CC BY
59
УДК 665.652.4
С.Н. Пепеляев, Л.Г. Тархов, А.С. Пепеляев*, В.Г. Рябов
Пермский государственный технический университет, *ОАО «ВНИПИнефть»
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ВСПЕНИВАНИЯ СМЕСИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ЕЕ ЗАСТЫВАНИЯ
Исследована возможность расчета вероятности кристаллизации дизельных топлив с добавками депрессорно-дисперги-рующих присадок по значениям их поверхностного натяжения.
Одними из важнейших показателей качества дизельных топлив являются температуры застывания, помутнения и фильтрации. Снижения значений этих величин добиваются введением в товарный продукт депрессорно-диспергирующих присадок [1] в количестве от 300 до 1000 ррм в зависимости от фракционного состава базового топлива.
В настоящей работе изучена возможность применения методики расчета коэффициента вспенивания смеси по значениям поверхностного натяжения ее составляющих [2] для определения вероятности кристаллизации дизельных топлив.
В работе были использованы дизельные фракции - прямогонная после гидроочистки (ГО) и после блока гидродеароматизации (ГДА) процесса гидрокрекинга (ГК). В качестве присадок были исследованы депрессор Dodiflow 4273, диспергатор Боётах 4500 и смесь этих двух присадок Dodiflow 4971.
Методом максимального давления в пузырьке на тензиометре ВР 2 были определены поверхностные натяжения дизельных фракций, присадок и смеси дизельной фракции с каждой присадкой при температуре 20 оС. Получены следующие значения поверхностного натяжения дизельных фракций ГО, ГДА, депрессора Dodiflow 4273 и диспер-гатора Dodinax 4500, мН/м:
ГО . ГДА
18,68
18,96
Dodiflow 4273 Боётах 4500 .
19,99
19,79
Изменение поверхностного натяжения дизельных фракций ГО и ГДА в зависимости от концентрации присадок Dodiflow 4273 и Бондах 4500 приведено в табл. 1.
Таблица 1
Изменение поверхностного натяжения дизельных фракций ГО и ГДА при добавлении депрессора Dodiflow 4273 и диспергатора Dodinax 4500
Концентрация присадки во фракции, ррм Поверхностное натяжение (мН/м) фракции
ГО ГДА
Депрессор Dodfflow 4273
300 18,67 19,07
400 18,62 18,95
500 18,56 18,99
600 18,53 18,99
Диспергатор Dodinax 4500
300 18,54 18,75
400 18,50 18,72
500 18,49 18,81
600 18,46 18,75
Далее были рассчитаны коэффициенты растекания (Е) и проникания (Я) для обеих присадок по формулам:
К — Сі — ^2 + ©2,1 ,
Я —С1 — С2,1 + С2 ,
где С1 - поверхностное натяжение присадки; С2 - поверхностное натяжение дизельной фракции; С21 - поверхностное натяжение дизельной фракции с добавкой присадки.
Отношение коэффициента проникания к коэффициенту растекания (К ) при добавлении каждой присадки определяли по формуле
К — К / Я.
Далее эффект смешения обеих присадок в каждой фракции рассчитывали по величине (I корня квадратного от произведения отношений коэффициента проникания к коэффициенту растекания депрессора Dodiflow 4273 (К,) и диспергатора Боётах 4500 (К):
І„—^К^7К,
В дальнейшем величина 3 - расчетный коэффициент.
Идея применения методики расчета коэффициента вспениваемо-сти моторных масел для расчета вероятности кристаллизации дизельных топлив состоит в следующем:
1) одним из методов понижения вспениваемости смесей является введение твердых дисперсий (ими могут являться, в частности, и кристаллы парафинов);
2) смесь с кристаллами парафинов имеет меньшую вспенивающую способность (ее коэффициент вспениваемости близок к единице);
3) чем дальше значение коэффициента вспениваемости от единицы, тем больше вероятность вспенивания смеси.
Следуя логике представленных рассуждений, можно предположить, что чем меньше расчетный коэффициент 3, тем меньше вероятность образования кристаллов в объеме дизтоплива.
Результаты расчетов вероятности образования кристаллов в дизельных фракциях гидроочистки (ГО) и гидрокрекинга (ГК) после добавления различных количеств обеих присадок представлены на рисунке.
Видно, что увеличение концентрации присадок во фракции дизельного топлива ГО от 600 до 1200 ррм приводит к постепенному уменьшению значений расчетного коэффициента. Увеличение в том же интервале концентрации присадок во фракции дизельного топлива ГК приводит к появлению экстремумов на поверхности значений расчетного коэффициента, но общая тенденция снижения коэффициента сохраняется. Это позволяет предположить, что улучшение низкотемпературных свойств исследуемых дизельных фракций с введением присадки будет протекать с различными скоростями.
Низкотемпературные свойства дизельных фракций с добавками комплексной присадки Dodiflow 4971 представлены в табл. 2.
Таблица 2
Низкотемпературные свойства дизельных фракций ГО и ГДА при добавлении комплексной присадки Dodiflow 4971
Концентрация присадки во фракции, ррм Температура помутнения фракции, оС Температура застывания фракции, оС
ГО ГДА ГО ГДА
500 - 9,5 - 7,0 - 20,0 - 15,7
700 - 9,6 - 7,3 - 24,0 - 17,9
900 - 9,8 - 7,3 - 28,0 - 17,0
Рис. Зависимость расчетного коэффициента дизельного топлива ГО (а) и ГК (б) от концентрации присадок
ПО данным табл. 2 и рисунка видно, что с увеличением количества присадки изменение значений расчетного коэффициента удовлетворительно коррелирует с изменением температур помутнения и застывания. При этом низкотемпературные свойства и расчетные коэффициенты у фракции ГО изменяются плавно, а у фракции ГДА -имеют четко выраженный минимум при концентрации введенной присадки 700-800 ррм.
Таким образом, предлагаемая методика расчета вероятности кристаллизации дизельных фракций при введении депрессорно-диспергиру-ющих присадок позволяет прогнозировать низкотемпературные свойства товарных дизельных топлив и оптимальную концентрацию вводимой присадки на основе данных о поверхностном натяжении этих компонентов и их смесей.
Список литературы
1. Кондрашев Д.О., Фоломеева А.Г., Кондрашева Н.К. Исследование влияния депрессорных присадок на низкотемпературные свойства дизельных топлив // Башкир. хим. журн. 2002. Т.9. №4. С. 42-44.
2. Исследование условий снижения пенообразования моторных масел / А. С. Пепеляев, С.Н. Пепеляев, И. А. Сдобнова [и др.] // Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале: сб.науч.тр. / Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 2006. С. 30-38.
Получено 17.06.2009
