Патент на изобретение №2177979

(54) СУДОВОЕ ВЫСОКОВЯЗКОЕ ТОПЛИВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству судовых высоковязких топлив. Топливо содержит: легкий газойль коксования 20-40%, тяжелый газойль коксования 5-20%, экстракт селективной очистки масел 15-30%, смола полиалкилбензольная 1-5% и гудрон до 100. Топливо имеет высокие эксплуатационные свойства, широкую сырьевую базу и может использоваться для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей. 3 табл.

Изобретение касается производства топлива, в частности судового высоковязкого топлива легкого.

Известен состав судового высоковязкого топлива, включающего мазут, и кроме того, остаток 200^oС-КК ректификации смеси ловушечной нефти и нефтешлама после трехступенчатого обезвоживания [Пат. РФ 2084494, C 10 L 1/04, Бюл. 20, 1997 г. ] .

Недостатком предложенного состава судового топлива является то, что оно отличается низкими показателями качества. В первую очередь это относится к температуре застывания, которая находится на уровне +3-+7^oС. Такая относительно высокая температура застывания обеспечивает плохую прокачиваемость топлива. Она еще более ухудшается в результате температурной депрессии (повышение _заст. при хранении топлива, что описано в литературе [Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник. Под ред. В. М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. – М. : Изд. Центр “Техинформ”, 1999. – 596 с. ] .

Применение ловушечных нефтепродуктов, содержащих значительное количество примесей, приводит к высокому содержанию в топливе ванадия, приводящего к высокотемпературной коррозии, катализируемой V₂O₅, а также значительной зольности, что приводит к отложению солей металлов на поверхности нагрева котлов и проточной части газовых турбин. Это, в свою очередь, ухудшает теплопередачу и снижает КПД энергоустановок.

Известно судовое высоковязкое топливо, включающее углеводородную дистиллятную фракцию прямой перегонки нефти 350-500^oС и депрессорную добавку на основе остатка термического крекинга (плотность 1040-1095 кг/м³) (Пат. РФ 2079542, С 1O L 1/04, Бюл. 14, 1997 г. ).

Недостатком предложенного состава судового топлива является использование в качестве депрессорной добавки остатка каталитического крекинга, без которой оказывается невозможным получение судового топлива на основе фракции 350-500^oС прямой перегонки нефти. В то же время известно, что установки термического крекинга, производящие продукты низкого качества и не удовлетворяющие современным требованиям, повсеместно заменяются более прогрессивными установками каталитического крекинга. В результате рассчитывать на вовлечение остатка термокрекинга в значительных количествах в состав судового топлива невозможно ни в настоящее время, ни тем более в перспективе.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является состав судового высоковязкого топлива (Пат. РФ 1672731, C 10 L 1/04, Бюл. 13, 1995 г. ) на основе гудрона с добавкой мазута и газойля каталитического крекинга, который с целью улучшения эксплуатационных свойств, расширения сырьевых ресурсов и снижения себестоимости топлива дополнительно содержит фракции 180-500^oС вторичных процессов и/или фракции 200-480^oС крекинг-флегмы и фракцию 450^oС-КК остатка термических процессов или фракцию 520^oС-КК остатка деасфальтизации при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Мазут – 20 – 40
Газойль каталитического крекинга – 5 – 20
Фракции 180-500^oС вторичных процессов и/или фракции 200-480^oС крекинг флегмы – 5 – 15
Фракция 450^oС-КК остатка термических процессов или фракция 520^oС-КК остатка деасфальтизации – 20 – 60
Гудрон – До 100
В качестве газойля и остатка вторичных процессов топливо содержит продукты процесса термического крекинга или висбрекинга или коксования. Однако высоких эксплуатационных свойств для данного состава топлива, в том числе прокачиваемости, достичь не удалось.

Известный состав оказывается склонным к расслоению в процессе хранения. Известное топливо обладает неудовлетворительными низкотемпературными свойствами даже в свежеприготовленном состоянии. Эти свойства еще более ухудшаются в процессе хранения топлива.

Себестоимость топлива известного состава оказывается неоправданно высокой за счет недостаточного содержания наиболее дешевого и доступного компонента гудрона. С другой стороны, топливо известного состава отличается плохими смазывающими свойствами.

Сырьевая база известного судового топлива узка и включает лишь дистиллятные и кубовые продукты первичных и вторичных процессов, характерных для НПЗ топливного направления. При этом не учитывается возможность использования побочных продуктов НПЗ масляного направления и нефтехимических производств.

