PL244487B1 - Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu - Google Patents

Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu Download PDF

Info

Publication number
PL244487B1
PL244487B1 PL444164A PL44416423A PL244487B1 PL 244487 B1 PL244487 B1 PL 244487B1 PL 444164 A PL444164 A PL 444164A PL 44416423 A PL44416423 A PL 44416423A PL 244487 B1 PL244487 B1 PL 244487B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sub
mass
filter
fraction
fatty acid
Prior art date
Application number
PL444164A
Other languages
English (en)
Other versions
PL444164A1 (pl
Inventor
Dominik Schlehöfer
Aleš Vráblík
Radek Černý
Original Assignee
Orlen Unicre A S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orlen Unicre A S filed Critical Orlen Unicre A S
Publication of PL444164A1 publication Critical patent/PL444164A1/pl
Publication of PL244487B1 publication Critical patent/PL244487B1/pl

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/19—Esters ester radical containing compounds; ester ethers; carbonic acid esters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels; Explosives
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2805—Oils, i.e. hydrocarbon liquids investigating the resistance to heat or oxidation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/30—Physical properties of feedstocks or products
    • C10G2300/302—Viscosity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/80—Additives
    • C10G2300/802—Diluents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N2001/2893—Preparing calibration standards

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika stabilności frakcji resztkowych o lepkości przekraczającej 55 mm<sup>2</sup>/s w temperaturze 100°C charakteryzująca się tym, że frakcję resztkową rozcieńcza się dodając do 50% wag. estrów metylowych kwasów tłuszczowych i homogenizuje, następnie kroplę homogenizowanej mieszaniny umieszcza się na papierowym filtrze, który ogrzewa się do 100°C przez jedną godzinę, wówczas na filtrze tworzy się plama, po czym wykonuje się fotografię cyfrową plamy, która jest przekształcana przez oprogramowanie komputerowe do trybu plastycznego skanu 3D w skali odcieni szarości, gdzie przeprowadzana jest analiza obrazu w celu obliczenia reprezentacji procentowej frakcji o dużej lepkości, przy jednoczesnym określeniu odpowiedniego stosunku mieszania frakcji resztkowej i estrów metylowych kwasów tłuszczowych oraz wyznaczeniu całkowitej zawartości osadu zgodnie ze wzorem S<sub>(TS)</sub>=(m<sub>5</sub>-m<sub>4</sub>)-(m<sub>3</sub>-m<sub>2</sub>)•100/m<sub>1</sub>•w<sub>z</sub>, w którym S = osad w procentach masowych - indywidualne oznaczenia równoległe, z których oblicza się parametr TS, jako średnią arytmetyczną; TS = całkowita zawartość osadu (Total Sediment); m<sub>1</sub> = masa przygotowanej mieszaniny wylanej na filtr; m<sub>2</sub> = masa dolnego filtra (B) przed filtracją, m<sub>3</sub> = masa dolnego filtra (B) po filtracji; m<sub>4</sub> = masa górnego filtra (A) przed filtracją; m<sub>5</sub> = masa górnego filtra (A) po filtracji; w<sub>z</sub> = udział masowy reprezentowanej frakcji resztkowej w mieszaninie z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych.

