Производство дизельных топлив с улучшенными низкотемпературными и экологическими свойствами

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ НЕФТИ  И ГАЗА

РЕФЕРАТ

на тему:

«ПРОИЗВОДСТВО ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

С УЛУЧШЕННЫМИ  НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ 

И ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ»

Учебно-исследовательская  работа студента

ВЫПОЛНИЛ:                                                                                                      СТ. ГР. ТП-07-02

А.Ю. ЛУГОВАЯ

ПРОВЕРИЛ:                                                                                ПРОФЕССОР КАФЕДРЫ ТНГ

Н.К. КОНДРАШЕВА

УФА 2011

Содержание

1 ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ АКТЫ О ЗАЩИТЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЯХ К ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВАМ

Быстрое развитие промышленности и транспорта привело к серьезному ухудшению экологии во многих регионах нашей планеты. Одной из первоочередных мер по ее улучшению является ужесточение требований к качеству моторных топлив, в частности дизельных [1].

Одно из новых требований к дизельному топливу – максимально  низкая токсичность продуктов его  сгорания, определяемая содержанием  оксидов серы и сажи, которое должно быть снижено. Анализ химического состава дизельных топлив показывает, что в них для удовлетворения этого требования необходимо уменьшить содержание ароматических углеводородов, особенно полициклических, и серы [2].

Основным законодательным  актом о защите окружающей среды и экологических требованиях к дизельным топливам является технологический регламент «О требованиях к бензинам автомобильному и авиационному, дизельному и судовому топливам, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту». Данный регламент устанавливает требования к топливу в целях защиты жизни и здоровья человека, имущества, охраны окружающей среды, предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей относительно его назначения.

Таблица 1.1 – Требования к характеристикам дизельного топлива согласно технологическому регламенту

* экологический класс  – классификационный код, определяющий требования к топливу

Согласно данному регламенту претерпели изменения требования по следующим показателям дизельного топлива:

- повысилось значение цетанового числа с 45,0  до 51,0;

- изменилась температура  определения плотности с 20 °С  на 15 °С;

- снизилось содержание  серы до 10 мг/кг;

- введен показатель, определяющий содержание полициклических ароматических углеводородов;

- введен показатель  по смазывающей способности (это  обусловлено тем, что в связи  со снижением содержания серы, смазывающие свойства становятся хуже).

Необходимость разработки такого регламента, и соответственно изменений некоторых показателей  дизельных топлив, объясняется тем, что в настоящее время рынок  автомобильной техники претерпевает существенные изменения. Число автомобилей зарубежных марок, выпускаемых  в России, стремительно растет. Вводятся в строй новые автосборочные заводы ведущих зарубежных фирм. Изменения европейских требований к дизельному топливу могут оказаться актуальными и для нашей страны [3].

Также к законодательным актам о защите окружающей среды и экологических требованиях к дизельным топливам можно отнести российские стандарты ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное евро» (таблица 1.2), ТУ 38.401-58-296-2005 «Топливо дизельное автомобильное» (таблица 1.3) и ТУ 38.1011348-2003 «Топливо дизельное экологически чистое» (таблица 1.4).

Таблица 1.2 – Требования к дизельному топливу по ГОСТ Р 52368-2005

продолжение таблицы 1.2

По сравнению с ГОСТ 305-82 (таблица 2.1) в новом ГОСТ Р 52368-2005:

- повысилось цетановое  число с 45 до 51 ед. (так как увеличение цетанового числа приводит к снижению содержания в отработавших газах NO_x и СО);

- введен показатель  цетанового индекса;

- изменена температура определения плотности;

- изменилось определение  фракционного состава: в старом  стандарте определялась температура,  при которой перегонялось 50 % и  95 % продукта, теперь же в объемных процентах определяется количество продукта, выкипающего при температурах 250 °С (что соответствует содержанию более легких керосиновых фракций) и 350 °С (что соответствует содержанию дизельных фракций) и температура, при которой перегоняется 95 % продукта (то есть полнота сгорания);

- введен показатель, ограничивающий  содержание полициклических ароматических  углеводородов (что связано с проблемой экологии);

- изменен показатель, определяющий содержание серы (что также связано с вопросом об экологии);

- изменены требования к температуре вспышки: с 40 °С до 55°С;

- снижена зольность с 0,1 % до 0,01 % (по массе);

- допускается содержание  воды в количестве 200 мг/кг;

- введен показатель окислительной  стабильности;

- введен показатель  смазывающей способности (необходимость его введения и нормирования продиктована участившимся выходом из строя топливных насосов высокого давления из-за ухудшения смазывающей способности топлив вследствие более глубокой гидроочистки дизельного топлива);

- изменена температура  определения кинематической вязкости;

- введен показатель, определяющий  содержание метиловых эфиров  жирных кислот.

Некоторые изменения введены для большего соответствия зарубежным стандартам.

