Способ и устройство для производства товарных бензинов из жидких светлых фракций нефтепереработки

Развитие автомобильного двигателестроения идет по пути непрерывного увеличения степени сжатия. Эта тенденция до последнего времени являлась главной в совершенствовании конструкции автомобильных карбюраторных двигателей.Следует отметить, что обеспечение полного соответствия между требованиями двигателей и детонационной стойкостью топлива особенно важно при использовании вь 1 сокооктановых бензинов в связи с тем, что стоимость каждой октановой единицы резко возрастает с повышением общего уровня детонационной стойкости бензинов. Поэтому в пятидесятых годах за рубежом были проведены исследования, которые показали, что экономические выгоды от превышения степени сжатия двигателей будут превалировать над затратами в нефтепереработке, связанными с производством высокооктановых бензинов,при степенях сжатия двигателя 9,5-1 О,5 и октановых числах применяемых бензинов около 100. Но эти оптимальные значения были найдены для существовавшей в то время технологии получения бензинов с добавлением свинцовых антидетонаторов. В последние годы во всех экономически развитых странах наметилась тенденция последовательного сокращения содержания токсичного антидетонатора в бензинах вплоть до полного отказа от его применения в целях оздоровления окружающей среды. Повышение детонационной стойкости товарных бензинов с помощью высокооктановых компонентов намного дороже, чем с помощью свинцовых антидетонаторов. Поэтому с изменением технологии получения высокооктановых бензинов меняются и оптимальные значения степеней сжатия двигателей, а это в свою очередь повлечет за собой новое направление в развитии автомобильного двигателестроения.Совершенствование производства товарных бензинов связано со стремлением улучшить основное эксплуатационное свойство топлива - детонационную стойкость бензина. Анализ известных технологий показал, что вначале такое улучшение давалось легко. С появлением крекинга, вначале термического, а затем каталитического, улучшение детонационной стойкости бензинов сопровождалось увеличением их выхода из нефти.Дальнейшее повышение детонационной стойкости бензинов стало возможным благодаря созданию специальных процессов, направленных только на улучшение качества бензинов. Так появились процессы реформинга бензиновых фракций и процессы получения высокооктановых компонентов в результате алкилирования и изомеризации углеводородов.В последнее время появились новые требования к детонационной стойкости бензинов весьма существенным является не только высокая детонационная стойкость бензина в целом, но и равномерное распределение октанового числа по фракциям.Основная масса высокооктановых товарных бензинов, как показал анализ современных технологий их производства, представляет собой смесь преобладающего по объему основного (базового) бензина и высокооктановых компонентов (одного или нескольких),получаемую посредством компаундирования, так как готовить товарные высокооктановые бензины на отдельных нефтеперерабатывающих установках, как правило, экономически невыгодно, а часто просто невозможно 1.Компаундирование является завершающим процессом приготовления бензинов, поэтому подготовка и проведение его обуславливают качество товарной продукции, соответствие требованиям стандартов. Прежде чем приступить к компаундированию, разрабатывают рецептуру товарного бензина и технологию его приготовления 2.Сущность известного метода компаундирования, являющегося аналогом предлагаемого способа, заключается в том, что разработанную рецептуру товарного бензина подвергают циркуляционному гидромеханическому перемешиванию до достижения заданного значения детонационной стойкости.Однако известный способ компаундирования не позволяет получать истинный раствор бензиновых фракций, т.е. раствор, в котором дисперсные фазы (растворенные вещества) находятся в виде молекул или ионов, равномерно распределенных во всем объеме.Компаундирование образует жидкие системы бензиновых фракций, содержащие дисперсную фазу компонентов в виде относительно Крупных ассоциатов из молекул или ионов. Поэтому способ получения товарных бензинов известным компаундированием, в принципе, не может обеспечить равномерное распределение октанового числа по фракциям бензина. А это свойство имеет большое значение для обеспечения нормальной работы двигателя на переменных режимах, в частности при разгоне автомобиля. Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя достигается в результате резкого открытия дроссельной заслонки. При этом создаются особенно неблагоприятные условия для распь 1 ливания и испарения бензина вследствие того, что в первый момент после открытия дросселя значительно падает скорость подачи воздуха и уменьшается разряжение во впускной системе. Основная часть бензина оседает на стенках впускного трубопровода, а паровоздушная смесь обогащается низкокипящими углеводородами, т.