Способ получения полимерных присадок к дизельным топливам и смазочным маслам

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к способу получения полимерных присадок к дизельным топливам и смазочным маслам. Сущность изобретения заключается в том, что сырье в виде измельченного синтетического каучука, содержащего сополимер этилена с пропиленом, нагревают во всем объеме безградиентно до температуры деполимеризации в реакторе, содержащем роторный аппарат. Полученный деполимеризат отводят и выдерживают при температуре деполимеризации в атмосфере инертного газа, при этом в качестве сырья используют каучук СКЭП или СКЭПТ, из которого сначала отбирают порцию сырья и определяют молекулярно-массовый состав и оптические плотности сырья при длине волны 810, 1150 и 4310 см^-1, затем рассчитывают значение отношения а/в·с, где а - оптическая плотность сырья при 810 см^-1, в - оптическая плотность сырья при 1150 см^-1, с - оптическая плотность сырья при 4310 см^-1 и применяют сырье, имеющее значение отношения не более 1,5. Подачу сырья осуществляют в атмосфере инертного газа. Температуру деполимеризации задают числом оборотов роторного аппарата в зависимости от молекулярно-массового состава сырья и типа получаемой присадки. Способ позволяет получить целевой продукт с воспроизводимостью физико-химических показателей и качественными характеристиками, требуемыми промышленностью. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области нефтехимии и может быть использовано для получения полимерных присадок различного функционального назначения, в частности депрессорных присадок к дизельным топливам и вязкостных присадок к моторным смазочным маслам.

Известен способ получения этиленпропиленовых сополимеров в непрерывном режиме путем разогрева высокомолекулярного каучука за счет диссоциации механической энергии в каучуке и его термической деструкции в условиях сдвиговой деформации, в котором осуществляют интенсивную сдвиговую деформацию при скоростях сдвига 2500-5000 с^-1 (патент РФ №2162473, опубл. 27.01.2001).

При осуществлении способа получают этилен-пропиленовые сополимеры в широком диапазоне молекулярных масс. В качестве исходного каучука может быть использован как серийный каучук, так и некондиционный каучук, содержащий сшитые фрагменты. В соответствии с данным способом производится трехзонная обработка полимерного материала в реакторе. В первой зоне каучук разогревается посредством компрессионного шнека, во второй производится непосредственно деструкция за счет скорости сдвига, устанавливаемой посредством зазора между ротором и статором, в третьей происходит выгрузка каучука через регулируемую фильеру. Молекулярная масса целевого продукта регулируется за счет изменения скорости сдвига и времени пребывания в зоне деструкции. Однако способ не касается получения этиленпропиленовых сополимеров заданного диапазона молекулярных масс для конкретного применения, например в качестве депрессорных присадок к топливам и маслам или в качестве вязкостной присадки к моторным смазочным маслам.

Известен способ получения низкомолекулярных полиолефинов путем термической деструкции высокомолекулярных полиолефинов при температуре деполимеризации 320-370°С, осуществляемый в две стадии, в котором первую стадию термической деструкции проводят путем нагревания в качестве высокомолекулярного полиолефина эластомера - каучука СКЭПТ-сополимера этилена с пропиленом и диеном во всем объеме безградиентно до температуры деполимеризации за время 1-6 мин, получаемый деполимеризат во второй стадии отводят и выдерживают при температуре деполимеризации в течение 15-30 мин, обе стадии проводят в атмосфере инертного газа, при этом конечный продукт является депрессорной присадкой к дизельным топливам с мол.м. 800-3000 или вязкостной присадкой к смазочным маслам с мол.м. 8000-100000 (патент РФ №2171816, опубл. 10.08.2001). Термическую деструкцию осуществляют в реакторе, имеющем секцию нагрева и деполимеризации и секцию выдержки деполимеризата. Секция нагрева и деполимерзации снабжена роторным аппаратом с регулируемым числом оборотов, установленным внутри секции.

Следует отметить, чтоб при получении конечных продуктов указанным способом не достигается воспроизводимость физико-химических показателей конечных продуктов, а также величина качественных характеристик этих продуктов, например величина депрессии, требуемая промышленностью.