Задача изобретения – повышение эксплуатационных свойств, расширение сырьевых ресурсов и снижение себестоимости топлива.

Изобретение решает задачу создания единого для среднеоборотных и малооборотных судовых дизелей высоковязкого легкого топлива с улучшенными эксплуатационными свойствами: пониженным содержанием вредных примесей (в частности, ванадия), узким фракционным составом, высокой агрегативной стабильностью, лучшими смазывающими и низкотемпературными свойствами, а также прокачиваемостью.

Задача достигается тем, что судовое высоковязкое легкое топливо, включающее гудрон и газойли коксования, дополнительно содержит экстракт селективной очистки и полиалкилбензольную смолу при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 20 – 40
Тяжелый газойль коксования – 5 – 20
Экстракт селективной очистки – 15 – 30
Смола полиалкилбензольная – 1 – 5
Гудрон – До 100
Эта композиция не уступает известным по антикоррозионным свойствам, характеризуется лучшими смазывающими и низкотемпературными свойствами (температура застывания), а также более высокой агрегативной устойчивостью. За счет использования побочных продуктов нефтехимических производств (полиалкилбензольная смола производства фенола и ацетона) и доступных недефицитных фракций (экстракт селективной очистки масел) расширяется сырьевая база и снижается себестоимость топлива.

Следует отметить, что минимальное использование газойлевых фракций в описываемой композиции судового высоковязкого топлива при полном ее соответствии требованиям эксплуатации ведет к снижению себестоимости топлива. Предлагаемое судовое высоковязкое топливо получают следующим образом. Предварительно подогретые до 30-50^oС компоненты топлива смешиваются друг с другом при помощи механической мешалки в течение 30-60 мин. Вследствие протекающих в процессе перемешивания процессов растворения смолисто-асфальтовых веществ ароматическими углеводородами образуется устойчивая мелкодисперсная коллоидная система.

В лабораторных условиях был проведен анализ физико-химических свойств компонентов предлагаемого топлива. Результаты приведены в табл. 1. В табл. 2 представлен компонентный состав образцов известного нефтяного топлива (прототип) и предлагаемой композиции судового высоковязкого топлива, а в табл. 3 приведены показатели качества.

Пример 1. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 35
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 30
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
В табл. 3 приведены показатели качества судового высоковязкого легкого топлива, которое характеризуется значительным запасом качества, температурой застывания минус 8^oС и вязкостью условной 3,4^oВУ при 50^oС. Следует отметить, что согласно прототипу, судовое высоковязкое легкое топливо имеет температуру застывания плюс 5^oС, то есть значительно выше. Смазочные свойства предлагаемого топлива существенно лучше, чем у известного. По антикоррозионным свойствам предлагаемая композиция не уступает известному топливу.

Пример 2. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 35
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 20
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100%
Как видно из табл. 3 по температуре застывания минус 9^oС и вязкости условной 4,5^oВУ при 50^oС при содержании серы 1,92 мас. % топливо соответствует техническим требованиям с большим запасом качества особенно по температуре застывания.

Сравнение с известной композицией (пример 12) показывает, что применение описанного состава позволит получить топливо, обладающее при одинаковой с известным условной вязкостью более низкой температурой застывания и более высокой агрегативной устойчивостью. Температура застывания предлагаемого состава на 14^oС ниже, чем у известного. Предлагаемое топливо проще в приготовлении, так как содержит лишь 5 компонентов, а не 9, как в известном составе топлива. Смазочные свойства предлагаемого топлива существенно лучше, чем у известного.

Пример 3. Судовое высоковязкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 39
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 20
Смола полиалкилбензольная – 1
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, по температуре застывания минус 11^oС и вязкости условной 3,1^oВУ при 50^oС при содержании серы 1,97 мас. % топливо обладает высокими эксплуатационными свойствами с большим запасом качества.

Пример 4. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 35
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 25
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, по температуре застывания минус 9^oС и вязкости условной 4,0^oВУ при 50^oС при содержании серы 1,94 топливо соответствует техническим требованиям с большим запасом качества, особенно по температуре застывания. Топливо характеризуется хорошими смазывающими свойствами.