е. происходит фракционирование бензина. Следовательно, сразу после открытия дросселя в цилиндры поступает лишь паровоздушная смесь, поскольку она обладает меньшей инерцией, чем жидкая пленка. Таким образом, вначале в цилиндры двигателя поступает горючая смесь, обогащенная низкокипящими углеводородами.Если низкокипящие фракции бензина имеют меньшую детонационную стойкость, чем высококипящие, а это имеет место в товарных бензинах, получаемых компаундированием, то при каждом открытии дросселя в течение какого-то времени в камерах сгорания возможна детонация. При этом происходит повышенный износ деталей цилиндропоршневой группь 1, прогорание прокладок головки блока и т.д.Таким образом, компаундирование не является рациональным способом приготовления товарных бензинов, так как не позволяетнаиболее полно использовать свойства всех бензиновых фракций переработки нефтиполучать продукцию, отвечающую требованиям двигателей по всем показателямполностью использовать ресурсы бензиновых фракций различных процессов переработки нефтиобеспечить не только высокую детонационную стойкость получаемых товарных бензинов в целом, но и равномерное распределение октанового числа по фракциям.Известно устройство для проведения компаундирования для разработанной рецептуры товарного бензина 1, включающее емкость смешения, насосный блок, гидромеханический смеситель, топливный фильтр, дозирующую аппаратуру, запорную и контрольноизмерительную арматуру, емкости хранения бензиновых фракций, высокооктановой присадки и обвязочные трубопроводы.Недостатком известного устройства является то, что получаемые с его помощью вь 1 сокооктановь 1 е товарные бензины не имеют равномерного распределения октанового числа по фракциям бензина.Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.Поставленная задача решается заявляемым способом производства товарных бензинов из жидких светлых фракций нефтепереработки, включающим крекинг жидких светлых фракций нефтепереработки и смешивание полученной смеси с расчетным количеством антидетонационной присадки за счет того, что крекинг осуществляют путем обработки жидкой светлой фракции нефтепереработки ультразвуком с частотой 15-500 кГц, звуковым давлением О,5-25,О кгс/см 2 и силой звука О,16-4 ОО Вт/см 2 при статическом давлении 1,4-4,5 кгс/см 2 и температуре от -3 О до 35 С до достижения содержания в ней 98-99 углеводородов от С 5 Н 12 до С 10 Н 12, а смешивание с антидетонационной присадкой производят при обработке ультразвуком с силой звука 1,5-2,2 Вт/см 2.Поставленная задача решается также устройством для производства товарных бензинов из жидких светлых фракций нефтепереработки, содержащим емкости, обвязочные трубопроводы с запорной арматурой и дозирующие устройства, за счет того, что емкости выполнены в виде содержащих измерители уровней емкостей для жидких светлых фрак ВУ 7266 С 12005.09.30ций нефтепереработки, товарного бензина, антидетонационной присадки, смешения жидких светлых фракций, соединенных обвязочнь 1 ми трубопроводами, снабженными запорно-регулируюшей арматурой, через фильтры и Дозирующие устройства со входом вь 1 полненного в виде низкочастотного диспергатора насосного блока, на выходе которого установлен высокочастотный ультразвуковой реактор-диспергатор, выход которого соединен с емкостью смешения и через фильтр - с емкостью для товарного бензина и выдающей магистралью.На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа производства товарных бензинов из жидких светлых фракций нефтепереработки.Устройство содержит емкости 1, 2, 3, соответственно, для светлых жидких фракций нефтепереработки, для смешивания светлых жидких фракций нефтепереработки с антидетонационной присадкой и для накопления и хранения товарного бензина, которые через обвязочнь 1 е трубопроводы и через запорные вентили 4, 5, 6, соответственно, состыкованы через запорно-регулировочнь 1 й вентиль 7 с входом фильтра 8, а емкость 9 для антидетонационной присадки через запорно-регулировочнь 1 й вентиль 10 подсоединена к входу фильтра 11. В свою очередь фильтры 8 и 11 своими выходами через счетчики 12 и 13, соответственно, подстыкованы к смесителю 14, который установлен на входе в насосный блок 15. На выходе последнего через запорно-регулировочнь 1 й вентиль 16 установлен вь 1 сокочастотнь 1 й ультразвуковой реактор-диспергатор 17, выход которого, с одной стороны,соединен через запорно-регулировочнь 1 й вентиль 18 с входом насосного блока 15, а, с другой стороны, через запорный вентиль 19, фильтр 20 и запорные вентили 21, 22 и 23 сость 1 кован, соответственно, с емкостью смешения 2, с емкостью накопления и хранения товарного бензина 3 и магистралью выдачи. Одновременно выход насосного блока 15 через запорно-регулировочнь 1 й вентиль 24 состыкован с емкостью светлых жидких фракций нефтепереработки 1 и имеет через запорно-регулировочнь 1 й вентиль 25 байпасную систему, а емкость 9 для антидетонационной присадки через запорный вентиль 26 снабжена заправочной магистралью.Емкость 2 обеспечивает смешивание жидких фракций нефтепереработки. На ее обечайке в верхней части установлены датчик уровня 28 и дренажно-предохранительный клапан 29, которые соответственно предохраняют от перелива и обеспечивают ее дренаж при заполнении и сливе. Внутри емкости 2 в ее верхней части вдоль продольной оси размешена перфорированная труба 30 для равномерного разбрызгивания потока жидкости.