УЛУЧШЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ТОПЛИВ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал ТюмГНГУ в г. Сургуте

Кафедра эксплуатации транспортных и технологических машин

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по курсу: ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

на тему: УЛУЧШЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ТОПЛИВ

Выполнил студент группы АТХ ______

Принял ________________

Сургут 2014

СОДЕРЖАНИЕ

1. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВ............................................3

2. СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ

ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ..............................................................................................8

3. ДЕПРЕССОРНЫЕ ПРИСАДКИ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА.....................9

4. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТОРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ...................................18 5. ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОДЕПАРАФИНИЗАЦИИ. УЛУЧШЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ …...................19

1. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВ

При охлаждении топлив парафиновые углеводороды нормального строения выпадают в виде кристаллов различной формы. Топливо мутнеет, возникает опасность забивки фильтров кристаллами углеводородов. Температура, при которой возникает это явление, получила название температуры помутнения или начала кристаллизации. При дальнейшем снижении температуры выделившиеся кристаллы образуют сетчатые каркасные структуры, топливо теряет подвижность т.е. застывает. Эту температуру называют температурой застывания. По температурам помутнения и застывания топлива судят о возможностях его использования при низких температурах. Показатель этот настолько важен, что по его величине товарные топлива делят на марки летнее, зимнее, арктическое.

Бензиновые и керосиновые фракции нефтей и продуктов их переработки, как правило, имеют низкие температуры застывания. В дизельных и более тяжелых фракциях содержится много высокоплавких парафиновых углеводородов, и улучшение низкотемпературных свойств этих фракций является одной из важнейших задач нефтеперерабатывающей промышленности.

Диапазон температур от 0 до – 60 оС, превращения в этом интервале температур обусловлены присутствием воды, также н-алканов (топлива), твердых углеводородов и полициклических аренов (масла). При хранении топлив в зимний период, при охлаждении в баках самолетов температура топлив может снижаться до минус 40–минус 50 оС.

Зависимость динамической вязкости от температуры, например, реактивного топлива описывается эмпирическим уравнением:

где h – динамическая вязкость;

Т – температура;

К; А, а, n – постоянные, значения которых для топлив типа Т-1 в интервале от –50 до + 10 оС составляет 18,2; 70,0 и 1,58 соответственно.

Вязкость ДТ резко возрастает вблизи температуры застывания, при этом наблюдается аномалия вязкости (топливо приобретает пластичность и характеризуется статическим предельным напряжением сдвига). Переход при понижении температуры от ньютоновской вязкости в аномальную связан с кристаллизацией алканов (моноциклических циклоалканов, аренов с длинными алкильными радикалами) и образованием кристаллической сетки. У всех углеводородов температура застывания повышается с увеличением их молекулярной массы и температуры кипения. Температура застывания углеводородов с одинаковой молекулярной массой зависит от химического строения молекулы. Наиболее высокие температуры кристаллизации имеют углеводороды с симметричной структурой молекул (таблица 1), а также н-алканы и углеводороды с длинной неразветвленной алкановой цепью.

Таблица 1

Зависимость температуры кристаллизации углеводородов

от симметричности структуры молекул

Углеводороды	Температура застывания, оС
2,2-Диметилпропан	–16,6
2-Метилбутан	–160,0
Циклогексан	+6,3
Метилциклогексан	–142,4
1,4-Диметилбензол	+13,3
Этилбензол	–94,9
Нафталин	+73,0
Н-Бутилнафталин	–53,0

Низкотемпературные свойства топлив могут быть улучшены путем компаундирования с низкозастывающим компонентам, добавлением депрессорных присадок. В качестве депрессоров оказались наиболее перспективны сополимеры высших эфиров карбоновых кислот. Сополимеры алкилметакрилатов, алкилфумаратов, алкилмалеинатов с виниловыми мономерами по эффективности превосходят хорошо известные депрессоры – сополимеры этилена с винилацетатом типа присадки ВЭС-238.

Образование в топливе кристаллов льда. Углеводороды топлив обладают гигроскопичностью, т. е. способностью при плюсовых температурах поглощать воду, а при понижении температуры и влажности окружающего воздуха выделять ее избыток. Молекулы воды в топливе в растворенном состоянии не ассоциированы; при выпадении из топлива они образуют жидкие ассоциаты (эмульсию) за счет водородных связей, а при минусовых температуре – кристаллы льда (таблица 2).

