Эталонное топливо для определения цетанового числа дизельного топлива
Владельцы патента RU 2280065:
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП") (RU)
Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к эталонным топливам для определения цетанового числа дизельного топлива. Состав эталонного топлива для определения цетанового числа дизельного топлива содержит 0-100 об.% высокоцетанового и/или 0-100 об.% низкоцетанового компонента. Эталонное топливо в качестве высокоцетанового компонента содержит фракцию альфа-олефинов С14 с цетановым числом не ниже 75 и в качестве низкоцетанового компонента - тетрамеры пропилена с цетановым числом не выше 25. Эталонное топливо является более доступным и менее токсичным по сравнению с известным, характеризуется стабильным составом при хранении, что обеспечивает постоянство значений цетановых чисел и исключает необходимость их дополнительной проверки. 3 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к эталонным топливам для определения цетанового числа дизельного топлива.
Цетановое число - условный показатель, характеризующий самовоспламеняемость дизельного топлива в двигателе. Его определяют, сравнивая воспламеняемость испытуемого дизельного топлива с воспламеняемостью эталонного топлива, представляющего смесь низкоцетанового и высокоцетанового компонентов.
Известно, что в качестве эталонных топлив используются индивидуальные углеводороды - гексаметилдекан (цетан) и альфа-метилнафталин. Их цетановые числа соответственно равняются 100 и 0. Смешивая их в различных пропорциях, получают эталонные топлива, цетановые числа которых равняются процентному содержанию цетана в смеси. Цетан и альфа-метилнафталин называются первичными эталонными топливами.
(ГОСТ 3122-67 "Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа").
Недостатком первичных эталонных топлив является то, что они дефицитны и дороги, что ограничивает их применение.
Известны также вторичные эталонные топлива, представляющие собой продукты нефтепереработки.
ГОСТ 3122-67 предусматривает использование в качестве высокоцетанового вторичного эталонного топлива - газойля прямой перегонки из парафинистых малосернистых нефтей с цетановым числом не ниже 55 и в качестве вторичного низкоцетанового эталонного топлива - зеленого масла (смесь высокомолекулярных полициклических ароматических углеводородов) с цетановым числом не выше 20.
Недостатком известных вторичных эталонных топлив является непостоянство их цетановых чисел, связанное с изменением состава этих топлив при хранении, что усложняет их применение. Сложность заключается в необходимости неоднократной дополнительной проверки цетановых чисел вторичных эталонных топлив и составления так называемой переходной шкалы от первичных эталонных топлив ко вторичным путем проведения дорогостоящих дополнительных экспериментов. Кроме того, используемое в качестве вторичного эталонного топлива зеленое масло является дефицитным, а также токсичным, так как представляет собой смесь высокомолекулярных полициклических ароматических углеводородов.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка вторичных эталонных топлив для определения цетанового числа дизельного топлива, доступных и пригодных в качестве высокоцетанового и низкоцетанового компонентов, характеризующихся стабильным составом при хранении, что обеспечивает постоянство значений цетановых чисел и исключает необходимость их дополнительной проверки.
Поставленная задача решается предложенные составом эталонного топлива для определения цетанового числа дизельного топлива, содержащим высокоцетановый и/или низкоцетановый компонент. Эталонное топливо в качестве высокоцетанового компонента содержит фракцию альфа-олефинов С14 с цетановым числом не ниже 75 и в качестве низкоцетанового компонента - тетрамеры пропилена с цетановым числом не выше 25 при следующем соотношении компонентов, об.%:
| высокоцетановый компонент | 0-100 |
| низкоцетановый компонент | 0-100 |
Предлагаемое техническое решение предусматривает применение узких фракций продуктов нефтехимии, характеризующихся более низкой токсичностью и стабильным составом, что обеспечивает постоянство значений цетановых чисел. При этом потребителю переходную таблицу смешения составлять не нужно, эта таблица составляется производителем и поставляется одновременно с эталонным топливом.
В качестве высокоцетанового компонента используют фракцию альфа-олефинов C14, вырабатываемую по ТУ 2411-058-05766801-96, с цетановым числом не ниже 75, а в качестве низкоцетанового компонента - тетрамеры пропилена, вырабатываемые по ТУ 2411-044-05766801-95 с цетановым числом не выше 25. Характеристика этих компонентов представлена в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Характеристика предлагаемых вторичных эталонных топлив | ||
| Показатели | Высокоцетановый компонент - фракция альфа-олефинов С14 | Низкоцетановый компонент - тетрамеры пропилена |
| Внешний вид | Прозрачная бесцветная или светложелтая жидкость | |
| Фракционный состав, °С: | ||
| Температура начала перегонки | Не ниже 230 | Не ниже 180 |
| Температура выкипания 97,5% | Не ниже 250 | Не выше 220 |
| Остаток и потери, % | - | Не более 2,5 |
| Массовая доля, %: | ||
| Механических примесей | Отс. | Отс. |
| Воды | Не более 0,01 | Отс. |
| Цетановое число | Не ниже 75 | Не выше 25 |
| Плотность при 20°С, кг/м3 | 770-775 | - |
| Температура вспышки, °С | Не ниже 75 | Не ниже 50 |
| Температура самовоспламенения, °С | 245 | 385 |
| Концентрационные пределы воспламеняемости паров в смеси с воздухом, % об. | 0,6-5,5 | 1,4-7,5 |
| ПДК в области рабочей зоны, мг/м3 | 300 | 300 |
Определение цетанового числа предлагаемых вторичных эталонных топлив осуществляют в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 3122-67.
