Способ оценки термоокислительной стабильности нефтяного топлива

 

Изобретение относится к области исследования нефтяных топлив и предназначено для определения их термо--окислительной стабильности. G целью повышения точности оценки термоокислительной стабильности нефтяного топлива предварительно определяют содержание кислородных соединений в исходном топливе. Одну порцию топлива обессмоливают и окисляют полученньй продукт . Другую порцию топлива с содержанием кислородных соединений 0,050 ,20 мае.% окисляют в течение 16-20 ч с постоянной скоростью. Оценку термоокислительной стабильности ведут по графической зависимости содержания предельно возможного осадка от содержания кислородных соединений в указанных порциях. Способ позволяет о выявить предельно возможный осадок, который может образоваться в топливе сл при данной температуре.3 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1269018

А1

aD 4 G 01 N 33/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3858120/23-04 (22) 09.01.85 (46) 07.11.86. Бюл. М 41 (72) Я.Б.Чертков, В.С.Азев, P.М.Березина и Т.И.Кирсанова (53) 665.75(088.8) (56) Методы оценки эксплуатационных свойств реактивных топлив и смазочных материалов: Сб.статей . /Под. ред.

Б.Д.Залога, с.28.

Там же, с.29-37..(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ НЕФТЯНОГО ТОПЛИВА (57) Изобретение относится к области исследования нефтяных топлив и предназначено для определения их термо . окислительной стабильности. C целью повышения точности оценки термоокислительной стабильности нефтяного топлива предварительно определяют содер:. жание кислородных соединений в исход" ном топливе. Одну порцию топлива обессмоливают и окисляют полученный продукт ° Другую порцию топлива с содержанием кислородных соединений 0,050,20мас.X окисляют в течение 16-20 ч с постоянной скоростью. Оценку термоокислительной стабильности ведут по графической зависимости содержания предельно возможного осадка от содержания кислородных соединений в указанных порциях. Способ позволяет выявить предельно возможный осадок, который может образоваться в топливе при данной температуре. 3 ил., 3 табл.

12б9018

Изобретение относится к исследованию нефтяных дистиллятных топлив, в частности их эксплуатационных свойств, и предназначено для определения важнейшего показателя качес — 5. тва топлива — ега термоокислительной стабильности (ТОС) при заданной температуре в условиях жидкофазного окисления кислородом воздуха.

Цель изобретения — повышение точ- 1О ности оценки за счет определения предельного количества осадка, кото" рый может быть получен в данных условиях из всего содержащегося в топливе осадкообразующега материала.

На фиг.1 и 2 изображены графики зависимости между количеством осадка, образующегося в топливе, и содержанием кислородных соединений; на фиг.3 — графики зависимости образования осадка от продолжительности окисления.

Способ осуществляют следующим образом.

Кислородные соединения отделяют от неокисленной части топлива хроматографически на активированных при,родных или синтетических алюмосиликатах. Количественное разделение достигается при соблюдении объемного, 30 отношения пропускаемого топлива через адсорбент и скорости отбора топлива, освобожденного от кислородсодержащих соединений и элюата.

Для этого активированный: адсар- бент загружают в 100 миллилитровую бюретку с краном и приваренной сверху емкостью, с предварительным =-:àìåром его объема и массы.

Условия количественного отделения qp кислародсодержащих соединений ат топлива приведены в табл.1.

Скорость перколяции и кол..--:чество топлива, пропускаемого через адсарбент, дифференцируется в зависимости от вида топлива следующим образам (см.табл.1).

Часть обессмаленного топлива, задержанного на адсорбенте, после стекания его основной части снимают петролейным эфиром с пределами кипения

40-70 С при скорости отбора, указанной в табл.1. На одно определение пропускается 5-8 объемов петролейно55 го эфира от объема адсорбента. Признаком исчерпывающего отделения кисло7 родных соединений от топлива является отсутствие на чистой стеклянной пластинке пятна после испарения капли стекающего петролейного эфира. На водяной бане петралейный эфир отгоняют, а топливный остаток добавляют к основной его массе, ранее отобранной с адсорбента.

