимальное и эффективное соотношение трехкомпонентной смеси равно: алкилат - 50-75% мас., МТБЭ - 12,5-25% мас., ИБС - 12,5-25% мас. соответственно, позволяющее в равной мере увеличить октановое число узких низкокипящих и высококипящих фракций, входящих в состав бензиновой смеси, т.е. значение коэффициента распределения детонационной стойкости, близко к максимуму - 1.

Пример 2.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения и получения заявленного результата в рамках повышения энергоэффективности топлива за счет увеличения удельной теплоты сгорания были проведены испытания образцов автомобильных бензинов (марок АИ-95-К5 и АИ-98-К5) с вовлечением ВОК от 23 до 47,5% мас. (см. таблицу 2).

Результаты, приведенные в таблице 2, подтверждают, что использование высокооктанового кислородсодержащего компонента в заявленном соотношении в процессе компаундирования бензинов в интервале концентраций от 25,0 до 45,5% мас., обеспечивает равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям и повышение энергоэффективности топлива за счет увеличения удельной теплоты сгорания (образцы 2-6).

Изобретение относится к производству высокооктановых бензинов. Предложен высокооктановый кислородсодержащий компонент (ВОК) к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, представляющий собой смесь изо-бутилового спирта (ИБС) и насыщенных парафинов, получаемых в процессе сернокислотного алкилирования олефинов (алкилат), характеризующийся тем, что дополнительно содержит метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) при следующем соотношении компонентов: алкилат 50-75% мас., МТБЭ 12,5-25% мас., ИБС - 12,5-25% мас. Технический результат заключается в повышении коэффициента распределения детонационной стойкости (КРДС) по фракциям и увеличении удельной теплоты сгорания автомобильного бензина. 2 табл., 2 пр.

Высокооктановый кислородсодержащий компонент (ВОК) к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, представляющий собой смесь изо-бутилового спирта (ИБС) и насыщенных парафинов, получаемых в процессе сернокислотного алкилирования олефинов (алкилат), отличающийся тем, что дополнительно содержит метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) при следующем соотношении компонентов: алкилат 50-75% мас., МТБЭ 12,5-25% мас., ИБС 12,5-25% мас.