НЕФТЕХИМИЯ, 2015, том 55, № 1, с. 72-77
УДК 665.65.087.45
ПОЛУЧЕНИЕ СУДОВЫХ МАЛОВЯЗКИХ ТОПЛИВ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ СВОЙСТВАМИ
© 2015 г. Н. К. Кондрашева1, Д. О. Кондрашев
Национальный минерально-сырьевой университет "Горный", С.-Петербург 1ОАО "Газпром нефть", С.-Петербург E-mail: Natalia_kondrasheva@mail.ru Поступила в редакцию 26.05.2014 г.
Рассмотрены основные пути усовершенствования технологии производства судовых маловязких топлив, направленные на более рациональное использование топливно-энергетических ресурсов в условиях острого дефицита нефти, унификацию и сокращение ассортимента топлив, используемых на судах флота и организацию производства современных видов судовых дизельных топлив (ДТ), выпускаемых по передовым технологиям, обеспечивающим повышение их качества и улучшение экологических и низкотемпературных свойств как технологическим путем, так и применением высокоэффективных депрессорных присадок.
Ключевые слова: судовое топливо, маловязкое дизельное топливо, легкий газойль, дистиллят, технология, низкотемпературные свойства топлива, депрессорная присадка, экология.
Б01: 10.7868/80028242115010074
В связи с углублением переработки нефти и изменением структуры производства товарных нефтепродуктов в составе дизельных и судовых маловязких топлив стали широко использоваться продукты глубокой переработки нефтяного сырья, отличающиеся от продуктов прямой перегонки нефти по своему углеводородному и химическому составу большим содержанием непредельных и ароматических углеводородов, гетероатомных соединений, а также физико-химическим и эксплуатационным, в том числе экологическим, свойствам — более высокой плотностью, вязкостью, коксуемостью, температурой застывания и помутнения, содержанием серы и металлов, меньшим цетановым числом [1—6].
Результаты многочисленных исследований, а также опыт эксплуатации судовых энергетических установок отечественных и ведущих зарубежных фирм, позволили в свое время авторам участвовать в разработке совместно с ВНИИНП (Москва), ЦНИИ морского флота и ЛИВТ (г. С.-Петербург) научно-обоснованных технико-эксплуатационных требований и технических условий к судовым маловязким топливам [4—10], основные из которых приведены в табл. 1.
Вырабатываемое по разработанным ТУ 38.101567 топливо СМТ необходимо для судов, оснащенных высокооборотными дизельными установками [4—6]. В сравнении с дизельным топливом марки Л-0.2 по ГОСТ 305, предназначенным в основном для высокооборотных дизе-
лей наземной техники, к судовому маловязкому топливу предъявляются менее жесткие требования как по цетановому числу (не менее 40 вместо 45 для дизельного летнего), так и по содержанию серы (не более 1.5, 1.0 и 0.5% вместо 0.2% в дизельном летнем). Кроме того СМТ должно иметь утяжеленный фракционный состав и выкипать в пределах (180-200)-(400-410°С).
Технология производства СМТ разрабатывалась, исходя из существующего набора технологических установок для конкретного нефтеперерабатывающего предприятия с учетом перспектив его дальнейшего развития, экономической эффективности производства, а также потребностей рынка в данном виде продукции. В основу технологии положены результаты всесторонних экспериментальных исследований физико-химических и низкотемпературных свойств различных нефтяных фракций и их компаундов [4—6].
Первостепенной задачей использования СМТ на транспорте является проблема улучшения качества топлив с точки зрения охраны природы [1—5]. К более второстепенным задачам относятся вопросы улучшения качества сгорания топлива и очистки отработанных газов судовых двигателей. Для улучшения экологии одно из новых требований к ДТ — максимально низкая токсичность продуктов его сгорания, определяемая содержанием оксидов серы
Таблица 1. Требования к судовому маловязкому топливу (СМТ) по ТУ 38.101567
Судовое
Показатель маловязкое
топливо (СМТ)
Вязкость условная, °ВУ, не более:
при 20°С 2.0
при 50°С -
при 80°С -
Массовая доля серы, %, не более:
I вид 0.5
II вид 1.0
III вид 1.5
IV вид -
V вид -
Массовая доля меркаптановой серы, %, 0.025
не более
Зольность, %, не более 0.02
Массовая доля механических 0.02
примесей, %, не более
Коксуемость, %, не более 0.2
Температура вспышки, °С не ниже:
в закрытом тигле 62
в открытом тигле -
Температура застывания, °С,
не выше 10
Плотность при 20°С, кг/м3, не выше 890
Цетановое число, не ниже 40
и сажи. Анализ химического состава дизельных топлив показывает, что в них для удовлетворения этого требования необходимо уменьшить содержание ароматических углеводородов, особенно полициклических, и серы.
Согласно Постановлению Правительства РФ от 27.02.2008 г. № 118 "О требованиях к бензинам автомобильному и авиационному, дизельному и судовому топливам, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту" претерпели изменения требования по следующим показателям судовых топлив: содержанию серы (не более 0.5, 1.0 и 1.5%) и температуре вспышки (не ниже 61°С), поскольку их использование на морском и речном транспорте тесно связано с проблемой экологической защиты окружающей среды прибрежных зон портовых городов, бассейнов рек, морей и океанов и существенно влияет на общую экологию во всех странах мира.
