Судовое маловязкое топливо
LOW-VISCOSITY MARINE FUEL

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности, к получению углеводородных топливных композиций на основе продуктов переработки нефти и может быть использовано в качестве топлива для тихоходных двигателей.
Известны малосернистые композиции судового топлива (US 8987537 B1, CPC C10L 1/04, опубликовано 24.03.2015; US 9057035 B1, CPC C10L
1/04, опубликовано 16.06.2015), в которых заявлены различные составы судового топлива, содержащие от 50 до 90 мас.% остаточного углеводородного компонента, и от 10 до 50 мас.%, выбранных из группы, состоящей из негидрообработанного углеводородного компонента (легкий газойль, тяжелый газойль, газойль каталитического крекинга, шламовое масло каталитического крекинга, газойль пиролиза, легкий газойль крекинга, тяжелый газойль крекинга, легкий газойль пиролиза, тяжелый газойль пиролиза, остаток термического крекинга, тяжелый дистиллят термического крекинга, тяжелый дистиллят коксования, вакуумный газойль, дизельная фракция коксования, газойль коксования, вакуумный газойль коксования, вакуумный газойль термического крекинга, дизельная фракция термического крекинга, газойль термического крекинга, гач, ароматические экстракты смазочного масла, деасфальтизат, керосиновая фракция установки коксования, керосиновая фракция термического крекинга, парафин газожидкостной конверсии, углеводороды газожидкостной конверсии, прямогонная дизельная фракция, прямогонная керосиновая фракция, прямогонный газойль и любая их комбинация); гидрообработанного углеводородного компонента (дизельные фракции с низким содержанием серы до 500 ppm и сверхнизким содержанием серы до 15 ppm; гидроочищенный легкий газойль; гидроочищенный тяжелый газойль; гидроочищенный газойль каталитического крекинга; гидроочищенный газойль пиролиза, гидроочищенный легкий газойль пиролиза, гидроочищенный тяжелый газойль пиролиза, гидроочищенный легкий газойль крекинга, гидроочищенный тяжелый газойль крекинга, гидроочищенный тяжелый дистиллят коксования, гидроочищенный тяжелый дистиллят термического крекинга, гидроочищенная дизельная фракция, из гидроочищенная дизельная фракция коксования, гидроочищенный газойля коксования, гидроочищенная дизельная фракция термического крекинга, гидроочищенный газойль термического крекинга, гидроочищенный вакуумный газойль, гидроочищенный вакуумный газойль коксования, гидроочищенный остаток, основания гидрокрекинга, гидроочищенный вакуумный газойль термического крекинга и гидроочищенный деасфальтизат гидрокрекинга, сверхнизкосернистая керосиновая фракция, гидроочищенное реактивное топливо, гидроочищенная керосиновая фракция, гидроочищенный керосин установки коксования, дизельная фракция установки гидрокрекинга, керосиновая фракция установки гидрокрекинга, гидроочищенный керосин термического крекинга и любая их комбинация) и любой их комбинации с возможностью введения различных присадок.
Общими признаками является то, что в состав топлива судового вовлекаются тяжелые дизельные фракции, в том числе вторичного происхождения, и присадки, необходимые для доведения эксплуатационных характеристик до нормируемых значений.
Аналог отличается в направленности на получение низкосернистого судового топлива, при чем заявленные композиции относятся к остаточным судовым топливам.
Недостаток аналога заключается в отсутствии изучения заявляемых композиций на полное соответствие нормативным требованиям и стабильности характеристик судового топлива при хранении, в том числе окислительной стабильности: общее количество осадка, концентрации фактических смол и изменение цвета продукта.
Известно судовое топливо (RU № 2155211, МПК C10L 1/04, опубликовано 27.08.2000), которое содержит 5-30 % гудрона, до 25 % широкой вакуумной фракции 260-510°С или продуктов висбрекинга полугудрона и широкой вакуумной фракции 260-510°С, 20-25% легкого газойля каталитического крекинга, 15-40 % гидроочищенного дизельного топлива, до 0,05 % депрессорной присадки и до 100 % прямогонного мазута.
Общими признаками является то, что в состав топлива судового вовлекается депрессорная присадка, что позволяет вырабатывать топливо с улучшенными низкотемпературными свойствами.
Аналог отличается в направленности на расширение сырьевой базы для выпуска флотского мазута, как судового топлива.
