- •Химия факультеті магистратура
- •Мұнай мен көмірден алынған дизель отынының сапасын жақсарту
- •Алматы 2011 резюме
- •Нормативтік сілтемелер
- •Глоссарий
- •Белгілеулер мен қысқартулар
- •1 Әдебиеттерге шолу
- •4 Кесте – Жылдың әр түрлі мезгілдерінде фильтрлену температурасына тәуелді
- •1 Индикаторлы диаграмма – Дизельді қозғалтқыштарда отынның жануы
- •2 Индикаторлы диаграмма – Дизель отынының тұтқырлығының температураға тәуелділігі
- •1.2.1 Гидротазалау процесінің термодинамикасы, химизмі және механизмі
- •1.2.2 Көмір және мұнай дистилляттарын гидротазалау және гидрокрекинг процестерінің катализаторлары
- •Көмір дистилляттарын гидротазалау мен гидрокрекингілеу катализаторлары 11-кестеде берілген.
- •2 Эксперименттті жүргізу әдістемелері
- •2.1 Шикізаттың және катализатордың сипаттамалары
- •2.1.1 Экспериментті жүргізу әдістемесі мен құрал-жабдықтары
- •2.2 Алынған өнімдерді анықтаудың физико-химиялық әдістері және құрал-жабдықтары
- •14 Кесте – пост 2Мк аппаратының техникалық көрсеткіштері
- •2.2.2 Дизель отынының лайлану, қату және шекті фильтрлену температураларын анықтау
- •Дизель отынының фракциялық құрамын анықтау
- •2.2.4 Дизель отынының цетан индексін есеп жолымен анықтау.
- •2.2.5 Дизель отынын озондау
- •2.2.6 Газдын тығыздығын пикнометр көмегімен анықтау
- •2.2.7 Йод санын анықтау
- •2.2.8 Электронды микроскопия.
- •2.2.9 Инфрақызыл спектрлік анализ
- •2.2.10 Газды–хроматографиялық талдау
- •2.2.11 Дизель отынының тығыздығын пикнометр көмегімен анықтау
- •2.3 Өлшемдер мен эксперимент қателіктері
- •3 Экспериментттік бөлім және нәтижелерді талқылау
- •3.1 Зерттеу нысаны, гидрлейтін орта және катализатор сипаттамалары
- •Промотирленген Ni-қаңқалы катализаторлар әртүрлi көмiрсутектi шикiзаттарды, күкiрттi мұнайды, қайнау температурасы 1800с және одан жоғары температурадағы фракцияларды гидротазалауда қолданылады [77].
- •3.4 Озондаудың гидрлеу процесіне әсері
- •5 Гистограмма. Тауарлы дизель отындарының күкірт мөлшерінің озондау жағдайына тәуелді өзгеруі
- •Cурет 23 – Көлемдік жылдамдығы 0,5 л/мин озон-ауалы қоспамен және 30 мин уақыт аралығында озондалған пмөз-ң тауарлы дизель фракциясының иқ-спектроскопия әдісімен алынған кескіні
- •Cурет 24 – Көлемдік жылдамдығы 0,125 л/мин озон-ауалы қоспамен және 60 мин уақыт аралығында озондалған «Жанажол» кен орны дизель фракциясының иқ-спектроскопия әдісімен алынған кескіні
- •Қорытынды:
- •Пайдаланылған әдебиеттер:
1 Әдебиеттерге шолу
Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Қазіргі кезде дизель отындарына деген талап қарқындады. Дизель отындарының сапасын жақсарту жолында еуропалық мемлекеттер көп еңбек етуде. Бұл елдерде дәл осы отындарға қатысты талаптарды қатаңдату жөніндегі концепция жасалған, әсіресе, олардың құрамындағы күкіртті заттардың (меркаптандар (R-SH), сульфидтер (R-S-R), дисульфидтер (R-S-S-R), тиофендер, тиофандар және т.б.) мөлшеріне қатысты. Бұл бағытта Швеция мемлекеті көшбасшы болып табылады, бұл ел 1990 жылдың өзінде І және ІІ классты дизель отыны үшін спецификация енгізген болатын. Швециядан соң 1993 жылы АҚШ-та CARB стандарты енгізілген, ол дизель отынындағы күкірт мөлшерін қадағалайды. Ал 1998 жылдан бастап АҚШ-тың мұнай өндейтін зауыттары құрамындағы күкірт мөлшері 50 мг/кг-нан аспайтын дизельдерді шығаратын болды. Қазіргі уақытта дүниежүзінің аздаған зауыттары ғана күкірттің ультра аз мөлшері бар дизель отындарын ала алады.
