О Компании Продукция Услуги Партнеры Дилеры Лаборатория Пресс-центр     Новости компании   Наши публикации   Пресс-релизы   Обзоры прессы Контакты English version

НАШИ КОНТАКТЫ 125493, г. Москва, улица Нарвская, дом 16 (495) 783-29-10 (495) 783-29-09 (многоканальные) technohim@technohim.ru

ВХОД НА САЙТ Имя: Пароль: Зарегистрироваться  Забыли пароль?

Химия и бизнес № 3 (61), 2004

Александр Данилов,
ВНИИ НП, доктор технических наук

Свинцу всегда отводилась роковая роль в истории человечества, будь то римский водопровод, начинка пуль стрелкового оружия или антидетонационные присадки для бензинов. И всякий раз техническая мысль находила решения, позволяющие избавиться от услуг этого полезного, но опасного элемента. Уже в наши дни завершается более чем семидесятилетняя история свинцовых антидетонаторов. Однако отказ от них вызвал серьезные проблемы. Практически во всех странах суммарное октановое число бензинового фонда несколько понизилось, зато стала увеличиваться концентрация ароматических углеводородов в автомобильных топливах, что также нежелательно с точки зрения экологии. Решение возникших проблем возможно двумя путями. Первый заключается в развитии процессов, обеспечивающих получение высокооктановых бензиновых фракций: алкилата, изомеризата, оксигенатов (табл. 1). По этому пути пошли промышленно развитые страны Запада, которые потратили несколько миллиардов долларов для ввода в строй новых мощностей (США - по 700 млн. долларов в год в течение 10 лет, страны ЕЭС - такое же время до 3,5 млрд. долларов). Этот дорогой, но технически эффективный вариант для России оказался недоступен из-за недостатка средств. В табл. 2 представлены сравнительные мощности по производству высокооктановых фракций, из которых видно, что Россия отстает не только от лидеров нефтепереработки, но даже от Китая. Темпы, которыми прирастают мощности, не особенно велики.

Проблема высокооктановых бензинов заключается не только в необходимости отказа от свинца и недостатке мощностей по производству высокооктановых фракций. В странах Запада она усугубляется ограничениями максимального содержания в бензине бензола и ароматических углеводородов, которые среди большинства потенциальных компонентов топлив характеризуются наиболее высоким октановым числом. Согласно требованиям Евро-4, вступающим в силу в Европе в 2005 г., а также рекомендациям Всемирной топливной хартии, содержание ароматических углеводородов в бензине должно снизиться на 7%: с 42% (Евро-3, 2000 г.) до 35%. Это означает потерю 1 -2 ед. октанового числа, которая требует компенсации.

В России свои трудности: здесь быстрыми темпами растет спрос на высокооктановые бензины (рис. 1), объясняющийся изменением структуры автомобильного парка страны, в котором быстро увеличивается доля современных автомобилей с более высокими требованиями к октановому числу топлива.

Табл. 1 Возможности процессов получения высокооктановых бензиновых фракций

Процесс	Октановое число 6eнзиновой фракции
	Моторный метод	Исследовательский метод
Кат. крекинг (установки Г-43-107)	80	91
Кат. риформинг	86	95
Алкилирование изобутана бутеном-1	92	95
Изомеризация фракции С5-С6	90	91
Производство оксигенатов (МТБЭ)	110	125

Табл. 2 Мощности процессов в России и в некоторых других странах относительно общего объема переработанной нефти, %
(в числителе - 1991г., в знаменателе - 2001г.)

Страна	Кат. крекинг	Кат. риформинг	Алкилирование	Изомеризация	Производство
Россия	4,1/6,0	8,7/14,2	0,2/0,2	0,0/0,3	-/0,13
США	31,7/33,8	21,2/24,1	6,3/6,55	5,0/3,8	-/0,76
Япония	14,2/17,1	12,7/15,5	0,5/0,91	1,6/4,4	-/0,10
Германия	11,5/15,2	16,8/17,1	0,8/1,20	4,2/3,1	-/0,38
Китай	-/19,7	-/25,6	-/0,58	-/-	-/0,02

(Объем переработки нефти в России в 2001 г. - 178,4 млн. т)

Рис.1. Динамика производства автомобильных бензинов в России:
1 - бензины с октановым числом выше 92
2 - низкооктановые бензины

Единственным приемлемым решением, позволяющим перейти на производство неэтилированных бензинов, оказался паллиативный вариант, заключающийся в применении так называемых альтернативных антидетонаторов - присадок на основе соединений железа, марганца или ароматических аминов. Эти присадки известны достаточно давно. Ароматические амины вводились в авиационные бензины с целью повышения их октановых чисел в Германии и Великобритании еще в 1919 г. В России возможности металлорганических соединений интенсивно изучались в 1950-1970-х гг., но было установлено, что они приводят к быстрому выходу из строя свечей зажигания и износу деталей цилиндропоршневой группы. При этом для испытаний присадки вводились в топливо в концентрациях, традиционных для свинца, то есть в количестве десятых долей процента. Работы были приостановлены и возобновились только в наши дни, когда свинцу в автобензинах была объявлена решительная война. Во ВНИИНП совместно с другими институтами, компаниями, заводами провели большой комплекс исследований, в которых были определены безопасные концентрации металлов в топливе, разработаны оптимальные композиции присадок и рекомендации по их применению. Результатом стало создание широкого ассортимента антидетонаторов, который сейчас активно используется заводами России и некоторых стран СНГ.

