Антистатические присадки к дизельному топливу

 

 

 

Продолжение таблицы 2.3

1	2	3	4
	0,8		1,4
	0,9		17,4

 

 

Были получены три вида солей:

1. Неодекановая соль Li (Iа) с двукратным избытком неодекановой кислоты, представленная схемой 2.1

 

         (2.1)

2.  Этилгексановая соль Li (Iб) с двукратным избытком этилгексановой кислоты.

 

         (2.2)

3. Смесевая соль (неодекановая и этилгексановая кислота в соотношении 1:1)  Li (Iв) с двухкратным избытком неодекановой и этилгексановой кислот.

 

                    (2.3)

 Синтез проводили в  круглодонной трехгорлой колбе объемом 100 мл., снабженной мешалкой с гидрозатвором, термометром и обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой. В колбу загружали гидроксид лития и изопропиловый спирт (ИПС), нагревали при перемешивании до 50-60 оС. По достижении указанной температуры добавляли этилгексановую кислоту. Доводили температуру до 75 оС и грели при перемешивании от карбоната лития в течении 1 часа. Затем реакционную массу фильтровали на воронке Шотта. Сушку соли производили в вакууме водоструйного насоса, при температуре 70-75 оС. до постоянства веса.

Полученные соли были охарактеризованы по кислотному числу(мг КОН/г). Результаты приведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4 - Кислотные числа солей

Соль	Кислотное число, мг/КОН/г
Iа	128,32
Iб	199,68
Iв	187,96

 

 

Выбор присадок обеспечивается не только их основными свойствами, но и воздействие их на другие параметры топлив. Одним из важнейших параметром, определяющим способность ДТ не расслаиваться и не образовывать осадков при смешивании, является фазовая стабильность топлива при низких температурах. Для этого использовался прибор-анализатор ИРЭН – 2.2, который определяет низкотемпературные свойства растворов в диапазоне температур от +10 до -70 о C. Обсуждаемыми показателями являются температура помутнения (Тп), начала кристаллизации (Тнк),  замерзания (Тз).

Для исследований использовали зимнее дизельное топливо ДТ-6 и ДТ-8. Низкотемпературные свойства топлив представлены в таблице 2.5.

 

Таблица 2.5 – Низкотемпературные свойства дизельных топлив

Образец	Тп, о C	Тнк, о C	Тз, о C
Зимнее ДТ -6	-25,8	-28,6	-33,1
Зимнее ДТ -8	-24,7	-26,9	-31,4

 

Для исследования низкотемпературных свойств растворов солей в ДТ проводились в концентрационных пределах 0,0005 – 0,01% масс., которые входят в диапазон рабочих концентраций антистатических присадок (0,0001-0,001% масс.).

Анализировали пробы, содержащие 5г дизельного топлива и соли в концентрациях: 0,0005% масс.; 0,001% масс.; 0,0025% масс.; 0,005% масс.; 0,01% масс..

Результаты исследований низкотемпературных свойств представлены на рисунках 2.1 - 2.3, причем на оси ординат точками отмечены Тп, Тн.к., Тз ДТ.

 

Рисунок 2.1 – Низкотемпературные свойства растворов соли (Iа) в ДТ-8

Рисунок 2.2 – Низкотемпературные свойства растворов соли (Iб) в ДТ-8

Рисунок 2.3 – Низкотемпературные свойства растворов соли (Iв) в ДТ-8

 

По данным графиков видно, что соли (Iа-в) повышают фазовую стабильность дизельного топлива до определенной концентрации, так, соль (Iа) увеличивает фазовую стабильность от 0,0001% до 0,004%, соль (Iб) от 0,0001% до 0,0018%, а соль (Iв) от 0,0001% до 0,0005% Тем самым можно сделать вывод, что введение солей в рабочих концентрациях антистатических присадок повышают фазовую стабильность топлива. При дальнейшем увеличении концентрации соли в ДТ происходит увеличение температуры.

