Полифункциональная присадка к углеводородному топливу

 

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано для сохранения качества светлых нефтепродуктов при их хранении в стальных резервуарах. 2,2'-Дигидроксиазосоединения применяют в качестве полифункциональной присадки к углеводородному топливу. Эта присадка позволяет повысить химическую и физическую стабильность смесевых топлив при их хранении в стальных резервуарах, снизить скорость коррозии и уменьшить количество образующихся осадков. 3 табл.

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано для сохранения качества светлых нефтепродуктов при их хранении в стальных резервуарах.

Известна присадка (патент США N 4087256, 1978 г.) для уменьшения окисления бензина с добавлением веществ, связывающих ионы металлов и вызывающих снижение их каталитической активности, а следовательно, и уменьшение процесса окисления нефтепродукта. В известной присадке предлагается совместно с бензиновой добавкой UOP-5 использовать соединение, полученное взаимодействием 1,2-алкандиамина; 2,4-диона и о-гидроксиароматического альдегида в стехиометрических отношениях. Изготовленная вышеописанным путем присадка с концентрацией 5,8 или 2,9 мг/л увеличивает индукционный период окисления бензина.

Основным недостатком этой присадки является то, что применение ее экономически не оправдано, поскольку ее получение требует использования дорогостоящих компонентов, сложной технологии и ее аппаратурного оформления, и, более того, эта присадка не адаптирована к отечественным бензинам и другим видам углеводородных топлив, на которых работают российские двигатели внутреннего сгорания.

Известна также присадка (авторское свидетельство СССР N 1579928, МПК C 10 L 1/22, 1988 г) для стабилизации смесевого топлива, содержащего в своем составе, кроме прямогонной фракции (ПДТ), продукты вторичной переработки нефти - легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК) в соотношении 70 (ПДТ): 30 (ЛГКК). В этой присадке для стабилизации топливной смеси предлагается использовать смесь ОМИ [4-N, N-диметиламинометил-2,6-дитретбутилфенола] и алифатических аминов в различных соотношениях. В образцах таких смесевых топлив с добавкой аминов зафиксировано снижение количества осадка при хранении.

Недостатком этой присадки является то, что алифатические амины не способны снижать каталитическое действие металлов в процессе окисления дизельного топлива и, кроме этого, заметное стабилизирующее действие эти добавки оказывают при сравнительно высокой концентрации: выше 0,005% (масс).

Задачей заявляемого изобретения является повышение химической и физической стабильности смесевых топлив при их хранении в стальных резервуарах, снижающее скорость коррозии и уменьшающее количество образующихся осадков.

Решение поставленной задачи достигается применением известного 2,2'-дигидроксиазосоединения впервые в качестве полифункциональной присадки к углеводородному топливу, что соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