Однако недоверие к металлическим антидетонаторам сохранилось. Железосодержащие присадки практически повсеместно к применению в бензинах не рекомендовались. Что касается марганца, то в США, Канаде и других странах присадки на его основе были допущены к применению, но время от времени действие допусков приостанавливалось, хотя затем возобновлялось снова. Справедливости ради заметим, что сейчас присадки на основе марганца допущены к применению в США (1995), Канаде (1998), Франции (1999), Великобритании (1999), Китае (1999) и других странах, и, вероятно, эти решения окончательны. В России применение марганца было предусмотрено ГОСТом Р 51105-97 с ограничением по времени и месту применения. Эти ограничения недавно в значительной степени были сняты. В марте 2004 г. Госстандарт утвердил разрешение на поставку неэтилированного бензина "Регуляр-92" с марганцевым антидетонатором в концентрации до 18 мг/л до конца 2007 г., а бензин марки АИ-80 с содержанием марганцевого антидетонатора не более 50 мг/л бессрочно. Это решение открывает широкую дорогу присадкам на основе марганца в России.

В табл. 3 приведены основные типы присадок альтернативных антидетонаторов и их возможности. Поскольку ароматические амины и металлоорганические соединения удовлетворительно совмещаются между собой, были разработаны и смесевые присадки, такие, например, как АвтоВЭМ (смесь ароматических аминов с соединениями марганца). Их использование в отдельных случаях позволяет довести прирост октанового числа до 10 единиц.

Табл.3 Альтернативные антидетонаторы

Тип присадки	Ограничение концентрации	Максимальный прирост октанового числа
Ароматические амины	1-1,3%	6
Марганецсодержащие присадки	18, 50 1) мг Mn/л бензина	1-6

Ассортимент альтернативных антидетонаторов в России, допущенных к применению в настоящее время, составляет 17 присадок. В основном это отечественные продукты, но широкое применение получил также импортный антидетонатор Хайтек-3000 на основе метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганца (Ethyl Corp., США).

Использование альтернативных антидетонаторов дает существенную экономическую выгоду. Обычно ее представляют в виде относительной величины, сравнивая, во сколько раз дороже обойдется повышение ОЧ бензина на 1 единицу при использовании различных присадок по сравнению с ТЭС. Так как заводы работают в разных условиях, точные цифры привести нельзя, но обобщенные статистические данные могут быть представлены (табл. 4).

Табл.4 Относительные затраты на повышение ОЧ на 1 ед.

Варианты	Кратность по отношению к ТЭС
ТЭС	1,0
Соединения Мп	1,3-3,0
Ароматические амины	2,5-3,8
Оксигенаты (МТБЭ, спирты)	3,5-9,4
Высокооктановые компоненты (алкилат и пр.)	4,1-7,3

Эти цифры вытекают из стоимости присадок и компонентов, а также их относительной эффективности. С достаточной достоверностью можно принять следующие эквиваленты антидетонационной эффективности:

Повышение ОЧ на 2,5 единицы обеспечивают:
18 мг/л Мп,
6% метил-трет-бутилового эфира,
4-5% этанола,
0,7% N-метиланилина.

Однако эти цифры следует воспринимать с оговорками. Дело в том, что ни одна из присадок из-за ограничений не обеспечивает необходимого повышения ОЧ, и на практике используют их комбинации, исходя из условий завода. В комбинациях эффективность присадок может быть другой вследствие влияния присадок и компонентов друг на друга. В качестве примера можно привести варианты составов на основе бензина АИ-80 с добавками (рис. 2 ).

Бензин АИ-80, ОЧ=81	∑ ОЧ = 81
Бензин АИ-80, ОЧ=81	+ 18 мг Mn/л, ∆ ОЧ=2,5	∑ ОЧ = 83,5
Бензин АИ-80, ОЧ=81	+ 18 мг Mn/л, ∆ ОЧ=2,7	+ 1% ММА, ∆ ОЧ=3,6	∑ ОЧ = 87,3
Бензин АИ-80, ОЧ=81	+ 18 мг Mn/л, ∆ ОЧ=2,2	+ 1% ММА, ∆ ОЧ=3,6	+ 10% МТБЭ, ∆ ОЧ=3,7	∑ ОЧ = 90,5

Рис.2. Октановые числа (исследовательский метод) смесей на основе бензина АИ-80 с добавками (представлено фирмой Ethyl. Corp.)

В заключение напомним о том, что применение металлсодержащих присадок к бензинам, как и присадок вообще, обеспечит оптимальные результаты только при условии соблюдения определенных правил. Во-первых, опасна их передозировка, о которой говорилось выше. Не любят присадки, особенно марганцевые, облучения: при попадании света топлива, содержащие их, мутнеют _и расслаиваются. При грамотном подходе ни то, ни другое не беда, поскольку заводы строго выдерживают дозировку, а света топливо за весь свой жизненный цикл видеть не должно.

Однако есть и светлая нота для того, чтобы завершить эту статью. Выявлены и дополнительные достоинства металлоорганических присадок. Например, они катализируют горение топлива, обеспечивая более полное его сгорание и снижение токсичности отработавших газов. Кроме того, замечено, что эти присадки продлевают срок службы каталитических нейтрализаторов, способствуя их регенерации.

Если мы вернемся к началу статьи, то увидим, что темпы роста мощностей по выработке высокооктановых бензиновых фракций в России невелики и явно недостаточны для того, чтобы удовлетворить ими потребность отечественных НПЗ в ближайшие 10-15 лет. А это значит, что альтернативным присадкам в нашей стране предстоит еще долгая плодотворная жизнь.