СУДОВОЕ МАЛОВЯЗКОЕ ТОПЛИВО
MARINE LOW-VISCOSITY FUEL

Изобретение относится к углеводородным топливным композициям на основе продуктов переработки нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Судовое маловязкое топливо (СМТ) предназначено для использования в среднеоборотных и высокооборотных дизельных двигателях, потребляющих значительное количество дефицитного дизельного топлива по ГОСТ 305-82. В табл.1 представлены требования к дизельному топливу марки «Л-0,5», вырабатываемому по ГОСТ 305-82, и предлагаемому взамен его СМТ, вырабатываемому по ТУ 38.101567-2000. Из данных табл.1 следует, что по сравнению с дизельным топливом марки «Л-0,5» нормы на топливо СМТ менее жесткие.
Таблица 1
Норма показателей качества
Показатель
ГОСТ 305-82 на топливо марки Л-0,5-69
ТУ 38.101567-2000
Вязкость кинематическая при 20°С, мм<sup>2</sup>/с
в пределах 3,0-6,0
не более 11,4
Цетановое число, не менее
45
40
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже
60
62
Температура застывания, °С, не выше
Минус 10
Минус 10
Массовая доля серы, %, не более
0,5
1,5
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более
0,01
0,025
Коксуемость, %, не более
10% ост 0,3
0,2
Содержание механических примесей, %, не более
Отс.
0,02
Зольность, %, не более
0,01
0,01
Плотность, кг/м<sup>3</sup>, не более
860
890
Известно топливо для судовых двигателей, которое получается путем компаундирования легкого газойля коксования с установки 21-10/6, дизельных фракций с АВТ, вакуумного газойля с АВТ и дистиллята прямогонного с комбинированной установки КГФ-АТ-ТК («Химия и технология топлив и масел», 1979, №3, с.28-30). Однако используемые фракции характеризуются низкой перегонкой топлива и большим запасом качества по показателю кинематической вязкости. Топливо характеризуется низким цетановым числом и выходом. Оно содержит мас.%: смесь продуктов атмосферной перегонки и вакуумной переработки нефти фракции 110-500°С 2-15; фракцию 240-500°С вакуумного дистиллята переработки нефти 1-20; фракцию 130-400°С вакуумной перегонки мазута при производстве масел 10-40; фракцию 160-400°С газойля каталитического крекинга до 100%.
Однако используемые фракции каталитического крекинга, а также продукты прямогонные с н.к. 110°С приводят к снижению смазывающей способности топлива и повышению его коррозионной активности.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является топливо для судовых двигателей (Пат. РФ №2058372, C10L 1/04, опубл. 20.04.96, БИ №11), содержащее смесь дистиллятов нефти: фракции 160-360°С, 240-450°С атмосферной перегонки при массовом соотношении во фракции 240-450°С фракций, выкипающих в интервале 240-360°С и 360-450°С, равном (80-90):(20-10), фракцию 240-550°С вторичной вакуумной перегонки мазута при массовом соотношении в ней фракций 240-360°С и 360-550°С, равном (80-90):(20-10), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фракция 240-450° атмосферной перегонки
5-30
Фракция 240-550°С вторичной вакуумной перегонки мазута
5-15
Фракция 160-360°С атмосферной перегонки
До 100
Известное судовое маловязкое топливо получают следующим образом: нефть подвергают перегонке с выделением на установке AT фракций 160-360°С, 240-450°С и на установке вакуумной перегонки мазута фракции 240-550°С.
Однако выделяемые на AT и вакуумной перегонки мазута фракции должны иметь определенное соотношение в них дизельных и мазутных (выше 360°С) фракций. Это достигается регулированием режима и коэффициента рециркуляции фракций на установке. Таким образом, в дистиллятах 240-450°С атмосферной перегонки и 240-550°С вакуумной перегонки мазута соотношение фракций 160-360°С и выше 360°С должно составлять (80-90):(20-10).
Недостатками предложенного судового топлива является недостаточно высокое цетановое число, а также вовлечение в его состав значительного количества легких углеводородных фракций. Количество фракции с интервалом выкипания 160-360°С составляет от 55 до 90% от массы судового топлива. В двух других компонентах топлива доля фракции с интервалом выкипания 240-360°С составляет 80-90%. Известно, что наличие низкомолекулярных фракций снижает цетановое число топлива. Фракции с интервалом выкипания 160-170°С имеют цетановое число лишь 34, фракции, выкипающие в интервале 170-180°С, имеют цетановое число 36, а у фракций, выкипающих при 180-190°С, оно находится на уровне 38. Присутствие в топливе фракций с температурой начала кипения 160°С приводит к жесткой работе двигателя, поскольку к моменту самовоспламенения рабочей смеси в его цилиндре накапливается большое количество паров топлива, и горение сопровождается чрезмерным повышением давления и стуками в двигателе. Значительное присутствие в составе топлива фракций с относительно невысокими температурами начала кипения нецелесообразно также по экономическим соображениям, поскольку они могут являться компонентами гораздо более ценных и дорогих продуктов, таких, например, как нефрас, керосин или реактивное топливо типа ТС-1. Процесс, согласно прототипу, отличается сложностью, поскольку предполагает смешение 7 потоков в четко определенных соотношениях. Особенно сложно регулировать количество введенной фракции с интервалом выкипания 360-550°С, поскольку ее количество варьируется от 0,5 до 3,0 мас.%.
