1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28573
(51) C10L 1/04 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0807.1
(22) 17.06.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Мендыбаев Рафаиль Ганиевич; Амантурлин
Галымжан Жиршибекович; Утеулиев Нурлан
Курмангазиевич; Акжигитов Амантай Шайхимович
(73) Мендыбаев Рафаиль Ганиевич;
Республиканское государственное предприятие на
праве хозяйственного ведения "Атырауский
институт нефти и газа"
(56) Патент РФ № 2058372, кл. C10L 1/04, опубл.
20.04.1996г
(54) ТОПЛИВО МАЛОВЯЗКОЕ СУДОВОЕ
(57) Изобретение относится к топливным
композициям и может быть использовано в судовых
энергетических установках.
Для решения задачи создания новой композиции
топлива маловязкого судового с получением
технических результатов - улучшения показателя
коксуемости и стабильности при хранении за счет
стабильности показателя температуры застывания -
создают путем компаундирования композицию
топлива маловязкого судового, содержащую смесь
дистиллятов нефти, которая согласно изобретению в
качестве смеси дистиллятов содержит фракцию
вакуумного дистиллята 420...490°С, фракцию
вакуумного дистиллята 350...420°С, фракцию
прямогонную дизельную 180...350°С при
следующем соотношении компонентов, мас.%:
фракция вакуумного дистиллята
420...490°С 2÷15
фракция вакуумного дистиллята
350.. .420°С 3÷20
фракция прямогонная дизельная
180...350°С до 100.
(19)KZ(13)A4(11)28573

2. 28573
2
Изобретение относится к топливным
композициям и может быть использовано в судовых
энергетических установках.
Топливо маловязкое судовое (в дальнейшем
ТМС) предназначено для использования в
среднеоборотных и высокооборотных судовых
дизельных двигателях вместо дизельного топлива
(здесь, как принято в нормативной документации,
например в технических условиях на указанное
топливо, мы придерживаемся термина «топливо
маловязкое судовое» в отличие от некоторых
источников, которые не придерживаются этого и
используют другие термины «судовое маловязкое
топливо» или «топливо судовое маловязкое»). ТМС
- это среднедистиллятное топливо, получаемое
смешением остаточных (тяжелых) и
среднедистиллятных фракций. Согласно
нормативному источнику (Топливо маловязкое
судовое. Технические условия ТУ 38.101567-2005)
технические показатели-характеристики ТМС
должны удовлетворять условиям, приведенным в
табл.1 (в этой таблице и других таблицах, данных
ниже, показатель содержания воды «следы»
означает отсутствие воды в пределах точности
измерений).
Известна композиция ТМС (Патент RU
№2076138, МПК С10L 1/04 от 27.03.1997),
получающаяся путем компаундирования
(смешения), содержащая смесь дистиллятов нефти
из пяти компонентов - атмосферного газойля
фракции 240...450°С, первого вакуумного погона
фракции 200...400°С, дистиллятов коксования
фракции 160...400°С и каталитического крекинга
фракции 180...400°С, дизельного топлива фракции
160...360°С - в соотношении, мас. %:
фракция 240...450°С 5÷15
фракция 200.. .400°С 5÷25
фракция 160... 400°С 5÷30
фракция 180... 400°С 5÷60
фракция 160... 360°С до 100.
В этом аналоге решается задача с получением
следующих технических результатов: повышения
выхода ТМС, улучшения его смазывающей
способности, теплоты сгорания и коррозионной
устойчивости.
Таблица 1
№ Наименование показателя Норма Методы испытаний
1 2 3 4
1 Вязкость кинематическая при 20° С,
мм/с2
, не более: 11,4 ГОСТ 33-82
2 Цетановое число 40 ГОСТ 3122-67
3 Температура вспышки, определяемая в
закрытом тигле, °С, не ниже 62 ГОСТ 6356-75
4 Температура застывания, °С, не выше минус 10 ГОСТ 20287-74
5 Массовая доля серы, %, не более:
I вид 0,5 ГОСТ 19121-73
II вид 1,0 ГОСТ 19121-73
III вид 1,5 ГОСТ 19121-73
6 Массовая доля меркаптановой серы, %,
не более 0,025 ГОСТ 17323-71
7 Массовая доля воды, % следы ГОСТ 2477-65
8 Коксуемость, %, не более 0,2 ГОСТ 19932-99
9 Содержание водорастворимых кислот и
щелочей отсутствие ГОСТ 6307-75
10 Зольность, %, не более 0,01 ГОСТ 1461-75
11 Массовая доля механических примесей,
%, не более 0,02 ГОСТ 6370-83
12 Плотность при 20° С, кг/м3
, не более 890 ГОСТ 3900-85
13 Йодное число, г йода на 100 г топлива,
не более 20 ГОСТ 2070-82
Наиболее близким аналогом (прототипом)
является ТМС (Патент RU №2058372, МПК С10L
1/04 от 20.04.1996), содержащая смесь дистиллятов
нефти - фракции 160...360°С, 240...450°С
атмосферной перегонки при массовом соотношении
во фракции 240...450°С фракций, выкипающих в
интервале 240...360°С и 360...450°С, равном (80-
90):(20÷10), фракцию 240...550°С вторичной
вакуумной перегонки мазута при массовом
соотношении в ней фракций 240...360°С и
360...550°С равном (80-90):(20-10), при следующем
соотношении трех основных компонентов, мас. %:
фракция 240...450°С
атмосферной перегонки 5÷30
фракция 240.. .550°С вторичной
вакуумной перегонки мазута 5÷15
фракция 160...360°С
атмосферной перегонки до 100.