Таблица 2

Гигроскопичность топлив (% мас.) при различных температурах

Топливо	Температура топлива, оС
	30	20	10	0	–10
Автомобильный бензин	0,032	0,021	0,014	0,010	0,007
Реактивное топливо	0,019	0,012	0,006	0,004	0,003
Дизельное топливо	0,010	0,006	0,004	0,003	0,002

При понижении температуры топлива с 30 до минус 30 оС растворимость в нем воды уменьшается в 4–6 раз. Например, масса топлива в баках современных самолетов достигает 100 т. Легко подсчитать, что при охлаждении топлива с 20 до минус 10 оС (таблица 2) из него выделяется 0,009 % влаги и образуется до 9 кг кристаллов льда. Поскольку размер кристаллов льда 4–40 мкм, а диаметр пор фильтров 5–10 мкм, то происходит закупорка фильтров, нарушается подача топлива в двигатель и возникает аварийная ситуация.

Наиболее эффективным физико-химическим методом является введение в топливо специальных присадок – противоводокристаллизующих жидкостей (ПВКЖ) в концентрации 0,1–0,3 % об. (этилцеллозольв – жидкость И) метилцеллозольв (моноэтиловы и монометиловы эфиры этиленгликолей: R–O–СН2–СН2–ОН, где R = С2Н5 и др.)

Образование в топливе кристаллов высокоплавких алкановых углеводородов резко ухудшает прокачиваемость топлив. Бензины и реактивные топлива имеют низкие температуры кристаллизации (минус): –50 (Т-8В), –55 (РТ), –60 (ТС-1, Т-6), до –70 оС и ниже бензины, т. к. те и другие содержат небольшое количество высокоплавких углеводородов (не более 5–7 % н-алканов). Летнее дизельное топливо имеет температуры: помутнения минус 5, застывания минус 15 оС. В ДТ содержится 10–20 % н-алканов с длиной углеводородной цепи С6–С27 (Л) и С6С19 (З). Добавка в топливо 10 % фракции н-алканов С20–С25 повышает температуру помутнения с минус 35 до минус 15 оС. Сравнительные свойства углеводородов, входящих в ДТ приведены в таблице 6. 4.

При одинаковой молекулярной массе н-алканы кристаллизуются при температуре на 40–50 оС выше, чем углеводороды изо-строения.

Таблица 3

Температура кристаллизации алканов С10–С16

Число углеродных атомов в молекуле алканов	Температура кристаллизации, оС
	Н-алканы	Изоалканы (2,5-иметилпроизводные)
10	–29,7	–84,5
11	–25,7	–74,5
12	–9,6	–60,4
13	6,0	–47,2
14	5,0	–38,6
15	9,8	–27,2
16	16,8	–22,3

Улучшение прокачиваемости топлив при низких температурах достигается: облегчением фракционного состава, использованием депрессорных присадок, депарафинизацией, смешением с низкозастывающими топливом.

Понижением температуры конца кипения летнего ДТ с 360 до 320 и 280 оС могут быть получены зимние топлива с температурами застывания минус 35 и минус 45 оС, но при этом выход ДТ из нефти сократится соответственно на 11 и 22 %.

При использовании депрессорных присадок облегчения фракционного состава не требуется, что позволяет сохранить выходы ДТ. Такие присадки в концентрации 0,01–0,25 % снижают температуры застывания и предельной фильтруемости на 15–20 оС и более, но практически не влияют на температуру помутнения. Предполагаемый механизм депрессорных присадок заключается в адсорбции их молекул на поверхности кристаллов, препятствии дальнейшему росту, сращиванию кристаллов и образованию жесткого каркаса.

2. СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ

ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

Как упоминалось ранее, для улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив (температура помутнения, температура застывания и предельная температура фильтруемости) существует несколько способов доведения до необходимых требований зимних сортов дизельных топлив .

Здесь, чтобы не повторяться, только перечислим эти способы. Наиболее распространенный способ – облегчение фракционного состава. Другой способ – гидродепарафинизация. Сюда же относятся способы депарафинизации – карбамидной и на цеолитах. Достаточно простой и перспективный способ – введение в топлива депрессорных присадок.

