高辛烷值汽油组分生产技术
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2017年11月不同组分对汽油辛烷值的影响司延龙郜佳(中国石油兰州石化公司炼油厂,甘肃兰州730060)摘要:辛烷值对于汽油来说是至关重要的物理参数,它代表了汽油的产品质量。
轻汽油醚化生产混合醚工艺可以将催化裂化的轻汽油中的活性烯烃转化为叔烷基醚,不但降低了汽油中的烯烃含量,还可以提高汽油的辛烷值和氧含量,并且同时可降低汽油的蒸汽压。
汽油醚化装置能够有效的改变现有我国汽油的产品质量,其中产品中掺入的MTBE 能够大大提升汽油的辛烷值,而TAME 则能改变汽油对大气的光化学稳定性。
关键词:辛烷值;汽油醚化;MTBE ;TAME1工艺原理兰州石化汽油醚化装置是以催化裂化汽油中轻汽油为原料,以初馏点为75℃馏分的叔戊烯、叔己烯和叔庚烯为主要烯烃,在酸性树脂催化剂的存在下与甲醇进行醚化反应,生成相应的甲基叔丁基醚(MTBE )、甲基叔戊基醚(TAME )、甲基叔己基醚(THxME )、甲基叔庚基醚(THeME),从而得到辛烷值较高而蒸汽压较低的醚化汽油,又称醇醚汽油。
醇醚汽油主要是指甲醇汽油,是一种新型可替代普通汽油的产品,它能够有效的降低对大气的污染,同时也降低了国家对能源的进口,有着极好的经济效益。
甲醇的研究法辛烷值为112,马达法辛烷值为106,由于甲醇的辛烷值很高,所以用汽油与甲醇发生化合反应,产生的MT⁃BE (甲基叔丁基醚)与TAME (甲基叔戊基醚)亦可以有效的提高汽油的抗暴性。
清洁环保醇醚分子中含有助燃的氧,甲醇的分子量小,只含有一个炭,氧分子的含量高达50%,燃烧充分速度快,能稀薄燃烧、效率高,燃烧后主要形成H 2O 和CO 2,燃烧时需要的空气量少,故而进入的惰性氮气也少,排放的氮氧化合物远远低于普通汽油。
1.1MTBE 与TAME性质化学分子式分子量碳含量(质量分数)%氢含量(质量分数)%氧含量(质量分数)%密度(25℃)/kg •L -1MON RONMTBE CH 3OC(CH 3)38868.213.618.20.7419117TAME CH 3OC(CH 3)2C 2H 510270.613.715.70.7798111汽油C 4-C 12烃类58--18085--8812--1500.7--0.7872--8684--98表1MTBE 、TAME 和汽油的部分理化性质比较作为高辛烷值汽油调和组分的醚类含氧化合物中,我们主要使用的是甲基叔丁基醚,即MTBE ,它也如今成为全世界使用最广泛的调和剂,它也能有效的提高汽油的调和辛烷值。
85.2一、蒸汽压与辛烷值关系汽油中丁烷含量直接影响汽油的蒸汽压。
汽油的MON及R0N均随着蒸汽压的升高而增加,其中R0N增加的幅度更为显著。
丁烷不仅本身具有高的R0N及MON.而且有高的调和辛烷值。
汽油蒸汽压每增加10千帕,R0N可增加0.9。
二、汽油组分与蒸汽压关系汽油组分为: C5--C11,还带有少量C4组份。
40℃时,纯烃蒸汽压数值如下:C400.39MPa,C50:0.12MPa,C=4-1:0.16MPa,反C=4-2:0.12Mpa,顺C=4-2:0.11MPa,C=5-1:0.04Mpa,可见,在某一温度下,同种烃类,C4蒸汽压比C5高许多。
因此认为影响汽油蒸汽压的主要组分是C4。
三、辛烷值定义所谓90号、93号、97号无铅汽油,是指它们分别含有90%、93%、97%的抗爆震能力强的“异辛烷”,也就是说分别含有10%、7%、3%的抗爆震能力差的正庚烷。