В этом прототипе решается задача с получением
следующих технических результатов: улучшение
показателей по смазывающей способности топлива
и его коррозионной агрессивности.
Общими недостатками этих известных объектов
являются повышенный показатель коксуемости и
пониженная стабильность при хранении из-за

3. 28573
3
повышения температуры застывания с течением
времени (срока хранения).
Химический состав нефти очень сложен. Она не
является однородным химическим веществом, а
представляет собой смесь большого количества
разнообразных веществ: углеводородов, сернистых,
кислородных, азотистых и других соединений. Это
относится и к ТМС, получающемуся из нефти.
Поэтому современные теории не могут точно
рассчитать технические показатели нефти и
композиций топлива (в частности коксуемость и
температуру застывания), так как невозможно
учесть все влияющие факторы. В настоящее время
новые композиции топлива разрабатываются
опытным путем - методом проб и ошибок.
Как известно (Нефтепродукты. Определение
коксуемости методом Конрадсона. ГОСТ 19932-99.),
коксуемость характеризует склонность
нефтепродукта к коксообра-зованию. Коксовый
остаток обозначает углеродистый остаток. В
двигателях он образуется при нагревании топлива
при высокой температуре без доступа воздуха. Чем
выше коксуемость топлива, тем интенсивнее
образование нагаров, что ухудшает работу и
экономичность двигателей.
Известно (Химия нефти. Руководство к
лабораторным занятиям: Учебное пособие для вузов
/ И.Н. Дияров, И.Ю. Батуева, А.Н. Садыков,
Н.Л. Солодова. - Л.: Химия, 1990. с.240), что
температура застывания топлива определяет
условия складского хранения топлива и
транспортировки, характеризует условия слива и
перекачки топлива.
Повышение температуры застывания топлива
при хранении (регрессия) обусловлено
взаимодействием входящих в нее веществ и, как
следствие, изменением молекулярно-дисперсной
структуры топлива. Это качество топлива очень
затрудняет их применение и не позволяет
гарантировать соответствующее качество при
хранении и транспортировке. Рассчитать
температуру застывания или установить ее значение
во времени не представляется возможным, так как
не удается учесть все факторы, влияющие на эту
температуру, - продолжительность хранения,
физико-химические изменения, происходящие в
процессе хранения. Учитывая, нестабильность
температуры застывания, стандарты на топлива,
содержащие тяжелые фракции, предусматривают
гарантии изготовителя: по истечению 3-х месяцев
хранения температура застывания не должна
превышать определенного установленного
стандартом значения. Срок хранения
устанавливают, исходя из экспериментальных
данных. Регрессия обуславливает необходимость
выработки топлива с запасом качества по этому
показателю.
Химические изменения в топливе, происходящие
в условиях транспортирования или хранения,
связаны с окислением в основном входящих в его
состав углеводородов. Это приводит к образованию
отложений продуктов окисления, ухудшающих
эксплуатационные свойства топлива.
Окисление топлива представляет сложный,
многостадийный свободнорадикальный процесс,
происходящий в присутствии кислорода воздуха.
Например, низкую химическую стабильность имеют
олефиновые углеводороды, ароматические
углеводороды с двойной связью в боковой цепи.
Наиболее устойчивы к окислению парафиновые
углеводороды нормального строения и
ароматические углеводороды. Неуглеводородные
компоненты также влияют на химическую
стабильность топлива.
Причины, определяющие указанные недостатки
(по коксуемости и температуре застывания)
вышеприведенных аналогов, сложны, не изучены.
