ГИДРОЛИЗОВАННАЯ ДEПРЕССОРНАЯ ПРИСАДКА ДЛЯ ТОПОЧНЫХ МАЗУТОВ
HYDROLYSED DEPRESSOR ADDITIVE FOR FUEL OIL

Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано для снижения температуры застывания топочных мазутов при их транспортировке и хранении.
Эффективность нефтепереработки оценивают по увеличению отбора светлых нефтепродуктов. Последнее сопряжено с получением топочных мазутов высокой вязкости и высокими температурами застывания. Снижение температуры застывания мазутов достигают за счет введения в них различных депрессорных присадок.
Известна депрессорная присадка, представляющая собой 20%-ный раствор термополимера этилена с винилацететом (37%) и малеиновым ангидридом (0,5%) - ВЭС-503 (Коротков В.П., Конради В.В., Туманян Б.П. Применение депрессорной присадки при трубопроводном транспорте смесей высокозастывающих нефтей северных месторождений Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции // Трубопроводный транспорт нефти. - 1994. - 11. - c.11).
Известная депрессорная присадка недостаточно эффективна при содержании парафиновых углеводородов в продукте более 2%.
Общими признаками является использование в составе обеих присадок одинакового продукта - сополимера этилена с винилацетатом.
Из ТУ 38.401-58-340-2004 известна депрессорная присадка ВЭС-408, применяемая при производстве топочных мазутов, в состав которых вводят до 15% дизельных фракций. Известную присадку используют в виде 30%-ного раствора в углеводородном растворителе для снижения температуры застывания мазутов. По физико-химическим характеристикам присадка ВЭС - 408 соответствует требованиям и нормам, изложенным в таблице 1.
Из (Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия. - 1990. - с.88) известно, что добавление присадки марки ВЭС-408 при концентрации 0,01% (на сополимер) обеспечивает получение стандартного по стабильности температуры застывания мазута марки Ф-5 (низкозастывающий продукт) с добавлением легкого газойля каталитического крекинга или коксования.
Общим для известных и заявляемой депрессорных присадок является то, что присадки представляют собой сополимер этилена с винилацетатом.
Вместе с тем, известные присадки используют только для низковязких мазутов. Возможность ее применения в качестве добавки к высокозастывающим и высоковязким топочным мазутам не установлена.
Наиболее близкими (прототип) по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой гидролизованной депрессорной присадке являются известные из DE 2413434 А, 03.10.1974 г. присадки, представляющие собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом, которые содержат до гидролиза 10-90% звеньев винилацетата. Присадку можно вводить в продукт в виде раствора в дизельном топливе в количестве от 0,001 до 5% (предпочтительно 25-75%).
3
Там же показано, что в результате гидролиза сополимера этилена с 32% винилацетата (молекулярная масса 2,4·10) получены образцы разной степени гидролиза - от 23 до 81%. Введение данной присадки в концентрации 0,1% в мазут (температура застывания 32 и 21°С) снижает температуру застывания и улучшает прокачиваемость мазутов. При этом установлено, что оптимальными являются сополимеры, в которых 30-70% ацетатных групп гидролизованы.
Недостаток заключается в том, что данную депрессорную присадку используют в большем количестве (предпочтительно 25-75%), чем предлагаемую.
Задачей изобретения является расширение ассортимента депрессорных присадок с хорошими эксплуатационными (депрессорнными) свойствами, которые можно использовать в качестве добавки к высоковязким топочным мазутам с высокой температурой застывания.
Технический результат, достижение которого обеспечивает реализация заявляемой гидролизованной депрессорной присадки, заключается в улучшении эксплуатационных свойств, а именно:
- улучшении депрессорных свойств присадки марки ВЭС-408,
- расширении области использования депрессорной присадки марки ВЭС-408,
- сокращении расхода гидролизованной присадки.
