PL191383B1 - Benzyna silnikowa - Google Patents

Abstract

. Benzyna silnikowa bezołowiowa składająca się z paliwa bazowego w ilości 99-99,99% masowych, zawierającego frakcje węglowodorowe pochodzące z przeróbki ropy naftowej i ewentualnie metylo-tert-butyloeter oraz z zestawu dodatków uszlachetniających w ilości 0,01-1% masowych, zawierających między innymi dodatki myjące, antyutleniacze, dodatki podwyższające liczbę oktanową, dodatki antykorozyjne, znamienna tym, że jako składnik paliwa bazowego zawiera od 5 do 50% masowych frakcji węglowodorowych pochodzących z rozkładu odpadowych tworzyw poliolefinowych, o zawartości siarki 0,001-0,05% masowych, zawartości benzenu 0,0001-0,01% masowych i składzie frakcyjnym, w którym początek destylacji ma miejsce w temperaturze nie niższej niż 35°C, do temperatury 180°C destyluje minimum 85%, a temperatura końca destylacji wynosi najwyżej 200°C.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest benzyna silnikowa bezołowiowa o obniżonej zawartości węglowodorów aromatycznych i węglowodorów olefinowych.

Znane benzyny silnikowe bezołowiowe zawierają komponenty węglowodorowe pochodzące z przerobu ropy naftowej, takie jak izomeryzaty, reformaty, frakcje z krakingu katalitycznego, alkilaty. Znane jest także stosowanie w benzynach komponentów nienaftowych, takich jak etery np. metylo-tert-butyloeter (MTBE) oraz alkohole, np. bioetanol. Znane technologie otrzymywania komponentów do produkcji paliw płynnych w procesach przeróbki węgla lub oleju rzepakowego są drogie i w efekcie otrzymuje się paliwa znacznie przewyższające kosztem benzyny otrzymane w wyniku przeróbki ropy naftowej.

Wymagania stawiane paliwom określone są w normach wprowadzanych do obowiązkowego stosowania. Wymagania te z jednej strony zabezpieczają prawidłową pracę silnika, z drugiej zaś ograniczają zawartość tych składników benzyny, które szczególnie niekorzystnie wpływają na skład spalin. Do składników tych należą węglowodory aromatyczne, zwłaszcza benzen oraz węglowodory olefinowe. Aktualnie obowiązująca w Polsce PN-EN 228 ogranicza jedynie zawartość benzenu do 5% m/m. Wprowadzona w krajach Unii Europejskiej Dyrektywa 98/70 przewiduje jednak po roku 2000 ograniczenie zawartości benzenu do 1% m/m, a także ograniczenie zawartości węglowodorów aromatycznych i olefin. Zgodnie z wymaganiami producentów silników zapisanych w Światowej Karcie Paliw benzyny bezołowiowe kategorii 2 powinny zawierać maksimum 2,5% m/m benzenu, 40% m/m węglowodorów aromatycznych, 20% m/m olefin, a benzyny kategorii 3 do 1% m/m benzenu, do 30% m/m węglowodorów aromatycznych i do 10% m/m olefin. Spełnienie tych wymagań jest trudne dla przemysłu rafineryjnego, gdyż składniki benzyny niepożądane ze względu na skład spalin, mają duży udział w podniesieniu liczby oktanowej paliwa do wymaganego poziomu LOB (liczba oktanowa badawcza) 95 i ŁOM (liczba oktanowa motorowa) 85.

Znana jest możliwość otrzymania grupy produktów węglowodorowych stosowanych do komponowania paliw płynnych w wyniku procesu termicznej degradacji odpadów z tworzyw sztucznych. Przykładowo piroliza poliolefin polega na rozłożeniu cząstek tych tworzyw na frakcje o mniejszym ciężarze cząsteczkowym, które można użyć ponownie jako surowce petrochemiczne, monomery lub paliwa. Jedna z metod otrzymywania paliw płynnych z odpadów poliolefinowych, polegająca na katalitycznej termodegradacji olefin, jest znana z opisu zgłoszeniowego WO 9601298. W opisie tym wspomina się jedynie o możliwości wykorzystania produktów pirolizy tworzyw jako surowych komponentów paliw. Nie jest natomiast podana żadna receptura paliwa.