Недостаток аналога заключается в отсутствии компонентов, обеспечивающих окислительную стабильность топлива при хранении, а также седиментационной устойчивости топлива в условиях холодного хранения.
Известен также состав судового маловязкого топлива (RU № 2478692, МПК C10L 1/04, опубликовано 10.04.2013), содержащего смесь дистиллятов атмосферной и вакуумной перегонки нефти. Топливо характеризуется тем, что оно содержит фракцию атмосферной перегонки с интервалом выкипания 210-365°С и фракцию вакуумной перегонки с интервалом выкипания 255-360°С при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%: фракция атмосферной перегонки с интервалом выкипания 210-365°С – 60-70; фракция вакуумной перегонки с интервалом выкипания 255-360°С – до 100.
Общими признаками является то, что в состав топлива маловязкого судового вовлекаются утяжеленные фракции атмосферной и вакуумной перегонки нефти.
Недостатки аналога заключаются, в минимальном количестве компонентов для приготовления ТМС, в минимальном запасе качества низкотемпературных характеристик, повышенном содержании серы, отсутствии компонентов, обеспечивающих окислительную стабильность (оценка стабильности топлива при хранении по показателям окислительной стабильности: общее количество осадка, концентрация фактических смол и изменению цвета продукта)
Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является состав судового маловязкого топлива (RU № 2041245, МПК C10L 1/08, опубликовано 09.08.1995), содержащий 1,5-15,0 % смеси прямогонных фракций и фракций вторичных процессов, выкипающих в интервале 110-500°С в массовом соотношении фракций, выкипающих в интервале 110-360°С и 360-500°С, равном (20-80):(80-20); 10,0-40,0%
фракции вторичной перегонки мазута при производстве масел, выкипающей в интервале 130-400°С; 1,0-20,0 % фракции вакуумного дистиллята, выкипающей в интервале 240-500°С и до 100 % фракции газойля каталитического крекинга, выкипающей в интервале 160-400°С.
Общими признаками является то, что в состав топлива маловязкого судового в широком ассортименте вовлекаются продукты первичной переработки и вторичной переработки нефти.
Недостаток прототипа заключается, в повышенном содержании серы, отсутствии компонентов, обеспечивающих окислительную стабильность топлива при хранении (оценки стабильности топлива при хранении по показателям окислительной стабильности: общее количество осадка, концентрация фактических смол и изменению цвета продукта).
Цель изобретения – разработка оптимальной рецептуры топлива маловязкого судового.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении стабильности топлива маловязкого судового при хранении и комплексном подходе к ее оценке.
Указанный технический результат достигается тем, что судовое маловязкое топливо, содержащее смесь таких фракций первичной переработки нефти, как утяжеленное дизельное топливо с  верха колонны вакуумной перегонки мазута уст. ГК-3 (фракция 224 – 389 °С) (УДТ ВП ГК-3); утяжеленное дизельное топливо с колонны атмосферной перегонки уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (фракция 222 – 348 °С) (УДТ АП ЭЛОУ+АВТ- 6); легкий вакуумный дистиллят с верха колонны вакуумной перегонки широкой масляной фракции уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (фракция 287 – 418 °С) (ЛВД ЭЛОУ+АВТ-6); утяжеленное дизельное топливо с верха колонны вакуумной перегонки мазута уст. ЭЛОУ + АВТ-6 (фракция 264 – 400 °С) (УДТ ВП ЭЛОУ+АВТ-6) и тяжелых дизельных фракций вторичного происхождения, как кубовый остаток, получаемый в процессе атмосферно-вакуумной перегонки гидрогенизата блоков гидрирования тяжелых среднедистиллятных фракций первичной и вторичной переработки нефти (фракция 232 – 387 °С) (КО); лёгкий газойль каталитического крекинга уст. ГК-3 (фракция 198 – 331 °С) (ЛГКК) в различных соотношениях с введением депрессорно-диспергирующей присадки в количестве 0,04 % мас. для достижения требуемых низкотемпературных характеристик, согласно изобретению, дополнительно содержит антиокислительную присадку Kerobit TP26P в количестве 0,03 % мас.
Антиокислительная присадка Kerobit TP26P (АОП), стабилизирует топливо при хранении, что обусловлено химической природой присадки
– способностью фенолов выступать в качестве доноров водорода, стабилизируя тем самым углеводородные, либо пероксидные радикалы.
Применение антиокислительной присадки Kerobit TP26P позволяет стабилизировать качество топлива при хранении путем повышения его окислительной стабильности, снижения смолообразования и, как следствие, сохранить нормируемый показатель по цветности.
