Способ определения вида дизельного топлива, не содержащего депрессорных присадок

 

Изобретение относится к методам аналитического определения вида дизельного топлива (летнее и зимнее), не содержащего депрессорных присадок, и может быть использовано на местах применения дизельного топлива. Сущность способа заключается в определении вида дизельного топлива по величине индекса сорбции m, который определяют по предлагаемой расчетной формуле. Для реализации способа используют индикаторные трубки, представляющие собой стеклянные микрохроматографические колонки, заполненные сорбентом (цеолитом марки NaX), прошедшим предварительную обработку. Трубки с сорбентом приводят в контакт с анализируемым топливом через нижний торец трубки и определяют длины зон смачивания сорбента L₁ и L₂ через заданные отрезки времени (3 и 9 мин). Рассчитывают показатель индекса сорбции по расчетной формуле m= L² ₂/L₂-L₁). При m ≤ 150 - топливо летнее, m>150 - топливо зимнее. Технический результат изобретения заключается в разработке экспресс-метода определения вида топлива. 2 табл.

Изобретение относится к области анализа нефтепродуктов с помощью хроматографии, а именно к методам аналитического определения вида дизельного топлива (ДТ летнее - Л, зимнее - З), не содержащего депрессорные присадки, и может найти применение на местах применения дизельного топлива.

Основными показателями вида дизельного топлива, не содержащего депрессорные присадки, являются температура помутнения (Т_п) [1. ГОСТ 5066-91. Методы определения температуры помутнения, начала кристаллизации и кристаллизации] и температура застывания (Т_з) [2. ГОСТ 20287-91. Методы определения температур текучести и застывания]. Величина этих показателей определяет температурные пределы применения дизельных топлив. Например, температура окружающего воздуха при эксплуатации техники должна быть на 5^oС выше температуры помутнения применяемого ДТ [3. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия].

А именно, по значению Т_п и Т_з можно судить о виде дизельного топлива, т. к. для дизельных топлив летнего вида значение Т_п не выше минус 5^oС, Т_з не выше минус 10^oС, для ДТ зимнего вида значение Т_п не выше минус 25^oС, Т_з не выше минус 35^oС. Других показателей качества, способных определить вид ДТ и дать рекомендации по применению в условиях отрицательных температур, в настоящее время нет.

Из литературных данных [4. Энглин Б.А. Применение жидких топлив при низких температурах. - М.: Химия, 1980, с. 27; 5. Гуреев А.А., Азев B.C., Камфер Г. М. Топливо для дизелей. Свойства и применение. - М.: Химия, 1993, с. 189-210] известно, что низкотемпературные характеристики дизельного топлива, а именно температура застывания и температура помутнения, определяются его углеводородным и фракционным составами, а именно количеством и распределением н-парафинов ДТ. При этом установлено, что углеводородный состав хорошо коррелирует с зависимостями хроматографического разделения ДТ.

Несмотря на то, что при просмотре патентной информации выявлены технические решения, в которых используются хроматографические колонки с сорбентами, авторы считают, что известные способы решают другую задачу и не позволяют оценивать вид дизельного топлива.

Действительно известен способ определения углеводородного состава ДТ путем пропускания топлива через колонку с силикагелем с последующим определением углеводородов по длине люминесцирующей зоны силикагеля [6. Зрелов В. Н., Кичкин Г.И. Хроматография в нефтяной и нефтехимической промышленности. - М.: Гостоптехиздат, 1963, с. 52-58].

Известен способ хроматографического анализа группового состава углеводородных смесей путем пропускания анализируемой пробы через хроматографическую колонку, заполненную силикагелем, предварительно обработанным 1-2%-ным раствором щелочи, и промытую водой до нейтральной реакции, с последующим определением углеводородов по длине люминесцирующего слоя [7. А.с. СССР 794509, 1981. Зрелов В.Н., Красная Л.В., Постникова Н.Г. Способ определения углеводородного состава дизельного топлива].

В рассмотренных способах определяется углеводородный состав дизельных топлив, а именно количество ароматических и парафинонафтеновых углеводородов, путем пропускания через колонку с силикагелем, при этом не делается никаких выводов о принадлежности ДТ к зимнему или летнему.

Прототипом заявляемого способа является способ определения вида топлива на основании измерения показателя Т_з [2].

Метод определения температуры помутнения [1] заключается в постепенном охлаждении образца ДТ и определении появления первых кристаллов парафинов по сравнению с эталонным образцом, не подвергавшимся охлаждению. Эту операцию повторяют через каждый градус при достижении уровня температуры +5^oС до ожидаемой температуры помутнения. Температура, при которой в испытуемом топливе наблюдается появление мути, принимают за Т_п.

Сущность метода определения температуры застывания [2] заключается в предварительном нагревании пробы ДТ с последующим охлаждением с определенной скоростью и определением смещения мениска при наклонении пробирки с пробой на угол 45^o в течение одной минуты. Эти операции повторяются через каждые 2^oС до тех пор, пока не будет установлена такая температура, при которой мениск продукта остается неподвижным.

Недостатком этого метода определения является длительность определения, необходимость определения двух показателей, наличие дорогостоящего лабораторного оборудования и необходимость наличия запасов твердой углекислоты, что исключает возможность применения таких методов в полевых условиях.

Перед авторами стояла задача разработать экспресс-метод определения вида ДТ, для чего были проведены исследования по подбору сорбентов, способных после контакта с ДТ дать информацию о принадлежности данного дизельного топлива к определенному виду летнему - Л или зимнему - З.

