Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние процессов производства и применения автомобильных бензинов 8
1.1 Современные требования к качеству автомобильных бензинов 8
1.2 Современные технологии производства компонентов автомобильных бензинов 15
1.2.1 Процесс каталитического крекинга 18
1.2.2 Процесс каталитического риформинга
1.3 Основные методы снижения содержания бензола в катализате риформинга 27
1.4 Современные технологии переработки бензолсодержащих фракций процесса риформинга 31
1.5 Постановка задач исследований 43
2. Методы и объекты исследования 45
2.1 Стандартные методы исследования 45
2.2 Физическое моделирование процессов 46
2.2.1 Методика испытаний катализаторов гидрирования 46
2.3 Объекты исследования 50
2.3.1 Катализаторы гидрирования и гидроизомеризации 50
2.3.2 Сырье гидрирования 51
2.3.3 Процесс каталитического риформинга 52
2.3.4 Процесс ректификации катализата риформинга 53
2.4 Математическое моделирование и оптимизация технологических процессов 53
2.4.1 Моделирование работы ректификационного оборудования 53
2.4.2 Компаундирование автомобильных бензинов 54
3. Разработка методов снижения содержания бензола в катализате риформинга
3.1 Влияние параметров процесса риформинга и состава сырья на содержание бензола в катализате 55
3.2 Разработка эффективных решений разделения катализата риформинга методом ректификации 61
4. Разработка технологии гидрокаталитической конверсии бензолсодержащих фракций катализата риформинга 68
4.1 Лабораторные исследования процесса гидрирования (гидроизомеризации) бензола на катализаторах Рі-Яе/А Оз, Pt/tfeoMim, Pt/SOj/ZrOi 68
4.2 Исследование процесса гидрирования (гидроизомеризации) бензола в промышленных условиях установки среднетемпературной изомеризации парафинов Cs-Сб 81
4.3 Разработка технологии последовательной гидроконверсии бензолсодержащих фракций на двухслойной загрузке катализаторов [Pt-Re/AhOs] + [Pt/цеолит] 84
5. Разработка технологии производства автомобильных бензинов оао «АНХК» с вовлечением продуктов гидрокаталитической конверсии бензолсодержащих фракций 91
5.1 Изучение антидетонационной эффективности циклопарафинов с базовыми компонентами автобензинов ОАО «АНХК» 91
5.2 Моделирование процессов смешения с использованием методов линейного программирования 92
Выводы 98
Литература
- Процесс каталитического крекинга
- Методика испытаний катализаторов гидрирования
- Разработка эффективных решений разделения катализата риформинга методом ректификации
- Разработка технологии последовательной гидроконверсии бензолсодержащих фракций на двухслойной загрузке катализаторов [Pt-Re/AhOs] + [Pt/цеолит]
Введение к работе
Актуальность работы
Современные требования к качеству автомобильных бензинов жестко регламентируют содержание бензола, являющегося канцерогенным соединением, а также источником образования высокотоксичных продуктов неполного окисления его в двигателях внутреннего сгорания. Основным источником поступления бензола в автобензины является катализат риформинга, его доля в общем пуле может достигать 50-80 %.
Известные в настоящее время способы снижения содержания бензола путем предварительного фракционирования сырья либо продукта риформинга, кроме снижения объема производства автомобильных бензинов, влекут за собой образование дополнительного количества некондиционных продуктов: низкооктановой прямогон-ной фракции и бензолсодержащей фракции с концентрацией бензола до 30-40 % (масс). При этом возникают проблемы дальнейшего использования указанных некондиционных продуктов в границах НПЗ, а также ухудшения эксплуатационных свойств автобензинов.
В связи с этим актуальным является вопрос исследования причин образования бензола в промышленных условиях процесса каталитического риформинга для последующей разработки эффективных способов его снижения. Способы могут включать совместную оптимизацию показателей процесса риформинга, процесса ректификации сырья риформинга и катализата, а также гидрокаталитическую конверсию бен-золсодержащих фракций с использованием бифункциональных платиносодержащих катализаторов на носителях типа оксид алюминия, цеолит или сульфатированный диоксид циркония.
