1.2 Автомобильдін бензинінің өндірістік технологиясы

Автомобилдік бензиндерді мұнайдың өңдеуінің жолымен, газды конденсаттан, табиғи газдан, көмірден, жертезек және жанғыш тақтатастардан, және көміртектің және сутегінің тотыктар синтезімен алуға болады.

Автомобильдік бензинді негізгі шикізат бұл мұнай: 25% мұнай бүкіл әлемде бензинге өндірілетін.

Рессейде тауарлы бензинді мұнай газоконденсаттан өндіреді. Газ өндірілетін зауыттарда сұйық көмірсутектің газдарынан жаңа газдалған бензин өндіреді. Газдалған бензиндер жақсы оталдыратын қасиеттеріне ие және көп емес мөлшерде бензинге қосқанда оның эксплуатациялық қасиеттерін жақсартады. Қазіргі бензиндер компонентерді араластыру арқылы дайындайды, тура айдау арқылы алынған, каталитикалық риформинг және каталитиқалық крекинг, изомеризация, алкилирования, полимеризации және басқа мұнай мен газды өңдеу әдістері.

Компонентердін сапасы, әр түрлі автомобильдік бензиндерді істеу үшін қолданылатын бір бірінен ажыратылады және кәсіпорынның технологиялық мүмкіндіктеріне тәуелді болады. Тауарлық бензиндер бір маркалық, бірақ әр түрлі мұнай өңдеу зауыттарында шығарылған бір біріне ұқсас емес компонентті және фракциялық құрамдарға ие, нақты мұнай өңлеу кәсіпорындарында технологиялық процестің және оларға өңдейтін шикізаттың ерекшелішімен сипатталады. Тіпті бір марқалық бензиндер нақты зауытпен әртүрлі уақытта шығатын компоненттік құрамымен ажыратылады.

1-ші суретте мұнайдың өңдеуінің автомобилдік бензиннің алу мақсаты

1-ші сурет. Мұнайдың өңдеуінің автомобилдік бензиннің алу жобасы.

Бензиннің өндірісінің негізгі технологиялық процестегі каталитикалық риформинг және каталитикалық крекинг болып табылады. Ароматтық көмірсутектердің шектеулерге қарамастан каталитикалық риформинг процессі маңызды бензин шығаратын процесс болып қалады, өй ткені ол жоғары октандық компоненттің негізгі көзі.

Себепті моторлық отындарда күкірттің мөлшеріне қатаң норма салынды өйткені гидрокүкіртсіздендіру алымдылықты жоғарлату үшін, бірақ ол қосымша сутегіні пайдаланады.

Сыбағаның және өндірісте риформинг бензинінің рөлінің төмендету экологиялық таза бензиндер кесімді тек ароматтық көмірсутектің мазмұнының шектеуі, бірақ октандық мінездемелердің жарытымсыз таратушылықпен катализат фракцияларының 100 °С дейін.

Бұл жағдаймен байланысты бензин риформингі бензолдың және бензиннің С5 — 100 °С изомерлеуінің аулақтауының процестерімен тіркестіруге қажет. Соңғы жылдары технология және коммерциялық белсенділік жаңа каталитикалық крекинг қондырғылардың мұнай өңдеуді зауыттарды әлемде салу рекордтық биік деңгейді ие болып жатыр.

Ақырында, егер қазіргі уақытта әлемде шығарылатын каталитиқалық крекинг бензині риформинг және изомерлеудің бензинінің өндірімінің соманың көлемімен іс жүзінде теңесті. Арада ең жақын келешекте каталитикалық крекингтің бензині плюс сол мен байланысты компонентер автобензиннің өндірісінде алға шығады, мұнай өңдеуді зауыттарында риформинг үдерістеріне карағанда, өйткені риформинг процессі мұнайды қосымша өңдейді.

Соңғы 10-15 жыл каталитикалық крекингтің процесі бірталай жаңартылды, әсіресе құнын көбейту мақсатында .

