СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАСТЫВАНИЯ ЛЕТНИХ ВИДОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ И/ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ
METHOD FOR MEASUREMENT OF CHILLING TEMPERATURE FOR SUMMER TYPES OF DIESEL FUELS AND/OR THEIR MIXTURES

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам определения температуры застывания дизельного топлива, и может быть использовано в местах применения топлива на технике, на автозаправочных станциях (АЭС), в организациях нефтепродуктообеспечения, а также в научно-исследовательской работе.
Известен метод определения температуры застывания [1], заключающийся в предварительном нагревании образца испытуемого нефтепродукта с последующим охлаждением его с заданной скоростью до температуры, при которой образец остается неподвижным. Для определения температуры застывания используется прибор, содержащий пробирку с двойными стенками, мешалку и цилиндрический сосуд для охладительной смеси.
3
Недостатком данного метода является длительность определения (до 120 мин), сложность аппаратурного оформления (прибор ЛТЗ, термостат, баллон с углекислотой, прибор с зеркальным отражением света, устройство для отбора и содержания углекислоты и др.), необходимость использования дорогостоящих приборов и большого количества реактивов. Например, для заполнения сосуда Дьюара требуется 3 литра этилового спирта, при этом безвозвратные потери составляют 50 см на одно определение. Кроме того, этот способ не может быть использован в полевых условиях или на местах непосредственного применения топлива, а для точного и надежного определения данного показателя требуется навык лаборанта, проводящего анализ.
3
3
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения температуры застывания [2], выбранный в качестве прототипа, включающий отбор фиксированного количества пробы анализируемой жидкости с последующим определением характерного параметра и расчета температуры застывания по формуле. Сущность способа заключается в пропускании пробы топлива через адсорбент, который затем промывают гексаном и ацетоном, взятым в количестве 1,3…1,4 см на 1 см топлива соответственно. Замеряют оптическую плотность смеси гексановой и ацетоновой вытяжек и определяют температуру застывания по формуле
заст
t=-KlnD
К - эмпирический коэффициент (К=22,8),
D - оптическая плотность смеси.
Недостатком данного способа является использование сложного, дорогостоящего прибора - рефрактометра, определяющего оптическую плотность смесей и невозможность использования метода в местах непосредственного применения топлива.
Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени определения, упрощение и удешевление способа.
Поставленная задача решается тем, что в качестве характерного параметра используют температуру выкипания 96% фракции анализируемых дизельных топлив и/или их смесей, для определения которой определяют фракционный состав пробы топлива, а температуру застывания летних дизельных топлив и/или их смесей рассчитывают по формуле:
3
96%
Т=0,877 Т -321,7,
3
где Т - температура застывания летнего вида дизельного топлива, °С;
96%
Т - температура выкипания 96% фракции, °С
0,87; 321,7 - эмпирические коэффициенты.
Доказательство существенных отличий:
1. В качестве характерного параметра используют температуру выкипания 96% фракции анализируемых дизельных топлив и/или их смесей, для определения которой предварительно определяют фракционный состав пробы топлива.
19
19
25
Известно [3, 4], что прямогонные дизельные топлива (ДТ) примерно на 95% состоят из углеводородов перерабатываемой нефти с температурами кипения, находящимися в пределах 150…400°С выкипания ДТ. Прямогонные ДТ относятся к летним видам, имеющим ограничения в применении по низкотемпературным свойствам (характеристикам), причем низкотемпературные свойства ДТ изменяются в достаточно широком диапазоне, определяемом, прежде всего, содержанием в них н-алканов с различными температурами кипения. На ухудшение низкотемпературной прокачиваемости оказывают влияние н-алканы, начиная с С. О влиянии высокоплавких н-алканов (С…C) на низкотемпературные свойства ДТ указывается в работах зарубежных ученых, посвященных прогнозу температур предельной фильтруемости на основе их фракционного состава и содержания в них алканов нормального строения [3].
