CC BY
197
УДК 665.753.3
Л. К. Минибаева (магистрант)1, Р. Р. Усманов (спец.)2, О. А. Баулин (к.т.н., доц.)1, М. Н. Рахимов (д.т.н., проф.)1
Влияние присадок Kerobrizol EHN, Hitec 4103W, Total RV 100 на показатели качества дизельного топлива
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2420754, e-mail: baulinoa@mail.ru 2ОАО «ГазпромнефтехимСалават», проектный офис ГО-2 г. Салават, ул. Молодогвардейцев, 30; e-mail: 28urr@snos.ru
L. K. Minibaeva1, R. R. Usmanov2, O. A. Baulin1, M. N. Rahimov1
Influence of additives Kerobrizol EHN, Hitec 4103W, Total RV 100 on quality characteristics of diesel fuel
1 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2420754, e-mail: baulinoa@mail.ru
2GazpromneftehimSalavat OJSC 30, Molodogvardeitsev Str., Salavat, Russia; e-mail: 28urr@snos.ru
Исследовано влияние цетаноповышающих присадок Kerobrizol EHN (производства фирмы Basf), Hitec 4103W (Afton Chemical Corporation), RV 100 (Total) на показатели качества пробы дизельного топлива производства ОАО «ГазпромнефтехимСалават». В результате исследований установлены величины повышения цетановых чисел при использовании указанных присадок; показано, что с увеличением содержания исследованных присадок смазывающая способность топлива ухудшается.
Ключевые слова: дизельное топливо; смазывающая способность; цетановое число; цетано-повышающие присадки.
В последние годы наблюдается стремительное увеличение парка автомобилей и других транспортных средств. Это, прежде всего, связано с двумя главными экологическими проблемами: с выбросами нефтеперерабатывающих заводов при производстве топлив; с загрязнением биосферы выхлопными газами 1.
Доля автотранспорта в загрязнении атмосферы в некоторых странах составляет: во Франции - 32, в Англии - 34, в США - 60%. Следует отметить, что для крупных городов и населенных пунктов эти цифры значительно выше средних по стране (85-95 %) 1.
В настоящее время спрос на них увеличивается. Согласно прогнозам, мировой спрос на дизельные топлива достигнет к 2020 г. пример-
The influence of cetane enhancing additives Kerobrizol (manufactured by Basf), Hitec 4103W (Afton Chemical Corporation), RV 100 (Total) on quality characteristics of diesel fuel samples produced by GazpromneftehimSalavat OJSC 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: diesel fuel; cetane number; cetane enhancing additives; lubricity.
но 28.2 млн барр./сут против существующего спроса 24.3 млн барр./сут. Разница между спросом на дизельное топливо и бензин, которая в 2008г. составила 2.6 млн барр./сут, удвоится приблизительно до 5 млн барр./сут к 2020 г. 2
В связи с увеличением потребления дизельных топлив усиливается необходимость снижения их негативного влияния на окружающую среду и улучшения их экологических характеристик.
Улучшение характеристик дизельного топлива в первую очередь связано с применением присадок различного функционального назначения (депрессорных, моющих, диспергирующих, антидымных, цетаноповышающих,
Дата поступления 19.03.11
противоизносных, антиокислительных и других). Добавка пакета присадок позволяет получить топливо с улучшенными эксплутацион-ными 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.
Подбор присадок осуществляют по принципу технического тендера. При этом используют лучшие разработки присадок последнего поколения 4—5 ведущих зарубежных фирм, а также разработанные отечественные присадки. Такой подход позволяет выбрать наиболее эффективные присадки или оптимальный пакет
3
присадок 3.
Введение противоизносной присадки улучшает смазывающие свойства дизельного топлива, снижая влияние вязкости, углеводородного состава, содержания серы на его три-бологические характеристики. Депрессорно-диспергирующая присадка улучшает низкотемпературные свойства средних дистиллятов, позволяет эффективно снижать предельную температуру фильтруемости и температуру застывания дизельных топлив. Цетаноповышаю-щая присадка предназначена для улучшения воспламеняемости дизельного топлива.