Для установления действия присадки на топливо маловязкое судовое были приготовлены базовые основы с использованием продуктов вторичной переработки нефти, качество которых приведено в таблице 1.
Таблица 1. Качество компонентов для приготовления базовых основ
Наименование компонентов
Плотность при 15°С, мг/кг
Температура застывания, °С
Массовая доля серы, %
Температуравспышки, в закрытом тигле, °C
Вязкость кинематическая при20 °C, мм2/с
Вязкость кинематическая при50 °C, мм2/с
Фракционный состав, °С
ТНК
10%
50%
90%
ТКК
КО
838,7
3
5·10-4
130
12,80
4,95
232
305
330
365
387
УДТ ВП ЭЛОУ+АВТ-6)
889,7
1
0,59
123
18,80
6,54
264
297
334
374
400
ЛВД ЭЛОУ+АВТ-6
900,2
14
0,68
172
-
10,4
287
327
374
403
418
УДТ АП ЭЛОУ+АВТ-6
871,9
-2
0,48
97
12,52
5,20
222
293
328
342
348
ЛГКК
940,3
-43
1,06
76
3,75
1,98
198
232
267
309
331
УДТ ВП ГК-3
874,6
2
0,49
98
14,36
5,50
224
292
334
371
389
Присадку Kerobit TP26P вводили в количестве 0,03 % мас. в разные искусственно приготовленные топливные базы (состав приведен в таблицах 2, 3), расчет которых осуществлялся путем определения оптимального по нормируемым показателям состава с использованием обозначенных компонентов методом математического моделирования на базе программного продукта PIMS (Process Industry Modeling System - Экономико-Технологическая Система Моделирования Нефтепереработки) компании Aspen Tech. Для оценки допустимого состава судового маловязкого топлива, соответствующего требованиям ТУ 38.101567-2014, в программу PIMS в качестве необходимых параметров расчета были введены объемы производства и фактические значения критичных показателей каждого компонента (температура застывания, массовая доля серы, цветность, плотность). Учитывая возможность корректировки температуры застывания применением депрессорно-диспергирующих присадок, в расчёте данным ограничением по качеству пренебрегли. Процесс расчета оптимальных рецептур смешения ТМС с помощью данного программного продукта позволяет учесть не только качественные характеристики компонентов, но и их объемы, получаемые на действующих производствах и возможность их перераспределения без экономических потерь в целом. Данный подход к моделированию оптимальной рецептуры ТМС носит общий характер и может быть применим для оптимизации всех видов многокомпонентных топлив.
Таблица 2. Базовая основа БО-1
Наименование компонентов
Содержание,% мас.
Кубовый остаток, получаемый в процессе атмосферно- вакуумной перегонки гидрогенизата блоковгидрирования тяжелых среднедистиллятных фракций
10%
первичной и вторичной переработки нефти (КО)
Утяжеленное дизельное топливо с верха колонны вакуумной перегонки мазута, уст. ГК-3 (УДТ ВП ГК-3)
10%
Утяжеленное  дизельное  топливо с  колонны атмосферной перегонки, уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (УДТ АПЭЛОУ+АВТ-6)
60%
Лёгкий газойль каталитического крекинга, уст. ГК-3 (ЛГКК)
10%
Утяжеленное дизельное топливо с колонныатмосферной перегонки, уст. ГК-3 (УДТ АП ГК-3)
10%
Таблица 3. Базовая основа БО-2
Наименование компонентов
Содержание,% мас.
Утяжеленное дизельное топливо с колонны атмосферной перегонки, уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (УДТ АП ЭЛОУ+АВТ-6)
47%
Легкий вакуумный дистиллят с верха колонны вакуумной перегонки широкой масляной фракции, уст.ЭЛОУ+АВТ-6(ЛВД ЭЛОУ+АВТ-6)
35%
Утяжеленное дизельное топливо с верха колонны вакуумной перегонки мазута, уст. ЭЛОУ + АВТ-6 (УДТВП ЭЛОУ+АВТ-6)
12%
Утяжеленное дизельное топливо с колонны атмосферной перегонки, уст. ГК-3 (УДТ ВП ГК-3)
2%
Лёгкий газойль каталитического крекинга, уст. ГК-3 (ЛГКК)
4%
Эффективность действия АОП – Kerobit TP26P на ТМС оценивали по изменению общего количества осадка, полученного по ГОСТ Р ЕН ISO 12205 и являющегося мерой окислительной стабильности, а также по концентрации фактических смол в образцах ТМС с присадками относительно результатов по этим же показателям, полученных в ТМС без присадки после хранения. При этом обязательным условием подтверждения эффективности АОП является снижение фактических результатов одновременно по обоим показателям.
