CC BY
94
УДК 665.753.3
Л. К. Минибаева (магистр)1, Д. А. Ахмедзянов (д.т.н., проф.)2, Р. Р. Усманов (спец. отд.)3, О. А. Баулин (к.т.н., доц.)1
Исследование влияния эффективности промоторов воспламенения на показатели качества дизельного топлива
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2431836 2Уфимский государственный авиационный технический университет, кафедра авиационных двигателей 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12 3ОАО «Газпромнефтехимсалават», отдела супервайзинга, проектный офис ГО-2 453256, г. Салават, ул. Молодогвардейцев, 30
L. K. Minibaeva1, D. A. Ahmedzyanov2, R. R. Usmanov3, O. A. Baulin1
Research on the effectiveness of ignition promoters on the quality of diesel fuel
1 Ufa State Petroleum Technical University
450062, Ufa, st. Kosmonavtov, 1; tel.: (3472) 43-18-36
2Ufa State Aviation Technical University
450000, Ufa, st. K. Marksa, 12
3JSC «Gazprom Neftekhim Salavat»
30 Molodogvadeitsev St., 453256, Salavat, Russia
The influence of cetane enhancing additives CI 0801 (manufactured by Innospec), Dodicet 5073
Исследовано влияние присадок — промоторов воспламенения CI 0801 (производства фирмы Innospec), Dodicet 5073 (Clariant), Zenteum R 668 (Infineum), Kerobrisol (Basf), Hitec 4103W (Afton Chemical Corporation), RV 100 (Total) и других на показатели качества пробы дизельного топлива производства ОАО «Газпромнефтехимсалават». В результате проведенных исследований установлена близкая эффективность влияния промоторов воспламенения при повышении цетанового числа, а также отрицательного влияния на смазывающую способность.
Ключевые слова: дизельное топливо; ОАО «Газпромнефтехим Салават»; промоторы воспламенения; смазывающая способность; цетано-вое число.
В последние годы наблюдается стабильное увеличение мирового спроса на дизельное топливо (ДТ). В США потребление дизельного топлива и бензина ежегодно увеличивается на 3.5—4.0 и 2 % соответсвенно. За пределами Европы и США ежегодное потребление дизельного топлива будет увеличиваться в среднем на 4—5 % 1.
В связи с увеличением потребления дизельных топлив усиливается необходимость снижения их негативного влияния на окружающую среду.
Улучшение характеристик дизельного топлива может быть связано с применением присадок различного функционального назна-
(Clariant), Zenteum R 668 (Infineum), Kerobrisol (Basf), Hitec 4103W (Afton Chemical Corporation), RV 100 (Total) and other on quality characteristics of diesel fuel samples produced by JSC «Gazprom Neftekhim Salavat» has researched. As a result of researches increase of cetane numbers are established using of mentioned additives: it is shown, that with increasing content of the investigated additives lubricity of fuel is getting worse.
Key words: JSC «Gazprom Neftekhim Salavat»; diesel fuel; cetane enhancing additives; cetane number; lubricity.
чения (депрессорных, моющих, цетаноповы-шающих, диспергирующих, антидымных, про-тивоизносных, антиокислительных и других) или так называемых пакетов присадок 2-5. Применение пакета присадок (полифункционального назначения) позволяет получить топливо с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами. При составлении пакетов присадок к дизельному топливу необходимо учитывать их совместимость, поскольку различные поверхностно-активные вещества могут отрицательно влиять на функциональные свойства друг друга, то есть проявлять антагонистический эффект.
Дата поступления 19.11.11
Подбор присадок осуществляют по принципу технического тендера. При этом используют передовые разработки присадок последнего поколения нескольких компаний-производителей. Такой подход позволяет выбрать наиболее эффективные присадки или оптимальный пакет присадок 6.
Одним из важнейших показателей качества дизельного топлива является цетановое число (ЦЧ); оно влияет на пусковые свойства топлива, а также эмиссию вредных выбросов с отработавшими газами. Так, согласно Европейскому стандарту на дизельные топлива £N-590, ЦЧ товарных дизельных топлив должно быть не менее 51. В табл. 1 приведены це-тановые числа дизельных топлив, вырабатываемых на некоторых нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) России 1.
