МТБЭ в нефтепереработке¶
Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) — органическое соединение класса эфиров с формулой (CH₃)₃COCH₃, широко применяемое в нефтепереработке как компонент высокооктановых бензинов и как антидетонационная присадка. МТБЭ представляет собой бесцветную летучую жидкость со специфическим запахом, температура кипения составляет 55,2 °C, плотность при 20 °C — около 740 кг/м³. В нефтеперерабатывающей промышленности МТБЭ относится к группе кислородсодержащих компонентов моторных топлив и является одним из наиболее массово производимых эфиров в мире.
¶Химические свойства и характеристики
МТБЭ синтезируется конденсацией изобутилена с метанолом в присутствии кислотных катализаторов. Основные свойства, определяющие его ценность для нефтепереработки:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Молярная масса | 88,15 г/моль |
| Температура кипения | 55,2 °C |
| Температура вспышки | −10 °C |
| Октановое число (МОН/ИМОН) | 100 / 117 |
| Растворимость в воде | около 4,8 % (20 °C) |
Высокое моторное октановое число (117) делает МТБЭ эффективной антидетонационной присадкой: добавление 10–15 % МТБЭ к базовому бензиновому пакету позволяет повысить октановое число конечного продукта на 3–5 единиц без существенного снижения теплоты сгорания.
¶Производство
Основной технологический маршрут получения МТБЭ — реакция изобутилена (продукт пиролиза или крекинга) с метанолом на ионнообменных смолах (сульфокатионитах) при температуре 40–100 °C и давлении 0,5–1,5 МПа. В России крупнейшими производителями МТБЭ исторически являлись предприятия «Сибур-Холдинг» (Тобольск-Нефтехим), Нижнекамскнефтехим и ряд заводов, работающих в составе интегрированных нефтеперерабатывающих комплексов. Производственные мощности российских заводов по выпуску МТБЭ составляют сотни тысяч тонн в год.
После реакции этерификации продукт проходит ректификацию: непрореагировавшие изобутилен и метанол возвращаются в цикл, а чистый МТБЭ (более 97–98 %) выводится как товарный продукт. Побочными продуктами являются ди-трет-бутиловый эфир и трет-бутиловый спирт.
¶Применение в нефтепереработке
¶Компонент бензинов
Основное направление использования МТБЭ — компаундирование бензинов. МТБЭ входит в состав:
- компонентов каталитического крекинга (КК) после установок эфирификации;
- товарных бензинов АИ-92 и АИ-95, выпускаемых российскими НПЗ;
- компонентов для экспорта в страны с жёсткими требованиями к экологичности топлива.
В России МТБЭ традиционно применяется для доведения октанового числа бензинов до марок 92 и 95. На ряде заводов (в частности, на «Лукойл-Нижегороднефтеорганике» и «Славнефть-Ярославнефтеорганике») МТБЭ производится на установках, интегрированных с блоками каталитического крекинга, что позволяет перерабатывать избыточный изобутилен потока C4.
¶Экологический аспект
МТБЭ обладает рядом экологических преимуществ перед тетраэтилсвинцом и трет-бутиловым спиртом: он полностью сгорает в двигателе, снижает выбросы угарного газа, углеводородов и бензола. Вместе с тем МТБЭ характеризуется высокой подвижностью в почвах и относительно высокой растворимостью в воде, что при разливах создаёт риск загрязнения подземных вод. В ряде стран (США, Канада, Япония) использование МТБЭ ограничивается или запрещено по экологическим причинам; в Европейском союзе допустимая концентрация МТБЭ в бензине ограничена 2,7 % по массе.
¶Альтернативы и перспективы
В качестве альтернатив МТБЭ в мировой практике применяются:
- ЭТИЛЭР (этил-трет-бутиловый эфир) — более экологичный, но дороже;
- ТБС (трет-бутиловый спирт) — используется как компонент и как промежуточный продукт;
- метил-трет-амиловый эфир (МТАЭ) — обладает более низкой летучестью;
- этанол — основной альтернативный компонент в США и Бразилии.
В России перспективным направлением является переработка МТБЭ в изобутилен и изобутен (деполимеризация), что позволяет получить ценный мономер для производства полиизобутилена и других продуктов нефтехимии. Технологии крекинга МТБЭ освоены на рядах зарубежных предприятий и рассматриваются российскими нефтепереработчиками в контексте диверсификации продукции.
¶Экономическое значение
МТБЭ является одним из наиболее ликвидных компонентов бензинового пакета на внутреннем рынке РФ. Ценообразование на МТБЭ привязано к котировкам бензинов и метанола. Экспорт МТБЭ из России ограничен относительно небольшими объёмами, поскольку основная часть производства направляется на внутренние потребности НПЗ.
Источники:
- ГОСТ Р 55167-2012 «Топлива моторные. Метил-трет-бутиловый эфир. Технические условия»
- Технология нефтепереработки: учебник под ред. А. Л. Цейтлина
- Справочник «Нефтепереработка и нефтехимия» (журнал)
- Материалы ВНИИОЭНГ по компаундированию моторных топлив