Изучение влияния депрессорных присадок на дизельные топлива и их свойства, имеет теоретическое и практическое значение для целенаправленного синтеза присадок и их рационального использования. Имеются многочисленные исследования и существуют различные теории, но всё, же нет единого общепринятого взгляда на механизм действия депрессорных присадок.
Все нефтепродукты, в том числе и дизельные топлива (ДТ), являются дисперсными системами, так как для них характерны свойства, присущие классическим дисперсным системам: гетерогенность и дисперсность. И поэтому на сегодняшний день ДТ также называют топливными дисперсными системами (ТДС). Более 50-ти лет для повышения качества ТДС используют различные присадки. В то же время, принцип действия присадок в ТДС до сих пор пока не полностью ясен [1–4].
В цитируемых работах не учитывается адсорбционный характер ПАВ, а именно [3,4]:
- в процессе фильтрации совместно с парафином и без адсорбции на парафине могут частично выделяются поверхностно активные вещества в виде дисперсной фазы, а также вследствии гетерокоагуляции;
- возможность совместной кристаллизации молекул парафина и молекул присадок;
- адсорбции неактивных соединений, присутствующих в технических присадках.
В итоге механизм адсорбции депрессоров на парафине из его дисперсий пока ещё не установлен.
В настоящей работе представлены экспериментальные результаты, доказывающие механизм действия присадок в ТДС на основе низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ). На межмолекулярных взаимодействий (ММВ) в растворах ТДС с присадками однозначно указывают следующие факты:
1) обнаруженные методом УФ — спектроскопии новые полосы поглощения, отсутствующие в спектрах отдельных компонентов;
2) независимость кинематической вязкости ТДС от концентрации присадок различной химической природы;
3) удельная электропроводность сополимеров — депрессоров, не являлась суммой электропроводностей компонентов, выбранных для их синтеза. Именно ММВ, вероятно, способствуют формированию сополимера с развернутой конформацией.
Некоторые физико-химические показатели ДТ и нефтепродуктов, предусмотренные по ГОСТу 305–82 и ТУ 38.101889–00, представлены в табл. 1.
Эффективность депрессорных присадок дизельных топлив оценивали по изменению температуры застывания и помутнения ДТ, при содержании присадок 0,05–0,50 % масс. Температуры застывания и помутнения ДТ определяли по ГОСТу 20287–91 и 5066–91, соответственно. Для иллюстрации эффективности депрессорных присадок в дизельных топливах, в табл.2. представлены данные по максимальному изменению температуры застывания ДТ и нефтепродуктов.
Сопоставление полученных данных показывает, что чем ниже исходная температура застывания ДТ, тем выше эффект уменьшения температуры застывания дизельных топлив, причём наблюдаемый эффект мало зависит от химического строения присадок.
Полученные результаты позволяют предположить, что процесс взаимодействия присадок с ТДС происходит по адсорбционному механизму. Для подтверждения этого, мы исследовали зависимость поверхностного натяжения на границе раздела фаз ТДС (σ) от концентрации различных присадок на основе НМПЭ (депрессорно-диспергирующих и многофункциональных).
Таблица 1
Физико-химические показатели дизельных топлив
|
Наименование показателей |
Значения показателей для образцов ДТ и нефтепродуктов |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
|
Температура помутнения, 0С |
-8,0 |
-6,0 |
-6,0 |
-6,0 |
+1,0 |
+4,0 |
|
|
Температура застывания, 0С |
-18 |
-17 |
-15 |
-12 |
-8,0 |
+1,0 |
|
|
Плотность при 200С, кг/м3 |
814 |
837 |
836 |
838 |
825 |
855 |
|
|
Вязкость при 200С, мм2/с |
2,39 |
4,12 |
5,23 |
5,02 |
3,97 |
- |
|
|
Анилиновая точка,0С |
66,8 |
63,6 |
67,3 |
67,4 |
69,4 |
76,6 |
|
|
Фракционный состав: |
Выкипает при температуре,0С |
||||||
|
50 % |
221 |
264,9 |
278 |
279 |
280 |
325 |
|
|
96 % |
356 |
352,7 |
362 |
353 |
375 |
361 |
|
|
Содержание н-парафинов, образовавших комплекс с карбамидом СП, %масс. |
5,9 |
9,8 |
2,4 |
6,8 |
4,4 |
8,6 |
|
|
Содержание н-алканов от их суммы, % масс. |
С12–15 |
58,92 |
55,25 |
38,04 |
45,93 |
24,72 |
5,74 |
|
С16–21 |
35,12 |
41,36 |
53,53 |
48,35 |
64,91 |
78,17 |
|
|
С³22 |
6,13 |
3,43 |
8,55 |
5,78 |
10,37 |
16,12 |
|
|
k1 = С12–15/С³22 |
9,61 |
15,87 |
4,44 |
7,94 |
2,38 |
0,35 |
|
|
k2 = k1/СП |
1,63 |
1,62 |
1,85 |
1,16 |
0,54 |
0,041 |
|
1 — компонент ДТ Бухарского НПЗ; 2 — летнее ДТ Бухарского НПЗ; 3 — летнее ДТ Ферганского НПЗ; 4 — зимнее ДТ Бухарского НПЗ; 5 –компонент ДТ Ферганского НПЗ; 6 — Бухарского ДТ утяжеленного фракционного состава.
