НЕФТЕХИМИЯ, 2013, том 53, № 5, с. 384-392
УДК 665.65.087.45
ВЛИЯНИЕ ДЕПРЕССОРНЫХ ПРИСАДОК НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРОВ ЭТИЛЕНА С ВИНИЛАЦЕТАТОМ НА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ ЛЕГКИХ И ТЯЖЕЛЫХ МАРОК
СУДОВЫХ ТОПЛИВ © 2013 г. Н. К. Кондрашева
Национальный минерально-сырьевой университет "Горный", Санкт-Петербург E-mail: natalia_kondrasheva@mail.ru Поступила в редакцию 27.12.2012.г.
Изучена возможность использования сополимеров этилена с винилацетатом (ВЭС) в качестве присадок к легким и тяжелым дистиллятным судовым топливам для улучшения их низкотемпературных свойств. Максимальный эффект депрессорного действия указанных присадок достигается при оптимальных для каждого дистиллята концентрациях, а также при определенных значениях молекулярной массы и состава сополимеров.
Ключевые слова: депрессорные присадки, дизельное топливо, сополимерные присадки, сополимер этилена с винилацетатом, эксплуатационные свойства, судовое топливо.
Б01: 10.7868/80028242113050043
Использование топлив, полученных из нефтей парафинистого основания, осложняется их высокими температурами застывания и малой подвижностью при низких температурах, что требует наличия специальных систем топливоподготовки [1—8]. Повышения прокачиваемости и подвижности таких топлив при низких температурах можно добиться путем облегчения их фракционного состава (что приводит к значительному снижению ресурсов моторных топлив), применением дорогостоящих и энергоемких процессов депарафиниза-ции, гидроизомеризации, а также введением в состав топлив высокоэффективных депрессорных присадок, снижающих температуру застывания нефтепродуктов. Последний вариант при успешном подборе эффективной присадки является наиболее целесообразным и экономически оправданным [2, 3, 7, 9—15].
При выборе депрессоров для различных пара-финистых топлив необходимо учитывать все факторы, определяющие их эффективность, — главным образом химический состав и строение молекул присадки, компонентный и углеводородный состав базового топлива [4—6, 9—12]. Особое внимание следует обратить на содержание твердых парафиновых углеводородов в депрессируемом дистилляте и их температуру плавления [6, 9—12]. К эффективным депрессорным присадкам относятся присадки типа сополимеров этилена с ви-нилацетатом (ВЭС), представляющие собой кон-
центраты этих продуктов в парафино-нафтеновой фракции с пределами кипения 280—350°С или легком газойле каталитического крекинга [4, 5, 6, 11, 12].
В этой связи важны систематические исследования эффективности действия перспективных сополимерных депрессорных присадок на низкотемпературные свойства средних и тяжелых ди-стиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, являющихся компонентами товарных судовых топлив, а также оптимизация состава данных присадок.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для исследований были отобраны нефтяные фракции, получаемые на промышленных установках прямой перегонки товарной смеси сернистых западносибирских нефтей, так и вторичных процессов: коксования и каталитического крекинга. Исследовались прямогонная дизельная фракция (180—360°С), легкие газойли замедленного коксования и каталитического крекинга (180—360°С), керосино-газойлевые фракции (КГФ) замедленного коксования и каталитического крекинга, взятые в балансовом соотношении, прямогонная дизельная фракция с пределами кипения 275—400°С, используемая при получении масла С-9, и экстракт после селективной очистки этой же фрак-
Таблица 1. Характеристика вакуумных газойлей из смеси сернистых западносибирских нефтей
Показатели Вакуумный газойль
фр. 350-500°С фр. 350-540°С фр. 350-580 °С
3 Плотность при 20°С, кг/м3 914 921 927
Вязкость кинематическая, мм2/с при 50°С 4.55 5.71 8.90
Температура застывания, °С +30 +34 +38
Содержание серы, мас. % 1.62 1.65 1.80
Содержание твердых парафинов (-21°С), мас. % 7.31 6.08 5.97
Температура плавления, °С 53 57 59
Групповой углеводородный состав, мас. %:
парафино-нафтеновые углеводороды 44.2 42.8 38.2
ароматические углеводороды: 52.8 53.6 57.4
в т. ч. легкие 17.0 15.6 14.8
средние 32.2 30.0 31.0
тяжелые 3.6 8.0 11.6
Смолы 3.0 3.6 4.4
Таблица 2. Характеристика прямогонной дизельной фракции, легких газойлей замедленного коксования и каталитического крекинга (180—360°С) из товарной смеси сернистых западносибирских нефтей
Показатели Прямогонная дизельная фракция Легкий газойль замедленного коксования Легкий газойль каталитического крекинга
3 Плотность при 20°С, кг/м3 838 887 864
Вязкость кинематическая, мм2/с
при 20°С 4.46 3.69 3.66
при 50°С 2.41 2.04 2.03
Температура застывания, °С -22 -34 -30
Содержание серы, мас. % 0.61 1.99 0.98
Содержание твердых парафинов (-21°С), мас. % 0.1 0.14 0.1
Групповой углеводородный состав, мас. %:
парафино-нафтеновые углеводороды 68.10 68.44 56.13
ароматические углеводороды: 31.6 29.32 42.56
в т. ч. легкие 10.4 2.66 6.22
средние 21.2 16.66 15.78
тяжелые - 10.0 20.65
Смолы 0.3 2.24 1.22
ции (275—400°С), а также мазут из смеси сернистых западносибирских нефтей.
