УНИВЕРСАЛЬНОЕ ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО Российский патент 2015 года по МПК C10L1/00 C10L1/04 C10L1/06 C10L1/08 

Изобретение относится к нефтепереработке, а именно к разработке универсального дизельного топлива, которое может быть использовано в любых климатических условиях на территории России.

Дизельное топливо предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей.

Известно, что дизельное топливо получали гидроочисткой прямогонных среднедистиллятных фракций соответствующего фракционного состава до выполнения требований стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко использовали смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга с добавлением присадок. (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под ред. В.М. Школьникова. М., изд. Центр «Техинформ», 1999, с. 92-100).

В связи с ужесточением требований к дизельному топливу введен ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009) «Топливо дизельное Евро. Технические условия», который предусматривает раздельное получение:

- дизельного топлива для умеренного климата;

- дизельного топлива для холодного и арктического климата.

Для улучшения эксплуатационных свойств топлив ГОСТом допускается использовать присадки.

Согласно ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009) дизельное топливо для умеренного климата имеет цетановое число не менее 51 пункта, кинематическую вязкость при 40°C 2-4,5 мм²/с, температуру вспышки в закрытом тигле не ниже 55°C (табл. 2), и наиболее благоприятно для эксплуатации быстроходных дизельных двигателей. Однако оно имеет высокую предельную температуру фильтруемости (не выше -20°C, табл. 3) на холодном фильтре и не может применяться в холодный период в регионах с холодным и арктическим климатом.

В холодный период в регионах с холодным и арктическим климатом применяется дизельное топливо для холодного и арктического климата (табл. 4). Данное топливо имеет более низкое цетановое число (47-49 пунктов], кинематическую вязкость при 40°C (нижний предел 1,2-1,5 мм²/с) и температуру вспышки в закрытом тигле не ниже 30°C, что менее благоприятно для эксплуатации быстроходных дизельных двигателей. Однако показатель температуры фильтруемости на холодном фильтре (-38°C и -44°C) позволяет применять его в холодный период в регионах с холодным и арктическим климатом.

Известно, что дизельное топливо для холодного и арктического климата получают путем выделения узкой фракции дизельного топлива, имеющей необходимо низкую температуру фильтруемости на холодном фильтре с последующей гидроочисткой для снижения содержания серы до требований ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009) и отгоном легких фракций.

При этом цетановое число готового продукта находится на уровне 47-48 пунктов, и повышается до 49 пунктов путем добавки 0,03% цетаноповышающей присадки. Данное топливо имеет кинематическую вязкость при 40°C около 1,5 мм²/с (1,2 мм²/с для арктического) и температуру вспышки в закрытом тигле 30-35°C.

Аналогичные результаты достигаются и при получении дизельного топлива для холодного и арктического климата по стандартной технологии с применением процессов каталитической депарафинизации и каталитической изомеризации дизельных фракций нефти (данные ООО «Лукойл-Ухтанефтепереработка»).

Данное топливо обладает рядом существенных недостатков, неблагоприятных для эксплуатации быстроходных дизельных двигателей:

- значение цетанового числа - менее 51 пункта;

- кинематическую вязкость при 40°C - менее 2 мм²/с;

- неудобство раздельного транспортирования и хранения в отдаленных регионах дизельного топлива для умеренного климата и дизельного топлива для холодного и арктического климата, ведущего к увеличению затрат на эти операции.

Дизельное топливо для холодного и арктического климата имеет температуру вспышки в закрытом тигле не ниже 30°C, хотя наиболее благоприятной для эксплуатации быстроходных дизельных двигателей является температура вспышки в закрытом тигле не ниже 55°С, что также повышает пожароопасность при их эксплуатации.

Задачей данного изобретения является разработка универсального дизельного топлива, которое может быть использовано в любых климатических условиях на территории России, то есть как дизельное топливо для холодного и арктического климата, так и дизельное топливо для умеренного климата, и которое наиболее благоприятно для эксплуатации быстроходных дизельных двигателей.

Поставленная задача решается созданием универсального дизельного топлива, которое состоит из базового компонента с присадками в количестве 0,02-0,04% масс. противоизносной присадки и 0,15-0,30% масс., цетаноповышающей присадки и отличается тем, что базовый компонент представляет собой фракцию нефти, выкипающую в пределах 170-340°С, или ее смесь с газойлем замедленного коксования и/или каталитического крекинга, выкипающих в пределах 170-340°С, с последующими гидроочисткой и гидродепарафинизацией или гидроизомеризацией, а также глубокой стабилизацией до температуры начала кипения не ниже 175°С, позволяющих получить показатели качества, удовлетворяющие дизельному топливу как для холодного и арктического климата, так и для умеренного климата:

Цетановое число, не менее 51 Плотность при 15°С, кг/м³ 820-840 Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не менее 55 Кинематическая вязкость при 40°С, мм²/с 2,0-4,0

Причем повышение цетанового числа, кинематической вязкости и температуры вспышки в закрытом тигле дизельного топлива для холодного и арктического климата благоприятно сказывается на его эксплуатационных характеристиках для быстроходных дизельных двигателей.

