CC BY
85. Avid, B., Sato, S., Takanohashi, T., Saito, I. 7. Rashid Z., Wilfred C.D., Gnanasundaram N., Characterization of Asphaltenes from Brazilian Vac- Arunagiri A., Murugesan T. A Comprehensive Review uum Residue Using Heptane-Toluene Mixtures. En- on the Recent Advances on the Petroleum Asphaltene ergy and Fuels. V.18, №6, 2004. - p. 1792-1797 Aggregation. J. Pet. Sci. Eng. V.176, 2019. - p. 2496. Mullins O.C. The asphaltenes. Annual review 268. of analytical chemistry. V.4, 2011. - p. 393-418.
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ
Саналиев К.И.
магистр химико-технологического факультета Азербайджанского Государственного Университета
Нефти и Промышленности Юсиф-заде А.А. доцент химико-технологического факультета Азербайджанского Государственного Университета
Нефти и Промышленности
IMPROVING EXPLOITATION CHARACTERISTICS OF DIESEL FUEL
Sanaliyev K.
Master chemical technology Faculty of the Azerbaijan State Oil and Industry University
Yusif-zade A.
Associated professor chemical technology Faculty of the Azerbaijan State Oil and Industry University
DOI: 10.5281/zenodo.7340727
Аннотация
Во многих странах Европы моторный парк работает на дизельном топливе. Для увеличения его ресурсов используются газойлевые фракции процессов каталитического крекинга и коксования. Нами были составлены компаунды из прямогонного дизельного топлива и газойля каталитического крекинга выкипающих в пределах 195-350оС. Полученные компаунды очищались от ароматических углеводородов при помощи смешанного растворителя ацетонитрил-пентан. Из хлопкового масла этерификацией метиловым спиртом получен эфир, который смешивался с очищенным компаундом в количестве 10% и 20%, в результате чего было получено биодизельное топливо, отвечающее требованиям стандарта.
Abstract
In many European countries, the engine fleet runs on diesel fuel. To increase its resources, gas oil fractions of catalytic cracking and coking processes are used. We have compiled compounds from straight-run diesel fuel and catalytic cracking gas oil boiling up in the range of 195-350°C. The resulting compounds were purified from aromatic hydrocarbons using a mixed solvent of acetonitrile-pentane. An ester was obtained from cottonseed oil by esterification with methyl alcohol, which was mixed with a purified compound in an amount of 10% and 20%, as a result of which biodiesel fuel was obtained that meets the requirements of the standard.
Ключевые слова: газойль, ацетонитрил-пентан, биодизель, компаунд, рафинат, метанол.
Keywords: gas oil, acetonitrile-pentane, biodiesel, compound, raffinate, methanol.
Введение
Производство дизельного топлива может быть увеличено не только за счет роста отбора при прямой перегонке нефти, но и вовлечением в его состав крекинг компонентов процессов коксования и каталитического крекинга.
Нами для исследований взяты прямогонная фракция 195-350оС и газойль каталитического крекинга, выкипающий в этих же пределах 195-350оС.
Современные дизельные двигатели имеют повышенную чувствительность к качеству топлива, поэтому для сохранения чистоты воздушного и водного бассейнов нужно облагораживание дизельных топлив.
Большинство прогнозов отмечают ведущую роль в транспортной энергетике двигателей внутреннего сгорания. В последние годы широкое распространение получило применение эфиров растительных масел в качестве "биодизеля" [3,6]. Во многих странах биодизель смешивают с нефтяными топливами [1].
Экспериментальная часть Для исследования нами взяты прямогонная дизельная фракция и газойль каталитического крекинга, выкипающие в пределах 195-350оС, свойства которых представлены в таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические показатели сырья_
Показатели Дизельная фракция Газойль каталитического крекинга
1. Цетановое число 44 33
2. Фракционный состав, оС 10% 230 232
50% 288 267
90% 325 339
конец кипения 348 349
3. Кинематическая вязкость при 20оС, мм2/сек 4,85 3,9
4. Температура вспышки, оС 67 79
5. Содержание серы, %масс. 0,11 0,48
6. Кислотное число, мг КОН/г 5,8 3,9
7. Плотность, р^0 848,4 840,2
Из обеих фракций нами были составлены компаунды в соотношений 100:60 и 100:40 дизельная фракция к газойлю каталитического крекинга. Свойства полученных компаундов даны в таблице 2.
Таблица 2
Свойства компаундов_
Показатели Компаунды в соотношении
100:60 100:40
1. Плотность, р2°, кг/м3 844,3 842,5
2. Цетановое число 37,2 39,6
3. Вязкость при 20оС, мм2/сек 4,79 4,59
4. Температура вспышки, оС 72 70
5. Кислотное число, мг КОН/г 5,8 3,9
6. Содержание, % мас.
а) парафино-нафтеновые 76,5 78,0
б) ароматические в т.ч. 22,32 20,77
легкие 19,35 17,8
средние 2,25 2,3
тяжелые 0,72 0,67
в) смолы + потери 1,18 1,23
Полученные компаунды очищались смешанным растворителем ацетоннитрил-пентан, взятом в соотношении 1:1 [4]. Температура очистки составила 25оС и соотношение сырья к растворителю 1:2,5. Результаты очистки даны в таблице 3.
