СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ ОСТАТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В СМЕСЕВЫХ ТОПЛИВАХ Российский патент 2011 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к области исследования жидких углеводородных топлив, преимущественно смесевых топлив, содержащих остаточные продукты переработки нефти, - котельным (мазутам) и судовым топливам, и может быть использовано при контроле качества котельного топлива (мазута Ф5), применительно к его использованию в Военно-Морском флоте (ВМФ), при выборе топлив для дизелей на судах хозяйствующих субъектов и определении возможности длительного хранения топлив.

Смесевые топлива из остаточных продуктов могут содержать остаточные продукты прямой перегонки нефти (мазут, гудрон) и вторичные остаточные продукты переработки нефти: остатки термокрекинга (ОТК) и висбрекинга (ОВБ). В соответствии с ГОСТ 10585 мазут Ф5, используемый в ВМФ, должен изготавливаться только с вовлечением в его состав остаточных продуктов прямой перегонки нефти. Остальные смесевые топлива могут содержать в своем составе как остаточные продукты первичные (прямой перегонки), так и вторичные (деструктивных процессов).

Указанные различия составов обусловлены значительно отличающимися условиями применения смесевых топлив на кораблях ВМФ и на судах хозяйствующих субъектов. В случае применения смесевых топлив на кораблях ВМФ, находящихся в море длительное время или в резерве, требуемый непрерывный срок их хранения в цистернах составляет 5-6 лет. В остальных случаях, где не требуется длительного хранения, используют дополнительно довольно сложное оборудование для полного удаления осадков перед подачей топлива в двигатель.

Особенностью вторичных остаточных продуктов переработки нефти - ОТК и ОВБ - является повышенное содержание в них асфальтосмолистых веществ (в основном асфальтенов), находящихся в топливе во взвешенном состоянии, склонных к выпадению в осадок при хранении и приводящих к повышенному нагарообразованию при сгорании (Т.Н.Митусова, И.А.Пугач, Н.П.Аверина. Химия и технология топлив и масел, №2, 2001 г., с.6-7). Количество асфальтенов в мазутах крекинг-процессов (т.е. вторичных - деструктивных - процессов переработки нефти) в сравнении с мазутами, полученными на основе прямой перегонки нефти (мазут Ф5), может отличаться на порядок и более (Б.В.Лосиков и др. Топлива для стационарных и судовых газовых турбин. М., Химия, 1970, с.97).

Выбор смесевых топлив, содержащих остаточные продукты прямой перегонки нефти, важен и для судов хозяйствующих субъектов, поскольку количество возникающих при этом проблем существенно сокращается, так как осадков, требующих удаления механическим способом (протиркой цистерн), не образуется. При содержании в топливе до 2,0% вторичных остаточных продуктов количество осадков является незначительным (вследствие малого срока хранения топлива на судах хозяйствующих субъектов) и относительно легкоудаляемых. (Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок. Учебник для ВУЗОВ, С.В.Камкин, И.В.Возницкий, В.Ф.Большаков и др. М.: Транспорт, 1996 г., с.238-250).

Перед авторами стояла задача разработать способ определения вторичных остаточных продуктов переработки нефти (ОТК и ОВБ) в смесевых топливах, который отвечал бы следующим требованиям:

- повышение достоверности результатов;

- повышение точности (чувствительности) определения ОТК (ОВБ) в смесевых топливах, а именно обнаружения их при содержании в топливе менее 2% масс.;

- более широкой дифференциации топлив по содержанию в них ОТК (ОВБ);

- реализовываться на широко применяемых в лабораторных исследованиях материалах и известном отечественном оборудовании.

При анализе научно-технической литературы и источников патентной информации выявлены способы определения непрямогонных (вторичных) остатков переработки нефти в топливах, основанные на определении их толуольного эквивалента (ГОСТ Р 50837.3-95 Топлива остаточные. Определение прямогонности. Метод определения толуольного эквивалента), ксилольного эквивалента (ГОСТ Р 50837.4-95 Топлива остаточные. Определение прямогонности. Метод определения ксилольного эквивалента) и «номера пятна» (ГОСТ Р.50837.7-95. Топлива остаточные. Определение прямогонности. Метод определения стабильности и совместимости по пятну). Все эти способы отличаются низкой точностью (надежностью и достоверностью), поскольку основаны на визуальной (субъективной) оценке получаемых от разбавленных топлив пятен на бумаге. По ним можно только качественно судить о прямогонности топлив, причем способы противоречат друг другу. Наличие в топливе ОТК (ОВБ) в количестве десятков % масс. может показать по этим способам как их отсутствие.