В ходе проведенных исследований был выявлен неочевидный факт, неописанный ранее, что при более глубоком удалении легких фракций из базового компонента, прошедшего гидроочистку и гидродепарафинизацию или гидроизомеризацию с достижением начала кипения от 157-159°С до 175°С [с объема выкипания до 180°С 9-9,5% об. до 2,5-3,7% об.) увеличивается температура вспышки с 35°С до 55-56°С и рост кинематической вязкости при 40°С с 1,7-1,8 мм²/с до 2,2-2,5 мм²/с. При этом, что исключительно важно, температура фильтруемости на холодном фильтре при отгонке легких низкоцетановых углеводородов не меняется, а в сочетании с добавкой цетаноповышающей присадки в количестве 0,15-0,30% масс. позволяет обеспечить необходимое цетановое число.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1 (сравнительный)

Дизельное топливо получают из смеси нефтей типа «Юралс», из которой для получения базового компонента выделяют фракцию 170-340°С, которую подвергают гидроочистке и гидродепарафинизации. Из полученного продукта отгоняют фракцию, выкипающую до 157°С, и добавляют в него противоизносную присадку в количестве 0,02% масс. и цетаноповышающую присадку в количестве 0,30% масс. Дизельное топливо имеет следующие показатели:

Цетановое число 47,4 Цетановый индекс 45 Плотность при 15°C, кг/м³ 819 Содержание полициклических углеводородов, % масс. 2,7 Массовая доля серы, мг/кг 6,0 Температура вспышки в закрытом тигле, °C 35 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 1,8 Смазывающая способность, мкм 432

Фракционный состав, % об.:

перегоняется при температуре до 180°C 3 перегоняется при температуре до 340°C 97 температура фильтруемости на холодном фильтре, °C -44

Полученное дизельное топливо по основным показателям соответствует дизельному топливу для холодного и арктического климата по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009), но не соответствует дизельному топливу для умеренного климата по кинематической вязкости при 40°C, температуре вспышки в закрытом тигле, по цетановому числу и плотности при 15°C.

Пример 2 (сравнительный}

Дизельное топливо получают из смеси нефтей типа «Юралс», из которой для получения базового компонента выделяют фракцию 170-340°С, которую подвергают гидроочистке и гидроизомеризации. Из полученного продукта отгоняют фракцию, выкипающую до 159°С, и добавляют в него противоизносную присадку в количестве 0,02% масс, и цетаноповышающую присадку в количестве 0,30% масс. Дизельное топливо имеет следующие показатели:

Цетановое число 47,9 Цетановый индекс 45,3 Плотность при 15°C, кг/м³ 817 Содержание полициклических углеводородов, % масс. 2,4 Массовая доля серы, мг/кг 5,0 Температура вспышки в закрытом тигле,°C 34 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 1,7 Смазывающая способность, мкм 427

Фракционный состав, % об.:

перегоняется при температуре до 180°C 9,5 перегоняется при температуре до 340°C 91,5 температура фильтруемости на холодном фильтре, °C -44

Полученное дизельное топливо по основным показателям соответствует дизельному топливу для холодного и арктического климата по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009), но не соответствует дизельному топливу для умеренного климата по кинематической вязкости при 40°C, температуре вспышки в закрытом тигле, по цетановому числу и плотности при 15°C.

Пример 3

Дизельное топливо получают из смеси нефтей типа «Юралс», из которой для получения базового компонента выделяют фракцию 170-340°C, которую подвергают гидроочистке и гидродепарафинизации. Полученный продукт направляют на глубокую стабилизацию до температуры начала кипения не ниже 175°C и добавляют в него противоизностную присадку в количестве 0,02% масс. и цетаноповышающую присадку в количестве 0,30% масс., что обеспечивает температуру вспышки в закрытом тигле не менее 55°C. Дизельное топливо имеет следующие показатели:

Цетановое число 51,3 Цетановый индекс 46,5 Плотность при 15°C, кг/м³ 823,1 Содержание полициклических углеводородов, % масс. 2,8 Температура вспышки в закрытом тигле, °C 55 Массовая доля серы, мг/кг 7,5 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 2,45 Смазывающая способность, мкм 418

Фракционный состав, % об.:

перегоняется при температуре до 180°C 3 перегоняется при температуре до 250°C 67 перегоняется при температуре до 340°C 97 температура фильтруемости на холодном фильтре, °C -44

Полученное дизельное топливо по основным показателям соответствует дизельному топливу для холодного и арктического климата по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009), однако увеличивается значение цетанового числа до 51,3, имеет кинематическую вязкость при 40°C 2,45 мм²/с и температуру вспышки в закрытом тигле 55°C, что позволяет применять его как в холодном и арктическом, так и в умеренном климате.

Пример 4

Дизельное топливо получают из смеси нефтей типа «Юралс», из которой для получения базового компонента выделяют фракцию 170-340°C, которую подвергают гидроочистке и гидроизомеризации. Полученный продукт направляют на глубокую стабилизацию до температуры начала кипения не ниже 175°C и добавляют в него противоизностную присадку в количестве 0,02% масс, и цетаноповышающую присадку в количестве 0,15% масс, что обеспечивает температуру вспышки в закрытом тигле не менее 55°C.