В основу изобретения положена задача создания способа получения полимерных присадок к дизельным топливам и смазочным маслам, который позволял бы получать конечные продукты с воспроизводимостью физико-химических показателей и качественными характеристиками, требуемыми промышленностью, за счет применения сырья с определенным составом компонентов и определенными молекулярными массами и молекулярно-массовым распределением (ММР) компонентов в нем.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения полимерных присадок, включающем подачу в реактор, содержащий роторный аппарат для нагрева и термической деструкции сырья, измельченного синтетического каучука, содержащего сополимер этилена с пропиленом, в атмосфере инертного газа, нагревание сырья до температуры деполимеризации и отвод с последующим выдерживанием полученного деполимеризата при температуре деполимеризации в атмосфере инертного газа, причем температуру деполимеризации реализовывают роторным аппаратом с регулируемым числом оборотов, в качестве сырья используют каучук СКЭП, содержащий сополимер этилена с пропиленом, или СКЭПТ, содержащий сополимер этилена с пропиленом и диеном, при этом перед подачей отбирают порцию сырья, определяют молекулярно-массовый состав и оптические плотности сырья при длине волны 810, 1150 и 4310 см^-1, затем рассчитывают значение отношения а/в·с, где а - оптическая плотность сырья при 810 см^-1, в - оптическая плотность сырья при 1150 см^-1, с - оптическая плотность сырья при 4310 см^-1, и используют сырье, имеющее значение отношения не более 1,5.

Целесообразно в качестве сырья использовать каучук, содержащий диен в количестве не более 1,6 мас.%. от общей массы сырья.

Целесообразно также, чтобы в состав сырья в качестве диена входил винилиденнорборнен.

Лучший вариант осуществления изобретения.

Согласно изобретению способ осуществляют следующим образом. Из партии сырья, синтетического каучука, содержащего сополимер этилена с пропиленом и диеном, каучука СКЭП(Т), отбирают порцию и определяют молекулярно-массовый состав, известным методом, например, гель-хроматографии, и оптические плотности при длине волны 810, 1150 и 4310 см^-1, известным методом, например, ИКС-спектроскопии. По определенным значениям рассчитывают значение отношения а/в·с, где а - оптическая плотность сырья при длине волны 810 см^-1, в - оптическая плотность сырья при длине волны 1150 см^-1, с - оптическая плотность сырья при длине волны 4310 см^-1, и применяют сырье, у которого рассчитанное отношение не более 1,5. Может быть применено сырье с содержанием диена не более 1,6, а также сырье, в котором в качестве диена входит винилиденнорборнен.

Для осуществления способа применяют известный трубчатый реактор, описанный в вышеуказанном патенте РФ №2171816, оп. 10.08.2001. Реактор имеет секцию нагрева и деполимеризации, внутри которой установлен роторный аппарат с регулируемым числом оборотов. Температуру деполимеризации задают числом оборотов роторного аппарата, которое определяется из таблиц, составленных на основании теоретических и экспериментальных исследований в зависимости от молекулярно-массового состава сырья и типа получаемой присадки, характеризуемой собственной молекулярной массой.

