Закономерности получения присадки, улучшающей низкотемпературные характеристики дизельных топлив и минеральных масел тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат технических наук Островский, Николай Александрович

• Островский, Николай Александрович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Островский, Николай Александрович

Введение.

Глава 1. Литературный обзор. Улучшение качества дизельных топлив и минеральных масел с помощью присадок.

1.1. Присадки, улучшающие низкотемпературные свойства дизельных топлив (депрессоры).

1.2. Депрессорные и вязкостные присадки для минеральных масел.

1.3. Механизм действия депрессоров в нефтепродуктах.

1.4. Особенности технологических процессов производства депрессорных присадок к дизельным топливам и минеральным маслам.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования.•••••••.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методика получения композиционной присадки в лабораторных условиях.

2.2.2. Методика оценки низкотемпературных свойств дизельных топлив.

2.2.3. Методика оценки низкотемпературных свойств минеральных масел.4( температурах.

2.2.8. Методика термодиффузионного разделения масел на фракции.

2.2.9. Методика оценки структурно-группового состава масляных фракций.

Глава 3. Исследование закономерностей получения присадки, улучшающей низкотемпературные характеристики дизельных топлив и минеральных масел.

3.1. Исследование условий получения присадки на ее стабильность.4

3.2. Влияние композиционной присадки на низкотемпературные характеристи дизельного топлива.

3.3. Влияние композиционной присадки на низкотемпературные и вязкостно-температурные свойства минеральных масел

3.4. Исследование механизма действия композиционной присадки в дизельном топливе и минеральном масле.

Глава 4. Разработка технологического процесса получения композиционной бифункциональной присадки ДАКС-Д к дизельным топливам и минеральным маслам.

Глава 5. Оптимизация состава присадки и ее концентрации в дизельном топливе методом линейного программирования.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности получения присадки, улучшающей низкотемпературные характеристики дизельных топлив и минеральных масел»

Наблюдающееся в последние годы снижение объемов переработки нефти, как в России, так и за ее пределами диктует все более жесткие требования к качеству основных видов нефтепродуктов. Согласно последним опубликованным данным, объем переработки нефти в России с 1990 по 1998 годы снизился с 295,5 до 155,9 млн.тонн, то есть почти вдвое. Производство моторных топлив уменьшилось более чем на 45%, а смазочных масел, битумов, электродного кокса и ароматических углеводородов - в 2-3 раза [1]. Учитывая это, повышение качества нефтепродуктов в настоящее время является весьма актуальным, причем наиболее перспективным и экономически выгодным способом улучшения качества является использование присадок и добавок различного функционального назначения. Первые присадки начали поставляться на мировой рынок в 70-е годы такими всемирно известными фирмами, как EXXON, SHELL, BASF, CLARIANT и др. Эти фирмы и сегодня успешно распространяют свою продукцию, в том числе и в России.

Следует отметить, что наибольшей практической значимостью для России, учитывая ее географическое положение, обладают депрессорные присадки, способные обеспечить нормальную работу двигателей при отрицательных температурах окружаюшей среды.

Среди разработанных отечественных депрессоров лишь промышленное производство присадки для масел ПМА"Д" можно считать ныне действующим. Однако качество ее в современных условиях не может удовлетворять потребителя, так как в процессе эксплуатации масел, содержащих эту присадку, активно протекают процессы термоокислительной деструкции.

Что касается присадок, улучшающих низкотемпературные характеристики дизельных топлив, то, несмотря на разработанные в России эффективные присадки ВЭС-238, Полипрен, ПДП, Сандал и др., их промышленный выпуск сегодня, практически, отсутствует.

Таким образом, разработка новых экологически чистых, безотходных технологий для получения эффективных депрессоров к нефтепродуктам, и организация их производства является в настоящее время для России актуальной.