С точки зрения обеспечения экологических требований к качеству современных автомобильных бензинов актуальным становится вопрос разработки и оптимального применения энергоэффективных, инновационных технологических решений, направленных на снижение содержания бензола в продуктах каталитического риформинга.
Цель работы заключалась в разработке эффективных способов снижения содержания бензола посредством оптимизации процесса каталитического риформинга и гидрокаталитической конверсии бензолсодержащих фракций.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить кинетические и термодинамические закономерности образования бензола в реальных промышленных условиях работы установок каталитического ри-форминга;
Исследовать закономерности процесса ректификации катализата, полученного в различных эксплуатационных условиях риформинга, включая использование современных математических инструментов;
Исследовать механизм, термодинамические параметры и кинетику процесса гидрирования бензолсодержащих фракций на Pt-Re/Al2Os катализаторах риформинга;
Исследовать механизм, термодинамические параметры и кинетику процесса гидроизомеризации бензолсодержащих фракций на катализаторах с высокой изоме-ризующей функцией: Pt/цеолит, Pt/SO/Zr02;
Изучить вопросы компаундирования продуктов гидрокаталитической конверсии бензолсодержащих фракций и их влияние на суммарный октановый пул товарных автомобильных бензинов ОАО «АНХК».
Научная новизна
Впервые установлено, что в идентичных технологических условиях на механизм образования бензола не оказывает влияния тип применяемого катализатора риформинга.
Впервые показано, что снижение концентрации бензолобразующих компонентов - циклогексана (ЦГ), метилциклопентана (МЦП) путем повышения температуры начала кипения сырья, приводит к не пропорциональному увеличению содержания бензола в катализате риформинга.
Впервые установлено, что обработка Pt-Re/Al2Os катализатора риформинга хлорорганическим соединением увеличивает его гидрирующую активность. При этом происходит полное насыщение бензола водородом без протекания побочных реакций.
Впервые научно обоснован метод комплексной последовательной гидроконверсии бензолсодержащих фракций при двухслойной загрузке реактора катализаторами: [Pt-Re/Al2OsJ'+[Pt/цеолит]'. Данный метод позволяет по сравнению с известными способами улучшить на 2-3 ед. октановые характеристики получаемых продуктов, упростить схему регулирования теплового баланса, повысить энергоэффективность, технологическую гибкость процесса.
- В работе впервые установлен синергетический эффект повышения антидето
национной стойкости для смесей парафиновых и циклопарафиновых углеводородов,
что определяет перспективность использования интегрированной технологии изоме
ризации парафиновых углеводородов Cs-Сб и гидрокаталитической конверсии бен-
золсодержащих фракций.
Практическая значимость
Разработаны способы снижения содержания бензола, что дало возможность увеличения объема выработки высокооктановых компонентов автобензинов путем совместной оптимизации условий процессов риформинга и ректификации.
Разработана технология гидрокаталитической конверсии бензолсодержащих фракций с использованием комплексной двухслойной каталитической системы в одном реакторе. На данную технологию зарегистрирована заявка о выдаче патента РФ на изобретение.
Разработаны рекомендации для модернизации действующей установки сред-нетемпературной изомеризации парафиновых углеводородов Cs-Сб ОАО «АНХК» с включением блока гидрокаталитической конверсии бензолсодержащей фракции 70-95С.
С учётом современных требований разработаны композиции высокооктановых автомобильных бензинов с использованием продуктов гидрокаталитической конверсии бензолсодержащих фракций процесса риформинга на основе балансовой инфраструктуры ОАО «АНХК».
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на II Российско-Азербайджанском симпозиуме «Катализ в решении проблем нефтехимии и нефтепереработки», Санкт-Петербург, 2013; на I Санкт-Петербургском международном форуме «Инновационные технологии в области получения и применения горючих и смазочных материалов», 2013; на III научно-технической конференции «Инновационные технологии производства и испытания продукции нефтепереработки», Ангарск, 2013.
Публикации
По результатам работы опубликовано 4 статьи в отраслевых отечественных журналах, все в журналах ВАК, 5 тезисов доклада, зарегистрирована заявка о выдаче
патента РФ на изобретение «Способ переработки бензолсодержащих фракций катализата риформинга» (№рег. 2013140058 от 28.08.2013 г.).