Description

Opis wynalazku
Dziedzina technologii
Wynalazek dotyczy laboratoryjnej procedury oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika trwałości frakcji resztkowych o lepkości większej niż 55 mm2/s w temperaturze 100°C z zastosowaniem filtracji na gorąco (100°C). Wymienionych frakcji resztkowych nie można przefiltrować powszechnymi, znormalizowanymi procedurami ze względu na ich wysoką lepkość, która podczas filtracji w temperaturze 100°C powoduje zatykanie się kapilar, a następnie zalepianie pary borokrzemianowych filtrów uniemożliwiając obliczenie bilansu masy.
Obecny stan techniki
Frakcje resztkowe o wysokiej lepkości obecnie najczęściej pozyskiwane są w rafineriach z wtórnych procesów przerobu ropy naftowej, takich jak kraking termiczny lub katalityczny pozostałości olejowych. Otrzymane w ten sposób frakcje resztkowe są często złożoną mieszaniną różnych frakcji resztkowych próżniowych i atmosferycznych, które osiągają wysokie wartości lepkości. Ze względu na prawidłowe zarządzanie poszczególnymi procesami konieczne jest monitorowanie jakości również tych frakcji o dużej lepkości, które są dalej przetwarzane np. w technologii częściowego utleniania. Aby te resztkowe frakcje o wysokiej lepkości mogły znaleźć dalsze zastosowanie jako paliwo żeglugowe zgodnie z odpowiednią normą produktową [ISO 8217:2017 Petroleum products - Fuels (class F) - Specifications of marine fuels] muszą być dalej mieszane z odpowiednimi mniej lepk imi frakcjami tak, aby spełniały wymagane normą i monitorowane parametry, w szczególności połączenie lepkości i gęstości.
Sama frakcja resztkowa o wysokiej lepkości nie może być oceniona za pomocą powszechnie stosowanej metody monitorowania całkowitej zawartości osadów/stabilności paliw żeglugowych [ISO 10307-1:2009 Petroleum products - Total sediment in residual fuel oils - part 1: Determination by hot filtration]. Metoda ta opiera się na zasadzie filtracji próbki na gorąco (100°C - ogrzewanie wytwornicą pary), pod wytworzonym podciśnieniem 40 kPa, przez parę filtrów ze szkła borokrzemianowego klasy GF/A o nominalnej porowatości 0,0016 mm i średnicy 47 mm. Wynik oblicza się, jako średnią arytmetyczną dwóch równoległych oznaczeń S (I. i II.), podanych w % wag. Możliwe są również procedury monitorowania zawartości osadów całkowitych po chemicznym (TSA - Total Sediment Accelerated (Całkowity osad przyspieszony)) lub termicznym (TSP - Total Sediment Potential (Całkowity osad potencjalny)) starzeniu. Filtracja w tych przypadkach różni się jedynie wstępną obróbką analizowanej próbki. Parametry TSP lub TSA określa się za pomocą procedury [ISO 10307-2:2009 Petroleum products - Total sediment in residual fuel oils - Part 2: Determination using standard procedures for ageing], podczas której próbka z procesu chemicznego lub termicznego starzenia jest filtrowana w temperaturze 100°C. Ta znormalizowana procedura oznaczania całkowitej zawartości osadów w paliwach żeglugowych jest odpowiednia dla próbek o maksymalnej lepkości nieprzekraczającej 55 mm 2/s w temperaturze 100°C. Po przekroczeniu tego granicznego limitu lepkości ocenianej próbki, pojawiają się problemy techniczne prowadzące do nieprzepuszczalności aparatury filtracyjnej z późniejszym zaklejeniem szklanych filtrów borokrzemianowych. Bilansu masowego w takich przypadkach nie da się obliczyć, w wyniku czego dana próbka nie może być oceniona tą metodą.
Powyższej wady nie da się usunąć nawet poprzez wymianę wytwornicy pary na inne źródło ciepła, które umożliwiałby filtracje próbek w wyższych temperaturach. W tem peraturach w zakresie 140 160°C analizowana próbka frakcji resztkowej jest na tyle płynna, że można ją przefiltrować przez filtry szklane, jednak po schłodzeniu aparatu filtracyjnego do temperatury pokojowej nie jest możliwe bezpieczne oddzielenie dwóch szklanych filtrów. Problematyczna obsługa wprowadza zatem niepożądany błąd w określaniu bilansu masowego. W niektórych przypadkach nie można go wcale wyliczyć.
Charakter frakcji resztkowych, które mają dużą lepkość, dużą gęstość, a także duży udział frakcji destylacyjnej wrzącej powyżej 500°C (ponad 90% wag.), wyklucza szersze stosowanie zaawansowanych metod analitycznych, które mogłyby być wykorzystane do oceny ich stabilności w alternatywny sposób. Jedną z nielicznych procedur, mających zastosowanie do oceny frakcji resztkowych, jest metoda oparta na zasadzie chromatografii cienkowarstwowej z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym (TLC-FID - Thin Layer Chromatography with Flame-Ionization Detector), która może być wykorzystana do określenia składu grupowego, odpowiednio; zawartości węglowodorów nasyconych, związków aromatycznych, substancji na bazie żywic oraz makrocząsteczek o charakterze asfaltenów (SARA - Staturated, Aromatics, Resins and Asphaltenes) w analizowanej próbce frakcji resztkowej. Jednak para