Научная новизна

Экспериментально доказано, что в системе , состоящей из сополимера этилена с пропиленом, диспергирующего компонента С-5А и смеси дизельного топлива или минерального масла с толуолом существенную роль играют слабые межмолекулярные взаимодействия. Благодаря этому обеспечивается стабильность присадки при хранении в течении более 1 года. Доказано, что добавление в смесь, состоящую из сополимера этилена с пропиленом и растворителя дизельного топлива или минерального масла с толуолом, диспергирующего компонента С-5А приводит к синергетиче-скому эффекту, ответственному за существенное улучшение низкотемпературных свойств нефтепродуктов.

Установлено, что разработанная полимерная композиция снижает поверхностное натяжение на границе раздела фаз нефтяных дисперсных систем # топлива и масла), обеспечивая повышение агрегативной и кинетической устойчивости нефтепродуктов

Практическое значение и реализация результатов работы

На основе проведенных исследований основных закономерностей процесса получения полимерной композиционной присадки на базе отечественного сырья разработана новая депрессорная присадка, эффективная как в дизельных топливах, так и в минеральных маслах. Установлено, что, кроме депрессорных свойств, разработанная композиция проявляет свойства загущающей присадки в минеральных маслах, что позволяет рассматривать ее как бифункциональную присадку.

Разработан безотходный, экологически чистый технологический процесс получения бифункциональной присадки и организовано ее опытно-промышленное производство.

Проведенный комплекс лабораторных исследований, а также положительные результаты, полученные при эксплуатации автомобильной техники в зимний период, подтвердили целесообразность использования присадки ДАКС-Д у потребителей, эксплуатирующих автотракторную технику. Основная часть диссертационной работы выполнена автором лично на кафедре физической и коллоидной химии Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Островский, Николай Александрович, 2000 год

1. Черныш М.Е. - Нефтеперерабатывающая промышленность России в кризисе. Где выход? - Химия и технология топлив и масел, 1999, N2, с.З-5.

2. Энглин Б.А. Применение жидких топлив при низких температурах. М., Химия, 1981, 20 с.

3. Тертерян P.A. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М., Химия, 1990, 237 с.

4. Башкатова С.Т. Присадки к дизельным топливам. М., Химия, 1994, 256 с.

5. Данилов A.M. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. М., Химия, 1996, 232 с.

6. Сафиева Р.З. Физикохимия нефти. М., Химия, 1998, 448 с.

7. J. Denis, J. Durand Modification of wax cristallization in petroleum products - Revue de l'Tnstitut Francais du Petrole. V.46, N5, 1991, Sept.-Oct., p. 637-664.

8. Башкатова С.Т., Ергина Е.В., Котин Е.Б. Способы влияния на предельную температуру фильтруемости дизельных топлив - Химия и технология топлив и масел. 1998, N1, с. 28-29.

9. Башкатова С.Т., Винокуров В.А., Вишнякова Т.П. Физико-химические основы улучшения качества нефтей и нефтепродуктов с помощью полимерных присадок. М., ГАНГ им. И.М.Губкина, 1997, 84 с.

10. Гуреев A.A., Фукс И.Г., Лашхи B.JL Химмотология - М., Химия, 1986,369 с.

11. Васильева E.H. Синтез сополимеров высших алкилметакрилатов с винилацетатом, улучшающих низкотемпературные свойства дизельных и печных топлив. Дисс.канд.техн.наук. 02.00.13. М., 1990, 153 с.

12. Митусова Т.Н., Пугач И.А. Эталонное дизельное топливо - Химия и технология топлив и масел. 1998, N5, с. 12-13.

13. Заявка Франции 2510598, 1983

14. Заявкая Франции 2535723, 1984.

15. Заявка Франции 2539754, 1984.

16. Васильева E.H., Башкатова С.Т., Юдаев A.A., Савина А.Г. Синтез сополимеров высших алкилметакрилатов с винилацетатом, понижающих температуру помутнения зимних дизельных топлив - Сб. Трудов ВНИИ НП, 1990, вып. 61, с. 44-53.