Отандық мұнай өңдеуді зауыттарында каталитикалық крекингтің қондырғылары пайдаланылады лифт-реакторімен бастапқы шикізаттың гидротазарту - вакуумдық газойльдің жылына 2 миллион тонна алынады. Осы қондырғылар бензинді қамтамасыздандырады 50% кем емес шикізатта, мотор әдіске октандық сан 80-82 тең. Октандық мінездеменің жақсартуы катализатордың талғамының және қондырғының жұмысының қатаң режимі.

Егер төменгі температурада қайнайтын каталитиқалық крекингдегі бензинді этилдесек,эфирдін шығуы 40-50% өседі.

Каталитикалық крекингтің қондырғыларында бензиннің айырылу процесінің каталитикалық дистилляциянің алу болады С5 фракциясының бензинің - 100 °С мен. Каталитикалық дистилляция процесінде бензиннің бөлінуі каталитикалық крекинг қондырғысында С5 — 100 °С бензинді қажетті этерификация үшін алуға болады.Этерификация процесі ддиендермен күкіртті қосылыстардан тазартуды қажет етеді.Диолефиндер мөлшері реакторколоннада 0,1 %тен— 0,05%ке дейін селективті гидрлеу жолымен төмендейді. Этерификация нәтижесінде каталитикалық крекингтің С5 — 100 °С фракциясының октан индексі 2-3 бірлікке өседі, ал олефиндердің құрамы 25%-ке төмендейді. Қажетті заводтан МТАЭ және МТГЭ сомасы қаншалықты алынса, (метил-третгекси-лді және метил-трет-гептилді эфир) оның таза күйде бөлінуін қажет етпейді.

Реформулирленген тауарлы бензин ресурсінің өсуіндегі маңызды орынды каталитикалық крекингтегі пропилен алады.Зауыттан шығатын каталитикалық крекингтен қатаң режимдегі жаңа пропилен катализаторы көлемінің үлкеюі,пропиленді өткізбейтін,көп жағдайда өндіріс ұйымдарында диизо-пропилового эфира (ДИПЭ) қолданылады.

ДИПЭ МТБЭ, МТАЭ-мен бәсекелестік қасиет көрсетеді. 15,7% оттек (МТБЭ — 18,2%, МТАЭ — 15,7%)құрайды,моторлы әдіс бойынша 98 бірлік ,зерртеу әдісі бойынша 112 октан санына ие, октан индексі 105 (МТБЭ — 108 ед., МТАЭ — 104 ед.), жану жылуы 9400 ккал/кг, қайнау температурасы 68 °С, қаныққан булар қысымы Рейд бойынша — 30 кПа (МТБЭ — 60 кПа). ДИПЭ-нің гидроперекис түзуге қабілеттілігі оның кемшілігі болып табылады.Каталитикалық крекинг технологиясының техникалық прогресі C3 — С7 жеңіл олефиндердің шығымын көбейтті және ароматты көмірсутектермен байытылған жоғары қайнайтын бензин фракциясының шығымын азайтты.Каталитикалық крекингте бензинді облагоаживание суммарлы эффектісін тиімді пайдалану (ДИПЭ + МТБЭ + алкилат + этерификат С5 — С7) — біртіндеп өседі.

Қазіргі кезде алкилат экологиялық таза бензиннің маңызды компоненті.Алкилат-бензиннің идеальды компоненті,зерттеу және моторлы әдіс бойынша жоғары октан саны бар,төмен қаныққан булар қысымы бар,ароматты қосылыстарында олефиндер және күкірт болмайды.

Алкилирлеу-тек бензиндегі ароматты көмірсутектердің төмендеуіндегі октан санын көтеру ғана емес,сонымен бірге оның буланғыштығын төмендететін процесс. С4 — С5 фракцияларындағы жоғары қаныққан булар қысымы тауралы бензинді пайдаланғанда өсу мүмкіндігін алады,сондықтан алкилирлеу процесі қаныққан булар қысымын төмендетіп,және моторлы әдіс бойынша бірдей уақытта өнімнің октан санын көбейтеді,ол қазіргі заманға сай автобензин өндірісінде маңызды орын алады.