PL 244487 BI metr SARA reprezentuje jedynie informację o składzie grupowym i nie dostarcza bezpośredniej informacji o stabilności analizowanej próbki. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie metody analitycznej S-value, opartej na zasadzie rozpuszczania próbki w toluenie, a następnie miareczkowaniu n-heptanem. Wykonując analizę, uzyskuje się punkt flokulacji, w którym asfalteny w próbce zaczynają się skupiać lub flokulować. Cały proces jest monitorowany przez sondę optyczną. Wadą w tym przypadku jest to, że dodane rozpuszczalniki mogą w pewnym stopniu wpływać na stabilność koloidalną próbki, co uniemożliwia oznaczanie osadów w postaci szlamu lub precypitatu. Istotną wadą wyżej wymienionych zaawansowanych metod analitycznych jest również konieczność stosowania specjalistycznej aparatury jednozadaniowej, co wiąże się ze znacznymi kosztami inwestycyjnymi. Wspomniane wyżej analizy bywają również czasochłonne.
Z wyżej wymienionych powodów nie jest możliwe odpowiednie określenie stabilności frakcji resztkowych o wysokiej lepkości przekraczającej limit 55 mm2/s przy 100°C.
Istota wynalazku
Powyższe wady przynajmniej częściowo usuwa procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika stabilności frakcji resztkowych o lepkości przekraczającej 55 mm2/s w temperaturze 100°C, znamienna tym, że resztkową frakcję rozcieńcza się przez dodanie do 50% wag. estrów metylowych kwasów tłuszczowych i homogenizuje, następnie kroplę homogenizowanej mieszaniny umieszcza się na filtrze papierowym, który następnie ogrzewa się do 100°C przez jedną godzinę, wówczas na filtrze tworzy się plama, której wykonuje się cyfrowe zdjęcie, które jest przekształcane przez oprogramowanie komputerowe do trybu plastycznego skanu 3D w skali odcieni szarości, gdzie przeprowadzana jest analiza obrazu w celu obliczenia reprezentacji procentowej frakcji o dużej lepkości, przy jednoczesnym określeniu odpowiedniego stosunku mieszania frakcji resztkowej i estrów metylowych kwasów tłuszczowych oraz wyznaczeniu całkowitej zawartości osadu zgodnie ze wzorem (m5 — γη4) — (m3 — m2) · 100 w którym
S = osad w procentach masowych - indywidualne oznaczenia równoległe, z których oblicza się parametr TS, jako średnią arytmetyczną
TS = całkowita zawartość osadu (Total Sediment) mi = masa przygotowanej mieszaniny wylanej na filtr m2 = masa filtra dolnego (B) przed filtracją ms = masa filtra dolnego (B) po filtracji m4 = masa filtra górnego (A) przed filtracją ms = masa filtra górnego (A) po filtracji wz = udział masowy reprezentowanej frakcji resztkowej w mieszaninie z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych
Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika stabilności frakcji resztkowych o wysokiej lepkości, w której frakcję resztkową o wysokiej lepkości, większej niż 55 mm2/s, miesza się w temperaturze 100°C w odpowiedniej proporcji ze składnikiem rozcieńczającym w postaci estrów metylowych kwasów tłuszczowych tak, aby spełnić warunek maksymalnej wartości lepkości 55 mm2/s w temperaturze 100°C zgodnie z wymaganiami ISO 10307-1 i 2. Przygotowana mieszanina frakcji resztkowej z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych ma niższą lepkość ze względu na składnik rozcieńczający bez negatywnego wpływu na stabilność koloidalną i może być poddana oznaczeniu całkowitej zawartości osadu z zastosowaniem znormalizowanej procedury i odpowiedniej aparatury ze standardową wytwornicą pary (podgrzaną do 100°C) i podciśnieniem 40 kPa zgodnie z normą ISO 10307-1 i 2. Estry metylowe kwasów tłuszczowych nie są oceniane, jako jeden ze składników w tej procedurze, a są one traktowane jedynie, jako pomocniczy składnik rozcieńczający do przeprowadzenia odpowiedniej analizy, który ze względu na swój charakter chemiczny nie wpływa na wynik badania.
Odpowiedni stopień rozcieńczenia określa się na podstawie przygotowanej serii rozcieńczeń analizowanej próbki frakcji resztkowej i pomocniczego składnika rozcieńczającego, estrów metylowych kwasów tłuszczowych. Z przygotowanej serii wykonywane są spot testy zgodnie z normą ASTM D 4740-20. Wyniki przeprowadzonych spot testów są zapisywane w postaci cyfrowych zdjęć. Zdjęcia są następnie edytowane za pomocą odpowiedniego oprogramowania do „plastycznego skanu 3D w skali odcieni sza4