17. Митусова Т.Н., Данилов A.M. Автомобильная промышленность, 1996, N6, с. 24-25.

18. Данилов A.M. Новые присадки к топливам. Анализ публикаций за 1991-1996 г.г. - Химия и технология топлив и масел. 1998, N1, с. 35-38.

19. Васильева E.H., Васютин В.В., Башкатова С.Т., Котин Е.Б. Улучшение низкотемпературных характеристик летних дизельних топлив. Сб. Трудов НИИАТ, 1991, с. 50-55.20. Заявка ФРГ 4410196.21. Заявка ФРГ 4410198.22. Заявка Фрг 4237662.

20. Letaffe J.M., Claudy P., vassilakis Detal Fuel. 1995, v.74, N12, p. 1830-1833.24. Заявка Франции 2676062.25. Заявка Франции 2710652

21. Митусова Т.Н., Хвостенко H.H., Лазарева И.В. Особенности применения дизельных топлив зимой. Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС - М: ЦНИИТЭнефтехим, 1996, N12, с. 17-18.

22. Овчинникова Т.Ф., Хвостенко H.H., Митусова Т.Н. Диспергаторы парафинов для дизельных топлив с депрессорными присадками - Нефтепереработка и нефтехимия. 1998, N6, с. 20-23.

23. Сайфуллин Н.Р., Махов А.ф., Саликов Р.Ф. и др. Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС, М., ЦНИИТЭнефтехим, 1996, N3, с. 12-14.

24. Хвостенко H.H. Разработка низкозастывающих дизельных топлив с депрессорными присадками - Дисс.канд. техн. наук 02.00.17. М., 1998, 157 с.

25. Шор Г.И. Механизм действия и экспресс-оценка качества масла с присадками. ЦНИИТЭнефтехим, М., 1996, 109 с.

26. Лашхи В.Л., Фукс И.Г. Коллоидная стабильность присадок и смазочных масел - М., ЦНИИТЭнефтехим, 1988, 72 с.

27. Черножуков Н.И. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов. М., Химия, 1978, 424 с.

28. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под ред. В.М. Школьникова. М., Изд.центр "Техинформ" Международной Академии Информации, 1999, 596 с.

29. Буният-заде И.А., Ахмедов А.И., Галидова Д.Ш., Исаков Э.У., Аске-рова У.Ф. Функционализированные олигомеры низших а-олефинов как присадки к смазочным маслам - Химия и технология топлив и масел. 1998, N5, с. 29-30.

30. Абдуллин М.И., Халимов А.Р., Ахмедов Л.И., Исмагилов Ф.Р. -Влияние природы минерального масла на кинематическую вязкость масла,загущенного тройным этилен-пропилен-дициклопентадиеновым сополимером Нефтепереработка и нефтехимия. 1998, N6, с. 31-33.

31. Казакова Л.П., Гундырев A.A., Золотов М.В., Боренко Л.В. Исследование термической устойчивости моторных масел на различных основах - Нефтепереработка и нефтехимия. Вып. 7, 1999, с. 36-38.

32. Каплан С.З., Радзевенчук И.Ф. Вязкостные присадки и загущенные масла. Л., Химия, 1982, 136 с.

33. Лихтеров С.Д., Шор Г.И., Елисеева E.H. и др. Известия по химии, 1985, т. 18, кн.4, с. 639-642.

34. Лихтеров С.Д., Шор Г.И., Баранов В.А., Климов А.К. Ингибирова-ние термоокислительной деструкции полимерных вязкостных присадок. Химия и технология топлив и масел. 1987, N10, с. 28-30.

35. Халимов А.Р., Матвеева В.В. Высокоиндексные вязкие масла с полимерными добавками. Химия и технология топлив и масел. 1998, N6, с. 33-34.

36. Луньков Ю.В., Хурумова A.B., Комиссарова Т.М. и др. Труды ВНИИ НП, 1987, вып. 29, с. 24.

