27.03.2015

Антигели (депрессорные и диспергирующие присадки) для дизельного топлива

Начало зимней эксплуатации дизельного двигателя начинается с понижения температуры воздуха до +5 °C. Эксплуатация от этой отметки и ниже требует особых подходов к применяемому топливу и прочим технологическим жидкостям.

Существует три марки дизельного топлива: летнее, зимнее и арктическое.
Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха выше 0 °С;
З — зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь температуру застывания < -35 °С и температуру помутнения < -25 °С) или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь температуру застывания < -45 °С и температуру помутнения <-35 °С);
А — арктическое, температура применения которого до -50 °С.

Такое деление обусловлено наличием различных примесей в дизельном топливе. Особенное внимание уделяется Н-парафинам, а именно – летнее дизтопливо отличается от зимнего большей концентрацией так называемых длинноцепочных молекул парафинов, которые начинают кристаллизоваться уже при положительных температурах.

Изменение текучести дизельного топлива проходит в три стадии:
1) при достижении температуры помутнения топлива — температуры, при которой парафины, присутствующие в топливе, переходят в твердое состояние. Визуально данную температуру можно определить по началу образования осадка.
2) при достижении предельной температуры фильтруемости — наиболее важного параметра для двигателя. Это температура, при достижении которой дизтопливо забивает фильтр и перестает поступать в топливный насос высокого давления.
3) при достижении температуры потери текучести (застывания) – температуры, при которой молекулы Н-парафинов укрепляют связи до такой степени, что топливо превращается в желе. Топливо невозможно прокачать по топливной системе и подать в камеру сгорания.

Для дизельного двигателя наиболее важным является параметр предельной фильтруемости, так как при помутнении топливо еще способно проходить через фильтры. В этих условиях двигатель, хотя и с некоторыми перебоями, но продолжает работать до тех пор, пока не начнется агломерация – соединение молекул парафинов. Как только парафиновые агломераты достигнут размеров, сопоставимых с диаметром микропор фильтра тонкой очистки топлива, он будет заблокирован белым парафиновым гелем.

Стоит отметить, что наличие в топливе парафинов является важнейшим смазывающим компонентом топлива, которое имеет огромное значение для эксплуатации в частности топливных насосов высокого давления.

Для получения зимнего и арктического топлив, необходимо уменьшить количество парафинов в исходном продукте.

Для удаления Н-парафинов на нефтеперерабатывающих заводах используют несколько технических приемов называемых депарафинизация.

Чтобы выдержать требуемую температуру застывания, обычно стремятся либо готовить дизельное топливо из малопарафинистых сортов нефти, дающих дистилляты с достаточно низкими температурами застывания, либо понижают конец кипения дизельного топлива, чтобы уменьшить содержание концевых фракций с наиболее высокими температурами застывания. Однако такие пути улучшения низкотемпературных свойств достаточно дороги.

Подавляющее большинство промышленных процессов депарафинизации основано на свойстве парафинов снижать при охлаждении растворимость в различных растворителях, в том числе и в нефтяных продуктах, выделяясь при этом из раствора в виде кристаллических образований, которые отделяют от раствора в большинстве случаев либо фильтрацией, либо центрифугированием. Такой метод называют депарафинизация кристаллизацией.

Другим свойством парафина, используемым при депарафинизации, является его способность образовывать с некоторыми веществами твердые комплексы, нерастворимые в нефтяных продуктах. В качестве веществ, образующих с парафинами нерастворимые комплексы, в настоящее время применяется карбамид (мочевина). Этот метод называется карбамидной депарафинизацией. Однако удаление твердых углеводородов вышеизложенными методами уменьшает выход дизельного топлива и приводит к снижению его цетанового числа, что ухудшает воспламеняемость топлив. Кроме того, при карбамидной депарафинизации полное удаление высокомолекулярных углеводородов не достигается.

Третий принцип депарафинизации исходит из способности некоторых растворителей по-разному растворять низкозастывающие и высокозастывающие компоненты нефтяных продуктов, что позволяет извлекать низкозастывающие компоненты экстрагированием такими растворителями. Данный процесс получил название экстрадиционной депарафинизации.

Четвертый принцип депарафинизации основан на способности сорбентов избирательно адсорбировать из нефтяного сырья либо застывающие, либо низкозастывающие его компоненты. Так, активированный уголь способен адсорбировать застывающие компоненты (парафины).

