СУДОВОЕ ВЫСОКОВЯЗКОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ И МАЛООБОРОТНЫХ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК C10L1/04 

Изобретение относится к углеводородным топливным композициям на основе продуктов переработки нефти и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и судах морского, речного и рыбопромыслового флота с среднеоборотными и малооборотными дизельными двигателями.

Наибольшее распространение на судах получили дизельные, газотурбинные и котельные установки, которые используют примерно одни и те же марки нефтяных топлив: от дизельных дистиллятных марок до флотских и топочных мазутов включительно. Качественная характеристика последних приведена в табл. 1.

Широкий ассортимент применяемых на флоте нефтяных топлив создает большие трудности при бункеровке и эксплуатации судов. Кроме того, используемые в настоящее время товарные марки нефтяных топлив по своему составу и качеству не удовлетворяют современным требованиям эксплуатации и защиты окружающей среды (экологии). Все нефтяные топлива характеризуются присутствием в них примесей, которые в процессе сгорания в установках являются источником образования химических соединений, оказывающих вредное действие на окружающую среду. Одной из основных причин загрязнения атмосферы с судов является наличие в топливе сернистых соединений, а также вовлечение в бункер значительных объемов нефтяных остатков и других вредных веществ: присутствие в топливе серы в виде различных меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов и других ее соединений является источником образования при сгорании сернистого и серного ангидридов. Тяжелые компоненты топлива являются источником образования при сгорании продуктов неполного окисления карбенов и карбоидов (твердых частиц). Образование продуктов неполного окисления может происходить даже в случае применения топлива со сравнительно небольшой вязкостью, если это топливо имеет широкий фракционный состав. Примеси неорганического происхождения образуют золу. Наряду с этим в процессе сгорания топлив образуются вредные химические соединения, причиной появления которых в выпускных газах являются условия (давление, температура) протекания окисления углеводородов топлива. К ним относятся окись углерода, образующаяся при сгорании топлива в условиях недостатка кислорода, и окислы азота, образующиеся при сгорании топлива в условиях недостатка кислорода или при температурах выше 1500^oC.

Известен состав топлива, содержащий 50 70% мазута и 30 50% соляра. Недостатками известного состава являются получение его путем компаундирования легкого дистиллята и нефтяного остатка, что приводит к нарушению его стабильности и полноты сгорания. Недостатками известного топлива, полученного компаундированием легкого дистиллята и нефтяного остатка являются также неоднородность и широкий фракционный состав, наличие неуглеводородных высокомолекулярных соединений смол и асфальтенов, что приводит к нарушению стабильности и полноты сгорания топлива, а следовательно, к ухудшению его эксплуатационных и экологических характеристик (см. табл. 1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав судового высоковязкого топлива на основе гудрона с добавкой мазута и газойля каталитического крекинга, который с целью улучшения эксплуатационных свойств, расширения сырьевых ресурсов и снижения себестоимости дополнительно содержит фракции 180 500^oC вторичных процессов и/или фракцию 200 480^oC крекинг-флегмы и фракцию деасфальтизации при следующем соотношении компонентов, мас.

Мазут 20.40
Газойль каталитического крекинга 5.20
Фракции 180 500^oC вторичных процессов и/или фракции 200 480^oC крекинг-флегмы 5.15
Фракция 450^oC-КК остатка термических процессов или фракция 520^oC-КК остатка деасфальтизации 20.60
Гудрон До 100
В качестве газойлей и остатков вторичных процессов топливо содержит продукты процесса термического крекинга или висбрекинга или коксования. Однако высоких эксплуатационных свойств для данного состава топлива, в том числе прокачиваемости, достичь не удалось.

Многокомпонентность известного состава судового высоковязкого топлива, высокое содержание в нем тяжелых нефтяных остатков прямой перегонки нефти, крекинг-процессов и процесса деасфальтизации, достигающее 65 90% различие их природы и состава и широкие пределы кипения 180 500^oC вторичных дистиллятов обусловливает его низкую стабильность к расслоению на фазы при длительном хранении и эксплуатации, неполноту сгорания и плохие экологические характеристики топлива. К недостаткам известного состава следует отнести также высокое содержание в нем сернистых соединений (2,25-2,95%) и труднорастворимых асфальтенов, карбенов и карбоидов, концентрация которых особенно валика в остатках вторичного происхождения, неудовлетворительные низкотемпературные свойства.

Изобретение решает задачу создания единого для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей экологически чистого высоковязкого топлива с улучшенными эксплуатационными свойствами: пониженным содержанием серы и вредных примесей органического и неорганического происхождения, узким фракционным составом, пониженной испаряемостью легких фракций и практически полным их отсутствием, высокой стабильностью и полнотой сгорания, лучшими низкотемпературными свойствами и прокачиваемостью.

