способ определения вида дизельного топлива, не содержащего депрессорных присадок

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 m150, а зимнее - при m>150.

Описание изобретения к патенту

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 m150, 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 m150.

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 t 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.