Но одним из причинных факторов, по-видимому,
является повышенное содержание тяжелых фракций
в этих известных аналогах по сравнению с
заявленным объектом. Чем больше тяжелых
фракций в топливе, тем выше коксуемость и
температура застывания.
Задачей предлагаемого изобретения является
создание новой композиции ТМС с получением
следующих новых технических результатов,
улучшающих эксплуатационные свойства ТМС:
улучшение показателя коксуемости и стабильности
при хранении за счет стабильности показателя
температуры застывания. Тем самым заявленный
объект устраняет указанные недостатки известных
объектов при сохранении соответствия всех
показателей-характеристик предлагаемого ТМС
нормам отраслевого документа ТУ 38.101567-2005.
Для решения данной технической задачи путем
компаундирования (смешения) создают новую
композицию ТМС, содержащую смесь дистиллятов
нефти, которая согласно изобретению в качестве
смеси дистиллятов содержит фракцию вакуумного
дистиллята 420...490°С, фракцию вакуумного
дистиллята 350...420°С, фракцию прямогонную
дизельную 180...350°С при следующем
соотношении компонентов, мас. %:
фракция вакуумного дистиллята
420... 490°С 2-15
фракция вакуумного дистиллята
350...420°С 3-20
фракция прямогонная дизельная
180...350°С до 100.
Выбранный прототип сходен с заявляемым
объектом по числу смешиваемых компонентов (три)
и наибольшим присутствием в смеси дизельной
фракции (в случае прототипа фракции 160...360°С, в
случае заявленного объекта фракции 180...350°С).
Однако по сравнению с указанными известными
композициями ТМС заявленная композиция ТМС
представляет собой новую не известную ранее
совокупность (комбинацию) ингредиентов-
компонентов взятых в определенном соотношении,
что отличает ее от известных композиций с
качественной и с количественной точек зрения. Эти
качественные и количественные отличия
заявленного объекта (совокупность существенных
отличительных признаков заявленного объекта)
обеспечивают достижение нового заявленного
технического результата.

4. 28573
4
Экспериментальное подтверждение заявляемого
решения осуществляли сопоставлением при одних и
тех же условиях результатов реализаций прототипа,
заявляемого решения и контрольных опытов с
контрольными композициями, необходимыми для
выявления и обоснования заявленной области
соотношений компонентов.
Примеры. В качестве исходной нефти для
получения композиций ТМС брались и
исследовались нефти Западного Казахстана:
каражанбасские, каламкасские и другие нефти.
Из множества проведенных нами опытов
(экспериментов) ниже в табл.2 - 8 представлены
данные, необходимые и достаточные для раскрытия
заявленного объекта, выявления и обоснования
заявленной области соотношений компонентов, на
примере композиций ТМС, полученных на основе
каражанбасской нефти путем компаундирования
(смешения) соответствующих фракций. Все
необходимые опыты и анализы производились по
известным стандартным методикам (например,
подробно описанным в источнике: Химия нефти.
Руководство к лабораторным занятиям: Учебное
пособие для вузов / И.Н. Дияров, И.Ю. Батуева, А.Н.
Садыков, Н.Л. Солодова. - Л.: Химия, 1990. с.240; а
также в источнике: Топливо маловязкое судовое.
Технические условия ТУ 38.101567-2005).
Фракции дистиллятов получают из товарной
каражанбасской нефти с плотностью при 20°С
937 кг/м3
, содержанием хлористых солей 45 мг/дм3
,
содержанием воды 0,03 мас. %.
В табл. 2 приведен компонентный состав
композиций ТМС, исследованных для случая
прототипа (с точки зрения достаточности раскрытия
материала заявки взяты составы из граничных
соотношений и одно внутреннее соотношение).
Таблица 2
Наименование компонента Содержание компонента в композиции прототипа, мас.%
Композиция 1 Композиция 2 Композиция 3
1 2 3 4
фракция 240...450°С атмосферной
перегонки
5 20 30
фракция 240... 550°С вторичной вакуумной
перегонки мазута
5 10 15
фракция 160...360°С атмосферной
перегонки
90 70 55
В табл.3 приведен компонентный состав
композиций ТМС, исследованных для случая
заявленного объекта (здесь также с точки зрения
достаточности раскрытия материала заявки взяты
составы из граничных соотношений и одно
внутреннее соотношение).