Из данных табл. 1 следует, что цетановые числа дизельных топлив, выпускаемых в настоящее время представленными нефтеперерабатывающими компаниями, не соответствуют перспективным требованиям, предъявляемым к качеству дизельного топлива стандартом Е^590.
Таблица 1
Цетановые числа дизельных топлив некоторых НПЗ России
Изготовитель Цетановое число
ОАО «Уфимский НПЗ» 50
ЗАО «Рязанская НПК» 48
ОАО «Орскнефтеоргсинтез» 48
ОАО «Куйбышевский НПЗ» 50
ОАО «Новокуйбышевский НПЗ» 48
Повышения цетанового числа дизельных топлив можно добиться компаундированием с компонентами и добавками, имеющими высокое цетановое число, а также введением специальных цетаноповышающих присадок — промоторов воспламенения 7'8.
В настоящее время почти все компании-производители, предлагающие цетаноповыша-ющие присадки, получают их на основе алкил-нитратов. В табл. 2 приведены сведения о це-
таноповышающих присадках, допущенных к применению в дизельных топливах в России 9.
Как следует из табл. 2, наиболее распространенной является присадка С1 0801, используемая более чем на 200 нефтеперерабатывающих заводах в 65 странах.
Нами были проведены исследования влияния ряда случайным образом зашифрованных зарубежных цетаноповышающих присадок, на основные показатели качества пробы дизельного топлива ОАО «Газпромнефтехим-салават».
Результаты исследований образца присадки №1 на показатели качества дизельного топлива, предусмотренные ГОСТ 305, приведены в табл. 3, на рис. 1 и 2.
r3z
■
А
О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 035 0,4 0,45 0,5
Col+jпрпсщкн 2 Jf.sf И>:-:С v топлива, % С'' * OCpascMKil Аооразтц.*&2 •образчь^З ♦ Образа >1 Ciip»*Miai м OflpH3iu.VEi
Рис. 1. Зависимость ЦЧ от содержания присадок в ДТ
800 -I--1-1---1--1-1--1
О 0.(15 0,1 0,13 0,2 0,25 0.3 0.33 0,4 0.15 0.5 С'сасржанис приемки в дизельном топливе, % об.
Рис. 2. Зависимость ДПИ дизельного топлива от содержания присадок
Наименование присадки Производитель Количество НПЗ, использующих присадку
CI0801 Innospec 200
Dodicet 5073 Clariant 18
Kerobrisol EHN BASF 8
ADX 743 Lubrizol 3
Zenteum R 668 Infineum 3
Миксент 2000 ООО «Русская инженерно-техническая компания» 2
Hitec 4103W Afton 1
Таблица 2
Цетаноповышающие присадки, допущенные к применению в дизельных топливах Евро
Таблица 3
Показатели качества ДТ, содержащего образец присадки №1
Наименование показателя Норма по ГОСТ 305 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
Цетановое число, ед. не менее 45 51.0 52.0 53.4 54.0
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 3.9 4.1
Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -5 -6 -6
Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.07 0.07 0.06
Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 831 833 833
Диаметр пятна износа, мкм 811 866 878 883
Таблица 4
Показатели качества дизельного топлива, содержащего образец присадки №2
Наименование показателя Норма по ГОСТ 305 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
Цетановое число, ед. не менее 45 51.0 52.4 53.0 54.0
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 4.1 4.1
Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -13 -14
Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -5 -6 -6
Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.09 0.08 0.09
Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 836 834 835
Диаметр пятна износа, мкм 811 829 895 949
Из данных табл. 3 следует, что при введении 0.5% об. образца присадки №1 в дизельное топливо его цетановое число повышается на 3 пункта, значение диаметра пятна износа увеличивается с 811 до 883 мкм (на 8%). На такие показатели качества дизельного топлива, как кинематическая вязкость, температуры застывания и помутнения, плотность, содержание серы, введение присадки в исследованном диапазоне концентраций не оказывает существенного влияния.