Объем и структура работы
Процесс каталитического крекинга
Полициклические углеводороды разрастаются, происходит формирование кристаллитов, затем последние объединяются в сажевые частицы и при их соударении формируются сажевые структуры. Скорость образования сажи определяется скоростью химических процессов, приводящих к возникновению зародыша. При относительно низких температурах (менее 1200С) реакции полимеризации и конденсации преобладают над реакциями дегидрогенизации. В этих условиях зародышами могут быть ароматические или полициклические соединения. Чем выше молекулярный вес и выше соотношение С/Н топлива, тем выше скорость образования сажевых частиц. Углеводороды (с одинаковым числом атомов углерода) по степени увеличения склонности к образованию сажи располагаются следующим образом: н-парафины, и-парафины, циклопара-фины, олефины, диолефины, ароматические углеводороды [5].
Повышенное содержание в топливе ароматических углеводородов интенсифицирует нагарообразование, как следствие, нарушение процесса сгорания и поверхностного воспламенения [10]. Ароматические углеводороды, в частности бензол, в условиях в условиях неполного сгорания инициируют образование высокотоксичных полициклических углеводородов.
Вопросы канцерогенного действия полициклических ароматических углеводородов подробно рассмотрены в работе [11]. Отличительные особенности полициклических ароматических углеводородов в сравнении с другими канцерогенами - локальное действие, очень малые эффективные дозы, способность индуцировать опухоли почти во всех тканях. В числе активных канцерогенов в большинстве исследований упоминаются следующие соединения [12]: 3,4-бензпирен (1,2-бензпирен или бенз-а-пирен) 20-метилхолантрен 1,2-бензантрацен 3,4,9,10-дибензпирен Канцерогенность смолистых веществ и смесей полициклических ароматических углеводородов, а также продуктов неполного сгорания нередко оценивают по содержанию 3,4-бензпирена в исследуемом продукте. В определенных случаях это может привести и к ошибкам: 3,4-бензпирен только один из многих канцерогенов, присутствующих в выбросах автомобильного транспорта. Даже небольшие концентрации его легко определяют по спектрам флуоресценции, интенсивность которой в десятки и сотни раз больше, чем у других углеводородов. Таким образом, 3,4-бензпирен можно использовать в качестве индикатора присутствия канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, образующихся одновременно с ним.
Бензпирен является действующим началом многих канцерогенных смол, сажи и других продуктов неполного сгорания топлива. Оптимальный температурный уровень образования бензпирена при пиролизе считается 700-800 С [6].
Механизм образования бензпирена при неполном сгорании топлива пока не выяснен до конца. В работах [13, 14] дается следующее гипотетическое уравнение образования бензпирена: СбН2 + ЗС2Н2 + 4С2Н - С20Н]2, где СбН2 - полирадикал, представляющий собой зародыш сажы; С2Н2 и С2Н -элементарные строительные блоки. В условиях пониженных температур (менее 1270С) основным строительным блоком при образовании бензпирена является дифенил Сі2Ню, получение которого связано с отщеплением водорода при разложении бензола с последующей конденсацией радикалов по реакции: 2СбНй СбН5-СбН5 + Н2 Для построения молекулы бензпирена достаточно одной молекулы дифе-нила и двух молекул дивинила. Дивинил можно получить по радикально-цепной реакции из этилена: С2Н4 + С2Н3 — С4П6 +Н Вступив в реакцию с дифенилом, он образует бензпирен и водород: 2С4Н6+ С6Н5-С6Н5 - С20Н12 + 5Н2 Бензпирен образуется одновременно с сажей по сходному механизму и может рассматриваться как её аналог, также он обладает высокой полярностью и легко адсорбируется сажистыми частицами [6, 15]. Окись углерода образуется при сгорании топливовоздушных смесей с некоторым недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации двуокиси углерода при высоких температурах. Механизм горения окиси углерода происходит по цепному механизму, который может быть представлен следующими стадиями [5, 6]. Зарождение цепей Н20 + СО -+ Н2 +С02 (1) Н2 + 02- 2 0Н (2) Продолжение цепей ОН + СО С02+Н (3) Разветвление цепей Н + 02-+ОН+0 (4) 0 + Щ-+ОН + Н (5) Обрыв цепей на стенках 2Н + стенки — Н2 (6) Обрыв цепей в объеме СО + 0- С02 (7) В качестве реакции, определяющей содержание окиси углерода в отработавших газах, принята реакция (4). Скорость уменьшения концентрации СО (или увеличения концентрации С02) определяется при этом уравнением [5]: - 4С0]/с/т = Ки[СО] [ОН], где К\с - константа скорости реакции; /ис=7,10 1012 ехр (-32200/RT) см3/(моль с) [Т - абсолютная температура, R - универсальная газовая постоянная; Дж/(моль К)]; [СО] и [ОН] - концентрации СО и ОН.
