Способ определения октанового числа автомобильных бензинов и их компонентов исследовательским методом

Способ определения октанового числа автомобильных бензинов и их компонентов исследовательским методом

Реферат

Изобретение относится к способам исследования и анализа моторных топлив и их компонентов, в частности автомобильных бензинов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Октановое число (ОЧ) характеризует детонационную стойкость автомобильных бензинов, а также их компонентов и является одним из важнейших показателей их качества, от которого зависят такие параметры двигателя внутреннего сгорания, как развиваемая мощность, коэффициент полезного действия, расход топлива и т.д.

Известны способы определения ОЧ бензина путем измерения его различных физико-химических параметров. В способе [патент РФ №2305283] измеряют диэлектрическую проницаемость, акустическое поглощение, проводимость исследуемого топлива, в способах [патенты РФ №2231051, 2247982] - поверхностное натяжение, в способе [патент РФ №2258928] определяют индекс ароматичности и плотность исследуемого бензина, а затем рассчитывают величину ОЧ. Недостатком известных способов является большой разброс результатов измерения в зависимости от углеводородного состава бензина, способа его производства, параметров окружающей среды и т.д.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения ОЧ автомобильных бензинов и их компонентов [Нефть и нефтепродукты. ГОСТ 8226-82. Топливо для двигателей. Исследовательский метод определения октанового числа. Автор и составитель Ю.В.Поконова - СПБ.: АНО НПО «Мир и Семья», 2003 г.], основанный на испытании на лабораторной установке, представляющей собой одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Он заключается в определении интенсивности детонации исследуемого бензина и эталонных топлив с известным ОЧ при степени сжатия, обеспечивающей средний уровень детонации исследуемого топлива при прочих равных условиях. При ОЧ исследуемого бензина менее 100 пунктов в качестве эталонных топлив используют смеси, состоящие из изооктана и нормального гептана. При определении ОЧ бензина и его компонентов, превышающего 100 пунктов, в качестве эталонных топлив применяют растворы тетраэтилсвинца (ТЭС) в изооктане.

Недостатком способа, принятого за прототип, является использование при приготовлении эталонных топлив высокотоксичного тетраэтилсвинца (этиловой жидкости), который запрещен для применения в качестве компонента автомобильных бензинов на территории РФ.

Целью предлагаемого изобретения является создание эталонного топлива, исключающего использование в качестве компонента высокотоксичного тетраэтилсвинца (ТЭС) при определении октанового числа автомобильных бензинов и их компонентов по исследовательскому методу, значение которого находится в диапазоне 100-110 пунктов.

Поставленная цель достигается тем, что при определении октанового числа (ОЧ) автомобильных бензинов и их компонентов по исследовательскому методу в диапазоне 100-110 пунктов в качестве эталонных топлив с известным ОЧ используют смеси толуола с изооктаном, причем долю толуола в эталонной смеси с заданным ОЧ определяют по нижеприведенной таблице:

Октановое число эталонных топлив
Октановое число	Содержание толуола в смеси с изооктаном, % об.
Октановое число в десятых долях
0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
100	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5
101	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5
102	10,0	10,5	11,0	11,5	12,0	12,5	13,0	13,5	14,0	14,5
103	15,0	15,5	16,0	16,5	17,0	17,5	18,0	18,5	19,0	19,5
104	20,0	20,5	21,0	21,5	22,0	22,5	23,0	23,5	23,5	24,0
105	25,0	25,5	26,0	26,5	27,0	27,5	28,0	28,5	29,0	29,5
106	30,5	31,0	31,5	32,0	32,5	33,0	33,5	34,0	34,5	35,0
107	35,5	36,0	36,5	37,0	37,5	38,0	38,5	39,0	39,5	40,0
108	41,0	41,5	42,0	42,5	43,0	43,5	44,0	44,5	45,0	45,7
109	46,5	47,0	47,5	48,0	48,5	49,0	49,5	50,0	50,6	51,2
110	52,0

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа по сравнению со способом, принятым за прототип, является использование в качестве эталонных топлив с известным ОЧ растворов толуола в изооктане в соотношении, определяемом данной таблицей.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Проведение предлагаемого способа определения ОЧ более 100 пунктов исследовательским методом для автомобильных бензинов и их компонентов позволит отказаться от использования токсичного тетраэтилсвинца как на стадии приготовления эталонных топлив, так и на стадии непосредственного определения, при этом исключается контакт человека с этим веществом.

Анализ известных технических решений по способам определения ОЧ автомобильных бензинов позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявленного способа, то есть о соответствии заявляемого способа требованиям изобретательского уровня.

Способ осуществляют следующим образом. В соответствии с таблицей готовят два эталонных топлива с разницей в ОЧ 2 пункта. Если примерный уровень ОЧ исследуемого бензина или его компонента известен, то эталонные смеси готовят из расчета, что эталонное топливо №1 будет иметь ОЧ меньше, а эталонное топливо №2 больше ОЧ испытуемого бензина. Если ОЧ анализируемого бензина или его компонента неизвестно, необходимо выполнить несколько определений, постепенно приближаясь к истинному значению.