Наиболее близким к заявленному способу, взятым за прототип, является количественный способ определения вторичных остаточных продуктов переработки нефти в смесевых топливах по разности масс осадков, полученных при центрифугировании разбавленного топлива и промытых первоначально петролейным эфиром, а затем толуолом, отнесенной к количеству разбавленной смеси (патент №2368900 G01N 33/22, 06.06.2008 г.)

Этот способ предусматривает отбор и подготовку пробы, смешение ее с дистиллятным компонентом до снижения вязкости смеси до величины (1,75±0,05)мм²/с при 100°С, залив необходимого количества смеси в предварительно взвешенную m₁ металлическую кювету, фиксацию веса кюветы со смесью m₂, нагрев смеси до 100°С, выдержку кюветы со смесью при этой температуре в течение 50 минут в сушильном шкафу при температуре (105±3)°С, центрифугирование этой смеси при температуре, достаточной для сохранения расплавившихся парафинов в жидком виде, слив жидкостной части, перемешивание оставшегося в кювете осадка с петролейным эфиром, центрифугирование полученного раствора, слив жидкостной части, доведение оставшегося в кювете осадка сушкой до постоянной массы m₃, отделение из этого осадка асфальтенов, для чего осадок перемешивают с толуолом, центрифугируют, сливают жидкостную толуольную часть, оставшийся в кювете осадок доводят сушкой до постоянной массы m₄, расчет информационного показателя "А" по математической зависимости: А=(m₃-m₄)/(m₂-m₁)·100% масс. и при величине "А"≤0,005% масс. судят об отсутствии вторичных остаточных продуктов переработки нефти в анализируемом топливе.

Недостатком способа является относительно низкая его чувствительность (от 2% масс. и более) к присутствию в топливе ОТК (ОВБ).

Как показывает опыт применения смесевых топлив (мазута Ф-5 по ГОСТ 10585) на кораблях, при такой чувствительности способа в одной полной заправке (массой до 10000 тонн) в мазуте может содержаться до 200 тонн ОТК (ОВБ). Неснижаемый остаток топлива на корабле составляет 40% от массы заправки, а следовательно, на корабле при хранении в течение нескольких лет в составе топлива может присутствовать до 80 тонн ОТК (ОВБ). Хранение топлива (в количестве полной заправки) на кораблях резерва может составлять 6 и более лет. За это время в осадок может выпасть количество асфальтенов, измеряемое сотнями килограммов и более. Задача удаления асфальтенов, представляющих в осадке липкую массу, является весьма трудоемкой (сбор лотками, скребками, протирка поверхностей цистерн ветошью, смоченной дизельным топливом, с последующим ее сжиганием).

В связи с этим авторы способа продолжили исследования по усовершенствованию способа-прототипа в части повышения чувствительности к наличию ОТК (ОВБ) и разработали более точный способ обнаружения этих продуктов в топливе. В настоящее время процесс висбрекинга в нефтепереработке находит все большее применение для производства топочных мазутов марок "40" и "100" по ГОСТ 10585 и появляется реальная угроза попадания ОТК (ОВБ) в мазут Ф-5.

Технический результат изобретения - повышение точности (чувствительности) способа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения вторичных остаточных продуктов переработки нефти в смесевых топливах, включающем отбор и подготовку пробы, смешение ее с дистиллятным компонентом до достижения вязкости смеси равной (1,75±0,05)мм²/с при 100°С, залив необходимого количества смеси в предварительно взвешенную m₁ металлическую кювету, фиксацию веса кюветы со смесью m₂, нагрев смеси в кювете до температуры 100°С, выдержку кюветы со смесью в течение 50 минут в сушильном шкафу при температуре, достаточной для сохранения расплавившихся парафинов в жидком виде, слив жидкостной части, перемешивание оставшегося в кювете осадка с петролейным эфиром, центрифугирование полученного раствора, слив жидкостной части, доведение оставшегося в кювете осадка сушкой до постоянной массы m₃, отделение из этого осадка асфальтенов, для чего осадок перемешивают с толуолом, центрифугируют, сливают жидкостную толуольную часть, доведение оставшегося в кювете осадка сушкой до постоянной массы m₄, расчет информационного показателя "А" по математической зависимости А=(m₃-m₄)/(m₂-m₁)·100% масс., согласно изобретению при величине показателя "А"<0,005% масс. дополнительно определяют оптическую плотность (ОП) слитой при отделении асфальтенов жидкостной толуольной части, задают величину ОП гудрона, находят ΔОП и при значениях ΔОП от 0,003 до 0,175 ед. делают вывод о наличии в анализируемом топливе вторичных остаточных продуктов переработки нефти в количестве М, % масс., определяемом выражением 0,05≤М≤1,99.

