Жидкое углеводородное топливо

 

349I8 8

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 09.Х.1970 (¹ 1485810,2 3-4) М. Кл. С 10l 1/14

Приоритет 10.Х.19б9, ¹ 49834, б9, Великобритания

Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Опубликовано 23Х111.1972. Бюллетень ¹ 25

УДК 662.75(088.8) Дата опубликования описания 28.IX.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Десмонд Уилфред Джон Осмонд, Норман Дуглас Патрик Смит и Фредерик Эндрю Уэйт (Великобритания) Иностранная фирма

«Империал Кемикал Индастриз Лимитед» (Великобритания) Заявитель

ЖИДКОЕ УГЛЕВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО

Изобретение относится к жидкому углеводородному топливу.

Известно жидкое углеводородное топливо с добавкой растворимого в нем нополярного полимера с молекулярным весом более 10 и характеристической вязкостью более 2,5 дл г, например сополимер этилена и пропилена.

Недостатком известного топлива является его способность образовывать туман при воздействии на него ударных нагрузок.

С целью устранения указанного недостатка предложено в качестве полимера, вводимого в топливо, использовать полимер, содержащий полярные группы. Желательно, чтобы полимер содержал более 10 полярных груманн с концентрацией их в топливе 10-"-—

10-" г моль/г топлива.

В результате проведенных исследозаний установлено, что содержащиеся в полимере полярные группы образуют межмолекулярные ассоциативные связи друг с другом прн воздействии на жидкость сдвигающих усилий. Эти межмолекулярные ассоциативные связи препятствуют образованию капель, ит которых впоследсгвии образуется туман.

При малой концентрации полярных групг топливо представляет собой легко гекучую жидкость, проявляющъ ю э го свойство при воздействии больши.; нагрузок, при этом образуется структура с большим количеством поперечных связей, т. е. сетчатая структура, 5 что является следствием возникновения межмолекулярных связей. По мере увеличения содержания в топливе полярных групп количество межмолекулярных связей возрастает даже в условиях воздействия малы; сдвига10 ющих усилий. Дальнейшее увеличение концентрации полярных групп в жидком углеводородном топливе приводи г к образованию гслевой структуры, Под выражением «ассоциативные связи»

ls понимаются связи, возникающие вследствие электростатического притяжения между монополярными и или динолярными зарядами полярrhlx групп, причем эти связи могут быть разрушены и восстановлены без нарушения

20 свойств полярных групп. Энергия связи между указанными группами должна по крайней мере соответствовать энергии водооодных связей, имеющихся в жидком углеводородном топливе, между группами — ОН соедине25 ния ROH вступающего во взаимодействие с группами — Π— соединения ROR, где К и

R — алкильные группы. Энергия связи не

349188 должна быть сравнимой и тем болсе не должна превышать энергию типичной ковале||гной связи, существующей между двумя атомами углерода С вЂ” С. ,>Кидкое углеводородное топливо мо>кот содержать небольшое количество других >кидкостей, например простых эфиров, сложных эфиров, кетонов и нитропарафинов, особенно в тех случаях, когда энергия ассоциативной связи в углеводородном жидком топливе должна быть выше минимума, указанного выше, Однако, поскольку указанная жидкость по своей природе обладает свойством образовывать ассоциативную связь между любой парой молекул, энергия этой связи уменьшается по мере возрастания полярности жидкости. жидкое углеводородное топливо по изобретению не должно содержать существенную долю смешивающейся протолитической жидкости, такой как метанол. ,Полярные группы могут образовывать ассоциативную связь с подобными группами в том же .полимере, или ассоциативные связи могут возникать между полярными группами различных полимеров,,находящихся в жидком топливе.

Подходящим>| полимерамн явля|отея такие полярные группы, которые способны образовывать ассоциативные сетчатые структуры, причем полярные группы имеют водородные связи и связи, возникающие в результате взаимодействия между однополярными ионами или между сильными диполями, например такими, как нитрил-, нитро-, сульфа-, ароматические остатки, замешенные этими группами и ионньв|и ларами.

Подходящими, водородными связями, EIBпример, являются связи, существующис между гидроксильными, карбоксильными, ами |ными, амидными, уреидными, уретановыми и мер|каптановыми группами, или только между группами двух тинов упомянуты; групп. Кроме того, примером подобных связей могут служить связи, возникающие между одной из указанных групп и атомом кислорода простого или сложного эфира, нли тиоэфирной группой, или третичным основа|шем.

Примером связей, образуюшихся между сильными диполями, обусловленных наличием ионных пар, могут служить связи между бетаинами и сульфобетаинами, четвертичными солями аммония и натрия или другими содержащими .ионы металлов солями кислот.

Типичными связями между иолами являются связи, существующие между четвертичными основаниями и кислотными группами, такими, как карбоновая кислота, сульфокислота, фосфорная кислота и сульфат сложных полуэфирсв или фосфат сложных эфиров, а также связи, возникающие между псливалентными ионами металлов такими, как Са, Mg и А1, кислстными группами. Лссоциативные связи, образуемые указанными иснамп, 5

65 наиболее сильные, особенно связи между чствсртнчными аммониевыми основаниями и сульфок||слотой или серными кислотами сложных полуэфиров.

Полимеры, применяемые по изобрегению, должны содержать в среднем десять функциональных групп, например каждая молекула полимера должна содержать более 10 полярных групп. При этом чем меньше энергия связи полярных групп, или чем больше молекулярнь|й вес полимера, тем больше функциональных групп должно быть в полимере, предпочтителен полимер, включающий более

100 функциональных групп.