Оказалось, что с повышением концентрации присадок, «σ» ТДС уменьшалось, причем тем больше, чем большей поверхностной активностью обладали присадки. Это, во-первых, доказывало принадлежность исследованных присадок к классу ПАВ, а во-вторых, свидетельствовало о повышении стабильности ТДС в присутствии присадок.
Таблица 2
Эффективность депрессорных присадок в дизельных топливах
|
Образцы ДТ |
Максимальная депрессия температуры застывания Δtз (0С) в дизельных топливах в присутствии 0,05–0,5 % масс. депрессорных присадок: |
|||||
|
ДП-НМПЭ |
ДП-НМПЭ-ПБОО |
ДП-НМПЭ-ПБОТ |
ДП-НМПЭ-ПБТО |
ДП-НМПЭ-ПБТТ |
БНПЗ Keroflux-6100 |
|
|
1 |
22 |
25 |
26 |
27 |
29 |
4,0 |
|
2 |
27 |
23 |
25 |
28 |
31 |
3,0 |
|
3 |
16 |
17 |
18 |
18 |
19 |
4,0 |
|
4 |
31 |
22 |
23 |
25 |
27 |
11 |
|
5 |
28 |
13 |
14 |
15 |
17 |
3,0 |
|
6 |
12 |
4,0 |
6,0 |
8 |
10 |
2,0 |
Действие депрессорных присадок, по-видимому, заключается:
- в их способности в момент формирования дисперсной фазы в парафинсодержащих системах совмещаться с дисперсными частицами твердых углеводородов путем адсорбции или внедрения в структуру кристаллов твердых углеводородов;
- в изменении размеров, формы и строения (молекулярной структуры) частиц дисперсной фазы, а в некоторых случаях в повышении растворимости твердых углеводородов;
- в создании на поверхности частиц твердой фазы энергетического барьера за счет сил отталкивания той или иной природы, который препятствуют в определенных условиях притяжению и коагуляции частиц дисперсной фазы [5–6].
Таким образом, полученные нами экспериментальные данные дают основание считать, что все присадки — НМПЭ работают в ТДС по единому механизму. Суть механизма состоит в повышении стабильности ТДС, о чем свидетельствует уменьшение значений «σ» на ее границе раздела фаз в присутствии присадок.
Литература:
1. Тертерян Р. А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам –М., Химия, 1990. -238 с.
2. С. Г. Агаев, А. М. Глазунов, С. В. Гультяев, Н. С. Яковлев. Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив: монография. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. — 145 с.
3. С. Ф. Фозилов, О. Б. Ахмедова, Ш. Б. Мавлонов, Ш. М. Сайдахмедов, Б. Н. Хамидов. Синтез и исследование свойств депрессорных присадок на основе гетероциклических эфиров полиметакриловых кислот. Узбекский журнал нефти и газа. -Тошкент.: 2010. № 4 — с. 41- 42
4. Фозилов С. Ф., Хамидов Б. Н., Ахмедова О. Б., Мавлонов Ш. Б., Содиков У. М. Способ получения депрессорной присадки на основе низкомолекулярного полиэтилена с метиловым эфиром метакриловой кислоты. «Актуальные проблемы инновационных технологий химической, нефтегазовой и пищевой промышленности» Респуб. науч.техн.конф., Тошкент-Кунград. 2010. -с.43–44.
5. Fozilov S. F., Ahmedova O. B., Mavlonov Sh.B., Saydaxmedov Sh.M., Hamidov B. N. Mahalliy chiqindilar asosida dizel yoqilgilari uchun depressor prisadkalar olish texnologiyasni yaranish. Kimyo va kimyo texnologiyasi jurnali 2011 yil № 1. 46–48 b.
6. Фозилов С. Ф., Ахмедова О. Б., Каландаров Ж. А., Мавлонов Ш. Б., Ҳамидов Б. Н.. Получение и изучение свойств депрессорных присадок на основе отходов производства полиэтилена. Международной научной конференция «Пластмассы со специальными свойствами», посвященной 90-летию профессора, заслуженного деятеля науки и техники Анатолия Федоровича Николаева. — Санкт-Петербург: 17–19 октября 2011, -с. 271–273.
