Алкани як паливо. Октанове та цетанове число

Під час Другої світової війни постачання авіаційним бензином сильно зросло завдяки використанню високоароматизованого каталітичного крекінг - лігроїну, який піддавався гідрогенізації в заводських масштабах для видалення олефінових компонентів і сірки з метою покращення стабільності і октанового числа етильованого бензину. При цьому процесі на відміну від процесу сірчанокислої обробки, що проходить із втратами продукту, таких же результатів досягають без втрат рідкого продукту. Щоб уникнути зниження якості бензину, необхідно звести до мінімуму гідрогенізацію ароматичних вуглеводнів. Цього вдається досягти шляхом правильного вибору каталізатора і робочих умов процесу.

Хоча олефінові вуглеводні можна гідрогенізувати при низьких тисках водню, цей процес відбувається також і при високому тиску, шляхом підбору низькоактивного каталізатора, не здатного вести гідрогенізацію ароматичних вуглеводнів за даних умов. При вивченні розподілу олефінових і ароматичних вуглеводнів за фракціями було знайдено, що при гідрогенізації найсильніше покращення відображається на низькокиплячих фракціях. Їх гідрогенізація показана на мал. 2.

Одержала розвиток також аналогічна гідрогенізація при проміжних ( середніх ) тисках. Був здійснений процес гідрогенізації олефінів і сірчистих сполук у присутності ароматичних вуглеводнів над вольфрамнікельсульфідним каталізатором при тиску 50 ати і температурі 343 С. Висока активність цього каталізатора дозволила вести процес з великою об’ємною швидкістю — 10 об’ємів рідкої сировини / 1 об’єм каталізатора*год.

Сірчисті сполуки гідруються значно швидше олефінів. При доведенні ступеня насиченості вихідної сировини до бромного числа, рівного 5 - 10, сірчисті сполуки і олефіни в основному видалялись при незначному ступені гідрогенізації ароматичних вуглеводнів. В результаті одержували достатньо стабільний з низьким вмістом сірки основний компонент авіаційного бензину, октанове число якого покращувалось після додавання тетраетилсвинцю.

Процес гідрогенізації можна також застосовувати з метою видалення сірки і підвищення стабільності крекінг - продуктів, які використовуються для одержання автомобільних бензинів. На відміну від авіаційних бензинів оцінка октанових чисел автомобільних бензинів звичайно проводиться у м’якіших умовах і з меншим додаванням тетраетилсвинцю. В таких умовах бажане збереження більшої частини олефінових вуглеводнів в продукті гідрування. Тому необхідно ретельно контролювати ступень видалення сірки і насиченості олефінів, щоб уникнути непотрібних втрат в октановому числі. З мал. 3 помітні деякі збільшення октанового числа для низькокиплячих фракцій при зниженні вмісту сірки до 0,2 % ваг. Проте подальша гідрогенізація веде до зниження октанового числа навіть при додаванні тетраетилсвинцю.

Пояснення до мал. 3

На характер зміни октанового числа гідрогенізату сильний вплив справляє будова олефіну. Наступні дані для індивідуальних сполук показують, що олефіни з розгалудженішою структурою вигідніші при гідрогенізації, ніж менш розгалуджені олефіни.

Октанове число