Способ определения агрегативной устойчивости нефтепродуктов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 53 А9) );(1)С 01 Я 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕН ЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ой аГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Московский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красиго Знамени институт нефтехимическои газовой промышленностиим. И.М.Губкина(56) 1.Носаль Т.П. и др. Разработкметодики определения агрегативнойустойчивости нефтяных дисперсныхсистем. - "Нефтепереработка и нефтхимия", 1978, У 7, с. 8-11.2.Авторское свидетельство СССРУ 1049786, кл. С 01 Б 11/00, 1981(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ,включающий последовательное введение в образцы нефтяного сырья ароматического концентрата и их термостатирование, о т л и ч,а ю щ и й с ятем,что,с целью упрощения способа,расширения видов анализируемого сырья иисключения влияния механических примесей, при установившейся температуреобразцов, на 5-10 С выше температуры застывания испытуемого нефтепродукта, определяют равновесную температуру в каждом образце при егоперемешиванни с постоянной скоростью, определяют зависимость равновесной температуры от концентрациидобавки и по минимальному значениюуказанной температуры судят об агрегативной устойчивости.11 Ь 1853 1Изобретение относится к физико- химическому анализу нефтепродуктов, в частности к определению агрегативной устойчивости вакуумных дистиллятов, нефтяных остатков, песков и би тумов, и может быть использовано в нефтяной,. нефтеперерабатывающей и нефтехимической промьпппенности.Известен спосособ определения аггативной устойчивости нефтепродук тов, содержащих асфальтены, заключа. ющийся в том, что испытуемый нефтепродукт растворяют в смеси толуолгептан, центрифугируют полученный раствор и по степени равномерности 15 распределения осажденных асфальтенов в верхнем и нижнем слоях раствора оценивают устойчивость данного нефтепродукта 1.Однако указанный способ неприго ден для определения агрегативной устойчивости продуктов, не содержащих асфальтены, в частности вакуумных дистиллятов. Кроме того способ является сложным, продолжи тельным и связан с введением в нефтяные дисперсные системы (НДС) растворителя, искажающего результаты исследования.Наиболее близким к изобретению является способ определения агрегативной устойчивости, заключающийся в том, что в нефтепродукт последовательно вводят порциями 0,5-5 мас.7 .ароматический концентрат, содержащий 50-100 об.7. ароматических углеводо 35 родов. В полученных смесях последовательно определяют вязкость при температуре, на 2-3 С ниже температуры помутнения исходного нефтепродукта, и по минимальному значению вязкости судят об его агрегативной устойчивости 21. Данный способ непригоден для определения агрегативной устойчивости нефтяных остатков (мазуты, гудроны, битумь 1, пеки), так как в них невозможно определить температуру помутнения, а также эти продукты обладают высокой вязкостью. Кроме того, 50 способ является сравнительно сложным и требует очистки сырья от механических примесей.Цель изобретения - упрощение способа определения агрегативной устой чивости нефтепродуктов, расширение видов анализируемого сырья и исключение влияния механических примесей. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения агрегативной устойчивости нефтепродуктов, включающему последовательное введение в образцы нефтяного сырья ароматического концентрата и их термостатирование, при установившейся температуре образцов, на 5-10 С выше температуры застывания испытуемого нефтепродукта, определяют равновесную температуру в каждом образце при его перемешивании с постоянной скоростью, определяют зависимость равновесной температуры от концентрации добавки и по минимальному значению указанной температуры судят об агрегативной устойчивости. Под равновесной температурой понимают ту температуру, которая устанавливается в образце при его перемешивании через определенное время.