Кислотно-каталитическое алкилирование (стр. 3 из 3)
С учетом указанных факторов предложено вместо косвенной оценки параметров горения топлив непосредственно измерять естественные физические параметры — температуру, скорость, выделяемую энергию и ускорение холодно-каменного окисления на различных стадиях.
Для исследования процессов холоднопламенного окисления углеводородного сырья в реальном масштабе времени создана установка, структурная схема которой приведена на рис. 1.Установка включает: аналитический блок с реактором холоднопламенного окисления; устройство для измерения параметров окислительного процесса; элементы для контроля состояния реактора и регулировки скорости потока воздуха; персональный компьютер, который обеспечивает необходимую последовательность действий оператора, прием, преобразование и тематическую обработку сигнала от аналитического блока, отображает на дисплее текущую информацию о состоянии прибора и результатах измерения; пневмоблок (с компрессором, ресивером и пенным измерителем скорости потока воздуха), служащий для создания стабильного воздушного потока через реактор.
Рис. 1. Структурная схема установки для исследования холоднопламенного окисления топливовоздушной смеси в реальном масштабе времени.
После включения установки реактор нагревается до температуры возникновения холоднопламенного окисления бензинов, в дальнейшем эта температура поддерживается автоматически. Поток воздуха, необходимый для поддержания холоднопламенного окисления, подается в реактор пневмоблока. Анализируемый бензин, контрольное топливо, вводится в реактор с помощью микрошприца. Смешавшись с потоком воздуха, топливо нагревается до температуры реактора, что приводит к его холоднопламенному окислению, сопровождаемому выделениемтепла. Датчик температуры, расположенный в реакторе, преобразует тепловое воздействие в электрический сигал, который поступает в аналого-цифровой преобразователь, а затем в цифровом виде в персональный компьютер.
Если в реактор, нагретый до температуры, при которой начинается холоднопламенное окисление, ввести смесь топлива с воздухом, то температура реактора будет изменяться согласно соответствующей кривой на рис. 2.
Такой характер искривления можно объяснить следующими процессами. При попадании в реактор смеси паров топлива с воздухом температура внутри него несколько снижается, поскольку часть энергии расходуется на нагревание смеси. Через время (х), включается система автоматического слежения за температурой внутри реактора и происходит компенсация потери тепловой энергии. После этого собственно и наступает процесс холоднопламенного окисления, сопровождаемый выделением большого количества тепла.
Ход процесса окисления анализируется компьютером традиционными методами. Качество анализа определяется числом сопоставляемых параметров и точностью их измерения.
На рис. 3 приведено несколько характерных кривых холоднопламенного окисления дозы топлива в потоке воздуха. Как видно, для образцов бензина с разным октановым числом на выходе термодатчика наблюдается экстремум напряжения. Максимальное напряжение Umaxсигнала, соответствующее максимальной температуре окисления (см. рис. 2), принадлежит топливу с минимальным октановым числом.
Максимум амплитуды кривых равномерно снижается с повышением октанового числа контрольного топлива. Этот параметр достаточно точно характеризует детонационную стойкость и может быть использован для ее оценки в первом приближении. Аналогичные кривые получены для бензинов и их компонентов. Разработанные для персонального компьютера программы позволяют непосредственно определять максимум температуры или преобразовывать сигнал в значение октанового числа.
Прибор в сочетании с программным обеспечением для обработки значений температуры, времени, скорости и ускорения процесса горения на всех стадиях его развития позволяет определять октановое число бензинов с различными высокооктановыми добавками. Сравнение результатов оценки октанового числа товарных бензинов стандартными методами и на разработанном приборе показало их высокую сходимость.
Прибор рассчитан на круглосуточную работу и потребляет не более 500 Вт электроэнергии. Он свободно размещается на лабораторном столе благодаря малым габаритам, не требует специального помещения и вентиляции, экономичен и позволяет за 8 ч производить 50 измерений и более. Масса комплекта — не более 10кг.[6,ст.69-70].