Желательно, чтобы в качестве полярчых групп использовались группы, являющиеся в некоторой степени олеофильными, т. е. если данная груп па входит в состав соединения формулы СНЗХ (где Х полярная группа), то соединение не должно смешиваться в любых пропорциях с водой при комнатной температуре.

Предпочтительная доля применяемого полимера 0,01 — 1О О от веса жидкого топлива.

Основное требование, предъявляемое к жидким топливам, состоит в том, чтобы концентрация полимера была достаточной для создания молекулярного перекрытия. Коггцентрация полимеров,,используемых для получения топлив, должна быть в пропорции от

1 до 10, предпочтительными являются пропорции от 1,5 до 5.

Концентрация полярных групп, присутствующих в жидком топливе, должна быть в пределах 10- — 10 — 4 г,коль на 1 г топлива.

В случае, когда энергия связи между полярными груп нами относительно мала, например при наличии связи между атомами кислорода сложного эфира и карбоксильными или гидроксильными группами, концентрация полярных групп в топливе должна соответствовать верхнему указанному пределу, Если энергия связи между этими группами относительно высока, например между сильными диполями, концентрация полярных групп в жидком топливе должна соответствовать нижнему указанному пределу. При средней величине энергии связи, например при наличии связи между карбоксильными или гидроксильпыми группами или между карбоксильными и аминными группами, концентрация полярных групп должна соответствовать среднему значению указанного интервала.

Применительно к углеводородам, имеющим алифатическую природу, подходящими растворимыми полимерами являются rroJIrI>rppbl c длинной цепочкой (более чем С ), например сложные эфиры незамещенных кислот и незамещенных спиртов, например стерил, лаурил, октил, 2-этилгексил и гексил сложных эфиров акриловой или метакриловой кислоты, а так>ке соответствующие с длинной цепочкой кислотные сложные эфиры винилового спирта,,например винилстеарат и др. В качестве мономеров могут быть также исполь349188

Концентрация вводимого в

ТОПЛИВО сополимера, вес. о;

Молекулярный

Весовое соотношение полимеров в сополимере

Температура полимеризации, С

Сополимер вес примера сополимера

95: 5

93: 7

98; 2

99: 1

99,5: 0,5

90: 10

85: 15

95: 5

0 — 5

30 — 35

0 — 5

0 — 5

0 — 5

20 — 25

20 — 25

20 — 25

3. 10

1.10

3. 10

3. 10

3.10

1. 10

1. 10

1 10

2-Этилгексилакрилат акриловой кислоты

То же

3

5 б

8

10

0,01

0,2

0,05

0,1

0,1

0,15

0,15

0,5

2-Этилгексилакрилатакрнлоннтрила

То же

То же

2-Этнлгексилакрнлат гидроксиэтилметакрнлата

Сд — Сы алкилметакрилат акриловой кислоты

Винилоктоат акр ловой кислоты

Винилизобутнле овый эфир акрнловой кислоты

95: 5

20 — 25

20 — 25

20 — 25

20 — 25

1. 10

0,5

95: 5

95: 5

1. 10

1,5.10

1 5.10с

0,2

0,2

12

95: 5

0,2

Составитель А. Богданова

Техред Л. Богданова

Корректор Г. Запорожец

Редактор Л. Ушакова

Заказ 3223/16 Изд. № 1311 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам. изобретешгй и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 полимера с молекулярным весом 1 10 готовят 2%-ный раствор в топливе AVTUg по способу, описанному в примере 1. Свойства кислотосодержащего раствора полимера улучшаются вследствие взаимодействия аминных и кислотных групп.

Пример 16, Смесь из 0,2 ч. пропансультона и 100 ч. раствора полимера в топливе

AVTUR, описанного в примере 15, нагревают при температуре 120 С в течение 2 час. При добавлении полученного раствора в топливо

AVTUR последнее не воспламеняется при концентрации полимера 0,2%. ,Пример 17. Пропансультон заменяют рпропиолактоном. Получают раствор полимера, обладающий сходными характеристиками.

Пример 18. Пропансультон, описанный в примере 16, заменяют бензилхлоридом. Получают раствор полимера, обладающий сходными характеристиками, Пример 19. Раствор полимера в топливе

AVTUR приготовляют из 2-этилгексилакрила1а и винилхлорацетата по примеру 1 (для получения полимера с мол. вес. 1><10 ). 100 ч. раствора смешивают с 1 ч. триэтиламина и нагревают до 50 С в течение 1 час. Полученный раствор полимера, смешанный с топливом

AVTUR из расчета получения концентрации

0,5%, сохраняет свойство капельной невоспламеняе мости.

Пример 20. Раствор, состоящий из 99,5 ч. сополимера 2-этилгексилакрилата и 0,5 ч. гли25 цидилакрилата с мол. вес. 2><10ь, приготовляют по способу, описанному в примере 1.

После обработки молярным эквивалентным количеством (для глицидилакрилата) серной или фосфорной кислоты получают растворы

30 полимера, проявляющие свойства капельной невоспламеняемости при концентрации 0,2%.

При обработке этих растворов эквивалентным весовым количеством октоата кальция с целью получения соли кальция образуются растворы

35 полимеров с улучшенными свойствами в ontoшении капельной невоспламеняемости, Предмет изобретения

1. Жидкое углеводородное топливо с до40 бавкой растворенного в нем полимера с молекулярным весом более 10 и характеристической вязкостью более 2,5 г/см сек, отличающееся тем, что, с целью уменьшения разбрызгивания при ударе, в качестве полимера введен

45 полимер, содержащий полярные группы.

2. Топливо по п. 1, отличающееся тем, что введен полимер, содержащий более 10 полярных групп с концентрацией их в топливе

10 — 7 — 10 — 4 г л ол ь/г топл и в а.