Бензин

Зарубежные автомобильные бензины

Автомобильные бензины являются одним из наиболее крупнотоннажных нефтехимических продуктов, вырабатываемых в развитых промышленных странах Европы, Азии и Америки. Так, доля автомобильных бензинов в основной продукции нефтеперерабатывающей промышленности США составляет более 45%, стран Западной Европы: Великобритании, ФРГ, Франции и Италии — 20-30%, Японии —около 20%.
Для нефтеперерабатывающей промышленности США автомобильный бензин является самым массовым продуктом, определяющим научно-технический прогресс в этой отрасли, главным направлением которого является постоянное наращивание мощностей вторичных углубляющих процессов на НПЗ, позволяющих увеличивать выход высококачественных светлых нефтепродуктов при переработке нефтяного сырья. Доля мощностей вторичных процессов по отношению к объему прямой перегонки нефти составляет в США более 150%.
В странах Западной Европы и Японии наряду с увеличением выработки автомобильных бензинов постоянно повышался спрос и на дизельное топливо, более широко применяемое там на автомобильном транспорте, чем в США. В этих странах значительное количество прямогонных керосино-газойлевых фракций вовлекается в товарное дизельное и печное топливо и не может использоваться в качестве сырья для деструктивной переработки в бензиновые фракции. Поэтому доля вторичных процессов на нефтеперерабатывающих заводах Западной Европы и Японии на начало 90-х гг. по отношению к первичной переработке составляла около 100%, т.е. была примерно в 1,5 раза ниже по сравнению с США.
Следствием значительного количественного различия США и других развитых промышленных стран по глубине переработки нефти явились принципиально разные пути расширения ресурсов высокооктановых бензинов в этих странах с учетом необходимости значительного сокращения содержания токсичных свинцовых антидетонаторов и в ближайшей перспективе полного прекращения их применения.
В США с конца 30-х гг. и до настоящего времени используется так называемое алифатическое направление, заключающееся в постоянном наращивании мощностей деструктивной переработки, увеличивающих выход бензиновых фракций, обогащенных высокооктановыми изопарафиновыми углеводородами, и поставляющих образующиеся низкомолекулярные углеводороды С3 и С4 в качестве сырья для синтеза более тяжелых изопарафиновых и алкилароматических углеводородов. Основные технологические процессы этого направления: каталитический крекинг, алкилирование, гидрокрекинг и изомеризация. Бензины, вырабатываемые с использованием этих процессов, отличаются высоким содержанием изопарафиновых углеводородов, которые в основном и обеспечивают требуемую детонационную стойкость.
В странах Западной Европы и Японии, где соотношение объемов выработки бензинов и дистиллятных топлив (дизельное и печное) составляет 1/1 v2 (в отличие от этого соотношения в США, равного 2/1), необходимая детонационная стойкость неэтилированных и малоэтилированных автомобильных бензинов достигается их высокой ароматизацией, т.е. реализуется так называемое ароматическое направление. Основным технологическим процессом этого направления является каталитический риформинг, мощности которого достигли 80—100% объема вырабатываемых высокооктановых бензинов. Содержание ароматических углеводородов в автомобильных бензинах, вырабатываемых по ароматическому направлению, в конце 80-х гг. достигло 60% объемн. В этот же период в комплексе мероприятий по охране окружающей среды, проводимых по рекомендации Европейской экологической комиссии, были начаты работы по существенному снижению содержания ароматических углеводородов в бензинах за счет введения новых мощностей каталитического крекинга, а также применения в качестве высокооктанового компонента эфиров МТБЭ, ТАМЭ и др. Поэтому в первой половине 90-х гг. в западноевропейских странах и Японии наблюдается постепенное снижение ароматизации бензинов.
Средний компонентный состав автомобильных бензинов, вырабатываемых в развитых странах, определенный по соотношению мощностей соответствующих процессов, приведен в табл.

Средний компонентный состав зарубежных автомобильных бензинов начала 80-х гг.

