Введение к работе
Актуальность работы. Использование зимних сортов дизельных топлив (ДТ) утяжеленного фракционного состава сдерживается из-за трудностей доведения их низкотемпературных свойств до требуемых показателей качества. Наиболее трудно достигаемые низкотемпературные показатели - температура помутнения („ и предельная температура фильтруемое гф .
Низкотемпературные показатели ДТ обеспечиваются, как правило, с помощью присадок, а не за счет удаления парафиновых углеводородов. При этом умалчивается, что температура растворения /р нефтепродуктов зачастую выше их температуры помутнения. Температура растворения для ДТ не регламентируется. При изменении окружающей температуры в зимних условиях в режиме нагрев<->охлаждение появляется опасность забивания топливных фильтров дизелей кристаллами парафиновых углеводородов. Более надежным является удаление наиболее высокоплавкой части парафиновых углеводородов. В этом случае запуск дизельных двигателей в зимних условиях будет надежно обеспечен независимо от температурной предыстории топлив.
Удобный способ частичного удаления высокоплавких н-алканов — депарафинизация ДТ в электрических полях высокого напряжения. Ее проводят в присутствии депрессорных присадок (ДП), которые индуцируют на поверхности дисперсных частиц твердых углеводородов электрокинетический потенциал (ЭП), обеспечивая их перемещение в межэлектродном пространстве и осаждение на электродах. Кроме того, ДП понижают температуру застывания t3 исходных нефтепродуктов, снижая их структурную вязкость и обеспечивая более высокую подвижность дисперсных частиц в электрическом поле. Процессы электродепарафинизации в присутствии ДП характеризуются относительно невысоким выходом депарафинированных нефтепродуктов и необходимостью переохлаждения сырья относительно t„ получаемых депарафинированных дизельных топлив (ДДТ). Улучшение показателей электродепарафинизации нефтепродуктов, по нашему мнению, может достигаться при совместном использовании ДП (активаторов) и других присадок, выполняющих роль соактиваторов. В настоящей работе в качестве соактиваторов предложено использование высших жирных спиртов (ВЖС), на поверхности которых при кристаллизации за счет их сегнетоэлектриких свойств индуцируются значительные электростатические потенциалы. Кроме того, небольшие добавки ДП приводят к возрастанию электростатических потенциалов в ВЖС до 4,9 - 7,2 раз. Предполагалось, что совместное использование ВЖС и ДП приведет к улучшению показателей процесса электродепарафинизации.
Цель работы - разработка процесса депарафинизации дизельных топлив в постоянном электрическом поле высокого напряжения с использованием депрессорных присадок и высших жирных спиртов.
Задачи работы:
исследование в дизельных топливах амидных, амидополиформальдегидных и сложноэфирных ДП, синтезированных автором. Выбор ДП и ДТ для депарафинизации топлив.
депарафинизация в электрических полях ДТ, содержащих ДП;
депарафинизация в электрических полях ДТ, содержащих ДП и ВЖС;
распределение н-алканов между ДДТ и парафином-сырцом при электродепарафинизации летнего дизельного топлива АнНПЗ;
частотно-температурно-диэлектрическая спектроскопия (ЧТДС) летнего дизельного топлива АнНПЗ и модельных систем этого топлива, содержащего присадку ДДФ, ВЖС и ДДФ+ВЖС.
Научная новизна.
1. Впервые применительно к депарафинизации в электрических полях введен
показатель электрической чувствительности (ЭЧ) н-алканов, учитывающий
одновременно действие электрофореза, диполофореза и диэлектрофореза. ЭЧ
предложено оценивать на «резонансной» частоте поля при температуре
депарафинизации по соотношению диэлектрических потерь tgS^/tgS^. Впервые
установлен эффект активирования ЭЧ н-алканов в дизельных топливах при совместном использовании ДП и ВЖС. Показано, что в летнем ДТ основной вклад в активирование ЭЧ н-алканов вносит тетрадеканол, а в ДТ УФС - октадеканол.
2. С использованием ЧТДС установлено, что поверхностная проводимость в
системе ДТ+ДДФ, относительно ДТ возрастает в 4 раза, в системе ДТ+ВЖС - в 176
раз и в системе ДТ+ДДФ+ВЖС - в 733 раза. Совместное использование ДДФ и
ВЖС в ДТ, относительно чистой присадки ДДФ, приводит к резкому снижению с
75,8 до 10,6 кДж/моль энергии активации и увеличению на семь порядков времени
диэлектрической релаксации, что обеспечивает высокую ЭЧ дисперсных частиц
н-алканов в электрическом поле.
3. Оценено распределение н-алканов в ДДТ и парафине-сырце по сравнению с исходным топливом при депарафинизации летнего ДТ. Показано, что максимум содержания н-алканов в ДТ и ДДТ приходится на пс=Ю-18. парафин-сырец характеризуется двумя максимумами в содержании н-алканов - при Пс=10-18 и пс=21. Предложено по соотношению максимумов содержания н-алканов в парафине-сырце оценивать селективность процесса депарафинизации ДТ. Установлено влияние температуры процесса на селективность извлечения высокомолекулярных н-алканов из ДТ. Практическая значимость.
1. Разработан способ депарафинизации дизельных топлив из нефтей Западной Сибири в постоянном электрическом поле высокого напряжения. Представлена технологическая схема установки депарафинизации дизельного топлива на примере летнего ДТ Антипинского НПЗ.
2. Определены параметры процесса депарафинизации летнего ДТ
Антипинского НПЗ и ДТ утяжеленного фракционного состава (УФС) Ачинского
НПЗ. В качестве активаторов ЭЧ н-алканов в процессе рекомендованы присадки
ДДФ или ДП-202 в сочетании с ВЖС фракции С1(м8. Для летнего ДТ АнНПЗ выход
ДДТ достигает 86,1-89,2%мас. По низкотемпературным показателям tn и t3 ДДТ
отвечает требованиям на зимние сорта топлив. При депарафинизации ДТ УФС
АчНПЗ выход ДДТ составил 77,8%мас. По низкотемпературным показателям t„ и t3
ДДТ из этого топлива отвечает требованиям на летние сорта топлив.
3. Предложено использование показателя ЭЧ н-алканов для прогнозирования
эффективности присадок в качестве активаторов процесса депарафинизации
нефтепродуктов.
4. Синтезированы амидные, амидополиформальдегидные и сложноэфирные ДП. Для частичной электродепарафинизации дизельных топлив рекомендована амидная ДП-202 и амидополиформальдегидная депрессорная присадка ДП-І77.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены: 1. Международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2005); 2. На региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии - нефтегазовому региону» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2006); 3. На международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2007); 4. На международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2009); 5. На X Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологии» (Тула: «Инновационные технологии», 2011); 6. На VI Международной молодежной научной конференции «Научный потенциал XXI века» (Ставрополь: СевКавГТУ, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликованы монография (автору принадлежат с. 53-65, 97-102), и 24 работы, из них 8 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 5 патентов РФ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 7-й глав, выводов, списка литературы, включающего 171 наименований и Приложений. Работа изложена на 155 с, содержит 34 рисунков и 33 таблицы. Приложения содержат 5 с.
