ДЕПРЕССОРНАЯ ПРИСАДКА К ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВАМ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРОВ ЭТИЛЕНА И ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ПРИСАДКИ
DEPRESSOR ADDITIVE FOR DIESEL FUEL BASED ON COPOLYMERS OF ETHYLENE AND DIESEL FUEL BASED ON SAID ADDITIVE

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, а именно к составу депрессорных присадок для дизельных топлив и конкретного дизельного топлива, содержащего эту присадку.
Известно значительное количество высокомолекулярных соединений, обладающих депрессорной активностью по отношению к нефтепродуктам, в том числе к дизельным топливам [Кулиев A.M. Химия и технология присадок к маслам и топливам. М.: Химия, 1985. - 312 с.; Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия, 1990. - 238 с.; Данилов A.M. // Мир нефтепродуктов. - 2010. - №1. - С. 9-13],при этом их значительная часть построена на основе этилена, который представляет собой один из основных нефтехимических продуктов.
Наибольшее применение находят бинарные сополимеры этилена с винилацетатом [Российский патент 2009172, С10L 1/18] либо тройные сополимеры этилена, винилацетата и третьего сомономера, например малеинового ангидрида [Jiang Cui-Yu, Xu Ming, Shang Hong-Yam // Chin. J. Appl. Chem. 2006, V. 23, №12, P. 1391-1395], алкилакрилатов [Патент 10356595, Германия], олефинов различной структуры [Патент 7067599, США] и т.д.
Введение депрессорных присадок данного типа в дизельные топлива в количестве от 0,01 до 0,05% мас. обеспечивает снижение температуры застывания до минус 34°С, предельной температуры фильтруемости - до минус 21°С.
Присадки получают радикальной сополимеризацией этилена с перечисленными винильными мономерами при высоком давлении (от 40 до 200 МПа) и температурах порядка 180-250°С [Тертерян Р.А., Иванов В.И., Лившиц С.Д., Краснянская Г.Г. // Химия и технол. топлив и масел. - 1981. - №11. - С. 42-44.].
Также широкое распространение получили депрессорные присадки на основе сополимеров алкилакрилатов и этилена (α-олефинов) [В.И. Иванов, B.C. Храпов, А.П. Душечкин, Л.Н. Шапкина. // Химия и технол. топлив и масел. 1981. - №11 - С. 41-42; Патент 3254063, США; Патент 3397970, США]. Введение в дизельные топлива таких присадок обеспечивает снижение температуры застывания до минус 37°С, а предельной температуры фильтруемости - до минус 20°С, при концентрации 0,05% мас. на топливо.
Процесс получения сополимеров α-олефинов и алкилакрилатов аналогичен производству полиэтилена высокого давления и проводится при давлениях от 60 до 143 МПа и температурах 210-250°С.
16
18
15
Известна композиционная депрессорная присадка к дизельным топливам [Патент РФ 2278150 C1, С10L 1/18], содержащая низкомолекулярные деструктаты этиленпропиленового каучука, низкомолекулярный сополимер этилена с винилацетатом в качестве диспергирующей добавки, олигомеры этилена C-C, или олигомеры пропилена C, или толуол в качестве дополнительных компонентов.
Введение в дизельные топлива данного типа присадок обеспечивает снижение температуры застывания до минус 35°С, ПТФ - до минус 21°С, при концентрации 0,03% мас.
Заявленные низкотемпературные свойства всех перечисленных присадок достигаются только при использовании специальных методов их введения в дизельные топлива, а именно нагревания дизельного топлива до температур порядка 40-50°С при одновременном применении специального дорогостоящего оборудования для смешения. При несоблюдении условий введения присадок низкотемпературные характеристики снижаются.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является депрессорная присадка к дизельным топливам на основе сополимеров этилена, полученная путем привитой радикальной сополимеризации низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ) - отхода промышленного производства полиэтилена высокого давления, и стирола [Демина А.А., Прохорченко И.М., Каницкая Л.В., Раскулова Т.В. // Вестник АГТА. 2013. Т. 1. №1. С. 103-108]. Привитые сополимеры Ст и НМПЭ, полученные таким методом, обладают низкотемпературными свойствами и обеспечивают депрессию температуры застывания на 23°С, предельной температуры фильтруемости (ПТФ) - на 10°С.
Недостатком данной присадки также является сложность ее введения в дизельное топливо, заключающаяся в растворении присадки в дизельных топливах при нагревании до температур 40-45°С при постоянном перемешивании для равномерного распределения по объему топлива.
Задачей предлагаемого изобретения является создание депрессорной присадки, характеризующейся значительными низкотемпературными характеристиками, которая вводится в дизельное топливо без нагревания и позволяет получить на базе летнего дизельного топлива дизельное топливо сортов С, D, Е, F) согласно ГОСТ Р 52368-2005 для умеренной климатической зоны и дизельное топливо класса 0 для районов с холодным климатом (табл. 2). Согласно ГОСТ 305-82 летнее дизельное топливо рекомендуется для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше.
