Абделлатиф Тамер Мохамед Махмуд. Применение высокооктановых изоолефиновых углеводородов при производстве автомобильного бензина

brief description

Абделлатиф Тамер Мохамед Махмуд. Применение высокооктановых изоолефиновых углеводородов при производстве автомобильного бензина;[Место защиты: ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина».], 2021

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИМЕНИ И. М. ГУБКИНА»
на правах рукописи
АБДЕЛЛАТИФ ТАМЕР МОХАМЕД МАХМУД
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКООКТАНОВЫХ ИЗООЛЕФИНОВЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АВТОМОБИЛЬНОГО
БЕНЗИНА
Специальность 2.6.12. - Химическая технология топлива и высокоэнергетических
веществ
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель:
Кандидат технических наук Ершов М.А.
Москва - 2021
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА АВТОМОБИЛЬНОГО БЕНЗИНА И
ВЫСОКООКТАНОВЫХ ИЗООЛЕФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ 11
1.1 Перспективы производства автомобильного бензина 11
1.1.1 Тенденции развития рынка и требований к качеству автомобильного
бензина 11
1.1.2 Перспективные технологии бензиновых двигателей 31
1.1.3 Перспективные компоненты автомобильного бензина 43
1.2 Технология производства высокооктановых изоолефиновых углеводородов 54
1.3 Постановка задач исследования 57
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 59
2.1 Объекты исследования 59
2.2 Методы исследования 63
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЫСОКООКТАНОВЫХ ИЗООЛЕФИНОВЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЬНОГО БЕНЗИНА 66
3.1 Исследование влияния изооктена на физико-химические и эксплуатационные
свойства автомобильного бензина в сравнении с МТБЭ и ТАМЭ 66
3.2 Исследование влияния изогексена на физико-химические и эксплуатационные
свойства автомобильного бензина в сравнении с МТБЭ и ТАМЭ 73
3.3 Исследование эффекта гиперусиления детонационной стойкости автомобильного бензина при добавлении изоолефиновых углеводородов. 79
4 РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АВТОМОБИЛЬНОГО БЕНЗИНА НА ОСНОВЕ ГАЗОВОГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКООКТАНОВЫХ ИЗООЛЕФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ 92
5 РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМОБИЛЬНОГО БЕНЗИНА
РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 107
ПРИЛОЖЕНИЕ А 122

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итоги выполненного исследования
Получены результаты исследований влияния изоолефиновых углеводородов: изооктена и изогексена на изменение детонационной стойкости основных бензиновых компонентов и установлено, что антидетонационная эффективность изоолефинов увеличивается в ряду: бензин каталитического риформинга < бензин каталитического крекинга < изомеризат < низкооктановая смесь «70».
Рассчитаны граничные значения антидетонационной эффективности изоолефиновых углеводородов при концентрации 20% масс. в основных бензиновых компонентах, выраженные в октановых числах смешения: изооктена ОЧИсм = 108-150, ОЧМсм = 92-136, изогексена ОЧИсм = 104-145, ОЧМсм = 83-122.
Впервые показан экстремальный характер зависимости ОЧМ смеси изооктена или изогексена с низкооктановой смесью «70» при добавлении не менее 50% масс. изоолефинов (эффект гиперусиления детонационной стойкости), что объясняется поглощением олефинами наиболее реактивных радикалов (•OH, -O2H, -CH3, •H), приводящих к ускорению реакций горения, с образованием метастабильных аллилгидропероксидов, а также значительно более высокой скоростью реакций радикального отщепления водорода у олефиновых углеводородов по сравнению с парафиновыми.
Показано, что индукционный период изооктана при добавлении изоолефиновых углеводородов снижается экспоненциально, при этом установлены граничные значения концентрации изоолефинов при смешении с изооктаном, обеспечивающие величину индукционного периода смеси, соответствующую установленной норме (не ниже 360 мин.), которые составляют не более 50% масс. для изооктена и не более 10% масс. для изогексена. Добавление 0,1% масс. антиокислительной присадки 2,6- дитретбутил-4-метилфенол повышает индукционный период чистых изооктена и изогексена до уровня выше 1200 мин.
Предложена технологическая концепция, которая может позволить организовать производство высокооктанового бензина на базе газоперерабатывающих комплексов с вовлечением изоолефиновых углеводородов, оксигенатов и изооктана собственного производства и покупных ароматических углеводородов. Разработана и запатентована топливная композиция получения высокооктанового автомобильного бензина согласно предложенной концепции (патент РФ № 2740554) следующего состава (% масс.): БГС - 46-56, изопентановая фракция - до 4, ароматический компонент - до 20, МТБЭ - 14-15, изоолефиновые углеводороды - 15-16, изооктан - до 20.
Разработана цифровая модель для оценки основных эксплуатационных свойств топливных композиций автомобильного бензина различного состава, а также расчета комплексного показателя эффективности автомобильного бензина при работе на двигателях различных конструкций.
Рекомендации
Результаты работы могут быть использованы для организации производства высокооктанового бензина на базе газоперерабатывающих предприятий.
Перспективы дальнейшей разработки темы
Дальнейший научный интерес заключается в продолжении исследований эффекта гиперусиления детонационной стойкости при сочетании углеводородов различных классов, что позволит на практике повысить эффективность производства товарного автомобильного бензина.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
В настоящей НИР применяют следующие сокращения и обозначения: АИ - антидетонационный индекс БГС - бензин газовый стабильный ВТХ - всемирная топливная хартия ДВС - двигатель внутреннего сгорания ДНП - давление насыщенных паров ИТЧ - индекс твердых частиц КПД - коэффициент полезного действия ММТ - метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца МТБЭ - метил-трет-бутиловый эфир НПЗ - нефтеперерабатывающий завод