Таблица 3
Наименование компонента Содержание компонента в композиции заявленного объекта,
мас.%
Композиция 4 Композиция 5 Композиция 6
1 2 3 4
фракция вакуумного дистиллята
420...490°С
2 7 15
фракция вакуумного дистиллята
350...420°С
3 10 20
фракция прямогонная дизельная
180...350°С
95 83 65
В табл.4 приведен компонентный состав
контрольных композиций, исследованных в
контрольных опытах для выявления и обоснования
заявленной области соотношений компонентов
(границ заявленных соотношений). Контрольные
композиции с качественной точки зрения содержали
такие же виды компонентов-ингредиентов, как и
заявленный объект, но количественное соотношение
компонентов в контрольных композициях не
совпадало с заявленным соотношением,
количественное содержание хотя бы одного из
компонентов в контрольных опытах не входило в
заявленную область соотношений ингредиентов и
бралось из приграничной области по отношению к
заявленным соотношениям (табл.4). Контрольные
композиции показали (табл.7), что для них не
наблюдается достижение заявленного результата и
они не соответствуют требованиям к показателям
ТМС по ТУ 38.101567-2005, в то же время
контрольные композиции способствовали
выявлению и обоснованию границ заявленных
соотношений.
В табл.5 приведены для композиций ТМС в
случае прототипа результаты определения
показателей, предусмотренных вышеуказанным ТУ
38.101567-2005.
Для композиций ТМС в случае заявленного
объекта результаты определения показателей,

5. 28573
5
предусмотренных ТУ 38.101567-2005, приведены в
табл.6.
Для контрольных композиций результаты
определения показателей, предусмотренных ТУ
38.101567-2005, приведены в табл.7.
Таблица 4
Наименование компонента Содержание компонента в контрольных композициях, мас.%
Композиция
7
Композиция 8 Композиция
9
Композиция
10
Композиция
11
Композиция
12
1 2 3 4 5 6 7
фракция вакуумного
дистиллята 420...490°С
1 16 8 2 15 1
фракция вакуумного
дистиллята 350...420°С
9 4 2 21 21 3
фракция прямогонная
дизельная 180...350°С
90 80 90 77 64 96
Здесь отметим, что в табл.5-7 сокращение «отс.»
применено вместо полного слова «отсутствие» и в
табл.7 подчеркиванием выделены значения
показателей контрольных композиций, которые не
отвечают нормативным требованиям ТУ 38.101567-
2005 (кроме того отметим, что в табл. 5-7 приведены
данные, получаемые сразу после приготовления
композиций, без их длительного хранения).
Из данных, приведенных в табл.1-7 вытекает
следующее.
1. Все значения показателей прототипа и
заявленного объекта в начале после приготовления
ТМС отвечают нормативным требованиям,
предъявляемым к ТМС по ТУ 38.101567-2005. В
случае контрольных композиций у каждой из них
некоторые отдельные значения показателей не
соответствуют норме, предъявляемой к ТМС по ТУ
38.101567-2005, и в общем все исследованные
контрольные композиции не могут использоваться
как ТМС, соответствующее стандарту.
2. По сравнению с прототипом в заявленном
объекте значительно в среднем в 2 раза уменьшается
значение показателя коксуемость, что улучшает
эксплуатационные свойства ТМС.
В табл.8 приведены данные о влиянии сроков
хранения на температуру застывания композиций
ТМС в случае прототипа и заявленного объекта,
хранение осуществляли в одинаковых условиях при
20°С. (Такие данные для контрольных композиций
не приводятся, поскольку они, как нами установлено
и указано выше, не могут использоваться как ТМС,
соответствующее стандарту). Из данных табл.8
следует, что в чем через три месяца хранения
температура застывания становится даже выше
требуемой нормы в минус 10°С.
В заключение отметим следующее. Существует
множество присадок для топлив -
антиокислительные, антикоррозийные,
депрессорные, противоизносные и другие, - которые
добавляют в топливо в малых концентрациях для
улучшения их качества, улучшения показателей
(Папок К.К., Рагозин Н.А. Словарь по топливам,
маслам, смазкам, присадкам и специальным
жидкостям (химмотологический словарь). Изд. 4-е.
пер. и доп., М., «Химия», 1975, с.392). Отдельные
присадки можно применить для улучшения
некоторых показателей ТМС, что, однако, требует
соответствующих исследований, так как, например,
присадки ухудшают (повышают) показатель
коксуемость по сравнению с топливом без присадки
(Нефтепродукты. Определение коксуемости
методом Конрадсона. ГОСТ 19932-99).
Таблица 5
Наименование определяемого в опыте показателя Значение показателя композиции прототипа
Композиция 1 Композиция 2 Композиция 3
1 2 3 4
Вязкость кинематическая при 20°С, мм/с 8,7 10,1 11,2
Цетановое число 43 44 46
Температура вспышки, определяемая в 65 72 78
закрытом тигле, °С -15 -13 -10
Температура застывания, °С 0,46 0,99 1,4
Массовая доля серы, % 0,0088 0,0049 0,0020
Массовая доля меркаптановой серы, % следы следы следы
Массовая доля воды, % 0,162 0,173 0,191
Коксуемость, %
Содержание водорастворимых кислот отс. отс. отс.
