低凝點180號船用燃料油的調合

薛 倩，劉名瑞，張會成

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

低凝點180號船用燃料油的調合

薛 倩，劉名瑞，張會成

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

以水上油、煤柴和瀝青為研究對象調合制備低成本且符合行業標準的船用180號燃料油。并通過添加降凝劑EVA，T602，BEM考察降凝劑對調合后燃料油的降凝效果。結果表明：采用添加降凝劑的措施并不能明顯改變調合燃料油的凝點；采用低凝點高芳香性的C9和C10組分作為添加組分，當添加10.7%的C9組分后，調合油品的凝點降為15 ℃，可以保證燃料油在常溫下具有良好的流動性。斑點試驗和微觀照片考察結果表明，添加C9組分能夠增強調合油品的配伍相容性和均勻分散性。

船用油 凝點 配伍性

船舶運輸是我國主要的運輸方式之一，作為世界上最主要的航運大國我國對船用燃料油的需求十分迫切[1-3]。國內大部分煉油廠采用深加工技術生產船用燃料油，導致船用燃料油供應量與市場需求出現供不應求的現狀[4-6]，因此，目前多采用調合技術作為生產船用燃料油的方法[7-8]。由于調合組分油性質差別較大，導致調合后的燃料油凝點變化差別較大，并且在油品調合過程中由于調合組分油性質差別較大，導致調合后的燃料油凝點變化差別較大[9-10]，并且在調合過程中由于輕重組分混合，導致油品在使用過程中會出現大量瀝青質的析出，并且船用燃料油在使用過程中主要儲存在油品的沉淀柜，在使用過程中需要經熱蒸汽加熱后送入日用柜方可使用[11]，因此船用燃料油的常溫流動性以及油品的穩定性顯得尤為重要。目前用于降低油品凝點的手段多采用添加降凝劑[12-17]。本研究以煤柴、水上油、瀝青為調合組分，制備符合GB/T 17411—2012的船用180號燃料油(常用要求和試驗方法見表1)，并通過添加降凝劑和高芳香性、低凝點的C10和C9調合組分來改善調合船用燃料油的凝點、提高低溫流動性以及調合船用燃料油的配伍相容性。

表1 船用180號燃料油常用要求和試驗方法

1 實 驗

1.1 原 料

水上油、瀝青和煤柴3種調合組分油的主要性質見表2。煤柴原料是中溫煤焦油通過分餾裝置在塔頂提取的餾分，密度較大、黏度小、不穩定性組分膠質含量較高，熱值較低；水上油是中溫煤焦油冷卻過程中浮在水面、密度小于1.0 g/cm3的輕油，黏度較小，膠質含量較低，可以作為調合組分；瀝青原料采用工業常用的140號瀝青，黏度非常大，殘炭較高，凝點也較高，為48 ℃。C10組分的密度較大，為991.9 kg/m3，黏度小，凝點較低，為-24 ℃，總芳烴質量分數較高，為75.3%。C9組分的密度較小，為954.5 kg/m3，黏度小，凝點低于-51 ℃，總芳烴質量分數較高，為73.4%。

3種調合組分油的餾程見表3。從表3可以看出，瀝青中重油組分較多，50%餾出溫度為611.4 ℃；煤柴、水上油中輕餾分較多，50%餾出溫度分別為348.8 ℃和361.6 ℃。

降凝劑EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)，VA(醋酸乙烯酯)含量為44%，山東齊魯化工廠生產；T602(聚甲基丙烯酸酯)，運動黏度(100 ℃)為380 mm2/s，遼寧錦州化工廠生產；降凝劑BEM以 EVA 為主劑、非離子表面活性劑、助溶劑和其它助劑復配得到，江蘇徐州石化廠生產。