Изобретение основывается на новой модели строения нефти и нефтепродуктов, которая базируется на принципах физико-химической механики НДС.В соответствии с этой моделью нефть и нефтепродукты при определенных условиях содержат в своем составе сложные структурные единицы (ССЕ), представляющие собой надмолекулярные образования, окруженные сольватной оболочкой. В частности, при температуре, на 5-10 С выше температуры застывания, нефтяное сырье находится с связано-дисперсном состоянии. При воздействии на такие системы размеры ССЕ изменяются экстремально,что находит отражение в экстремальном изменении свойств нефтепродуктов, в частности структурной вязкости., агрегативной устойчивости и т.п.Воздействие на НДС может осуществляться различными способами - электрическим, механическим, введением аромати - ческих добавок в малых концентрациях и т.д. Энергия, подведенная к НДС, в частности при ее перемешивании,пре- . образовывается в тепло за счет сил внутреннего трения (структурной вязкости), В то же время часть ее может расходоваться на уменьшение размеров ССЕ. В случае агрегативно: неустойчивой НДС, которая характеризуется большим размером ССЕ с прочной соль- ватной оболочкой, подведенная энергия преобразуется лишь в тепло, При переводе НДС в агрегативно устойчи1161853 4 вое состояние за счет введения небольшого количества ароматическойдобавки прочность сольватной оболочки уменьшается, часть подведеннойэнергии тратится на разрушение ОСЕ(уменьшение размеров). Поэтому вэтом случае тепла выделяется меньшепо сравнению с агрегативно неустойчивой системой и температура продукта повышается менее интенсивно. Таким образом, по характеру изменениятемпературы нефтепродукта можно судить об его агрегативной устойчивости. Способ осуществляется следующимобразом,Готовят пробы нефтепродукта, содержащие различное количество ароматического концентрта (О, 5-30 мас. ) .Полученные смеси в равном количестве(50-100 г) помещают в одинаковые .химические стаканы и термостатируютпри температуре, на 5-10 С вьппе температуры застывания испытуемого нефтепродукта. После достижения пастоянной температуры во всех стаканахдля каждого образца определяют приперемешивании температуру продуктачерез равные промежутки Мремени,например 1 мин, до достижения равновесной температуры. Скорость перемешивания во всех случаях должна бытьодинаковой. Определяют зависимостьравновесной температуры от концентрации добавки и по ее минимальномузначению судят об агрегативной устойчивости. Наибольшая и наименьшая равновесные температуры соответственно относятся к наименее и наиболееагрегативно устойчивым состояниямпродукта.В качестве ароматических концентратов могут быть использованы экстракты селективной очистки масел,смола пиролиза, заксйлольная фракция и т.п,Экстракты масляных фракций получают в качестве побочного продукта при селективной очистке прямогонных ва куумных дистиллятов на масляных блоках нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Концентрация ароматических углеводородов в экстрактах зависит от природы исходного сырья и режима 55 экстракции и колеблется в пределах 50-100 об.Пределы температуры выкипания экстрактов составляют 300-350, 350-400 и 370-500 С соответственно для 1,2 и 3-й фракции.Смола пиролиза образуется в процессе пиролиза различных уГлеводородных Фракций, Выход смолы составляет до 30-40 мас.на сырье. Содержание ароматических углеводородовв смоле с пределами температуры вы"кипания 300-500 С составляет 75 - .1 О 80 об.Заксилольную фракцию получают натопливных блоках НПЗ после выделениябензола, толуола и ксилолов из продуктов каталитического риформинга.Такая фракция выкипает при температуре вьппе 300 С и содержит 90 -95 об.ароматических углеводородов.П р и м е р 1Готовят 11 образцов вакуумного газойля по 50 г каж дый с концентрацией 0-5 мас.