После отделения абессмаленнога топлива часть задержанного на адсорбенте петролейного эфира отделяют при помощи вакуумного водоструйного насоса, присоединенного к низу бюретки. Остальной петралейный эфир испаряется с 20-30 г средней массы адсорбента, на котором закреплены кислародсадержащие соединения, в термостате при 105 С. Петралейный эфир испаряется дс постоянной массы адсорбента (два последних взвешивания, приводимых на аналитических весах после нагревания в течение 1 ч и 1 ч охлаждения в эксикаторе, не должны отличаться более чем на 0,02 г).

Для определения содержания в топливе кислородных соединений навеска высушенного от петролейного эфира адсорбента (2-10 г на аналитических-весах) с закрепленными на его поверхности кислородными соединениями выжигается в муфельной печи при 500 С в течение 5 ч. Разница в массах адсорбента да и после выжигания представляет кислородсодержащие соединения, количество которых пересчитывается на топливо в мг/100 мл или в мас.X.

Сходимость параллельных определений высокая, выше 5 отн.7. от средней величины, что подтверждается приводимыми данными для сильно различающихся топлив (табл.2) Топливо, освобожденное ат кислородных соединений, используют далее, подвергая его окислению в диффузионном режиме кислородом воздуха при температуре максимального осадкообразования, находящейся для различно выкипающих топлив в пределах 150250 С, причем наряду с полностью очищенным от кислородных соединений топливом окислению подвергают и топлива, содержащие ки "лородные соединения в количестве 0,05-0,20 мас.7.

Последние готовятся соответствующим разбавлением исходного топлива с установленным содержанием кислородных соединений топливом, полученным после отделения этих кислородных соединений.

55 з 12690

Температура максимального осадкообразования для современных реактивных авиационных топлив принимают равной 150 С, а для дизельных 170 С. В зависимости от температуры кипения топлив определение их предельного осадкообразования может производиться и при иных температурах, вплоть до 250 С.

Особенностью проводимого по предлагаемому способу окисления является обеспечение протекания процесса осадкообраэования с постоянной скоростью, что достигается только при малом (0,05-0,2 мас.X) †содержан в топливе кислородных соединений. При этом продолжительность окисления топлива принимают равной 16-20 ч. Контролируют постоянную скорость образования

- осадка получением прямой (логарифми- 2б ческой) зависимости между количеством образующегося осадка в топливе с различным количеством кислородных соединений (прямая 1, фиг.1). Угол наклона полученной прямой с осью 25 абсцисс, на которой представлено содержание кислородных соединений в топливе, характеризует долю материала в кислородных соединениях, превращающегося в нерастворимый в топливе осадок.

Дизельное топливо марки Л с

0,4 мас.7 кислородных соединений имеет предельное осадкообразование

148 мг/100 мл топлива, а легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК), в котором кислородных соединений

4,8 мас., 573 мг/100 мл. Угол наклона прямой к оси абсцисс для дизельного топлива составляет 35, а для

ЛГКК 13,5 . Это означает, что в равных массах кислородных соединений содержится различное количество материала, из которого формируется нерастворимая фаза. В дизельном топливе

1доля ее почти втрое больше, чем в

ЛГКК. Однако, поскольку в ЛГКК кислородных соединений в 12 раз больше, чем в дизельном топливе, то и предельное осадкообразование соответственно выше.

Для подсчета предельного осадкообразования в топливах необходимо знать общее содержание кислородных

;соединений в топливе (К), устанавливаемое хроматографически при описанных условиях, часть которых является непосредственным материалом, превращающимся в осадок, и угол

18 4 наклона прямолинейной зависимости осадка от содержания кислородных соединений в топливе.

