Библиографическое описание:

Шарипов К. К., Сиддиков О. Г., Давронов Ж. Ю., Рузиев Э. У. Проблемы получения моторных топлив с улучшенными эксплуатационными и экологическими характеристиками // Молодой ученый. — 2013. — №2. — С. 77-80.

Сегодня известно, что проблема экологичности топлива приобрела самостоятельное значение в связи с ужесточением экологических требований, предъявляемых как к самим топливам, так и продуктам их сгорания [1,2]. Эти требования указаны в ряде Международных документов – Европейские нормали EN-228 и EN-590.

В таблице 1 приводятся экологические требования Европейского экономического сообщества к автомобильным бензинам, особенно по содержанию бензола, ароматических углеводородов, серы и олефинов.

Таблица 1

Новые требования к качеству бензинов

Показатели

Требования

Евро – 2


Евро – 3

2000 г.

Евро – 4

2005 г.


Евро – 5

2009 г.


Максимальное содержание:
бензола, % (об.)
ароматических
углеводородов, % (об.)
олефиновых
углеводородов, % (об.)
серы, ррm
кислорода, % (масс.)
Давление
насыщенных паров (летний сорт), кПа, не более
Фракционный состав, %,
не менее:
до 100 0С
до 150 0С
Наличие моющих присадок


5



500






1


42


18

150

2,3



60



46

75


1


35


14

50

2,7



60



46

75


1


35


14

10

2,7



60



46

75

Обязательно

В таблице 2 приводятся требования различных стран к содержанию ароматических углеводородов и серы в дизельных топливах.

Таблица 2

Современные требования к качеству дизельных топлив

Содержание

Всемирная топливная Хартия, категории

EN 590

Шве-ция Класс 1

США (Кали-фор-ния)

с 2006 г.

Мексика

Австра-лия

Япо­ния

2

3

4

с 2000 г.

с 2005 г.

с 2008 г.

Ароматичес-ких углеводоро-дов, %

25

15

15

не
нормируется

5

10

30

не нормируется

Полицикли-ческих ароматичес-ких углеводоро-дов, %

5

2

2

11

11

2

0,02

1,4

не нор

мирует

­ся

3,5

11

Серы, мг/кг

300

30

5

10

350

50

10

10

1

15

500

500

50

(с 2005 г)


Что касается продуктов сгорания, то на них также вводятся нормы (табл. 3), выполнение которых достигается как совершенствованием конструкции автомобилей, так и улучшением состава топлив.

В таблице 3 представлены данные о предельно допустимых выбросах двигателей легковых автомобилей.

Таблица 3

Предельно допустимые выбросы двигателей легковых автомобилей

Нормирующий документ

Тип двигателя

Год введения требований

СО

Предельно допустимые выбросы, г/км

Западная Европа

Россия


СН


NOх


СН + NOx

твердые частицы

Евро-1

Бензиновый

1993

1999

2,72

0,97


Дизельный



2,72

0,97

0,14

Евро-2

Бензиновый

1996

2002

2,2

0,05


Дизельный



1,0

0,7

0,08

Евро-3

Бензиновый

2000

2004

2,3

0,2

0,15

Евро-4

Бензиновый

2005

2008

1,0

0,1

0,08

Дизельный



0,5

0,1

0,25

0,3

0,025

Основные экологические требования к топливам сводятся к следующему:

– строгое ограничение содержания бензола в автомобильных бензинах;

– ограничение содержания ароматических углеводородов в бензине и дизельном топливе, полициклических в дизельных топливах;

– ограничение содержания олефиновых углеводородов в автомобильных бензинах;

– ограничение содержания серы в бензинах и дизельных топливах вплоть до тысячных долей процента;

– постепенное ограничение эмиссии продуктов неполного сгорания: монооксида углерода, углеводородов, твердых частиц и оксидов азота.

Концепция реформулированного (в отличие от бензинов, вырабатываемых по традиционной технологии, в состав реформулированного бензина входят нетрадиционные компоненты, прежде всего эфиры и спирты) предусматривает введение в топливо кислородсодержащих соединений до 2,2-2,7 % (в расчете на кислород). Кроме того, Всемирная топливная хартия не рекомендует вводить в светлые топлива зольные компоненты, а Калифорния, «законодатель эколо­гической моды» на автомобильные топлива, ввела ограничение на содержание азота в топливах для дизельных двигателей. Дискутируется также во­прос о необходимости снижения выбросов углекис­лого газа.