Альтернативным всем этим способам является частичная депарафинизация дизельных топлив в постоянном электрическом поле высокого напряжения в присутствии депрессорных присадок в качестве активаторов электрокинетического потенциала парафиновых углеводородов.

3. ДЕПРЕССОРНЫЕ ПРИСАДКИ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

История развития депрессорных присадок к различным нефтепродуктам, преимущественно к маслам, ведет отсчет с 1931 г., когда была получена синтетическая присадка к маслам – парафлоу. Работы в направлении создания депрессорных присадок к дизельным топливам начались с середины 60-х годов 20-го столетия. Столь позднее обращение исследователей к данной проблеме объясняется тем, что депрессорные присадки, существенно снижая температуру застывания топлива, практически не влияют на температуру его помутнения. А именно, эта температура долгое время считалась основным критерием в определении пригодности топлив к применению в зимнее время. Лишь после того, как было выяснено, что не температура помутнения, а такие показатели, как температура текучести и прокачиваемости топлива, предельная температура фильтруемости, являются определяющими в решении вопроса использования топлив при низких температурах, стали интенсивно развиваться исследования по синтезу депрессорных присадок для дизельных топлив. Ориентировочно за 1965-1969 гг. было получено всего 10 патентов на депрессорные присадки к дизельным топливам, а за 1975–1984 гг. оно превысило 110. Подавляющее число патентов (около 90 %) описывают в качестве депрессорных присадок полимерные вещества, среди которых преобладающим типом являются сополимеры этилена с различными мономерами. Причем 83 % из них являются сополимерами этилена и винилацетата.

Известные в настоящее время депрессорные присадки к дизельным топливам по их химической природе можно классифицировать следующим образом:

- сополимеры этилена с полярными мономерами (сополимеры этилен-винилацетата и их композиции, тройные сополимеры на основе этилена и винилацетата, сополимеры этилена с другими полярными мономерами);

- продукты полиолефинового типа (сополимеры этилен-пропилена, этилен-пропилен-диена и продукты их деструкции, сополимеры -олефинов, модифицированные полиолефины);

- полиметакрилатные присадки (полиалкил(мет)акрилаты, сополимеры алкил(мет)акрилатов);

- химические вещества неполимерного типа (алкилнафталины; эфиры многоатомных кислот и спиртов; амиды, содержащие длинные алкилы).

Рассмотрим некоторые из депрессорных присадок для топлив, описанных в журнальной и патентной литературе.

3.1. Сополимеры этилена с полярными мономерами

Эту группу депрессорных присадок составляют разнообразные бинарные и тройные сополимеры этилена с такими полярными мономерами, как простые и сложные виниловые эфиры, ненасыщенные кетоны, эфиры и амиды ненасыщенных кислот. В общем виде они представляют собой полиметиленовую цепь, боковые ответвления которой – различные функциональные (чаще всего кислородсодержащие) группы. Среди широкого ассортимента депрессорных присадок, поставляемых сегодня различными зарубежными фирмами на мировой рынок, все еще большое место занимают присадки, основу которых составляют сополимеры этилена с винилацетатом. Это присадки фирмы «Эксон» (США), такие как парадин, ЕСА-5920, ЕСА-8400, ЕСА-8583, присадки «лейназол-1000» (Германия), «стабинол Fj» фирмы «Sumitomo» (Япония) и др.

Технология синтеза депрессорных присадок типа сополимеров этилена и винилацетата и исследование их эффективности в дизельных и котельных топливах представлена в работах. Сополимеры этилена с винилацетатом, используемые в качестве активной основы депрессорных присадок к дизельным топливам, являются лишь одним из многочисленных вариантов сополимерных продуктов, получаемых сополимеризацией этилена с винилацетатом. Сополимеры, предназначенные для депрессорных присадок к дизельным топливам, отличаются от всех остальных сочетанием низкой молекулярной массы (2000–5000) с содержанием звеньев винилацетата от 20 до 40 %. Эти сополимеры получают по двум принципиально различным технологическим направлениям – периодическому и непрерывному.