PL 244487 BI rości', który można ocenić pod kątem procentowego występowania struktur o dużej lepkości. Na podstawie ww. analizy obrazu możliwe jest określenie minimalnej ilości dodatku estrów metylowych kwasów tłuszczowych, która jest niezbędna do zyskania możliwości oznaczenia całkowitej zawartości osadu zgodnie ze standardową procedurą wg normy ISO 10307-1 i 2.
W pierwszym kroku przygotowuje się mieszaninę frakcji resztkowej z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych w stosunku masowym wynikającym ze wstępnych wartości lepkości frakcji resztkowej, zazwyczaj zawartość estrów metylowych kwasów tłuszczowych mieści się w zakresie 0 do 50% wagowych. Po dokładnej homogenizacji w temperaturze nieprzekraczającej 100°C wykonuje się spot test zgodnie z normą ASTM D 4740-20. Następnie wykonywane są cyfrowe zdjęcia wyników spot testów (Fig. 1) i edytuje w oprogramowaniu komputerowym do trybu „plastycznego skanu 3D (Fig. 2), który jest następnie konwertowany na „plastyczny skan 3D w skali odcieni szarości’ (Fig. 3). Ten ostatni krok ujawnia ciemne segmenty reprezentujące frakcje resztkowe o wysokiej lepkości, które powodują trudności techniczne podczas filtracji na gorąco. Następnie za pomocą oprogramowania do analizy obrazu zaznacza się te ciemne segmenty i określa się procentowy udział powierzchni reprezentujących ciężkie frakcje z całkowitej powierzchni ocenianego spot testu (Fig. 4). Na podstawie procentowej reprezentacji tych frakcji o dużej lepkości (współczynnik SV) można określić najbardziej odpowiedni stosunek frakcji resztkowej do estrów metylowych kwasów tłuszczowych, czyli maksymalny procentowy udział frakcji o dużej lepkości, jaki można zaakceptować do oznaczania całkowitej zawartości osadów metodą filtracji na gorąco. Współczynnik SV przyjmuje wartości od 0 do 100%, a jego wartości graniczne zestawiono w Tabeli 1.
Tabela 1 - Wartości graniczne współczynnika SV dla przygotowania najbardziej odpowiedniego stosunku frakcji resztkowej z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych
Wartości graniczne współczynnika SV [%] < 15 > 15
Dodatek estrów metylowych kwasów tłuszczowych [% wag.] 50 30 20
Poprawność proporcji TAK TAK NIE
Po przygotowaniu mieszaniny frakcji resztkowej z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych w odpowiednim stosunku, frakcję resztkową można poddać oznaczeniu całkowitej zawartości osadu. Wynik całkowitej zawartości osadu we frakcji resztkowej można obliczyć z poniższych wzorów na obliczanie bilansu masowego. Wynik całkowitej zawartości osadu TS w próbce pierwotnej (ISO 10307-1) lub zawartości osadu TSP w próbce po starzeniu termicznym (ISO 10307-2) jest obliczany dla frakcji resztkowych o wysokiej lepkości, jako średnia arytmetyczna z dwóch wartości uzyskanych z równoległych oznaczeń S (I. i II.), które uzyskuje się przez podstawienie odpowiednich wartości do wzoru 1.
_ (ms - m4) - (m3 - m2)· 100 ...
i υ
Wartość całkowitej zawartości osadu TSA w próbce po starzeniu chemicznym (ISO 10307-2) oblicza się dla frakcji resztkowych o dużej lepkości, jako średnią arytmetyczną dwóch otrzymanych wartości równoległych oznaczeń S (I. i II.), które uzyskuje się przez podstawienie odpowiednich wartości do wzoru 2.
_ (ms - m4) - (m3 - m2) -100
0,928w którym
S = osad w procentach masowych - poszczególne oznaczenia równoległe, z których parametr TS, TSP lub TSA oblicza się, jako średnią arytmetyczną
TS = całkowita zawartość osadu (Total Sediment)
TSP = całkowita zawartość osadu - potencjalna (Total Sediment Potential)
TSA = całkowita zawartość osadu - przyspieszona (Total Sediment Accelerated) mi = masa przygotowanej mieszaniny wylanej na filtr
PL 244487 BI rri2 = masa dolnego filtra (B) przed filtracją ms = masa dolnego filtra (B) po filtracji m4 = masa górnego filtra (A) przed filtracją ms = masa górnego filtra (A) po filtracji wz = udział masowy reprezentowanej frakcji resztkowej w mieszaninie z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych
Wyjaśnienie wykresów
Na wykresach, za pomocą których wynalazek jest dokładniej wyjaśniony, pokazano następujące rysunki:
Figura 1 przedstawia zdjęcia cyfrowe wynikowych spot testów frakcji resztkowej z dodatkiem estrów metylowych, gdzie A = 0, B = 20, C = 30 i D = 50% wagowych.
Figura 2 przedstawia edytowane zdjęcia cyfrowe w trybie „plastycznego skanu 3D spot testów frakcji resztkowej z dodatkiem estrów metylowych, gdzie A = 0, B = 20, C = 30 i D = 50% wag.
Figura 3 przedstawia „plastyczne 3D skany” poszczególnych mieszanin skonwertowane na „plastyczne skany 3D w skali odcieni szarości” spot testów frakcji resztkowej z dodatkiem estrów metylowych, gdzie A = 0, B = 20, C = 30 i D = 50% wag.
Figura 4 przedstawia procedurę wyznaczania współczynnika SV przy użyciu „analizy obrazu” fotografii zmodyfikowanych do trybu „plastycznego skanu 3D w skali odcieni szarości” w oprogramowaniu graficznym spot testów frakcji resztkowej z dodatkiem estrów metylowych, gdzie A = 0, B = 20, C = 30 i D = 50% wag.