Основные режимные параметры испытания и последовательность приемов выбраны исходя из следующих положений:

- вязкость смеси (1,75±0,05)мм²/с при 100°С, до которой разбавляют анализируемую пробу дистиллятным компонентом перед центрифугированием, является вязкостью статистически самого маловязкого товарного образца мазута Ф5 по ГОСТ 10585, изготовленного без использования депрессорной присадки. С началом использования депрессорных присадок в мазут Ф5 вовлекается большее количество прямогонных остатков переработки нефти и, следовательно, вязкость мазута Ф5 с депрессорной присадкой выше. Вязкость остальных образцов применяемых товарных судовых смесевых топлив существенно выше. В то же время разбавление смесевых топлив до указанной вязкости (1,75±0,05)мм²/с при 100°С позволяет испытывать их в одинаковых условиях, т.е. в последующем дифференцировать топлива по содержанию в них ОТК и ОВБ;

- взвешивание пустой кюветы (m₁) и кюветы, заполненной смесью (m₂), позволяет определять массу смеси, взятой на центрифугирование;

- нагрев смеси в кювете на плитке до 100°С и последующая выдержка ее в течение 50 минут в сушильном шкафу при температуре (105±3)°С гарантирует расплавление самых высокоплавких твердых парафинов, присутствующих в любом смесевом топливе, и длительное сохранение их при комнатной температуре в расплавленном виде. (В.Б.Лосиков и др. Топлива для стационарных и судовых газовых турбин. М., Химия, 1970, с.69);

- центрифугирование смеси (как вариант 70,0000 г) при частоте (4000±100) мин^-1 ротора центрифуги ЦЛС-3 обеспечивает выделение осадка из смесевых топлив (А.А.Гуреев, Е.П.Серегин, В.С.Азев. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. М., Химия, 1984, с.192);

- продолжительность центрифугирования (как вариант 40 мин) обеспечивает выделение осадка из смеси при ее малой (в сравнении с товарными образцами смесевых топлив) вязкости (1,75±0,05)мм²/с при 100°С;

- температура (60±2)°С центрифугирования смеси гарантирует сохранение расплавившихся при 100°С твердых парафинов, присутствующих в смесевых топливах, в жидком виде и удаление их вместе с остальной жидкостной частью смеси из кюветы;

- перемешивание осадка в кювете с петролейным эфиром (как вариант с 15 см³) обеспечивает растворение в нем остатков смеси и последующее удаление их при сливе после центрифугирования для выделения осадка (как вариант (3000±100) мин^-1 в течение 10 мин;

- сушка в сушильном шкафу оставшегося в кювете осадка (как вариант при 100°С, что на 30°С выше температуры кипения петролейного эфира, в течение 30 мин) и последующее доведение осадка до постоянной массы в сушильном шкафу позволяет получить стабильную величину осадка (m₃);

- перемешивание оставшегося осадка с толуолом (как вариант с 15 см³) обеспечивает растворение асфальтенов, содержащихся в осадке, перевод их в жидкостную часть смеси и последующее удаление их при сливе после центрифугирования для выделения осадка (как вариант (3000±100) мин^-1 в течение 10 мин);

- сушка в сушильном шкафу оставшегося в кювете осадка (как вариант при 140°С, что на 30°С выше температуры кипения толуола, в течение 30 мин) и последующее доведение осадка до постоянной массы при этой температуре позволяет получить стабильную величину осадка (m₄);

- определение величины информационного показателя «А» по математической зависимости А=(m₃-m₄)/(m₂-m₁)·100% масс.;

- определение при величине А<0,005% масс. оптической плотности ОП (как вариант - на приборе ФЭК-56М с кюветой 3 мм и светофильтром №8 - условное обозначение ед.) слитой жидкостной толуольной части, количество которой (14,6 см³) намного больше, чем необходимо (1,5 см³) для измерения оптической плотности;

- установление числового (порогового) значения показателя ОП гудрона, означающего отсутствие вторичных остаточных продуктов переработки нефти в смесевом топливе;

- установление величины рассогласования ΔОП анализируемого топлива и гудрона, соответствующего содержанию ОТК (ОВБ) в топливе (М, % масс.) от 0,05 до 1,99.

