Принятые и перспективные соотношения компонентов
при производстве высокооктановых бензинов
Авиационные бензины Бензин Б-70 ранее получали прямой перегонкой
отборных нефтей нафтенового основания с добавлением ароматических
компонентов в количествах, не превышающих 20% суммарного содержания
ароматических углеводородов в бензине. В настоящее время бензин Б-70
готовят на базе бензина катали-тического риформинга. Из каталйзата
риформинга удаляют ароматические углеводороды и полученный рафинат
смешивают с исходным катализатом. В смесь, состоящую из 50—55% рафина-та
и 30—40% катализата, добавляют 10—12% алкилбензина. Бензин В-70 можно
готовить компаундированием некоторых газокон-
денсатов с алкилбензином.
Авиационные бензины Б-100/130, Б-95/130 и Б-91/115 долгое время готовили
только на основе бензина двухступенчатого каталитического крекинга с
добавлением алкилбензина (20—40%) и немного толуола или алкилбензола. В
-последние годы на некоторых заводах эти бензины стали готовить на базе
бензинов каталитического риформинга. Так, бензин Б-100/130 получают
смешением 50% каталйзата риформинга жесткого режима с 50% алкил-бензина;
бензин Б-95/130 — смешением 50% каталйзата риформинга с 35—45%
алкилбензина и 5—10% легкой бензиновой фракции прямой перегонки. Бензин
Б-91/115 на одном из заводов готовят смешением 55,5% каталйзата
риформинга, 37,6% авиаалкилата и 6,9% толуола.
Во все высокооктановые авиационные бензины на заводских этилсмесительных
станциях вводят этиловую жидкость. Кроме того, в высокооктановые
авиационные бензины вводят в качестве антиокислителя п-оксидифениламин
(0,004—0,005%) и краситель (6 мг на 1 кг бензина). Бензин Б-100/130
окрашивают жирорастворимым темно-красным красителем Ж, бензин Б-95/130 —
жирорастворимым желтым красителем, а бензин Б-91/115—жирорастворимым
зеленым красителем 6Ж или жирорастворимым зеленым антрахиноновым
красителем или их смесью (в любом соот-ношении).
Автомобильные бензины. Рецептура приготовления товарных
автомобильных бензинов изменяется на заводе более часто, чем рецептура
получения авиационных бензинов. Компонентный состав товарных
автомобильных бензинов одной и той же марки и вида, но производства
разных НПЗ, может существенно различаться. Любые виды ремонтов
установок, изменения плана по выпуску различных марок бензинов и другие
заводские мероприятия влияют на качество и объем компонентов,
вовлекаемых для приготовления товарных автомобильных бензинов. Можно
рассматривать-лишь некоторые общие закономерности [2].
Бензин А-72 и А-76 готовят компаундированием бензинов прямой перегонки,
термических и каталитических процессов. Для получения бензинов зимнего
вида используют низкокипящие компоненты, например газовый бензин и
отработанную бутан-бути-леновую фракцию. Бензин А-76 по компонентному
составу иногда не отличается от бензина А-72, но в первый добавляют
этиловую жидкость. При необходимости получения бензина А-76
неэтилированного в него добавляют больше компонентов, полученных
каталитическими процессами.
Бензин АИ-93 готовят главным образом на базе бензина плат-форминга
жесткого режима. Для обеспечения требований по фракционному составу в
него добавляют алкилбензин. Введение алкил-бензина несколько выравнивает
распределение детонационной стойкости по фракциям и снижает общее
содержание ароматических углеводородов.
Бензин АИ-98 можно получать из неэтилированного бензина АИ-93 с
добавлением в него этиловой жидкости. Для получения бензина АИ-98
неэтилированного необходимо использовать алкилбензин в смеси с
ароматическими углеводородами. Каких-либо
технически обоснованных и экономически выгодных
рецептур приготовления неэтилированных бензинов АИ-98 пока не
разработано.
Как правило, товарные высокооктановые бензины выпускают с
нефтеперерабатывающих заводов с запасом качества по основным
показателям. Наименьший запас обычно бывает по детонационной стойкости;
октановые числа товарных бензинов либо точно' соответствуют
установленным требованиям, либо превышают их на десятые доли октановой
единицы.