Кроме веществ, образующихся при не полном окислении топлива, в воздух могут попадать не менее вредные компоненты самого топлива, например, бензола. Бензол наиболее токсичный из моноциклических ароматических соединений [11]:
Бензол оказывает прямое повреждающее действие на окислительные процессы в кроветворной ткани, он может явиться причиной злокачественной анемиии (лейкоза). В США федеральной администрацией по охране труда (OSHA) бензол внесен в список наиболее опасных химических веществ. Кроме того, в США нормы содержания бензола в воздухе ещё более жесткие - 3,48 мг/м3.
Отмечается линейная связь между содержанием бензола в бензине и его концентрацией во всех видах выбросов несгоревших углеводородов: отработавших газах, испарениях из топливной системы и при заправке автомобиля топливом. Так в работе [16] показано, что снижение содержания бензола в автомобильном бензине на 30 % отн. приводит к снижению содержания его в выбросах автомобилей, не оборудованных каталитическими нейтрализаторами, от 10 до 20% отн.
Известно, что особенностью электронного строения молекулы бензола является её сильно выраженная термодинамическая устойчивость [17]. Оценить устойчивость бензола можно сравнением теплоты гидрирования бензола, цик-логексена и циклогексадиена-1,3. Теплота гидрирования циклического диена (232 кДж/моль) почти вдвое больше теплоты гидрирования циклогексена (120 кДж/моль); следовало бы ожидать, что теплота гидрирования трех двойных связей в молекуле бензола должна быть 360 кДж/моль. Однако в действительности при гидрировании бензола выделяется только 208 кДж/моль. Таким образом, установленная разница теплоты гидрирования «циклогексатриена» и бензола (около 151 кДж/моль) является мерой устойчивости молекулы бензола.
Интенсификация процессов нагарообразования, образования токсичных продуктов неполного сгорания (сажи, оксида углерода, полициклических ароматических углеводородов), а также высокая токсичность самого бензола приводит к необходимости серьезных ограничений по содержанию ароматических углеводородов (в т.ч. бензола) в автомобильных бензинах.
Методика испытаний катализаторов гидрирования
Для изучения влияния состава сырья (фракционный, углеводородный состав), технологических условий процесса (температура, давление, межрегене-рационный период работы катализатора) на образование бензола в процессе каталитического риформинга обработаны статистические данные по работе установки Л-35/11-1000 ОАО «АНХК» за период 2004-2012 гг. Рассмотрены закономерности образования бензола в условиях промышленных установок каталитического риформинга Л-35/11-1000 ОАО «АНХК», Л-35/11-1000 ОАО «КНПЗ», Л-35/6, Л-35/11-300 ОАО «НКНПЗ», Л-35/6 ОАО «СНПЗ», ЛП-35/11-40 ООО «РН-Пурнефтегаз» при эксплуатации катализаторов риформинга РБ-ЗЗУ, РБ-44У, PR-15, RG-682A, RG-682, РБ-35ЮКА, R-86, ПР-81. 2.3.4 Процесс ректификации катализата риформинга
Для исследования материального баланса и физико-химических свойств продуктов блока разделения катализата риформинга от изменения состава поступающего сырья, а также условий технологического режима обрабатывались статистические данные: по качеству сырья и продуктов, параметрам технологического режима блока разделения катализата риформинга установки Л-35/11-1000 ОАО «АНХК» за период 2008-2012 гг.