Таблица 3
Результаты очистки_
Показатели Компаунды в соотношении
100:60 100:40
1. Плотность, р2°, кг/м3 839,9 838,1
2. Вязкость при 20оС, мм2/сек 4,58 4,45
3. Температура вспышки, оС 71 69
4. Кислотное число, мг КОН/г 4,9 4,7
5. Цетановое число 43,5 45,5
6. Содержание ароматических углеводородов, % мас. 10,3 8,9
7. Содержание серы, % мас. 0,07 0,055
Как видно из данных таблицы 3 после очистки смешанными растворителями удалось понизить количество ароматических углеводородов, что при-
вело к повышению цетанового числа. Лучшие результаты показал компаунд, составленный в соотношении 100:40. В таблице 4 дан материальный баланс процесса экстракции.
Таблица 4
Материальный баланс
Показатели Выход, % мас.
Взято:
Компаунд в соотношении 100:40 100
Итого 100
Получено:
Рафинат 85,6
Экстракт 14,05
Потери 0,35
На рис. 1 дано изменение содержания ароматических углеводородов в зависимости от количества растворителя.
Одними из перспективных источников энергии считаются биотоплива [2,5]. В настоящее время
применяют алкиловые эфиры жирных кислот в качестве биодизеля. Биодизель применяется в качестве добавки к нефтяному дизельному топливу в количестве от 2 до 25%.
Рис. 1. Изменение содержания ароматических углеводородов в зависимости от количества
растворителя
В качестве сырья нами взято нерафинированное хлопковое масло имеет следующие свойства: плотность, кг/м3 — 890,1; вязкость при 20оС — 6,41 мм2/сек; йодное число, г J/100 г — 4,94; кислотность, мг КОН/100 г — 0,92; температура застывания составила -6оС.
Синтез эфира хлопкового масла приводился метиловым спиртом в присутствии щелочного катализатора в пятикратном избытке спирта при 60оС. Качества метилового эфира были следующие: плотность — 890,8 кг/м3, вязкость при 20оС — 6,51
мм2/сек, йодное число — 51,8 г J/100 г, кислотность — 0,81 мг К0Н/100 г, температура застывания -6оС. Полученные эфиры нами добавлялись к очищенному компаунду, в количестве 10 и 20 % мас. Свойства смеси очищенного компаунда и эфира хлопкового масла представлены в таблице 5.
Для компаундирования с эфиром был взят ра-финат компаунда, составленного в соотношении 100:40.
Таблица 5
Качества смеси дизельного топлива и метиловых эфиров
Показатели Дизельное топливо и метиловый эфир хлопкового масла
Количество эфира 10% Количество эфира 20%
1. Плотность, р^0, кг/м3 847,4 848,9
2. Вязкость при 20оС, мм2/сек 4,8 5,15
3. Йодное число г J2/100 г 4,9 8,5
4. Кислотность мг КОН/100 г 3,5 4,1
5. Температура вспышки, оС 81 81
6. Температура застывания, оС -12 -1
7. Содержание серы, % 0,025 0,024
8. Содержание ароматических углеводородов 7,1 8,9
Как видно из таблицы 5 показатели биодизельных топлив при добавке 10% эфира соответствует требованиям стандартов на товарные дизельные топлива, однако при добавке 20% эфира по показателям йодных чисел и температуре застывания не удовлетворяют требованиям.
Выводы
В результате проведенных исследований получен метиловый эфир хлопкового масла и получен компаунд из рафината прямогонной дизельной фракции и газойля каталитического крекинга, очищенных смешанным растворителем ацетонитрил-пентаном (1:1) и эфира хлопкового масла.
Список литературы
1. Кудрявцев А.С., Соболева Л.М. и др. Технический синтез биодобавок к дизельному топливу. Вест. Ивановского университета. Сер.: Химия и химическая технология. 2006. Т. 49, Вып. 8. С. 109111.
2. Нагорнов С.А. и др. Получение биодизельного топлива из непищевого растительного сырья. Вест. Иркутского университета. Сер.: Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7, № 3. С. 110-116.
3. Юсиф-заде А.А., Гасанов А.А. Получение биодизельного топлива с улучшенными экологическими свойствами. М. : «Нефтепереработка и нефтехимия», №2, 2017. - с. 22-25.
4. Юсиф-заде А.А. и др. Получение экологически чистых биодизельных топлив. Баку: «Изв. Высших технических учебных заведений Азербайджана», 2008, №2, С. 29-33.
5. Atadashi I.M, Aroua M.K., Abdul Aziz A. Biodiesel separation and purification: A review. Renewable Energy. V.36, 2011. - P. 437-443.
6. Jain S., Sharma M.P. Biodiesel production from Jatropha curcas oil. Renewable and Sustainable Energy Reviews. V.14, 2010. - P. 3140-3147.