37. Алексеев А.П., Леоненко В.В., Сафонов Г.А. — Регулирование низкотемпературных свойств нефтяных масел. Сб. Тезисов докладлв 2-ой Международной конференции по химии нефти, Томск, 1994, с. 178-179.

38. Abou El Naga H.H., Abad El Aziem M.W., Mazin A.S. The effect of the aromaticity of base stocks on the viscometric properties of multigrade oils - Lubrication Science, 1998, v 10, N4, August, p. 343-363.

39. Фремель Т.В., Тертерян P.A., Лившиц С.Д. и др. Механизм действия депрессоров на основе сополимеров этилена с винилацетатом. Нефтехимия. 1988, т. 28, N2, с. 257-263.

40. Борман К., Дейч К. Труды 2-го Международного симпозиума "Исследование механизма действия присадок", Галле, 1976, с. 371-378.

41. Беккер Л. Доклад на 2-м Международном симпозиуме "Исследование механизма действия присадок", 1976, с. 379-391.

42. Иванов В.И., Торнер Р.В., Фремель Т.В., Лившиц С.Д. Электронно-микроскопическое исследование структуры депрессорных присадок на основе сополимеров этилена с винилацетатом. Химия и технология топлив и масел, 1982, N4, с. 40-41.

43. Иванов В.И., Торнер Р.В., Фремель Т.В. Исследование механизма действия присадок на основе сополимеров этилена с винилацетатом. - Химия и технология топлив и масел. 1983, N7, с. 40-41.

44. Фремель Т.В., Торнер Р.В., Иванов В.И. и др. Исследование механизма действия присадок на основе сополимеров этилена с винилацетатом. Нефтехимия. 1987, т. 27, N6, с. 834-840.

45. Фремель Т.В., Юнович М.Ю., Лившиц С.Д., Душечкин А.П. Электронно-микроскопическое исследование присадок на основе сополимеров этилена. Сб. Трудов ВНИИ НП, М., ЦНИИТЭнефтехим, 1990, вып. 61, с. 80.

46. Сюняев З.И., Сафиева Р.З., Сюняев Р.З. Нефтяные дисперсные системы. М., Химия, 1990, 226 с.

47. Фукс Г.И. Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов. М., Знание, 1984, 64 с.

48. Толстова Г.В., Шор Г.И., Энглин Б.А. и др. Механизм действия де-прессорных присадок в дизельных топливах. Химия и технология топлив и масел, 1980, N2 с. 38-41.

49. Шор Г.И., Винокуров В.А., Голубева И.А. Производство и применение присадок к нефтепродуктам в новых условиях хозяйствования. М., ГАНГ им. И.М. Губкина, 1996, 45 с.

50. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М., Химия, 1982, 400 с.

51. Лихтерова Н.М., Литвинов И.А., Городецкий В.Г., Бухаркин А.К. Влияние дисперсной фазы на термоокислительную стабильность средне-дистиллятных топлив.//Химия и технология топлив и масел. 1994, N6, с. 17-24.

52. Лихтерова H.M., Городецкий В.Г., Торховский В.Н., Калиничева О.Н. Э влиянии ряда факторов на дисперсное состояние реактивных и дизельных топлив. Химия и технология топлив и масел. 1999, N4, с. 29-32.

53. Капустин A.M., Кривохижа C.B., Ракаева Г.В., Чайков Л.Л. О поведении и составе коллоидных образований в маслах.// Химия и технология гоплив и масел. 1995, N1, с. 26-28.

54. Савельева О.И. Синтез и исследование антидымных присадок к дизельным топливам и композиций на их основе. Дисс. канд. хим. наук 02.00.13. М., 1998, 150 с.

55. Вишнякова Т.П., Савельева О.И., Юречко В.В. Связь дисперсности и эффективности топливных композиций. Тезисы 1-го Международного симпозиума "Наука и технология углеводородных дисперсных систем". М., 1997, с. 70.