Задача решается созданием депрессорной присадки, содержащей сополимер низкомолекулярного полиэтилена и стирола, органический растворитель и фракцию дизельного топлива с диапазоном температур кипения 200-360°С при следующем соотношении компонентов:
сополимер - 10-30% мас.
органический растворитель - 70-90% мас.
сополимер:дизельное топливо - 1:3 или 1:5.
Для получения дизельного топлива для умеренной климатической зоны, а также дизельного топлива класса 0 для районов с холодным климатом в летнее дизельное топливо добавляют предлагаемую присадку в количестве 0,01-0,03% мас. в пересчете на сополимер.
Новизной заявляемого технического решения является содержание в присадке органического растворителя и фракции дизельного топлива с диапазоном температур кипения 200-360°С, соотношение компонентов в присадке, введение присадки в дизельное топливо без нагревания с сохранением значительных низкотемпературных характеристик, а также введение присадки в количестве 0,01-0,03% мас. в пересчете на сополимер в базовое летнее дизельное топливо для получения дизельных топлив для умеренной климатической зоны и районов с холодным климатом.
Предлагаемый состав депрессорной присадки на основе низкомолекулярного полиэтилена имеет следующие преимущества:
- использование в качестве сырья отхода промышленного производства ПВД - низкомолекулярного полиэтилена, что позволит снизить стоимость присадки;
- полная совместимость с дизельными топливами за счет наличия в составе присадки органического растворителя (толуола, ксилола) и базового дизельного топлива;
- возможность смешения присадки с дизельными топливами без нагревания за счет их полной совместимости;
- сохранение значительных низкотемпературных характеристик.
Депрессорные свойства присадок на основе сополимеров были охарактеризованы по данным определения температуры застывания (согласно ГОСТ 20287-91) и предельной температуры фильтруемости (согласно ГОСТ 22254-92) образцов летнего дизельного топлива с добавкой присадки в количестве 0,01-0,03% мас. в пересчете на сополимер (табл. 1). Депрессию температуры застывания и предельной температуры фильтруемости рассчитывали по формуле:
исх
прис
ΔT=(T-T),
исх
где Т - температура исходного дизельного топлива, °С;
прис
Т - температура образца дизельного топлива с присадкой, °С.
Следующие неограничивающиеся примеры иллюстрируют изобретение.
Пример 1.Сополимер стирола и низкомолекулярного полиэтилена, содержащий 82% мол. низкомолекулярного полиэтилена (I), в количестве 1 г растворяли в 10,4 мл толуола (что соответствует концентрации сополимера 10% мас.) при перемешивании в течение 30 минут. Полученный раствор смешивали с 33 мл базового летнего дизельного топлива (что соответствует соотношению 1:3) при комнатной температуре.
Пример 2. Сополимер стирола и низкомолекулярного полиэтилена, содержащий 66,7% мол. низкомолекулярного полиэтилена (II), в количестве 2 г растворяли в 5,4 мл толуола (что соответствует концентрации сополимера 30% мас.) при перемешивании в течение 50 минут. Полученный раствор смешивали с 30 мл базового летнего дизельного топлива (что соответствует соотношению 1:5) при комнатной температуре.
Пример 3. Сополимер стирола и низкомолекулярного полиэтилена, содержащий 29,3% мол. низкомолекулярного полиэтилена (III), в количестве 2 г растворяли в 6,8 мл о-ксилола (что соответствует концентрации сополимера 25% мас.) при перемешивании в течение 50 минут. Полученный раствор смешивали с 30 мл базового летнего дизельного топлива (что соответствует соотношению 1:5) при комнатной температуре.
Пример 4. Сополимер стирола и низкомолекулярного полиэтилена, содержащий 39,7% мол. низкомолекулярного полиэтилена (IV), в количестве 2 г растворяли в 5,3 мл о-ксилола (что соответствует концентрации сополимера 30% мас.) при перемешивании в течение 50 минут. Полученный раствор смешивали с 22 мл базового летнего дизельного топлива (что соответствует соотношению 1:3) при комнатной температуре.
Пример 5. Присадку на основе сополимера (I), полученную по примеру 1, в количестве 2 мл смешивали при комнатной температуре с 500 мл летнего дизельного топлива, что соответствует концентрации присадки 0,01% мас.
Пример 6. Присадку на основе сополимера (II), полученную по примеру 2, в количестве 2,5 мл смешивали при комнатной температуре с 500 мл летнего дизельного топлива, что соответствует концентрации присадки 0,03% мас.
Введение присадки в количестве 0,01-0,03% мас. в пересчете на сополимер в базовое летнее дизельное топливо позволяет получить дизельное топливо, обладающее соответственно свойствами сортов С, D, Е, F дизельного топлива для умеренной климатической зоны, а также дизельного топлива класса 0 для районов с холодным климатом (согласно ГОСТ Р 52368-2005).