Тауарлы бензинді моторлы әдіспен жоғары октан санын алу жолын бензол және басқа да бензин құрамындағы алкилат пен эфирлер (МТБЭ, МТАЭ) каталитикалық риформинг процесінде ыңғайлы шарттарда алумен алмастырды.Каталитикалық риформинг процесінде процесстің қаталдығының төмендеуі катализатор қызметінің мерзімін көбейтті және құрылғының жұмыс периоды мен оның регенерациясының арасында төменгі мөлшердегі ароматты көмірсутекті катализат шығымы жоғарылайды, гидротазалау құрылғысында алынатын сутектің сапасы жақсарады.

Күкіртқышқылды алкилирлеу процесінде ең жақсы шикізат нормаль бутилен қатары болады,өзінің құрамында изобутилен болмайды. С4 фракциясының каталитикалық крекингпен байланысы изобутиленді талғампаздықпен бөлу үшін алдын-ала метанолды этерифицирлейді,ал рафинат алкилирлеуге жіберіледі,екі эффектіні қамтамасыздандырады: МТБЭ және бірыңғай технологиялық ағымда алкилат алынуы.

С5 диалкил қатарын пайдалану және Европада құрамында жоғары тауарла автобензиндерді метанол 3%-ке дейін метанол, 5%-ке дейін этанол жібереді,7%-ке дейін третбутил спирті және 10%-ке дейін изопропилнемесе изобутил спирті жіберіледі. Мұнда оттегінің массалық үлесі 2,7%-дан аспауы керек.Бензинге метанолды қосқанда міндетті түрде тұрақтандырғыш агенттер қосады.Этанолды қосқанда да тұрақтандырғыш агенттер қосады.Егер су бөліну қаупі болса, бензинге антикоррозиялық қосындылар қосуға болады.Бензиннің құрамын 10%-ке дейін этанолды төмендетуге болады және сондай көлемдегі ароматты көмірсутектердің мөлшері тауарлы бензиннің детонациялық тұрақтылығын төмендетусіз –ақ жақсартуға боады.

Спиртті қосындының кемшілігі болып төмен гидролитикалық тұрақтылық және төменгі антикоррозиялық қасиет болып табылады. Спирттер шданг матералына өтіп кетеді және автомобиль және АЗС отындық жүйесі тығыздалып қатардан шығарады,герметикалық қасиеті бұзылады. Спиртті 2-3 рет пайдаланғанда шығатын газдар құрамындағы альдегидтер мөлері өседі. Алайда, шетел тәжірибелері көрсеткеніндей бензинге спирттік компоненттерді қолдану тек мұнай ресурстарын сақтау жоспарының перспективасы емес , мотор отынының экологиялық қасиетін жақсарту. Қосылатын спирт көлемі артық ароматты көмірсутектердің концентрациясын және автомобильден шығатын газдың құрамындағы көміртек оксидінің мөлшерін төмендетеді.

Ароматты көмірсутектер( толуол, ксилол) жоғары детонациялық тұрақтылық көрсетеді және бензиннің жоғары октанды компоненті ретінде қолданылады,ал ароматты көмірсутектердің азотқұрамды туындыларын октан санын көтеретін қосылыс ретінде пайдалануға болады.

N-метиланилиннің детонациялық қасиеті тетраэтилқорғасынның антидетонациялық қасиеті ашылған кезде бір уақытта ашылды.

N-метиланилин авиациялық бензинге қоспа ретінде Германияда және СССР-да қолданылды,ал автомобиль бензиндерінде қоспа ретінде Ресейде 1,3 %-ке дейін 10 жылдан астам уақытта пайданылып келеді.Қазіргі кезде октан санын көтеретін N-метиланилиннен тұратын қосындылар шығарылды: АДА, АвтоВэм, БВД, Феррада және басқалары.

Кестеде түрлі бензин компоненттеріндегі АДА, АвтоВэм, БВД және МТБЭ қоспаларының антидетонациялық эффективті бағалар нәтижелері келтірілген.

