Исследование влияния депрессорно-полимерных присадок на низкотемпературные свойства дизельных топлив

 

В Республике Узбекистан нефтеперерабатывающими предприятиями вырабатываются дизельные топлива для летних условий эксплуатации. В связи с этим, дизельное топливо в процессе эксплуатации подвергается воздействию различных физических и химических факторов, которые в большинстве случаев приводят к ухудшению его вязкостно-температурных характеристик. Кроме того, зимний период создает затруднения при эксплуатации техники на летних марках дизельных топлив. Для улучшения их низкотемпературных характеристик наиболее эффективным и экономически выгодным способом является использование депрессорных присадок. В связи с этим вопросы подбора и увеличения ассортимента депрессорных присадок для дизельных топлив привлекает внимание многих исследователей.

Основными требованиями, предъявляемыми к депрессорным присадкам, вводимых в дизельное топливо с целью получения высококачественных топлив, являются доступность, нетоксичность и технологичность. В данное время ассортимент используемых низкомолекулярных депрессоров не всегда отвечает вышеперечисленным требованиям, им присущ ряд таких недостатков, как летучесть, миграция, токсичность, что приводит к загрязнению окружающей среды и потери эффекта депрессации. Для устранения указанных недостатков в качестве депрессорных присадок целесообразно применять высокомолекулярные соединения.

В связи с этим в данной работе проведены исследования депрессорных присадок на основе отхода волокна нитрон, отличающихся от традиционных промышленных депрессантов, таких как полиметакрилаты, сополимеры этилена с винилацетатом, получаемые при высоком давлении, и сополимеры акрилатов и метилакрилатов. Эти присадки предназначены для среднедистиллятных и остаточных топлив.

Депрессорные присадки должны вводиться в дизельное топливо при температурах, намного выше его помутнения. Могут вводиться как в поставляемой форме, так и в виде раствора в дизельном топливе. Депрессорные присадки действуют как модификаторы роста парафиновых кристаллов. При низких температурах происходит их сокристаллизация с парафинами нормального строения с образованием мелких игольчатых кристаллов, что предотвращает образование крупных кристаллов в топливе.

Разработка депрессорных присадок, базирующихся на дешевом и доступном сырье, характеризующихся хорошими вязкостно-температурными свойствами, является актуальной задачей.

В связи с этим актуальной остаётся разработка эффективных присадок, которые помимо качественных показателей позволяют увеличить экономическую эффективность получаемых нефтепродуктов. [1]

Изучение процесса получения частичного гидролизованного полиакрилонитрила (ГИПАН) представляет актуальным не только с точки зрения исследования ещё одного вида полимераналогичных превращений, но и на основе местных вторичных сырьевых ресурсов химической промышленности создать уникальные полимерные присадки для продукта нефтехимической промышленности. В связи с этим изучение процесса получения депрессорных присадок на основе низкомолекулярного полиэтилена и ГИПАНа представляют, несомненно, научно практический интерес.

ГИПАН является продуктом отхода волокна нитрона, производится ОАО «НАВОИАЗОТ», а также низкомолекулярный полиэтилен отходом газохимического комплекса «Шуртангаз». Вторсырьё волокна нитрон состоит из элементарных звеньев акрилонитрила, метилакрилата и итаконовой кислоты, в соотношении мономерных звеньев 92,2:6,3:1,5 соответственно.

Получение частично гидролизованного полиакрилонитрила осуществляли по методике [2], а также ГИПАНа по ТУ 6.1–00203849–53. ИК — спектры сняли на приборе ИК — Фурье спектрометре System 2000 FT- IR.

В ИК — спектром ГИПАНа появляется полосы поглощения валентных колебаний СN–группы в области 2957 см-1, имеющий слабо выраженный максимум. Валентные колебания карбонильных групп проявляются среднеинтенсивным максимумом в области 1667 см-1. Валентные колебания NH2 и ОН проявляются интенсивной широкой полосой в области поглощения 3250–3500 см-1, а деформационные колебания NH проявляется в области 1563 см-1, 1451, 1408 см-1 относятся -СН2 — СО — групп, 1326 см-1 относятся — C-N- связи, 680 см-1 деформационное колебания -С-Н связи, 2120 см-1 ассиметричные валентнее колебания -C≡N групп.

В ИК — спектре полиэтилена проявляется валентные колебания СН2 группы в области 2931, 2855 см-1, 1132–1378 см-1 относятся (-СН2-)n групп, 720 см-1 маятниковые колебания СН2 групп ((-СН2-), n > 4), 993 см-1 относят к неплоским деформационным колебаниям — СН2 — групп.