Задачей изобретения является разработка топливной композиции, обладающей улучшенными показателями по цетановому числу.
Указанная задача решается тем, что судовое маловязкое топливо получают следующим образом: нефть подвергают перегонке с выделением на атмосферной колонне фракции с интервалом выкипания 210-365°С и на колонне вакуумной перегонки мазута фракции с интервалом выкипания 255-360°С. Судовое маловязкое топливо получают компаундированием фракций при следующем 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
В табл.2 приведен компонентный состав, в табл. 3, 4 - показатели качества компонентов судового маловязкого топлива по прототипу и предлагаемому техническому решению.
В качестве сравнительного примера прототипа выбран состав и показатели качества примера 1 (табл.3, 4, 5, пат. РФ №2058372). Состав топлива согласно прототипу в соответствии с примером 2 табл.3 пат. РФ №2058372 имеет более высокий показатель цетанового числа, однако его температура застывания минус 10°С не обеспечивает необходимого запаса качества (норма по ГОСТ 305-82 и ТУ 38.101567-2000 - минус 10°С).
Таблица 2
Компонентный состав судового маловязкого топлива
Компонент
Состав, мас. %
прототип
1
2
3
4
5
Фракция атмосферной перегонки 160-360°С
80
-
-
-
-
-
Фракция 240-450°С атмосферной перегонки Соотношение фракций:
5
-
-
-
-
-
240-36°С
80
360-450°С
20
Фракция 240-550°С вакуумной перегонки Соотношение фракций:
15
240-3604
20
360-550°С
10
Фракции 210-365°С атмосферной перегонки
-
65
60
70
59
71
Фракции 255-360°С вакуумной перегонки
-
35
40
30
41
29
Таблица 3
Физико-химические свойства образцов топлива
Содержание, мас. %
Показатель
прототип
1
2
3
4
5
Вязкость при 20°С, мм<sup>2</sup>/с
8,1
8,2
8,3
8,1
8,3
8,0
Цетановое число
48
50
51
50
50
48
Температура застывания,°С
-14
-12
-12
-14
-12
-15
Массовая доля серы, %
1,0
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
Коксуемость, %
0,1
0,1
0,1
0,09
0,09
0,13
Плотность при 20°С, кг/м<sup>3</sup>
870
873
875
870
876
869
Йодное число, г йода на 100 г топлива
4,2
4,2
4,1
4,2
4,1
4,2
Таблица 4
Показатели качества судового маловязкого топлива
Показатель
Содержание, мас. %
прототип
1
2
3
4
5
Содержание осадка при хранении, мг/100 см<sup>3</sup>/топл.
0,63
0,62
0,63
0,56
0,62
0,63
Теплота сгорания, Дж/кг
49,7
49,7
49,8
49,8
50,0
50,1
Коррозионные потери стали Ст. 3 на приборе Пинкевича, кг/м<sup>3</sup>
17,6
17,5
17,5
17,4
17,6
17,5
Показатель горючести в дизельном топливе
145
145
146
145
144
145
Смазывающие свойства на двигателе ЧШМ, Р кр. мет.
62
62
62
62
62
62
Коррозионная агрессивность в условиях конденсации воды по ГОСТ 8607-73, г/м<sup>3</sup>
1,2
1,2
1,2
1,1
1,2
1,0
Из приведенных данных следует, что предлагаемое топливо (примеры 1-3, табл.3) по сравнению с прототипом характеризуется более высокими численными значениями цетанового числа. Эксплуатационными испытаниями доказана достаточно высокая его смазывающая способность и стабильность при хранении, а также теплотворная способность в сочетании с низкой коррозионной агрессивностью.
Примеры 4 и 5 характеризуют показатели качества неоптимального состава судового топлива. Снижение содержания в топливе фракции вакуумной перегонки с интервалом выкипания 255-360°С ниже величины 30% приводит к повышению его коксуемости.
С другой стороны, превышение содержания в топливе фракции атмосферной перегонки с интервалом выкипания 210-365°С более величины 70% приводит к снижению цетанового числа.
Реализация изобретения позволит:
- Получать судовое маловязкое топливо с повышенным цетановым числом, без добавления специальных цетаноповышающих присадок;
- Максимально вовлекать более тяжелые фракции;
- Получать дополнительное количество керосиновых фракций или фракций ракетного топлива;
- Упростить технологический процесс получения топлива.