и щелочей
Зольность, % 0,004 0,007 0,009
Массовая доля механических

6. 28573
6
Наименование определяемого в опыте показателя Значение показателя композиции прототипа
Композиция 1 Композиция 2 Композиция 3
1 2 3 4
примесей, % отс. отс. отс.
Плотность при 20°С, кг/м3
868 872 876
Йодное число, г йода на 100 г топлива 6,5 9,0 10,8
Таблица 6
Наименование определяемого в опыте показателя Значение показателя композиции заявленного
объекта
Композиция 4 Композиция 5 Композиция 6
1 2 3 4
Вязкость кинематическая при 20°С, мм/с 8,5 9,2 10,6
Цетановое число 43 44 46
Температура вспышки, определяемая в
закрытом тигле, °С 63 67 74
Температура застывания, °С -18 -16 -12
Массовая доля серы, % 0,32 0,64 1,13
Массовая доля меркаптановой серы, % 0,0098 0,0074 0,0039
Массовая доля воды, % следы следы следы
Коксуемость, % 0,062 0,083 0,103
Содержание водорастворимых кислот
и щелочей отс. отс. отс.
Зольность, % 0,002 0,006 0,008
Массовая доля механических
примесей, % отс. отс. отс.
Плотность при 20°С, кг/м 867 869 874
Йодное число, г йода на 100 г топлива 5,9 7,4 9,6
Таблица 7
Наименование
определяемого в опыте
показателя
Значение показателя контрольной композиции
Композиция
7
Композиция
8
Композиция
9
Композиция
10
Композиция
11
Композиция
12
1 2 3 4 5 6 7
Вязкость кинема-
тическая при
20°С, мм/с2
8,6 9,3 8,7 9,6 11,0 8,2
Цетановое число 39 44 43 45 46 38
Температура
вспышки, опреде-
ляемая в закры-
том тигле, °С 65 69 65 70 75 60
Температура
застывания, °С -16 -15 -16 -14 -12 -18
Массовая доля
серы, % 0,46 0,72 0,45 0,89 1,15 0,30
Массовая доля
меркаптановой
серы, % 0,0089 0,0068 0,0088 0,0063 0,0037 0,0100
Массовая доля
воды, % следы следы следы следы следы следы
Коксуемость, % 0,134 0,145 0,137 0,148 0,158 0,129
Содержание во-
дорастворимых
кислот и щелочей отс. отс. отс. отс. отс. отс.
Зольность, % 0,004 0,014 0,012 0,007 0,017 0,002

7. 28573
7
Продолжение таблица 7
Наименование
определяемого в опыте
показателя
Значение показателя контрольной композиции
Композиция
7
Композиция
8
Композиция
9
Композиция
10
Композиция
11
Композиция
12
1 2 3 4 5 6 7
Массовая доля
механических
примесей, % отс. отс. отс. отс. отс. отс.
Плотность при
20°С, кг/м3
868 870 869 873 874 866
Йодное число, г
йода на 100 г
топлива 6,4 7,8 6,6 21,4 21,7 5,8
Таблица 8
Срок хранения Значение температуры застывания композиции, °С
Композиция
1
Композиция
2
Композиция 3 Композиция 4 Композиция 5 Композиция 6
1 2 3 4 5 6 7
В день
приготовления
композиции
-15 -13 -10 -18 -16 -12
1 месяц -13 -12 -10 -18 -16 -12
2 месяца -10 -11 -9 -18 -16 -12
3 месяца -9 -9 -9 -18 -16 -12
4 месяца -9 -9 -8 -18 -16 -12
5 месяцев -9 -9 -8 -18 -16 -12
6 месяцев -9 -9 -8 -18 -16 -12
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Топливо маловязкое судовое, содержащее смесь
дистиллятов нефти, отличающееся тем, что в
качестве смеси дистиллятов оно содержит фракцию
вакуумного дистиллята 420...490°С, фракцию
вакуумного дистиллята 350...420°С, фракцию
прямогонную дизельную 180...350°С при
следующем соотношении компонентов, мас. %:
фракция вакуумного дистиллята
420...490°С 2 ÷ 15
фракция вакуумного дистиллята
350...420°С 3 ÷ 20
фракция прямогонная дизельная
180...350°С до 100.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч