Твердые парафиновые нефтепродукты (парафины, церезины, воски и их композиции) необходимы для развития многочисленных отраслей экономики, в том числе радиоэлектронной, машиностроительной, тароупаковочной и пищевой. Чаще всего применяют композиции парафинов с церезинами и восками, так как товарные парафины не всегда удовлетворяют требованиям потребителей из-за повышенной хрупкости структуры. Для научного подбора промышленных марок парафинсодержащих нефтепродуктов и соотношения их в композициях требуется знание взаимосвязи температурных характеристик их качества.
Процесс структурообразования в расплавах и растворах парафинов при понижении их температуры начинается с появления первых кристаллов твердой фазы и заканчивается формированием пространственной дисперсной структуры, обладающей определенными механическими свойствами. При этом процесс структурообразования можно разделить на 5 этапов. Первый этап – образование зародышей кристаллов – определяется температурой начала кристаллизации tk. Второй этап – накопление твердой фазы с одновременным структурообразованием. Максимальная температура, при которой происходит образование пространственной дисперсной структуры, иммобилизующей жидкую фазу – дисперсионную среду соответствует температуре застывания t3. Третий этап – продолжение структурообразования от t3 до конца кристаллизации (tkk), когда вся жидкая фаза переходит в твердое состояние. В связи с этим задачей данного исследования явилось выяснение взаимосвязи температурных характеристик качества парафинсодержащих нефтепродуктов.
Нами исследованы температуры начала кристаллизации tk и структурного застывания t3 для расплавов парафинов и других парафиновых нефтепродуктов во взаимосвязи со стандартными температурными показателями их качества (для парафинов — температурой плавления ГОСТ 4255-75 и для церезинов — температурой каплепадения ГОСТ 6793-74). Температура застывания t3 оценивалась по потере текучести на шарике термометра (ГОСТ 2287-74).
Объектами исследования служили промышленные образцы твердых нефтяных парафинов Озексуатской нефтесмеси марок П-1(пищевой), Т (технический), Нс (спичечный), опытные образцы мягких парафинов Озексуатской (МП-1) и Ромашкинской (МП-2) нефтей, нефтяных церезинов Волгоградского НПЗ марок Ц-65, Ц-75, Ц-80, Ц-85, а также нефтяных восков Волгоградского НПЗ марок Омск-7, Омск-10 и защитного воска ЗВ-1 Ярославского НПЗ. Наличие н-алканов в них оценивалось по процентному содержанию комплексообразующих (КО). Результаты исследования группового углеводородного состава парафиновых нефтепродуктов даны нами в работе [2, с. 40]. Исследованные опытные образцы на 50 % и белее состоят из изо- и циклоалканов. Содержание углеводородов, образующих комплекс с карбамидом (КО), в восках ЗВ-1, Омск-7, Омск-10 и Ц-67 – 40 масс.%, в Ц-75, Ц-80 и Ц-85-60 масс.%. Количество ароматических углеводородов в промышленных товарных образцах церезинов и восков составляет 0,15÷1,78 масс.%. Молекулярные массы исследованных нефтяных восков находятся в пределах 420÷500, а церезинов 532÷651, что соответствует фракциям н-С20Н42+н-С37Н76 и н-С37Н76+н-С47Н96. Полученные экспериментальные данные обобщены в таблице 1. Температура плавления парафинов по методу Жукова ts соответствует температуре застывания t3 их расплавов, что определяет физический смысл ts как максимальной температуры, при которой происходит формирование пространственной дисперсной структуры и система теряет свою подвижность.
Температура каплепадения – минимальная температура, при которой нагреваемая структурированная парафинсодержащая система разрушается и начинает течь. Процесс разрушения и течения, сопровождающийся каплепадением, является обратным затвердеванию или застыванию. При создании условий медленного нагревания и охлаждения, близких к равновесным, температуры каплепадения и застывания должны быть равны по величине. Это наблюдалось для всех изученных парафиновых нефтепродуктов. Температура каплепадения соответствовала температуре застывания или превышала ее величину t3 не более чем на 1 градус. При сравнении парафинов, церезинов и их сплавов между собой можно оценивать их единой температурной характеристикой плавления по каплепадению или застыванию. Последняя определяется наиболее просто и быстро, в связи, с чем может быть использована для экспресс-оценки способности к плавлению парафиновых нефтепродуктов и определения начальной температуры границы структурообразования; Температура размягчения для парафинов в большинстве случаев практически совпадает с температурой конца их кристаллизации или начала плавления, что позволяет их считать взаимозаменяемыми характеристиками для данных продуктов. Значения температур начала кристаллизации во всех случаях очень близки к точкам затвердевания и выше последних всего на 0,3÷1 град для парафинов и 0,5÷3 град для церезинов и восков. Температурный интервал от начала до конца кристаллизации (∆tk = tk – tkk) для большинства товарных сортов нефтяных парафинов составляет 5÷8 градусов. Величина ∆tk может служить критерием оценки ширины фракционного состава парафинов.
Литература
- А.С. Абубакакрова, Ж.Т. Хадисова, Э.А. Александрова. Исследование структурно-механических свойств парафинсодержащих нефтепродуктов. ХТТМ. –2014, №2.– С.40–
Температурные характеристики качества твердых парафиновых нефтепродуктов
Таблица 1
|
Т е м п е р а т у р а, ºС |
||||||||||
|
Марка нефтепродукта |
начала кристаллизации
tk |
плавления по методу Жукова ГОСТ
4255-75 ts |
застывания
на шарике термометра tз |
конца кристал-лизации или начала плавления по методу ТА и ДТА
tkk |
размягчения
ГОСТ 6793-74 tp |
каплепадения
ГОСТ 6793-74 tkaпл |
||||
| ГОСТ
5066-56 |
метод
ТА и ДТА |
|||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
|
Парафины |
||||||||||
| П-I | 55,4 | 55,6 | 55,5 | 55,5 | 50,0 | 50,0 | 55,5 | |||
| T | 52,8 | 52,8 | 52,6 | 52,5 | 47,5 | 48,0 | 52,5 | |||
| Hc | 50,4 | 50,5 | 50,0 | 49,5 | 45,0 | 44,0 | 50,0 | |||
| В4 | 57,1 | 57,5 | 57,0 | 56,8 | 52,2 | 52,0 | 57,1 | |||
| МП | 40,2 | 40,5 | 39,4 | 39,5 | 35,0 | 35,0 | 40,5 | |||
|
Церезины |
||||||||||
| Ц-65 | 69,5 | 69,0 | — | 68,0 | — | 65,0 | 69,0 | |||
| Ц-80 | 80,0 | 80,0 | — | 80,0 | — | 78,5 | 80,5 | |||
| Ц-85 | 85,5 | 85,0 | 84,5 | 80,0 | 115,5 | |||||
| Синтетический
Ц-100 |
103 | 102,0 | — | 100,0 | — | — | 85,3 | |||
|
Воски |
||||||||||
| нефтяной ЗВ-1 | 54,4 | 54,0 | — | 54,0 | — | 50,0 | 54,5 | |||
| Пчелиный воск | 66,0 | 66,0 | — | 64,0 | — | 59,5 | 65,0 | |||
| Очищенный петролатум | 70,0 | 70,3 | — | 68,0 | — | 65,0 | 70,0 | |||
[schema type=»book» name=»ВЗАИМОСВЯЗЬ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАЧЕСТВА ТВЕРДЫХ ПАРАФИНОВЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ » author=»Абубакарова Асет Сулеймановна, Хадисова Жанати Турпалиевна, Александрова Эльвира Алекандровна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-26″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)» ebook=»yes» ]