Испытуемый автомобильный бензин или его компонент используют в качестве топлива для одноцилиндрового карбюраторного двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием с изменяемой степенью сжатия и снабженного устройством для измерения уровня детонации, а также устройством для измерения частоты вращения коленчатого вала. При работе данного двигателя на исследуемом топливе при частоте вращения коленчатого вала 600 мин^-1 устанавливают индикатор степени сжатия в положение, при котором обеспечивается средний уровень детонации (по показаниям индикатора детонометра). При неизменной степени сжатия и частоте вращения коленчатого вала двигатель переводят на работу на эталонное топливо №1, а затем на эталонное топливо №2 и отмечают уровень детонации в обоих случаях. Далее по данным уровня детонации для исследуемого бензина и эталонных топлив с известными ОЧ рассчитывают исследовательское ОЧ для испытуемого бензина или его компонента методом интерполяции.

Преимущества предлагаемого способа иллюстрируются приведенным ниже примером.

Пример 1.

Стабильный катализат установки каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (фр.35-210°C) имеет ОЧ по исследовательскому методу в диапазоне 102-105 (типовое значение 103) пунктов. Для корректного компаундирования товарных автомобильных бензинов и контроля работы установки риформинга необходимо проводить анализ стабильного катализата по показателю ОЧ по исследовательскому методу.

По таблице определяют содержание толуола в эталонных топливах с ОЧ 102,0 и 104,0 пункта. Оно составляет 10,0 и 20,0% объемных соответственно. На основании этих данных готовят эталонные топлива №1 и №2.

Для определения используется одноцилиндровая установка типа УИТ-85, с переменной степенью сжатия, с электронным детонометром типа ДП-60 или ДП-77 с магнитострикционным датчиком.

Подготовку к проведению испытания, испытание и обработку результатов осуществляют в соответствии с п.3-4 ГОСТ 8226-82, при этом в качестве эталонных топлив используют смесь №1 и №2. Результат испытания - ОЧ, равное 102,9 п.

Пример 2 (сравнительный).

Для определения ОЧ стабильного катализата установки риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (фракция 35-210°С согласно примеру 1) по исследовательскому методу в соответствии с ГОСТ 8226-82 используют эталонные топлива, состоящие из изооктана и ТЭС.

Эталонные топлива с ОЧ 102,0 и 104,0 пунктов содержат 0,0599 см³/кг и 0,1344 см³/кг ТЭС соответственно. Для определения используется одноцилиндровая установка типа УИТ-85, с переменной степенью сжатия, с электронным детонометром типа ДП-60 или ДП-77 с магнитострикционным датчиком.

Подготовку к проведению испытания, испытание и обработку результатов осуществляют в соответствии с п.2-4 ГОСТ 8226-82.

Работник, осуществляющий испытание, контактирует с ТЭС на стадии приготовления эталонных топлив, а также с эталонными топливами, содержащими ТЭС, на стадии проведения испытания. Результат испытания - ОЧ, равное 102,9 п.

Таким образом, определение ОЧ по исследовательскому методу согласно предлагаемому способу (пример 1) позволяет отказаться от использования токсичного тетраэтилсвинца (ТЭС) и исключить контакт персонала с данным веществом как на стадии приготовления эталонных топлив, так и непосредственно на стадии испытания.

Способ определения октанового числа автомобильных бензинов и их компонентов по исследовательскому методу в диапазоне 100-110 пунктов, включающий испытание исследуемого продукта на установке, состоящей из карбюраторного двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, устройства измерения интенсивности детонации, сравнение интенсивности детонации исследуемого топлива с двумя эталонными топливами с известным октановым числом при степени сжатия, обеспечивающей средний уровень детонации при прочих равных условиях, отличающийся тем, что в качестве эталонных топлив с известным октановым числом используют смеси толуола с изооктаном, причем долю толуола в эталонной смеси с заданным октановым числом определяют по таблице:

Октановое число	Содержание толуола в смеси с изооктаном, об.%
Октановое число в десятых долях
0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
100	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5
101	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5
102	10,0	10,5	11,0	11,5	12,0	12,5	13,0	13,5	14,0	14,5
103	15,0	15,5	16,0	16,5	17,0	17,5	18,0	18,5	19,0	19,5
104	20,0	20,5	21,0	21,5	22,0	22,5	23,0	23,5	23,5	24,0
105	25,0	25,5	26,0	26,5	27,0	27,5	28,0	28,5	29,0	29,5
106	30,5	31,0	31,5	32,0	32,5	33,0	33,5	34,0	34,5	35,0
107	35,5	36,0	36,5	37,0	37,5	38,0	38,5	39,0	39,5	40,0
108	41,0	41,5	42,0	42,5	43,0	43,5	44,0	44,5	45,0	45,7
109	46,5	47,0	47,5	48,0	48,5	49,0	49,5	50,0	50,6	51,2
110	52,0