8
11
19
25
19
25
Основную массу нормальных углеводородов в товарных ДТ составляют н-алканы C…, но они в малой степени ухудшают низкотемпературные свойства топлива. Основную роль в ухудшении низкотемпературных свойств ДТ играют н-алканы С…С, причем чтобы ДТ имело температуру помутнения минус 5°С, необходимо их содержание не более 4%. Установлено, что именно н-алканы (С…С) сосредоточены в высококипящих фракциях, так как температуры их кипения составляют от 317°С до 394°С [4]. Поэтому температура выкипания 96% фракции, определяемая способом по ГОСТ 2477-99 [5], указывает на содержание в топливе тех или иных высокоплавких углеводородов либо их изомеров.
В таблице 1 представлены параметры некоторых образцов исследуемых топлив, их показатели качества, а также распределение нормальных н-алкановых углеводородов в зависимости от числа углеродных атомов. Причем следует обратить внимание на топлива с температурами начала кипения ниже 170°С (образцы 9…16), которые формально соответствуют по показаниям ГОСТ 305-82. Однако очень низкие температуры начала кипения свидетельствуют о наличии в данных образцах бензиновых или керосиновых фракций. Авторы отделили эту группу топлив и назвали их «смеси». Данные «смеси» повлияли на результаты экспериментов, однако рассматривать данные топлива как некондиционные из общего количества образцов было бы нецелесообразно, т.к. эти топлива дают реальное представление о качестве ДТ, поступающих к потребителю.
В двух выделенных группах наблюдалась общая закономерность - повышение температуры застывания при повышении температуры выкипания 96% фракции.
Таблица 1
Качественные характеристики летних видов дизельных топлив и их смесей.
№ брцазца
Марка топлива
Фракционный состав
Температура застывания Т<sub>3</sub>
ПТФ
Содержание н-алканов, %
Содержание высокоплавкихC<sup>l9</sup>-C<sup>25</sup>, %
Температура выкипания фракций
Начала кипения
10%
50%
96%
1
Л-0,2-62
192
222
266
347
-20
-14
20
1,6
2
ГОСТ
170
201
254
348
-18
-14
20
2,72
3
305-82
180
220
265
349
-17
-12
13
2,75
4
185
214
243
349
-21
-13
19,3
1,38
5
187
207
269
352
-17
-10
10,1
1,8
6
171
211
269
353
-14
-8
17,5
2,42
7
172
205
266
355
-12
-8
15
6,83
8
167
209
261
358
-11
-6
15,5
5,41
9
«смеси»
111
206
263
349
-21
-15
34,5
1,15
10
136
205
264
353
-15
-10
32,5
1,82
11
83
153
224
354
-24
-18
17,5
1,04
12
91
191
261
355
-13,5
-6
25
2,7
13
125
186
270
359
-5
-3
19,5
12,0
14
108
153
241
379
-2
0
14,5
11,5
15
134
177
249
360
-8
-2
15,2
9,84
16
115
152
242
381
-12
-6
9,3
7,02
2. Температуру застывания летних дизельных топлив и/или их смесей рассчитывают, используя значение температуры выкипания 96% фракции.
Сопоставив данные большого числа образцов летних ДТ по показателю выкипания 96% фракции, была составлена математическая модель для определения температуры застывания расчетным методом. Данная модель имеет вид:
3
96%
Т=0,87 Т -321,7,
3
где Т - температура застывания летнего вида дизельного топлива,°С;
96%
Т - температура выкипания 96% фракции,°С
0,87; 321,7 - эмпирические коэффициенты.
Так как исследовалось большое количество образцов, топлива условно объединили в группы по температурам выкипания 96% фракций. Были вычислены средние значения температур застывания образцов. В таблице 2 представлены результаты сравнительной оценки температур застывания стандартным [1], способом-прототипом и предлагаемым способами.
Таблица 2
Сравнительные результаты определения температуры застывания летних дизельных топлив.
№ образца
Марка ДТ
Т застывания, °С
Температура 96% фракции
Средняя температура застывания, А
Определение по ГОСТ 20287
Способ-Прототип [2]
Предлагаемый способ
1.
Л - 0,2-62
347
-20
-20
-19
-19,8
2.
Л - 0,2-62
348
-21
-18
-19
-18,9
3.
Л - 0,2-62
349
-18,5
-19
-18
-18,1
4.
Л - 0,2-40
350
-17
-18
-16
-17,2
5.
Л - 0,2-40
351
-15,5
-16
-16
-16,3
6.
Л - 0,2-40
352
-14,2
-16
-15
-15,5
7.
Л - 0,5-62
353
-16,3
-15
-14
-14,6
8.
Л - 0,5-62
354
-13,5
-14
-13
-13,7
9.
Л - 0,5-62
355
-12,4
-14
-13
-12,8
10.
Л - 0,5-40
356
-8,5
-13
-12
-12
11.
Л - 0,5-40
357
-12,5
-12
-10
-11,1
12.
Л - 0,5-62
358
-11,2
-11
-10
-10,2
13.
Л - 0,2-62
359
-6,5
-11
-10
-9,4
14.
Л - 0,5-62
360
-7
-8
-9
-8,5
Анализ приведенных данных показал хорошую сходимость значений температуры застывания, полученных предлагаемым и стандартным методами.
Пример конкретного исполнения:
3
1. Отбирают пробу дизельного топлива (100 см) (ГОСТ 305-82). Пробы образцов 1…14 представлены в таблице 2.
2. Определяют фракционный состав стандартным способом [4], фиксируют температуры начала кипения (для определения «смесей»), температуру 96% фракции. При наличии паспорта качества на поступившее топливо значения вышеуказанных показателей качества можно не определять, а использовать данные из паспорта качества.
Подставляют значения температуры 96% фракции в формулу:
3
96%
Т=0,87 Т-321,7,
3
где Т - температура застывания летнего вида дизельного топлива, °С;
96%
Т - температура выкипания 96% фракции, °С
0,87; 321,7 - эмпирические коэффициенты.
3. Принимают решение о применении топлива в условиях низких температур.
Сравнительные данные способа определения температуры застывания по ГОСТ 20287 [1], способа-прототипа [2] и предлагаемого способа приведены в таблице 3.
Таблица 3
Сравнительные характеристики предлагаемого способа со способом-прототипом и стандартным способом.
№ п/п
Характеристика способа
Способ [1]
Способ-прототип
Предлагаемый способ
1.
Время определения, мин (с учетом подготовки аппаратуры)
120
60
40
2.
Методика определения
Сложная, т.к. необходимо использование дорогостоящих реактивов, специальных аппаратов, навыка лаборанта.
Сложная, требующая специальных реагентов, навыка в работе с рефрактометром или ФЭК.
Простая, т.к. не требует использования дорогостоящих реактивов, сложной аппаратуры и специальных навыков.
3.
Цена затрат
Дорогостоящий, т.к. используется дорогой реагент - углекислота, этиловый спирт. Потери реагентов невосполнимы.
Дорогостоящий, т.к. используются дорогие приборы ФЭК или рефрактометр.
Недорогой, не требует затрат на реактивы и специальную аппаратуру.
Таким образом, предлагаемый способ может быть использован для получения оперативной информации об одном из показателей низкотемпературной прокачиваемости, а именно о температуре застывания, и пополнить ряд альтернативных способов определения низкотемпературных показателей качества. Предложенная эмпирическая формула позволяет на основании данных паспорта качества быстро и с достаточно высокой точностью определить температуру застывания дизельных топлив.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 20287-91 «Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания».
2. Авторское свидетельство №1723508 (СССР). Способ определения температуры застывания дизельного топлива. /Авзалов А.Ф., Литвиненко А.Н., Маньшев Д.А. - Опубл. в Б.И. №12, 1992 - прототип.
3. Petrovik K.,Stojanovik L., Vitorvik D. - Ropa a Uhlie, 1976, v.18, N 6, p.341…343.
4. Энглин Б.А. Применение жидких топлив при низких температурах.-М.: Химия, 1980. - 207 с.
5. ГОСТ 2177-99 «Нефтепродукты. Метод определения фракционного состава».