Сравнение с известной композицией показывает, что применение описанного состава позволит получить топливо, обладающее при сопоставимой с известным условной вязкостью более низкой температурой застывания и более высокой агрегативной устойчивостью. Анализ качества этого и известного топлив показывает, что уменьшение содержания экстракта селективной очистки с 30 до 25 мас. % при одновременном увеличении содержания гудрона с 25 до 30 мас. % не приводит к ухудшению качества топлива.

Пример 5. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 20
Тяжелый газойль коксования – 20
Экстракт селективной очистки – 25
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, предлагаемый состав топлива обеспечивает высокую агрегативную устойчивость последнего и высокие эксплуатационные свойства.

Пример 6. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 35
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 15
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, по температуре застывания минус 10^oС и вязкости 5^oВУ при 50^oС при содержании серы 1,96 мас. % топливо соответствует техническим требованиям с запасом качества в части температуры застывания.

Сравнение с прототипом (пример 12) свидетельствует о том, что температура застывания последнего оказывается выше (плюс 5^oС против минус 10^oС у предлагаемого состава).

Вместе с тем следует отметить нецелесообразность дальнейшего повышения массовой доли гудрона за счет снижения доли газойлей коксования, экстракта селективной очистки и полиалкилбензольной смолы, так как это приведет к повышению условной вязкости и ухудшению эксплуатационных свойств топлива. Предлагаемая композиция позволяет получить топливо с высокой агрегативной стабильностью (Ф= 0,87), высокими антикоррозионными и смазывающими свойствами и более низкой, чем у известного топлива, себестоимостью за счет большего содержания гудрона (40 мас. % против 5 мас. %).

Пример 7. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 40
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 20
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, по температуре застывания минус 2^oС и вязкости условной 3,0^oВУ при 50^oС при содержании серы 1,97 топливо соответствует техническим требованиям с большим запасом качества, особенно по температуре застывания.

Вместе с тем отсутствие в составе топлива полиалкилбензольной смолы существенно снижает агрегативную устойчивость топлива (фактор Ф= 0,52), что может привести к расслаиванию топлива в процессе хранения. Таким образом, замена 5 мас. % полиалкилбензольной смолы на дополнительные 5 мас. % легкого газойля коксования (сравн. прим. 2 и 3) нецелесообразна, так как приводит к существенному палению агрегативной устойчивости (величина Ф в примере 2 равна 0,87, в примере 7 Ф= 0,52). Отказ от использования полиалкилбензольной смолы сужает сырьевую базу топлива и повышает его себестоимость за счет применения более дорогостоящих компонентов.

Пример 8. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 35
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 32
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, повышение содержания экстракта селективной очистки масел до 32% за счет снижения доли гудрона не приводит к существенным изменениям свойств топлива и поэтому нецелесообразно по экономическим соображениям.

Пример 9. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 35
Тяжелый газойль коксования – 5
Экстракт селективной очистки – 30
Смола полиалкилбензольная – 7
Гудрон – До 100
Повышение содержания смолы полиалкилбензольной до 7% не сопровождается существенным изменением эксплуатационных свойств топлива (табл. 3) и поэтому нецелесообразно по экономическим соображениям.

Пример 10. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 15
Тяжелый газойль коксования – 23
Экстракт селективной очистки – 12
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, снижение доли легкого газойля коксования до 15 мас. % и экстракта селективной очистки до 12 мас. % при одновременном повышении доли тяжелого газойля коксования до 23% и гудрона до 45 мас. % приводит к росту условной вязкости, что существенно ухудшает качество топлива вследствие ухудшения условий перевозки и перекачки вещества, увеличения гидравлических сопротивлений, увеличения продолжительности сливно-наливных операций и снижения эффективности работы форсунок. Кроме того, резко снижается агрегативная устойчивость топлива и повышается температура его застывания.

Пример 11. Судовое высоковязкое легкое топливо имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 43
Тяжелый газойль коксования – 2
Экстракт селективной очистки – 20
Смола полиалкилбензольная – 5
Гудрон – До 100
Как видно из табл. 3, повышение содержания легкого газойля коксования до 43% за счет снижения доли легкого газойля коксования до 2% сопровождается снижением агрегативной устойчивости.

Формула изобретения

Судовое высоковязкое легкое топливо, включающее гудрон и газойли коксования, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит экстракт селективной очистки и полиалкилбензольную смолу при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Легкий газойль коксования – 20-40
Тяжелый газойль коксования – 5-20
Экстракт селективной очистки – 15-30
Смола полиалкилбензольная – 1-5
Гудрон – До 100

РИСУНКИ