Процесс кристаллизации н-парафинов и методы улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива

Сложность разработки эффективной системы защиты топливной аппаратуры дизелей от парафинов заключается, в первую очередь, в разнообразии группового состава дизельного топлива, который всецело зависит от химического состава исходной нефти и способов её переработки. Групповой состав топлива определяется группами (классами) входящих в них углеводородов. В обдам случае в состав топлив входят все основные группы углеводородов, присутствующие а нефти (алканы, цикланы, ароматические углеводороды), а также непредельные углеводороды (олефеины и диолефеины), которые образуются при переработке нефти.

При понижении температуры выделяющаяся из топлива твердая фаза представляет собой сложную смесь, в состав которой входят преимущественно углеводороды парафинового ряда (н-алканы и изоалканы), различающиеся структурой и молекулярной массой. Кроме того, твердая фаза может включать нафтеновые углеводороды от 1 до 3 колец в молекуле и имеющие длинные боковые цепи как нормального, так и изостроения, а также ароматические углеводороды с разным чистом колец в молекуле, разной длиной и структурой боковых цепей [34], т.е. выпадающая в топливе при низких температурах твердая фаза не менее сложна, чем структура самого топлива.

Физико-химические свойства парафиновых углеводородов, соответствующих по температурам плавления дизельным топливам (табл. 2.12.) зависят от строения углеводородов и их молекулярной массы. Так, для н-алканов с усложнением структуры молекул, а следовательно, с увеличением молекулярной массы, температура кипения tкип и плавления tпл углеводородов повышается. Например, для н-декана (С10Н22) температуры tкип = 174,1 и tпл = -29°С, а для н-генейкозана (С21Н44) tкип = 358,4 и tпл = +40°С. Однако для других типов температуры плавления углеводородов одной и той же молекулярной массой в зависимости от строения колеблются в очень широких пределах; в ряде случаев температура плавления высокомолекулярныx углеводородов ниже, чем низкомолекулярных, что указывает на зависимость температуры плавления углеводородов от поляризуемости и симметричности их молекул [35]. Углеводороды с несимметричной разветвленной структурой характеризуются низкой температурой кристаллизации, а в некоторых случаях вообще не способны кристаллизоваться. Симметричность молекул и простота их строения способствуют образованию кристаллических структур и повышению температуры плавления углеводородов, т.к. чем больше симметрична молекула, тем больше имеется способов построить из нее кристаллическую решетку. При этом правило молекулярной массы может быть отдалено правилом симметрии.

Таблица 2.12. Физико-химические свойства парафиновых углеводородов [36,37]