Суть заявленного способа заключается в том, что смесевые топлива, содержащие ОТК и ОВБ, в отличие от топлив, содержащих только первичные (прямогонные) остатки переработки нефти (мазут, гудрон), содержат в своем составе существенно большее количество асфальтенов. В свою очередь асфальтены имеют плотность до 1100 кг/м³, что больше, чем плотность самих смесевых топлив, вследствие чего они склонны к выпадению в осадок при хранении. Разбавление топлива дистиллятным компонентом существенно увеличивает эту разность (плотность дизельного топлива из типичных нефтей составляет около 835 кг/м³), а воздействие центробежных сил на асфальтены при центрифугировании способствует их ускоренному выделению из разбавленных топлив в осадок. Указанная разница количества асфальтенов в первичных и вторичных остаточных продуктах переработки нефти и выявляется заявленным способом.

Для подтверждения существенности режимных параметров и необходимой последовательности приемов заявленного способа были приготовлены (таблица 1) образцы топлив, охватывающих весь их диапазон (по вязкости), три из которых (образцы №1-3) содержат только первичные (прямогонные) продукты переработки нефти (образец №3 - мазут Ф5), а остальные образцы (4-14) содержат и вторичные остаточные продукты переработки нефти (остатки термокрекинга или его усовершенствованного варианта - висбрекинга соответственно ОТК и ОВБ).

При проведении исследования приготовленных образцов было установлено, что значение оптической плотности наиболее тяжелого остатка прямой перегонки нефти - гудрона (таблица 1, столбец 1, строка 2 и таблица 2, столбец 10, строка 2) составляет 0,007 ед. При наличии в анализируемом топливе 0,05% масс. ОТК (ОВБ) ОП составляет 0,010 ед., что превышает ОП гудрона, а само содержание 0,05% масс. вторичных остаточных продуктов переработки нефти является чувствительностью способа (таблица 1, столбец 9, строка 4 и таблица 2, столбец 10, строка 9). С увеличением в топливе содержания ОТК (ОВБ) их ОП последовательно повышается, что обеспечивает в сравнении с прототипом расширение дифференцирования топлив по содержанию в них ОТК (ОВБ) за счет дополнительного выявления образцов, содержащих от 0,05 до 1,99% масс. ОТК (ОВБ).

Величину порогового значения оптической плотности, означающей отсутствие в анализируемом топливе ОТК (ОВБ) определяли по образцу №2 (таблица 1), т.е. по гудрону (прямогонный продукт), содержание асфальтенов в котором выше, чем в мазуте (также прямогонный продукт). По результатам его испытания (таблица 2) установили, что пороговый величиной, означающей отсутствие в топливе (компоненте топлива) ОТК (ОВБ), является величина ОП, равная 0,007 ед. (таблица 2, столбец 10, строка 2). Чувствительность способа по содержанию в топливе ОТК (ОВБ) определили по величинам ОП образцов 9 и 10 (таблица 1) и результатам их испытаний (таблица 2, столбец 10, строки 9 и 10). Эти результаты показали, что вторичные остаточные продукты обнаруживаются в топливе заявляемым способом при их содержании от 0,05 до 1,99% масс. (образцы 9 и 4).

Применение изобретения позволит повысить чувствительность обнаружения вторичных остаточных продуктов переработки нефти в топливе с 2,0 (прототип) до 0,05% масс., что существенно снизит затраты, связанные с зачисткой топливных систем кораблей от осадков асфальтенов, содержащихся в ОТК (ОВБ).