Сущность изобретения заключается в том, что известное судовое высоковязкое топливо, содержащее углеводородную дистиллятную фракцию и депрессорную добавку на основе остатка термического крекинга согласно изобретению в качестве углеводородной дистиллятной фракции содержит узкую фракцию прямой перегонки нефти, выкипающую при температуре 350 500^oC, а в качестве депрессорной добавки содержит остаток термического крекинга плотностью 1040-1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция 350 500^oC прямой перегонки нефти 94.98
Остаток термического крекинга плотностью 1040-1095 кг/м³ До 100.

Согласно второму варианту судовое высоковязкое топливо, содержащее углеводородную дистиллятную фракцию и депрессорную добавку на основе остатка термического крекинга, согласно изобретению в качестве углеводородной дистиллятной фракции содержит узкую фракцию 350 500^oC прямой перегонки нефти и дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC, а в качестве допрессорной добавки содержит остаток термического крекинга плотностью 1040-1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция 350 500^oC прямой перегонки нефти 47.49
Дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC 47.49
Остаток термического крекинга плотностью 1040-1095 До 100
Качество исходных компонентов судового высоковязкого топлива представлено в табл. 2.

Предлагаемое судовое высоковязкое топливо получают путем ввода небольшого количества депрессорной добавки в углеводородную дистиллятную фракцию в горячем виде и дальнейшего перемешивания топлива до полного ее растворения.

Пример 1. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода в узкую фракцию прямой перегонки нефти 300 500^oC с пониженной температурой начала кипения депрессорной добавки остатка термического крекинга плотностью 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти с температурой кипения 300 - 500^oC 98
Остаток термического крекинга плотностью 1095 кг/м³ 2
Пример 2. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода в узкую фракцию прямой перегонки нефти с температурой кипения 350 540^oC депрессорной добавки остатка термического крекинга с плотностью 1040 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти с температурой кипения 350 - 540^oC 98
Остаток термического крекинга с плотностью 1040 кг/м³ 2
Пример 4. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода вы узкую фракцию прямой перегонки нефти с температурой кипения 350 500^oC депрессорной добавки остатка термического крекинга с плотностью 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти 350 500^oC 99
Остаток термического крекинга 1095 кг/м³ -
Пример 5. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода в дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 500^oC депрессорной добавки остатка термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC 98
Остаток термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ 2
Пример 6. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода в смесь узкой фракции 350 500^oC прямой перегонки нефти и дистиллята вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 500^oC, взятых в массовом соотношении 1 1, депрессорной добавки остатка термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти 350 500^oC 48,5
Дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC 48,5
Остаток термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ 3,0
Пример 7. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода в дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 500^oC депрессорной добавки остатка термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC 94
Остаток термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ 6
Пример 8. Образец судового высоковязкого топлива получают путем ввода в узкую фракцию прямой перегонки нефти 350 500^oC депрессорной добавки - остатка термического крекинга с плотностью 1040 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти 350 500^oC 93
Остаток термического крекинга с плотностью 1040 кг/м³ 7
Показатели качества узких дистиллятных фракций с запредельными значениями температур их кипения без депрессорной добавки, а также температуры застывания узких базовых дистиллятов, содержащих в качестве депрессорной добавки остаток термического крекинга с плотностью 1040 1095 кг/м³ (примеры 1 3), приведена в табл. 3.

Из данных табл. 3 видно, что облегчение фракционного состава дистиллятной фракции по началу кипения до 300 500^oC (пример 1) приводит к падению вязкости до 32 36 мм²/с против 54 60 мм²/с при 20^oC для узкой базовой фракции с пределами кипения 350 500^oC (пример 6) и снижению ее температуры вспышки до 150 -180^oC против 180-200^oC для базового образца.

Утяжеление фракционного состава узкой дистиллятной фракции по концу кипения до 350 540^oC (пример 3) влечет за собой повышение содержания серы до 1,62-1,65% и температуры застывания до 30-34^oC против содержания серы 1,38-1,40% и температуры застывания 16-25^oC в базовой дистиллятной фракции с пределами кипения 350 500^oC. Кроме того, максимальное снижение температуры застывания (до минус 16^oC) наблюдается при введении 2 мас. остатка термического крекинга с плотностью 1085 кг/м³ в базовую дистиллятную фракцию с пределами кипения 350 500^oC.

Показатели качества известных и предлагаемых составов судового высоковязкого топлива по примерам 4 8 представлены в табл. 4.

В результате изучения влияния количества добавки нефтяного на температуру застывания узкой дистиллятной фракции с пределами кипения 350 500^oC установлена оптимальная ее концентрация, которая равна 2-6 мас. (примеры 5 - 7).

Снижение и повышение содержания остатка термического крекинга ниже 2 мас. (1 мас. пример 4) и выше 6 мас. (7 мас. пример 8) в смеси с узкой дистиллятной фракцией, выкипяющей в пределах 350 500^oC, приводит в обоих случаях к повышению температуры застывания топлива до минус 5^oC и минус 6^oC соответственно по сравнению с минус 16 минус 12^oC при его оптимальном содержании в смеси, равном 2-6 мас.