Техническим результатом изобретения является снижение времени определения вида ДТ с одновременным упрощением технологии определения без снижения требования к достоверности результатов.

Указанный технический результат достигается тем, что для определения вида ДТ, не содержащего депрессорные присадки, применяют стеклянные трубки, заполняют их сорбентом, в качестве которого используют цеолит NaX, с зерном помола 0,05-0,16 мм, предварительно выдержанным при температуре 400^oС в течение 3 ч, осуществляют контакт сорбента с анализируемым топливом через нижний торец трубки, измеряют длины зон смачивания сорбента через отрезки времени 3 и 9 мин, определяют показатель индекса сорбции по следующей зависимости: где m - показатель индекса сорбции; L₁ - длина зоны смачивания сорбента за отрезок времени, равный 3 мин; L₂ - длина зоны смачивания сорбента за отрезок времени, равный 9 мин; и оценивают топливо как летнее при m≤150, а зимнее при m>150.

Используемый в качестве сорбента цеолит марки A (NaX) выпускается промышленностью по ТУ 38102281-88 в виде цилиндрических гранул диаметром 5-8 мм и длиной 5-10 мм, однако в технических условиях нет сведений об использовании этого сорбента для определения вида дизельного топлива, для чего авторы провели исследования по выявлению возможности использования данного сорбента в заявляемом способе и режимов его подготовки.

Суть способа заключается в том, что используя цеолит и стеклянные трубочки (микрохроматографические колонки), авторы создали фактически индикаторные трубки для определения вида ДТ (Л, З).

Индикаторные трубки представляют собой микрохроматографические колонки (стеклянные трубочки с внутренним диаметром 2,2-2,3 мм, длиной 150 мм), заполненные сорбентом (синтетическим цеолитом марки А, NaX, выпускаемым промышленностью по ТУ 38102281-88), прошедшим предварительную обработку. Показатель индекса сорбции m определяли для известных ДТ конкретного вида (Л, З) и выявили зависимость этого показателя (m) от низкотемпературных характеристик Т_з и Т_п. Получена база данных показателя m (в виде табл. 1).

Заполненную индикаторную трубку нижним торцом опускают в раствор дизельного топлива и измеряют длину зоны смачивания сорбента (L₁ и L₂) через отрезки времени 3 и 9 мин, и по расчетной формуле определяют показатель индекса сорбции m. На основании величины m топливо относят к зимнему виду при m>150 или летнему - при m≤150.

Показатель индекса сорбции m определяли для известных ДТ конкретного вида (Л, З) и выявили зависимость этого показателя m ДТ от его низкотемпературных характеристик Т_з и Т_п.

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1. Пробу анализируемого дизельного топлива объемом 5 мл помещают в цилиндр (ГОСТ 1770), снабженный измерительной линейкой с ценой деления 1 мм и крышкой с держателем. Опускают индикаторную трубку в цилиндр и в момент контакта нижнего торца ИТ с ДТ включают секундомер. Фиксацию зоны смачивания сорбента L₁ проводят через 3 мин (t₁) и L₂ через 9 мин (t₂) по шкале цилиндра. Точки отсчета времени t₁=3 мин и t₂=9 мин были выбраны по результатам полученной зависимости движения фронта сорбции для дизельных топлив. В этом диапазоне времени (3-9 мин) фронт сорбции имеет четкую прямолинейную зависимость, и время Δt в 6 мин позволяет отметить существенную разницу в положении высоты фронта сорбции, является достаточным и не требует увеличения этого интервала (6 мин), т.к. после 9 мин (10, 11 мин и т.д.) зависимость остается неизменной. К моменту времени 9 мин компоненты дизельного топлива успевают разделиться на сорбенте на свои составляющие и таким образом значение длины зоны смачивания позволят оценить количество компонента ДТ, отвечающего за его низкотемпературные свойства.

Значения длины зоны смачивания L₁ и L₂ подставляют в расчетную формулу и по величине полученного индекса сорбции m определяют вид ДТ согласно полученным при исследовании данным (табл. 1).

Были исследованы дизельные топлива, выпускаемые промышленностью по ГОСТам и ТУ, не содержащие депрессорные присадки. Вид этих топлив определялся по температуре застывания Т_з, ^oС, температуры помутнения Т_п, ^oС, и заявляемым способом. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Как видно из результатов испытаний, приведенных в табл. 2, заявляемый способ может быть использован при определении вида ДТ в полевых условиях. На анализ одного образца ДТ заявляемым способом затрачивается около 10 мин. Таким образом, применение изобретения позволит снизить время анализа, одновременно упростив условия определения вида ДТ.

Формула изобретения

Способ определения вида дизельного топлива, не содержащего депрессорных присадкок, отличающийся тем, что применяют стеклянные трубки, заполняют их сорбентом, в качестве которого используют цеолит NaX с зерном помола 0,05-0,16 мм, предварительно выдержанным при 400^oС в течение 3 ч, осуществляют контакт сорбента с анализируемым топливом через нижний торец трубки, измеряют длины зон смачивания сорбента через отрезки времени 3 и 9 мин, определяют показатель индекса сорбции по следующей зависимости: где m - показатель индекса сорбции; L₁ - длина зоны смачивания сорбента за отрезок времени, равный 3 мин;
L₂ - длина зоны смачивания сорбента за отрезок времени, равный 9 мин;
и оценивают топливо как летнее при m≤150, а зимнее - при m>150.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3