Технология Консорциума GTL для ОАО «ГМК «Норильский никель»gtl-rus_com
Технология Консорциума GTL предложенная ОАО «ГМК «Норильский никель» в рамках международного тендера для выполнения работ по внедрению новейших мировых достижений по утилизации диоксида серы на Медном и Надеждинском металлургическом заводах (МЗ и НМЗ).
Технология Консорциума GTL для ОАО «ГМК «Норильский никель»gtl-rus_com
Технология Консорциума GTL предложенная ОАО «ГМК «Норильский никель» в рамках международного тендера для выполнения работ по внедрению новейших мировых достижений по утилизации диоксида серы на Медном и Надеждинском металлургическом заводах (МЗ и НМЗ).
Часть 1. Cмолы Kolon для дорожной разметки
Часть 2. Базовая концепция дорожной разметки термопластами
Часть 3. Компоненты дорожной разметки термопластами
Часть 4. Результаты испытаний дорожной разметки термопластами
Часть 5. Устранение проблем
Часть 1. Cмолы Kolon для дорожной разметки
Часть 2. Базовая концепция дорожной разметки термопластами
Часть 3. Компоненты дорожной разметки термопластами
Часть 4. Результаты испытаний дорожной разметки термопластами
Часть 5. Устранение проблем
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