Периодический процесс сополимеризации этилена с винилацетатом проводят при среднем давлении (до 30 МПа) и невысоких температурах (до 1500С) в растворе органического растворителя, обычно циклогексана в присутствии инициатора полимеризации. Эффективность ДП в значительной степени зависит от условий синтеза. Сополимер этилена с 26,5 % винилацетата, обеспечивающий максимальное снижение предельной температуры фильтруемости дизельного топлива, образуется при проведении реакции в среде циклогексана в присутствии трет-бутилбензоата при давлении 27 МПа и температуре 1300С. Сополимер с 42 % винилацетата, проявляющий максимальный эффект в отношении температуры застывания, получают при 30 МПа и 1500С.

Непрерывный процесс сополимеризации этилена с винилацетатом проводят при высоком давлении (50-200 МПа) и высоких температурах (выше 1500С) с применением регуляторов молекулярной массы. Этиленвинилацетатная смесь, содержащая регулятор молекулярной массы, пропускается через трубчатый или автоклавный реактор, в котором под воздействием непрерывно дозируемого инициатора происходит частичное превращение мономеров (обычно 10-15 %) с последующим отделением сополимера при 25 МПа. Технологическая схема близка к схеме производства полиэтилена высокого давления. При температурах процесса более 1900С начинается отщепление уксусной кислоты от сополимера, возрастает разветвленность полимера. Высокие давления приводят к возрастанию энергетических затрат.

Несмотря на значительное количество публикаций по сополимерам этилена и винилацетата, их высокую эффективность в качестве депрессорных присадок, промышленное производство отечественных депрессоров типа ВЭС к дизельным топливам так и не организовано. Считается, что этому помешали технологические трудности, возникающие при использовании высокого давления и температур.

3.2. Присадки полиолефинового типа

Депрессорными свойствами обладает простейший из полиолефинов – низкомолекулярный разветвленный полиэтилен (НМПЭ), являющийся побочным продуктом при производстве полиэтилена высокого давления. Такой полиэтилен можно использовать в качестве депрессора к печным топливам. НМПЭ эффективен и в летних дизельных топливах, понижая температуру их застывания и фильтруемости до 120С при содержании 0,1 - 0,2 %масс. К сожалению, в присутствии НМПЭ ухудшается коэффициент фильтруемости дизельного топлива. Установлено, что свойства НМПЭ (молекулярная масса 1800–4200) как депрессора к дизельным топливам улучшаются в результате удаления высокомолекулярных фракций центрифугированием.

Наибольшее практическое применение приобрели этилен-пропиленовые сополимеры (СКЭП), тройные этилен-пропилендиеновые сополимеры (СКЭПТ) и продукты их термодеструкции (СКЭП-Р, СКЭПТ-Р). В качестве депрессоров к дизельным топливам предложены продукты термической и термоокислительной деструкции сополимера этилена с 20-50 % пропилена и 1-5 % дициклопентадиена. Показано, что в концентрациях свыше 0,05 % масс. они обладают депрессорной активностью в дизельных топливах и маслах. Установлено, что продукты термодеструкции по депрессорной активности значительно превосходят СКЭП и СКЭПТ, при этом, чем ниже температура застывания топлива, тем выше эффективность присадок. Введение в состав этилен-пропиленового сополимера диена с объемным ароматическим кольцом улучшает депрессорные свойства сополимера.

В работах для дизельных топлив предлагается композиционная депрессорная присадка ДАКС-Д. Ее основу составляет этилен-пропиленовый сополимер и сукцинимидный диспергатор С-5А, состав которого не раскрывается. Авторы отмечают, что этилен-пропиленовый сополимер в чистом виде нельзя использовать как присадку в дизельном топливе, т.к. он способствует значительному повышению коэффициента фильтруемости топлив (до значений 10 при норме 3). Композиционная присадка, в состав которой введены сукцинимид С-5А и толуол, обеспечивает стабильность и синергетический эффект в нефтепродуктах. Оптимальный состав присадки позволяет на базе летнего получать зимнее дизельное топливо марки ДЗп с температурой застывания не выше минус 300С и предельной температурой фильтруемости не выше минус 150С при концентрации присадки в ДТ 0,1 %масс.

