Д.т.н.
Сваровская Н.А., д.х.н. Колесников И.М., д.т.н. Марван А.А.
Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.
Губкина
ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ ПРИ
ХРАНЕНИИ
При хранении дизельных топлив (ДТ) в условиях подземных хранилищ в течение
года, двух, трёх и более лет со средней температурой хранения около 31 оС,
под воздушной подушкой в них протекают физико-химические процессы, приводящие к
изменению их химического состава и физико-химических свойств [1].
Наиболее важными свойствами ДТ являются
цетановые числа и распределения их
значений по глубине (слоям) отбора проб из хранилищ, плотность, температура
воспламенения, температура выкипания 90 %-ной фракции и др.
В настоящей работе приведены результаты
систематических исследований физико-химических свойств ДТ, которые были
отобраны из двух подземных хранилищ при средней температуре 31¸32 оС и температуре окружающей среды 29¸35 оС, размещённых в Северном регионе
Сирийской Арабской Республики. Из подземных хранилищ пробы ДТ отбирались с
верхнего, среднего и нижнего уровней хранения с последующим определением
физико-химических параметров: плотность (r1515), цетановое число, цетановый индекс, фракционный
состав, температура застывания (tзаст), температура вспышки (tвсп) и др.
Закономерность снижения величин цетанового
числа ДТ при хранении в течение 4-х лет, приведена на рис. 1. Анализ полученной
зависимости (рис. 1) позволяет отметить, что производная от цетанового числа (dЦ) по
времени хранения (dt) имеет отрицательный угол наклона: dЦ/dτ < 0.
Функциональное уравнение, описывающее полученную зависимость, можно представить
в логарифмически–степенной форме:
, (1)
где Ц – цетановое число; К – коэффициент, зависящий
от содержания парафиновых углеводородов; n – коэффициент, определяющий взаимодействие
парафиновых углеводородов.
После интегрирования уравнения (1) в
интервале изменения цетанового числа от начального значения (Цо) до
величины цетанового числа ко времени отбора пробы (Ц) и по времени от 0 до t получим:
. (2)
Выражение (2) можно представить в виде:
. (3)
Рис. 1 – Изменение величины цетанового числа ДТ от
времени хранения
По полученным экспериментальным данным,
приведённым на рис. 1, были рассчитаны численные значения констант: 
и 
, по уравнению (3). Они имели следующие численные величины: 
, а 
= 2,57.
Полученная нами математическая модель снижения величин цетановых
чисел ДТ по времени хранения имеет вид:
.
(4)
Экспериментально для подземных хранилищ
Северного региона САР было установлено, что величины цетановых чисел ДТ
снижаются по глубине слоёв отбора проб от верхнего (1), к среднему (2) и
нижнему (3) подземного хранилища, как показано на рис. 2.
Симбатно снижению цетановых чисел ДТ происходит увеличение температуры выкипания 90 %-ной фракции дизельного топлива по глубине слоёв отбора проб от верхнего (1), к среднему (2) и нижнему (3) в подземном хранилище, при времени хранения 2 и 4 года, как показано на рис. 3.
Рис. 2 – Изменение величины цетанового числа ДТ по
слоям отбора проб: 1 – верхний; 2 –
средний; 3 – нижний
С изменением химического состава за время
хранения ДТ 2 и 4 года возрастают такие показатели как относительная плотность
с 0,830 до 0,833 единиц и температура воспламенения с 67 оС до 72 оС.
Распределение свойств ДТ по глубине отбора проб приведено в таблице.
Рис. 3 – Изменение температуры выкипания 90 %-ной
фракции ДТ по слоям отбора проб: 1 – верхний; 2 – средний; 3 – нижний
Анализ полученного на-ми экспериментального материала (рис. 1–3, табл.) позволяет отметить увеличение плотности, общего содержания ароматических УВ, по глубине слоёв отбора проб ДТ от верхнего, к среднему и нижнему и снижение цетанового числа и цетанового индекса, что влияет на качество ДТ.
Из представленных экспериментальных данных
можно отметить, что качество ДТ ухудшается как с увеличением продолжительности
времени хранения в подземных хранилищах, так и по глубине слоёв расположения ДТ
в подземных резервуарах. Для усреднения качества ДТ нами предложено вести отбор
топлива с разных уровней [2], перемешивать его и добавлять к нему в необходимом
количестве цетаноповышающую присадку.
Таблица – Физико-химические свойства дизельного
топлива
|
Наименование параметра |
Значения параметров по годам и глубине
отбора проб ДТ |
|
|
2 года |
4 года |
|
|
|
Верхний слой хранилища |
|
|
Температура в слое, оС. |
31,7 |
31,1 |
|
Плотность отн., r1515 |
0,826 |
0,824 |
|
Общая ароматика, % |
28,0 |
29,7 |
|
Цетановое число |
52,3 |
52,0 |
|
Цетановый индекс |
53,7 |
53,0 |
|
Температура выкипания 90 %-ной фракции |
330,4 |
324,4 |
|
|
Средний слой хранилища |
|
|
Температура в слое, оС. |
31,9 |
31,3 |
|
Плотность, r1515 |
0,827 |
0,825 |
|
Общая ароматика, % |
28,2 |
30,1 |
|
Цетановое число |
52,2 |
52,0 |
|
Цетановый индекс |
53,5 |
52,8 |
|
Температура выкипания 90 %-ной фракции |
328,6 |
329,3 |
|
|
Нижний слой хранилища |
|
|
Температура в слое, оС. |
32,1 |
31,4 |
|
Плотность, r1515 |
0,828 |
0,826 |
|
Общая ароматика, % |
28,4 |
32,1 |
|
Цетановое число |
52,1 |
51,9 |
|
Цетановый индекс |
53,3 |
52,7 |
|
Температура выкипания 90 %-ной фракции |
328,8 |
324,7 |
1.
Амер Марван Аммар,
Колесников И. М., Сваровская Н.А. Закономерности изменения свойств дизельных
топлив при их длительном хранении. //Транспорт и хранение нефтепродуктов и
углеводородного сырья – М.: ЦНИИТЭнефтехим, НТИС, 2007, № 11.– с. 15–60.
2.
Амер Марван Аммар
Физико-химические свойства дизельных топлив в условиях подземного хранения –
М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008. – 237 с.
3.
Антипьев В.Н., Бахмат
Г.В. Васильев Г.Г., и др. Хранение нефти и нефтепродуктов: уч. пос. – М.: ФГУП
Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. – 557 с.