% экстракта селективной очистки малянойфракции (3, табл, 1) в химическихстаканах емкостью 100 мпПолученные образцы термостатируют при 23 С 25 (температура застывания вакуумногогазойля 18 С). В соответствии с предФ4лагаемым способом измеряют температуру образцов при постоянной скоростиперемешивания через равные промежутки времени (1 мин) до достижения равновесной температуры. Определяют зависимость равновесной температуры отконцентрации добавляемого экстрактаи по минимальному значению указаннойтемпературы судят об агрегативной 35устойчивости вакуумного газойля всмеси с экстрактом.В табл. 1 представлены результатысравнения способов определения агре-огативной устойчивости указанного газойля.Из приведенных данных видно, чтопри перемешивании образца, содержащего 2 мас. ., он имеет минимальную рав 5навесную температуру - 24,4 С. В тоже время этот образец максимально агрегативно устойчив. П р и м е р 2. Готовят 11 образцов мазута западно-сибирской нефти по 50 г каждый с концентрацией 0 - 5 мао.Ж экстракта селективной очистки 3-й масляной Фракции в химических стаканах емкостью 100 мл. Полученныео .г образцы термостатируют при 27 Со (температура застывания мазута 17 С). В соответствии с предлагаемым способом измеряют температуру образцов при постоянной скорости неремешиваТаким образом, предлагаемый способ позволяет расширить виды анали зируемого сырья, исключить влияниемеханических примесей,.а также зна. - чительно упростить методику,Таблица 1 Количество добавляемого экстракта, мас.Х Показатели 0 Ое 5 1 эО 1 ъ 5 2 фО 2 е 5 ЗвО Зв 5 4 эО 4 в 5 5 юО Равновесная температура 27, 1 26,3 25,8 24,6 24,4 25,8образца,фС (предлагае" мый способ) 26,3 27,0 27,1 27,0 2 бф 4 Вязкость, сст (способ 210 180 168 160 185 205 .212 216 220 238прототип) Агрегативная устойчи- Р Р Р Нр Нр Нр Р Р Р Р Р вость в течение месячяого наблюденйя Н р и м в ч а н и е. Р - расслаивается; Нр - не расслаивается. ния через 1 мин до достижения равновесной температуры. По зависимости равновесной температуры от концентрации экстракта судят об агрессивной устойчивости мазута.При сравнении предлагаемого способа с результатами определения агрегативной устойчивости мазута по способу-аналогу, а также с результатами вакуумной перегонки смесей с указанной концентрацией добавки (табл. 2) видно, что минимальная равновесная температура, достигаемая при концентрации добавки 1,5 мас.Е соответствует наибольшему Фактору устойчивости и выходу вакуумного дистиллята. Это свидетельствует о его максимальной агрегативной устойчивости.. Исключение необходимости определения вязкости, достигаемое в предлагаемом способе, упрощает методику оценки агрегативной устойчивости и не требует очистки сырья от механических примесей, поскольку устойчивость определяют по зависимости непосредственно измеренной при перемешивании электрической лабораторной мешалкой равновесной температуры от концентрации ароматизированной добавки, в то время как измерение вязкости связано с использова 161853бнием различного типа капиллярныхвискозиметров, которые чувствительны к наличию механических примесейв испытуемом сырье иэ"за забивкикапилляра, а также требуют калибровки и тщательной очистки и промывки.Кроме того, предлагаемый способ позволяет расширить виды анализируемого сырья (включить в объекты исследования высоковязкие, темные неФтепродукты типа мазута, гудрона ит.п.), так как предполагает проводить оценку агрегативной устойчивости при температуре, на 5-10 С вышетемпературы застывания, которая легко измеряется для любого нефтепродукта, в то время как температурупомутнения, используемую в прототипе,возможно определять лишь для светлыхфф (прозрачных) неФтепродуктов, типавакуумных дистиллятов. Вместе с тем,ио способу-прототипу невозможно определять агрегативную устойчивость длявысоковязких структурирующихся нефтепродуктов, так как они теряют текучесть при указанных условиях.1161853 Т абаяаа 3 1Количество добавляемого экстракта, мас Л Показатели 2,5 3 Равновесная температура,С Фактор устойчивостиво способу-аналогу 0,85 9 0,96 1,00 0,95 0 83 0,82 0,81 9,81 0,83 Ваасод вакууиидистипаята + г 51 50 47 4 41 4 45,44 43 42 ф - вакууьаая перегонка производилась по Вогданову, отбирала и,к. - 450 фС. орректор Г. Реаетникодпис коекомитета СССР открытийшская наб д,4/5 В9,8 30, 30,0 2