W polskim opisie patentowym nr PL-149887 przedstawiona jest metoda otrzymywania paliw płynnych z ataktycznego polipropylenu. Zgodnie z tą metodą ataktyczny polipropylen poddaje się termodegradacji w temperaturze od 160°C do 330°C, aż do całkowitego rozkładu. Proces może odbywać się z doprowadzeniem powietrza do układu. Produkt oddestylowuje się z parcjalnym odbiorem frakcji benzynowej wrzącej w przedziale temperatur 45-220°C i frakcji oleju napędowego, wrzącej w zakresie temperatur 220-330°C.

Wiadomo jednak, że właściwości benzyny, zarówno w aspekcie zabezpieczenia prawidłowej pracy silnika, jak i optymalnego składu spalin, są w dużej mierze uzależnione od składu paliwa bazowego. W szczególności, frakcje paliwowe uzyskane w wyniku pirolizy tworzyw sztucznych charakteryzują się niską stabilnością. Wynika to z samej istoty procesu pirolizy, która polega na przypadkowym rozpadzie łańcucha polimeru na krótsze odcinki, co przy braku wystarczającej selektywności procesu może prowadzić do otrzymania paliw płynnych szybko krystalizujących, w przypadku gdy w produkcie są obecne zbyt długie łańcuchy parafinowe. Ten mankament może być wyeliminowany przez odpowiednie skomponowanie składu paliwa.

Benzyna silnikowa bezołowiowa według wynalazku składa się z paliwa bazowego w ilości 99-99,99% masowych, zawierającego frakcje węglowodorowe pochodzące z przeróbki ropy naftowej i ewentualnie metylo-tert-butyloeter oraz zestawu dodatków uszlachetniających w ilości 0,01-1% masowych, zawierających między innymi dodatki myjące, antyutleniacze, dodatki podwyższające liczbę oktanową, dodatki antykorozyjne. Benzyna według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako składnik paliwa bazowego zawiera od 5 do 50% masowych frakcji węglowodorowych pochodzących z rozkładu odpadowych tworzyw poliolefinowych, o zawartości siarki 0,001-0,05% masowych, zawartości benzenu 0,0001-0,01% masowych i składzie frakcyjnym, w którym początek destylacji ma miejsce w tempePL 191 383 B1 raturze nie niższej niż 35°C, do temperatury 180°C destyluje minimum 85%, a temperatura końca destylacji wynosi najwyżej 200°C.

Benzyna według wynalazku korzystnie zawiera w paliwie bazowym frakcje węglowodorowe otrzymane w wyniku procesu katalitycznej degradacji poliolefin przeprowadzonego z użyciem katalizatora z grupy glinokrzemianów.

Komponenty pochodzące z rozkładu odpadowych poliolefin charakteryzują się bardzo niską zawartością węglowodorów aromatycznych, a wśród związków alifatycznych przeważają węglowodory izoparafinowe, które, obok aromatów, warunkują wysoką wartość liczby oktanowej. Dzięki temu, przy zachowaniu wszystkich wymaganych własności użytkowych, benzyna według wynalazku charakteryzuje się mniejszą zawartością węglowodorów aromatycznych i wysoką liczbą oktanową. Z drugiej strony, rozwiązanie według wynalazku pozwala na racjonalne zagospodarowanie odpadów z tworzyw sztucznych, w tym zwłaszcza polietylenu i polipropylenu, których udział w polimerowych odpadach komunalnych przekracza 50%. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku osiąga się więc podwójną korzyść z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego.

Benzyna według wynalazku została bliżej przedstawiona w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1. Benzyna według wynalazku składa się z 99,96% masowych benzyny bazowej zawierającej 10% masowych frakcji węglowodorowych pochodzących z rozkładu odpadowych tworzyw poliolefinowych i 0,04% masowych kompozycji dodatków myjących i antykorozyjnych. Frakcje węglowodorowe otrzymane z rozkładu olefin mają następujące właściwości:

Skład frakcyjny: początek destylacji -40°C do temperatury 180°C destyluje 90% V/V koniec destylacji -186°C

- Zawartość benzenu - 0,001% masowych - Zawartość siarki - 0,002% masowych

Drugim składnikiem benzyny bazowej jest mieszanina frakcji węglowodorowych otrzymanych z przerobu ropy naftowej i MTBE (w ilości 11% masowych) o następujących właściwościach:

- LOB 98 -LOM 88

Skład frakcyjny: do 70°C destyluje 28% V/V do 100°C destyluje 51% V/V do 180°C destyluje 95% V/V koniec destylacji: 200°C pozostałość: 1,0% V/V

- Zawartość węglowodorów aromatycznych: 41 % m/m - Zawartość benzenu: 3,1% m/m - Zawartość olefin: 20% m/m