ТМД елдеріндегі дизель отындарының басты бөлігі ГОСТ 305-82 «Дизельді отын. Техникалық жағдайлары.» бойынша шығарылады. Мұнай өндірісінде ГОСТ 305-82 бойынша физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты дизель отындарының үш түрлі маркасы шығарылады: Л (Ж) – жаздық, қоршаған ауа температурасы 0 °С-ден жоғары; З (Қ) – қыстық, температурасы -20 °С дейінгі аймақта қолданылады (бұл жағдайда қыстық дизель отынының қату температурасы < -35 °С мен < -25 °С аралығында болуы тиіс), немесе қыстық дизель отынының екінші түрі -30 °С дейін қолданылады (онда қату температурасы < -45 °С мен < -35 °С аралығында болуы тиіс); А - арктикалық, температурасы -50 °С дейінгі аймақта қолданылады [1].
Температуралық көрсеткіштерден басқа дизель отыны құрамындағы күкірт мөлшері дизель отындарын түрлерге жіктеуде басты көрсеткіштің бірі болып табылады:
I сұрыпты дизель отындары үшін күкірт мөлшері 0,2 % - дан аспауы қажет;
II сұрыпты отын үшін 0,5 %– дан аспағаны жеткілікті;
А маркасы үшін 0,4 %.
ГОСТ 305-82 сәйкес дизель отындары үшін келесі шартты белгілер қабылдануы тиіс: жаздық отынды күкірт пен жарқыл температурасына сәйкес таңбалайды (Л-0,2-40), ал қыстық отынды күкірт пен қату температураларына сәйкес таңбалайды (З-0,2-минус 35), арктикалық отынды тек күкірт бойынша таңбалайды: А-0,2. ГОСТ 305-82 бойынша дизель отынын күкірт мөлшері стандартқа сәйкес келетіндей тура айдалған және гидротазаланған фракцияларды қосу арқылы алады. Гидротазалау шикізаты ретінде тура айдалған ортадистиллятты фракциялар мен екіншілік процестердің өнімдерінің қоспасы қолданылады. Әдетте, тура айдалған дизель отыны мен каталитикалық крекингтің жеңіл газойлін қолданады [1].
1-кесте – Дизель отынының сипаттамалары (ГОСТ 305–82) [1]
|
№ |
Көрсеткіштер |
Маркалар үшін стандарт шамалар |
Зерттеу әдісі | ||
|
Л |
З |
А | |||
|
1 |
Цетандық саны, кем емес |
45 |
45 |
45 |
ГОСТ 3122 |
|
2 |
Фракциялық құрамы: | ||||
|
50 % айдалу температурасы, °С, жоғары емес |
280 |
280 |
255 |
ГОСТ 2177 | |
|
90 % айдалу температурасы, °С, жоғары емес |
360 |
340 |
330 | ||
|
3 |
20°С температурағы кинематикалық тұтқырлығы, мм2/с |
3,0-6,0 |
1,8-5,0 |
1,5-4,0 |
ГОСТ 23 |
|
4 |
Қату температурасы, ° С, жоғары емес, келесі климаттық аймаққа тәуелді: | ||||
|
Қалыпты |
-10 |
-35 |
- |
ГОСТ 20287 | |
|
Суық |
- |
-45 |
-55 | ||
|
5 |
Лайлану температурасы, ° С, жоғары емес, келесі климаттық аймаққа тәуелді: | ||||
|
Қалыпты |
-5 |
-25 |
- |
ГОСТ 5066 | |
|
Суық |
- |
-35 |
- | ||
|
6 |
Жабық тиглдегі жарқылдану температурасы, ° С, төмен емес: | ||||
|
|
Газ турбиналары, жылутасымал-дағыш және кеме дизельдері үшін |
62 |
40 |
35 |
ГОСТ 6356 |
|
|
Жалпы қолданылатын дизельдер үшін |
40 |
35 |
30 | |
|
7 |
Отындағы күкірттің массалық үлесі, %, аспайды: | ||||
|
|
I түр |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
ГОСТ 19121 |
|
|
II түр |
0,5 |
0,5 |
0,4 | |
|
8 |
Меркаптанды күкірттің массалық үлесі, %, аспайды |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
