Закономерности получения присадки, улучшающей низкотемпературные характеристики дизельных топлив и минеральных масел тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

На правах рукописи

РГВ од

- о рня

ОСТРОВСКИЙ Николай Александрович

Закономерности получения присадки, улучшающей низкотемпературные характеристики дизельных топлив и минеральных масел.

02.00.13 - Нефтехимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000 г.

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина на кафедре физической к коллоидной химии.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор С.Т. Башкатова

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор О.Ф. Глаголева; доктор технических наук Данилов A.M.

Ведущая организация: - ОАСГМосковский НПЗ" Защита состоится "27" июня 2000 года в^-^час. в ауд. на заседании специализированного Совета Д. 053.27.09 при Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: 117917 Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.

Автореферат разослан .

" и<Ло( 2000 г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета Д.053.27.09 Кандидат химических наук

Е.Е. Янченко

Актуальность проблемы.

Наблюдаемое 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. Перспективным и экономически выгодным способом улучшения качества является использование присадок различного функционального назначения. Для России, учитывая ее географическое положение, наибольшей практической значимостью обладают депрессорные присадки, способные обеспечить работу дизельных двигателей на летнем топливе при отрицательных температурах окружающей среды. Принимая во внимание тот факт, что в настоящее время в России широкомасштабное производство присадок к нефтепродуктам, практически, отсутствует, а потребность в них удовлетворяется за счет закупок по импорту, разработка отечественных экологически чистых, безотходных технологий для получения эффективных депрессоров к нефтепродуктам, и организация их производства является в настоящее время актуальной.

Цель работы.

Целью настоящей работы являлось исследование закономерностей получения бифункциональной присадки на основе низкомолекулярного сополимера этилена с пропиленом, улучшающей низкотемпературные свойства дизельных топлив и минеральных масел, а также проявляющей свойства

загущающей присадки в минеральных маслах, и разработка экологически чистого, безотходного процесса ее получения.

Научная новизна.

При исследовании закономерностей процесса получения полимерной композиционной присадки, основу которой составляет низкомолекулярный сополимер этилена с пропиленом, установлено, что для получения стабильной (не расслаивающейся в течение длительного хранения) присадки в качестве среды следует использовать смесь дизельного топлива (или минерального масла) с ароматическим растворителем, например, толуолом.

Экспериментально доказано, что наличие в составе присадки диспергирующего компонента С-5А, благодаря слабым межмолекулярным взаимодействиям, приводит к синергетическому эффекту, ответственному за существенное улучшение низкотемпературных характеристик 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.

Доказано, что эффективность депрессора в дизельном топливе и минеральном масле существенно зависит от химического состава 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 топдивах, так и в минеральном масле. 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.

Апробация работы.

Материалы диссертации были доложены и обсуждены на Международной конференции "Достижения в

нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности" (Украина, Львов, 1999 г.).

Публикации.

По результата выполненных исследований опубликовано 2 научные статьи и тезисы 1 доклада.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и пяти приложений. Работа изложена на 1^2. страницах машинописного текста и содержит 23 таблицы, 14 рисунков и библиографию из 103 наименований.

Основное содержание работы.

Первая глава представляет собой обзор научной литературы, отражающий современные представления о депрессорных присадках к дизельным топливам и минеральным маслам, вязкостных присадках к минеральным маслам, о механизме действия депрессоров в маслах и топливах, а также особенностях технологических процессов их производства. Во второй главе приведены характеристики объектов исследования: образцов сополимера этилена с пропиленом (ЭП), диспергирующей добавки С-5А, дизельных топлив (ДТ) марок "Л" и "3", масел (ММ) И-20А и М-11 и др. Описаны методики: получения присадки в лабораторных условиях, оценки низкотемпературных свойств ДТ и ММ, оценки вязкостных характеристик ММ, определения поверхностного натяжения на границе раздела газ - жидкость, термодиффузионного разделения ММ на высокоиндексные и

низкоиндексные фракции, определения группового состава и др.

В третьей главе приведены результаты исследования закономерностей процесса получения и свойств композиционной присадки к ДТ и ММ:

- влияние условий получения композиции на ее стабильность;

- влияние композиционной присадки на низкотемпературные свойства ДТ;

- влияние композиционной присадки на низкотемпературные и вязкостно-температурные свойства ММ;

- исследование механизма действия присадки в ДТ и ММ.