Нами проводились исследования влияния цетаноповышающих присадок Kerobrizol (производитель — Basf), Hitec 4103W (Afton Chemical Corporation), RV 100 (Total) на основные показатели качества пробы дизельного топлива.
Известно 5, что наиболее активным и стабильным в применении является присадка
КегоЬпго1. Ее активными компонентами являются азотная кислота и 2-этилгексиловый эфир. Рекомендуемая дозировка присадки составляет 200—2000 мг/кг и зависит от исходного цетанового числа (в топливе без присадки) и цетанового числа (ЦЧ), которое требуется достичь.
Были проведены исследования влияния цетаноповышающей присадки КегоЪп7о1 на показатели качества дизельного топлива, предусмотренных ГОСТ 305-82. Результаты исследований приведены в табл. 1.
Из данных табл. 1 следует, что при введении в состав дизельного топлива присадки КегоЪп7о1 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 увеличивается диаметр пятна износа (ДПИ) с 873 до 951 мкм (на 9%). Изменение исследованных показателей качества сверх допустимых ГОСТ норм в рассматриваемом интервале концентраций не наблюдается.
Зарубежная присадка Нкес 4103W предназначена для повышения цетанового числа дизельного топлива; рекомендуемая дозировка составляет 500—1000 ррт. Исследование физико-химических свойств данной присадки показало, что значения показателей качества дизельного топлива, содержащего в своем составе присадки, увеличились незначительно (табл. 2.)
Из данных табл. 2 следует, что при введении в состав дизельного топлива присадки Нкес 4103W в исследованном интервале кон-
№ Наименование показателя Норма по ГОСТ 305-82 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
1 Цетановое число не менее 45 51.0 52.0 52.4 53.0
2 Кинематическая вязкость при 20°С, мм2/с 3.0-6.0 3,7 3,9 3,9 3,9
3 Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
4 Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -6 -6 -6
5 Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.08 0.08 0.08
6 Плотность при 20°С, кг/мЗ не более 860 829 831 831 831
7 ДПИ (ЧШМ при 100Н и 20 °С), мкм 811 873 879 951
Таблица 1
Влияние присадки Basf Kerobrizol на показатели качества дизельного топлива
Таблица 2
Влияние присадки Hitec 4103W на показатели качества дизельного топлива
№ Наименование показателя Норма по ГОСТ 305-82 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
1 Цетановое число не менее 45 51.0 52.6 52.8 54.0
2 Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 3.9 3.7
3 Температура застывания, °С не выше -10 -4 -14 -14 -14
4 Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -6 -6 -6
5 Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.08 0.08 0.08
6 Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 831 831 832
7 ДПИ (ЧШМ при 100Н и 20°С), мкм 811 838 830 910
Таблица 3
Влияние присадки RV 100 на показатели качества дизельного топлива
№ Наименование показателя Норма по ГОСТ 305-82 Значение показателя при различном содержании присадки
0% 0.05% 0.1% 0.5%
1 Цетановое число не менее 45 51.0 51.2 52.8 53.0
2 Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 3.0-6.0 3.7 3.9 3.9 3.8
3 Температура застывания, °С не выше -10 -14 -14 -14 -14
4 Температура помутнения, °С не выше -5 -6 -5 -6 -6
5 Содержание серы, % мас. не более 0.2 0.07 0.05 0.06 0.07
6 Плотность при 20 °С, кг/мЗ не более 860 829 837 836 839
7 ДПИ (ЧШМ при 100Н и 20 °С), мкм 811 860 889 935
центраций наблюдается повышение ЦЧ с 51 до 54 единиц, незначительное изменение кинематической вязкости, температур застывания и помутнения, содержания серы и плотности. При увеличении содержания присадки в дизельном топливе ДПИ увеличивается с 838 до 910 мкм (на 8.6%).