Tak skomponowana benzyna bezołowiowa charakteryzuje się następującymi własnościami:

- LOB 96 -LOM 85

Skład frakcyjny: do 70°C destyluje 22% V/V do 100°C destyluje 47% V/V do 180°C destyluje 92% V/V koniec destylacji: 210°C pozostałość: 1,2% V/V

- Zawartość węglowodorów aromatycznych: 36% masowych - Zawartość benzenu: 2,8% m/m - Zawartość olefin: 18% m/m

Benzynę o powyższych własnościach poddano testowi czystości zaworów dolotowych na stanowisku wyposażonym w silnik Opel Kadet, prowadząc test według procedury CEC F-04-A-87.

Wyniki testu wyrażane są przez określenie wagi osadu powstałego na zaworach dolotowych podczas trwania testu.

PL 191 383B1

Uzyskano następujące wyniki.

Numer zaworu	Ilość osadów na zaworze (mg/zawór)
1	12,3
2	11,8
3	12,4
4	13,8
średnia	12,6

Benzynę poddano również badaniu składu spalin na skomputeryzowanym analizatorze składu spalin Multigas Analitical System Purpose firmy Richard Oliver Ltd na silniku Rovera wyposażonym w trójfunkcyjny reaktor spalin (katalizator).

Uzyskano następujące wyniki:

	Jedn. miary	Emisja
CO	%	0,0730
węglowodory CH	Ppm	80
NOx	Ppm	60

P r z y k ł a d 2, porównawczy.

Znana benzyna bezołowiowa składająca się z 99,96% masowych benzyny bazowej, którą jest mieszanina komponentów otrzymanych z przerobu ropy naftowej w ilości 88,96% masowych i MTBE w ilości 11% masowych oraz 0,04% masowych dodatków uszlachetniających myjących i przeciwkorozyjnych charakteryzuje się następującymi własnościami:

- LOB98

- LOM 88

Skład frakcyjny: do 70°C destyluje 28% V/V do 100°C destyluje 51% V/V do 180°C destyluje 95% V/V koniec destylacji: 200°C pozostałość: 1,0% V/V

- Zawartość węglowodorów aromatycznych 41% m/m - Zawartość benzenu 3,1% m/m - Zawartość olefin 20% m/m

Benzynę o powyższych własnościach poddano testowi czystości zaworów dolotowych na stanowisku wyposażonym w silnik Opel Kadet, prowadząc test według procedury CEC F-04-A-87.

Wyniki testu wyrażane są przez określenie wagi osadu powstałego na zaworach dolotowych podczas trwania testu.

Uzyskano następujące wyniki.

Numer zaworu	Ilość osadów na zaworze (mg/zawór)
1	14,2
2	12,3
3	14,8
4	15,0
średnia	14,1

PL 191 383 B1

Benzynę poddano również badaniu składu spalin na skomputeryzowanym analizatorze składu spalin Multigas Analitical System Purpose firmy Richard Oliver Ltd na silniku Rovera wyposażonym w trójfunkcyjny reaktor spalin (katalizator).

Uzyskano następujące wyniki:

	Jedn. miary	Emisja
CO	%	0,0771
węglowodory CH	Ppm	88
NOx	Ppm	75

Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

1. Benzyna silnikowa bezołowiowa składająca się z paliwa bazowego w ilości 99-99,99% masowych, zawierającego frakcje węglowodorowe pochodzące z przeróbki ropy naftowej i ewentualnie metylo-tert-butyloeter oraz z zestawu dodatków uszlachetniających w ilości 0,01-1% masowych, zawierających między innymi dodatki myjące, antyutleniacze, dodatki podwyższające liczbę oktanową, dodatki antykorozyjne, znamienna tym, że jako składnik paliwa bazowego zawiera od 5 do 50% masowych frakcji węglowodorowych pochodzących z rozkładu odpadowych tworzyw poliolefinowych, o zawartości siarki 0,001-0,05% masowych, zawartości benzenu 0,0001-0,01% masowych i składzie frakcyjnym, w którym początek destylacji ma miejsce w temperaturze nie niższej niż 35°C, do temperatury 180°C destyluje minimum 85%, a temperatura końca destylacji wynosi najwyżej 200°C.

2. Benzyna według zastrz. 1, znamienna tym, że jako składnik paliwa bazowego zawiera frakcje węglowodorowe otrzymane w wyniku procesu katalitycznej degradacji poliolefin przeprowadzonego z użyciem katalizatora z grupy glinokrzemianów.