Газохроматографический метод. Детонационная стойкость. Газохроматографический метод определения этой характеристики, выражаемой октановым числом, основан на предположении, что каждому индивидуальному компоненту бензина соответствует определенный эффективный октановый коэффициент. Эффективное октановое число бензина как смеси находят суммированием произведений массовой доли индивидуальных компонентов на их эффективные октановые коэффициенты.
,где Θ — октановое число бензина; W— массовая доля октановой группы. Для упрощения процедуры расчета хроматограмму разбивают на 31 группу:
Эффективные октановые коэффициенты, найденные нами методом линейной регрессии по хроматографическим данным для образцов аттестованных бензинов, приведены в табл. 3.
Анализ результатов определения октанового числа по моторному и исследовательскому методам показал, что отклонение октанового числа, рассчитанного по хроматограмме, от октанового числа, определенного на стандартном одноцилиндровом двигателе по ГОСТ 511—82 и ГОСТ 8226—82, не превышает 0,5 ед.[5, ст. 46].
Таблица 3. Характеристики хроматографических групп бензина
2.2 Метод определения давления насыщенных паров бензинов.
Под давлением насыщенных паров понимают давление, развиваемое парами при данной температуре в условиях равновесия с жидкостью. Температура, при которой давление насыщенных паров становится равным давлению в системе, называется температурой кипения вещества. Давление насыщенных паров нефти и нефтепродуктов до некоторой степени характеризует их испаряемость, наличие в них легких компонентов, растворенных газов и т.д. Оно резко увеличивается с повышением температуры. При одной и той же температуре меньшим давлением насыщенных паров характеризуются более легкие нефтепродукты. Для определения давления насыщенных паров бензинов воспользуемся одним из методов.
Газохроматографический метод. Определение давления насыщенных паров бензинов - важная в практическом отношении характеристика бензина является функцией его молекулярного состава и может быть рассчитана по хроматографическим данным DHA с помощью формулы:
где Р — давление насыщенных паров; CV — мольная доля n-й октановой группы бензина; pf — эффективное парциальное давление компонентов n-й группы, определяемой по табл. 3. Отклонение давления насыщенных паров по хромотограмме от измеренного по ГОСТ-52 не превышает 5 кПа (рис. 4).
 |
Рис.4.Отклонение давления насыщенных паров.
Заключение
В данной работе рассмотрены современные методы производства высокооктановых изопарафиновов лежат реакции изомеризации н-парафинов и алкилирования парафиновых углеродов олефиновыми углеродами С2 – С5. Проведенный анализ процессов сернокислотного и фтороводородного алкилирования показал, что каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки. Однако в современных условиях предпочтение нужно отдать фтороводородному алкилированию, как менее материалоемкому и энергоемкому.
Рассмотрены методы определения октанового числа и давления насыщенных паров бензинов. Некоторые методы возможно применять непосредственно в производственном процессе. Это позволяет производить корректировку режима установок и контролировать заданное качество алкилата по октановому числу и давлению насыщенных паров.
Литература
1. Справочник нефтепереработчика. Под. ред. Ластовкина Г. А. –М: Химия, 1986г.
2. Основные процессы химической переработки газа. Николаев В.В., Бусыгин И.Г., Бусыгина Н.В.,Палашарчук В.С., Тамавян Б.П.:- М: Издательство “Недра” 1996г
3. УМК ”Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций.” Под. ред. Ткачева С.М. Новополоцк, 2006г.
4. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. Гуревич И.Л.-М:Xимия, 1972г.
5. ”Химия и технология топлив и масел.” 2001г, №4.
6. ”Химия и технология топлив и масел.” 2003г, №1-2.
7. ”Химия и технология топлив и масел.” 2005г, №1.
8. ”Химия и технология топлив и масел.” 2000г, №1.