Сущность изобретения поясняется примерами:
Пример 1
Судовое маловязкое топливо, базовая основа (БО-1) которого приготовлена из кубового остатка, получаемого в процессе атмосферно- вакуумной перегонки гидрогенизата блоков гидрирования тяжелых среднедистиллятных фракций первичной и вторичной переработки нефти (КО) в количестве 10 % мас.; утяжеленного дизельного топлива с  верха колонны вакуумной перегонки мазута уст. ГК-3 (УДТ ВП ГК-3) в количестве 10 % мас.; утяжеленного дизельного топлива с колонны атмосферной перегонки уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (УДТ АП ЭЛОУ+АВТ-6) в количестве 60 % мас.; лёгкого газойля каталитического крекинга уст. ГК-3 (ЛГКК) в количестве 10 % мас.; утяжеленного дизельного топлива с колонны атмосферной перегонки уст. ГК-3 (УДТ АП ГК-3)  в количестве 10 % мас.
Для оценки стабильности судового маловязкого топлива по данному примеру испытывались образцы БО-1 (пример 1а табл. 4), БО-1 с введением депрессорно-диспергирующей присадки в количестве 0,04 % мас. (пример 1б табл. 4) и БО-1 с введением депрессорно- диспергирующей присадки в количестве 0,04 % мас., отличающийся от примера 1б (табл. 4) введением антиокислительной присадки Kerobit TP26P в количестве 0,03 % мас. (пример 1в табл. 4).
После хранения образцов общее количество осадка в топливе примера 1а составляет 73,7 г/м3, в топливе примера 1б – 86,5 г/м3, в топливе примера 1в с АОП – 27,4 г/м3. Таким образом, введение антиокислительной присадки Kerobit TP26P в образец ТМС, подготовленный на БО-1 (пример 1в табл. 4), приводит к значительному увеличению окислительной стабильности при хранении по сравнению с таковой для ТМС этого же состава без АОП (примеры 1а, 1б табл. 4).
Концентрация фактических смол после хранения по примеру 1а (табл. 4) составляет 35,5 мг на 100 см3, по примеру 1б - 36 мг на 100 см3, по примеру 1в (табл. 4) - 20,5 мг на 100 см3. Отмечено, что введение АОП (пример 1в табл. 4) привело к отсутствию увеличения концентрации фактических смол при хранении.
При хранении увеличение цветности образцов с АОП (пример 1в табл. 4) происходит значительно меньше, чем для образцов топлив без АОП (примеры 1а, 1б табл. 4), что соответствует требованию потребителя.
Таблица 4. Оценка эффективности действия АОП на стабильность ТМС
Пример (состав)
в день отбора
после хранения
Окислительная стабильность, общее кол-во осадка г/м3
Пример 1а (БО-1)
30,6
73,7
Пример 1б (БО-1+ДДП)
35,2
86,5
Пример 1в (БО-1+ДДП+АОП)
44,4
27,4
Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 продукта
Пример 1а (БО-1)
17
35,5
Пример 1б (БО-1+ДДП)
20
36
Пример 1в (БО-1+ДДП+АОП)
19,5
20,5
Цвет
Пример 1а (БО-1)
1
3
Пример 1б (БО-1+ДДП)
1
4
Пример 1в (БО-1+ДДП+АОП)
1
2
Пример 2
Судовое маловязкое топливо, базовая основа (БО-2) которого приготовлена из утяжеленного дизельного топлива с колонны атмосферной перегонки уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (УДТ ЭЛОУ+АВТ-6) в количестве
47 % мас.; легкого вакуумного дистиллята с верха колонны вакуумной перегонки широкой масляной фракции уст. ЭЛОУ+АВТ-6 (ЛВД ЭЛОУ+АВТ-6) в количестве 35 % мас.; утяжеленного дизельного топлива с верха колонны вакуумной перегонки мазута уст. ЭЛОУ + АВТ-6 (УДТ ВП ЭЛОУ+АВТ-6) 12 % мас.; утяжеленного дизельного топлива с колонны атмосферной перегонки уст. ГК-3 (УДТ АП ГК-3) в количестве 2 % мас.; лёгкого газойля каталитического крекинга уст. ГК-3 (ЛГКК) в количестве 4% мас.