 

 

Компонент

Страны

США

Велико­британия

ФРГ

Франция

Италия

Япония

Смесь бутанов

5,5

7,8

7,7

5,8

5,2

6,1

Бензин прямой

 

 

 

 

 

 

перегонки

1,0

7,8

7,7

5,8

5,2

6,1

Изомеризат

8,0

5,0

1,9

0,8

7,2

Компонент каталити-

 

 

 

 

 

 

ческого крекинга

35,0

21,3

13,3

21,9

20,0

20,5

Компонент каталити-

 

 

 

 

 

 

ческого риформинга

32,9

49,0

57,8

58,6

47,3

62,4

Компонент гидро-

 

 

 

 

 

 

крекинга

1,5

1,2

2,5

0,4

0,6

0,8

Компонент термических

 

 

 

 

 

 

процессов

1,0

2,8

7,2

3,9

5,1

1,0

Алкилат

11,0

5,8

U

2,1

6,6

0,2

МТБЭ и другие эфиры

4,1

7,1

8,5

6,5

8,0

9,0



Из данных табл. видно, что основным компонентом бензинов стран Западной Европы и Японии является бензин каталитического риформинга. Бензины Западной Европы также отличаются сравнительно повышенным содержанием продуктов термических процессов.
Качество зарубежных автомобильных бензинов жестко регламентируется по детонационной стойкости, содержанию свинцовых антидетонаторов, серы, а в последние годы вводятся ограничения и по углеводородному составу. В отличие от отечественных бензинов автомобильные бензины за рубежом по детонационной стойкости делятся в основном на две категории: регулярные с октановым числом 89—93 и премиальные с октановым числом 96—100 по исследовательскому методу. Основное количество автомобильных бензинов в ведущих промышленных странах вырабатывается в неэтилированном виде. Содержание свинца в этилированных бензинах ограничено до 0,15 г на 1 дм3. В США этилированные бензины вырабатываются в весьма ограниченных количествах. В ряде стран Западной Европы, таких как Швейцария, Швеция и ФРГ, также почти полностью прекращено применение этилированных бензинов. Для повышения детонационной стойкости бензинов взамен этиловой жидкости в США, странах Западной Европы и Японии широкое применение находят различные эфиры, 80% которых составляет МТБЭ. Добавка МТБЭ не только повышает октановое число бензинов, но и увеличивает полноту сгорания, что приводит к снижению содержания СО и RH в отработавших газах.
По содержанию серы зарубежные бензины практически не отличаются от отечественных. Большинством спецификаций до последнего времени допускалось содержание серы до 0,1% от мае. Некоторыми спецификациями также регламентируется и допустимое содержание меркаптановой серы на уровне 0,001 — 0,0015% мас.
Особенностью зарубежных автомобильных бензинов является относительно невысокая химическая стабильность. Многими зарубежными спецификациями допустимая величина индукционного периода нормируется на уровне 240 мин, и только в отдельных случаях для бензинов повышенного качества (супер-бензинов), а также бензинов, поставляемых для создания стратегических запасов, норма на этот показатель составляет не менее 480 мин.
Испаряемость зарубежных бензинов, как и отечественных, регламентируется температурными характеристиками фракционного состава и давлением насыщенных паров. Зарубежные требования к фракционному составу бензинов отличаются более высокой допустимой температурой конца кипения, которая в большинстве спецификаций составляет 215°С, а в некоторых странах с теплым климатом, например в Мексике и Бразилии, этот показатель равен 225°С. Требования к давлению насыщенных паров зарубежных бензинов принципиально не отличаются от отечественных.
Качество зарубежных автомобильных бензинов также контролируется определением ряда таких традиционных показателей, как концентрация фактических смол, испытание на медной пластинке и цвет (для этилированных бензинов). В некоторых спецификациях, например фирмы «Тоталь» (Франция), включены такие показатели, как «докторская проба», устанавливающая допустимое содержание меркаптановой серы, и содержание потенциальных смол, характеризующих в дополнение к индукционному периоду склонность бензина к осмолению при хранении.
Почти всеми зарубежными спецификациями предусмотрено обязательное добавление к автомобильным бензинам антиокислительных, антикоррозионных, моющих, а в зимнее время и антиобледенительных присадок.
В связи с развернувшейся практически во всех развитых странах в конце 80-х гг. компанией за усиление охраны окружающей среды, одним из главных направлений которой является снижение уровня загрязнений, связанных с эксплуатацией автомобильного транспорта, на правительственном уровне были выдвинуты требования перед нефтеперерабатывающей промышленностью о выработке автомобильных бензинов, обеспечивающих значительное уменьшение токсичных выбросов в атмосферу.
«Экологически чистые», или так называемые «реформулированные», бензины должны содержать минимальное количество примесей и углеводородов, способствующих загрязнению атмосферного воздуха токсичными продуктами сгорания и испарения при перекачке и транспортировке. К таким примесям и соединениям относятся свинцовосодержащие антидетонаторы, серусодержащие соединения, ароматические и непредельные углеводороды. Для обеспечения высокой полноты сгорания реформулированные бензины в обязательном порядке должны иметь в своем составе кислородсодержащие продукты.