В ИК — спектре привитого сополимера низкомолекулярного полиэтилена и этилированного ГИПАНа проявляется широкая интенсивная полоса 3400 см-1 для NН2 группы, а полоса поглощения в области 2162 см-1 -CN групп, 1659 см-1 полоса поглощения деформационных колебания -NH2 групп, 1407, 1454 см-1, деформационные колебания -СН2 — групп, 1353–1325, 712 см-1 мало интенсивная полоса поглощения относятся валентных колебаний — СН связи.

Реакция получения привитого сополимера можно предположить по схемам:

Синтезированные водонерастворимых продуктов ГИПАНа осуществляли следующим образом: водорастворимый продукт (рН=14) нейтрализовали до нейтральной среды (рН=7) с взаимодействием серной кислотой, выделенный комокобразный продукт, после обработки в этанольной среде присутствии Н2SO4 получен продукт, содержащийся в сложноэфирной группе (сополимер этилакрилата-акриламид-акрилонитрил соотношением 95:3,5:1,5). [3]

Низкомолекулярный полиэтилен растворили в ССl4 (или декалине) и добавили инициатор перекиси бензоила, нагревали смесь до кипения (80–100 0С), последующим добавлениемэтилового эфира ГИПАНа, перемешивали 3 часа при температуре 80 0С. Образующий продукт осадили этанолом, очищая исходный продукт трёх кратном растворением октаном и осаждением этанолом.

Таблица 1

Влияние концентрации депрессорно-полимерных присадок на низкотемпературные свойства дизельных топлив

№	Наименование образца	Концентрация присадки	Температура застывания, °С	Эффект	Температура помутнения °С	Эффект
1	Дизельное топлива	Без присадки	-12	-	-5	-
2	Дизельное топлива	750 ррт	-15	-3	-5	-
	+присадка№ 1	1000 ррт	-15	-3	-5	-
		1250 ррт	-15	-3	-5 *	-
3	Дизельное топлива	750 ррт	-30	-18	-5	-
	+присадка № 2	1000 ррт	-30	-18	-5	-
		1250 ррт	-30	-18	-5	-
4	Дизельное топлива	750 ррт	-15	-3	-5	-
	+присадка № 4	1000 ррт	-16	-4	-5	-
	*	1250 ррт	-15	-3	-5	-
5	Дизельное топлива	750 ррт	-30	-18	-6	-1
	+присадка № 5	1000 ррт	-30	-18	-6	-1
		1250 ррт	-30	-18	-6	-1

 

Нами синтезированы депрессорные присадки на основе полиэтилена, частично гидролизованного полиакрилонитрила, с последующим этилированном продуктом, метилметакрилатом, а также полиметилметакрилом получено различных 5 депрессорных присадок (рис. 1 и табл.1).

Испытание депрессорных присадок при введении в дизельные топлива с целью улучшения низкотемпературных свойств производилась ЦЗЛ «Ферганский НПЗ».

Рис. 1. Зависимость температура застывания дизельных топлив от содержания присадки

 

Видно, из вышеуказанной таблицы, что синтезированные привитые полимеры на основе низкомолекулярного полиэтилена и алкилированного ГИПАНа можно применять в качестве депрессорной присадки для зимних дизельных топлив. [4]

Исследованы, депрессорные свойства синтезированных привитых сополимеров (НМПЭ+ГИПАН) растворённых в диметилформамиде (ДМФА), которые в различной концентрации 0,001–0,1 % (масс.) добавлены в дизельные топлива Бухарского нефтеперерабатывающего завода. Показано, что добавление в дизельное топливо привитых сополимеров (НМПЭ+ГИПАН) позволило повлиять на вязкость дизельного топлива, при концентрации 0,001 % (масс.) температура застывания -18 0С, 0,01 % (масс.) -25 0С, 0,1 % (масс.) — 29 0С, соответственно.

 

Литература:

 

1.      Фозилов С. Ф. Сайдахмедов Ш.М, Мавлонов. Б.А, Хамидов Б.Н, Получение привитых сополимеров на основе низкомолекулярного полиэтилена и гипана и их применение в качестве депрессорных присадок для дизельных топлив. Химия и химическая технология научно-технический журнал. 2012.№ 3. С. 46–49.
2.      Касьянова А. А., Добрынина Л. Е. Лабораторный практикум по физике и химии молекулярных соединений — М. Лёгкая индустрия 1979.-с.64–65.
3.      Фозилов С. Ф. Б.А. Мавлонов, О. Б. Ахмедова Получение полиметакрилатных гетероциклических композиционных соединений и изучение их депрессорных свойств. Ўзбекистон композицион материаллар илмий-техникавий ва амалий журнали. 2012. № 2. 39–42.
4.      Фозилов С. Ф., Мавлонов Б. А., Хамидов Б. Н., академик Аскаров М. А. Получение депрессорных присадок к дизельным топливам, синтезом гетероциклических эфиров полиметакриловых кислот и их примение. Фанлар Академияси маърузалари. 2014. № 16, 63–66. б.