В лабораторных условиях из сернистого мазута были выделены вакуумные газойли с пределами кипения 350—500°С, 350-540°С и 350-580°С. Четкие пределы кипения дизельных фракций первичных и вторичных процессов получены путем фракционирования и выделения нужной фракции 180-360°С на лабораторной установке типа АРН-2.
В качестве депрессоров изучали две серии опытных образцов присадок типа сополимеров этилена с винилацетатом (ВЭС), содержащих разное количество звеньев винилацетата (ВА) и имеющих различную молекулярную массу.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Предварительно с целью оценки возможности применения отобранных и полученных дистил-лятных фракций в качестве базовых компонентов судовых топлив были подробно исследованы их
Таблица 3. Характеристика КГФ, вырабатываемых на установке замедленного коксования и каталитического крекинга
Показатели КГФ замедленного коксования (балансовая смесь 1 : 2) КГФ каталитического крекинга (балансовая смесь 2 : 1)
Плотность при 20°С, кг/м3 946 874
2 Вязкость кинематическая, мм2/с
при 20°С 14.46 4.74
при 50°С 5.28 2.43
Температура застывания, °С + 10 -6
Содержание серы, мас. % 2.35 1.08
Содержание твердых парафинов (-21°С), мас. % 1.43 1.40
Температура плавления, ° С 55 48
Групповой углеводородный состав, мас. %:
парафино-нафтеновые углеводороды 36.0 50.0
ароматические углеводороды: 59.2 48.0
в т. ч. легкие 8.2 15.2
средние 17.2 8.6
тяжелые 33.8 24.2
Смолы 4.8 2.0
Таблица 4. Характеристика прямогонного масляного дистиллята и его экстракта после селективной очистки из товарной смеси западносибирских сернистых нефтей
Показатели Экстракт фр. 275-400°С Дистиллят прямогонный фр. 275-400°С
Плотность при 20°С, кг/м3 928 889
2 Вязкость кинематическая, мм2/с при 50°С 10.91 9.34
Температура застывания, °С -4 + 12
Содержание серы, мас. % 2.18 1.25
Содержание твердых парафинов (-21°С), мас. % 1.56 5.81
Температура плавления, °С 48 55
Групповой углеводородный состав, мас. %:
парафино-нафтеновые углеводороды 29.8 51.4
ароматические углеводороды: 67.0 47.6
в т. ч. легкие 22.6 16.6
средние 14.4 18.2
тяжелые 30.0 12.8
Смолы 3.2 1.0
физико-химические свойства с использованием методик и приборов, предусмотренных в соответствующих ГОСТах и ТУ (табл. 1-4).
Как следует из полученных данных, качество вакуумных газойлей непосредственно связано с концом кипения: по мере утяжеления вакуумного газойля (от 500 до 580°С) происходит увеличение содержания ароматических углеводородов (в особенности полициклических) и смолистых соедине-
ний, что, в свою очередь, приводит к увеличению плотности, вязкости, температуры застывания (от +30 до +38°С соответственно), содержания сернистых соединений.
Качество дизельных фракций с одинаковыми пределами кипения (180-360°С) зависит от типа технологического процесса, в результате которого они получены. Так, легкие газойли каталитического крекинга и замедленного коксования отли-
чаются от прямогонной дизельной фракции повышенным содержанием тяжелых ароматических углеводородов и смол, которые являются естественными депрессорами и обеспечивают значительно более низкие температуры застывания вторичных газойлей (—30)—(— 34)°С по сравнению с прямогонными дизельными фракциями. Эта закономерность также применима и к высо-коароматизированному экстракту и утяжеленному прямогонному дистилляту (фракция 275— 400°С).
На низкотемпературные свойства газойлевых фракций вторичных процессов помимо группового углеводородного состава существенно влияет также их фракционный состав. Например, несмотря на большее содержание ароматических углеводородов и смол, газойлевая фракция замедленного коксования (конец кипения 464° С) характеризуется повышенной температурой застывания (+10°С) по сравнению с газойлевой фракцией каталитического крекинга (конец кипения 416°С), температура застывания которой равна — 6°С. Вероятнее всего, это обусловлено более высоким концом кипения газойлевой фракции замедленного коксования.
Исследование эффективности действия сопо-лимерных депрессорных присадок. На примере вышеописанных промышленных образцов нефтяных фракций было исследовано влияние опытных образцов депрессорных присадок типа сополимеров этилена с винилацетатом (ВЭС), содержащих различное количество звеньев винилацетата (ВА) и имеющих различную молекулярную массу, на показатель текучести расплава (ПТР) (табл. 5—8). Из данных видно, что максимальная депрессия температуры застывания исследуемых нефтяных фракций достигается при концентрации сополи-мерной депрессорной присадки 0.1—0.25 мас. % и в зависимости от углеводородного и фракционного состава фракции находится в пределах 28—40°С. При увеличении содержания депрессорной присадки свыше 0.25 мас. % температура застывания нефтяной фракции практически не снижается.
Из десяти исследуемых опытных образцов сополимеров этилена с винилацетатом наиболее эффективными оказались три присадки из I серии с содержанием звеньев ВА 30—40 мас. % и две присадки из II серии с ПТР 0.7—19.2.
Анализ приемистости утяжеленных вакуумных газойлей к сополимерным д
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.