Изучение депрессорных свойств многофункциональных полимеров на основе низкомолекулярного полиэтилена и частичного гидролизованного полиакрилонитрила
Сайдахмедов Шамшиддин Мухторович,
доктор технических наук,
Фозилов Садриддин Файзуллаевич,
кандидат химических наук, доцент,
Мавлонов Бобохон Арашович,
кандидат химических наук, доцент,
Атауллаев Шерзод Набуллавич,
кандидат технических наук,
Адизова Наргиза Замировна,
Абдулов Рафаэл Закафирович,
Садуллаев Шухратжон Асадтиллоевич.
Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан.
На сегодняшний день наиболее актуальной становится проблема получения реагентов для тех или иных продуктов нефтегазовой переработки из местного сырья, что позволяет в значительной степени сократить расходы в этой отрасли, а значит сделать более доступным получение тех дорогостоящих реагентов, которые ранее ввозились из-за рубежа.
Наиболее эффективно, экономически целесообразно улучшение низкотемпературных свойств с использованием депрессорных присадок, при введении которых в малых количествах достигается существенное снижение температуры застывания и снижение вязкости при низких температурах.
Применяемые в настоящее время депрессоры эффективны, отличаются сложной технологией производства, дефицитны и дороги, а для некоторых типов нефти отсутствуют. В этой связи актуальна задача разработки новых видов депрессоров для высокозастывающих и высоковязких сортов нефти, газовых конденсатов и расширения ресурсов сырья для этой цели. Решение указанной задачи в нефтяной отрасли связано с получение нефти и нефтепродуктов с заданными структурно-механическими свойствами, а также умением регулировать эти свойства на различных стадиях и непосредственно при провидении технологических процессов для достижения оптимальных параметров работы промышленных объектов. Это требует всестороннего изучения поведения нефтяных систем при изменении внешних условий, а также при приложении различных нагрузок, приводящих к деформациям в объеме системы, или ее разрушению.
Решение подобных задач с применением научных положений различных областей науки – механики, молекулярной физики, физической и коллоидной химии, что в конечном счёте привело к созданию нового научного направления.
Нефть и нефтепродукты в определенных условиях представляют собой типичные коллоидные системы, исследование которых необходимо для организации процессов их добычи. Транспорта и переработки. Исследования проводятся по нескольким самостоятельным направлениям, имеющим следующие задачи:
- выяснение закономерностей механизма коллоидно-химических превращений и структурообразования в нефтяных дисперсных системах;
- выявление зависимости структурно-механических свойств нефтяных дисперсных систем от совокупности характеризующих их параметров и условий, в которых находится система;
- изучение влияния структурообразования в нефтяных дисперсных системах на параметры добычи, транспорта и переработки нефти и нефтепродуктов, а также на качество и эксплуатационные характеристики;
- создание нефтяных дисперсных систем с заданными свойствами и разработка принципов их регулирования с целью наилучшей организации технологических процессов добычи и переработки нефтяного сырья и получения продуктов с наилучшими показателями для хранения и эксплуатации.
Решение этих задач может способствовать ускорению добычи, транспорта, улучшению показателей качества нефтепродуктов.
Депрессорные присадки, улучшающие прокачиваемость дизельных топлив, начали создавать за рубежом в 60-е годы 20-го века. За последние десятилетие разработаны эффективные полимерные присадки различной молекулярной массы, снижающие температуру застывания средних дистиллятов, вероятно, благодаря присутствию в них сложно эфирных групп. Среди них важное место занимают сополимеры этилена с винилацетатом, получаемые при высоком давлении, и сополимеры акрилатов и метилкрилатов.
Эти присадки предназначены для среднедистиллятных и остаточных топлив.
В настоящее время в качестве депрессорных присадок к нефтям и нефтепродуктам широко применяются высокомолекулярные соединения. Актуальная тенденция получения многофункциональных полимерных присадок, приводящих к сокращению числа присадок в композиции и дополнительных расходов на синтез отдельных видов.
Депрессорные присадки должны вводиться в дизельное топливо при температурах, намного выше его помутнения и могут вводиться как в поставляемой форме, так и в виде раствора в дизельном топливе. Депрессорные присадки действуют как модификаторы роста парафиновых кристаллов. При низких температурах происходит их сокристаллизация с парафинами нормального строения с образованием мелких игольчатых кристаллов, что предотвращает образование крупных кристаллов в топливе.
Разработка депрессорных присадок, базирующихся на дешевом и доступном сырье, характеризующихся хорошими вязкостно-температурными свойствами, является актуальной задачей [1, 2].
В связи с этим актуальной остаётся разработка эффективных присадок, которые помимо качественных показателей позволяют увеличить экономическую эффективность получаемых нефтепродуктов.
Изучение процесса получения частичного гидролизованного полиакрилонитрила (ГИПАН) представляется актуальным, не только с точки зрения исследования ещё одного вида полимероаналогичных превращений, но и на основе местных вторичных сырьевых ресурсов химической промышленности создавать уникальные полимерные присадки для дизельных топлив. В связи с этим изучение процесса получения депрессорных присадок на основе низкомолекулярного полиэтилена и ГИПАНа представляет несомненный научно-практический интерес [3].