Таблица 1 Компонентный состав приготовленных (искусственно) образцов топлив для испытаний по заявленному способу Тип компонентов Состав образцов топлив, % масс. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Первичные (прямогонные) остаточные продукты переработки нефти:                             - мазут 100 - 75 - 97,5 - 85 76,9 77 77,6 90 80 50 - - гудрон - 100 - 77,01 - 62 - - - - - - - 17 Вторичные (непрямогонные остаточные продукты переработки нефти):                             - остаток термокрекинга (ОТК)           1                 - остаток висбрекинга (ОВБ) - - - 1,99 1,5 - 1 0,1 0,05 0,04 10 20 50 80 Дистиллятный продукт (дизельное топливо для судовых дизелей по ГОСТ 305)     25 21 1 37 14 23 22,95 22,86       3

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1

Берут пробу смесевого топлива (образец 3) вязкостью 7,8 мм²/с при 100°С в количестве 72 г, к которой добавляют 216 г дизельного топлива для судовых дизелей по ГОСТ 305. Получают 288 г разбавленной смеси образца 3, имеющей вязкость 1,76 мм²/с при 100°С. Указанная вязкость смеси соответствует заявленному методу (1,75±0,05)мм²/с.

Определяют массу пустой металлической кюветы (m₁): m₁=62,5215 г. Заливают в кювету необходимое количество приготовленной смеси и определяют массу кюветы со смесью (m₂): m₂=132,5215 г. Нагревают кювету с залитой смесью на плитке до 100°С, помещают ее в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры (105±3)°С, и выдерживают кювету со смесью при этой температуре в течение 50 мин.

Через 50 мин вынимают кювету со смесью из сушильного шкафа и помещают в гнездо ротора центрифуги, роторная камера которой предварительно нагрета (и в дальнейшем поддерживается) до температуры (60±2)°С. Ротор центрифуги (во избежание биения его вала) уравновешивается, для чего в противоположное гнездо ротора помещается груз (как вариант - вторая кювета с топливом, отличающаяся по массе от первой не более чем на 0,02 г).

Уравновешивание ротора производится перед каждым последующим включением его вращения. Включают вращение ротора и центрифугируют смесь в течение 40 мин. Через 40 мин центрифугирования сливают жидкостную часть смеси из кюветы, заливают в кювету 15 см³ петролейного эфира, перемешивают его с осадком, центрифугируют (уже без обогрева роторной камеры) при (3000±100) мин^-1 в течение 10 мин, после чего сливают жидкостную часть (петролейный эфир с остатками смеси).

Кювету с оставшимся осадком устанавливают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 100°С, на 30 мин, после чего кювету с осадком вынимают из сушильного шкафа, охлаждают до комнатной температуры, взвешивают и доводят кювету с осадком (указанными приемами сушки - охлаждения - взвешивания) до постоянной массы m₃: m₃=62,5259.

Заливают в кювету с осадком 15 см³ толуола, перемешивают его с осадком (для растворения асфальтенов, присутствующих в осадке), цетрифугируют полученный раствор в течение 10 мин при (3000±100) мин^-1 для разделения осадка и жидкостной части (толуольно-асфальтенового раствора), сливают жидкостную часть из кюветы, сохраняют ее для определения ее оптической плотности, устанавливают кювету с осадком в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 140°С на 30 мин, после чего кювету с осадком вынимают из сушильного шкафа, охлаждают до комнатной температуры, взвешивают и доводят кювету с осадком (указанными приемами сушки - охлаждения - взвешивания) до постоянной массы m₄: m₄=62,5234 г.

Получив значения масс m₁ m₂, m₃ и m₄, вычисляют величину информационного показателя «А» по формуле:

величина информационного показателя «А» для образца 3 составила:

Полученная величина 0,0036% масс. информационного показателя «А» меньше его порогового значения (0,005% масс.), в связи с чем определяют оптическую плотность слитой жидкостной толуольной части, которая составила величину ОП=0,003 и не превысила выбранную в качестве порогового ее значения величину (0,007 ед.), что означает отсутствие вторичных остаточных продуктов переработки нефти в образце. Достоверность сделанного заключения подтверждается компонентным составом образца 3 (таблица 1), который содержит 75% масс. мазута (прямогонный продукт) и 25% масс. дизельного топлива (дистиллятный продукт).

Пример 2

Берут пробу образца №4 в количестве 47,8 г, в котором присутствует 1,99% масс. вторичного остаточного продукта переработки нефти (ОТК) и добавляют к ней 240,2 г дизельного топлива, получая 288 г смеси с вязкостью 1,75 мм²/с при 100°С, что удовлетворяет требованию заявленного способа.