Исследование предельной растворимости полиалканоатов лития в топливе определяли визуально-изотермическим путем, суть которого заключается в измерении показателя преломления растворов солей в растворителе (дизельное топливо). Затем строили график зависимости показателя преломления от концентрации раствора. Данные полученных результатов приведены на рисунках 2.4-2.6.

 

Рисунок 2.4 – Зависимость преломления от концентрации раствора соли (Iв) в ДТ-6

 

 

Рисунок 2.5 – Зависимость преломления от концентрации раствора соли (Iа) в ДТ-8

 

Рисунок 2.6 – Зависимость преломления от концентрации раствора соли (Iб) в ДТ-8

Анализ рисунка 2.4 показывает, что при увеличении концентрации соли (Iв) в топливе происходит уменьшение показателя преломления раствора до минимальной величины (1,4498), а потом – увеличение. Концентрация соли, соответствующая минимальному значению показателя преломления, является предельной концентрацией(16%). Можно сделать вывод, что до предельной концентрации растворы соли в топливе образуют истинные растворы.

Найдено, что соль Iв проявляет истинную растворимость при концентрации (1-16%), которая на порядок превышает уровень концентраций эффективных антистатических присадок.

На рисунках 2.5, 2.6 видно, что характер кривых другой: точка перегиба отсутствует. Это означает то, что соли (Iа) и (Iб) неограниченно растворимы в дизельном топливе.

Таким образом, установлено, что полиалкилаканоаты лития образуют истинные растворы в неполярных дизельных фракциях выше рабочих концентраций антистатических присадок.

По результатам исследования можно сделать вывод, что полученные полиалкилалканоаты лития, обладающие истинной растворимостью в ДТ и не влияющие на его фазовую стабильность, можно рассматривать, как компоненты антистатических присадок.

3.  Полученные соли отправлены на испытания антистатической активности во ВНИИ НП г. Москва. 
   Экспериментальная часть

 

1. Исходные вещества

Дизельное топливо

1. ДТ-6;
2. ДТ-8.

По физико-химическим показателям дизельное топливо должно соответствовать нормам по ГОСТ 305-82, указанным в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 - Физико–химические дизельного топлива

Наименование показателя	Норма для марки			Метод испытания
	Л	З	А
1	2	3	4	5
1.Цетановое число, не менее	45	45	45	по Гост Р 52709* или ГОСТ 3122
2.Фракционный состав: 50% перегоняется при температуре, оС, не выше 95% перегоняется при температуре, оС, не выше	280 360	280 360	255 330	По ГОСТ Р ЕН ИСО 3405 или ГОСТ 2177
3.Кинематическая вязкость  при 20 оС, мм2/с(сСт)	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0	По ГОСТ 33
4.Температура застывания, оС, не выше, для климатической зоны: умеренной холодной	-10	-35 -45	- -55	По ГОСТ 20287 с дополнением по п. 5.2 настоящего стандарта
5.Температура помутненния, оС, не выше, для климатической зоны: умеренной холодной	-5	-25 -35	-	По ГОСТ 5066 (второй метод)
6.Температура вспышки, определяемая  в закрытом тигле, оС, не ниже для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин для дизелей общего назначения	62   40	40   40	40   30	По ГОСТ Р ЕН ИСО 2719 или ГОСТ 6356
7.Массовая доля серы, %, не более вида I вида II	0,2 0,05			По ГОСТ 51947, ГОСТ 19121
8.Массовая доля меркаптановой серы,%, не более	0,01	0,01	0,01	По ГОСТ 17323
9.Содержание сероводорода	Отсутствие			ГОСТ 17323
10.Испытания на медной  пластине	Выдерживает			ГОСТ 6321
11.Содержание водорастворимых  кислот и щелочей	Отсутствие			ГОСТ 6307
12.Концентрация фактических  смол, мг на 100 см3 топлива, не более	40	30	30	По ГОСТ 8489
13.Кислотность, мг КОН  на 100 см3 топлива, не более	5	5	5	По ГОСТ 5985
14.Йодное число, г йода  на 100 г топлива, не более	6	6	6	По ГОСТ 2070
15.Зольность, %, не более	0,1	0,1	0,1	По ГОСТ 1401