Химико-технологические расчеты по моделированию работы ректификационного оборудования блока разделения катализата риформинга, разработанной схемы совместной гидроизомеризации бензолсодержащих фракций катализата риформинга и низкокипящих парафинов Cs-Ce проводились с использованием специализированного лицензионного программного обеспечения пакета программ «HYSYS» (владелец фирма AspenTech, США). Данная программа позволяет строить технологические схемы, рассчитывать физические свойства потоков и размеры оборудования с использованием собственной графической среды, библиотеки модулей единиц оборудования и базы данных физических и химических свойств порядка 2500 индивидуальных соединений, встречающихся в нефтепереработки и нефтехимии. Для достижения адекватности расчетных данных важным является правильный выбор термодинамической модели, описывающей свойства выбранных продуктов, которая включает в себя определенные термодинамические, кинетические уравнения и параметры. В данной работе для расчета технологических схем и характеристик потоков использовалась термодинамическая модель Пенг-Робинсона.
Изучение вопросов компаундирования продуктов гидрокаталитической конверсии бензольных фракций и их влияние на суммарный октановый объем товарных автомобильных бензинов ОАО «АНХК» в условиях реального балансового соотношения выполнено с помощью программы математического моделирования производственного планирования (владелец фирма AspenTech, США).
Программа представляет собой ЛП модель и представляет собой набор таблиц с данными в форме рабочих листов (в формате Excel), которые конвертируются в матрицу с помощью языков программирования. В качестве исходных данных в программу в форме рабочих листов, которые могут быть легко обновлены, вводятся выходы продуктов, качество продукции, мощности установок. Поскольку для определения оптимальных рецептур при смешении возможно множество решений, программа выбирает решение, то которое приносит максимальную экономическую прибыль при соблюдении всех ограничений. Результаты выводятся в виде отчета с оптимизированными значениями.
В настоящей работе проведение расчетов с использованием системы PIMS было обусловлено разработкой оптимального состава рецептур автомобильных бензинов с показателями качества отвечающими требованиям современных стандартов и проведением оценки экономической эффективности процесса производства автомобильных бензинов с вовлечением в схему приготовления нового компонента.
Разработка эффективных решений разделения катализата риформинга методом ректификации
Изучение способности к восстановлению гидрирующей и изомеризую-щей активности катализаторов после проведения окислительной регенерации катализаторов РгА/еолит и Pt/SOj/ZrO? при температуре 400С показало полное восстановление активности для катализатора Pt/цеолит и практически прекращение протекания реакций гидрирования бензола для катализатора /VSOyZrCb-Снижение гидрирующей активности сульфатированного диоксид циркониевого катализатора может быть объяснено изменением электронных и каталитических свойств атомов металла. В работах [109, 110] было показано, что при адсорбции СО после прокаливания системы Pt/SO/Zr02 в токе воздуха при 400С основным состоянием платины является Pt4+, которая малоактивна в реакции гидрирования. 4.2 Исследование процесса гидрирования (гидроизомеризации) бензола в промышленных условиях установки средистемпературной изомеризации парафинов Cs-Cc
Переработка бензолсодержащего сырья на цеолитном платиносодержа-щем катализаторе установки среднетемпературной изомеризации парафинов Cs-Cc ОАО «АНХК» позволяет перерабатывать (при установленной производительности по сырью 280 тыс. т/год) до 5,6 тыс. тонн бензола в год, что составляет около 20 % отн. от суммарного количества бензола образующегося в процессах каталитического риформинга и каталитического крекинга ОАО «АНХК».
Сырье установки изомеризации парафинов Cs-Сб включает следующие технологические потоки: прямогонную бензиновую фракцию 30-70 С; пента-новую фракцию ГФУ; легкий риформат — верхний продукт колонны К-3 блока разделения катализата риформинга.
