DÍZELGÁZOLAJOK KORSZERŰ ADALÉKAI

Átírás

1 DÍZELGÁZOLAJOK KORSZERŰ ADALÉKAI Hancsók Jenő*, Molnár István*, Szirmai László**, Varga Zoltán*, Kovács Ferenc* *Veszprémi Egyetem, Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék, 8201 Veszprém, Pf. 158 **Magyar Olaj- és Gázipari Rt Százhalombatta, Pf. 1

2 DÍZELGÁZOLAJOK ADALÉKOLÁSA A dízelgázolajok adalékolásának okai: a., összetételük az utóbbi évben jelentősen megváltozott - környezetvédelmi és humánbiológiai megfontolások - technológiai okok csökkenő tüzelő- és fűtőolaj kereslet miatt azok motorhajtóanyaggá való átalakítási szükségessége, hidrogén nélküli konverziós technológiák (FCC, viszkozitástörés, kokszolás, pirolízis, stb.) termékeinek felhasználási kényszere, minőségjavítás nélkül vagy azután (olefinek, kénvegyületek, stb.); b., termékek megkülönböztetésének igénye (üzletés profitpolitika a versenytársakkal szemben). Általában csak az adalékanyagok használata az egyetlen lehetőség arra, hogy az egyes olajtársaságok üzemanyagaikat minőségileg megkülönböztessék a többitől.

3 A dízelgázolajok minőségváltozásának okai és irányai KÖRNYEZETVÉDELMI ÉS HUMÁNBIO- LÓGIAI MEGFONTOLÁSOK ÁLTALÁNOS MINŐSÉG- JAVÍTÁS RENDELETEK (SZABVÁNYOK) Kéntartalom (nitrogéntartalom) csökkentése (kb ) 1,0; 0,5; 0,2; 0,05%-ra, majd 350; 50; 10 ppm-re Egyéb emisszió csökkentés (kb ) aromások sűrűség végforráspont csökkentése A D A L É K MEGOLDÁSOK (VÁLASZOK) Kénmentesítés (egyre szigorúbb) Középpárlatok különböző mélységű hidrogénezése O L Á KÖVETKEZ- MÉNYEK Kopási problémák Kopási problémák Mennyiségi veszteségek S MEGOLDÁSOK (VÁLASZOK) Kenőképesség növelő adalékok Hidrokrakkolás A D A L É K O L Á S

4 Dízelgázolajok adalékai, azok hatásai és alkalmazási koncentrációi Adalékok Cetánszámnövelők (gyulladásjavítók) Égésjavítók (füstcsökkentők) Detergensekdiszpergensek Oxidációgátlók Korrózió- és rozsdagátlók Fémdezaktivátrok Zavarosodásgátlók (demulgeátorok) Teljesítmény kritériumok (követelmények) Cetánszám növelése, gyulladásra való hajlam növelése (könnyebb hidegindítás, kisebb emisszió, zaj, hajtóanyag-fogyasztás, nagyobb motorélettartam) Csökkentett emissziók (a részecskék elégését biztosítja) Tisztító és tisztántartó adalékok, lerakódások megakadályozása, illetőleg szabályozása az üzemanyag-ellátó és adagoló rendszerben; motoralkatrészek tisztántartása; hajtóanyagfogyasztás és CO 2 -kibocsátás csökkentése Gyantaképződés elkerülése, lerakódás-gátlás, tárolási stabilitás növelése Korrózió és rozsdásodás megakadályozása (pl. hajtóanyag ellátó-rendszer) Oxidáló katalizátorként ható fémnyomok aktivitásának csökkentése, megszüntetése; tárolási stabilitás növelése; elsősorban a rézionok katalitikus hatásának csökkentése Víz vagy egyéb oldhatatlan komponensek által okozott zavarosság kialakulásáénak megelőzése, megakadályozása, illetőleg megszüntetése Javasolt adalékkoncentráció, ppm

5 Dízelgázolajok adalékai, azok hatásai és alkalmazási Adalékok Kenőképességjavítók Zavarosodáspontcsökkentők Csökkenti a paraffinkiválás kezdetének hőmérsékletét Dermedéspontcsökkentők Hidegfolyásjavítók Paraffindiszpergátorok (Wax- Anti-Settling- Additive = WASA) Súrlódás- és kopáscsökkentők Jegesedésgátlók Biocidok koncentrációi Teljesítmény kritériumok (követelmények) Kis kéntartalmú és csökkentett végforráspontú gázolajok esetén a kenőképesség növelése Javasolt adalékkoncentráció, ppm Dermedéspont csökkentése Jó hidegfolyási viselkedés biztosítása Gépjármű üzemeltethetőségének biztosítása a paraffinkiülepedés megakadályozásával A motoralkatrészek közötti súrlódás csökkentésével hajtóanyag-megtakarítást eredményez Jégkristályok kialakulásának (eltömődéseknek) megakadályozása Mikroorganizmusok elszaporodásának gátlása és a baktériumok által okozott minőségromlás akadályozása Habzásgátlók Habképződés megakadályozása tankoláskor Sztatikus feltöltődést gátlók Vezetőképesség növelése 2-10 Leégetés-javítók Szagcsökkentők, illatosítók Áramlásjavítók Részecskeszűrőn levő koromleégetés gyulladási hőmérsékletének csökkentése A jellegzetes kellemetlen szagok elnyomása, közömbösítése Súródás csökkentő hatásukkal növelik a csővezetékben időegység alatt átáramló hajtóanyag mennyiségét Színezékek Minőség megkülönböztetése 5-10

6 A KUTATÓMUNKA CÉLKITŰZÉSEI A dízelgázolajok tisztító és tisztántartó tulajdonságainak biztosítására szolgáló adalékok és az adagoló szivattyú megfelelő kenésére szolgáló kenőképesség javító adalékok kiválasztása és alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata. ANYAGOK Kísérleti munkánk során különböző kén-, nitrogén-, és aromástartalmú gázolajok minőségjavító lehetőségeit vizsgáltuk adalékolással. A dízelgázolajok tisztító és tisztán tartó hatásának biztosítására különböző szerkezetű poliizobutilén-borostyánkősav-imideket használtunk. A kis kéntartalmú dízelgázolajok kenőképességének javítására általunk előállított repceolaj-zsírsav-metilésztert, illetőleg egy, a kereskedelmi forgalomban beszerezhető kenőképesség-javító adalékot használtunk. A szabványos, illetőleg az Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék által kifejlesztett vizsgálati módszerekhez az előírt minőségű anyagokat és vegyszereket használtuk fel.

7 VIZSGÁLATI MÓDSZEREK Az adalékolatlan gázolajok minőségi jellemzőit az MSZ EN ISO 580 sz. magyar szabványban ( Dízelgázolajok minőségi követelményi és vizsgálati módszerek ) előírt vizsgálatokkal és az ott megadott precizitási adatok betartása mellett végeztük. Az adalékolt gázolajok hatásvizsgálatára a következő módszereket alkalmaztuk: - Detergens index, DI, A vizsgálat célja: Az adalék anyagok azon hatásána jellemzése, amely révén akadályozzák a szennyeződések kiválását. A centrifugálást és fotometriás vizsgálatot magába foglaló detergensindex meghatározásának reprodukálhatósága: ± 1 DI érték. - Lerakódást lemosó hatás, A vizsgálat célja: Az adalékok azon hatásának jellemzése, amely révén elősegítik a szennyeződéseknek felületről történő eltávolítását. Megjegyzés: A szennyeződést lemosó hatás lehetséges értékei: 6 M 125 (mm). A szennyeződést lemosó hatás meghatározás papírkromatográfiás módszerének reprodukálhatósága: ± 10 %.