Затем проводят операции, аналогичные изложенным в примере №1, и получают фиксированные величины: m₁=62,5215 г; m₂=132,5215 г; m₃=62,5292 г; m₄=62,5258 г; ОП=0,182 ед.; и расчетную величину «А», которая равна 0,0048% масс., что меньше порогового значения этого показателя (0,005% масс.). По величине показателя «А» делают заключение, что в топливе отсутствуют вторичные остаточные продукты в количестве 2,0% масс. и более. По величине показателя ОП, которая составила 0,182 ед., делают вывод, что в топливе присутствуют вторичные остаточные продукты переработки нефти, поскольку полученная величина ОП превысила ее пороговое значение (0,007 ед.), что подтверждается составом образца №4, содержащим 1,99% масс. ОВБ.

Пример 3

Берут пробу №9 вязкостью при 100°С 10,0 мм²/с в количестве 63,36 г, к которой добавляют 224,64 г дизельного топлива для судовых дизелей Л-62 по ГОСТ 305. Получают 288 г разбавленной смеси вязкостью при 100°С 1,76 мм²/с. Указанная вязкость соответствует требованию заявляемого способа (1,75±0,05)мм²/с при 100°С.

Проводят операции, аналогичные изложенным в примере 1.

Получают предусмотренные способом фиксированные величины: m₁=62,5215 г; m₂=132,5215 г; m₃=62,5240 г; m₄=62,5210 г; ОП=0,010 ед. и по этим данным расчетную величину показателя «А», которая оказывается равной: А=[(m₃-m₄)/(m₂-m₁)]·100%=0,0043% масс. Эта величина меньше порогового значения показателя «А» (0,005% масс.), в связи с чем определяют величину показателя ОП, которая оказалась равной 0,010 ед., что превышает ее пороговое значение (0,007 ед.) и означает присутствие вторичных остаточных продуктов в топливе (в количестве 0,05% масс.). Достоверность этого вывода подтверждается составом образца 9 (таблица 1), содержащим 0,05% масс ОВБ.

Результаты испытаний остальных приготовленных (таблица 1) образцов смесевых топлив по заявленному способу приведены в таблице 2.

Как видно из результатов испытаний (таблицы 1 и 2), наличие вторичных остаточных продуктов переработки нефти в смесевых топливах надежно обнаруживается по показателю «А», в образцах топлива при их содержании в исходном анализируемом смесевом топливе в количестве не менее 2,0% масс.(таблица 1 - количество вторичных остаточных продуктов в образцах 11-14 и результаты испытаний этих образцов (таблица 2, столбец 9, строки 11-14), а сам информационный показатель «А» для этих образцов изменяется в широких пределах (от 0,1928 до 1,9400), т.е. более чем на порядок.

Это позволяет хорошо дифференцировать смесевые топлива по информационному показателю «А» относительно содержания в них ОТК и ОВБ в количестве 2% масс. и более. По показателю оптической плотности ОП выявлено дополнительно еще 6 образцов (№№4-9) топлив, содержащих вторичные остаточные продукты переработки нефти в количестве от 0,05 до 1,99%% масс., что подтверждается их компонентным составом (таблица 1) и результатами их испытаний (таблица 2, столбец 10, строки 4-9). У всех этих образцов показатель оптической плотности превышает величину порогового значения (0,007 ед.) и означает присутствие в топливе вторичных остаточных продуктов в количестве от 0,05 до 1,99% масс.

При этом также наблюдается хорошая дифференциация этих топлив (ОП для них изменяется от 0,010 до 0,182 ед. - таблица 2, столбец 10, строки 4-9), а по содержанию в них вторичных остаточных продуктов от 0,05 до 1,99% масс. (таблица 1, образцы 4-9). В порядке повышения в них этих продуктов образцы располагаются следующим образом: №№9, 8, 7, 6, 5 и 4, для которых величины оптической плотности составляют соответственно 0,010; 0,034; 0,110; 0,110; 0,134 и 0,182 (таблица 2, столбец 10, строки 9, 8, 7, 6, 5 и 4) и превышают пороговую величину этого показателя (0,007 ед.), что означает присутствие в топливе вторичных остаточных продуктов в количестве 0,05% масс. и более, и соответствует фактическому содержанию в них ОВБ: 0,05; 0,1; 1,0; 1,0; 1,5 и 1,99% масс. соответственно (таблица 1). Из этих же данных следует, что при одинаковом содержании в топливе ОТК или ОВБ (таблица 1, образцы 6 и 7, столбцы 6 и 7) величина показателя ОП (таблица 2, столбец 10, строки 6 и 7) является одинаковой, что позволяет установить единую величину оптической плотности (ОП>0,007 ед.), означающую присутствие в топливе вторичных остаточных продуктов переработки нефти как по ОТК, так и по ОВБ в количестве 0,05% масс. и более.