Для этого на моторных установках производят калибровку предлагаемых вторичных эталонных топлив по первичным эталонным топливам и составляют переходную шкалу от первичных эталонных топлив к вторичным, для чего готовят смеси первичных эталонных топлив, содержащих 20, 30, 40, 50% цетана в альфа-метилнафталине (т.е. имеющих цетановые числа 20, 30, 40, 50). Составленные смеси принимают за испытуемое топливо и подбирают к ним две смеси предлагаемых вторичных эталонных топлив, одна из которых имеет большую, а вторая меньшую воспламеняемость, по сравнению с испытуемым первичным эталонным топливом. Вторичные эталонные смеси при этом должны различаться между собой не более чем на четыре цетановые единицы.
После сравнения смеси первичных эталонные топлив со смесями вторичных эталонных топлив находят смесь вторичных эталонных топлив, эквивалентную испытуемому первичному эталонному топливу.
При снятии концевых точек шкалы за испытуемое топливо принимают вторичное эталонное топливо высоко- и низкоцетановое и берут его "в вилку" двух смесей первичных эталонных топлив. Концевой низкоцетановой точкой шкалы является смесь, состоящая из 20% цетана и 80% альфаметилнафталина.
На основании полученных точек строят переходную шкалу от первичных эталонных топлив к вторичным, которую можно представить как графически (прямая линия), так и в виде таблицы смешения.
Пример таблицы смешения представлен в таблице 2. Из таблицы 2 следует, что вторичное эталонное топливо представляет собой смесь высокоцетанового (фракция альфа-олефинов) и низкоцетанового (тетрамеры пропилена) компонентов в различных соотношениях, причем при смешении этих компонентов наблюдается аддитивность, то есть цетановое число смеси прямо пропорционально увеличивается с увеличением содержания высокоцетанового компонента в смеси.
Определение цетанового числа дизельного топлива при помощи предлагаемых вторичных эталонных топлив осуществляется аналогично вышеизложенному.
В качестве примера определены цетановые числа трех образцов товарных дизельных топлив марок "Л", "А" и "З" как с помощью первичных эталонных топлив, так и с помощью предлагаемых вторичных эталонных топлив. Определение проводили на двух моторных установках по ГОСТ 3122-67. В таблице 3 представлены результаты оценки цетановых чисел.
Как видно из данных таблицы 3, применение предлагаемых вторичных эталонных топлив позволяет определять цетановые числа товарных дизельных топлив и практически не искажает получаемый результат оценки.
| Таблица 2 | ||
| Пример таблицы смешения | ||
| Содержание в эталонном топливе, % об | Цетановое число | |
| Высокоцетанового компонента (фракции альфа-олефинов С14) | Низкоцетанового компонента (тетрамеров пропилена) | |
| 0 | 100 | 20 |
| 10 | 90 | 26 |
| 20 | 80 | 32 |
| 30 | 70 | 38 |
| 40 | 60 | 44 |
| 50 | 50 | 50 |
| 60 | 40 | 56 |
| 70 | 30 | 62 |
| 80 | 20 | 68 |
| 90 | 10 | 74 |
| 100 | 0 | 80 |
| Таблица 3 | ||||
| Результаты оценки цетанового числа дизельных топлив на первичных эталонных и предлагаемых вторичных эталонных смесях | ||||
| Наименование дизельного топлива | Метод определения цетанового числа по ГОСТ 3122-67 | |||
| Установка №1 | Установка №2 | |||
| первичное эталонное топливо | вторичное эталонное топливо | первичное эталонное топливо | вторичное эталонное топливо | |
| Марка "Л" | 53,7 | 52,5 | 53,0 | 53,0 |
| Марка "А" | 41,7 | 42,0 | 41,8 | 41,5 |
| Марка "З" | 46,0 | 45,8 | 46,4 | 46,5 |
Эталонное топливо для определения цетанового числа дизельного топлива, содержащее высокоцетановый компонент и/или низкоцетановый компонент, отличающееся тем, что оно содержит в качестве высокоцетанового компонента фракцию альфа-олефинов С14 с цетановым числом не ниже 75 и в качестве низкоцетанового компонента тетрамеры пропилена с цетановым числом не выше 25 при следующем соотношении компонентов, об.%:
| Высокоцетановый компонент | 0-100 |
| Низкоцетановый компонент | 0-100 |
