книги / Применение присадок в топливах.-1

Иногда в качестве разбавителя используют и бензин, но это еще хуже сказывается на двигателе и сильно повышает пожароопасность.

Определение в топливах. В ОАО «Ангарская нефтехимическая компа­ ния» разработан метод ИК-спектроскопического определения присад­ ки ОосМ1о\у-3905 в дизельном топливе. Метод заключается в измерении интенсивности поглощения раствора испытуемого топлива в СС14 в об­ ласти 1735 см-1 (валентные колебания карбонильной группы сополиме­ ра винилацетата с этиленом) [140]. Для расчетов необходимы калибро­ вочный график и знание концентрации винилацетатных групп в испы­ туемой присадке. Предел обнаружения — 0,01%, диапазон определяемых концентраций — 0,02—0,2%. Так как практически все депрессорные при­ садки относятся к этому классу химических соединений, описанный метод применим к депрессорным присадкам вообще при условии по­ строения индивидуальной калибровочной кривой.

Экономика. Стоимость импортныхдепрессорных присадокдлядизель­ ного топлива (на заводах используются только они) составляет 4—5 долл. США за 1 кг, или 120—150 руб./кг на момент написания книги. Введение 0,02% присадки в топливо повышает его себестоимость примерно на 1%. Эти небольшие затраты окупаются следующим образом.

На НПЗ появляется возможность оптимизировать номенклатуру вы­ пускаемых топлив с увеличением доли более ценных светлых топлив за счет более полной отгонки от мазута высококипящихдистиллятных фрак­ ций. В качестве примера ниже представлен баланс выработки топлив по одному из вариантов (с максимальной выработкой реактивного топли­ ва) в АООТ «Ярославнефтеоргсинтез» [26]:

На предприятиях при нехватке зимнего дизельного топлива* введе­ ние депрессоров в летние сорта позволяет экономить их зимой за счет исключения прогрева холодного двигателя. Экономия топлива можетдо­ стигать существенной величины [137]:

* Количество зимнего и арктического топлив, вырабатываемых в России, состав­ ляетоколо 10% от всехдизельныхтоплив, чего внаших климатических условиях недо­ статочно. Кроме того, на предприятии может временно не оказаться зимнего топлива в межсезонный период при переходе с одного сорта на другой.

Сэвилен выпускается по ТУ 6-05-1636-97 как продукт девяти марок, различающихся степенью полимеризации и содержанием винилацетатных групп. Для изготовления присадок к мазуту наиболее пригодны марки 11708-210 и 11808-340. Их основные характеристики представлены ниже:

Сэвилен указанных марок сам по себе оказывает депрессорное действие, однако для наибольшей эффективности он должен сочетаться с другим компо­ нентом, одновременно выполняющим роль растворителя. Композиции приса­ док на основе Сэвилена разработчиками держатся в секрете.

Ассортимент импортных присадок, допущенных к применению в России, достаточно велик. С ним можно ознакомиться в приложении 1.

Дополнительные преимущества. Некоторые депрессорные присадки к мазутам, например ДМН-2005, улучшают низкотемпературные свой­ ства сырой нефти. Как и в случае топлив, депрессорный эффект приса­ док зависит от состава и физико-химических характеристик нефти, при­ чем тем меньше, чем больше в нефти высокомолекулярных парафинов и смолисто-асфальтеновых веществ.

Мазуты, будучи структурированными системами, представляют со­ бой неньютоновские жидкости. В силу этого депрессорные присадки влияют на их динамическую вязкость, снижая предельное напряжение сдвига. Благодаря этому снижаются затраты на перекачку мазутов (и неф­ ти) по трубопроводам.

Приемистость мазутов к присадкам исследована недостаточно. Од­ нако можно сделать вывод, что она зависит от ряда взаимосвязанных факторов. Основными являются групповой состав мазутов, особенно содержание и природа парафиновых углеводородов и смолисто-асфаль­ теновых веществ. На основании имеющихся результатов наблюдений можно заключить, что эффективность присадок в общем случае ухудшает­

талкиваться друг от друга, не вырастая в крупные образования. С этой целью молекулы присадок включали в себя много соответствующих функциональных групп, например аминных. Более подробных сведе­ ний о механизме действия диспергаторов парафинов пока нет, так как он недостаточно изучен. Кроме того, состав многих диспергаторов парафинов держится в секрете, что не помогает научным исследова­ ниям.

Показатель эффективности — седиментационная устойчивость, харак­ теризующая способность топлива расслаиваться во время хранения при низкой температуре. Ее можно оценить методом ВНИИНП, при кото­ ром измеряется объем нижнего слоя при хранении топлива в цилиндре объемом 100 см3 в течение 12 ч при -10 °С. Чем тоньше этот слой, тем медленнее происходит расслоение и выше устойчивость.

Ассортимент. В России исследованы и допущены к применению не­ сколько присадок зарубежных фирм. Точный состав этих присадок не­ известен. Они используются в композиции с депрессорами, причем ус­ тановлено, что для каждого вида топлива существует своя оптимальная композиция депрессор — диспергатор парафинов, при которой наблю­ дается желаемый эффект. Вдругих случаях эффект отсутствует или даже отрицателен. На рис. 71 представлены значения ПТФ нижнего слоя, образовавшегося при холодном хранении топлива ДЗп-15/-25 в при­ сутствии депрессоров КегоЯих-3283 и Кегойих-5486 и диспергаторов па­ рафинов Кегойих-3217 и Кегойих-3480. Только в случае композиции КегоЯих-3283 + Кегойих-3217 наблюдалось существенное улучшение ПТФ нижнего слоя. В случае композиции Кегойих-5486 + Кегойих-3217 эффект отсутствовал, а в композиции КегоЙих-3283 + Кегойих-3480 на­ блюдался антагонизм [137]. Вданном примере соотношение компонен­ тов в композициях присадок составляло 1:1. Но его оптимальное зна­ чение в каждом случае следует определять. Влияние соотношения КегоЯих-3283: КегоЙих-3217 на ПТФ исходного топлива и нижнего слоя представлено на рис. 72 [143].