Указанный технический результат от реализации гидролизованной депрессорной присадки для топочных мазутов, представляющей собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом, достигают тем, что гидролизу подвергают 27-33%-ный (мас.) раствор сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, который до гидролиза имеет массовую долю звеньев винилацетата 8,5 - менее 10%, гидролизованную присадку предварительно растворяют в дизельном топливе в количестве 5-15 мас.%, а затем добавляют к мазуту в количестве 0,04-0,05 мас.% (на присадку). При этом гидролизующим агентом является гидроксид калия (КОН), который предварительно растворяют в спирте (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) в количестве 10 мас.%, а гидролизующий агент добавляют к присадке ВЭС-408 в количестве, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта.
Сопоставительный анализ прототипа и предложенного изобретения показывает, что общим для прототипа и настоящего изобретения является то, что обе присадки представляют собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом.
Отличием предлагаемой гидролизованной присадки от прототипа является то, что гидролизу подвергают 27-33%-ный (мас.) раствор сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, который до гидролиза имеет массовую долю звеньев винилацетата 8,5 - менее 10%, гидролизованную присадку предварительно растворяют в дизельном топливе в количестве 5-15 мас.%, а затем добавляют к мазуту в количестве 0,04-0,05 мас.% (на присадку). При этом гидролизующим агентом является гидроксид калия (КОН), который предварительно растворяют в спирте (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) в количестве 10 мас.%, а гидролизующий агент добавляют к присадке ВЭС-408 в количестве, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта.
Реализация предлагаемого изобретения и возможность получения технического результата при этом показана в следующих примерах.
Пример 1. Приготовление 10%-ного спиртового раствора гидроксида калия и способ гидролиза присадки.
В 90 г спирта (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) добавляют 10 г 100%-ного гидроксида калия. Смесь нагревают до температуры 50-70°С при постоянном перемешивании в течение 10-15 минут до получения однородного раствора и полного растворения гидроксида калия в спиртах.
3
Процесс гидролиза осуществляют следующим образом. Навеску (35 г) присадки ВЭС-408 в виде 30%-ного (мас.) раствора сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, имеющего массовую долю звеньев винилацетата 9,5%, плотность при 20°С 871 кг/м разогревают на водяной бане до температуры 50-60°С. Затем при постоянном перемешивании в нее вводят заданное количество гидролизующего агента в виде 10%-ного спиртового раствора гидроксида калия. Продолжительность гидролиза составляет 15 минут с момента ввода гидролизующего агента до получения однородного раствора.
Проведенные исследования (табл.2) позволили определить оптимальную концентрацию гидролизующего агента - 100%-ного гидроксида калия, которая составила, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта. При этом показано, что депрессорные свойства присадки ВЭС-408 значительно улучшились за счет ее гидролизации КОН, т.к. ДТЗ негидролизованной присадки - ВЭС-408 значительно меньше ДТЗ гидролизованной - ВЭС-408А при одинаковом количестве (0,05 мас.%) присадок в мазуте.
При этом установлено, что гидролизованный продукт имеет величину рН водной вытяжки, равную 7,0. В процессе гидролиза гидроксид калия полностью реагирует с сополимерами этилена с винилацетатом.
Пример 2. Приготовление 10%-ного концентрата гидролизованной депрессорной присадки и приготовление мазута с концентрацией гидролизованной депрессорной присадки 0,04-0,05 мас.% (на присадку).
В 90 г дизельного топлива летнего (ДТЛ) при перемешивании добавляют 10 г гидролизованной депрессорной присадки ВЭС-408А. Затем смесь нагревают до температуры 60-70°С при постоянном перемешивании в течение 15 минут до получения однородного раствора.
Для приготовления мазута с концентрацией присадки в количестве 0,04-0,05 мас.% берут навеску 1,2-1,5 г 10%-ного концентрата гидролизованной присадки, которую растворяют в 298,8-298,5 г мазута (температура застывании плюс 33-35°С).
