Система методов контроля низкотемпературных и экологических свойств дизельных топлив

В условиях современной экономики возникает необходимость постоянного совершенствования эффективности производства при одновременном повышении качества и экологичности выпускаемых продуктов. В частности в сфере нефтепе- реработки и нефтепродуктообеспечения ведущая роль на сегодняшний день при- надлежит улучшению показателей качества и экологичности топлив в процессе их производства и хранения. При этом эффективность будет обусловлена сохранени- ем объемов и качества продуктов с минимальными потерями при их производстве и хранении, а также повышением глубины переработки нефти. Планирование и обеспечение качества топлива в свою очередь возможны только в условиях его тщательного контроля. Необходимость обеспечения достоверности и точности измерения существующих показателей качества и внедрения новых показателей определяют актуальность настоящего диссертационного исследования.
Актуальность исследований по данной проблеме обусловлена неполнотой и недостаточностью разработок в области теории и практики оценки качества ди- зельного топлива в условиях отрицательных температур. Дизельное топливо (ДТ), производимое на отечественных нефтеперерабатывающих предприятиях, должно соответствовать требованиям Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 013/2011), а также ГОСТов. Совокупность экологических свойств топлива должна отражать не только содержание общей серы, но и его низкотемператур- ные параметры. Одна из проблем, с которыми сталкиваются производители топ- лив, состоит в рациональном потреблении присадок, большая часть которых им- портного производства. Создание системы методов квалификационного подхода при выборе низкотемпературных присадок в зависимости от их взаимодействия с топливом позволит минимизировать потери и рационально использовать имею- щиеся ресурсы.
5
Объект исследования: контроль качества дизельных топлив при их произ- водстве и хранении.
Предмет исследования: обеспечение низкотемпературных и экологических свойств дизельных топлив
Степень разработанности темы
Научное и практическое значение представляет исследование влияния угле- водородного состава дизельных топлив на их низкотемпературные свойства, обеспечение стабильности при холодном хранении, а также совершенствование процессов обессеривания прямогонных дизельных фракций.
На основе результатов исследований ведущих ученых Т.Н. Митусовой, М.М. Лобашовой и других, выявлена возможность улучшения системы методов контроля зимних дизельных топлив. В работах Т.Н. Митусовой не акцентируется внимание на содержании тяжелых парафинов (после С23), лишь приводятся аль- тернативные варианты улучшения дизельного топлива по фракционному составу для снижения концентрации в нём депрессорно-диспергирующей присадки (ДДП). В диссертации М.М. Лобашовой приведены ориентировочные данные по составу С18/32 н-алканов и их влиянию на седиментационную устойчивость ди- зельных топлив. Описано влияние фракционного состава ДТ на низкотемператур- ные свойства. Представлено рациональное содержание С18/32 алканов для зим- них и летних дизельных топлив.
Данные рекомендации имеют общий характер и не учитывают того, что ДДП не универсальны, к каждому дизельному топливу присадку подбирают ин- дивидуально. Это объясняется необходимостью соответствия размеров и геомет- рии молекул полимера присадки размерам средней молекулы парафинов топлива.
Требует дополнительного изучения возможность искусственного рас- ширения фракционного состава, длины углеводородной цепи н-алканов, их моле- кулярно-массового распределения за счет вовлечения тяжелого компонента в ди- зельное топливо с присадкой. Остается важным вопрос рассмотрения влияния тя- желого компонента на изменение температуры помутнения и предельной темпе-