表2 3種調合組分油以及C10和C9組分的主要性質

表3 3種調合組分油的餾程 ℃

1) 括號內代表模擬蒸餾樣品的回收率。

1.2 調合實驗

將各種組分油放入烘箱中，均勻受熱2 h，待組分油融化后，按一定比例將組分油倒入500 mL燒杯中，使用攪拌器混合攪拌均勻。攪拌30 min后測定調合后船用燃料油的性能指標。

1.3 斑點試驗

將含有50 mL油樣的錐形瓶置于90～95 ℃水浴中加熱15～20 min，固定濾紙的支架水平地放在恒溫100 ℃的烘箱中5 min，玻璃棒插入油品攪拌20 s預熱后拿出玻璃棒，并使玻璃棒上的第1滴油品滴回到錐形瓶，第2滴油品滴到鋪好的濾紙上，濾紙和油樣放入烘箱中干燥1 h后，得到所考察樣品的斑點成像圖，然后與標準樣品的成像圖進行對比，得出對應的斑點等級，并以此判斷樣品的配伍相容性。

2 結果與討論

2.1 重質船用燃料油調合配比

根據表2和表3中各組分的分析數據，實驗中調合組分水上油、瀝青和煤柴的灰分、殘炭、總沉淀物、酸值均符合國家標準要求，因此調合油品時不同的添加比例對上述幾項指標均不產生影響，所以著重分析不同比例調合油品的黏度、密度以及凝點。調合油品中的密度指標基本可以按照線性加和計算，即可通過對各組分的相應指標進行加權平均的方法直接獲得，如式(1)所示。由于瀝青的黏度過大，對調合油樣的黏度起主要影響，為了確保調合油樣50 ℃黏度小于180 mm2/s，通過式(2)確定各個組分油之間的比例。并考察各組分油使用比例的變化對調合油樣凝點的影響。參考約束條件(1)和(2)，并通過一系列調合實驗，最終選用3組調合比例，如表4所示。

(1)

(2)

式中：vi為組分i的添加比例，ρt為調合后油品的密度，ρi為組分i的密度，μt為調合后油品的黏度，μi為組分i的黏度。

調合油測試結果見表5。從表5可以看出，采用水上油、煤柴和瀝青可調合出低成本且主要指標符合標準的船用180號燃料油要求，但凝點較高，其中1號油品的凝點最高。

表4 180號船用燃料油的調合配比

表5 180號船用燃料油性質

2.2 降凝劑降凝效果的考察

在1號油品中分別加入0.03%的EVA，T602，BEM降凝劑，考察降凝劑對油品凝點的影響，結果見表6。從表6可以看出：3種降凝劑對調合船用燃料油凝點的影響程度基本相同，在相同添加量下，EVA的添加使船用調合燃料油凝點降低3 ℃；T602和BEM的添加對調合燃料油凝點的改變效果不明顯。EVA能小幅降低調合油品的凝點，主要由于EVA降凝劑中較長的烷基鏈可與燃料油中存在的瀝青質和膠質互相締合，形成新的膠核結構：降凝劑-膠質-瀝青質的聚集體，因此新形成的膠核結構既可以降低原有油品中膠質與瀝青質的析出溫度，也可以同時延緩燃料油中蠟晶體的析出[18]。但是EVA對于燃料油凝點的降低幅度有限，主要是由于降凝劑是通過改善油品蠟晶析出過程中蠟的結晶習性、蠟晶的尺寸以及形狀，從而能夠影響蠟的結晶方式，阻止蠟晶形成三維空間立體網絡結構，通過添加降凝劑也能改變蠟晶結構形態以及蠟晶之間的作用性質，從而導致油品凝點的大幅度降低[12，14，16]。由于調合船用燃料油中蠟組分含量較低，瀝青質和膠質含量較高，導致降凝劑不能大范圍改變調合油品的凝點。所以調合重質船用燃料油不適于采用添加降凝劑作為其降低凝點的主要手段。