Прямолинейная зависимость указывает на образование осадка с постоянной скоростью, а величина угла А дополнительно характеризует долю кислородных соединений, расходуемых на образование осадка.

Предельно возможный осадок (ПО) рассчитывают по формуле

ПО = К 8

Для правильного определения угла

< осадок должен образовываться с постоянной скоростью, что указывает на исчерпывающее превращение имеющегося для этого материала, исключив при этом недоокисленность его, влияние ингибирующего характера,. малой продолжительности окисления и т.п.

Угол а определяют следующим образом, Окисляют топливо, освобожденное от кислородных соединений, В таком топливе осадок не образуется, что является косвенным подтверждением исчерпывающего отделения кислородных соединений. Полученный на таком топливе результат является первой нулевой точкой на пересечении оси абсцисс (содержание кислородных соединений) и оси ординат (количество образующегося осадка).

Затем окисляют 2-3 образца топлива с малым содержанием кислородных соединений (0>05-0,20 мас.7), которые получают соответствующим раэбавлением исследуемого топлива с известным содержанием кислородных соединений этим же топливом, полученным после отделения кислородных соединений.

Продолжительность окисления приготовленных образцов топлив составляет 16-20 ч — время достаточное для превращения всего имеющегося материала в осадок (фиг.3).

Пример. Образец в 50 мл топлива окисляют при свободном доступе кислорода воздуха в стеклянном реакторе высотой 175-180 мм и диаметром

50-55 мм, соединенном на шлифе У 1 с шариковым стеклянным холодильником высотой 400 мм и.диаметром внутренней трубки 15-20 мм. Подготовленный реактор с исследуемым топливом в собранном виде с холодильником опускают в сухую нагретую четырехгнеэдо5 1269 вую печь, в которой температуру поддерживают с точностью 0,5 Ñ. Используют печь, в которой одновременно могут проводиться определения с четырьмя образцами топлив.

Образовавшуюся после окисления нерастворимую фазу — осадок отделяют от охлажденного топливного оксидата на предварительно взвешенном на аналити" ческих весах нитроцеллулезном (биологическом) фильтре Р 4 (поры

0,9 мкм), укрепленном в кассете алюминиевой воронки на 100 мл. Осадок промывают на фильтре петролейным эфи-. ром до исчезновения пятна после испарения капли фильтрата на стеклянной пластинке. После этого фильтр с осад-. ком осторожно переносят пинцетом из кассеты разобранной воронки на часовое стекло или в стеклянную боксу, предварительно протарированные, для сушки в термостате при 105 С до постоянной массы осадка.

Количество осадка пересчитывают в кг/100 мл топлива или в мас.7 к топливу.

Для подтверждения большей эффективности и точности способа проводят сравнительную оценку стандартного дизелЬного топлива марки "Л" по предла- З0 гаемому способу (прямая 1, фиг.1) и известному способу (кривая 2, фиг.1).

Температура окисления 170 C. Продолжительность окисления по предлагаемому способу 16 ч, по известному 5 ч.

В отсутствии кислородных соединений осадок не образуется..Осадок, полученный по предлагаемому методу при введении кислородных соединений в пределах 0,05-0,20 мас.7., располага- 40 ется на прямой (точки А, Б и С на прямой 1, фиг.1), что указывает на постоянную скорость его образования.

Кроме того, предельно возможное количество осадка:, определяемое по . предлагаемому способу окислением топлива с постоянной скоростью при

170 С в течение 16 ч, составляет

187 мг/100 мп топлива по известному способу количество осадка, образующегося в том же топливе, при такой же температуре и 5 ч окисления составляет 37 мг/100 мл топлива.

На кривой 2 (фиг.1) видно, как с увеличением в топливе кислородных

55 соединений — источника образования осадка — скЬрость окисления по известному способу резко падает, приб,лижаясь к нулю, в результате чего

018 Ь получаются данные, не характеризующие потенциальную воэможность топлива по образованию осадка.

Для доказательства достижения постоянной скорости окисления топлива с кислородными соединениями и необходимости оптимизации продолжительности окисления проведены дополнительные исследования (фиг,3) .

Окисляют стандартное дизельное топливо марки Л, в котором содержится 0,57 мас.7. кислородных соединений и ЛГКК с 4,8 мас.7. кислородных соединений, до и после отделения последних. В топливах, освобожденных от кислородных соединений, незначительное количество осадка появляется лишь после восьмого часа окисления и наростание его происходит с . постоянной скоростью до 24 ч окисления. Для топлив с кислородными соединениями логарифмическая зависимость между образующимся осадком и продолжительностью окисления сохраняется при 16-часовом периоде окисления.

Таким образом, режим определения по предлагаемому способу позволяет выявить максимальный, т.е. предельно возможный осадок, который может образоваться в топливе при данной температуре. По известному способу же возможно только сравнить отдельные виды топлив по ТОС, без выявления потенциально возможного осадкообразования.

Ниже приведены данные оценки топлив по количеству образующегося осадка по известному и предлагаемому способам (табл.3).

Формула изобретения

Способ оценки термоокислительной стабильности нефтяного топлива, включающий его окисление при 150-250 С в течение заданного времени и последующее определение количества образуницегося осадка, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше ния точности оценки, предварительно определяют содержание кислородных соединений в исходном топливе, одну порцию топлива обессмоливают и окисляют полученный продукт, а другую порцию топлива с содержанием кислородных соединений 0,05-0,20 мас.7 окисляют в течение 16-20 ч с посто1269018 8 дельно возможного осадка от содержания кислородных соединений в указанных порциях. янной скоростью и оценку термоокислительной стабильности ведут по графической зависимости содержания преТаблица 1

Количество объемов

Топливо топлива, пропускаемого через объем адсорбента — мин см адсорбента мин

0,02-0,05

15-20

Реактивное

3-5

0,01

Дизельное

Легкий газойль каталитического крекинга

0,5-1,0

О, 005

Таблица 2

Средние значения, мас. F.

Топливо

Отклонения

+0,4

2,26

1,35 2,28 1,36 1,355

Тяжелый газойль каталитического крекинга

4,42

Легкий газойль каталитического крекинга

2,98 6,38 2,97 2,975

6,42

-+ 0,2

Стандартное дизельное топливо

Объемная скорость перколяции, мл отбираемой жидкости

Параллельные определения кислородных соединений

2э71 4 42 2171 4в42 от средних значений, отн.Ж

1269018

Таблица 3

Топливо

Температура опрецеления для .предлагаемого способа и изИзвестный

Iipедлагаемый вестного, "С

Реактивное

ТС-1

7,6

150

10 5

15,0

150

8,5

150

6,5

12,3

Дизельное марки "Л"

170

23,8

620

29,0

170

770

25,6

170

556

ЛегКий газойль каталитичес. кого крекинга:

1 (из гидроочищенного сырья) 12,6

170

135,6

31,2

170

553 » (00 м

М

» /00 ф

» а" X

М (Ф

», 50

»

g»

» ф ь

Ъ»

Ъ»

Осадок, мг/100 мл, по способу

0,/ 0,г О,о 0,S (одермание Юислородных соединений Впюопоиое, нас, «/«

Фиг. 1

12690) 8

15О

9 mc

1 ф

b Q а

1 с, ь > 50 Ъ

4 ъ 4 O Ь

Ю

Р,/ о,г о, s о, с (одержание кислородных соединений о топх ва,мас. (Риг. 2 25

Ъ

1 го

1

1 о 5

1 > f0

М

5О

В fb . 2Ô

Продолжение аки сленин, ч Puz. У

Составитель Н.Богданова

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Иаксимишинец

Заказ 6027/45 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4