Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. 1

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
82.6 Mб
Скачать

Н еф т ь и н еф т еп родукт ы

941

Характеристика антиоксидантов для топлив

Торговая

Химический состав

Нормативный

марка

документ

 

Агидол-1

ОН

ТУ 38.

(синони­

 

5901237-90

мы: ДБК-

 

 

дибутил-

 

 

я-крезол,

 

 

ионол)

 

 

 

СН3

 

с н 3

2,6-Ди-трет-бутил-4- метилфенол

Технические и физико-химические

характеристики

Кристаллическое индивидуальное вещество. Вырабатывают две марки: А и Б, различающиеся со­ держанием основного вещества:

Показатель

Марка

А

Б

 

Содержание ос­

 

 

новного вещест­

99,7

ва, масс. %

 

 

Т конца плавле­

69,8-

69,5-

ния, °С

70,0

70,0

Т кристаллиза­

69

69

ции, °С, не ниже

 

 

Интервал темпе­

 

 

ратуры плавле­

0,4

1,0

ния, °С, не более

 

 

Цветность, ед, не

25

 

более

Таблица 12.122

Примечание

Применение предус­ мотрено ГОСТ 208477 «Бензины автомо­ бильные».

Рекомендуемая кон­ центрация в автомо­ бильных бензинах — до 0,1 %, в авиацион­ ных бензинах — до 0,01 %, в гидрогенизованном реактивном топливе — 0,003- 0,004 %

Агидол-12 Раствор смеси экрани­

ТУ 38.

рованных фенолов,

30216371-

получающихся побочно

88

при производстве Аги- дола-1, в толуоле или высокоароматизированной бензиновой фракции.

ФЧ-16

Смесь моно- и двух-

ТУ 38.

 

атомных фенолов, вы-

101602-76

деляемых экстракцией бутилацетатом под­ смольных вод продук­ тов полукоксования каменного (Черемховского) угля. Типичный состав фе­ нолов, масс. % :

незамещенный фе­ нол — 8-12

моно-, ди- и триметилфенолы — 55-65 незамещенный пи­ рокатехин — 10-15

моно-, ди- и триметилпирокатехины

— 25-55

Однородная подвижная жидкость от светло-коричневого до корич­ невого цвета.

Плотность при 20 °С, кг/м3>910, Содержание активного компонен­ та, масс. %, > 50, содержание 2,6- ди-т/?ет-бутил-4-метилфенола в активном компоненте, масс. %, > 55. Температура начала кри­ сталлизации, °С, — не выше -50

Вязкая однородная жидкость от светлодо темно-коричневого цвета.

Плотность при 20 °С > 1000 кг/м3, Фракционный состав, % :

до 220 °С выкипает < 48 до 270 °С выкипает > 85

90 % выкипает при темпера­ туре < 300 °С

Содержание, масс. % : фенолов — не менее 85 бутилацетата — не более 4 воды — не более 4

Кислотное число, мгКОН/г — не более 30.

Прирост фактических смол в бензине при добавлении присад­ ки, мг/100 см3— не более 2

Присадка допущена к применению в соста­ ве автомобильных бензинов в концен­ трации до 0,3 масс. %. Агидол-12 также ис­ пользуют в качестве компонента присадки АДА (в количестве 0,1-0,2 %)

Присадка допущена к применению в авто­ мобильных бензинах в концентрации до 0,1%. Дополнительно обладает защитным и нротивоизносным действием.

При хранении возмож­ но расслоение и выпа­ дение кристаллов пи­ рокатехина. Присадка увеличивает содержа­ ние в топливе факти­ ческих смол и харак­ теризуется повышен­ ной вымываемостью водой

9 4 2

 

Н овы й сп равочн и к хи м и ка и т ехнолога

 

 

 

 

Продолжение таблицы 12.122

Торговая

Химический состав

Нормативный

Технические и физико-химические

Примечание

марка

документ

характеристики

 

 

ДСА

Смесь одно-, двух- и

 

Маслянистая жидкость от светло-

Присадка допущена к

(древесно­

трехатомных фенолов и

 

до темно-коричневого цвета.

применению в авто­

смоляной

их метиловых эфиров,

 

Плотность при 20 °С, кг/м3—

мобильных бензинах.

антиокси­

выделяемых из так на­

 

1060-1100.

Как и ФЧ-16, вымы­

дант)

зываемой «остаточной»

 

Фракционный состав, масс. % :

вается из бензина во­

 

смолы сухой перегонки

 

до 240 °С выкипает < 25

дой и увеличивает

 

(300—400) °С древесины

ГОСТ

содержание в нем

 

до 260 °С выкипает < 55

 

лиственных пород

3181-67

фактических смол.

 

(главным образом, бу­

 

до 310 °С выкипает < 90

Эффективность при­

 

ка).

 

Кислотное число, мг КОН/г — не

 

 

садки невелика, но

 

Содержание, масс. %:

 

более 30.

она сравнительно

 

фенолов — не ме­

 

Прирост фактических смол в

дешева и применяется

 

нее 60,

 

бензине при добавлении присад­

на ряде заводов

 

воды — не более 6

 

ки, мг/100 см3— не более 2

 

ПОДФА

С6Н5NH С6Н5ОН

ГАП V-45-66

Твердый плав серого цвета.