Нами в свете вышеизложенного проведена частичная деароматизация автомобильного бензина АИ-80 (А-80) и дизельного топлива из местного нефтегазоконденсатного сырья с целью их соответствия современным требованиям к моторным топливам [3,4]. Для определения содержания углеводородов исследованных топлив использован адсорбционно-криоскопический метод (АКМ) определения группового состава нефтепродуктов (разработка ИОНХ АН РУз [5]), позволяющий определить содержание ароматических, н-парафиновых и изо-парафиновых + нафтеновых углеводородов в одном образце топлива. Результаты приведены ниже:

Топливо

Содержание углеводородов, % масс.

ароматические

н-парафиновые

изо-парафиновые + нафтеновые

Автобензин АИ-80

50,12

14,23

35,65

Дизельное топливо

26,5

4,00

69,50

Как видно из приведенных данных, содержание ароматических углеводородов в исходном бензине 50,12%, дизельном топливе 26,5%, а по требованиям Европейских спецификаций содержание ароматических углеводородов должно быть 35% и 20% соответственно.

Для удаления излишков ароматических углеводородов в топливах применен адсорбционный метод, как наиболее простой и универсальный. Как известно, ароматические углеводороды способны более селективно адсорбироваться на специально подобранных адсорбентах, чем парафиновые и нафтеновые углеводороды; на этом основано их выделение из нефтяных продуктов. Проведенными в лаборатории химии нефти ИОНХ АН РУз многолетними исследованиями в области выделения ароматических углеводородов из нефтяных фракций и газоконденсатов [5,6] установлено, что оптимальным адсорбентом для их извлечения является силикагель. Следует отметить, что силикагель является промышленным адсорбентом и широко применяется в производстве. В качестве оптимального адсорбента для адсорбции ароматических углеводородов из моторных топлив выбран силикагель КСК, как имеющей наибольшую емкость по аренам (таблица 4). Для улучшения сорбционной емкости он активирован по специальной методике.

Таблица 4

Адсор-

бент

Условия

предварит.

обработки

Емкость (г/100г) по

н-гептану

изо-октану

декалину

тетралину

бензолу

нафталину

смолам

оС

часы

до прос-кока

полная

до прос-кока

полная

до прос-кока

полная

до прос-кока

Пол-ная

до прос-кока

Пол-ная

до прос-кока

полная

до прос-кока

Пол-ная

КСК

170

6

0

0

0

0

0

0

0

1,25

0

2,00

2,00

4,25

10,0


Динамическая емкость активированного силикагеля по различным сорбатам


Как видно из приведенных данных, силикагель является избирательным адсорбентом по отношению к ароматическим углеводородам, и он использован в дальнейшей работе для частичной деароматизации местного моторных топлив – бензина и дизельного топлива.

После деароматизации содержание ароматических углеводородов в бензине снизилось (%, масс.) до 34,8 и 19,8 в дизельном топливе. Количество полициклических ароматических углеводородов в дизельном топливе доведено до 10,8 (определено по видоизмененной методике ВНИИИНП). Содержание серы в топливах снизилось до требуемых норм Евростандарта. При проведении процесса деароматизации бензина методом ГЖХ было установлено снижение содержания бензола с 2,03 до 1,35 % масс.

Экспериментально установлено, что уменьшение содержания ароматических углеводородов в местных бензине и дизельном топливе позволяет улучшить их экологические свойства, обеспечивая при этом низкую токсичность продуктов сгорания – в вредных выбросах снижается содержание СО, NOх и твердых частиц.

Проведены испытания полученных топлив с улучшенными экологическими и эксплуатационными характеристиками – автомобильного бензина АИ-80 и дизельного топлива в условиях нефтеперерабатывающего завода с положительным эффектом.

Литература:
  1. Данилов А.М., Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Альтернативные топлива: достоинства и недостатки. Проблемы применения. Российский хим. журнал, 2003, Т-47, № 6, с. 4-11.

  2. Соколов В.В. Состояние и перспективы производства присадок к топливам. Материалы заседания комитета по топливам и смазочным материалам ассоциации нефтепереработчиков России. М., Техника, 2003.

  3. Шарипов К.К., Нарметова Г.Р. Дизельное топливо, отвечающее современным требованиям. В мат. Межд. научн.-практ. конф. «Нефтепереработка-2009», Уфа (РФ), 2009, с. 129.

  4. Хайитов Р.Р., Нарметова Г.Р. Улучшение эколого-эксплуатационных свойств автомобильного бензина. Мат. Межд. конф. 2011.

  5. Рябова Н.Д. Адсорбенты для светлых нефтепродуктов. Ташкент, ФАН, 1975,144 с.

  6. Нарметова Г.Р. Коллоидно – химические основы создания полифазных сорбентов в газо-жидко-твердофазной хроматографии. Автореф. ... д.х.н., Ташкент, 1993, 38 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle