СПОСОБ ОЦЕНКИ ДЕЭМУЛЬГИРУЮЩИХ СВОЙСТВ МАСЕЛ
METHOD FOR EVALUATION OF DEEMULSIFYING OIL PROPERTIES

Изобретение относится к области диагностики качества нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известны способы определения деэмульгирующих свойств масел, основанные на комплексной оценке времени деэмульсации нефтяных масел, количества воды в масле, объема эмульсии после проведения деэмульсации (ASTM D 1401-02, ASTM D 2711, MORGAN MORGOIL New Oil Specification, ТУ 0253-034-00151911-06).
Недостатком указанных способов является низкая достоверность определения деэмульгирующих свойств масел, что обусловлено недостаточно высокой степенью моделирования реальных условий процесса образования эмульсии и ее разделения на фазы.
3
Из известных решений наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки деэмульгирующих свойств нефтяных масел, заключающийся в определении времени деэмульсации нефтяных масел, в течение которого масло отделяется от воды после эмульгирования в условиях проведения испытания, при этом за время деэмульсации масла принимают время в секундах, в течение которого из эмульсии выделится 20 см масла (ГОСТ 12068-66).
Известный способ также не обеспечивает высокой степени достоверности определения деэмульгирующих свойств масел, поскольку условия проведения испытания не моделируют реальные режимы эксплуатации испытуемого масла, а критерий оценки характеризуется низким коэффициентом корреляции с полученными в ходе испытания результатами, поскольку учитываемые для определения результаты носят достаточно условный характер, что, в первую очередь, объясняется условным моментом регистрации линии раздела масла и воды, и, соответственно, приближенной оценкой выделившегося масла.
3
Так, например, если при деэмульсации образуется три слоя: в верхнем - чистое или мутное масло, в среднем - молочная, неразделяющаяся эмульсация и в нижнем - вода, то учитывается только верхний слой масла, а если в течение 20 мин из эмульсии не выделится 20 см масла, время деэмульсации принимается более 1200 с.
Задачей изобретения является повышение достоверности определения деэмульгирующих свойств нефтяных масел.
Поставленная задача достигается описываемым способом определения деэмульгирующих свойств масел, заключающимся в том, что предварительно нагревают взятые в равных объемах воду и масло с введенным в него деэмульгатором до заданной температуры, смешивают их и образованную смесь подвергают перемешиванию с поддержанием температуры смеси, равной начальной температуре компонентов до образования прямой эмульсии, после чего помещают полученную эмульсию в калориметр и в процессе разделения ее на фазы регистрируют изменение температуры в слоях водной фазы и масляной фазы, по полученной зависимости изменения температур в указанных слоях находят значения установившихся температур в слоях и по разности указанных температур судят о деэмульгирующих свойствах масла, причем, чем больше разность температур, тем выше деэмульгирующие свойства.
Достигаемый технический результат заключается в уменьшении погрешности, обусловленной условиями проведения испытаний и уточнением времени, соответствующего окончанию процесса разделения смеси на фазы.
Способ проводят следующим образом.
Берут две емкости, одну из которых заполняют водой, другую маслом с введенным в него деэмульгатором, взятых в равных объемах. Указанные масло и воду нагревают до заданной температуры, например, до температуры 82±1°C, 54±1°C. Затем содержимое указанных емкостей переливают в сосуд и интенсивно перемешивают, например, мешалкой WiserStir - НТ 50DX. При этом температуру перемешивания поддерживают равной температуре нагрева масла и воды в индивидуальных емкостях. Перемешивание проводят до образования устойчивой прямой эмульсии. Время перемешивания может составлять, например, 10-20 мин. Затем смесь из сосуда переливают в калориметр и в процессе разделения ее на фазы отслеживают изменение температуры в слоях водной и масляной фаз. По полученной зависимости изменения температур в указанных слоях находят значения установившихся температур в слоях и фиксируют их значения. Установившиеся значения температур свидетельствуют о завершении процесса разделения эмульсии на две фазы - водную фазу и масляную фазу. Затем определяют разность температур в слоях. Этот показатель характеризует деэмульгирующие свойства масел.
Вышеуказанная разность значений температуры слоев водной и масляной фаз, по сути, отражает величину поверхностной энергии, которая характеризует, в том числе, энергию поверхности раздела двух фаз, энергию активности деэмульгатора и энергию процесса адсорбции.
Автором впервые экспериментально подтверждена корреляционная взаимосвязь между деэмульгирующими свойствами масел с разностью значений температур слоев водной и масляной фаз в процессе деэмульгирования.
Используемый для реализации способа калориметр представляет собой сосуд Дюара, установленный в металлическом корпусе с термоизоляцией. Калориметр сверху закрыт крышкой, изготовленной из термоизолирующего материала. В крышке размещены корпуса термометров сопротивления, также изготовленных из термоизолирующего материала. Для измерения температуры могут быть использованы, в частности, термометры сопротивления платиновые ТСП-200 или ТСП-5071.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его применение.
Пример №1
2
2
2
Проводят оценку деэмульгирующих свойств масел. Для оценки используют опытные образцы масел для подшипников жидкостного трения ПЖТ 460 с пакетами присадок: образец №1 - масло со стандартным пакетом присадок и отечественным деэмульгатором Д-157 (основной пакет присадок, используемый в настоящее время в России), образец №2 - масло с пакетом присадок компании БАСФ - Irgalub, образец №3 - масло с пакетом присадок производства компании Лубризол - LZ. Указанные масла приготовлены на базовом масле производства ООО «Газпромнефть - ОЗСМ» (Омский завод смазочных материалов). Кинематическая вязкость при 40°C у опытных образцов составляет: для образца 1 - 443,00 мм/с, для образца 2 - 480,31 мм/с, для образца 3 - 467,84 мм/с. Состав испытуемых образцов масел приведен в таблице 1.
3
3
3
3
Для испытаний используют два лабораторных стакана объемом по 800 см. В один наливают дистиллированную воду в количестве 450 см, в другой 450 см масла с деэмульгатором. Воду и масло с деэмульгатором в стаканах нагревают до температуры 82±1°C. Затем содержимое двух стаканов выливают в третий стакан объемом 2000 см, установленный на нагревателе. Смесь в данном стакане интенсивно перемешивают мешалкой WiserStir - НТ 50DX, перемешивание происходит при 300 об/мин. Шток мешалки ⌀=8 мм, лопасти 4 шт, ⌀=89 мм, высота лопастей 20 мм. В процессе перемешивания температуру выравнивают до исходной, равной 82±1°C. Продолжительность перемешивания составляет 10 мин. Затем подготовленную смесь из стакана переливают в калориметр для разделения эмульсии и регистрируют изменение температуры в слоях водной и масляной фаз. При регистрации температуры используют программу Owen Process Manager v.2.04a. Программа Owen Process Manager v.2.04a является системой автоматического контроля технологических процессов и позволяет осуществить сбор, отображение и архивацию данных, поступающих от приборов компании Owen на ПК. Фиксируют значения установившихся температур в слоях водной и масляной фаз. Указанные значения температур свидетельствуют о завершении процесса разделения эмульсии на две фазы - водную фазу и масляную фазу. Затем определяют разность температур в слоях масла и воды. Вышеуказанная разность значений температуры слоев водной и масляной фаз ΔT составляет для образца 1 - 7,26°C, для образца 2 - 8,77°C, для образца 3 - 10,48°C.
Из полученных данных следует, что лучшими деэмульгирующими свойствами обладает образец №3 с пакетом присадок компании БАСФ - Irgalub, ему уступают образец 2 и образец 1.
Полученные выводы полностью подтверждаются испытаниями аналогичных образцов, проведенными в соответствии с ASTM D 1401, что свидетельствует об их достоверности.
Так, деэмульгирующие свойства масел, определяемых по ASTM D 1401 при 82°C, составляют для образца 1 - 25 мин, для образца 2 - 25 мин, для образца 3 - 20 мин.
Пример №2
Проводят оценку деэмульгирующих свойств масел по примеру 1 в аналогичных условиях. При этом оценку проводят при температуре 54°C. Разность значений температуры слоев водной и масляной фаз ΔT составляет для образца 1 - 4,37°C, для образца 2 - 4,37°C, для образца 3 - 7,24°C.
Из полученных данных также следует, что лучшими деэмульгирующими свойствами обладает образец №3 с пакетом присадок компании БАСФ - Irgalub, ему уступают образец 2 и образец 1.
Пример №3
2
Для оценки используют образец товарного масла И460 ПВ по (ТУ 0253-03400151911-06) с пакетом присадок: Агидол-1, Иргамт-39, антипенная присадка Infineum С9496, загущающая присадка Viscoplex 8-890, деэмульгатор Additin М 10.394. В качестве базового масла используют масло производства ООО «Газпромнефть - ОЗСМ». Основные характеристики товарного образца следующие: кинематическая вязкость при 40°C - 459,6 мм/с, индекс вязкости составляет 94, температура застывания - минус 17°C.
Испытание образца проводят аналогично примеру 1 при температурах 82°C и 54°C.
При температуре испытаний 82°C разность значений температуры слоев масла и воды ΔT товарного масла составляет 9,02°C, при температуре испытаний 54°C - 5,35°C. Из указанных данных следует, что испытываемое масло имеет деэмульгирующие свойства ниже, чем образец 3, но выше, чем свойства образцов 2 и 3.
Таким образом, описываемый способ позволяет повысить достоверность определения деэмульгирующих свойств нефтяных масел за счет уменьшения погрешности, обусловленной условиями проведения испытаний и уточнением времени, соответствующего окончанию процесса разделения смеси на фазы.