В настоящее время в рамках международных организаций проводится работа по созданию стандартов на судовые топлива, учитывающих природоохранные аспекты. За основу взят международный стандарт ИСО 8217 [7—10], на базе которого ВНИИ НП разработаны технические условия ТУ 38.401-58-302 на "Судовые топлива". Содержание серы в судовых топливах, входящих в этот стандарт, находится в пределах от 1 до 2% для дистиллятных марок. Однако по мнению многих зарубежных и российских ученых, с природоохранной точки зрения максимальное содержание серы в судовом дистиллятном топливе должно быть не более 0.5—1.0%. Авторами на протяжении ряда лет проводятся работы по разработке и внедрению новых технологий производства экологически чистых судовых маловязких топлив (СМТ-ЭЧ) на базе современных процессов гидроочистки и гидрокрекинга нефтяных фракций. Качество исходных компонентов экологически чистого СМТ, отобранных с действующих промышленных установок одного из российских НПЗ, и полученного на их основе опытного образца СМТ-ЭЧ с массовой долей серы 0.147%, приведено в табл. 2. Анализ полученных результатов показал возможность производства экологи-
Таблица 2. Качество исходных компонентов и опытного образца экологически чистого топлива СМТ-ЭЧ
Наименование Компоненты Опытный образец СМТ-ЭЧ
дизельное топливо "Л"гидрокрекинга гидроочищенная дизельная фракция с установки гидроочистки остаток гидрокрекинга
Вязкость кинематическая при 20°, мм2/с 14.52 4.72 оВУ50 7.17 7.49
Температура вспышки в закрытом тигле, °С 124 78 142 89
Температура застывания, °С + 10 -17 +28 -2
Массовая доля серы, % 0.026 0.18 0.03 0.147
Массовая доля меркаптановой серы, % 0.0007 - - 0.0016
Удельная объемная плотность при 20°С, кг/м3 827 843 835 877
Зольность, мас. % 0.0014 отс. отс. 0.0023
Коксуемость, мас. % 0.014 отс. отс. 0.012
74
КОНДРАШЕВА, КОНДРАШЕВ
Таблица 3. Характеристика и компонентный состав базовых основ опытных образцов СМТ с улучшенными экологическими свойствами (на основе продуктов гидрокаталитических процессов)
Наименование показателей Образец 1 Образец 2 Образец 3
60% дизельного топлива"Л" гидрокрекинга, 40% легкого газойля каталитического крекинга 30% дизельного топливо "Л" гидрокрекинга, 70% гидроочищен-ного дизельного топлива 10% остатка гидрокрекинга, 40% дизельного топлива "Л" гидрокрекинга, 50% легкого газойля каталитического крекинга
Вязкость условная при 20°С, оВУ 1.79 1.44 1.71
Соответствующая кинематическая вязкость, мм2/с 9.34 5.27 8.4
Температура вспышки в закрытом тигле, °С 103 85 89
Температура застывания, °С -2 -10 +5
Массовая доля серы, % 0.5576 0.0662 0.6909
Уд. объемная плотность при 20°С, кг/м3 868 826 873
Зольность, мас. % 0.0018 0.003 0.0037
Коксуемость, мас. % 0.01 0.014 0.031
Фракционный состав:
— начало кипения 211 224 218
10% 260 270 258
50% 350 356 336
90% 390 389 390
96% 400 - 418
— конец кипения 408 401 418
чески чистого СМТ на отечественных предприятиях с соответствующим набором технологических установок.
В данной работе авторами была изучена возможность создания технологии получения СМТ с улучшенными низкотемпературными свойствами на основе продуктов прямой перегонки после их гидрооблагораживания и процессов глубокой переработки нефти: гидрокрекинга и каталитического крекинга [4—6].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изучены основные физико-химические свойства: прямогонной дизельной фракции с установки АВТ и гидроочистки, тяжелой дизельной фракции "Л" и остатка установки гидрокрекинга со стационарным слоем катализатора, отобранных с типовых установок легкого газойля каталитического крекинга в кипящем слое катализатора. Основная задача исследований — изучение возможности вовлечения в состав СМТ остатка и тяжелой дизельной фракции с установки гидрокрекинга, т.к. данные нефтепродукты не находят рационального применения на НПЗ. Это связано с тем, что в зимний период на НПЗ вырабатывается ДТ облегченного фракционного состава, с концом кипения 310—320°С для обеспечения тре-
буемых низкотемпературных характеристик (температура помутнения должна быть не выше —25°С, температура застывания — не выше —35°С). В связи с этим высвобождаются дополнительные ресурсы тяжелой дизельной фракции (310—360°С), выводимой с ректификационной и отпарной колонны, которая направляется на рециркуляцию и в остаток гидрокрекинга, а далее в сырье установки.
Подбор компонентного состава СМТ осуществлялся на основе определения основных физико-химических свойств различных топливных смесей, полученных путем прямого компаундирования легкого газойля каталитического крекинга с дизельной фракцией с установки гидрокрекинга, остатком гидрокрекинга и гидроочищенной прямогонной дизельной фракцией в различных массовых соотношениях. На основании проведенных исследований разработаны компонентные составы и получены лабораторные образцы 1—
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.