Таким образом, проведенные исследования присадки показали, что образец присадки №1 увеличивает цетановое число топлива, но при этом оказывает негативное влияние на его смазывающую способность.
Исследования влияния образца присадки №2 на показатели качества дизельного топлива, предусмотренные ГОСТ 305, приведены в табл. 4, на рис. 1 и 2.
Из данных табл. 4 следует, что при добавлении 0.5% об. присадки в дизельное топливо его цетановое число повысилось на 3 пункта, значение диаметра пятна износа увеличилось с 811 до 949 мкм (на 17%). Другие исследованные физико-химические показатели сверх норм ГОСТ 305 не изменяются.
Таким образом, добавление образца присадки №2 в дизельное топливо увеличивает его цетановое число и диаметр пятна износа.
Результаты исследований влияния образца присадки №3 на показатели качества дизельного топлива, предусмотренные ГОСТ 305, приведены в табл. 5, на рис. 1 и 2.
Из данных табл. 5 следует, что при введении 0.5% об. образца присадки №3 в состав дизельного топлива наблюдается повышение ЦЧ с 51 до 53 единиц; значение ДПИ увеличивается с 811 до 909 мкм (на 12%). Изменения других исследованных показателей качества сверх допустимых ГОСТ норм в рассматриваемом интервале концентраций не наблюдается.
Таким образом, исследования образца присадки №3 показали ее положительное влияние на цетановое число топлива, и отрицательное влияние на смазывающую способность.
Были проведены исследования влияния образца присадки №4 на показатели качества дизельного топлива, предусмотренных ГОСТ 305. Результаты исследований приведены в табл. 6.
Из данных табл. 6 следует, что при введении в состав дизельного топлива образца при-
Таблица 5
Показатели качества дизельного топлива, содержащего образец присадки №3
Наименование показателя Норма по ГОСТ 305 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
Цетановое число. ед. не менее 45 51.0 51.2 52.8 53.0
Кинематическая вязкость при 20 °С. мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.7 3.6 3.7
Температура застывания. °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
Температура помутнения. °С не выше -5 -6 -6 -5 -6
Содержание серы. % мас. не более 0.2 0.07 0.08 0.10 0.10
Плотность при 20 °С. кг/мЗ не более 860 829 835 835 834
Диаметр пятна износа. мкм 811 860 885 909
Таблица 6
Показатели качества дизельного топлива, содержащего образец присадки №4
Наименование показателя Норма по ГОСТ 305 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5 %
Цетановое число, ед. не менее 45 51.0 52.0 52.4 53.0
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 3.9 3.9
Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -6 -6 -6
Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.08 0.08 0.08
Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 831 831 831
Диаметр пятна износа, мкм 811 873 879 951
Таблица 7
Показатели качества дизельного топлива, содержащего образец присадки №5
Наименование показателя Норма по ГОСТ 305 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
Цетановое число, ед. не менее 45 51.0 52.6 52.8 54.0
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 3.9 3.9
Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -6 -6 -6
Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.08 0.08 0.08
Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 831 831 832
Диаметр пятна износа, мкм 811 838 830 910
Таблица 8
Показатели качества дизельного топлива, содержащего образец присадки №6
Норма по Значение показателя при различном
Наименование показателя содержании присадки
ГОСТ 305 0% 0.05% 0.1% 0.5%
Цетановое число, ед. не менее 45 51.0 51.2 52.8 53.0
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 3.9 3.8
Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -5 -6 -6
Содержание серы, % масс. не более 0.2 0.07 0.05 0.06 0.07
Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 837 836 839
Диаметр пятна износа, мкм 811 860 889 935
садки №4 в исследованном интервале концентраций наблюдается повышение ЦЧ с 51 до 53 единиц, незначительное увеличение значения кинематической вязкости, температур застывания и помутнения, содержания серы и плотности. При увеличении содержания присадки в дизельном топливе ДПИ увеличивается с 811 до 951 мкм (на 18%). Изменение исследованных показателей качества сверх допустимых ГОСТ норм в рассматриваемом интервале концентраций не наблюдается.