Цетаноповышающая присадка Total RV 100, активным компонентом которой является 2-этилгексилнитрат, используется для повышения цетанового числа дизельного топлива. Рекомендуемая дозировка присадки составляет 200—2000 мг/кг и зависит от исходного це-танового числа в топливе без присадки и требуемого цетанового числа.
Из данных табл. 3 следует, что при увеличении содержания присадки RV 100 Total наблюдается незначительное увеличение кинематической вязкости, плотности, содержания серы. Значения температур застывания и помутнения в исследованном интервале концентраций практически не изменяются. Цетановое число с увеличением присадки RV 100 Total увеличивается до 53 ед. (на 2 пункта) при содержании присадки 0.5% об. Диаметр пятна износа увеличился с 860 до 935 мкм (на 15%).
Присадка RV 100 Total в исследованном диапазоне концентраций не оказывает существенного влияния на такие показатели качества как: кинематическая вязкость, температур застывания и помутнения, содержания серы и плотности.
Зависимость цетанового числа пробы дизельного топлива от содержания исследованных присадок приведена на рис. 1.
—О—Kerobrizol EHN —^—Hitec; 4103W- £r Total RV 100 Рис. 1. Зависимость ЦЧ от содержания присадок в ДТ
Из рис. 1 следует, что при добавлении к пробе ДТ присадок Kerobrizol, Hitec 4103W, Total RV 100 наблюдается увеличение цетано-вого числа. Наибольшее влияние на цетановое число оказала присадка Hitec 4103W, наименьшее — Kerobrizol.
Были проведены исследования влияния указанных присадок на смазывающие свойства дизельных топлив. Исследования смазывающих свойств топливных композиций проводили методом, разработанным на кафедре технологии нефти и газа УГНТУ 4 согласно ГОСТ 9490-75 «Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения смазывающих свойств на четырехшариковой машине (ЧШМ)». Согласно этому методу показателями смазывающей способности для среднедис-тиллятных топлив являются ДПИ, нагрузка сваривания и критическая нагрузка. При исследованиях смазывающей способности топливных композиций были приняты следующие условия: приложенная нагрузка 100 Н, время испытания 60 мин, температура 20 оС. Критерием смазывающей способности является среднее значение диаметров пятен износа каждого из трех нижних шариков, измеренных вдоль направления износа и перпендикулярно ему, на микроскопе с 24-кратным увеличением с точностью до 0.01 мм.
Зависимости диаметра пятна износа от содержания присадок приведены на рис. 2.
970
950 930 910 890 870 850 830 810 790
Из рис. 2 видно, что введение всех исследованных присадок в состав ДТ приводит к увеличению ДПИ, то есть к ухудшению его смазывающей способности.
К максимальному увеличению ДПИ приводит введение в состав дизельного топлива присадки КегоЬп7о1 (на 17.3% при содержании 0.5% об.). Наименьшее негативное влияние на смазывающую способность оказывает присадка Нкес 4103W (увеличение ДПИ на 12.2% при 0.5% об).
Из проведенных исследований следует, что наибольшее увеличение цетанового числа и минимальное снижение ДПИ наблюдается при применении присадки Нкес 4103W.
Литература
1. Митусова Т. Н., Полина Е. В., Калинина М. В. Современные дизельные топлива и присадки к ним.— М.: Изд-во «Техника», 2002.— 64 с.
2. Моге1 F., ВопаЫо1 .1., Вепа771 Е.// Нефтегазовые технологии.— 2010.— №3.— С. 80.
3. Митусова Т. Н., Сафонова Е. Е., Брагина Г. А., Бармина Л. В. // Нефтепереработка и нефтехимия.— 2006.— №1.— С. 13.
4. 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.- 18 с.
5. ЬИр:/^аг818о11.га/£ие^^Ьа8£_кегеЬп.Мт1
л * # ,
Л /
л А «* У
У у
ф
- —'
0,1
0,5
Содержание присад<и в ДТ, % об. - О - Kerobrizol EHN —■ 1 Hitec 4103W —is—'Total RV 100
Рис. 2. Влияние цетаноповышающих присадок на ДПИ дизельного топлива