Таблица 1.3 – Требования к дизельным топливам по ТУ 38.401-58-296-2005

Требования к дизельным  топливам по ТУ 38.401-58-296-2005 почти полностью  повторяют требования согласно ГОСТ Р 52368-2005 и данные изменения по сравнению с ГОСТ 305-82, в основном, введены для большего соответствия зарубежным стандартам.

Таблица 1.4 – Требования к дизельным топливам согласно ТУ 38.1011348

продолжение таблицы 1.4

Из таблицы мы видим, что для экологически чистого  топлива ужесточаются требования по содержанию серы (вид А соответствует требованиям Евро-5, I вид – Евро-4, II вид – Евро-3 и III вид – Евро-2); меняется температура определения плотности (для соответствия зарубежным стандартам) и фракционный состав определяется по точкам перегонки         50 % об. (показывает наличие более легких фракций) и 96 % об. (показывает полноту сгорания топлива) продукта.

Экологически чистые топлива вырабатывают гидроочисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

2 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МАРКИ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

В настоящее время  в России нефтеперерабатывающей  промышленностью вырабатывается дизельное  топливо по ГОСТ 305-82 трех марок (таблица 2.1): Л – летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0 °С и выше; З – зимнее, применяемое при температура до (- 20) °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь t_заст < (- 35) °С и t_п < (- 25)°С), или зимнее, применяемое при температурах до (- 30) °С (в этом случае  дизельное топливо должно иметь t_заст < (- 45) °С и t_п < (- 35)°С); А – арктическое, температура применения которого до (- 50) °С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и З не превышает 0,2 % – для I вида топлива и 0,5 % – для II вида топлива, а марки А – 0,4 %.

В соответствии с ГОСТ 305-82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее – с учетом содержания серы и температуры застывания (З-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.

Таблица 2.1 – Требования к дизельным топливам согласно ГОСТ 305-82

продолжение таблицы 2.1

Дизельное топливо (ГОСТ 305-82) получают компаундированием прямогонных  и гидроочищенных фракций в соответствиях, обеспечивающих требования стандарта  по содержанию серы. В качестве сырья  для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содержание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8-1,0 % (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищеном компоненте – от 0,08 до 0,1 %.

Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110-94) – вырабатывают для  поставок на экспорт, содержание серы 0,2 % (таблица 2.2).

Таблица 2.2 – Характеристика дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110-94)

Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой  прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято в ГОСТ 305-82). Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс-методом устанавливают прозрачность топлива при температуре    10 °С [4, с. 452-455].

Производство дизельного топлива включает в себя ряд технологических процессов, осуществляемых, как правило, на крупных нефтеперерабатывающих заводах.

Его промышленное производство можно разделить на три этапа:

1. Первичная переработка  нефти (или же прямая перегонка) – это разделение нефти на отдельные фракции по температурам кипения. Она осуществляется в специальных ректификационных колоннах. В результате этого процесса получают, в частности, дизельные фракции, использующиеся для изготовления соответствующего топлива.

2. Вторичная переработка  изменяет химический состав и  структуру углеводородов. Основной  ее метод – это крекинг.  Его главная реакция – расщепление  крупных молекул мазута на  более мелкие. Крекинг может быть  термическим (расщепление идет  под действием высоких температур без участия какого-либо катализатора), каталитическим (в присутствии катализатора), а также гидрокрекингом (помимо катализатора присутствует водород).

Далее начинается удаление из топлива серы, для чего используется гидроочистка, которая, по сути, является разновидностью гидрокрекинга.

По сравнению с прямой перегонкой все процессы вторичной  переработки весьма сложны в технологическом  плане и отличаются очень высокой  стоимостью. Однако они необходимы, поскольку помогают заметно увеличить выход товарного дизельного топлива и, заодно, улучшить его качество.

3. Компаундирование –  смешение прямогонных фракций  с компонентами вторичных процессов  и присадок. Это завершающий процесс  получения товарного дизельного  топлива.

Стоит заметить, что дизельное топливо получают путем смешения прямогонных и прошедших гидроочистку фракций в соотношениях, гарантирующих выполнение требований стандарта содержания серы.

В целях обеспечения  хороших низкотемпературных свойств  зимнюю и арктическую разновидности  дизельного топлива получают из более легких фракций, чем летнюю. Или же проводится дорогостоящая депарафинизация. Кроме того, в арктическое дизельное топливо вводятся специальные присадки, приводящие к увеличению его цетанового числа.

Если провести гидроочистку дизельного топлива, можно получить экологически чистые летние и зимние марки данного вида горячего.

Добавление в него антидымной и депрессорной присадок позволяет получить, так называемое, городское дизельное топливо (соответствует      ТУ 38.401-58-170-96), которое рекомендуется использовать в мегаполисах с целью уменьшения уровня загрязнения его воздуха [5].