Pulsar 100: бензин из будущего

Pulsar 100: бензин из будущего

АИ-92, АИ-95, АИ-98… бензины с этими цифровыми индексами — привычный товар заправочных станций. В 2018 г. Рязанский НПЗ, входящий в систему компании «Роснефть» выпустил первую партию бензина АИ-100 (Pulsar 100). Это инновационное топливо, начало производства которого отражает качественный рост технологического уровня отечественной нефтеперерабатывающей промышленности.

Технологии Редакция ПМ

18.12.2019

Давят? Не взрывайся!

Между индексами популярного АИ-95 и нового АИ-100 разница всего пять пунктов, но это существенная разница. Напомним: цифровые индексы в марках бензина обозначают октановое число топлива, то есть его детонационную стойкость при сжатии топливно-воздушной смеси в цилиндрах.

Вот, скажем, в цилиндрах дизельного двигателя смесь воспламеняется просто от нагрева при сжатии — и это конструктивная особенность такого типа ДВС. В бензиновых моторах ничего такого происходить не должно — зажигание происходит в момент проскакивания искры между электродами свечи. Если до этого момента смесь самопроизвольно воспламеняется от сжатия, то такое явление называется детонацией, и оно ведет к неэффективному расходу топлива, быстрому износу и поломке двигателя.

Установка для определения октанового числа топлива

Чем выше октановое число бензина, тем сильнее можно сжимать в цилиндрах топливно-воздушную смесь, не опасаясь детонации. Высокооктановое топливо позволяет создавать форсированные двигатели, способные при небольшом объеме цилиндров обеспечивать большую мощность и умеренный расход топлива, что соответствует современным экономическим и экологическим требованиям.

Вот в чем смысл борьбы за единицы октанового индекса.

Не ракетная наука?

Мы все примерно представляем себе, что сырая нефть есть смесь углеводородных фракций — более тяжелых и менее тяжелых молекул, состоящих из атомов водорода и углерода. Более легкие фракции имеют меньшую температуру кипения. Задав определенную температуру нагрева, мы можем испарить нужные нам фракции, затем конденсировав их в виде жидкости (примерно как в перегонном кубе, он же самогонный аппарат).

В англосаксонском мире бытует поговорка It’s not a rocket science, дескать, чего тут сложного, не ракеты же строим. Но так в XXI веке хороший бензин не делают. У «самогонного» моторного топлива есть две проблемы.

Первая — исходно низкое октановое число. Исторически проблема решалась путем добавки в отогнанный бензин антидетонационных присадок на основе свинца, а также железа и марганца. Свинец — это просто страшная отрава и канцероген, поэтому содержащие его бензины сегодня категорически запрещены. Но и повышение октанового числа с помощью соединений других металлов вовсе не безобидно. Их использование приводит к появлению осадков на деталях двигателя, что ведет к его быстрому износу. Поэтому железо и марганец были также запрещены. Вторая проблема заключается в том, что бензиновая фракция составляет лишь 12−15 процентов от общего объема нефтяного сырья. Чтобы увеличить выход бензина, кустарными методами не обойтись. Иными словами, для производства высокооктанового топлива, которое при этом не испортит качественную прецизионную механику современного бензинового двигателя, нужна та самая rocket science, нужны высокие технологии химического производства. Как работают эти технологии, можно понаблюдать на Рязанском НПЗ — одном из самых продвинутых в России предприятий этого профиля.

Магния химических превращений

Нам всем хорошо знакомо слово «купаж» в применении к кофе и чаю, а также к винам и крепким напиткам. Купаж — это смесь полученных из разных источников компонентов для получения нужного нам «букета». То же касается производимого промышленным способом бензина.Реклама — продолжение ниже

«Все начинается с отгонки бензиновой фракции, которая выкипает при температуре 180−200 градусов, — рассказывает главный технолог Рязанского НПЗ Юрий Гордеев, — но в силу ее свойств мы, разумеется, не можем непосредственно использовать эту фракцию в товарном бензине. Сырье должно пройти через ряд вторичных облагораживающих химических процессов. Поскольку бензиновая фракция достаточно широкая, мы дополнительно делим ее на две (или более) фракции. Вот, например, относительно более легкая фракция НК-85, содержащая углеводороды С5 и С6, отправляется на установку «Изомалк», производящую изомеризацию нормальных парафинов».

Чтобы не вдаваться в сложную химическую терминологию, поясним, что изомеризацией называется такое химическое превращение молекул, при котором при неизменном количестве атомов меняется их строение, а значит, и физико-химические свойства. На установке «Изомалк» цепочки углеводородов приобретают более разветвленную структуру, что способствует повышению октанового числа — от 60 на входе до 90 на выходе.