3.3. Полиметакрилатные присадки

Возрастает интерес к полиметакрилатным депрессорным присадкам для дизельных топлив, хотя одной из первых серьезных публикаций по синтезу и исследованию полиалкилметакрилатов в качестве депрессоров была работа, опубликованная еще в 1964 г. Современные тенденции в области полиалкилметакрилатных ДП для дизельных топлив основаны на получении сополимеров высших алкил(мет)акрилатов и виниловых мономеров типа винилацетата. Отмечается перспективность этого направления, т.к., с одной стороны, присадки на основе соединений этого класса обладают высокой эффективностью в ДТ (они способны понижать температуру помутнения зимних сортов дизельных топлив), с другой, – их отличает использование простого технологического процесса при получении (атмосферное давление, стандартное оборудование, невысокие температуры – менее 1000С).

В работе определены оптимальные условия синтеза депрессорной присадки ПДП, получаемой сополимеризацией высших алкилметакрилатов С12-18 и винилацетата: температура 85-950С; время синтеза 1,5 – 2,5 ч; суммарная концентрация мономеров 20-40 % масс.; Содержание алкилметакрилатов в смеси с винилацетатом – 75–90% масс.; содержание в реакционной массе инициатора (динитрилазо(бис)изомасляной кислоты) – 0,015 – 0,3 моль/л; среда для синтеза – дизельное топливо. Молекулярная масса присадки ПДП около 30000. Депрессорную присадку получают в виде готового 15-25 % концентрата в дизельном топливе. Испытания присадки ПДП показали, что в летнем дизельном топливе при содержании 0,05 % масс. она снижает соответственно температуру застывания, предельную температуру фильтруемости и температуру помутнения соответственно на 24, 8 и 00С, а в зимнем – на 19, 19 и 100С. Понижение температуры помутнения в зимнем ДТ на 100С должно быть отмечено дополнительно как редкий, не часто встречающийся эффект. Возможно обнаруженный эффект понижения температуры помутнения не случаен, т.к. еще в 1964 г. аналогичный эффект был также обнаружен на гомополиметакрилатных депрессорных присадках относительно индивидуальных н-парафинов. И присадка ПДП и чисто полиметакрилатные депрессорные присадки – это гребнеобразные полимеры.

3.4. Неполимерные (конденсационные) депрессорные присадки

Алкилнафталины и алкилфенольные соединения, представляемые такими известными депрессорами к маслам, как присадки АзНИИ и АзНИИ-ЦИАТИМ-1, оказались малоэффективными при введении их в дизельные топлива . Однако эти присадки могут быть использованы в составе композиций с другими депрессорными присадками.

Наибольшее распространение среди неполимерных депрессорных присадок получили сложноэфирные (кислородсодержащие) и амидные (азотсодержащие) присадки, получаемые по реакциям этерификации и амидирования.

К наиболее ранним публикациям, в которых сообщается о депрессорных свойствах сложных эфиров, в частности растительных масел, являющихся триглицеридами жирных кислот, относятся работы. В предлагается присадка, улучшающая текучесть дистиллятных топлив (200-3400С), представляющая сложный эфир полиоксиалкиленгликоля с молекулярной массой 200–2000 и алкильными радикалами С10-30. Рекомендуемая концентрация присадки 0,0001–0,5 %масс. При использовании в качестве жирных кислот бегеновой и стеариновой или их смеси и при расходе дибегената (или дистеарата) 0,01 % предельная температура фильтруемости топлива снижается на 2–50С. Для повышения текучести топлив рекомендуется также сложный эфир многоосновного спирта и бегеновой кислоты. В качестве многоосновного спирта используют триметилолпропан, триметилолэтан или пентаэритрит. Источником бегеновой кислоты являются рапсовое масло или гидрированный говяжий жир.

Более эффективным является ненасыщенный эфиронафталин, представляющий собой продукт конденсации нафталина со сложным эфиром олеиновой кислоты и спермацетовых спиртов с молекулярной массой 1200 Н33С16ООС(СН2)17С10Н6(СН2)17СООС16Н33, фактически являющийся сложноэфирным соединением. В летних сортах дизельного топлива в присутствии 0,1 %масс. присадки депрессия температуры застывания достигает 30 – 360С, депрессия предельной температуры фильтруемости - 4–80С и даже 180С. Присадка способна несколько понижать и температуру помутнения – до 20С.