Дизельное топливо имеет следующие показатели:

Цетановое число 51,5 Цетановый индекс 48,0 Плотность при 15°С, кг/м³ 828 Содержание полициклических углеводородов, % масс. 2,5 Температура вспышки в закрытом тигле,°C 55 Массовая доля серы, мг/кг 5,0 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 2,30 Смазывающая способность, мкм 418

Фракционный состав, % об.:

перегоняется при температуре до 180°C 2,5 перегоняется при температуре до 250°C 66 перегоняется при температуре до 340°C 96 температура фильтруемости на холодном фильтре, °C -44

Полученное дизельное топливо по основным показателям соответствует дизельному топливу для холодного и арктического климата по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009), однако имеет кинематическую вязкость при 40°C 2,30 мм²/с и температуру вспышки в закрытом тигле 55°C, что позволяет применять его как в холодном и арктическом, так и в умеренном климате.

Пример 6

Дизельное топливо получают из смеси прямогонных дизельных фракций с легким газойлем каталитического крекинга и легким газойлем коксования, выкипающих в пределах 170-340°C, в массовом соотношении 60; 15:25, которую подвергают гидроочистке и гидродепарафинизации. Полученный продукт направляют на глубокую стабилизацию до температуры начала кипения не ниже 175°C и добавляют в него противоизносную присадку в количестве 0,04% масс. и цетаноповышающую присадку в количестве 0,30% масс.

Дизельное топливо имеет следующие показатели:

Цетановое число 51,6 Цетановый индекс 47,0 Плотность при 15°C, кг/м³ 830 Содержание полициклических углеводородов, % масс. 5,9 Температура вспышки в закрытом тигле, °C 56 Массовая доля серы, мг/кг 6,0 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 2,60 Смазывающая способность, мкм 440

Фракционный состав, % об.:

перегоняется при температуре до 180°C 3,7 перегоняется при температуре до 250°C 65 перегоняется при температуре до 340°C 96 температура фильтруемости на холодном фильтре, °C -39

Полученное дизельное топливо по основным показателям соответствует дизельному топливу для холодного и арктического климата по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН-590-2009), однако имеет кинематическую вязкость при 40°C 2,60 мм²/с и температуру вспышки в закрытом тигле 56°C, что позволяет применять его как в холодном и арктическом, так и в умеренном климате.

Таким образом, разработано универсальное дизельное топливо, которое наиболее благоприятно для эксплуатации быстроходных дизельных двигателей, и которое может быть использовано как дизельное топливо для холодного и арктического климата и как дизельное топливо для умеренного климата, что приведет к значительному снижению затрат при получении, хранении, эксплуатации дизельного топлива, особенно для районов Крайнего Севера, при этом отпадет необходимость раздельного транспортирования и хранения дизельного топлива.

Изобретение описывает универсальное дизельное топливо, состоящее из базового компонента с присадками, в количестве 0,02-0,04 мас.% противоизносной присадки и 0,15-0,30 мас.% цетаноповышающей присадки, при этом базовый компонент представляет собой фракцию нефти, выкипающую в пределах 170-340°C, или ее смесь с газойлем замедленного коксования и/или каталитического крекинга, выкипающих в пределах 170-340°C, с последующими гидроочисткой и гидродепарафинизацией или гидроизомеризацией, а также глубокой стабилизацией до температуры начала кипения не ниже 175°C, позволяющих получить показатели качества, удовлетворяющие дизельному топливу как для умеренного климата, так и для холодного и арктического климата:

Цетановое число, не менее 51 Плотность при 15°C, кг/м³ 820-840 Температура вспышки в закрытом тигле, °C, не менее 55 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 2,0-4,0

Технический результат заключается в получении универсального дизельного топлива, которое обладает повышенной температурой вспышки и кинематической вязкостью, что позволяет использовать его как для холодного и арктического топлива, так и для умеренного климата. 6 пр.

Универсальное дизельное топливо, состоящее из базового компонента с присадками в количестве 0,02-0,04 мас.% противоизносной присадки и 0,15-0,30 масс. % цетаноповышающей присадки,отличающееся тем, что базовый компонент представляет собой фракцию нефти, выкипающую в пределах 170-340°C, или ее смесь с газойлем замедленного коксования и/или каталитического крекинга, выкипающих в пределах 170-340°C, с последующими гидроочисткой и гидродепарафинизацией или гидроизомеризацией, а также глубокой стабилизацией до температуры начала кипения не ниже 175°C, позволяющих получить показатели качества, удовлетворяющие дизельному топливу как для холодного и арктического климата, так и для умеренного климата:
Цетановое число, не менее 51 Плотность при 15°C, кг/м³ 820-840 Температура вспышки в закрытом тигле, °C, не менее 55 Кинематическая вязкость при 40°C, мм²/с 2,0-4,0