Топливо проходит тщательное исследование в лаборатории, создаются новые виды

Более тяжелая часть бензиновой фракции перерабатывается на установке каталитического риформинга, где углеводороды парафинового строения преобразуются в так называемые ароматические соединения, имеющие более высокое октановое число — на выходе оно составляет 95−97 пунктов.

Россия научилась

Как мы уже говорили выше, бензиновой фракции в составе нефти мало, и было бы слишком большой роскошью использовать для производства бензина только ее. Выход? Переработка более тяжелых высококипящих (от 360 до 530 градусов) фракций деструктивным методом. Иными словами, в ходе процесса, называемого каталитическим крекингом, тяжелые углеводородные молекулы дробятся на более легкие, которые уже пригодны для использования в моторном топливе. Получившаяся смесь также делится на две фракции, и более легкая уже может использоваться как компонент товарного бензина, а более тяжелая отправляется на дополнительную очистку.

Процесс заправки, вид из диспетчерской

Процесс заправки цистерны, вид из диспетчерскойИнновационная система залива топлива позволяет заполнить цистерну бензином за 15−20 минут

Что роднит все вышеописанные процессы? Во‑первых, перед каждым из них сырье обязательно проходит через гидроочистку — удаление серы, что необходимо как для повышения качества топлива, так и для увеличения ресурса промышленного оборудования (сера его портит). Во‑вторых, изомеризация, риформинг, крекинг и гидроочистка — это типичные процессы химического производства, осуществляемые при высоких температурах, высоком давлении и в присутствии катализаторов. И от качества катализаторов зависит очень многое.

«Катализаторы характеризуются двумя показателями: активностью и стабильностью, — говорит Юрий Гордеев. — То есть катализатор должен обеспечить штатное протекание химической реакции, сохраняя это качество в течение длительного времени. В поисках оптимального сочетания активности и стабильности нам прежде приходилось полагаться на импортную продукцию. И вот сегодня могу не без гордости сказать, что в России наконец научились производить катализаторы мирового уровня. Например, для каталитического риформинга мы применяем продукцию, выпускаемую Ангарским заводом катализаторов и органического синтеза, входящим, как и наша компания, в структуру «Роснефти». Катализаторы для крекинга также произведены в России. Сейчас появились качественные отечественные катализаторы для гидроочистки, и мы изучаем возможность их применения».

Сложный купаж

Секрет производства инновационного топлива не только в совершенствовании технологий химического производства, но и в расширенной номенклатуре компонентов, производимых Рязанским НПЗ.

«Возможность выпуска топлива АИ-100, которое служит базой для Pulsar 100, напрямую зависит от набора тех установок, которые мы имеем на заводе, — рассказывает Юрий Гордеев. — Например, на уже упомянутом «Изомалке» мы можем выделять чистый изопентан, а это низкокипящий компонент с прекрасными пусковыми свойствами. Получаемый при крекинге бутилен мы используем для производства изооктана — фактически эталонного углеводорода с октановым числом 100. Методом риформинга ароматики мы синтезируем толуол, октановое число которого достигает 130−140. Толуол активно производился в СССР, но потом большинство НПЗ отказались от этого процесса, возможно, сочтя его слишком энергоемким. Мы же у себя сохранили эту технологию, и именно добавление толуола дает нам возможность производить бензин со стабильным октановым числом 100».

Автоцистерна с топливом

Выжать все до конца

Все компоненты будущего продукта хранятся в отдельных резервуарах, чтобы затем на станции смешения превратиться в бензин, который сможет работать в самых «злых» спортивных моторах, повышая показатели мощности и крутящего момента. Pulsar 100 является официальным топливом российской серии кольцевых гонок, в которых принимает участие гоночная команда LADA Sport ROSNEFT. Высокие детонационные свойства топлива позволяют использовать этот бензин как в 1,6-литровых двигателях класса «Национальный», так и в 2-литровых турбированных моторах класса «Туринг».

Присутствие в топливе большого количества высококачественных компонентов препятствует образованию отложений на форсунках и стенках цилиндров, а специальная многофункциональная моющая присадка обеспечивает чистоту топливной системы. Эффективность и высокие эксплуатационные свойства Pulsar 100 подтверждены специалистами компании BASF в ходе специальных моторных испытаний. Использование высокооктанового бензина приводит к более полному сгоранию топлива, что позволяет снизить расход бензина и уровень вредных выбросов.

Вот что дает нам сегодня «хай-тек» в российской нефтеперерабатывающей промышленности.