Przykłady wykonania
Przykład 1
Frakcję resztkową, której lepkość przekraczała 55 mm2/s w 100°C (lepkość oznaczono na 391 mm2/s w 150°C), zmieszano z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych w dodatku 50, 30 i 20% wagowych i dokładnie zhomogenizowano. Następnie przeprowadzono spot test, w którym kroplę mieszaniny przenoszono pałeczką szklaną na filtr papierowy o średnicy 110 mm i gęstości 84 g/m2, którą następnie umieszczono na godzinę w piecu nagrzanym do 100°C. Następnie wykonano fotografie cyfrowe powstałych plam badanej próbki frakcji resztkowej z testowanymi dodatkami estrów metylowych kwasów tłuszczowych. Fotografie zostały poddane obróbce w oprogramowaniu do edycji zdjęć do trybu „plastyczny skan 3D”, a następnie przekonwertowane na „plastyczny skan 3D w skali odcieni szarości”. Za pomocą oprogramowania komputerowego do analizy obrazu, obliczono współczynnik SV dla poszczególnych rozcieńczeń, przedstawiający procentową reprezentację ciężkich frakcji na całkowitej powierzchni analizowanego spot testu. Na podstawie współczynnika SV, który przyjął wartość 2%, wybrano najbardziej odpowiedni dodatek estru metylowego kwasów tłuszczowych (Tabela 2).
Tabela 2 - Wybór najbardziej odpowiedniego stosunku rozcieńczenia na podstawie współczynnika SV
Zakres współczynnika SV [%] < 15 >15
Dodatek estrów metylowych kwasów tłuszczowych [% wag] 50 30 20
Poprawność proporcj i TAK TAK NIE
Następnie przygotowano próbkę w wybranym stosunku, w tym przypadku 50% wag. dodatku estrów metylowych kwasów tłuszczowych było ilością wystarczająca do określenia całkowitej zawartości osadu zgodnie z normą ISO 10307-1. Dla analizowanej próbki frakcji resztkowej parametr TS obliczono według wzoru 1, a jego wartość wyniosła 0,45% wag.
Przykład 2
Frakcję resztkową, której lepkość przekraczała 55 mm2/s w 100°C (lepkość oznaczono na 226 mm2/s w 150°C), zmieszano z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych w dodatku 50, 30 i 20% wag. i dokładnie zhomogenizowano. Następnie przeprowadzono spot testy, w których kroplę mieszaniny przenoszono pałeczką szklaną na papierowy filtr o średnicy 110 mm i gęstości 84 g/m2, który następnie umieszczano na godzinę w piecu nagrzanym do 100°C. Następnie wykonano fotografie cyfrowe powstałych plam badanej próbki frakcji resztkowej z testowanymi dodatkami estrów metylowych kwasów tłuszczowych. Fotografie zostały poddane obróbce w oprogramowaniu do edycji zdjęć do trybu
PL 244487 BI „plastyczny skan 3D, a następnie przekonwertowane na „plastyczny skan 3D w skali odcieni szarości. Za pomocą oprogramowania komputerowego do analizy obrazu, obliczono współczynnik SV dla poszczególnych rozcieńczeń, przedstawiający procentową reprezentację ciężkich frakcji na całkowitej powierzchni analizowanego spot testu. Na podstawie współczynnika SV, który miał wartość 13%, wybrano najbardziej odpowiedni dodatek estrów metylowych kwasów tłuszczowych (Tabela 3).
Tabela 3 - Wybór najbardziej odpowiedniego stosunku rozcieńczenia na podstawie współczynnika SV
Zakres współczynnika SV [%] < 15 >15
Dodatek estrów metylowych kwasów tłuszczowych [% wag.] 50 30 20
Poprawność proporcji TAK TAK NIE
Następnie przygotowano próbkę w wybranym stosunku, w tym przypadku 30% wag. dodatku estrów metylowych kwasów tłuszczowych było ilością wystarczająca do określenia całkowitej zawartości osadu zgodnie z normą ISO 10307-1. Dla analizowanej próbki frakcji resztkowej parametr TS obliczono według wzoru 1, jego wartość wynosiła 1,12% wag., według normy TS > 0,50% wag.
Zastosowanie przemysłowe
Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika stabilności frakcji resztkowych o lepkości przekraczającej 55 mm2/s w temperaturze 100°C ma zastosowanie przemysłowe do kontroli jakości frakcji resztkowych, stanowiących podstawę do otrzymywania paliwa żeglugowego. Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu może być stosowana przed planowaną produkcją, jako monitoring jakości materiału wsadowego lub w jej trakcie w ramach kontroli wyjściowych. Procedura ta może być stosowana przez laboratoria zakładowe i badawcze, zapewniające kontrolę jakości, czy działalność badawczą w zakresie morskich paliw pozostałościowych.
Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika trwałości frakcji resztkowych o lepkości przekraczającej 55 mm2/s w temperaturze 100°C ma zastosowanie przemysłowe do wzajemnego porównywania właściwości jakościowych frakcji resztkowych, jako produktów pośrednich, za pomocą którego można zaproponować kolejne zastosowanie.