Для дизельных топлив рекомендуется сложный эфир, получаемый этерификацией пентаэритрита оксистеариновой кислотой. При расходе 0,3 %масс. температура застывания летнего дизельного топлива снижается с минус 13 до минус 400С, а зимнего – с минус 37 до минус 600С.

В средних дистиллятах возможно использование полисахаридов с молекулярной массой 12000–15000, получаемых взаимодействием хлорангидридов алифатических кислот С12-18 с декстрином. Присадки снижают температуру застывания топлив и улучшают их текучесть.

В в качестве конденсационной депрессорной присадки предлагается продукт, в котором для получения депрессора для среднедистиллятного топлива используется полифункциональная кислота (например яблочная) и моноалифатические спирты С10-30.

Работа посвящена синтезу и исследованию депрессорных присадок к дизельным топливам на основе сложных эфиров многоатомных спиртов. Использовались многоатомные спирты (глицерин, этиленгликоль, диэтиленгликоль и триэтиленгликоль), высшие жирные спирты (С8Н17ОН, С15Н31ОН и С16Н33ОН) и адипиновая кислота. Синтезы проводились в две стадии по реакции этерификации. Молекулярная масса синтезированных эфиров находилась в пределах от 259 до 1108. При введении в дизельные топлива полученные присадки снижали температуру застывания на 2–120С, предельную температуру фильтруемости – на 2–100С. На температуру помутнения присадки не оказывали влияния. Оптимальный расход присадок составлял 0,1–0,3 %масс.

О параметрах синтеза сложноэфирных депрессорных присадок можно судить по сложноэфирным депрессорным присадкам, получаемым конденсацией пентаэритрита, синтетических жирных кислот С21-25 (СЖК) и фталевого ангидрида.

На первой стадии (конденсация пентаэритрита и СЖК) при синтезе депрессорной присадки в растворителе рекомендуется температура 1690С и более; исходное содержание СЖК 0,8-2,3 моль/л; содержание катализатора (оксида цинка) около 0,5 %масс.; время синтеза 3-6 ч. При синтезе в расплаве – температура 169-2160С; содержание оксида цинка 0,1 %масс.; время синтеза - 0,5-6 ч (обычно достаточно 3 ч), давление атмосферное.

На второй стадии (конденсация диэфира пентаэритрита и фталевого ангидрида) в растворителе рекомендуется температура 1690С и более, содержание исходных реагентов 0,35-0,55 моль/л, расход окиси цинка 0,5 % масс. на загрузку реагентов и время реакции 1-3 ч. При синтезе в расплаве рекомендуются: температура 198-2160С; расход катализатора до 0,5 % масс. оксида цинка; время реакции определяется вязкостью получаемой присадки и составляет от 20 до 30 ч в зависимости от температуры синтеза. Давление атмосферное.

Для повышения текучести топлив известны азотсодержащие конденсационные депрессорные присадки, представляющие собой сложные эфиры N-содержащего соединения с гидроксильными группами и жирных кислот линейного строения. В качестве N-содержащих соединений используют триэтаноламин, диэтаноламин, метилдиэтаноламин, этилдиэтаноламин, бутилдиэтаноламин, диизопропаноламин и др. Кислотами могут быть лауриновая, пальмитиновая, стеариновая, бегеновая и др. В качестве депрессорных присадок к маслам предложены продукты конденсации полиэтиленполиаминов и фракции синтетических жирных кислот С21-25. Синтезированы присадки при различном мольном соотношении исходных реагентов с молекулярной массой от 490 до 1108. Присадки могут быть рекомендованы только для полупродуктов производства масел. В работе приводятся параметры синтеза полиамидных депрессорных присадок.

4. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТОРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Нефть и нефтепродукты в условиях добычи, транспорта, переработки и потребления часто находятся в коллоидно-дисперсном состоянии.

Основными компонентами нефтей являются неполярные и малополярные углеводороды: парафиновые, нафтеновые и ароматические. Значительно меньше содержание в нефтях таких полярных компонентов, как кислородные (жирные и нафтеновые кислоты, фенолы), сернистые (тиоалканы, тиофаны), азотистые соединения, высокомолекулярные асфальтосмолистые вещества. В определенной области температур дисперсной фазой в нефтяных системах являются твердые углеводороды парафинового ряда и асфальтосмолистые вещества.