Предлагаемое судовое высоковязкое топливо согласно изобретению удовлетворяет исходным требованиям на разработку. По сравнению с известным составом предлагаемые составы топлива характеризуются улучшенными экологическими и эксплуатационными свойствами: пониженным содержанием серы и вредных примесей, узким фракционным составом, пониженной испаряемостью легких фракций и практически полным их отсутствием, высокой стабильностью и полнотой сгорания, лучшими низкотемпературными свойствами и прокачиваемостью, за счет вовлечения в состав топлива в качестве базовых дистиллятов узкой высококипящей фракции прямой перегонки нефти и/или вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 500^oC и в качестве депрессорной добавки остатка термического крекинга с плотностью 1040 1095 кг/м³, снижающего температуру застывания топлива.

Предлагаемое изобретение может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и судах морского, речного и рыбопромыслового флота с среднеоборотными и малооборотными дизельными двигателями.

Применение предлагаемых составов топлива позволит обновить и сократить номенклатуру тяжелых топлив для судовых дизелей (унифицировать существующий ассортимент тяжелых топлив для судовых дизелей) и повысить их эксплуатационные и экологические свойства, улучшить экологическую обстановку воздушного и водного бассейнов, рек, морей и океанов.

Источники информации:
1. Отраслевой стандарт. Топлива, масла и смазки для судов морского флота // Ограничительный перечень. ОСТ 31.8003-78.-М: ЦРИА ММФ.-1980.

2. В. А. Сомов и П.П. Боткин. Топливо для транспортных дизелей. 1963 г. с. 320.

Изобретение относится к углеводородным топливным композициям на основе продуктов переработки нефти и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и судах морского, речного и рыбопромыслового флота с среднеоборотными и малооборотными дизельными двигателями. Изобретение решает задачу создания единого для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей экологически чистого высоковязкого топлива с улучшенными эксплуатационными свойствами: пониженным содержанием серы и вредных примесей органического и неорганического происхождения, узким фракционным составом, пониженной испаряемостью легких фракций и практически полным их отсутствием, высокой стабильностью и полнотой сгорания, лучшими низкотемпературными свойствами и прокачиваемостью. Предлагаемое судовое высоковязкое топливо содержит согласно первому варианту узкую фракцию прямой перегонки нефти, выкипающую при температуре 350 - 500^oC и остаток термического крекинга плотностью 1040 - 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.%: узкая фракция 350 - 500^oC прямой перегонки нефти 94...98; oстаток термического крекинга плотностью 1040 - 1095 кг/м³ до 100. Согласно второму варианту судовое высоковязкое топливо содержит узкую фракцию 350 - 500^oC прямой перегонки нефти и дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC, и остаток термического крекинга плотностью 1040 - 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.%: узкая фракция 350 - 500^oC прямой перегонки нефти 47...49; дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC 47...49; oстаток термического крекинга плотностью 1040 - 1095 кг/м³ до 100. Согласно третьему варианту судовое высоковязкое топливо содержит дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC и остаток термического крекинга плотностью 1040 - 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.%: дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oC 94...96; oстаток термического крекинга плотностью 1040 - 1095 кг/м³ до 100. 4 табл.

1. Судовое высоковязкое топливо для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей, включающее углеводородную дистиллятную фракцию и депрессорную добавку на основе остатка термического крекинга, отличающееся тем, что в качестве углеводородной дистиллятной фракции оно содержит узкую фракцию прямой перегонки нефти 350 500^oС и в качестве депрессорной добавки остаток термического крекинга плотностью 1040 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти 350 500^oС 94,0 96,0
Остаток термического крекинга плотностью 1040 1095 кг/м³ До 100
2. Судовое высоковязкое топливо для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей, включающее углеводородную дистиллятную фракцию и депрессорную добавку на основе остатка термического крекинга, отличающееся тем, что в качестве углеводородной дистиллятной фракции оно содержит узкую фракцию 350
500^oС прямой перегонки нефти и дистиллят 350 500^oС вторичных крекинг-процессов и в качестве депрессорной добавки остаток термического крекинга плотностью 1040 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Узкая фракция прямой перегонки нефти 350 500^oС 47,0 49,0
Дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oС 47,0 49,0
Остаток термического крекинга плотностью 1040 1095 кг/м³ До 100
3. Судовое высоковязкое топливо для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей, включающее углеводородную дистяллятную фракцию и депрессорную добавку на основе термического крекинга, отличающееся тем, что в качестве углеводородной дистиллятной фракции она содержит дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 500^oС и в качестве депрессорной добавки остаток термического крекинга плотностью 1040 1095 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, мас.

Дистиллят вторичных крекинг-процессов с температурой кипения 350 - 500^oС 94 98
Остаток термического крекинга плотностью 1040 1095 кг/м³ До 100т