Величина рассогласования между величинами ОП для гудрона (ОП=0,007) и анализируемого топлива, означающая присутствие в нем вторичных остаточных продуктов переработки нефти в количестве от 0,05 до 1,99% масс., составляет от 0,003 до 0,175 ед., поскольку при содержании в топливе 0,05% масс. ОП составляет 0,010 ед. (рассогласование равно 0,010-0,007, т.е. 0,003 ед.), а при содержании их в количестве 1,99% масс. - 0,175 ед. (0,182 - 0,007=0,175).

Заявленным способом испытан ряд товарных смесевых топлив как не содержащих (по паспортным данным), так и содержащих ОТК и/или ОВБ, хотя точное содержание в некоторых из них ОТК (ОВБ) не приводится. Результаты испытаний этих топлив на наличие в них вторичных остаточных продуктов переработки нефти по прототипу и заявленному способу приведены в таблице 3.

Из приведенных в таблице 3 данных следует, что по способу-прототипу лишь в 4 образцах (№№4-7, столбцы 5 и 6, строки 4-7) из 11 образцов выявлено присутствие ОТК (ОВБ), что не соответствует паспортным данным. По заявляемому способу наличие вторичных остаточных продуктов выявлено в 8 образцах (№№4-11, столбцы 13-15, строки 4-11) топлив, что соответствует паспортным данным.

Выявление дополнительно 4 образцов (таблица 3, образцы 8-11, столбцы 13 и 15, строки 8-11) топлив, содержащих вторичные остаточные продукты переработки нефти, стало возможным за счет предусмотренной способом дополнительной операции определения оптической плотности толуольно-асфальтеновой смеси, получаемой при промывке осадков, выделяемых центрифугированием из топлив. Для всех этих образцов величина рассогласования их ОП с ОП гудрона, составляет от 0,018 (для образца 8) до 0,168 (для образца 11), что укладывается в заявленные пределы этого рассогласования (от 0,003 до 0,175 ед.) и означает наличие в этих топливах вторичных остаточных продуктов переработки нефти в количестве от 0,05 до 1,99%% масс.

При этом наблюдается хорошая дифференциация этих топлив по показателю ОП, изменяющемуся для них от 0,025 до 0,182 ед. при изменении содержания в них вторичных остаточных продуктов переработки нефти от 0,05 до 1,99% масс. (соответственно образцы 9 и 4 - таблицы 1 и 2).

По наличию или количеству (в случае присутствия ОТК (ОВБ)) содержащихся в топливах ОТК (ОВБ) образцы хорошо дифференцируются и располагаются (по возрастанию) в следующем порядке (по данным таблиц 1, 2, 3):

№№1-3 - не содержат ОТК (ОВБ);

№№8, 9, 10 и 11 содержат (% масс.) ОТК (ОВБ) в количествах соответственно от 0,05 до 0,1; от 0,1 до 1,0; от 1,0 до 1,5 и от 1,5 до 1,99.

Данные, приведенные в таблице 3 для товарных смесевых топлив (столбец 14, образцы 1-6), для которых в паспортных данных (столбец 4) приведено содержание (или отсутствие) ОТК (ОВБ), укладываются в приведенные пределы. По ОП (столбец 13) в образцах 1-3 ОТК (ОВБ) отсутствуют, так как величина этого показателя составляет для них от 0,002 до 0,004 ед., что меньше порогового значения этого показателя (0,007 ед.), означающего отсутствие вторичных остаточных продуктов в топливе. Содержание ОТК (ОВБ) в образцах 4, 5, 6 укладывается в приведенные пределы для показателя «А» и подтверждает достоверность способа. Величина ОП подтверждает присутствие (и количество) в топливе ОТК (ОВБ) при ее нахождении в пределах шкалы прибора. Содержанию ОТК (ОВБ), равному 34,5%, соответствует величина ОП, равная 2,935 ед. Этому содержанию соответствует величина показателя «А» (А=0,9167).