 

Продолжение таблицы 3.1

1	2	3	4	5
16.Коксуемость, 10%-го остатка, %, не более	0,2	0,3	0,3	По ГОСТ 19932
17.Коэффициент фильтруемости, не более	3	3	3	По ГОСТ 19003
18.Содержание механических  примесей	Отсутствие			ГОСТ 6370
19.Содержание воды	То же			ГОСТ 2477
20.Плотность при 20 оС, кг/м3, не более	860	840	830	По ГОСТ 3900
21.Предельная температура  фильтруемости, оС, не выше, для климатической зоны умеренной холодно	-5 -	-25 -35	- -45	По ГОСТ 22254

 

 

Изопропиловый спирт. ГОСТ 9805-84.

Был очищен перегонкой при атмосферном давлении по известной методике. С3Н7ОН – жидкость; nd20=0.7851; tпл= - 89,5 оС, tкип= - 82,4 оС

По физико-химическим и физико-механическим показателям изопропиловый спирт должен соответствовать требованиям ГОСТ 9805-84, указанным в таблице 3.2.

Таблица 3.2. – Физико–химические показатели изопропилового спирта

Наименование показателя	Норма марки		Методы анализа
	Абсолютированный	Технический
	ОКП 24 2140 0110	ОКП 24 2140 0120
1	2	3	4
1.Внешний вид и цвет	Бесцветная прозрачная жидкость не содержащая механических примесей		По л. 4.2
2.Плотность при 20 оС, г/см3	0,785-0,786	0,814-0,819	По ГОСТ 18995.1, разд. 1
3.Массовая доля ,%, не более	99,7	87	По пп. 4.3 и 4.4
4.Цветность по платино-кобальтовой шкале, не более	5	10	По п. 4.5
5.Массовая доля кислот  в пересчете на уксусную кислоту,%, не более	0,0007	0,001	По п. 4.6
6. Массовая доля сернистых  соединений на серу,%, не более	0,00005	0,0001	По п. 4.7
7.Бромное число, г брома  на 100 г спирта, не более	0,006	Не определяют	По 4.8
8.Массовая доля воды, %, не более	0,15	Не определяют	По 4.9
9. Массовая доля карбонильных  в пересчете на группу  СО,%, не более	Не определяют	0,8	По 4.10

 

 

 

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4
10.Массовая доля диизопропилового эфира, %, не более	0,03	Не определяют	По 4.11
11.Массовая доля ацетона, %, не более	0,03	Не определяют	По 4.11
12.Смешиваемость с водой.	Выдерживает испытание	Не определяют	По 4.12
13.Масовая доля нелетучего  остатка, %, не более	0,0005	Не определяют	По 4.13
14.Нерастворимые в воде  вещества(полимеры)	Не определяют	Выдерживает испытание	По 4.14

 

 

Гексан химически чистый. Физико–химические показатели представлены в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3. – Физико–химические показатели гексана

Наименование показателя	Показатель
1.Внешний вид	Бесцветная прозрачная жидкость
2.Массовая доля основного  вещества, %, не более	99,0
3.Плотность при 20 оС, г/см3, в пределах	0,660-0,661
4.Показатель преломления, nd20, в пределах	1,3750-1,3756
4.Температура кипения  при 760 мм. рт.ст., оС, в пределах	68,0-69,0
5.Массовая доля воды, %, не более	0,01
6.Массовая доля кислот  в пересчете на уксусную кислоту,%, не более	0,0001
7.Массовая доля серы, %, не более	0,0001
8.Массовая доля хлоридов, %, не более	0,001
9.Массовая доля не летучего  остатка,%, не более	0,0001
10.Массовая доля ароматических  углеводородо общая, %, не более	0,03
11.Массовая доля бензола, %, не более	0,03
12.Массовая доля толуола, %, не более	0,01
13.Массовая доля О-ксилола, % не более	0,01