于是辛烷值的高低就成了汽油发动机对抗爆震能力高低的指标。
应该用97号汽油的发动机,如果用90号汽油,当然容易产生爆震。
发动机压缩比与爆震目前汽车使用最多的是所谓的四行程发动机,它是利用活塞在气缸里往复运动,以“进气、压缩、爆发、排气”四个行程,吸入汽油与空气的混合物,然后压缩它,再用火花塞点爆它而获得动力,得到动力后,再排出点爆后的废气。
首先我们要了解的是,四行程发动机用的燃料不一定是汽油,压缩天然气、液化石油气,甚至酒精,都可用来作为发动机的燃料。
汽油之所以会成为主要燃料,是因为它相对容易取得,较容易储存,相对价廉。
正因为发动机可使用多种燃料,因此,在发动机发展之初,工程师们也做过许多尝试,除了尝试发动机不同的设计会有不一样的性能之外,也尝试使用不同的燃料会得到什么不同的效果。
结果发现,当其它条件不变时,只要把发动机的压缩比提得愈高,就会得到更大的马力输出。
然而,压缩比却不是可以无限制提高的,当压缩比提得太高时,发动机就会出现爆震现象。
甲基叔丁基醚-MTBE简介甲基叔丁基醚,英文缩写为MTBE(methyl tert-butyl ether),溶点-109℃,沸点55.2℃,是一种无色、透明、高辛烷值的液体,具有醚样气味,是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组份,作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。
它不仅能有效提高汽油辛烷值,而且还能改善汽车性能,降低排气中CO含量,同时降低汽油生产成本。
另外,MTBE还是一种重要化工原料,如通过裂解可制备高纯异丁烯。
MTBE是含氧量为18.2%的有机醚类。
它的蒸汽比空气重,可沿地面扩散,与强氧化剂共存时可燃烧。
MTBE的纯度约为97%~99.5%,分子式为:CH3OC(CH3)3,相对分子量:88.15,CAS NO.:1634-04-4。
甲基叔丁基醚是一种高辛烷值(研究法辛烷值115)汽油添加剂,化学含氧量较甲醇低得多,利于暖车和节约燃料,蒸发潜热低,对冷启动有利,常用于无铅汽油和低铅油的调合。
也可以重新裂解为异丁烯,作为橡胶及其它化工产品的原料。
质量最好的甲基叔丁基醚,可以用作医药,是医药中间体。
俗称"医药级MTBE" ,“医药级甲基叔丁基醚”百度百科有相应解释。
要求纯度高,批次质量稳定,波动范围小。
组成部分MTBE是一种高辛烷值汽油组分,其基础辛烷值RON:118,MON:100,是优良的汽油高辛烷值添加剂和抗爆剂。
MTBE与汽油可以任意比例互溶而不发生分层现象,与汽油组分调和时,有良好的调和效应,调和辛烷值高于其净辛烷值。
MTBE含氧量相对较高,能够显著改善汽车尾气排放。
但如果加入的MTBE比例不加以控制、使理论当量空燃比超出闭环控制发动机电子控制单元自适应能力所及的调节范围,则会因富氧而干扰闭环控制,使三元催化转化器的转化效率下降。
研究还发现MTBE会污染地下水源,因此美国加州等地已经准备禁用MTBE。
日本的一家研究机构的研究也表明,汽油中的MTBE的含量超过7%,汽车排放中的氮氧化物会增加。
石油炼制的主要过程和工艺简介石油、天然气是不同烃化合物的混合物,简单作为燃料是极大的浪费,只有通过加工处理,炼制出不同的产品,才能充分发挥其巨大的经济价值。
石油经过加工,大体可获得以下几大类的产品:汽油类(航空汽油、军用汽油、溶剂汽油);煤油(灯用煤油、动力煤油、航空煤油);柴油(轻柴油、中柴油、重柴油);燃料油;润滑油;润滑油脂以及其他石油产品(凡士林、石油蜡、沥青、石油焦炭等)。
