СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАСТЫВАНИЯ ЛЕТНИХ ВИДОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ И/ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ Российский патент 2009 года по МПК G01N25/00 G01N33/22 

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.

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 см³ 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.

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 см³ на 1 см³ топлива соответственно. Замеряют оптическую плотность смеси гексановой и ацетоновой вытяжек и определяют температуру застывания по формуле

t_заст=-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:

Т₃=0,877 Т_96% -321,7,

где Т₃ - температура застывания летнего вида дизельного топлива, °С;

Т_96% - 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.

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 С₁₉. О влиянии высокоплавких н-алканов (С₁₉…C₂₅) 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].

Основную массу нормальных углеводородов в товарных ДТ составляют н-алканы C₈…₁₁, но они в малой степени ухудшают низкотемпературные свойства топлива. Основную роль в ухудшении низкотемпературных свойств ДТ играют н-алканы С₁₉…С₂₅, причем чтобы ДТ имело температуру помутнения минус 5°С, необходимо их содержание не более 4%. Установлено, что именно н-алканы (С₁₉…С₂₅) 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 Т₃ ПТФ Содержание н-алканов, % Содержание высокоплавких
C^l9-C²⁵, % 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:

Т₃=0,87 Т_96% -321,7,

где Т₃ - температура застывания летнего вида дизельного топлива,°С;

Т_96% - 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:

1. Отбирают пробу дизельного топлива (100 см³) (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:

Т₃=0,87 Т_96%-321,7,

где Т₃ - температура застывания летнего вида дизельного топлива, °С;

Т_96% - 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».

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 (АЗС), в организациях нефтепродуктообеспечения, а также в научно-исследовательской работе. Способ включает отбор фиксированного количества пробы анализируемой жидкости, определение характерного параметра, расчета температуры застывания по формуле. В качестве характерного параметра используют температуру выкипания 96% фракции анализируемых дизельных топлив и/или смесей, для определения которой определяют фракционный состав, а температуру застывания дизельных топлив и/или их смесей рассчитывают, используя температуру выкипания 96% фракции, по математической формуле. Технический результат - сокращение времени анализа, упрощение и удешевление способа. 3 табл.

Способ определения температуры застывания летних видов дизельных топлив и/или их смесей, включающий отбор фиксированного количества пробы анализируемой жидкости с последующим определением характерного параметра и расчетом температуры застывания по формуле, отличающийся тем, что 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, а температуру застывания дизельных топлив и/или их смесей рассчитывают, используя значение температуры выкипания 96% фракции, по формуле
Т₃=0,87 Т₉₆% -321,7,
где Т₃- температура застывания летнего вида дизельного топлива, °С;
Т₉₆%- температура выкипания 96% фракции, °С; 0,87; 321,7 - эмпирические коэффициенты.