Бензолсодержащим сырьевым потоком установки является легкий риформат с содержанием бензола до 5,3 % масс. Ввод в состав сырья изомеризации прямогонных бензиновых компонентов позволяет снизить концентрацию бензола перед реактором до 2 % масс. Указанное ограничение по содержанию бензола обусловлено тем, что высоко экзотермическая реакция гидрирования бензола проводится совместно с изомеризацией парафинов в одном реакторе. Двухслойная загрузка катализатора в реактор с промежуточным охлаждением (квенчем) между слоями позволяет регулировать тепловую нагрузку при гидрировании бензола. В верхнем слое катализатора происходит основная реакция гидрирования бензола с частичной изомеризацией парафиновых углеводородов, в нижнем слое - догидрирование бензола и основная реакция изомеризации парафинов. Катализатором процесса изомеризации является бифункциональный катализатор на основе цеолита-морденита, промотированного платиной. Данный катализатор отличается высокой гидрирующей активностью, при относительно невысоких температурах для процесса среднетемпературной изомеризации. Так при изомеризации парафинов Cs-Сб необходимая равновесная концен 82 трация изопентана достигалась при температуре в реакторе 260-265 С, в то время как насыщения бензола уже протекало при температурах 200-210С на входе в реактор.
Анализ представленных в таблице 4.2 данных равновесных содержаний бензола, ЦГ, МЦП в сырье и продуктах процесса изомеризации показывает, что практически полное насыщение бензола на катализаторе изомеризации протекает с преимущественным образованием метилциклопентана. При этом появление циклогексана в продукте процесса обусловлено протеканием равновесной реакции: С 0=6 Можно отметить, что в заданных производственных условиях катализатор среднетемпературной изомеризации относительно изомеризации циклических соединений имеет сбалансированную кислотность носителя. С повышением температуры процесса с 250С до 263С на 20-30 % отн. увеличивается относительная скорость реакций раскрытия нафтеновых циклов.
Высокая гидрирующая активность катализатора изомеризации и большой экзотермический тепловой эффект реакции гидрирования бензола ( 206,1 кДж/моль) определяет значительный рост температурного перепада по верхнему и нижнему слою катализатора, несмотря на относительно низкое содержание бензола в сырье. Реакции изомеризации углеводородов Cs-Сб протекают с относительно невысоким тепловым эффектом - 8,3 кДж/моль. Несколько больший тепловой эффект в процессе изомеризации показывают реакции гид родециклизации нафтенов, 0 0.2 0.4 0,6 0.8 1 1,2 1.4 1.6 1.8 : 2,2 2.4 содержание бсиоля в сыры. » мягг. например, циклопентана до нормального пентана (69,2 кДж/моль), степень конверсии которого в данных условиях составляет 15-16 %. Вероятно, именно с протеканием данных реакций даже в условиях отсут Рисунок 4.12 - Зависимость суммарного перепада ствия бен30ла в сыРье «бъясня-температур по верхнему и нижнему слою катализа- ется имеющийся 10-градусный тора от содержания бензола в сырье суммарный перепад температур по слоям катализатора. С ростом содержания
бензола в сырье до 2 % масс, перепад температур в верхнем и нижнем слое катализатора увеличивается выше 30 С (рисунок 4.12). Одинаковый перепад температур между слоями при максимально допустимом содержании бензола в сырье свидетельствует, что в верхнем слое катализатора конверсия бензола составляет порядка 50 % отн. При этом подача квенча в виде водородсодержаще-го газа между слоями катализатора позволяет обеспечивать требуемую температуру на входе в каждый слой и необходимое количество водорода для реакции насыщения бензола. Опыт работы Pt/цеолит катализатора изомеризации парафинов Cs-Сб показал, что рост температурного перепада по слою катализатора в результате гидрирования бензола повышает и изомеризующую активность катализатора в отношении парафиновых углеводородов, так увеличение содержания бензола в сырье на 1 % масс, повышает степень превращения п-пентана на 2-3 % отн.
По величине температурного перепада между слоями катализатора при относительно постоянном содержании бензола в сырье можно оценить состояние гидрирующей функции катализатора в процессе эксплуатации.