Claims (1)

1. Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu, jako wskaźnika stabilności frakcji resztkowych o lepkości przekraczającej 55 mm2/s w temperaturze 100°C, znamienna tym, że frakcję resztkową rozcieńcza się dodając do 50% wag. estrów metylowych kwasów tłuszczowych i homogenizuje, następnie kroplę homogenizowanej mieszaniny umieszcza się na papierowym filtrze, który ogrzewa się do 100°C przez jedną godzinę, wówczas na filtrze tworzy się plama, po czym wykonuje się fotografię cyfrową plamy, która jest przekształcana przez oprogramowanie komputerowe do trybu plastycznego skanu 3D w skali odcieni szarości, gdzie przeprowadzana jest analiza obrazu w celu obliczenia reprezentacji procentowej frakcji o dużej lepkości, przy jednoczesnym określeniu odpowiedniego stosunku mieszania frakcji resztkowej i estrów metylowych kwasów tłuszczowych oraz wyznaczeniu całkowitej zawartości osadu zgodnie ze wzorem (m5 - m4) - (m3 - mz) · 100 w którym
S = osad w procentach masowych - indywidualne oznaczenia równoległe, z których oblicza się parametr TS, jako średnią arytmetyczną
TS = całkowita zawartość osadu (Total Sediment) mi = masa przygotowanej mieszaniny wylanej na filtr m2 = masa dolnego filtra (B) przed filtracją ms = masa dolnego filtra (B) po filtracji
PL 244487 BI nu = masa górnego filtra (A) przed filtracją ms = masa górnego filtra (A) po filtracji wz = udział masowy reprezentowanej frakcji resztkowej w mieszaninie z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych
PL444164A 2022-04-21 2023-03-22 Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu PL244487B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-163A CZ310012B6 (cs) 2022-04-21 2022-04-21 Postup stanovení celkového obsahu sedimentu
CZPV2022-163 2022-04-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL444164A1 PL444164A1 (pl) 2023-10-23
PL244487B1 true PL244487B1 (pl) 2024-01-29