Компонент атауы	Октан саны: М.Ә. (мотор әдісі),З.Ә. (зерттеу әдісі )
	Шығарылатын			1% АДА		1% АвтоВэм		1,9% БВД		10% МТБЭ
	М.Ә.	З.Ә.	М.Ә.		З.Ә.	М.Ә.	З.Ә.	М.Ә.	З.Ә.		М.Ә.	З.Ә.
Тура айдалған бензин	58,8	62,1	64,4		65,8	70	69,4	66,7	67,9		66	66,8
О.Ч. өсімі	-	-	5,6		3,7	11,2	7,3	7,9	5,9		7,2	4,7
Бензин кат. риформинга	84,2	94,2	86,2		96,7	87,3	98,7	86,6	97,3		68,1	96
О.С. өсімі	-	-	2		2,5	3,1	4,5	2,4	3,1		1,9	1,8
Кат.риформинг бензин .	77,2	82,7	80,3		68,1	82,5	89,7	80,9	96,8		80,3	86
О.С. өсімі	-	-	3,1		3,4	5,3	7	3,7	4,1		3,1	3,3
Кат. Крекинг бензин	79,7	89,8	81		91,5	81,5	92	81,3	91,8		81,2	92,2
О.С. өсімі	-	-	1,3		1,7	1,8	2,2	1,6	2		1,5	2,4
Кокстелу бензин	59,2	62,8	63		66,5	68,4	73,1	63,5	67,1		64,6	68,3
О.С. өсімі	-	-	3,8		3,7	9,2	10,3	4,3	4,3		5,4	5,5
Алкилбензин	91,6	94,6	92,1		97,3	94,6	100,2	92,4	97,6		92,5	97,3
О.С.өсімі	-	-	0,5		2,7	3	5,6	0,8	3		0,9	2,7

АДА қоспасы-бұл практикалық N-метиланилин

АвтоВэм қоспасы- N-метиланилинмен марганецқосылысты компоненті

БВД қоспасы- N-метиланилиннің МТБЭ-мен қоспасы.

N-метиланилиннің марганецпен қоспасы синэнергетикалық эффект көрсетеді,яғни бензинде октан санының өсуі дәл осындай концентрацияда жекеленген жағдайда суммарлы өсіміне қарағанда антидетанаторды пайдаланғанда үлкенірек.Этилирленбеген бензиннің құрамында марганец негізді антидетонаторлар қатарында темірқұрамдас антидетонаторлар болуы мүмкін: карбинол-ферроцендер, диалкилферроцендер және ферроцендер Автобензинді зерттеу сынағы бойынша ферронцен құрамды қосылыстар . 1 дм³ бензинде 37мг-ға дейін темір болады.

Сапа бағасының квалификациялық әдістері

Бұл әдістер ғылыми-техникалық жолында өтен техниканың маңызды өзгерісі кезінде пайда болған мұнай өнімдерінің сапа көрсеткіші,ол минимальді аз уақытта, аз күш жұмсап,зеттелетін мұнай өнімдерінің үлгілерінің маңызды эксплуатациялық қасиеттерін сенімді бағалау.Көптеген жағдайларда мұндай әдістер ұзақ зерттеуді алмастырады.

Қазіргі уақытта квалификациялық әдіс практикалық барлық мұнай өнімдеріне арналған. Олар перспективтіболып есептеледі, олардың көмегімен тек мұнай өнімдерінің эксплуатациялық қасиет көрсеткішін жылдамдату емес, сонымен қатар химмотологияның өзекті сұрақтарын тез шешуге,одан әрі сенімділігіне тәуелді және қозғалтқыш жұмысының үнемділігі және энергетикалық ресуртарды рационалды пайдалану.Жылдамдатылған әдіс жинағы физико-химиялық қасиеттерді анықтау әдісімен бірге әрбір эксплуатациялық қасиеттің барлық қырларының бағасын,мұнай өнімдерінің толық сапа көрсеткішін объективті түрде береді .Мысалы, дизель отынының коррозиялық активтілігі лабораториялық жағдайда мынадай көрсеткіштермен бағаланады:

Жалпы күкірт мөлшері (ГОСТ 19121-73);

Суда еритін қышқылдар мен сілтілердің мөлшері (ГОСТ 6307-75);

Меркаптанды күкірттің мөлшері (ГОСТ 17323-71);

Күкіртсутек мөлшері (ГОСТ 17323-71);

Қышқылдық (ГОСТ 5985-79);

Мыс пластинкасына коррозия (ГОСТ 6321-69);

Жоғары температурадағы коррозиялық активтілік (ГОСТ 20449-75).