При разработке депрессорной присадки в качестве основного компонента был выбран низкомолекулярный статистический сополимер ЭП. Выбор ЭП был обусловлен следующими причинами: во-первых, ЭП - отечественный дешевый продукт, образующийся при промышленном производстве этилен-пропиленового каучука, не имеющий постоянного потребителя. Во-вторых, исходя из литературных данных, от него можно было ожидать проявления депрессорных свойств в ММ. В-третьих, принимая во внимание низкую молекулярную массу (2000 - 5000) выбранного сополимера, можно было предполагать, что он будет хорошо совместим с пакетами присадок, обычно используемых в ММ, и хорошо растворяться в нефтепродуктах, образуя устойчивую систему. Следует отметить, что ЭП в немодифицированном виде нельзя использовать как присадку в ДТ, так как он способствует значительному повышению коэффициента фильтруемости

топлив (до значений более 10 при норме 3), а также расслаиванию топливной (или масляной) композиции спустя 1,5 - 2 месяца. Учитывая эти недостатки, в настоящей работе была разработана композиционная присадка, в состав которой были введены и диспергирующий компонент (полярный сукцинимид С-5А), и ароматический растворитель (толуол), которые придают присадке свойства ПАВ, благодаря слабым межмолекулярным взаимодействиям обеспечивают ей стабильность и способствуют проявлению синергетического эффекта в нефтепродуктах.

С целью выявления оптимальных условий получения присадки, под которыми понимали такие условия, при которых получается стабильная композиционная присадка, проявляющая максимальную эффективность в ДТ и ММ при минимальных затратах сырьевых компонентов и энергоресурсов, были проведены исследования зависимости стабильности присадки и ее эффективности в ДТ и ММ от условий получения (температуры, времени и соотношения компонентов). Установлено, что стабильная композиционная присадка, обеспечивающая устойчивость ДТ и ММ при хранении их в течение более года при 0°С, должна состоять из 50 - 80% масс. ЭП, 15 - 20% масс, толуола и 5 - 30% масс. С-5А. Такую присадку получают при постоянном перемешивании компонентов при температуре 50 - 55°С в течение 0,5 - 1,0 часа. В таблице 1 приведена зависимость низкотемпературных характеристик летнего и зимнего ДТ от содержания в них присадки различного состава, из которой следует, что

содержание С-5А в присадке существенно влияет на ее эффективность в ДТ. Так, введение в состав присадки всего 5% масс. С-5А позволяет на базе летнего ДТ получить зимнее марки ДЗп с температурой застывания (Тз) не выше минус 30°С и предельной температурой фильтруемости (Тф) не выше минус 15°С при концентрации присадки в ДТ 0,1% масс.

Таблица 1

Зависимость низкотемпературных характеристик ДТ от содержания в них присадки различного состава

№п/п Конц.ррисадки,%, масс '■'.",'■ ' Содерж. С-5А в присадке ', %масс Тз^С(летнее) Тз,"С(эимнёе) ТфГС (л.) ТфХ(з.) Тп,"С (л. ) Тп,°0(з.)