Присадка допущена к

(и-окси-

 

 

Тт — 69-74 °С.

применению в авто­

дифени-

 

 

Зольность < 0,05 %

мобильных бензинах.

ламин)

 

 

Ввиду слабой раство­

 

 

 

 

 

 

 

римости в топливе,

 

 

 

 

рекомендуется пред­

 

 

 

 

варительное раство­

 

 

 

 

рение в ароматиче­

 

 

 

 

ских углеводородах

Деактиваторы металлов

ОН

В топливах практически всегда присутствует не­

 

большое количество (около млн-1) металлов — Си, Fe и

 

др., промотирующих окисление. Они попадают в топ­

 

лива при контакте с металлическими поверхностями

 

при переработке нефти, при очистке от меркаптанов

 

солями меди, с пылью и т.п. Для превращения металли­

 

ческих промоторов — катализаторов окисления в неак­

 

тивное состояние в топливо добавляют деактиваторы

 

металлов. Применение деактиваторов позволяет на 30-

 

50 % снизить концентрацию антиоксидантов в топливе.

Стабилизаторы комплексного действия

Принцип действия. Деактиваторы металлов образу­

ют с металлами неактивные хелатные комплексы, такие

Антиоксиданты не способны снижать скорость ре­

как:

акций, протекающих не по радикально-цепному меха­

 

низму. Между тем многие реакции, приводящие к обра­

 

зованию олигомеров и полимеров, имеют кислотно­

 

каталитический характер. По такому пути может про­

 

текать полимеризация олефинов, окислительная поли-

 

коиденсация гетероциклических соединений и конден­

 

сированных ароматических углеводородов, коагуляция

 

смолисто-асфальтеновых веществ, окисление S-содер-

 

жащих соединений до сульфокислот и др. Эти процес­

Деактиваторы в России не вырабатываются и не

сы имеют место в топливах, содержащих большое ко­

используются, хотя научные разработки в этом на­

личество продуктов деструктивной переработки нефтя­

правлении ведутся. Большинство зарубежных деакти­

ных остатков, например в дизельных топливах, содер­

ваторов металлов в качестве активного компонента

жащих негидроочищенный легкий газойль каталитичес­

содержит соединения, получаемые реакцией салици­

кого крекинга (ЛГКК) или газойли термических

лового альдегида с диаминами, например, бис(салици-

процессов. В этих случаях надо применять стабилиза­

лиден)пропилендиимин:

торы, действующие по другому принципу.

Н еф т ь и неф т еп родукт ы

9 4 3

В общем случае в состав стабилизатора входят 4 ос­ новных компонента:

-антиоксидант,

-деактиватор металла,

-нейтрализующий агент,

-диспергирующий агент.

Показателем эффективности подобных стабилиза­ торов является термическая стабильность топлив. Ас­ сортимент стабилизаторов невелик, так как стабиль­ ность топлив обеспечивается главным образом процес­ сами гидроочистки. В России для стабилизации ди­ зельных топлив, содержащих негидроочищенные вто­ ричные компоненты, разработана присадка ВЭМС (ТУ 38. 40141-89).

Всостав присадки входят (масс. %):

-2,6-ди-трет-бутил-4-диметиламинометилфенол (торговые названия «Агидол-3», «ОМИ»— основание Манниха ионола) (ТУ 38.103368-94), антиоксидант и одновременно нейтрализующий агент — 10,

-присадка Днепрол — диспергатор — 30,

-растворитель: кубовые остатки бутиловых спир­ тов — 30, дизельное топливо — 30.

Для стабилизации дизельных топлив, содержащих газойли вторичных процессов, разработан принципи­ ально новый вид присадок экранирующего типа, рабо­ тающих по типу «жертвы». Механизм действия этих присадок заключается в том, что они окисляются легче, чем нестабильные компоненты топлива, но продукты их окисления в топливе хорошо растворимы. На окис­ ление присадки расходуется кислород, растворенный в топливе, вследствие чего его не хватает на окисление компонентов топлива. К таким присадкам относятся изопропилоктадециламин (ИПОДА) и сополимер по­ лиметакрилата с метилвинилпиридином с молекуляр­ ной массой менее 5000 (ПМАМ-2). Концентрация при­ садок в топливе 0,05-0,06 %. При введении этих при­ садок осадки не образуются даже в топливе утяжелен­ ного фракционного состава (УФС).

Технические требования к присадке ВЭМС

Показатель

Норма

Внешний вид

Однородная

 

коричневая жидкость

Плотность при 20 °С, кг/м3

800-900

Содержание, масс. %:

 

азот

>0,60

бор

>0,03

Вязкость кинематическая

 

при 50 °С, мм2/с

<20

Механизм действия депрессорных присадок. Наибо­ лее признанным механизмом потери подвижности неф­ тепродуктов при низкой температуре в настоящее вре­ мя является кристаллизация растворенных в них пара­ финов. Кристаллы парафинов имеют форму лент или волокон, поэтому при достижении определенных раз­ меров они начинают сращиваться друг с другом. Это приводит к формированию в растворе пространствен­ ной сетки (каркаса). Углеводороды других классов, присутствующие в нефтепродукте, остаются при этом в жидкой фазе, однако они теряют подвижность, так как оказываются запертыми в каркасе и могут перемещать­ ся только внутри собственной ячейки, т. е. каркас дела­ ет жидкую фазу неподвижной.