Эффективность и стабильность действия гидролизованной депрессорной присадки, т.е. способность сохранения низкотемпературных свойств мазута с присадкой при длительном хранении, оценивают по депрессии температуры застывания (ДТЗ) мазута. Температуру застывания мазута с введенной депрессорной присадкой определяют в день приготовления смеси, а для оценки стабильности качества мазута с присадкой - через 1, 2 недели и через месяц хранения образцов мазута. Полученные данные представлены в таблицах 3, 4 и 5.
Исследования показали, что использование в качестве добавки к высокозастывающим и высоковязким топочным мазутам присадки ВЭС-408 (не гидролизована) не представляется возможным, т.к. не обеспечивается устойчивое нормируемое (не более 25°С) снижение температуры застывания, ДТЗ при этом составляет всего 5°С.
Добавка заявляемой депрессорной присадки в количестве 0,04-0,05 мас.% (на сополимер) обеспечивает устойчивое снижение температуры застывания высоковязкого топочного мазута с плюс 33-35°С до 18-25°С, а ДТЗ при этом составляет 8-17°С.
Таблица 1
Физико-химическая характеристика присадки ВЭС-408
Наименование показателя
Норма
Растворимость присадки в дизельном топливе
полная
Массовая доля активного вещества - сополимера этилена с винилацетатом, %
27-33
Массовая доля звеньев винилацетата, %
8,5-11,5
Содержание влаги
отсутствие
Плотность при 20°С кг/м<sup>3</sup>, не более
853-870
Таблица 2
Зависимость депрессии температуры застывания (ДТЗ) топочного мазута от растворителя и концентрации гидролизующего агента - КОН
Используемая присадка
ВЭС-408
Гидролизованная присадка ВЭС-408А
Растворитель
-
Изопропанол
Бутанол
Изобутанол
Концентрация КОН,% мас.
-
1,5
2,8
1,0
1,5
1,0
1,5
2,5
Показатели:
1. Температура застывания, °С
- мазута
35
35
35
35
35
35
35
35
- мазута + 0,05% присадки
30
21
23
23
18
21
22
21
2. ДТЗ, °С
5
14
12
12
17
14
13
14
Таблица 3
Эффекттивность и стабильность действия гидролизованной присадки ВЭС-408А
Наименование продукта:
ВЭС-408А
Растворитель:
Изопропанол
Изобутанол
Концентрация КОН, % мас.
1,0
1,5
1,0
1,5
Показатели:
1. Температура застывания, °С
- мазута (норма не выше 25)
33
33
33
33
- мазута + 0,05% присадки:
- в день приготовления
22
18
21
18
- через неделю
24
20
21
22
- через 2 недели
24
20
21
22
- через месяц
25
22
21
22
2. ДТЗ, °С:
- в день приготовления
11
15
12
15
- через неделю
9
13
12
11
- через 2 недели
9
13
12
11
- через месяц
8
11
12
11
Таблица 4
Зависимость ДТЗ мазута с температурой застывания 35°С от количества добавляемой присадки ВЭС-408А
Наименование продукта
ВЭС-408А
Растворитель:
Изопропанол
Концентрация вводимой гидролизованной присадки ВЭС-408, %
0,05
0,04
Показатели:
1. Температура застывания, °С
21
21
2. ДТЗ, °С
14
14
Таблица 5
Зависимость ДТЗ мазута с температурой застывания 35 С от использованного растворителя гидролизующего агента добавляемой присадки ВЭС-408А
Наименование продукта
ВЭС-408А
Растворитель:
бутанол
Изобутанол
Концентрация вводимой в мазут гидролизованной присадки ВЭС-408, %
0,05
0,05
1. Температура застывания, °С
в день приготовления
16
23
через неделю
18
23
через 2 недели
18
23
2. ДТЗ, °С:
в день приготовления
17
10
через неделю
15
10
через 2 недели
15
10