1 0.000 0 -10 -35 -6 -25 -5 -25

2 0.025 0 -12 -37 -7 -25 -5 -25

3 0.050 0 -25 -48 -11 -33 -5 -25

4 0.100 0 -29 -53 -13 -37 -5 -25

5 0.200 0 -15 -9 -5

6 0.025 5 -13 -38 -8 -27 -5 -25

7 0.050 5 -25 -48 -12 -33 -5 -25

8 0.100 5 -30 -53 -15 -37 -5 -25

9 0.200 5 -14 -8 -5

10 0.025 10 -25 -50 -13 -35 -5 -25

11 0.050 10 -31 -54 -17 -40 -5 -25

12 0.100 10 -35 -55 -21 -42 -5 -25

13 0.200 10 -30 -16 -5

14 0.010 15 -31 -55 -17 -40 -5 -25

15 0.025 15 -37 -57 -25 -45 -5 -25

16 0.050 15 -40 -60 -27 -47 -5 -25

17 0.100 15 -40 -60 -27 -50 -5 -25

18 0.200 15 -38 -26 -5

19 0.025 20 -40 -60 -28 -50 -5 -25

20 0.050 20 -40 -60 -28 -50 -5 -25

21 0.100 20 -40 -60 -28 -50 -5 -25

22 0.200 20 -40 -28 -5

Присадка содержит 20 % масс толуола

Если присадка содержит 10% масс. С-5А, то для получения топлива ДЗп потребуется 0,05% масс, присадки, а если в состав присадки входит 15% масс. С-5А, то необходимо всего лишь 0,01% масс, присадки для того, чтобы получить на базе летнего ДТ зимнюю марку ДЗп. Повышение концентрации присадки в ДТ до 0,025% масс, дает возможность получить более низкозастывающее экологически чистое городское ДТ марки ДЭКп-3-25 с Тз не выше минус 35°С и Тф не выше минус 25°С. Таким образом, содержание в составе композиции 15% масс. С-5А приводит к получению стабильной, эффективной, не повышающей коэффициент фильтруемости ДТ до значений выше 3 присадки.

Результаты, приведенные в таблицах 2-4, свидетельствуют о том, что разработанная композиционная присадка проявляет депрессорный и загущающий эффект в маслах И-20А и М-11, причем ее эффективность в И-20А существенно выше, чем в М-11, что, как показали результаты термодиффузионного разделения и оценки группового состава, связано с различным химическим составом этих ММ.

Принимая во внимание, что и ДТ, и ММ являются нефтяными дисперсными системами, а присадка обладает свойствами ПАВ, механизм ее действия в нефтепродуктах можно оценить с позиций классической коллоидной химии.

Таблица 2

Зависимость Тз М-11 и И-20А от содержания в них композиционной присадки.

N п.п. Концентр-я присадки % масс. Тз М-11, °с АТз М-11, °С Тз И-20А, °С АТз И-20А, °С

1. 0 -15 - -15 -

2. ОД -20 -5 -17 -2

3. 0,2 -20 -5 -18 -3

4. 0,5 -22 -7 -39 -24

5. 1,0 -23 -8 -40 -25

б. 2,0 -23 -8 -45 -30

Таблица 3

Зависимость вязкостно-температурных характеристик масла М-11 от содержания в нем присадки.

N п.п. Конц-ция прис-ки, % масс. УЮОМОССТ АУЮО/ ДУ40, сСт ИВ АИВ

1. 0 10,45/ 94,75 - 91 -

2. 0,1 10,60/ 95,29 0,15/0,54 93 2

3. 0,2 10,68/ 96,34 0,23/1,59 93.3 2,3

4. 0,5 10,89/ 99,11 0,44/4,36 93,4 2,4

5. 1,0 11,02 / 100,07 0,57/5,32 93,7 2,7

б. 2,0 12,04 / 109,94 1,59/ 15,19 98,0 7,0

7. 3,0 12,94 / 119,40 2,49/ 24,65 101,1 10,1

Таблица 4.

Зависимость вязкостно-температурных характеристик масла И-20А от содержания в нем присадки.

N п.п. Конц-ция прис-ки, % масс. УЮОМОсС т ДуЮО/ ду40, сСт ИВ АИВ

1. 0 5,21/ 31,67 - 91 -

2. 0,1 5,33/ 31,67 0,12/0 98 7

3. 0,5 5,64/ 33,46 0,43/1,79 100 9

4. 1,0 5,89/ 35,99 0,68/ 4,32 110 19

Результаты, приведенные на рис. 1 -2, свидетельствуют о том, что разработанная композиция в большей степени, чем составляющие ее компоненты, снижает поверхностное натяжение ДТ и ММ, то есть обладает стабилизирующим эффектом. Более того, минимальные значения поверхностного натяжения для ММ и ДТ наблюдаются при таких концентрациях присадки, при которых она проявляет максимальную эффективность в ДТ и ММ. Таким образом, контролируя величину поверхностного натяжения ДТ или ММ без присадки и в присутствии различных количеств присадки в них, можно прогнозировать, при каких концентрациях она проявит максимальную эффективность в исследуемых нефтепродуктах. Разработанная композиция, состоящая из сополимера ЭП, толуола и диспергатора С-5А, явилась основой товарной присадки ДАКС-Д.