ГИПАН является продуктом отхода производства волокна нитрона, он производится на ОАО «НАВОИАЗОТ», а также при этом используется низкомолекулярный полиэтилен - отход Шуртанского ГХК. Вторичный материал волокна нитрон состоит из элементарных звеньев акрилонитрила, метилакрилата и итаконовой кислоты, в соотношении мономерных звеньев 92,2:6,3:1,5 соответственно.
Приготовление частичного гидролизованного полиакрилонитрила осуществляли по методике [4], а также по ТУ 6.1-00203849-53. ИК-спектры сняли на приборе ИК-Фурье спектрометре System 2000 FT- IR.
В ИК-спектре ГИПАНа появляются полосы поглощения валентных колебаний СН–группы в области 2957 см-1, имеющих отдельнай слабо выраженный максимум. Валентные колебания карбонильных групп проявляются максимумом в области 1667 см-1. Валентные колебания NH2 и ОН проявляются интенсивной, широкой полосой в области поглощения 3250-3500 см-1, а деформационные колебания NH проявляются в области 1563 см-1 , 1451, 1408 см-1 относятся СН2 – СО - групп, 1326 см-1 относятся -C-N- связи, 680 см-1 деформационное колебания - С-Н связи, 2120 см-1 ассиметричные валентнее колебания -C≡N групп.
В ИК-спектре полиэтилена проявляются валентные колебания СН2 группы в области 2931, 2855 см-1 , 1132-1378 см-1 относятся (-СН2-)n групп, 720 см-1 маятниковых колебания СН2 групп ((-СН2-), n > 4), 993 см-1 относятся неплоские деформационные колебания - СН2- групп.
В ИК - спектре привитого сополимера низкомолекулярного поли-этилена и ГИПАНа проявляется широкая интенсивная полоса 3400 см-1 для NН2 группы, а полоса поглощения в области 2162 см-1,-CN групп, 1659 см-1 полоса поглощения деформационных колебания -NH2 групп, 1407, 1454 см-1 , деформационные колебания СН2–групп, 1353-1325, 712 см-1 малоинтенсивная полоса поглощения относится к валентным колебаниям – СН связи.
Получение неводорастворимых продуктов ГИПАНа осуществляют следующим образом: водорастворимый продукт (33,0%) имеющий (рН=14) нейтрализовали до нейтральной среды (рН=7) с взаимодействием серной кислотой, выделенный комкообразный продукт в этанольной среде в присутствии Н2SO4 получен продукт, содержащий в сложно эфирной группе (сополимер этилакрилата-акриламид-акрилонитрил соотношением (95:3,5:1,5)).
Низкомолекулярный полиэтилен растворяли ССL4 или декалином и добавили инициатор перекиси бензоила, нагревали смесь до кипения (80-1200С), в последующем добавили этилового эфира ГИПАНа перемешивали 3 часа при температуре 800С.
Образующий продукт осаждали этанолом, очищали исходный продукт трёх кратным растворением октаном и осаждением этиловым спиртом.
Исследование депрессорных свойств диметилформамидных растворов полученных привитых сополимеров (НМПЭ-ЭГИПАН), при различной концентрации депрессорной присадки (0,001-1% масс) добавленных в дизельное топливо (рис.1).
Рис.1. Зависимость температуры застывания дизельных топлив от концентрации депрессорных присадок.
Показано, что добавление в дизельное топливо привитых сополимеров (НМПЭ-ЭГИПАН) позволило получить присадки на вязкость дизельного топлива, так как при концентрации 0,001 масс % температура застывания -130С, 0,01 масс -180С, 0,1 масс. % -290С, 1 масс. % -35 соответственно [5].
Таким образом, многофункциональные полимеры, обладающие депрессорными свойствами, на основе низкомолекулярного полиэтилена и частичного гидролизованного полиакрилонитрила, эфиризат привитого сополимера понижают температуру застывания дизельного топлива 1,8 раз(-35).
Литература
1. Тертенян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия, 1990. – 238 с.
2. Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам. Л.: Химия, 1985. – 312 с.
3. Исмоилова Н.Д., Ахмедов А.И., Рустамова С.Н. Многофункциональные полимерные присадки //ХТТМ.-1992.№12.-С.31-33.
4. Фозилов С.Ф, Б.А. Мавланов, Х.К. Бахронов, М.Содиқова, Атауллаев Ш.Н.. Синтез полиметакрилатных гетероциклических соединений и изучение их депрессорных свойств. Научный вестник Бухарского Государственного университета. 2012/2(46). 16-20. б.
5. Фозилов С.Ф., Мавлонов Б.А., Атауллаев Ш.Н. Механизм действия гетероциклических диспергирующих присадок в топливной дисперсной системе. Химия и химическая технология научно-технический журнал. 2013.№ 4. С. 46-49.
Поступила в редакцию 22.01.2014 г.