Применение электрических полей возможно для очистки нефтепродуктов от воды, масел и топлив от шлама, сажи и других твердых частиц, жидких нефтепродуктов и газа от сернистых соединений и оксидов азота, очистки присадок, экстракционной очистки нефтепродуктов, структурирования смазок.

В сочетании с химической очисткой или водной промывкой электрические поля могут применяться при щелочной и кислотно-щелочной очистке бензинов, керосинов, реактивных топлив и газойлей, при сернокислотной очистке масляных дистиллятов и парафина, на установках сернокислотного алкилирования.

Использование переменного электрического поля промышленной частоты для обезвоживания нефтей началось в 1909 г., сейчас этот способ широко применяется на промыслах и нефтеперерабатывающих заводах. В перспективе для деэмульсации нефтей возможно применение высокочастотных (ВЧ) электрических полей. Воздействие на эмульсии ВЧ-поля приводит к быстрому расслоению фаз. Основная масса воды выпадает в первые 1-2 мин отстоя. При этом действие ВЧ-полей носит избирательный характер: наибольший эффект разрушения эмульсий наблюдается при 3 МГц для арланской нефти и при 5 МГц для сергеевской. Напряженность ВЧ-поля составляла 75 кВ/м, время действия - 30 с.

5. ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОДЕПАРАФИНИЗАЦИИ. УЛУЧШЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

В современной нефтепереработке существует устойчивая тенденция к расположению нефтеперерабатывающих предприятий ближе к местам добычи нефти. Для Западно-Сибирского региона это означает, что и производители нефтепродуктов, и их потребители находятся в холодной климатической зоне и, следовательно, значительная часть производимых дизельных топлив должна отвечать требованиям на зимние сорта.

Облегчение фракционного состава – самый радикальный метод. К сожалению, метод приводит к снижению выхода дизельного топлива до 20% и более от потенциала в нефти. Облегчение фракционного состава помимо снижения выхода дизельных топлив ведет к снижению цетановых чисел дизельных топлив. Получение всесезонных дизельных топлив связано также с вовлечением в их производство бензиновых и керосиновых фракций.

Каталитическая депарафинизация позволяет получать выход дизельного топлива до 80-82%, значительно сокращая, таким образом, выход ДТ от потенциала в нефти. В результате реакций изомеризации н-парафиновых углеводородов при гидродепарафинизации снижается цетановое число ДТ, что требует последующего введения в топливо присадок, повышающих этот показатель. В результате стоимость дизельных топлив, полученных с помощью гидродепарафинизации, достаточно высока.

Cпособ депарафинизации в постоянном электрическом поле высокого напряжения позволяет получать дизельные топлива с выходом до 95% от потенциала в нефти. Частичная электродепарафинизация как метод улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив при сезонном использовании в условиях Севера имеет ряд преимуществ. В дизельном топливе сохраняется большая часть н-парафиновых углеводородов, ответственных за цетановое число. Выход дизельных топлив от потенциала в нефти наибольший среди перечисленных. Технология значительно проще, чем при гидродепарафинизации. С точки зрения экономики и технологии недостатком предложенного способа улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив является потребность в низких температурах. Однако, учитывая простоту технологии в целом, учитывая природный источник холода в условиях Севера, предлагаемый способ электродепарафинизации можно считать альтернативным существующим.

Таблица 4

Сравнительная характеристика методов улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив

Способы улучшения низкотемпе-ратурных свойств ДТ	Показатели
	выход ДТ на сырье	выход бензина, керосина	цетановое число (ЦЧ)	температура застывания	температура помут- нения	содер-жание серы
облегчение фракцион-ного состава	сокращается на ~ 20-25% от потенциала в сырье	сокра-щается	снижается	снижается	снижается	сохраняется
гидродепара-финизация	сокращается на ~ 18-20% от потенциала в сырье	сохраняется	снижается	снижается	снижается	снижается
электродепарафинизация	сокращается не более чем на ~ 15% от потенциала в сырье	сохраняется	незначи-тельное снижение	снижается	снижается	сохраняется
введение де-прессорных присадок	на уровне потенциала в сырье	сохраняется	не снижается	снижа-ется	псевдо- сниже-ние	сохраняется

УЛУЧШЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ТОПЛИВ