УЛУЧШЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА С ПОМОЩЬЮ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПРИСАДКИ

IMPROVING THE LOW-TEMPERATURE PROPERTIES OF DIESEL FUEL USING A MULTIFUNCTIONAL ADDITIVE

Zoya Iost

master's degree student, department “Chemistry and chemical technologies”, NCJSC “Toraighyrov university”

Kazakhstan, Pavlodar

АННОТАЦИЯ

В настоящей статье рассматривается применение многофункциональной присадки как способа улучшения ряда основных характеристик дизельного топлива, производимого в ТОО «Павлодарский нефтехимический завод» - низкотемпературных свойств, а также демонстрируется их зависимость от количества присадки.

ABSTRACT

In this article the use of a multifunctional additive as a way to improve a number of basic characteristics of diesel fuel produced at Pavlodar Petrochemical Plant LLP - low-temperature properties – is discussed, and also their dependence on the amount of the additive is demonstrated.

Ключевые слова: дизельное топливо, многофункциональная присадка, низкотемпературные свойства, температура застывания, предельная температура фильтруемости.

Keywords: the diesel fuel, the multifunctional additive, the low-temperature properties, pour point, cold filter plugging point.

Для получения топлив оптимального углеводородного состава и с высокими эксплуатационными показателями требуются подбор высококачественного сырья и усовершенствование технологии [3, с. 5]. Современный взгляд на нефтедобычу и нефтепереработку позволяет определить, что качество сырья из года в год продолжает ухудшаться – добываемая нефть становится тяжелее, возрастает содержание серы, тяжелых парафинов и асфальто-смолистых веществ. Техническое переоснащение НПЗ для решения технологических задач по переработке такой нефти с целью получения высококачественных нефтепродуктов, в том числе топлив, является очень дорогостоящим и зачастую не целесообразным предприятием.

Одним из решений данной проблемы является применение присадок – специальных химических веществ или комплексов веществ, добавляемых для улучшения определенных качеств или характеристик производимых нефтепродуктов.

Дизельное топливо благодаря своему широкому применению в сельском хозяйстве и транспортных перевозках, а также экономичности (обходится дешевле бензина, средний расход горючего в поршневых двигателях на 25-30 % ниже, чем в карбюраторных) является одним из наиболее важных и востребованных нефтепродуктов. Дизельные двигатели являются надежными и экономичными и, как следствие, широко распространены в своем применении, что в свою очередь приводит к росту потребностей мирового рынка в дизельном топливе.

Дизельное топливо представляет собой фракции нефти, которые выкипают при высокой температуре, а именно 200-350˚C, и является наиболее тяжелым из светлых нефтепродуктов. Фракционный состав и содержание в дизельной фракции тяжелых парафинов, застывающих при достаточно высоких температурах, создают актуальную проблему при эксплуатации в зимний период – топливо густеет, забивает топливные фильтры, не позволяет завести двигатель автомобиля или сельскохозяйственной машины. Для стран, находящихся в средних широтах и обладающих резко континентальным климатом с холодными зимами, проблема из просто актуальной становится ключевой, оказывающей опосредованное влияние на экономику государства.

В таблице 1 приведены статистические данные по температурам в зимние месяцы в г. Павлодар за период 1969-2016 гг. [1].

Таблица 1.

Температура воздуха в г. Павлодар в зимний период

Согласно Технического регламента Таможенного союза "О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту" (ТР ТС 013/2011) к дизельному топливу в Республике Казахстан в части низкотемпературных свойств предъявляют  следующие требования (таблица 2) [6, с. 14]:

Таблица 2.

Требования к низкотемпературным свойствам дизельного топлива в Республике Казахстан

Предельная температура фильтруемости - самая высокая температура, при которой данный объем топлива не протекает через стандартизованную фильтрующую установку в течение определенного времени, во время охлаждения в стандартизованных условиях [2, с. 1]. Показатель определяется в соответствии с ГОСТ 22254 «Топливо дизельное. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре». Метод заключается в постепенном охлаждении испытуемого топлива с интервалами в 1 °С и стекании его через проволочную фильтрационную сетку при вакууме 1961 Па (200 мм вод. ст.) [20 мбар]. Определение ведут до температуры, при которой кристаллы парафина, выделенного из раствора на фильтр, вызывают прекращение или замедление протекания в такой степени, что время наполнения пипетки превышает 60 с, или топливо не стекает полностью обратно в измерительный сосуд [2, с. 2].