8 - Potenciális detergens-diszpergens hatás (PDDH), Az előzőekben közölt módszerekkel nyert vizsgálati eredményeket összevonva az adalék anyagok potenciális detergens-diszpergens hatása /a továbbiakban: PDDH/ jellemezhető. DI + M PDDH = , ahol: DI a detergensindex, % M szennyeződést lemosó hatás, mm 225 maximálisan elérhető DI és M összege. A PDDH reprodukálhatósága: ± 4 %. - Peugeot XUD 9 fúvóka eltömődési vizsgálat (CEC PF-26 módszer); a vizsgálatokat a MOL Rt. Kutatás-Fejlesztésén végezték. - Kenőképesség vizsgálat HFRR (High Frequency Reciprocating Test) készülékkel, Ezt a vizsgálatot 60 ± 2 C-on, 75 ± 0,1 perc időtartam alatt végezték el a szabványban előírt készülékkel (MSZ EN ISO ) a MOL Rt.-nél és az AMEI Rt-nél.

9 EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK Tisztító és tisztántartó hatású adalékokkal végzett vizsgálatok eredményei Adalék jele A különböző szerkezetű poliizobutilénborostyánkősav származékok tisztító- és tisztántartó hatásának vizsgálati eredményei Hatásvizsgálati szabványok TBN, (1) mgkoh/g N, (2) % D.I., (3) % M, (4) mm PDDH, (5) % A 99,5 3, ,6 B 95,6 2, ,0 C , ,0 D 176 5, ,8 R Alapgázolaj 3,2-3,3 (1) összes bázisszám, (2) nitrogéntartalom, (3) detergens index, Fúvókatisztaság, % ,5 63, ,6 (4) lerakódást lemosó hatás, (5) potenciális detergens-diszpergens hatás, R : kereskedelmi referencia adalék

10

11 Adalékok kenőképesség javító vizsgálatai [99,1 % metilészter-tartalmú biodízel (repceolaj-zsírsav-metil-észter) 160 ppm kén- és 30 ppm nitrogéntartalmú gázolajban] Kopásátmérő, µm µm Biodízel (RME) Szabványos érték 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 RME koncentráció, %

12 Az RME-nél nagyobb kenőképesség-javító hatással rendelkeznek a kereskedelmi forgalomban beszerezhető célirányosan kifejlesztett kenőképesség-javító adalékok. Kopásátmérő, µm S=160 ppm, N=30 ppm S=205 ppm, N=75 ppm S=270 ppm, N=145 ppm S=330 ppm, N=180 ppm Kereskedelmi adalék koncentráció, ppm

13 Az eredmények alapján megállapítottuk, hogy a termikus, illetőleg gyökös iniciálással különböző átlagos molekulatömegű poliizobutilénekből szintetizált, eltérő szerkezetű közbenső termékekből különböző polialkilén-poliaminokkal célirányosan előállított adalékok között találtunk olyanokat is, amelyek detergens-diszpergens hatékonysága nem csak a laboratóriumi előszelektáló vizsgálatok alapján nagyobb, hanem a Peugeot XUD 9 jelű motorvizsgálatban is kedvezőbb, mint a kereskedelmi forgalomban kapható és elterjedten alkalmazott referencia adalék. A gázolajok kén- és nitrogéntartalmának csökkentésével egyre nagyobb adalékkoncentráció szükséges ugyanazon kenőképesség-javító hatás eléréséhez. A görbék lefutása jól szemlélteti azt, hogy lényegesen kisebb adalék-koncentáció is elegendő az érvényes szabványban előírt kenőképességi határérték eléréséhez, mint az RME alkalmazása esetén.

14 ÖSSZEFOGLALÁS Kísérleti munkánk során gázolajok két kiemelkedően fontos alkalmazástechnikai jellemzőjének, a tisztító és tisztán tartó hatásnak, illetőleg a kenőképesség-javító hatásnak a növelésére sikerült megfelelő adalékokat előállítani, illetőleg kiválasztani. Az általunk szintetizált szukcinimidek között találtunk olyanokat is, amelyek nagyobb hatékonyságúak az eddig ismerteknél. Az általunk előállított biodízel is kitűnő kenőképesség-javító adaléknak bizonyult.