Статьи

Как и вязкость, температура застывания характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Для топочных мазутов марок 40 и 100 tзаст находится в пределах 22-25С и практически постоянна при хранении топлив. Тяжелые моторные топлива, получаемые смешением остаточных и дистиллятных фракций, довольно не стабильны, их tзаст при хранении может повышаться на 4-15С. Явление это присуще только топливам, содержащим остаточные компоненты - такие как флотский мазут Ф-5, моторное топливо ДТ и ДМ и экспортный мазут. Полагают, что повышение tзаст при хранении (регрессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых веществ с образованием более жесткой кристаллической структуры. Это свойство топлив очень затрудняет их применение и не позволяет гарантировать соответствующее качество после хранения и транспортирования.

     

Большое влияние на tзаст оказывают температура нагрева, скорость охлаждения, наличие или отсутствие перемешивания и даже диаметр сосуда, в котором она определяется. Для котельных топлив tзаст изменяется в зависимости от условий термической обработки. С повышением температуры термообработки до 40-70С tзаст топлива возрастает. Дальнейшее повышение температуры термообработки до 100С приводит к резкому ее снижению, что связано с изменением структуры топлива, а именно, с повышением температуры в структуре мазута, представляющего собой сплошную сетку, составленную из мелких игл с вкраплением в нее крупных кристаллических конгломератов парафинов, последние постепенно исчезают, и структура становится однородно сетчатой. Не менее важна и скорость охлаждения топлив. С увеличением скорости охлаждения tзаст, как правило, повышается вследствие возникновения большого числа центров кристаллизации, равномерно распределенных по всему объему и способствующих созданию прочной структурной решетки парафина.

      

Рассчитывать tзаст или установить ее значение во времени не представляется возможным, так как не удается учесть все факторы, влияющие на эту температуру, - продолжительность хранения, термические изменения, происходящие в процессе хранения.

     

Учитывая нестабильность tзаст, стандарты на флотский мазут, моторное топливо предусматривают гарантии изготовителя: по истечении 3 мес. хранения температура застывания не должна превышать установленного стандартом значения минус 5С - для флотского мазута и моторного топлива. Срок гарантии установлен, исходя из экспериментальных данных. Как правило, изменение tзаст после 3 мес. хранения крайне редко.

     

Регрессия tзаст обусловливает необходимость выработки топлива с запасом качества по этому показателю, что приводит к вовлечению в состав таких продуктов неоправданно большого количества дизельного топлива. Так, для получения флотского мазута Ф-5 на нефтеперерабатывающем предприятии вовлекают в мазут 50-60% дизельного топлива, а для получения топлива, удовлетворяющего требованиям ГОСТ 10585-75 по всем показателям качества, кроме tзаст, достаточно 12,5-40% дизельного топлива.

     

На снижение tзаст котельных топлив влияет температура застывания дистиллятной фракции. Нередко полагают, что чем она ниже, тем меньше дистиллятной фракции требуется для получения товарного мазута. Это справедливо до определенного содержания дистиллятного компонента в товарном мазуте. Практика показала, что для снижения tзаст мазута (когда используют 10-50% дизельных фракций) необходимо, чтобы tзаст дистиллятного компонента была не выше -10...-12С, в противном случае его содержание в смеси заметно возрастает. Например, для получения остаточного топлива с температурой застывания 10С потребуется 25% дизельного топлива с tзаст = -2С или 18% дизельного топлива tзаст = -12С.

     

Для снижения температуры застывания применяют депрессорные присадки, синтезированные на основе сополимера этилена с винилацетатом. Механизм их действия заключается в модификации структуры кристаллизующегося парафина, препятствующей образованию прочной кристаллической решетки.

     

С углублением переработки нефти содержание асфальто-смолистых веществ в топливах будет увеличиваться, поэтому все более острой становится проблема производства стабильных котельных топлив. Асфальтены в мазутах находятся в коллидном состоянии. Устойчивость асфльтено-содержащих дисперсных систем зависит от природы циклического углеводорода и его концентрации в дисперсной среде. Наличие ароматических и нафтеновых углеводородов повышает седиментационную устойчивость дисперсной системы, причем для ароматических углеводородов этот эффект значительно больше, чем для нафтеновых: ароматические углеводороды более склонны к взаимодействию с молекулами асфальтенов, растворимость последних тем больше, чем выше концентрация ароматического компонента. В такой среде асфальтены диспергируются с образованием тонкодисперсных коллоидных и молекулярно-дисперсных частиц. В среде парафиновых углеводородов образуется преимущественно грубодисперсная система. Так как нафтеновые углеводороды по строению являются промежуточными между парафиновыми и ароматическими, то и кинетическая и агрегативная устойчивость асфальтенов в них меньше, чем в ароматических и больше, чем в парафиновых.

     

Температура вспышки определяет требования к пожарной безопасности остаточных топлив. Для топлив, используемых в судовых  энергетических установках, нормируется температура вспышки в закрытом тигле (>75-80C), для котельных топлив - в открытом тигле (90-100С); эти нормы обеспечивают безопасную работу судовых энергетических и котельных установок. Разница между температурами вспышки в открытом и закрытом тиглях составляет примерно 30С:

Температура вспышки, С:                                              Мазут марки 40                                Мазут марки 100

в открытом тигле..............................................................92                                                     120

 в закрытом тигле..............................................................61                                                      93