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

Таким образом, наши исследований показали, что процесс образования парафинов в дизельном топливе протекает в две стадии: медленной в диапазоне температур с положительных до -4 .-8°С, когда начинают образовываться первые очаги кристаллизации преимущественно из высокоплавких углеводородов; и быстрой в диапазоне от температуры помутнения до температур застывания, когда процесс кристаллизации имеет почти лавинообразный характер при разных длинах волн спектра пропускания.

Например, при охлаждении дизельного топлива до температуры помутнения в нем образуются кристаллические зародыши размером от 20 до 50 мкм в летних топливах и до 20 мкм в зимних [32]. При дальнейшем понижении температуры на 3 .5 0С в малосернистых парафинистых топливах размеры образовавшихся кристаллических структур достигают 110 .130 мкм рис . 2.5.

Рис. 2.5. Развитие кристаллической структуры дизельных топлив:

1 - гидроочищенное tп =-1 0С, tз=-15 0С; 2 - гидроочищенное tп=-1 0С, tз=- 13 0С; 3 – прямогон-ное (сера 1.1 %) tп=-5 0С, tз=-11 0С; 4 - прямогонное (сера 0.9 %) tп=-3 0С, tз=-17 0С

Хотя при помутнении топливо не теряет своей текучести, размеры микрокристаллов не позволяют проходить через фильтры тонкой очистки, в результате чего подача топлива прекращается. Прокачиваемость дизельных топлив при низких температурах оценивается по ГОСТ 22254-76. Выделяющиеся из топлива кристаллы высокоплавких углеводородов (в основном парафиновых) в начальный период мало различаются по размерам. Скорость их роста зависит от скорости охлаждения топлива, интенсивности его перемешивания, вязкости и наличия в нем поверхностно-активных веществ [40]. Разность между температурами начала кристаллизации и застывания у дизельных топлив не постоянна и зависит от количества парафиновых углеводородов и температуры их плавления.

Температуру застывания принято считать нижней границей работоспособности топливоподающей системы дизелей, т.к. при этой температуре топливо теряет подвижность. Это объясняется тем, что микрокристаллы парафиновых углеводородов срастаются и образуют пространственную кристаллическую решетку. Для большинства дизельных топлив разница между температурами застывания по ГОСТ 8513-57 и помутнения по ГОСТ 5060-56 составляет 5 .10 0С.

Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания дизельное топливо марки "З" получают, в соответствии с ГОСТ 305-82, в основном (до 88 % от всего производства) облегчением фракционного состава от 360 0С до 320 0С. Однако производство дизельных топлив рассчитанных на низкие температуры не выгодно [41] см. таблицу 2.13.

Таблица 2.13. Выход дизельного топлива из нефти в зависимости от температуры застывания