Принцип действия депрессорных присадок в мало­ вязких нефтепродуктах, таких, как, например, дизельное топливо, состоит преимущественно в том, что депрес­ сор выделяется из раствора до образования кристаллов парафинов и служит зародышеобразователем кристал­ лизации. Увеличение центров кристаллизации приво­ дит к образованию большого количества мелких кри­ сталлов, которые не способны образовать сетку.

В вязких нефтепродуктах — смазочных маслах, ма­ зутах — депрессорная присадка либо адсорбируется на поверхности растущего кристалла парафина, либо (при наличии длинных алифатических заместителей) частич­ но сокристаллизуется с ним, создавая пространствен­ ные трудности для дальнейшего роста кристалла и пре­ пятствуя формированию пространственного каркаса.

Депрессорные присадки к дизельному топливу

По данным на 1996 г., 90 % всего объема производ­ ства дизельного топлива составляют летние марки (это наиболее выгодно с точки зрения максимального отбо­ ра из нефти светлых нефтепродуктов). Содержание па­ рафинов в дизельном топливе, полученном из парафи­ нистых нефтей, достигает 15-30 %. В дизельную фрак­ цию попадают парафиновые углеводороды Си-Сгг- Свойства этих соединений представлены в табл. 12.123.

Таблица 12.123

Температура кипения и плавления парафиновых углеводородов дизельной фракции

Соединение

Ткии,° С

т1ип °с

Тетрадекан, Ci4H30

250

6

Пентадекан, Ci5H32

270

10

Гексадекан, Ci6H34

287

18

Гептадекан, Ci7H36

303

22

Октадекан, Ci8H38

317

28

Нонадекан, Ci9H40

330

32

Эйкозан, С2оН42

343

37

12.8.1.4. Депрессорные присадки

Депрессорные присадки предназначены для сниже­ ния температуры застывания и улучшения текучести нефтепродуктов при низкой температуре.

Потребителям дизельного топлива известно, как трудно иметь дело с летним топливом в зимнее время. При понижении температуры из него выпадают кри­ сталлы парафиновых углеводородов, которые забивают

9 4 4

Н овы й сп равочн и к хи м и ка и т ехн олога

топливные фильтры. При дальнейшем понижении тем­ пературы топливо вообще может потерять текучесть. Застывшее топливо невозможно прокачивать по трубо­ проводам, заправлять в баки и прокачивать из бака в двигатель. Для возвращения топлива в жидкое состоя­ ние потребители разбавляют топливо керосином или подогревают его. Однако оба пути не оптимальны. При разбавлении керосином топливо теряет часть смазоч­ ных свойств, что приводит к ускоренному изнашива­ нию деталей топливной аппаратуры, а также становится более пожароопасным. На операцию подогрева расхо­ дуется до 15 % топлива, что не выгодно экономически.

Профессионально правильным решением проблемы является депарафинизация дизельного топлива или ис­ пользование депрессорных присадок. Для получения низкозастывающих дизельных топлив сегодня исполь­ зуют оба пути. Дизельное топливо, содержащее депрессорную присадку, маркируется индексом «п», напри­ мер, ДЗП.

Депрессорные присадки не препятствуют образова­ нию микрокристаллов парафинов и расслоению топли­ ва при длительном хранении ниже рекомендованных температур. В результате кристаллизации в топливе об­ разуется два слоя: нижний, обогащенный кристаллами парафинов, и верхний. Оба слоя подвижны, однако прокачиваемость нижнего слоя невелика. Предотвра­ щение кристаллизации может быть достигнуто измене­ нием группового состава топлив (депарафинизацией) или применением депрессоров в композиции с диспер­ гаторами парафинов. Отечественных диспергаторов парафинов в России нет. К применению допущены не­ сколько присадок зарубежных фирм.

В соответствии с принятым механизмом действия депрессорную присадку следует вводить в топливо до начала кристаллизации парафинов, т. е. при температу­ ре более высокой, чем температура помутнения топли­ ва, так как она выделяется из топлива раньше, чем па­ рафины топлива. Температура помутнения топлива при добавлении присадки не меняется, однако подвижность топлива при этом сохраняется. Предельная температура фильтруемости и температура застывания топлив при

введении депрессорной присадки существенно снижа­ ются.

В России допущены к применению четыре отечест­ венные присадки: ВЭС-238 (или ее модификация Полипрен), ПДП, Сандал-1 Б, и ЭДЕП-Т и несколько зару­ бежных: Керофлюкс-5486, Додифлоу-4273, Додифло4134 и Парадин-20, Парадин-25 (фирмы «BASF», «EXXON»). Характеристика отечественных депрессор­ ных присадок к дизельным топливам приведена в табл. 12.124. Оптимальная концентрация депрессорных присадок около — 0,06 %.

Для продажи розничному потребителю разработана и рекомендована к применению присадка АСПЕКТ-Д (ТУ 0254—010-00252288-94). Присадка представляет со­ бой раствор импортного депрессора в углеводородном растворителе (реактивном или зимнем дизельном топ­ ливе). Это маловязкая светло-желтая жидкость, имею­ щая физико-химические характеристики, удобные для использования на месте применения топлива:

Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее

780

Температура застывания, °С, не выше

-15

Кинематическая вязкость при 50 °С, мм2/с

3-25

Присадку можно добавлять непосредственно в топ­ ливный бак. Ее вводят в летнее дизельное топливо в количестве 0,2 % (0,002 кг/кг топлива) при температуре более высокой, чем температура помутнения, т. е. при температуре выше 10 °С (лучше — 30—40 °С).

Изменение показателей топлива при введении при­ садки показано в табл. 12.125.

Разработан лабораторный образец присадки ДАКС-Д (ТУ 0257-007-02066612-98), представляющей собой со­ полимер этилена с а-алкенами (пропеном, бутенами) с молекулярной массой менее 20000, плотностью при 20 °С не более 1000 кг/м3, содержанием активного ком­ понента не менее 50 %. Растворитель — масло или ди­ зельное топливо. Присадка предназначена для улучше­ ния низкотемпературных свойств дизельного топлива, а также может быть использована как бифункциональная присадка к смазочным маслам для снижения темпера­ туры застывания и улучшения вязкостных свойств.

Таблица 12.124

 

Характеристика депрессорных присадок к дизельному топливу

Торговая

Химический состав

Нормативный

Техническая характеристика

Примечание

марка

документ

 

 

 

Полипрен

Концентрат сопо­

 

Содержание звеньев винилаце­

Допущена к примене­

(ВЭС-238)

лимера этилена с

 

тата, %, в присадке — 13-18.

нию в России в качест­

 

винилацетатом в

 

Вязкость кинематическая,

ве депрессорной при­

 

ксилоле.

 

мм2/с, при 50 °С —50-500.

садки к дизельному

 

Содержание звеньев

ТУ 38.401675Для топлива Л с 0,05 % присад­

топливу

 

винилацетата в ак­

87

ки: коэффициент фильтруемо-

 

 

тивном компоненте

 

сти — не более 2, Т застывания,

 

 

- 2 6 -3 6 %

 

°С, — не выше -30, предельная

 

 

 

 

Т фильтруемости, °С,— не вы­

 

 

 

 

ше 15

 

Торговая

Химический состав

марка

 

пдп

Раствор сополимера

 

поли-алкилметакри-

 

лата, получаемого

 

на основе высших

 

жирных спиртов, с

 

винилацетатом в

Сандал-1Б

дизельном топливе

Отход производства

 

сополимера этилена

 

и винилацетата вы­

 

сокого давления

ЭДЕП-Т Полиакрилат, полу­ чаемый путем ра­ диационной поли­ меризации раствора эфиров метакриловой кислоты и спир­ тов фракции С12-С20 в толуоле

Н еф т ь и н еф т еп родукт ы

9 4 5

Продолжение таблицы 12.124

Нормативный

Техническая характеристика

документ

Содержание активного компо­ нента в присадке, %, — не ме­

ТУ 38.401-58-

нее 15.

20-91

Коэффициент фильтруемости для топлива с 0,05 % активного компонента присадки, — не более 3 Содержание звеньев винилаце­

тата, %, в присадке — 6,5-16,5. Вязкость кинематическая,

ТУ 38. 101-13-

мм2/с, при 100 °С — 60.

69-92

Снижение температуры засты­ вания топлива, °С, с масс, долей присадки 0,1 %, — не менее 10

Содержание активного компо­ нента в присадке, %, — не менее 60, толуола, %, — не менее 30.

ТУ 0257Вязкость кинематическая, 00151742-004- мм2/с, при 50 °С — 1200-3800.

93Снижение температуры засты­ вания топлива, °С, с массовой долей присадки 0,1 % — не менее 10

Примечание

Допущена к примене­ нию в России в качест­ ве депрессорной при­ садки к дизельному топливу

Допущена к примене­ нию в России в качест­ ве депрессорной при­ садки к дизельному топливу. Перед упот­ реблением рекоменду­ ется смешать присадку с топливом до 25%-й концентрации Допущена к примене­ нию в России в качест­ ве депрессорной при­ садки к дизельному топливу

Таблица 12.125

Изменение характеристик дизельного топлива с 0,2 % присадки АСПЕКТ-Д

 

Летнее

Летнее с

Требования

Параметр

без

0,2 %

к зимнему

 

присадки

присадки

топливу

Т застывания, °С

-14

-36

-30

Предельная

 

 

 

Т фильтруемое™,

-5

-24

-15

°С

 

 

 

Влияние присадки на низкотемпературные характе­ ристики дизельного топлива показано в табл. 12.126.

Таблица 12.126

Влияние присадки ДАКС-Д на низкотемпературные характеристики дизельного топлива

Массовая доля

Тзастывания,

Предельная

присадки в топливе,

Тфильтруемости,

°С

 

%

°С

 

 

0,00

 

-16

-4

0,05 (ДАКС-Д)

-32

-22

0,10

(ДАКС-Д)

-36

-24

0,10

(ПДП)

-28

-11

Депрессорные присадки к нефти и мазутам

Депрессорные присадки добавляют в нефть для снижения парафиновых отложений на нефтепромысло­ вом оборудовании и в магистральных трубопроводах, в мазут — для понижения температуры застывания.

Наиболее распространенными присадками к мазу­ там являются сополимеры этилена с винилацетатом, тройные сополимеры, включающие кроме этилена и винилацетата винилхлорид, сополимеры малеинатов со стиролом и др.

Количество вводимой присадки зависит от началь­ ной температуры застывания нефтепродукта и может колебаться от 0,05 до 0,2 %. В результате введения при­ садки температура застывания нефти или мазута пони­ жается на 20-30 °С.

В России допущены к применению в нефтях и мазу­ тах отечественная присадка ВЭС-408 — сополимер этилена с винилацетатом молекулярной массы около 20 000 — и импортная присадка Додифлоу-3227.

12.8.1.5. Моющие присадки к автомобильным бензинам

Моющие присадки предназначены для удаления и предотвращения образования отложений в двигателе внутреннего сгорания.

Принцип действия. Моющие присадки представля­ ют собой растворимые в бензине беззольные поверхно­

9 4 6

Н овы й сп равочн ик хи м и ка и т ехнолога

стно-активные вещества (ПАВ). Они обладают мою­ щим и диспергирующим действием аналогично мою- ще-диспергирующим присадкам к смазочным маслам. Моющий эффект состоит в переводе загрязнений с по­ верхности детали в объем топлива за счет адсорбции молекул ПАВ на поверхности загрязнений и снижения поверхностного натяжения на границе «загрязнение— топливо», а также в солюбилизации высокомолекуляр­ ных продуктов окисления топлива и мелких частиц за­ грязнений мицеллами ПАВ. Диспергирующий эффект заключается в расщеплении крупных частиц загрязне­ ний на более мелкие вследствие адсорбции молекул ПАВ на поверхности частиц и снижении поверхностно­ го натяжения на границе раздела «частица—среда». Сольватированные молекулами ПАВ мелкие частицы загрязнений находятся в топливе в коллоидном состоя­ нии и не высаждаются на металлических деталях дви­ гателя и топливной аппаратуры.

Природа и механизм образования отложений и на­ гара в карбюраторных двигателях и двигателях с непо­ средственным впрыском топлива (инжекторные двига­ тели) различна.

Наиболее уязвимым местом карбюраторных двига­ телей с точки зрения накопления загрязнений является сам карбюратор. В результате окисления и других пре­ вращений нестабильных компонентов топлива детали карбюратора постепенно покрываются слоем отложе­ ний. Это влияет на количество всасываемого воздуха и отклоняет соотношение воздух : топливо от оптималь­ ного. Следствием накопления отложений становится снижение полноты сгорания и увеличение расхода топ­ лива, а также повышение токсичности отработавших газов.

В двигателях с непосредственным впрыском топли­ ва отложения накапливаются преимущественно на впу­ скном трубопроводе, на поверхности впускных клапа­ нов и на распылителях форсунок, работающих в жестком тепловом режиме. В результате термодеструк­ ции топлива на деталях цилиндро-поршневой группы образуется нагар. Толщина нагара на клапанах может достигать 2 мм.

Для удаления образовавшихся отложений в настоя­ щее время все более широко применяют моющие при­ садки к топливу.

Классификация моющих присадок. Наиболее пред­ почтительна классификация моющих присадок по об­ ласти применения (по условиям работы). Присадки де­ лят на три группы:

-очистители карбюратора;

-очистители системы впуска и впрыска;

-очистители камеры сгорания.

Очистители карбюратора. По химическому соста­ ву присадки этого типа представляют собой аминоамиды карбоновых кислот с довольно высокой молекуляр­ ной массой. Их получают взаимодействием карбоновых кислот с полиэтиленполиаминами:

RCOOH + NH2(CH2CH2NH)„H =

= RC(0)NH(CH2CH2NH)„H + Н20

где п = 0-4.

Иногда для усиления моющего эффекта в нее вводят оксиэтилированные фенолы типа ОП-7, неонолы.

Сырье для производства таких присадок не дефи­ цитно, а технология доступна любому нефтехимиче­ скому производству. Поэтому товарный ассортимент этих присадок насчитывает сотни наименований.

В России вырабатывают и допущены к применению следующие присадки этого типа: АФЕН, АВТОМАГ, НЕОЛИН, АСПЕКТ — модификатор бензина (табл. 12.127). Эти присадки близки по эффективности и различаются главным образом сырьем, из которого они изготовлены.

Кроме моющего действия, товарные присадки име­ ют хорошие защитные, антикоррозионные и антиобледенительные свойства (табл. 12.128). С антиоксиданта­ ми (типа АГИДОЛ-12) они образуют синергетические смеси: при их совместном присутствии химическая стабильность бензина существенно увеличивается.

Вместе с тем моющие присадки аминоамидного ти­ па, являясь нелетучими ПАВ с большой молекулярной массой, увеличивают показатель «содержание фактиче­ ских смол» в топливе. Поэтому в ТУ на бензины с моющими присадками этот показатель не нормируют или определяют по ГОСТ 1567-97 с отдувкой воздухом и последующей промывкой гексаном. Кроме того аминоамиды являются причиной образования эмульсий при попадании в топливо воды. Деэмульгатор в отече­ ственные присадки не добавляют.

Разработка новых аминоамидных присадок практи­ чески не ведется. Там, где их использование продолжа­ ется, например в России, потребности удовлетворяются существующим ассортиментом.

Очистители систем впуска и впрыска. Амидоамины не пригодны для удаления отложений на впускных клапанах и распылителях форсунок инжекторных дви­ гателей. Будучи термически нестабильными, они не только не удаляют загрязнений, но сами способствуют образованию отложений. Положение усугубляется при­ менением так называемых «реформулированных бен­ зинов», содержащих МТБЭ, также обладающего недос­ таточно высокой стабильностью.

Для таких систем были разработаны новые присад­ ки, получившие название полибутенамины. По химиче­ ской природе это полиалкиленполиамины, содержащие полиизобутиленовые заместители при одном или не­ скольких атомах азота:

NH2—СН2СН2—N— CH2CH2-N H — R

R

где R = полиизобутен (ПИБ).

Товарные присадки представляют собой раствор полибутенаминов в масле (соотношение присадка : масло равно 1 : (2 3) примерно ,15%-й раствор).

Н еф т ь и неф т еп родукт ы

9 4 7

Таблица 12.127

Характеристика моющих присадок к автомобильным бензинам (очистителей карбюратора)

Торговая

Химический состав

марка

 

Афен

Композиция, масс. %:

(первона­

1) аминоамид

чальное

(RC(0)NH(CH2CH2NH)2H) —

название

1020,

«Найк»)

где R — Aik C10-C ]6;

 

2) оксиэтилированный алкил-

 

фенол ОП-7 — 10-20;

 

3) растворитель — смесь ксило­

 

ла (или сольвента) с изопропи­

 

ловым спиртом в соотношении

Автомаг

1 :1 — 60-80

Композиция, масс. %:

 

1) аминоамид

 

(RC(0)NH(CH2CH2NH)2H) — 5

 

где R — Aik C10-Ci3;

 

2) неонол АФ-9-6 — 5;

 

3) денормализат — 60;

 

4) н-бутанол — 30

Неолин

Композиция:

 

1) аминоамид

 

(RC(0)NH(CH2CH2NH)2H)

 

raeR = Ci8H330 2;

 

2) оксиэтилированный алкил-

 

фенол;

 

3) растворитель — бутилцелло-

 

зольв

АспектРаствор очистителя карбюратора модифи­ в углеводородном растворителе катор бен­ зина

Нормативный

Технические

документ

характеристики

ТУ 38. 401-

Однородная жидкость

743-89

коричневого цвета.

 

Плотность при 20 °С,

 

кг/м3, — 830-900

 

Кислотное число,

 

мг КОН/г, — не более 20

 

Щелочное число,

 

мг КОН/г, — не более 40

ТУ 38.401Однородная жидкость 5833-93 коричневого цвета.

Плотность при 20 °С, кг/м3, — 820-900. Кислотное число, мг КОН/г, — не более 20. Щелочное число,

мгКОН/г, — не более 40. По моющему действию существенно превосхо­ дит Афен

ТУ 38.401Однородная жидкость 103-93 коричневого цвета.

Содержание воды, масс. %, — не более 1,0. Кислотное число,

мг КОН/г, — не более 30. Кинематическая вязкость, мм2/с, при 20 °С — не более 200.

По моющему действию занимает промежуточное положение между Афеном и Автоматом

ТУ 0254-008- Кинематическая вяз­ 00252288-94 кость, мм2/с, при 20 °С —

не более 80. Кислотное число,

мг КОН/г, — не более 10

Примечание

Присадка допущена к применению в качестве очистителя карбюратора.

Присадка допущена к применению в качестве очистителя карбюратора

Присадка допущена к применению в качестве очистителя карбюратора.

При отрицательной температуре воз­ можно расслоение присадки

Присадка допущена к применению. Посту­ пает в розничную про­ дажу для индивиду­ альных потребителей

Таблица 12.128

Характеристика бензина АИ-93, содержащего различные моющие присадки типа аминоамидов

Функциональное

Без

Афен

Неолин

Аспект-модификатор

действие

присадки

(0,04 %)

(0,04 %)

бензина (0,20 %)

Моющие свойства:

 

 

 

 

продолжительность смывания отложений в условиях

125

5,0

4,6

5,0

испытаний, мин

Защитные свойства: коррозия стальной пластины, г/м2:

0,75

 

 

 

в условиях конденсации воды

0,0

0,0

0,0

в присутствии электролита

10,60

3,2

2,2

2,1

Антиобледенительные свойства:

 

 

>2,5

>2,5

изопропиловый эквивалент

1,6

>2,5

9 4 8

Н овы й сп равочн ик хи м и ка и т ехн олога

Полибутенамины получают на основе ПИБ. На пер­ вом этапе ПИБ хлорируют, затем алкилируют амин:

RC1 + R'NHR"---- ► R'NR" + НС1

I

R

С экологической точки зрения технология, не очень удачна, так как связана с использованием агрессивных газов и образованием большого количества засоленных стоков (при нейтрализации хлористого водорода). Кро­ ме того присадка содержит остаточный хлор в количе­ стве до 150 млн”1(0,015 %).

Новые технологии основаны на бесхлорном методе, например на оксосинтезе:

RCH = СН2 + СО + Н2-------►RCH2CH2CHO-------►

(ПИБ)

+NH3 (4H2

R C H 2C H 2C H 2N H 2

Позднее были предложены более эффективные со­ единения — полиэфирамины:

R0(C„H2„0)XCH2CH2CH2 N H 2

где п = 2-4, молекулярная масса — обычно 500-10 000.

Синтез подобных присадок представлен следующей схемой:

1. Оксиэтилирование спирта на щелочном катализа­ торе:

ROH + хСН2—СН2 +* R0(CH2CH20)xH

V

2. Цианэтилирование конечной гидроксильной группы:

R0(CH2CH20)Xн + C H 2=C H C N ->

-> RO(CH2CH20)XC H 2C H 2C N

3. Восстановление нитрила в амин над Ni / Re:

RO(CH2CH20)XCH2CH2CN + 2H2 -►

-> RO(CH2CH20)XCH2CH2CH2NH2

Рабочая концентрация присадки в бензине — деся­ тые доли процента.

Присадки типа эфираминов используют уже более Шлет. Они оказались эффективными и удобными в применении.

Отечественных очистителей впускных клапанов нет. К применению в России допущены присадки Kero pur-3222 («BASF»), Lubrizol-8285 («Lubrizol»), Hitec («Ethyl Corp.»), SAP-9500 («Shell»), содержащие поли­ бутенамины. Они сравнительно дешевы и эффективны в двигателях, составляющих основу автомобильного парка России. Фирма «Аспект» выпускает препарат «АСПЕКТочиститель клапанов» (ТУ 0254-009-00252288-94) на ба­ зе импортного сырья. Присадка представляет собой

композицию ПАВ в углеводородном растворителе, она эффективна в двигателях с непосредственным впры­ ском. Требования к препарату представлены в табл. 12.129.

Таблица 12.129

Характеристика препарата «Аспект-очиститель клапанов»

Показатель

Норма

Внешний вид

Однородная жидкость

 

желтого или светло-

 

коричневого цвета

Вязкость кинематическая,

<80

мм2/с, при 20 °С

 

Кислотное число, мг КОН/г

<20

Снижение интенсивности

Не менее чем в 2 раза

образования отложений на

 

впускных клапанах

 

Очистители камеры сгорания. Отложения в камере сгорания представляют собой трудносмываемый нагар, образованный продуктами неполного сгорания топлива, масла и присадок. Появление нагара в камере сгорания может вызывать закоксовывание поршневых колец и калильное зажигание топлива, вследствие чего повы­ шаются требования к его октановому числу. Кроме то­ го, частицы нагара, попадая в масло, увеличивают абра­ зивный износ двигателя.

Для борьбы с нагарообразованием в камере сгора­ ния бензиновых двигателей за рубежом предлагают моющие присадки — «очистители камеры сгорания». Присадки модифицируют структуру нагара, оказывают каталитическое влияние на его выгорание и смывают частицы нагара и продукты их превращения. Таких присадок, допущенных к применению в установленном порядке в России, нет.

Особенности применения моющих присадок к топ­ ливам. Моющие присадки обеспечивают безразборную очистку двигателя и топливной аппаратуры от отложе­ ний, снижают требования к октановому числу, умень­ шают эмиссию токсичных продуктов с отработавшими газами. Однако желаемый эффект может быть достиг­ нут только при квалифицированном использовании присадок.

Моющая присадка может быть введена на любой стадии производства, хранения и применения топлива. НПЗ стараются не вводить моющие присадки, чтобы не увеличивать число марок топлива. Обычно моющие присадки добавляют на нефтебазах и автозаправочных станциях. Моющие присадки реализуют также и в роз­ ницу. При этом ответственность за ее грамотное при­ менение ложится на потребителя.

Рабочая концентрация присадок составляет 0,005- 0,2 %. Иногда можно встретить рекомендацию приме­ нять моющие присадки в ударных дозах для отмывки ранее образовавшихся отложений. Это очень нежела­ тельная операция, так как смываемые отложения заби­

Н еф т ь и н еф т еп родукт ы

9 4 9

вают топливный фильтр, трубопроводы, жиклеры, попа­ дают на клапаны и в камеру сгорания. Единственно пра­ вильным является постоянное применение присадок.

При первом переходе на использование моющих присадок необходимо тщательно промыть всю топлив­ ную систему, начиная с емкости, в которой хранится топливо. Иначе моющие свойства присадки дадут о себе знать до попадания в двигатель. Нежелательно присутствие в топливном баке воды, так как в присут­ ствии присадки она образует эмульсию с бензином, расслаивающуюся в трубопроводах. Зарубежные при­ садки содержат деэмульгаторы и эмульсии топлива с водой не образуется.

Введение присадки увеличивает показатель «содер­ жание фактических смол», но на работоспособность двигателя при использовании рекомендуемого количе­ ства присадки это не влияет. Передозировка присадки часто грозит образованием повышенного количества отложений.

Моющие и антинагарные присадки к дизельному топливу. В дизельном двигателе наибольший вред на­ носит нагар на форсунках. Так как нагар является про­ дуктом неполного сгорания топлива, то, по-видимому, наиболее склонны к образованию нагара ароматические углеводороды, обладающие наиболее высокой химиче­ ской стабильностью. Поэтому для уменьшения нагара следует снижать содержание аренов в дизельном топ­

ливе. Ароматические углеводороды могут не только присутствовать в исходном топливе, но и образуются в цилиндре двигателя в период предпламенной подготов­ ки топлива. Для предотвращения образования нагара и удаления его с деталей двигателя рекомендуется ис­ пользовать присадки следующих типов:

-катализаторы горения — обычно соли металлов переменной валентности;

-модификаторы нагара, делающие нагар более рыхлым и легкоудаляемым;

-моюще-диспергирующие присадки, смывающие и диспергирующие нагар (сукцинимиды, оксиалкилированные соединения).

Вкачестве антинагарной присадки к дизельному то­ пливу, содержащему 1-1,25 % серы, предлагается при­ садка ДГ-1. Присадка представляет собой смесь низших аминов и продуктов их конденсации. Температура ее кипения 90-160 °С. Содержание азота — 11-14 %.

12.8.2. Присадки к смазочным маслам

12.8.2.1. Классификация присадок к смазочным маслам

Присадки — химические соединения, способные в малых количествах резко улучшать одно или несколько эксплуатационных свойств нефтепродуктов. Классифи­ кация присадок по назначению (функциональному дей­ ствию) представлена ниже:

Присадки

Назначение

Антиокислительные (антиокси­

Повышают термоокислительную стабильность масел, препятствуют изме­

данты, ингибиторы окисления)

нению химического состава масел в процессе работы

Вязкостные

Повышают вязкость и улучшают вязкостно-температурные свойства масел

Моюще-диспергирующие

Снимают высокотемпературные отложения, лаки, нагары с металлических

(детергентно-диспергирующие)

поверхностей, препятствуют коагуляции продуктов окисления и образова­

Смазочного действия

нию шлама, нейтрализуют кислоты, образующиеся при окислении масла

Снижают силу трения (антифрикционные), уменьшают износ деталей (про-

 

тивоизносные), предотвращают задир и заедание при трении (противоза­

Антикоррозионные

дирные)

Защищают металлические поверхности от агрессивного воздействия про­

Защитные

дуктов окисления масла и сгорания топлива

Предохраняют металл от внешних коррозионных воздействий (электролита,

Депрессорные

агрессивного газа и пр.)

Улучшают низкотемпературную текучесть, понижают температуру застыва­

Антипенные

ния масел

Предотвращают вспенивание масел

Многофункциональные

Улучшают одновременно несколько свойств масел

Присадки подразделяют на зольные, содержащие в своей структуре атомы металла, и беззольные — не содержащие металла.

Присадки добавляют к маслам на завершающей ста­ дии производства. Современным способом создания то­ варных масел является использование «пакетов приса­ док», представляющих собой сбалансированную ком­ позицию присадок различного функционального назна­ чения. Добавление «пакета» к стандартному базовому

маслу позволяет получать товарный продукт с задан­ ным уровнем эксплуатационных свойств.

Общие требования, предъявляемые к присадкам.

Присадки должны эффективно улучшать эксплуатаци­ онные свойства масел в соответствии с назначением, не оказывая при этом негативного влияния на другие по­ казатели.

Присадки должны хорошо растворяться в масле, иметь низкую летучесть (высокую температуру кипения), обла­

9 5 0

Н овы й сп равочн и к хи м и ка и т ехн олога

дать высокой термической и термоокислительной ста­ бильностью и не менять свои свойства при хранении.

Присадки должны быть не дорогими и иметь доста­ точную сырьевую базу.

Присадки не должны вступать в реакцию с другими добавками, подавляя их действие, не должны реагиро­ вать с конструкционными материалами маслосистемы (кроме тех случаев, когда это предусмотрено механиз­ мом их действия), не должны быть токсичными и при­ давать маслу неприятный запах.

12.8.2.2. Антиокислительные присадки (ингибиторы окисления)

Окислительные реакции, протекающие в масле при высоких температурах эксплуатации в присутствии атмосферного воздуха при контакте с металлами при­ водят к старению масла (термин «старение» включает также загрязнение масла примесями из окружающей среды, химические изменения и испарение компонен­ тов). Влияние продуктов окисления масла на работу

двигателя внутреннего сгорания представлено на рис. 12.143. Антиокислительные присадки предотвра­ щают окисление масел, приводящее к образованию кислых соединений, вызывающих коррозию цветных металлов подшипников, и увеличение вязкости масел в результате образования высокомолекулярных смолооб­ разных продуктов.

Принцип действия. Окисление нефтяных углеводо­ родов протекает по радикально-цепному механизму через алкильные и пероксидные радикалы. Соединения, прерывающие цепную реакцию окисления, называют ингибиторами окисления или антиоксидантами. По ме­ ханизму действия различают ингибиторы первого и второго рода. Ингибиторы 1-го рода реагируют с ради­ калами, ведущими цепь, превращая их в неактивное состояние и снижая таким образом длину цепи. Инги­ биторы 1-го рода задерживают окисление, если их вво­ дят в систему до начала реакции. Типичными предста­ вителями ингибиторов этого типа являются пространст­ венно затрудненные фенолы и амины.

Рис. 12.143. Схема влияния продуктов окисления масла на работу двигателя внутреннего сгорания