Помимо промышленных способов депарафинизации на местах прибегают к следующим способам:
— разбавить летнее дизельное топливо зимним. Как правило, при таких действиях не учитываются следующие моменты: процентное соотношение зимнего топлива и летнего могут сильно варьироваться (желательно делать это в лабораторных условиях).
— добавление различных растворителей, таких как бензин, спирт, керосин. Действительно, таким способом можно получить топливо более устойчивое к морозам, чем исходное, но тут важно понимать, что такое топливо может серьезно осложнить эксплуатацию дизельного двигателя в долгосрочном периоде. Ненормированное добавление бензина, керосина, спирта и т.п. может существенно сказаться на высокоточных деталях дизельного двигателя, особенно на топливном насосе. Например, парафин растворяется и связывается в осадок при использовании керосина, при этом смазывающие способности топлива резко падают, топливные насосы выходят из строя.

Наиболее перспективный способ улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива — добавление соответствующих присадок – депрессоров и диспрегаторов:

Антигели (депрессорные присадки к дизтопливу)

Назначение депрессорных присадок — снижение температуры застывания и предельной температуры фильтруемости дизельных топлив. В основном они применяются на НПЗ при выработке стандартных топлив, но могут быть использованы и потребителем для улучшения низкотемпературных свойств топлив, имеющихся в данный момент в распоряжении.

Главное действие депрессорной присадки — изменение формы и размера кристаллов парафина, формирующихся при понижении температуры дизельного топлива. Молекулы депрессора оседают на кристаллах парафина и не позволяют им срастаться в агломераты с размерами более 3…5 мкм, которые будут задерживаться топливными фильтрами и приводить к отказу топливной системы двигателя. С понижением температуры, наоборот, молекулы депрессорной присадки создают искусственные очаги кристаллизации парафинов, притягивая их к себе. В обоих случаях кристаллов парафина оказывается больше, чем в ДТ без депрессора. При этом размеры кристаллов намного меньше, и они не так быстро забивают фильтр тонкой очистки. Присадка – антигель препятствует замерзанию топлива в топливопроводе и не дает забиваться фильтрам. Кроме этого, эта присадка связывает воду из топлива.

Депрессорные присадки к дизельному топливу (антигели) в основном состоят из алифатических и ароматических дистиллятов нефти, полимеров метакриловой кислоты или сополимеров этилена с винилацетатом.

При использовании антигелей следует помнить о следующем:
– универсальные присадки для улучшения низкотемпературных свойств дизтоплива менее эффективны, чем специальные антигели, так как снижается концентрация депрессорной присадки;
– оптимальная концентрация антигеля указана в инструкции, увеличение концентрации не улучшает свойства дизтоплива и положительного эффекта не обеспечивает;
– температура фильтруемости дизтоплива важнее температуры его замерзания;
– эффективность антигеля в значительной степени зависит от качества используемого дизтоплива (цетанового числа, температурных параметров и т. д.).

При одновременном использовании сразу нескольких топливных препаратов необходимо учитывать их совместимость, чтобы избежать возможного антагонистического эффекта составляющих их различных поверхностно – активных веществ.

Диспергаторы парафинов

Диспергаторами парафинов являются препараты, которые препятствуют осаждению парафинов, но при этом не являются заменой для депрессоров. Они предотвращают расслоение топлив с депрессорными присадками при холодном хранении.

В этих условиях в топливе образуются две фазы: верхняя, светлая, и мутная, нижняя, обогащенная парафинами. Оба слоя подвижны, но если топливо отбирается сверху, то запуск и работа двигателя протекают нормально (хотя цетановое число этой части топлива может быть пониженным). Если отбор происходит снизу, двигатель не запускается или работает неустойчиво. Использование диспергаторов парафинов позволяет предотвратить расслоение.

Суть работы диспергатора заключается в том, что он распределяет твердые кристаллы. Диспергатор добавляется в состав топлива вместе с депрессором, где образует некоторое количество мелких кристаллов, между которыми возникает электростатическое поле, которое в свою очередь равномерно распределяет эти кристаллы по всему объему. Сопоставление размера частиц показывает, что охлажденное летнее топливо в «чистом» виде содержит частиц, размер которых достигает 500 мкм, в то же время введение депрессоров уменьшает размер до 50 мкм, при введении в состав еще и диспергатора парафина размер сокращается до 5 мкм.

Комплексная работа депрессоров и диспергаторов является наилучшим решением, к которому пришли специалисты.

Несмотря на то что сами диспергаторы парафинов на температуры застывания и фильтруемости влияют мало, будучи добавленными к депрессорам, они позволяют в 1,5 раза снизить эффективную концентрацию последних.

Каждый вид топлива требует определенное соотношение диспергатора и депрессора, так как установлено, что нарушение оптимального соотношения не дает никакого эффекта. Оптимальное значение для каждого вида дизтоплива устанавливается индивидуально.

  • Поделиться ссылкой