有的油品经过深加工,又获得质量更高或新的产品。
石油加工,主要是指对原油的加工。
世界各国基本上都是通过一次加工、二次加工以生产燃料油品,三次加工主要生产化工产品。
原油在炼厂加工前,还需经过脱盐、脱水的预处理,使之进入蒸馏装置时,其各种盐类的总含盐量低于5mg/L,主要控制其对加工设备、管线的腐蚀和堵塞。
原油一次加工,主要采用常压、减压蒸馏的简单物理方法将原油切割为沸点范围不同、密度大小不同的多种石油馏分。
各种馏分的分离顺序主要取决于分子大小和沸点高低。
在常压蒸馏过程中,汽油的分子小、沸点低(50~200℃),首先馏出,随之是煤油(60~5℃)、柴油(200~0℃)、残余重油。
重油经减压蒸馏又可获得一定数量的润滑油的基础油或半成品(蜡油),最后剩下渣油(重油)。
一次加工获得的轻质油品(汽油、煤油、柴油)还需进一步精制、调配,才可做为合格油品投入市场。
我国一次加工原油,只获得25%~40%的直馏轻质油品和20%左右的蜡油。
原油二次加工,主要用化学方法或化学-物理方法,将原油馏分进一步加工转化,以提高某种产品收率,增加产品品种,提高产品质量。
进行二次加工的工艺很多,要根据油品性质和设计要求进行选择。
主要有催化裂化、催化重整、焦化、减粘、加氢裂化、溶剂脱沥青等。
如对一次加工获得的重质半成品(蜡油)进行催化裂化,又可将蜡油的40%左右转化为高牌号车用汽油,30%左右转化为柴油,20%左右转化为液化气、气态烃和干气。
如以轻汽油(石脑油)为原料,采用催化重整工艺加工,可生产高辛烷值汽油组分(航空汽油)或化工原料芳烃(苯、二甲苯等),还可获得副产品氢气。
石油炼制技术进展昆明理工大学化学工程学院二〇一三年五月-------------------------------------------------------石油炼制是国民经济的支柱产业和基础产业,资源、资金、技术密集,产业关联度高,经济总量大,产品应用范围广,在国民经济中占有十分重要的地位。
石油炼制工艺一般是指将原油加工成各种燃料(汽油、煤油、柴油)、润滑油、石蜡、沥青等石油产品或石油化工原料(如正构烷烃、苯、甲苯、二甲苯等)的工艺过程。
石油炼制技术大致经历了如下阶段:第一阶段:20世纪初,热裂化重油生产汽油;第二阶段:30~40年代,催化裂化(SiO2-Al2O3);第三阶段:50年代,铂重整(促进加氢技术发展);第四阶段:60年代,分子筛裂化催化剂;第五阶段:70~80年代,重质油轻质化;第六阶段:90年代,清洁油品的生产。
目前石油炼制工艺及相互关系如图1。
催化对石油炼制技术的发展贡献巨大,如图2。
图1石油炼制工艺及其相互关系图2催化对石油炼制技术发展的重要作用示意图1、常减压蒸馏技术常减压蒸馏是原油加工的第一道工序,将原油进行初步的处理、分离,为二次加工装置提供合格的原料,其流程简图如图3。
常减压蒸馏装置的构成:一般包括:电脱盐、常压蒸馏、减压蒸馏三部分,有些装置还有:航煤脱硫醇、初馏塔等部分。
常减压蒸馏主要产品:常压系统,石脑油、重整原料、煤油、柴油等产品。
减压系统:润滑油馏分、催化裂化原料、加氢裂化原料、焦化原料、沥青原料、燃料油等。
常减压蒸馏发展的趋势:总体原油加工能力不会有大的增长;装置数目不断减少;装置能力不断扩大。
图3常减压蒸馏流程简图2、催化裂化技术催化裂化是在酸性催化剂作用下,通过裂化反应将重质油转化为轻质油的加工工艺。
其操作条件:460~570 ℃、1~2大气压。
催化裂化的化学反应包括,裂解、异构化、烷基转移、歧化、氢转移、环化、缩合、叠合、烷基化等反应是主要过程。