Family

ID=88469739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL444164A PL244487B1 (pl) 2022-04-21 2023-03-22 Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ310012B6 (pl)
PL (1) PL244487B1 (pl)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2015756A3 (cs) * 2015-10-26 2017-03-08 Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. Postup hodnocení stability topného oleje

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ30254U1 (cs) * 2016-12-16 2017-01-10 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Zředěná zbytková frakce
EP4162012A1 (en) * 2020-06-09 2023-04-12 ExxonMobil Technology and Engineering Company Marine fuel compositions

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2015756A3 (cs) * 2015-10-26 2017-03-08 Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. Postup hodnocení stability topného oleje

Also Published As

Publication number Publication date
CZ310012B6 (cs) 2024-05-08
PL444164A1 (pl) 2023-10-23
CZ2022163A3 (cs) 2023-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Modelling of rheological and chemical properties of asphalt binder considering SARA fraction
Pipintakos et al. Exploring the oxidative mechanisms of bitumen after laboratory short-and long-term ageing
Primerano et al. Low-temperature characterization of bitumen and correlation to chemical properties
Migliori et al. Comparative study of RTFOT and PAV aging simulation laboratory tests
Jacobs et al. Influence of soft binder and rejuvenator on the mechanical and chemical properties of bituminous binders
Pauli Asphalt compatibility testing using the automated Heithaus titration test
Vassaux et al. Assessment of the binder blending in bituminous mixtures based on the development of an innovative sustainable infrared imaging methodology
Soenen et al. Rheological and chemical properties of field aged binders and their variation within the wearing course
Pape et al. Analysis of the role of recycled material agglomerations on the location of fracture in asphalt mixtures
Merusi et al. Moisture susceptibility and stripping resistance of asphalt mixtures modified with different synthetic waxes
Khalighi et al. The impact of reactive oxygen species coupled with moisture on bitumen long-term aging
EP0859952B1 (en) Method for predicting a physical property of a residual hydrocarbonaceous material
Rodríguez-Valverde et al. Imaging techniques applied to characterize bitumen and bituminous emulsions
PL244487B1 (pl) Procedura oznaczania całkowitej zawartości osadu
US6690453B2 (en) Method and device for predicting the flocculation threshold of asphaltenes contained in hydrocarbon mixtures
Vráblík et al. Structure of asphaltenes and their role in the thermal stability of marine fuels
Vassaux et al. Experimental investigation of blending phenomena in intergranular zones of recycled asphalt mixtures using customized infrared imaging and stage extraction methods
CN108603875A (zh) 通过联合使用比浊法和折射率确定含有沥青质的工艺流的稳定性储备和溶解度参数的方法
Rogel et al. The role of compatibility in determining the blending and processing of crude oils
Vráblík et al. RGB histograms as a reliable tool for the evaluation of fuel oils stability
RU2305836C1 (ru) Способ определения стабильности топливных композиций, содержащих остаточные продукты переработки нефти
Hao et al. Identification and evaluation of oil or fuel contaminants in airport asphalt pavements
Marques et al. The digitalization of bottle tests nuclear magnetic resonance evaluation of emulsion stability
Lee et al. Effect of wax on basic and rheological properties of bitumen with similar Penetration-grades
Fried et al. Understanding recycling agent modification mechanisms through rheological and compositional impacts