ГОСТ 17323 |
|
9 |
Шайырлардың мөлшері, мг/100 см3 отынға, аспайды |
40 |
30 |
30 |
ГОСТ 8489 |
|
10 |
Қышқылдығы, мг КОН/100 см3 отынға, аспайды |
5 |
5 |
5 |
ГОСТ 5985 |
|
11 |
Йод саны, I2/100 г отынға, аспайды |
6 |
6 |
6 |
ГОСТ 2070 |
|
12 |
Зольділігі, %, аспайды |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
ГОСТ 1401 |
|
13 |
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды |
0,20 |
0,30 |
0,30 |
ГОСТ 19932 |
|
14 |
Фильтрлену коэффициенті |
3 |
3 |
3 |
|
|
15 |
20 ° С тығыздығы, кг/м3, аспайды |
860 |
840 |
830 |
|
|
Қосымша: Л, З, А маркалары үшін отын құрамында күкіртсутек, суда еритін қышқылдар, сілтілер, механикалық қоспалар мен су болмауы тиіс. | |||||
Дизель отынын ТУ 38.401-58-110-94 бойынша экспортқа шығару үшін өндіреді. Экспортты дизель отынын тура айдалған дизель фракцияларын гидротазалау арқылы алады. Оның сапасын анықтау мақсатында отынның цетан индексін анықтайды (ал ГОСТ 305-82 бойынша цетан санын анықтайды). Одан басқа, су мен фильтрлену коэффициенттерінің орнына экспресс-әдіспен 10°С температурада отынның мөлдірлігі анықталады.
2 кесте – Экспортты дизель отынының сипаттамалары (ТУ 38.401-58-110–94)
|
№ |
Көрсеткіштер |
Марка нормалары | |
|
ДЛЭ |
ДЗЭ | ||
|
1 |
Дизельді индекс, кем емес |
53 |
53 |
|
2 |
Фракциялық құрамы: температурада айдалады, °С, жоғары емес: | ||
|
|
50 % |
280 |
280 |
|
|
90 % |
340 |
330 |
|
|
96 % |
360 |
360 |
|
3 |
20 °С темп-ғы кинематикалық тұтқырлығы, мм2/с |
3,0-6,0 |
2,7-6,0 |
|
4 |
Температуралық көрсеткіштері, °С: | ||
|
|
Қату температурасы, жоғары емес |
-10 |
-35 |
|
|
Шекті фильтрлену температурасы, жоғары емес |
-5 |
-25 |
|
|
Жабық тигльдегі жарқылдану температурасы, төмен емес |
65 |
60 |
|
5 |
Отындағы күкірттің массалық үлесі, %, аспайды: | ||
|
|
I түр |
0,2 |
0,2 |
|
|
II түр |
0,3 |
- |
|
6 |
Мыс пластинадағы сынамаға зерттеу |
өте алады | |
|
7 |
Қышқылдығы, мг КОН/100 см3 отынға, аспайды |
3,0 |
3,0 |
|
8 |
Зольділігі, %, аспайды |
0,01 |
0,01 |
|
9 |
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды |
0,2 |
0,2 |
|
10 |
Түсі, бірлік. ЦНТ, аспайды |
2,0 |
2,0 |
|
11 |
Механикалық қоспалардың болуы |
Қабылданбайды | |
|
12 |
10 °С температурадағы мөлдірлігі |
Түссіз | |
|
13 |
20 ° С тығыздығы, кг/м3, аспайды |
860 |
845 |
ТМД елдеріндегі дизель отынын еуропалық EN590 стандартына өткізу мақсатында ГОСТ Р52368-2005 «Автомобильді дизель отыны. Техникалық жағдайлары» атты норма енгізілді, ол Еуро-3 талаптарына сәйкес құрастырылған. Зерттеу әдістері мен дизель отыны сапасының көрсеткіштері толығымен ЕN590 талаптарын қанағаттандырады. ГОСТ Р52368-2005 атты стандарттың қолданыстағы нормалардан басты айырмашылығы күкірт мөлшері мен цетан санына деген талаптардың қатаңдануы. Сонымен қатар қосымша 4 көрсеткіш анықталады: цетандық индекс, майлағыш қасиеті, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері, тотықтырғыштық тұрақтылығы (3-кесте) [2].