I 65 -

г 55

Р 50

' ДТ+присадка |-* — ДТ+С-5А

¡—■ - дт+эп

0.2

0.4 0.6 0.8

концентрация % масс

1.2

Рис.1. Зависимость поверхностного натяжения топлива от состава и содержания в нем присадки

1 1.5

концентрация Уо масс

Рис.2, масла

Зависимость поверхностного натяжения минерального от состава и содержания в нем присадки

Глава 4 посвящена разработке технологического процесса получения присадки ДАКС-Д. При разработке технологии с целью удобства использования присадки в нефтепродуктах и исключения дополнительной стадии по приготовлению ее товарной формы было предусмотрено получение ДАКС-Д сразу в виде готового концентрата в ДТ или ММ. На рис. 3 приведена принципиальная технологическая схема установки по производству присадки ДАКС-Д. Присадку получают в реакторах Р-1 и Р-2, имеющих перемешивающее устройство и рубашку, обвязанную по схеме "пар-вода". В реакторы Р-1 и Р-2 через мерник Р-б из обогреваемой емкости Е-5 насосом загружают ЭП; из обогреваемой емкости Е-6 насосом через мерник - С-5А; из емкости Е-7 насосом через мерник Р-8 - толуол; из емкости Е-8 насосом через мерник Я-9 - ДТ или ММ (в зависимости от того, для какого нефтепродукта предназначена присадка). После загрузки компонентов включают перемешивающее устройство, в рубашку подают теплоноситель и начинают нагревание реакционной смеси до температуры 50 -55°С. При этой температуре и постоянном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 0,5 - 1,0 часа, после чего перемешивание выключают, содержимое реакторов охлаждают до температуры 25 - 30°С путем подачи воды в рубашку, и присадку выгружают в емкость 1.

Из материального баланса, представленного в таблице 5, следует, что процесс получения присадки безотходный, а присадка ДАКС-Д получается в виде готового 50% концентрата в ДТ или ММ. Учитывая, что при получении ДАКС-Д не образуются вредные продукты, загрязняющие окружающую среду (воздух и воду), процесс можно считать экологически чистым.

По разработанной технологии в ООО "ЭМИ" (г. Москва) в 1999 году была выпущена опытная партия присадки ДАКС-Д, качество которой соответствовало требованиям ТУ 0257-00702066612-98. С присадкой ДАКС-Д в ОАО "Московский НПЗ" была приготовлена опытно-промышленная партия ДТ городского экологически чистого (ДЭКп-3-25), которая была передана автотранспортным предприятиям г- Москвы для использования в зимний период в реальных условиях эксплуатации.

Таблица 5.

Материальный баланс получения 1 тонны композиционной

присадки ДАКС-Д.

N п.п. Загружено Колич-во, кг Получено Колич-во, кг

1. Сополимер ЭП 325 - 350

2. С-5 50 - 75

3. Толуол 100

4. ДТ (или ММ) 500

5. Итого: 1000 Присадка ДАКС-Д Итого: 1000

В связи с тем, что разработанная присадка не имеет аналогов, на рис. 4-5 приведены результаты оценки ее эффективности по сравнению с лучшими зарубежными образцами: депрессором фирмы BASF Keroflux 6100 для ДТ и присадкой фирмы Rohm, Вископлекс 1-810, проявляющей свойства депрессора и загустителя в ММ. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанная присадка ДАКС-Д по депрессорному эффекту в ДТ сопоставима с присадкой Keroflux-бЮО, а по депрессорному и загущающнему эффекту в масле И-20А - с присадкой Вископлекс - 810. Учитывая тот факт, что присадка ДАКС-Д проявляет высокую эффективность одновременно и в ДТ, и в ММ, ее можно рассматривать как универсальную бифункциональную присадку для ДТ и ММ.

[ПТзастывания ПпредельнэяТ фильтруемости ПТпомутнения |

Рис.4. Эффективность ДАКС-Д в дизельном топливе в сравнении с зарубежным аналогом

140 120 100 80 60 40 20 О -20 -40 -60

Рис.5. Эффективность ДАКС-Д в масле И-20А в сравнении с зарубежным аналогом

В пятой главе приведены результаты, полученные при оптимизации состава и концентрации присадки в ДТ методом линейного программирования. Для определения оптимального состава присадки, а именно, для определения содержания в ней С-5А, была составлена математическая модель процесса в виде полинома второго порядка и определены его коэффициенты. В качестве целевой функции (У) была выбрана Тз ДТ, зависимость которой от концентрации присадки (XI) описывалась следующим уравнением:

У = Ь0 + ЫХ1 + Ь2Х12 ду/дх = Ы + 2Ь2Х1 XI = -Ы/2Ь2.