Исследование образца присадки №5 на физико-химические свойства показало, что значения показателей качества дизельного топлива, содержащего в своем составе присадки, незначительно увеличились, что подтверждают данные из табл. 7.
Из данных табл. 7 следует, что при введении в состав дизельного топлива образца присадки №5 в исследованном интервале концентраций наблюдается повышение ЦЧ с 51 до 54 единиц, незначительное увеличение значения кинематической вязкости, температур застывания и помутнения, содержания серы и плотности. При увеличении содержания присадки в дизельном топливе увеличивается ДПИ с 811 до 910 мкм (на 12%). Изменение исследованных показателей качества сверх допустимых ГОСТ норм не наблюдается в рассматриваемом интервале концентраций.
Результаты исследований влияния образца присадки №6 на показатели качества дизельного топлива, предусмотренные ГОСТ 305, приведены в табл. 8.
Из данных табл. 8 следует, что при увеличении содержания образца присадки №6 наблюдается незначительное увеличение кинематической вязкости, плотности, содержания серы. Значения температур застывания и помутнения практически не изменяются в исследованном интервале концентраций. Цетановое число с увеличением образца присадки №6 увеличивается до 53 ед. (на 2 пункта) при содержании присадки 0.5% об. Диаметр пятна износа увеличился с 811 до 935 мкм (на 15%). Образец присадки №6 в исследованном диапазоне концентраций не оказывает существенного влияния на такие показатели качества, как: кинематическая вязкость, температур застывания и помутнения, содержания серы и плотности.
Из рис. 1 следует, что при добавлении к пробе ДТ исследуемых образцов присадок наблюдается увеличение цетанового числа на 2— 3 ед. При концентрации 0.1% (1000 ррт) на-
блюдается максимальное значение цетанового числа (53,4) у образца присадки №1.
Влияние присадок на смазывающую способность оценивали средним значением диаметра пятна износа, определенного методом, разработанным на кафедре «Технология нефти и газа» УГНТУ 10. Зависимость диаметра пятна износа от содержания присадок приведена на рис. 2.
Как видно из рис. 2, добавление 0.5% об. исследуемых образцов присадок №№1, 3, 2, 6, 5, 4 в состав ДТ приводит к увеличению ДПИ на 8, 12, 17, 15, 12 и 18% соответственно.
Таким образом, в результате проведенных исследований показана близкая эффективность присадок при повышении ЦЧ, а также отрицательное их влияние на смазывающую способность топлива. На основе этих данных можно проводить предварительный подбор присадок. Окончательный выбор присадки должен основываться исходя из ее влияния на физико-химические и эксплуатационные показатели качества каждой конкретной пробы дизельного топлива, а также экономических аспектов применения присадок.
Литература
1. Митусова Т. Н. // Мир нефтепродуктов.-
2009.- №9-10.- C.6-16.
2. Данилов А. М., Митусова Т. Н. // Мир нефтепродуктов.- 2004.- №1.- С.46.
3. Данилов А. М. // Мир нефтепродуктов.-
2010.- №1.- С.9.
4. Митусова Т. Н. // Мир нефтепродуктов.-2009.- №9-10.- C.10-16.
5. Минибаева Л. К., Усманов Р. Р., Баулин О. А. // Мировое сообщество: проблемы и пути решения.- 2010.- №28.- C.30.
6. Митусова Т. Н., Сафонова Е. Е., Брагина Г.А., Бармина Л. В. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2006.- №1.- C.13.
7. Патент №2355732 РФ Присадка к дизельному топливу / Зиненко С. А., Егоров С. А., Гришина И. Н., Елкин С. И., Карпова О. И., Крюков А. Н. // Б. И.- 20.05.2009.
8. Патент №2378323 РФ Присадка к дизельному топливу/ Гришина И. Н. // Б. И.- 10.01.2010.
9. http:/ / megahimtrade.ru/ ci_0801_-_prisadka_povyshayuschaya
10. Рахимов М. Н., Баулин О. А. Учебно-методическое пособие по определению смазывающей способности масел, смазок и среднедистиллят-ных топлив.- Уфа: Изд. ГОУ ВПО УГНТУ, 2008.- C.18.
