Возможность получения высокооктановых компонентов моторных топлив путем окисления промышленной изобутановой фракции

Необходимость глубокой переработки тяжелых сортов нефти приводит к росту производства углеводородных газов. Образующиеся бутаны не всегда находят эквивалентный рынок сбыта. В работе рассмотрена возможность получения путем окисления промышленной изобутановой фракции смеси оксигенатов с высоким октановым числом. Реакцию осуществляли как в отсутствие, так и в присутствии катализаторов, в качестве которых испытаны Au/Silicalite-1 и Cu/SiO₂. Исследовано влияние факторов, позволяющих снизить образование нежелательных примесей (гидропероксидов, пероксидов, кислот). Целевым продуктом является трет-бутиловый спирт (ТБС), который получается с селективностью 64–69 % при конверсии бутанов 55–69 %. ТБС имеет октановое число 113 ед. ОЧИ. Наряду с ТБС в ходе окисления образуется спирты и кетоны с октановым числом 106–115 ед. ОЧИ. Лучший результат получен при осуществлении процесса в присутствии катализатора Cu/SiO₂. С единицы объема реакционного пространства в присутствии катализатора снимается на 18 % больше ТБС и в 2,9 раза больше кетонов, чем при окислении без катализатора. Суммарная производительность по продуктам, пригодным для использования в качестве высокооктановых компонентов, достигает 40 г/(л·ч), а октановое число этой смеси составляет ≈111 ед. ОЧИ. Смесь оксигенатов на основе ТБС обладает более низкой летучестью по сравнению с метил-трет-бутиловым эфиром, что особенно важно для стабильности бензинов в летнее время года.

1. Харитонов А.С., Колтунов К.Ю., Соболев В.И., Чумаченко В.А., Носков А.С., Кузнецов С.Е. // Катализ в промышленности. 2017. № 6. С. 465—468.

2. Харитонов А.С., Иванов Д.П., Парфенов М.В., Пирютко Л.В., Семиколенов С.В., Дубков К.А., Перейма В.Ю., Носков А.С., Кондрашев Д.О., Клейменов А.В., Ведерников О.С., Кузнецов С.Е., Галкин В.В., Абрашенков П.А. // Катализ в промышленности. 2016. № 6. С.48—56.

3. Winkler D.E., Herne G.W. // Ind. and Eng. Chem. 1961. V. 53. No. 8. P. 655-658.

4. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М.: Наука, 1965.

5. Coward H.F., Jons G.W. Limits of flammability of gases and vapors. Bureau of Mines. Bull. 503. Washington. 1952. 60-62.

6. Хирнова Г.П., Булыгин М.Г., Блюмберг Э.А., Хчеян Х.Е., Емелин Ю.Д. // Нефтехимия. 1980. № 5. С. 677—682.

7. Shah U., Mahajani S.M., Sharma M.M., Sridhar T. // Chemical Engineering Science. 2000. V. 55. P. 25-35.

8. Albonetti S., Cavani F., Trifiro F. // Catal. Rev. 1996. V. 38. P. 413-438.

9. Патент GB 111621; опубл. 06.06.1968.

10. Блюмберг Э.А., Майаус З.К., Эмануэль Н.М. Жидкофазное окисление бутана при температурах и давлениях, близких к критическим. В сб. Окисление углеводородов в жидкой фазе. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

11. Патент US 3478108; опубл. 11.11.1969.

12. Патент РФ 2402520; 27.10.2010.

13. Sakaguchi S., Kato S., Iwahama T., Ishii Y. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1998. V. 71. P. 1237-1240.

14. Dean M.H., Scirrow G. // Trans. Faraday Soc. 1958. V. 54. P. 849-862.

15. Патент US 7081552; опубл. 25.07.2006.

16. Ivanova S., Pitchon P., Petit C. // J. Mol. Catal A. 2006. V. 256. P. 278-284.

17. Ivanova S., Petit C., Pitchon P. // Appl. Catal A. 2004. V. 267. P. 191-201.

18. Tsubota S., Cunningham D.A.H., Bando Y., Haruta M. // Preparation of catalysts VI. Eds. Poncelet G. et al. 1995. P. 227.

19. Ivanov V.B., Khavina E.Yu. // Colloid Journal. 2012. V. 74. No. 1. P. 51-56.

20. Патент РФ 2139272; опубл. 10.10.1999.

21. Flanigen E.M., Bennett J.M., Grose R.W., Cohen J.P., Patton R.L., Kirchner R.M. and Smith J.V. // Nature. 1978. V. 271. P. 512-516.

22. Емельянов В.Е., Скворцов В.Н. Моторные топлива. Антидетонационные свойства и воспламеняемость. М.: Техника, ТУМА ГРУПП, 2006. С. 14—17.