3 кесте – ГОСТ Р52368-2005 бойынша дизель отынына қойылатын талаптар [3]
|
№ |
Көрсеткіштер |
Мәні |
Зерттеу әдісі |
|
1 |
Цетан саны, кем емес |
51,0 |
ГОСТ 3122, ASTM D 613, EN ISO 5165 |
|
2 |
Цетан индексі, кем емес |
46,0 |
ГОСТ 27768, ASTM D 4737, EN ISO 4264 |
|
3 |
15°С температурадағы тығыздығы, кг/м3 |
820-845 |
ГОСТ Р 51069, ASTM D 1298, EN ISO 3675 |
|
4 |
Полициклді ароматты көмірсутектер, % (масса бойынша), аспайды |
11 |
IP 391 |
|
5 |
Күкірт мөлшері, мкг/кг, аспайды, отын үшін: 1 түр II түр III түр |
350 50 10 |
ГОСТ P 50442, ASTM D 4294, EN ISO 8754 |
|
6 |
Жабық тигльдегі жарқылдану, төмен емес |
55 |
ГОСТ 6356, ASTM D 93, EN ISO 22719 |
|
7 |
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды |
0,3 |
ГОСТ 19932, ASTM D 189, EN ISO 10370 |
|
8 |
Зольділігі, %, аспайды |
0,01 |
ГОСТ 1461, ASTM D 482, EN ISO 6245 |
|
9 |
Судың мөлшері, мг/кг, аспайды |
200 |
ГОСТ 14870, ASTM D 1744, EN ISO 12937 |
|
10 |
Жалпы ластануы, мг/кг, аспайды |
24 |
EN 12662:1998 |
|
11 |
Мыс пластинаның коррозиясы (50°С –де 3 сағ), шкала бойынша бірлік |
Класс 1 |
ГОСТ 6321, ASTM D 130, EN ISO 2160 |
|
12 |
Тотықтырғыштық тұрақтылық: қалдық-тың жалпы мөлшері, г/м3, артық емес |
25 |
ASTM D 2274, EN ISO 12205 |
|
13 |
60°С майлағыштық қасиеті, мкм, аспайды |
460 |
ISO 12156-1 |
|
14 |
40°С температурадағы кинематикалық тұтқырлығы, мм2/с |
2,00-4,50 |
ГОСТ 33, ASTM D 445, EN ISO 3104 |
|
15 |
Фракциялық құрамы: 250°С-де буланады, мас. %, кем емес 350°С-де буланады, мас.%, кем емес 95% айдалу температурасы,°С, аспайды |
65 85 360 |
ГОСТ2177 (A әдісі), ASTM D 86, EN IS03405 |
|
16 |
Май қышқылдарының метил эфирлері, % (көлем бойынша), аспайды |
5 |
EN 14078:2003 |
3-кестеде көрініп тұрғандай, дизель отынының сипаттамаларын анықтау үшін көбінесе шетелдің зерттеу тәсілдері қолданылған. Қазіргі таңда еліміздің отынды стандарттау жүйесіне шетелдік зерттеу әдістерін енгізу жүргізулуде.
ГОСТ Р52368-2005 бойынша дизель отынының шартты белгілері ГОСТ 305-82 нормасынан едәуір өзгешеленеді және отын сұрып, класс, түр болып жіктеледі. Осылайша, отын шекті фильтрлену температурасына тәуелді 6 сұрыпқа А-Р және 5 классқа жіктеледі (4-кесте), олардың әрқайсысы күкірт мөлшеріне байланысты 3 түрге бөлінеді. Мысалы, ГОСТ Р 52368 бойынша отынды былайша белгілейді: сұрып А, түр I немесе класс 1, түр II.