Фирмы-изготовители поставляют также композиционные депрессор- но-диспергирующие присадки по типу «два в одном». Примером такой присадки является допущенная к применению в России присадка ОосИйош-4598, влияние которой на низкотемпературные свойства дизель­ ного топлива представлено ниже [194]:

8.6. Противодокристаллизующие жидкости

Назначение — предотвращение образования кристаллов льда и уда­ ление из топлива ранее образовавшихся кристаллов при низких темпе­ ратурах. Лед в топливах имеет различное происхождение: попадает со стенок топливных баков и другой аппаратуры; образуется при замерза­ нии воды, растворенной в топливе или конденсирующейся из влажного воздуха. Кристаллы льда в топливе забивают фильтры и могут привести к перебоям в работе двигателя.

Эффективные концентрации присадок в топливе составляют 0,1— 0,3 об.%.

Принцип действия. По мнению Б. А. Энглина, молекулы противодокристаллизующих добавок взаимодействуют с молекулами воды пу­ тем образования водородных связей. Образующиеся ассоциаты содер­ жат как минимум четыре молекулы воды. Они растворены в топливе или, если концентрация воды слишком велика, выделяются в отдель­ ную фазу в виде низкозамерзающего раствора. Момент выделения от­ дельной фазы зависит от растворимости воды в топливе (она составляет от тысячных до сотых долей процента), но больше — от коэффициента распределения противоводокристаллизующей присадки между водой и топливом.

Таким образом, эффективность присадок зависит от их способно­ сти образовывать ассоциаты с водой, коэффициента распределения между водой и топливом (К), а также от температуры кристаллизации ( Т ) водных растворов. Ниже представлены значения К при О °С и Тк при содержании вещества в водном растворе 40 масс.% для некоторых соединений.

Чем ниже Тк и выше К, тем эффективнее присадка. С этой точки зрения весьма эффективны низкомолекулярные спирты. Однако на прак­ тике приходится учитывать факультативные свойства присадок: напри­ мер, спирты плохо совместимы с материалами уплотнений. Что касает­ ся метанола, то он настолько гигроскопичен, что поглощает влагу возду­ ха, увеличивая ее концентрацию в топливе. В результате на дне бака скапливается водно-метанольный слой.

Показатель эффективности — изопропиловый эквивалент (ИПЭ), определяемый лабораторным стендовым методом на базе установок ИТ-9-2 или УИТ-65, входящим в комплекс методов квалификацион­ ной оценки бензинов. Он заключается в измерении скорости обле­ денения металлической сетки, установленной между карбюратором и впускным патрубком, в условиях, благоприятствующих обледене­ нию. Температура воздуха перед сеткой составляет 6 °С, частота вра­ щения коленчатого вала — 900 м и н 1, степень сжатия постоянна и равна пяти. В процессе обледенения сетки изменяется разрежение во впускной системе. Измеряют время, необходимое для повышения дав­ ления с 0,04 (исходное) до 0,1 МПа. Скорость обледенения сетки V вычисляют по перепаду давления ДР за определенный промежуток времени V.

У = ДРД.

Значения V определяют для образцов топлива с испытуемой присад­ кой и изопропиловым спиртом, взятым в качестве эталона. За ИПЭ при­ нимают такую концентрацию изопропилового спирта, при которой ско­ рости обледенения сетки для обоих образцов одинаковы.

Для определения ИПЭ присадок используют модельное топливо, со­ держащее 80% я-пентана и 20% толуола.

Поскольку скорость обледенения сетки зависит от ряда неучитывае­ мых в эксперименте факторов, например влажности атмосферного воз­ духа, она не может служить абсолютной характеристикой антиобледенительных свойств присадок. Поэтому ее выражают через изопропило­ вый эквивалент, который равняется количеству изопропилового спирта в модельном топливе в процентах, при котором наблюдается такая же скорость обледенения, как и в случае испытуемого образца. Требуемое количество изопропилового спирта устанавливают, испытывая два об­ разца топлива, содержащих заведомо больше и заведомо меньше спирта. Затем экстраполяцией находят изопропиловый эквивалент, допуская, что зависимость между скоростью обледенения и количеством спирта ли­ нейна. Ниже представлены значения ИПЭ для некоторых спиртов в мо­ дельной смеси изооктан — толуол в массовом соотношении 80:20.

Ассортимент. В России к применению в реактивных топливах допу­ щены ПВКЖ на основе этилцеллозольва и тетрагидрофурфурилового спирта (ТГФ). Наиболее известна жидкость И, представляющая собой практически индивидуальный этилцеллозольв. Применяются и смеси этилцеллозольва или ТГФ с метанолом, взятых в равных количествах, г - соответственно жидкости И-М и ТГФ-М (табл. 13).

Таблица 13.Ассортиментпротиводокристаллизующихжидкостей