91

№

ям+з,

100

■05%ДА -39

:с-д т

110

0.1%ДА> -40

С-Д АМ+

110

).05%Ви 37

ИМ

120

0.1%Ви1 -38

810

□Температуры застывания,С □Значения индекса вязкости

Математическая обработка экспериментальных данных показала, что оптимальным содержанием диспергатора С-5А в присадке является 15% масс. Присадка такого состава при введении ее в ДТ в оптимальной концентрации, которая составляет 0,05% масс., приводит к получению ДТ с Тз минус 35°С. Таким образом, с помощью методов линейного программирования были подтверждены оптимальный состав присадки и ее концентрация в ДТ, полученные экспериментальным путем.

Выводы.

1. Разработан экологически чистый, безотходный технологический процесс получения композиционной бифункциональной присадки ДАКС-Д, не имеющей аналогов, основу которой составляет низкомолекулярный сополимер этилена с пропиленом, улучшающей низкотемпературные характеристики дизельных топлив и минеральных масел, а также проявляющей загущающий эффект в минеральных маслах.

2. При исследовании закономерностей процесса получения полимерной композиции, основу которой составляет низкомолекулярный сополимер этилена с пропиленом, установлено, что для получения стабильной композиции, а также для сохранения агрегативной устойчивости топлив и масел с присадкой при хранении необходимо соблюдение оптимальной рецептуры и режимов ее приготовления.

3. Экспериментально доказано, что введение в состав присадки диспергирующего компонента С-5А придает присадке свойства ПАВ, благодаря которым она выполняет функцию стерического стабилизатора в нефтепродуктах, обеспечивая синергетический эффект, ответственный за улучшение низкотемпературных характеристик топлив и масел и проявление загущающего эффекта в минеральных маслах.

4. Присадка ДАКС-Д получается в виде готового 50% концентрата в дизельном топливе или минеральном масле при температуре 50-55°С и перемешивании в течение 0,5 -1,0 часа в присутствии диспергирующей добавки С-5А в смеси растворителей, топлива (или масла) и толуола. Полученная при таких условиях присадка обладает седиментационной устойчивостью (не расслаивается) и сохраняет эффективность при хранении в течение длительного времени (более года).

5. Установлено, что благодаря синергетическому эффекту ДАКС-Д при введении ее в концентрации от 0,025% масс, до 0,05% масс, в дизельное топливо позволяет понизить его температуру застывания на 21 - 27°С, а предельную температуру фильтруемости - на 11 - 19°С и на базе летнего топлива получить зимнее городское экологически чистое топливо "ДЭКп 3-25".

6. Впервые установлено, что присадка ДАКС-Д является эффективной депрессорной присадкой, как для дизельных топлив, так и для минеральных масел, проявляя одновременно с этим и эффект загустителя в минеральных маслах.

7. Доказано, что присадка понижает поверхностное натяжение дизельного топлива в 1,4 раза и минерального масла - в 1,04 раза, что повышает кинетическую и агрегативную устойчивость топливной и масляной дисперсной системы в присутствии присадки.

8. На основании полученных экспериментальных данных о химическом составе исследуемых масел установлено, что большая эффективность присадки в масле И-20А по сравнению с М-11 связана с различным химическим составом этих масел, в частности, с различным составом содержащихся в них н-парафинов.

9. С позиций классической коллоидной химии высказано предположение о механизме действия присадки в топливных и масляных дисперсных системах, который определяется адсорбционно-сольватационной способностью присадки.

10. Организровано опытно-промышленное производство присадки ДАКС-Д.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Островский H.A., Башкатова С.Т., Грицкова И.А. Исследование влияния присадки ДАКС-Д на вязкостные и низкотемпературные характеристики минеральных масел. // Химия и технология топлив и масел, 2000, N4, с.28

2. Башкатова С.Т., Островский H.A., Винокуров В.А. Особенности технологического процесса получения присадки

ДАКС-Д к нефтепродуктам. // Химия и технология топлив и масел, 2000, N5, с.30

3. Островский H.A., Башкатова С.Т., Грицкова И.А. Новые депрессорные присадки к нефтепродуктам на основе сополимеров этилена с а-олефинами. Тезисы доклада на 2-ой Международной конференции "Достижения в

нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической

промышленности", Украина, г. Львов, 1999, с.82.

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.

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.

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.