Қазіргі кезде ашылған және жиі қолданылатын квалификациялық әдіс практика жүзінде барлық отын түріне,майларға,арнайы сұйықтарға арналған.Квалификациялық әдіспен комплекс бойынша қасиетін анықтау зерртеудің 1-ші этапында тұрды,технологияның өзгеруі бойынша жаңа шикізаттан алынған заттар құрамында жаңа компоненттер, қосындылар тұрды.Бұндай отын үлгілері мен май материалдары тәжірибелі деген атау алды. Квалификациялық әдіс бойынша отын үлгілері мен май материалдары қабылданған негізгі шешімдерге қызмет етеді:

-Ұзақ зерттеу жұмысынсыз зерттелетін мұнай өнімдері

-Келесі зерттеулер көлемі(стендті, жолды, эксплуатациялық,және т.б)

-Функциональді зерттеуге қажеттілер(мысалы, арнайы программа бойынша коррозиялық активтілік )

Зерттеудің комплекс бойынша нәтижесінің бағасы және одан кейінгі отын мен майлаушы материалдардың қолданылуы міндетті түрде технико-экономикалық көрсеткіштерге негізделеді, ең бастылары: шикізат ресурстары бойынша негізгілері,өндіріс техеологиясының ерекшеліктері, тәжірибелі үлгінің бағасының жобасы,негізгі есеп эффектілерін енгізуден тұрады.

Бұл әдістің комплекстері унификация, классификация,отын және майлаушы материалдарддың өзара алмасуы сияқты сұрақтарды шешуде жиі қолданылады.Бұл ретте көрсетілгендей жаңа әдістің ашылуы корреляция нәтижесін үздіксіз көтеруін жетілдіріп,әдіс бойынша алынатын эксплуатациялық зерттеу және комплекс әдісінде квалификациялық бағаның қолдану аясын кеңейтеді.

Квалификациялық баға әдісінің құрылу принципі және әдістер комплексінің арасындағы айырмашылық және оған керісінше баға әдісі,отын түріне байланысты стандартта қабылданған.Негізгі мұнай өнімдерінің техникалық шарттары физико-химиялық сапа көрсеткішімен эксплуатациялық көрсеткіштерге негізделген.Мұнай өнімдерінің сапалық анализі технологиялық шарттарға сәйкес көптеген ұйымдастыру орындарында жиі жасауға тура келеді.(мұнай өңдейтін өндіріс орындарында,қоймаларда, мұнай базасындағы лаборатория тұтынушылары ,т.б)

Анализ өту уақыты,ереже бойынша шектеулі:күрделі әрі қымбат тұратын құрылғылар ұзақ қолданылады,бірақ барлық лабораторияларда емес.Бұл жағдайлардың барлығы мұнай өнімдерінің техникалық шарттарына сәйкес көрсеткіштерге қатаң түрде мәжбүрлейді. Мұнай өнімдерінің барлық сапа көрсеткіштерінің әдісі техникалық жағдайларғасәйкес, стандартты.

Стандартқа сай мұнай өнімдерінің сапа көрсеткіштерінің әдістері терең химмотологиялық анализді талап етеді.Әдіс саны техникалық жағдайларға сай болады, ол шектелмейді. Әдіс кешені сирек қолданылады, анализ өткізу үшін қолданылатын барлық аппараттар ірі зерттеу орталықтарындағы кейбір лабораторияларда және химмотологиялық орталықтарда құрылады.