表6 降凝劑對油品凝點的影響

2.3 低凝點高芳香性組分油降凝效果的考察

C9和C10組分的凝點較低，分別為低于-51 ℃和-24 ℃，因此進行了將低凝點高芳香性的C9和C10作為組分油調合船用燃料油實驗。調合時將一定體積的C9和C10加入到1號調合油品中，并且控制主要指標如黏度、密度合格，其它指標根據用戶需求調合，調合配比如表7所示，調合后油品指標測試結果見表8。由表8可看出，添加10.7%的C9和C10后，調合船用燃料油凝點分別從39 ℃降至15 ℃和21 ℃。由于C9的凝點低于C10的凝點，在相同添加量的情況下添加C9的船用燃料油的凝點低于添加C10的船用燃料油的凝點，能夠滿足國標所要求的傾點不高于30 ℃指標，并且能夠滿足船用燃料油在常溫下的流動性。

表7 180號船用燃料油的調合比例 w，%

表8 調合后180號船用燃料油的指標

2.4 調合組分對油品配伍相容性的影響

將調合燃料油的斑點成像照片與斑點試驗測試方法中給定的參考分級標準進行對比，本實驗樣品的斑點實驗等級分別為：1號油品2級，斑點內部有微弱而模糊的內環，2號和3號油品均為1級，調合油在濾紙上呈現均勻一致的斑點，內部無環狀物出現，表明調合組分油之間是互溶的，組分油間分散性較好，沒有沉淀物析出。說明添加C9和C10后油品的配伍相容性得到了增強，主要是由于C9和C10為高芳香性的油品，在添加過程中能夠作為溶劑溶解部分瀝青質，抑制沉淀物的析出，因此使得整個油品更加均勻分散。通過顯微鏡觀察可知，未添加C9和C10的調合船用燃料油中有輕微的黑色聚集沉淀出現，添加C9和C10后的調合船用燃料油中小顆粒狀的黑色聚集沉淀明顯減少，處于分散狀態，主要是由于添加C9和C10后黑色沉淀被C9和C10溶解。因此添加C9和C10能夠增強調合后油品的均勻性和分散性。

3 結 論

(1) 采用水上油、煤柴和瀝青可調合出低成本且主要指標符合標準的船用180號燃料油要求，但凝點較高。

(2) 以EVA，T602，BEM作為船用燃料油的降凝劑，并不能明顯改變調合燃料油的凝點。

(3) 以C9和C10組分作為船用燃料油低凝點調合組分，當C9和C10的添加量為10.7%時，調合燃料油的傾點降低至15 ℃和21 ℃，滿足了油品的常溫流動性。

(4) 通過斑點試驗和調合油的微觀照片考察，添加C9和C10后，增強了調合燃料油的配伍相容性。

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PREPARATION OF 180#MARINE FUEL OIL WITH LOW SOLIDIFICATION POINT

Xue Qian， Liu Mingrui， Zhang Huicheng

(SINOPECFushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals，Fushun，Liaoning113001)

The efficient ways for preparing low-cost and industry-standard 180#bunker oil using coal tar light oil， coal diesel and asphalt were investigated. The effect of depressants EVA， T602， and BEM on the reduction of solidification point of the blended marine fuel oil was tested. The results show that no significantly reduction in solidification point of the blending fuel oil is found by additing depressants. The C9and C10components can be used as depressants for their low solidification point and high aromaticity. When the C9components dosage is 10.7%， the pour point of blended marine fuel oil drops to 15 ℃， which ensures the flow of marine fuel oil at normal temperature. The investigations of spot test and microscopic photos indicate that the addition of C9can enhance the stability and compatibility of the blended marine fuel oil.

marine fuel oil； solidification point； compatibility

2015-06-02； 修改稿收到日期： 2015-07-30。

薛倩，碩士，助理工程師，主要從事船用燃料油調合方面的研究工作。

薛倩，E-mail：xueqian.fshy@sinopec.com。