Обнаруживаемое изобретением содержание в топливах ОТК (ОВБ) (чувствительность способа) составляет 0,05% масс., что в 40 раз меньше, чем у прототипа, т.е. имеет перед прототипом существенное преимущество по чувствительности. Соответственно для такого образца топлива уменьшится и количество асфальтенов, выпадающих в осадок, и трудоемкость их удаления при чистках цистерн кораблей. При помощи изобретения, при необходимости, в особых обстоятельствах (нахождение кораблей ВМФ вдали от своих баз) из имеющихся на местах смесевых топлив можно отобрать те из них, которые не содержат (в пределах чувствительности способа) остаточных продуктов вторичной переработки нефти, и приготовить из них (добавлением дизельного топлива с температурой вспышки более 60°С) маловязкий флотский мазут Ф5, т.е. мазут, который является единственным, допущенным к применению на кораблях ВМФ.

Выявление среди товарных смесевых топлив тех из них, которые не содержат (в пределах чувствительности способа) ОТК и ОВБ, позволяет отдавать им предпочтение и хозяйствующим субъектам в процессе эксплуатации судов, а также производить, в случае необходимости, закладку их на более длительные, чем обычно, сроки хранения (в резерв).

Применение изобретения позволяет за счет совокупности заявленных приемов добиться:

- повышения достоверности результатов испытаний;

- повышения точности (чувствительности) определении ОТК (ОВБ) в смесевых топливах;

- более широкой дифференциации смесевых топлив по содержанию в них вторичных остаточных продуктов переработки нефти за счет выявления образцов, содержащих ОТК (ОВБ) в количестве от 0,05 до 1,99% масс.;

- реализовываться на широко применяемых в лабораторных исследованиях материалах и известном отечественном оборудовании.

Изобретение относится к области исследования и контроля качества жидких углеводородных топлив, преимущественно смесевых топлив, содержащих остаточные продукты переработки нефти. Способ осуществляется выделением осадка путем центрифугирования предварительно разбавленного топлива, с последующей последовательной промывкой его петролейным эфиром и толуолом, определения информационного показателя по расчетной формуле с использованием значений масс осадка до и после промывки растворителями, определением оптической плотности гудрона, анализируемого топлива и величины их рассогласования, по которой судят о присутствии в анализируемом топливе ОТК (ОВБ) в количестве от 0,05 до «менее 2,0» % масс. Достигается повышение чувствительности и точности анализа. 3 табл.

Способ определения вторичных остаточных продуктов переработки нефти в смесевых топливах, включающий отбор и подготовку пробы, смешение ее с дистиллятным компонентом до достижения значения вязкости смеси, равной (1,75±0,05)мм²/с при 100°С, залив необходимого количества смеси в предварительно взвешенную m₁ металлическую кювету, фиксацию веса кюветы со смесью m₂, нагрев смеси в кювете до температуры 100°С, выдержку кюветы со смесью в течение 50 мин в сушильном шкафу при температуре, достаточной для сохранения расплавившихся парафинов в жидком виде, слив жидкостной части, перемешивание оставшегося в кювете осадка с петролейным эфиром, центрифугирование полученного раствора, слив жидкостной части, доведение оставшегося в кювете осадка сушкой до постоянной массы m₃, отделение из этого осадка асфальтенов, для чего осадок перемешивают с толуолом, центрифугируют, сливают жидкостную толуольную часть, доведение оставшегося в кювете осадка сушкой до постоянной массы m₄, расчет информационного показателя «А» по математической зависимости: A=(m₃-m₄)/(m₂-m₁)·100 мас.%, отличающийся тем, что при величине показателя «А»<0,005 мас.% дополнительно определяют оптическую плотность (ОП) слитой при отделении асфальтенов жидкостной толуольной части, задают величину ОП гудрона, находят ΔОП и при значениях ΔОП от 0,003 до 0,175 ед. делают вывод о наличии в анализируемом топливе вторичных остаточных продуктов переработки нефти в количестве М, мас.%, определяемом выражением 0,05≤М≤1,99.