Перспективы развития производства товарных бензинов в нашей стране
связаны с увеличением доли выработки высокооктановых бензинов за счет
низкооктановых. Для повышения детонационной стойкости товарных бензинов
на НПЗ вводят в строй новые установки каталитического крекинга и
риформинга с новыми, более эффективными катализаторами, установки
алкилирования, изомеризации и других процессов производства
высокооктановых компонентов.
Содержание в товарных бензинах компонентов, полученных каталитическими
процессами, будет непрерывно возрастать. Такие бензины, кроме высокого
октанового числа, имеют и более высокое качество: содержат меньше общей
и меркаптановой серы, смолистых веществ, обладают более высокой
химической стабильностью. Таким образом, эксплуатационные свойства
бензинов в перспективе будут улучшаться практически по всем показателям.
В ближайшее время следует ожидать расширения ассортимента присадок,
применяемых в бензинах и повышения их эффективности.
Математические описания процессов смешения
При смешении нефтепродуктов наиболее просто рассчитать содержание в
смеси вещества, присутствующего в каждом из смешиваемых компонентов.
Если Xi — доля i-гo компонента в смеси, a Zi — доля вещества в i-м
компоненте, то для смеси имеем
Чаще пользуются первым уравнением, так как оно справедливо и для Xi,
имеющих смысл количеств компонентов. Оба уравнения характеризуют
линейный аддитивный закон смешения. Их используют, например, для расчета
содержания в смеси серы, парафинов и т. п. В тех случаях, когда задано
ограничение на величину z, оптимальные значения можно .подобрать,
пользуясь ме-тодами линейного программирования. Такой подход оказался во
многих случаях весьма плодотворным, и это привело к «популярности»
приведенных уравнений.
Однако при расчете физико-химических и технических характеристик смесей
линейные уравнения выполняются лишь для небольших интервалов изменения
Xi. В тех случаях, когда л:,- могут меняться в широких пределах,
линейные уравнения оказываются неадекватными, и их использование может
привести к значительным техническим потерям. Например, октановое число
смеси бензинов, давление пара смеси мазутов нелинейно связаны с массами
компонентов. Нелинейность становится особенно заметной, когда в смесь
вводится присадка, улучшающая рассчитываемую характеристику, например
этиловая жидкость, повышающая октановое число. Для каждого из
смешиваемых компонентов изменение характеристики различно, оно нелинейно
связано с содержанием присадки х„. Вследствие этого зависимость z = f(zi,xi,xn)
оказывается существенно нелинейной.
В ряде работ предложены модификации указанных выше уравнений с целью их
применения для расчета неаддитивных (нелинейных) характеристик.
Например, в работе [11] предложено перейти к уравнению
Последнее уравнение (как и ряд других соотношений
такого же типа) содержит большое число коэффициентов и требует
выполнения значительного объема исследований для их определения. Кроме
того, нужно учитывать, что коэффициенты а/о могут зависеть от X; (в
противном случае указанное уравнение является линейным при отсутствии
присадки).
Сложность построения универсальной нелинейной модели на основе
регрессионного анализа привела к разбиению области изменений х на
«узкие» подобласти и использованию первых двух уравнений в такой «узкой»
области. Этот метод особенно эффективен при расчете смешения на
нефтеперерабатывающих заводах.
Оригинальным направлением в моделировании процессов смешения является
создание «универсальной» линеаризованной модели, в основу которой
положены следующие принципы, справедливые для любых процессов смешения
[12]:
1) коммутативность (порядок смешения не сказывается на результатах) ;
2) ассоциативность (смешение третьего компонента со смесью компонентов
первых двух дает тот же результат, что и смешение первого компонента со
смесью второго и третьего компонентов);
3) отсутствие влияния на свойства смеси и ее
объема;
4) постоянство характеристик компонента (если к компоненту ничего не
добавлено, его свойства не меняются);
5) отсутствие изменений свойств при смешении одного и того же
компонента.