Содержание к диссертации
Стр.
Введение 4
Литературный обзор 6
Основные эксплуатационные свойства и требования к соста
ву товарных нефтепродуктов 6
Компаундирование в промышленности 8
Окисляемость углеводородов и нефтепродуктов 10
Сопряженное окисление 12
Катализирующее действие материалов 12
Методы качественной оценки окисляемости 15
Кинетические методы оценки окисляемости в начальный
период окисления 18
Автокаталитическое окисление. 18
Ингибированное окисление 20
Цели и задачи работы 21
Объекты исследования 22
Методики эксперимента и анализа 25
Анализ углеводородных смесей 25
Определение физико-химических и технических характери
стик фракций 25
Методики окисления углеводородов 28
Автоокисление 28
Каталитическое окисление 29
Определение содержания металла 30
Ингибированное окисление 32
Определение концентрации поглощенного кислорода 33
Анализ продуктов окисления 34
Результаты и обсуждение 41
Состав СГК 41
Автоокисление фракций СПС 48
Окисление модельных углеводородов 54
Окисление н-додекана 54
Окисление пергидроаценафтена 56
Окислениие модельной смеси 58
Автоокисление фракции 220-255 59
Сравнение окисляемости фракций и индивидуальных угле
водородов 64
Моделирование процесса компаундирования 69
Изменение вязкости окисленных образцов 76
Изменение плотности окисленных образцов 79
Влияние металлов на окислительную стабильность углево
дородов СПС 81
Каталитическое окисление фракции 220-255С 82
Окисление в присутствии стеарата меди 82
Окисление в присутствии стеарата железа 86
Окисление в присутствии стеарата кобальта 88
Сравнение характера окисления фракции 220-255С в при
сутствии различных катализаторов 89
Влияние ингибитора (ионола) на окисление фракции 220-
255С 94
Практическое применение полученных результатов 99
Определение ориентировочных сроков хранения и периода
эксплуатации фракции 220-255С 99
Испытания стабильности фр. 220-255С в присутствии ио
нола 102
Алгоритм исследования термоокислительной стабильности
фракции 220-255С 103
Выводы 104
Приложения 106
Библиографический список 115
Введение к работе
Оптимальный состав нефтепродуктов (масел, рабочих жидкостей, сма-зочно-охлаждающих технических средств) должен обеспечивать постоянство свойств продуктов в процессе технологических операций, как правило, в условиях повышенных температур и контакте с воздухом и металлом, без образования нагара на рабочих поверхностях и заметного изменения вязкости продукта, что обеспечивает эффективную работу систем, лёгкость эксплуатации оборудования и экологическую безопасность для окружающей среды и обслуживающего персонала [1].
Важное практическое значение имеет показатель окисляемости. Чем выше этот показатель, тем агрессивнее продукт в отношении резин, гермети-ков, конструкционных материалов топливных систем, тем меньше он может храниться. Поэтому необходимо уметь правильно определять окисляемость нефтепродуктов, от этого зависит успешное решение проблемы их стабилизации [2].
Антиокислительные свойства зависят как от количественного содержания и соотношений сочетаемых компонентов, так и от структуры их молекул. Известно, что требуемый уровень характеристик масел достигается компаундированием основ различного химического состава [3].
Масло окисляется молекулярным кислородом по законам цепной вырождено-разветвлённой реакции; введение ингибиторов (фенолов, аминов, меркаптанов) замедляет процесс окисления; накопление автоинициатора -гидропероксида - ускоряет его.
Однако фундаментальные знания реакционной способности в реакциях окисления различных классов органических соединений, входящих в состав нефтяных продуктов (парафинов, нафтенов, ароматических, непредельных и других углеводородов), не позволяют априори определить показатель окисляемости углеводородной смеси. Зарождение цепей может происходить без участия кислорода за счёт распада по С-С-связям, а также под влиянием вторичных химических превращений, приводящих к появлению синергетиче-
ского эффекта.
Следовательно, в каждом конкретном случае необходимо получить первичные экспериментальные данные по окислительной стабильности углеводородных смесей, рекомендуемых в качестве основ рабочих жидкостей, смазочных материалов и т.д.
В 2001 году началась промышленная эксплуатация Заполярного газо-нефтеконденсатного месторождения (3FHKM), которое по запасам газа считается одним из крупнейших в России. Одним из объектов разработки является Сеноманская газовая залежь. При добыче природного газа в качестве побочного продукта образуется 9-12м /сутки газового конденсата, представляющего собой фракцию 220-320С. Химический состав сеноманского газового конденсата (СГК) является уникальным [4]. Он характеризуется полным отсутствием лёгких фракций и наличием большого количества высококипя-щих предельных углеводородов, содержит крайне мало ароматических соединений (не более 2-3%), характеризуется отсутствием сернистых примесей; обладает низкой вязкостью, температурой застывания ниже -30С и температурой вспышки выше 95С [5].
Предыдущими исследованиями [6] было показано, что фракция СГК с интервалом кипения 220-255С по своим свойствам удовлетворяет требованиям, предъявляемым к углеводородным основам смазочно-охлаждающих средств для обработки металлов, в частности, рабочей жидкости марки РЖ-3 для электроэрозионных станков.
Однако предварительные испытания выявили нестабильность СГК и значительное нагарообразование в процессе обработки металлов. Предположительно это явление объясняется свойствами углеводородов, входящих в его состав.
В связи с этим представляет интерес исследование влияния углеводородного состава СГК на эксплуатационные характеристики, в частности, влияние отдельных классов углеводородов и их смесей на его термоокислительную стабильность с возможностью подбора в дальнейшем оптимального состава компаундов для обеспечения заданных свойств готового продукта.