Разработка технологии последовательной гидроконверсии бензолсодержащих фракций на двухслойной загрузке катализаторов [Pt-Re/AhOs] + [Pt/цеолит]
В данной главе представлены результаты исследования по влиянию углеводородных групп в базовых автомобильных бензинах на антидетонационную эффективность действия циклопарафиновых углеводородов. При приготовлении опытных образцов бензинов в качестве циклопарафиновых углеводородов использовался технический циклогексан (доля циклогексана 99,8 % масс). Исследования проводились на бензиновых компонентах, получаемых в ОАО «АНХК»: стабильный катализат риформинга, стабильный изомеризат, фракция НК-130С бензина каталитического крекинга. Также исследована антидетонационная эффективность циклопарафиновых углеводородов к октаноповышаю-щим присадкам - метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), монометиланилин (ММА). Из перечисленных выше базовых компонентов были приготовлены бензиновые композиции, различающиеся по групповому составу. Рецептура образцов подбиралась, чтобы достичь преобладания в нем углеводородов заданной группы. С другой стороны, доля вовлечения циклогексана в исследуемые образцы выбиралась исходя из ожидаемой выработки в ОАО «АНХК» гидроизомеризата. Углеводородный состав и октановые характеристики образцов представлены в таблице 5.1.
По результатам выполненных исследований влияния компонентов автобензинов с различными углеводородными группами и октаноповышающих присадок на антидетонационную эффективность циклопарафиновых углеводородов установлено: - отрицательный прирост октанового числа по ИМ был получен на образцах с вовлечением катализата риформинга, т.е. с наибольшим содержанием ароматических углеводородов; - положительный прирост октанового числа по ИМ получен на образцах с наибольшим содержанием парафиновых соединений, снижение доли циклогек-сана увеличивает октаноповышающий эффект; - вовлечение ММА оказывает положительный октаноповышающий эффект на образцы с высоким содержанием ароматических соединений.
Представленные результаты изучения влияний углеводородных групп в базовых компонентах автомобильных бензинов на антидетонационную эффективность нафтеновых углеводородов показывают очевидные перспективы в плане антидетонационной эффективности получаемых продуктов от реализации совместной схемы изомеризации парафинов Cs-Сб и гидроизомеризации бензольной фракции (рисунок 4.13).
Реализация в ОАО «АНХК» схемы совместной гидроизомеризации бензольных фракций катализата риформинга и парафиновых углеводородов С5-С6 (рисунок 4.13) кроме увеличения выработки на 55 тыс. т/год компонента автомобильного бензина позволяет получить продукт с измененными физико-химическими характеристиками по отношению к качеству изомеризата вырабатываемого ранее. Для оценки возможности производства автомобильных бензинов при вовлечении в схему приготовления продукта гидрирования бензольной фракции изучены: оптимальный состава рецептур автомобильных бензинов с показателями качества отвечающими требованиям современных стандартов; количественная оценка изменения ассортимента высокооктановых автомобильных бензинов в ОАО «АНХК»; изменение качественных характеристик товарных автомобильных бензинов.
Для решения представленных задач с использованием метода линейного программирования в системе моделирования (PIMS - Process Industry Modeling System) проведены расчеты, а также выполнены лабораторные исследования полученных топливных композиций. Условием для решения задачи по оптимизации компонентного состава товарных бензинов методом линейного программирования являлась экономическая составляющая для каждой полученной рецептуры. При разработке рецептур и приготовлении образцов автомобильных бензинов марок Нормаль-80, Регуляр-92 по ГОСТ Р 51105-97, Премиум Евро-95, Супер Евро-98 по ГОСТ Р 51866-2002 с гидроизомеризатом бензольной фракции в качестве компонентов смешения использовались вырабатываемые в ОАО «АНХК»: тяжелый риформат установки Л-35/11-100, фракция НК-130 бензина каталитического крекинга (БКК), гидроочищенная фракция 130-КК БКК, пентан-амиленовая фракция (ПАФ), октаноповышающая присадка -МТБЭ. При формировании исходных данных по качеству компонентов для расчета рецептур автомобильных бензинов в системе PIMS использовались результаты проведенных лабораторных исследований, а также бизнес-модели PIMS ОАО «АНХК».