Емкость 3 служит для накопления, хранения и выдачи товарного бензина потребителям. На ее обечайке в верхней части установлены датчик уровня 31 и дренажно-предохранительный клапан 32, которые соответственно предохраняют от перелива и обеспечивают ее дренаж при заполнении слива.Фильтр 8 предназначен для очистки светлой жидкой фракции нефтепереработки от механических частиц. На входном и выходном патрубках фильтра установлены мановакууметры 33 и 34, соответственно, для контроля перепада давления. На крышке фильтра 8 установлен запорный вентиль 35, предназначенный для сброса давления газообразной фазы из фильтра 8. На корпусе фильтра 8 в его нижней части установлен запорный вентиль 36 для слива отстоя. Тонкость фильтрования составляет 150-200 мкм.Емкость 9 служит для приема и хранения антидетонационной присадки. На ее обечайке в верхней части установлены датчик уровня 37 и дренажно-предохранительнь 1 й клапан 38, которые соответственно предохраняют от перелива и обеспечивают ее дренаж при заполнении и сливе.Фильтр 11 предназначен для очистки антидетонационной присадки от механических частиц. На входном и выходном патрубках фильтра 11 установлены мановакууметры 39 и 40, соответственно, для контроля перепада давления. На крышке фильтра 11 установлен запорный вентиль 41, предназначенный для сброса давления газообразной фазы из фильтра 11. На корпусе фильтра 11 в его нижней части установлен запорный вентиль 42 для слива отстоя. Тонкость фильтрования составляет 150-200 мкм.Счетчик 12 предназначен для контроля во времени расхода подаваемой светлой фракции в смеситель 14.Счетчик 13 служит для контроля во времени расхода подаваемой антидетонационной присадки в смеситель 14.Смеситель 14 обеспечивает грубое перемешивание компонентов на входе в насосный блок 15.Насоснь 1 й блок 15 служит для получения грубодисперсной системы смешиваемых компонентов.В качестве насосного блока 15 может быть использован, например, Центробежный насос, который способен осуществлять только грубое диспергирование смешиваемых жидких компонентов и одновременно обеспечивать подачу и устойчивую работоспособность высокочастотного ультразвукового реактор-диспергатора 17 и подачу полученной в нем на молекулярно-ионном уровне смеси в емкость 2 смешивания или в емкость 3 накопления и хранения.Высокочастотный ультразвуковой реактор-диспергатор 17 предназначен для расщепления больших молекул углеводородов на более мелкие, для осуществления перестройки мелких и синтеза новых соединений под действием мощного ультразвукового поля, а также для диспергирования в слабом ультразвуковом поле антидетонационной присадки на молекулярно-ионном уровне в получаемый бензин.Фильтр 20 предназначен для тонкой очистки товарного бензина от механических частиц. На входном и выходном патрубках фильтра 20 установлены манометры 43 и 44, соответственно, для контроля перепада давления. На крышке фильтра 20 установлен запорный вентиль 45, предназначенный для сброса давления газообразной фазы из фильтра 20. На корпусе фильтра 20 в его нижней части установлен запорный вентиль 46 для слива отстоя. Тонкость фильтрования составляет 15-20 мкм.Устройство работает следующим образомИсходное состояние устройства - все запорные вентили закрыты.заполнение через запорный вентиль 47 емкости 1 светлой жидкой фракцией нефтепереработки, например фракцией сырого бензина. Заправка емкости 1 производится до верхнего предельного уровня. Контроль предельного уровня осуществляется датчиком уровня 26. Дренаж газообразной фазы из емкости 1 при заправке осуществляется через дренажнопредохранительный клапан 27. После заправки емкости 1 запорный вентиль 47 закрь 1 ваетсязаполнение через запорный вентиль 48 емкости 9 антидетонационной присадкой, например АДА (ТУ 38.401-58-61-93). Заправка емкости 9 производится до верхнего предельного уровня. Контроль предельного уровня осуществляется датчиком уровня 37. Дренаж газообразной фазы из емкости 9 при заправке осуществляется через дренажнопредохранительный клапан 38. После заправки емкости 9 запорный вентиль 48 закрь 1 ваетсяотбор проб светлой фракции нефтепереработки и антидетонационной присадки АДА из емкостей 1 и 9, соответственно, на химанализ. По результатам химанализа производится определение необходимых параметров технологического процесса производства товарного бензина из фракции сырого бензина с использованием антидетонационной присадки АДА.После подготовительных работ открываются запорный вентиль 4, запорно-регулировочнь 1 й вентиль 7 и запорный вентиль 24 и насосный блок 15 через фильтр 8, счетчик 12,смеситель 14 за счет статического давления заполняется из емкости 1 жидкой фракцией сырого бензина. Во время заполнения магистралей на крышке фильтра 8 открывается запорный вентиль 35 и производится дренаж газообразной фазы из фильтра 8. После полного заполнения фильтра 8 жидкой фракцией сырого бензина запорный вентиль 35 закрь 1 ва