6
ратуры фильтруемости. Ещё одним фактором, влияющим на эффективность дей- ствия ДДП, является их поведение после холодного хранения.
Необходимость соответствия требованиям ТР ТС 013/2011 определяет важ- ность изучения процессов улучшения экологических свойств дизельных топлив. В связи с дороговизной существующих процессов гидроочистки актуальна разра- ботка альтернативных процессов обессеривания, таких как окисление серосодер- жащих соединений с последующей их адсорбцией и определение условий данного процесса для прямогонных топлив.
Существенный вклад в изучение процессов окисления серосодержащих со- единений дизельных топлив внесли Е.Б. Кривцова, А.К. Головко, В.П. Томина, Н.К. Ляпина, Г.Ф. Большаков, другие исследователи. В работах рассматривается применение различных окислителей, таких как кислород воздуха, пероксид водо- рода, различные органические пероксиды, а также использование катализаторов с большой поверхностью поглощения, содержащих тяжелые металлы и адсорбенты.
Цель диссертационной работы
Совершенствование системы методов контроля низкотемпературных и эко- логических свойств дизельных топлив в процессе производства и хранения для обеспечения их качества.
Задачи исследования:
1. Провести анализ и усовершенствовать систему методов контроля низко- температурных свойств дизельных топлив с созданием соответствующего инфор- мационно-измерительного комплекса.
2. Исследовать влияние углеводородного состава на межмолекулярное взаимодействие топлив с присадками и определить допустимые диапазоны со- держания нормальных алканов с углеводородными цепями различной длины на основе усовершенствованной системы методов контроля.
3. Получить арктическое дизельное топливо, удовлетворяющее требо- ваниям ГОСТ 32511–2013, расширив его ресурсную базу путем расширения фракционного состава и увеличения длины цепи н-алканов, используя усовер- шенствованную систему методов контроля.

7
4. Исследовать эффективность действия депрессорно-диспергирующих присадок, в том числе после их длительного хранения, на низкотемпературные свойства дизельного топлива.
5. Обосновать выбор условий процесса сероочистки прямогонной ди- зельной фракции ванкорской нефти.
Научная новизна работы
1. Предложена усовершенствованная система методов контроля ди- зельных топлив, которая в составе исполнительной системы производства (MES по ГОСТ Р 53798-2010) позволяет улучшить их низкотемпературные свойства и расширить ресурсную базу.
2. Разработана новая непараметрическая модель зависимости результатов процесса каталитической гидродепарафинизации от показателей качества исход- ной дизельной фракции при производстве ДТ, отличающаяся от существующих моделей возможностью осуществления прогноза в условиях неопределенности, которая позволяет усовершенствовать систему поддержки принятия решений на уровне заводского технолога или оператора установки.
3. Впервые определены рациональные условия процесса эффективной се- роочистки прямогонной дизельной фракции ванкорской нефти путем окислитель- ного обессеривания кислородом воздуха с последующей адсорбцией.
Теоретическая и практическая значимость работы
Усовершенствованная система методов контроля низкотемпературных свойств топлив является существенным развитием теоретических исследова-ний в области поведения сложных углеводородных систем. Полученные теоретические результаты позволяют, на уровне деятельности исполнительной системы произ- водства (MES), путем искусственного расширения фракционного состава и длины углеводородной цепи н-алканов влиять на изменение температуры помутнения и предельной температуры фильтруемости дизельного топлива.
Предложенные рекомендации для оценки эффективности действия де- прессорно-диспергирующих присадок позволяют подбирать присадку к топливу и

8
своевременно выявлять причины увеличения дозировок ДДП при его производ- стве.
Предложенные практические условия окислительного обессеривания могут применяться в пунктах выработки дизельного топлива для собственных нужд вблизи месторождений, где нецелесообразно использование дорогостоящей уста- новки гидроочистки дизельных топлив для уменьшения содержания серы до тре- буемых значений.
Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач и выполнения исследований использовались физико-химические методы исследо- вания нефтепродуктов, элементы теории измерений, непараметрическая прогноз- ная модель, статистический метод регрессионного анализа.
Положения, выносимые на защиту:
1.Усовершенствованная система методов контроля дизельного топлива поз- воляет улучшить их низкотемпературные свойства и расширить ресурсную базу. Зависимости эффективности действия депрессорно-диспергирующих присадок от времени их холодного хранения, от состава топлива по н-алканам, позволяют ис- полнительной системе производства своевременно выявлять причины увеличения дозировок ДДП и принимать необходимые меры для их устранения и доведения показателей качества топлив до требуемых норм.
2.Разработанная непараметрическая модель предоставляет возможность прогноза результатов процесса каталитической депарафинизации в зависимости от показателей качества исходной дизельной фракции при производстве ДТ.
3.Предложенный метод окислительного обессеривания кислородом воздуха с последующей адсорбцией серосодержащих соединений дает возможность уменьшить содержание серы прямогонной дизельной фракции ванкорской нефти до требуемых значений.