Анализ демонстрирует поведение дизельного топлива при пропускании его через фильтр, имитирующий топливный фильтр в автомашине, при охлаждении. В лабораторных условиях исследования проводились на автоматическом анализаторе FPP 5Gs производства компании «ISL», Франция (рисунок 1).

Рисунок 1. Автоматический анализатор для определения предельной температуры фильтруемости FPP 5Gs

В лабораториях НПЗ для определения качества дизельного топлива в части низкотемпературных свойств чаще ориентируются на более наглядный и простой в исполнении показатель качества – температуру застывания.

Температурой застывания (потери текучести) топлив называют максимальную температуру, при которой топливо загустевает настолько, что при наклоне пробирки с ним под углом 45° уровень продукта остается неподвижным в течение 1 мин [4, с. 136]. Показатель определяется в соответствии с СТ РК АСТМ Д 97-2011 «Промышленность нефтяная и газовая. Стандартный метод испытаний для температуры текучести нефтепродуктов» на автоматическом анализаторе CPP 5Gs производства компании «ISL», Франция (рисунок 2).

Рисунок 2. Автоматический анализатор для определения температуры застывания CPP 5Gs

По нормам на дизельное топливо температура застывания должна быть на 5—10 °С ниже температуры, при которой предполагается его применять. Как показывают практические данные, температура застывания дизельного топлива на 5-7 °С ниже предельной температуры фильтруемости.

Как следует из таблиц 1, 2 и информации выше, для безопасного применения в зимний период необходимо дизельное топливо с температурой застывания не выше минус 22 °С.

Использование присадок, обладающих высокоэффективным депрессорным эффектом, является одним из наиболее экономичных и перспективных способов улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив. Рассмотрим их влияние на примере многофункциональной присадки «MAScom DPA». Присадка представляет собой жидкость от желтого до янтарного цвета, с плотностью при 15 °С от 0,850 до 0,930 г/см³, кинематической вязкостью при 40 °С от 2 до 4,5 мм²/с и температурой вспышки в закрытом тигле не менее 62 °С [5, с. 1].

В лабораторных условиях было изучено влияние многофункциональной присадки на депрессорные свойства дизельного топлива путем приготовления смесей с известным содержанием присадки. Результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Значения низкотемпературных свойств стабильного ДТ при добавлении присадки

Как видно из полученных результатов, снижение температур застывания и предельной фильтруемости пропорционально увеличению количества добавляемой присадки наблюдается до определенного значения – порядка 1000-1500 ppm. При добавлении большего количество присадки улучшение низкотемпературных свойств становится все менее заметным, а при значениях около 8000-10000 ppm изменение температур выходит на так называемое «плато». Наглядно зависимость низкотемпературных свойств от количества добавленной присадки представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Зависимость низкотемпературных свойств дизельного топлива от количества добавленной присадки

Таким образом, оптимальное количество присадки «MAScom DPA» для улучшения низкотемпературных свойств стабильного дизельного топлива ТОО «ПНХЗ» задано диапазоном от 1000 до 1500 ppm.

На производстве при расчете количества добавляемой присадки для приготовления товарного дизельного топлива руководствуются не только улучшением низкотемпературных свойств продукта, но и ряда других не менее важных показателей, таких как цетановое число и смазывающая способность. Влияние многофункциональной присадки на вышеуказанные показатели в настоящей статье не рассматривается.

Список литературы:

1. http://www.pogodaiklimat.ru/climate/36003.htm
2. ГОСТ 22254-92 «Топливо дизельное. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре». М.: Издательство стандартов, 1992, - 15 с.
3. Кулиев А.М. «Химия и технология присадок к маслам и топливам». Л.: Химия., 1985,- 312 с.
4. Нефтепродукты (справочник). М.: Химия, 1966, - 776 с.
5. Паспорт качества продукции на многофункциональную присадку для дизельного топлива MAScom DPA, 2021, 1 с.
6. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» - 22 с.