Для исследования берут 2,2'-дигидроксиазосоединения, получаемые взаимодействием 2-гидроксибензолдиазония с 1,3-дигидроксибензолом (D1); 4-хлор-2-гидроксибензолдиазоний хлорида с 1,3-дигидроксибензолом (D2) и 4-хлор-2-гидроксибензолдиазоний хлорида с 1-фенил-3-метилпиразолоном-5 (D3) и используемые в качестве аналитических реагентов (Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie Erganzungswerk II, B.XXIV. S. 173. Beilstens Handbuch der Organischen Chemie. Erganzungwerk II. B.XVI. S.33). Оценку химической стабильности топлив с присадкой проводили методом, входящим в комплекс методов квалификационных испытаний дизельных топлив (Гуреев А.А., Серегин Е.П., Азев В. С. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. М.: Химия, 1984, С. 117). В товарное летнее дизельное топливо, содержащее ЛГКК, вводили присадку в количестве 0,001 или 0,002% (масс). Топливную композицию (400 мл) заливали в промытую и высушенную бутыль темного стекла емкостью 500 мл и подвешивали на капроновой нити медную пластинку. Подготовленную таким образом бутыль ставили в предварительно нагретый шкаф, температуру поддерживали (100±3)^oC 2 этапа по 8 часов каждый. Затем топливо охлаждали в течение 4...6 часов до комнатной температуры и фильтровали через доведенный до постоянной массы фильтр "синяя лента". Количество осадка (мг/100 мл топлива) рассчитывали по формуле: G=(G₂-G₁)10³/4, где G₁ - исходный вес фильтра, г; G₂ - вес фильтра с осадком, г. Кислотность топлива определяли по ГОСТ 5985-79 "Определение кислотности"; содержание фактических смол - по ГОСТ 8489-85 "Определение фактических смол по Бударову". Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Исследуемые соединения экстрагируются подтоварной водой, являющейся коррозионно-агрессивной средой при хранении топлив в стальных резервуарах, и проявляют свойства ингибиторов коррозии. Коэффициент распределения соединения в системе дизельное топливо/подтоварная вода равен 3. Для определения защитной эффективности 2,2'-дигидроксиазосоединений использовали прямоугольные пластины из стали Ст3 размером 35х30х2 мм, обработанные по шестому классу чистоты. Перед испытанием образцы обезжиривали бензином марки БР-1, сушили ацетоном и взвешивали с точностью до 5·10^-5г (Вигдорович В.И., Романцова С. В. , Нагорнов С.А., Арзамасцев А.А. Ингибирование коррозии стали в подтоварной воде при хранении нефтепродуктов. Вестник Тамбовского Университета. Сер. Естественные и технические науки. Тамбов 1999, Т. 4. Вып. 3. С. 316). Пластины подвешивали на капроновой нити в емкостях, заполненных подтоварной водой. Отношение объема раствора к поверхности металлических образцов составляло 10 мл/см². Ингибиторы вводили в исследуемую воду в концентрации 5 и 10 мг/л. Испытания проводили при 20^oC, атмосфера - воздух, продолжительность - 24, 120 и 240 ч. После проведения испытаний образцы вынимали, промывали в проточной воде и протравливали в растворе соляной кислоты (18% мас. ) до полного удаления продуктов коррозии. Затем образцы промывали дистиллированной водой, сушили ацетоном и взвешивали с точностью до 5·10^-5 г.

Защитное действие ингибиторов (Z) рассчитывали по формуле: Z, %=(K₀-K_инг)/K₀·100%, где K₀ и K_инг - скорость коррозии стали в отсутствии и в присутствии ингибитора соответственно.

В таблице 2 приведено защитное действие ингибиторов в зависимости от времени испытания. Скорость коррозии в подтоварной воде, не содержащей добавок, составляет 0,102; 0,0747 и 0,065 г/(м²·ч) при продолжительности испытания 24, 120 и 240 ч соответственно. Полученные данные показывают (таблица 2), что с течением времени защитный эффект остается практически постоянным, следовательно, за этот период времени ингибитор не расходуется. Коррозионные исследования при перемешивании растворов в течение 6 часов показали, что скорость коррозии при этом увеличивается незначительно, защитная эффективность ингибиторов D2A, D4, и D4A снижается на 2...5% (табл. 3). Состояние поверхности стали в рабочих растворах исследовали методом фотоэлектрической поляризации (Oshe E. K. , Sov. Sci. Rew. corrosion. L. NY. V. 8. 1987. P. 210), который показал наличие донорно-акцепторного взаимодействия нестехиометрического оксида на поверхности металла молекулами ингибитора и выявил электронодонорные свойства последних.

Из данных таблиц 1, 2 и 3 следует, что лучшими стабилизирующими свойствами и большей антикоррозионной эффективностью обладает 2,2'-дигидроксиазосоединение D2, в состав молекулы которого входят дополнительная гидроксигруппа и атом хлора, обладающие положительным мезомерным эффектом. Эти заместители повышают электронную плотность на реакционных центрах, а значит и увеличивают реакционную способность исследуемого соединения. Применение известного 2,2'-дигидроксиазосоединения в качестве полифункциональной присадки к углеводородному топливу стало возможным благодаря обнаруженной авторами способности исследуемого соединения проявлять свойства деактиватора металлов в среде дизельного топлива и ингибитора коррозии в подтоварной воде.

Таким образом, введение 2,2'-дигидроксиазосоединений в товарные моторные топлива приводит к сохранению их качества путем повышения химической и физической стабильности при их хранении в стальных резервуарах, эффективно предотвращая процессы осадкообразования и коррозии. Для получения таких соединений используются недорогие составляющие и несложная технология.

Формула изобретения

Применение 2,2'-дигидроксиазосоединения в качестве полифункциональной присадки к углеводородному топливу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2