Требования к экологически чистым автомобильным бензи­нам, вырабатываемым в США, приведены в табл. В табл. приводятся только те показатели, по которым изменяются нор­мы, применяемые к неэтилированному регулярному бензину.
 
Качество экологически чистых (реформулированиых) бензинов США 

 

 

 

Нормы по

Нормы

 

 

Средние

федераль-

управле-

Средние

 

ДаННЫС

для неэти-

ному зако­ну о чис-

ния воз­душными

данные по шт.

Показатели

лирован-

том возду-

ресурсами

Кали-

 

ного регу­лярного бензина за 1990 г.

хе 1990 г.

шт. Кали­форния, вводимые с 1996 г.

форния за 1913 г.

Давление насыщенных

 

 

 

 

паров, кПа

60,0

49,6-55,8

Не выше 48,3

48,0

Содержание, % объемп.:

 

 

 

 

ароматических

 

 

 

 

углеводородов

34,4

Не более 25

Не более 25

22

и том числе бензола

1,5

Не более 1,0

Не более 1,0

0,8

олефинов

9,7

Не более 8,0

Не более 6,0

4,0

Содержание, % мае:

 

 

 

 

серы

0,035

Не более 0,01

Не более 0,004

0,003

кислорода

0,2

2,0-2,7

Не ниже 2,0

1,8

Фракционный состав, °С:

 

 

 

 

50%

Не выше 99

90%

162

Не выше 149



Из табл. видно, что к экологически чистому бензину в США предъявляются весьма жесткие требования по допустимому содержанию ароматических углеводородов, в том числе по наиболее токсичному и самому летучему ароматическому углеводороду — бензолу. В США соблюдение этих требований реализуется без особых усилий по изменению технологии получения бензинов ввиду наличия значительных мощностей по каталитическому крекингу, алкилирования и изомеризации. Более значительные трудности при выработке реформулированиых бензинов возникают по требуемому снижению содержания серы ввиду необходимости ужесточения процесса гидроочистки, что связано с применением новых катализаторов, а также с уменьшением выхода целевого продукта.
В странах Западной Европы реформулиройание бензина в настоящее время пока ограничено нормированием содержания бензола и снижением норм на массовую долю серы. Требования к автомобильным бензинам с улучшенными экологическими свойствами, разработанные Европейской организацией стандартов (CEN), приведены в табл.

Требования Европейской организации стандартов к экологически чистому автомобильному бензину

 

Показатели

Нормы

Плотность при 15"С, кг/дм3

0,725-0,780

Октанопое число:

 

по исследовательскому методу

Не менее 95

по моторному методу

Не менее 85

Предельное содержание:

 

свинца, г/дм'

0,013

бензола, % объемм.

5

серы, % мае.

0,05

Содержание кислородных соединений,

 

% объемн.

2,5-15,0

Разгонка, % объемн.:

 

при 100°С

45-70

при 180"С

Не менее 85

Конец кипения, °С

Не более 215


 

Эти требования не включают ограничение на общее содержание ароматических углеводородов, которое пока нереально, поскольку выработка западноевропейских неэтилированных бензинов основана на ужесточении процесса каталитического риформинга. Западноевропейские требования в отличие от требований США имеют более широкий диапазон по содержанию кислородных соединений, что связано с недостаточно развитым производством этих компонентов в некоторых странах ЕЭС.
Таким образом, западноевропейские экологически чистые автомобильные бензины по требованиям к экологическим показателям соответствуют отечественным бензинам типа НОР-СИ АИ-95 (см. табл.), вырабатываемым по сходной технологии за исключением обязательного содержания кислородных соединений в таких бензинах Западной Европы.

Требования к экологически чистым автомобильным бензинам, вырабатываемым в США, приведены в табл. В табл. приводятся только те показатели, по которым изменяются нормы, применяемые к неэтилированному регулярному бензину.