Для оценки стабильности судового маловязкого топлива по данному примеру испытывались образцы БО-2 (пример 2а табл. 5), БО-2 с введением депрессорно-диспергирующей присадки в количестве 0,04 % мас. (пример 2б табл. 5) и БО-2 с введением депрессорно- диспергирующей присадки в количестве 0,04 % мас., отличающийся от примера 2б (табл. 5) введением антиокислительной присадки Kerobit TP26P в количестве 0,03 % мас. (пример 2в табл. 5).
После хранения образцов общее количество осадка в топливе примера 2а (табл. 5) составляет 46,6 г/м3, в топливе примера 2б (табл. 5) – 44,3 г/м3, в топливе примера 2в (табл. 5) с АОП – 34 г/м3. Таким образом, введение антиокислительной присадки Kerobit TP26P в образец ТМС, подготовленный на БО-2 (пример 2в табл. 5), приводит к увеличению окислительной стабильности при хранении по сравнению с таковой для ТМС этого же состава без АОП (пример 2а, 2б табл. 5).
Концентрация фактических смол после хранения по примеру 2а (табл. 5) составляет 72 мг на 100 см3, по примеру 2б (табл. 5) - 35 мг на 100 см3, по примеру 2в (табл. 5) - 22,5 мг на 100 см3. В образцах ТМС на БО-2 введение АОП привело к значительному уменьшению концентрации фактических смол при хранении (пример 2в табл. 5).
Несмотря на то, что при хранении образцов с АОП (пример 2в табл. 5) увеличение цветности так же происходит, относительное изменение этой величины в них значительно меньше, чем для образцов топлив без АОП (пример 2а, 2б табл. 5), а значение этого параметра лежит в пределах, нормируемых потребителем.
Таблица 5. Оценка эффективности действия АОП на стабильность ТМС
Пример (состав)
в день отбора
после хранения
Окислительная стабильность, общее кол-во осадка г/м3
Пример 2а (БО-2)
39
46,6
Пример 2б (БО-2+ДДП)
32,6
44,3
Пример 2в (БО-2+ДДП+АОП)
32,1
34
Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 продукта
Пример 2а (БО-2)
40
72
Пример 2б (БО-2+ДДП)
43
35
Пример 2в (БО-2+ДДП+АОП)
48,0
22,5
Цвет
Пример 2а (БО-2)
1
3
Пример 2б (БО-2+ДДП)
1
3
Пример 2в (БО-2+ДДП+АОП)
1
2
Реализация изобретения позволит получать ТМС, содержащее продукты вторичной переработки нефти, соответствующее требованиям ТУ 38.101567-2014 и стабильное при хранении путем вовлечения антиокислительной присадки (табл. 6).
Таблица 6. Эксплуатационные характеристики ТМС, в день отбора проб (А) и после хранения в течение 9 недель (Б).
№
Наименование показателя
Норма по ТУ  38.101567-2014
ТМС
Пример 1в
Пример 2в
А
Б
А
Б
1
Вязкость кинематическая при 20 °C, мм2/с
не более 11,4
10,51
10,44
11,29
11,37
2
Температура вспышки, взакрытом тигле, °C
не ниже 61
93
95
99
105
3
Температура застывания, °C
не выше минус 10
минус28
минус32
минус30
минус24
4
Массовая доля серы, %
не более 0,5
0,46
0,47
0,49
0,50
5
Коксуемость, %
не более 0,2
0,07
0,08
0,06
0,059
6
Плотность при15 °C, кг/м3
не более893
876,8
876,4
884,3
884,3
7
Йодное  число, г йода на 100г продукта
не более 20
2,7
2,8
2,2
2,5
8
Массовая доля воды, %
следы
отсутствие
отсутствие
отсутствие
отсутствие
9
Зольность, %
не более0,01
0,004
0,004
0,005
0,004
10
Меркаптановаясера, %
не более0,025
0,00435
0,00301
0,0029
0,00236
11
Содержание механических примесей, %
не более 0,02
0,056
0,057
0,072
0,042
12
Содержание водорастворимы х кислот ищелочей
отсутствие
отсутствие
отсутствие
отсутствие
отсутствие
13
Цвет, ед. ЦНТ
не более 2,5 (потребованиюпотребителя)
1,0
2,0
1,0
2,0