56. Серегина И.Е., Гришин H.H. ПАВ в дисперсных смазочных материалах. Сб. "Актуальные проблемы применения нефтепродуктов". Тезисы докладов научно-технического семинара. М., 1997, с. 74-76.

57. Мекеницкая Л.И., Башкатова С.Т., Семенов О.Б. Исследование растворов сополимеров высших алкилметакрилатов с винилацетатом методами двойного лучепреломления в потоке и электронной микроскопии. Вы-сокомолек. соед. 1988, (А) т. 30, N3, с. 549-553.

58. Шор Г.И. Влияние присадок на объемные и поверхностные свойства масел. Сб. Научных трудов ВНИИ НП. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1981, с. 87.

59. Лихтеров С.Д. Реологические исследования масел с полимерными и моющими присадками. Сб. Трудов ВНИИ НП. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1981, с. 115.

60. Григорьев В.В. Влияние молекулярного строения на физико-химические и эксплуатационные свойства синтетических масел. Химия и технология топлив и масел. 1999, N2, с. 34-36.

61. Серегин Е.П. Проблемы химмотологии на XV Мировом нефтяном конгрессе Химия и технология топлив и масел. 1998, N2, с. 54-55.73. Патент РФ N2016890, 1992.

62. Васильева E.H., Башкатова С.Т. Получение депрессорных присадок типа ПДП к дизельным топливам. - Химия и технология топлив и масел. 1990, N6, с. 9-10.

63. Назаров В.И., Любимова С.Л., Башкатова С.Т., Гуляева Л.А. Макрокинетика и математическое моделирование химико-технологических процессов. Сб. Трудов ВНИИ НП. Вып. 59, М., ЦНИИТЭнефтехим, 1989, с 55-62.

64. Тертерян P.A. Радикальная сополимеризация этилена с различными мономерами под высоким давлением. Дисс. докт. Хим. наук. 02.00.06, М., 1982, 462 с.

65. Авторское свид. СССР 914571, 1982.

66. Заявка Японии 58-15509, 1983.

67. Поляков A.B. и др. Полиэтилен высокого давления. JL, Химия, 1988,198 с.88. Патент РФ 2119528, 1997.

68. Сеидов Н.М., Ахмедов В.М. и др. Получение высоковязких масел на основе этилена.// Азербайджанский химический журнал. 1982, N2, с.55-59.

69. Сеидов Н.М. Депрессорные свойства присадок на основе этилена в печном бытовом топливе.// Химия и технология топлив и масел. 1983, N3, с. 29-31.

70. Гуреев A.A., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы оценки нефтяных топлив. М., Химия, 1982, 342 с.

71. Башкатова С.Т., Винокуров В.А. Фазовые переходы первого рода в процессе охлаждения нефтяных дисперсных систем. М., Нефть и газ, 1999, 20 с.

72. Баранов В.Я., Любименко В.А. Практикум по курсу "Физическая и коллоидная химия", М. Нефть и газ, 1992, 75 с.

73. Нестеров А.Н., Хайдура Х.М., Мережко Ю.И., Сюняев Р.З., Гавжак Я.З. Определение активного состояния нефтяных дисперсных систем методом светорассеяния. - Химия и технология топлив и масел, 1988, N5, с. 31-32.

74. Слоним И.Я. Оптика и спектроскопия. 1960, т.8, N3, с. 98-108.

75. Макаров А.Д. Термодиффузионное разделение высококипящих фракций нефти. Дисс.канд.техн.наук 05.17.07., М., 1993, 126 с.

76. Исагулянц В.И., Егорова Г.М. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям. М., Химия, 1965, 517 с.

77. Башкатова С.Т., Голубенко Ю.С., Винокуров В.А. и др. Композщици-онная депрессорная присадка для дизельных топлив. Химия и технология топлив и масел. 2000, N6 (в печати).1.