Сырье дробят на механической дробилке с получением гранул размером в 3-5 мм. Полученные гранулы загружают в питательный бункер в атмосфере азота и оттуда подают в реактор в атмосфере азота. Поступившие в реактор гранулы за счет интенсивной сдвиговой деформации, создаваемой скоростью вращения роторного аппарата, безградиентно нагреваются до температуры деполимеризации и деструктурируются во всем его объеме с образованием деполимеризата. Полученный деполимеризат отводится и выдерживается при температуре деполимеризации до стабилизации молекулярно-массовых характеристик.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1. Из партии сырья, каучука СКЭП Т-высокомолекулярного полиолефина эластомера, содержащего сополимер этилена с пропиленом и диен-винилиденнорборнен, отбирают порцию и определяют ее молекулярно-массовый состав известным методом гель-хроматографии, и оптические плотности при длине волны 810, 1150 и 4310 см^-1, известным методом ИКС-спектроскопии и по ним рассчитывают значение отношения а/в·с. Молекулярная масса отобранной порции составила 600000, содержание винилиденнорборнена - 1,2 мас.%. Значение отношения а/в·с составило 1,4, что говорит о пригодности сырья для получения полимерных присадок высокого качества с узким молекулярно-массовым распределением и воспроизводимостью свойств. Содержание винилдиеннорборнена 1,2% повышает вероятность получения полимерных присадок высокого качества с узким молекулярно-массовым распределением и воспроизводимостью свойств. По априорным данным определяют и устанавливают скорость вращения роторного аппарата. Для получения из этого сырья вязкостной присадки к смазочным маслам задают роторному аппарату реактора число оборотов 3500 с^-1. Затем сырье дробят на механической дробилке с получением гранул размером в 3-5 мм. Полученные гранулы загружают в питательный бункер в атмосфере азота и из него в токе азота подают в реактор. В реакторе поддерживают атмосферу азота с остаточным давлением 30 мм рт.ст. Поступившие на вход реактора гранулы за счет интенсивной сдвиговой деформации, создаваемой скоростью вращения роторного аппарата, безградиентно нагреваются до температуры деполимеризации 380°С и деструктурируются во всем его объеме с образованием деполимеризата. Полученный деполимеризат отбирается и выдерживается при температуре деполимеризации 380°С до стабилизации молекулярно-массовых характеристик.

Характеристики полученного деполимеризата анализировали методом гель-хроматографии.

Полученный деполимеризат имеет: загущающую способность - 170%, индекс вязкости - 55, температуру потери текучести - 16°С, мол. массу 2000, ММР - 2. Такие характеристики подтверждают получение продукта, пригодного по своим характеристикам в качестве вязкостной присадки к смазочным маслам.

Пример 2. Пример 2 выполняли аналогично примеру 1 на том же реакторе и из того же сырья. Изменено число оборотов роторного аппарата, устанавливают требуемое число оборотов роторного для получения депрессорной присадки к дизельным топливам 3000 с^-1. Характеристики полученного деполимеризата анализировали методом гель-хромаографии.

Полученный деполимеризат имеет: загущающую способность - 170%, индекс депрессии - 55, температуру потери текучести - 16°С, мол. массу 7000, ММР - 1,8. Такие характеристики подтверждают получение продукта, пригодного по своим характеристикам в качестве депрессорной присадки к дизельным топливам.

Пример 3. Пример 3 выполняют аналогично примеру 1 на том же реакторе. В качестве сырья используют каучук СКЭП. Значение а/в·с составило 0,08, что говорит о пригодности сырья для получения полимерных присадок высокого качества с узким молекулярно-массовым распределением и воспроизводимостью свойств.

Полученный деполимеризат имеет: загущающую способность - 170%, индекс вязкости - 50, температуру потери текучести - 16°С, мол. массу 5000, ММР - 1,8. Такие характеристики подтверждают получение продукта, пригодного по своим характеристикам в качестве вязкостной присадки к смазочным маслам.

В случае "двойного" этиленпропиленового каучука, т.е. каучука СКЭП, значение а/в·с близко к 0, т.к. близка к 0 оптическая плотность при длине волны 810 см^-1 за счет минимизации двойных связей. Стабильность воспроизводимости свойств получаемых присадок, достижения узкого молекулярно-массового распределения улучшаются при минимизации значений отношения а/в·с в заявленном интервале.

Осуществление способа возможно в атмосфере любой инертной среды, в том числе инертного газа. В промышленных технологических процессах традиционной инертной средой является азот.

1. Способ получения полимерных присадок, включающий подачу в реактор, содержащий роторный аппарат для нагрева и термической деструкции сырья, измельченного синтетического каучука в атмосфере инертного газа, нагревание сырья до температуры деполимеризации и отвод с последующим выдерживанием полученного деполимеризата при температуре деполимеризации в атмосфере инертного газа, причем температуру деполимеризации реализовывают роторным аппаратом с регулируемым числом оборотов, отличающийся тем, что в качестве сырья используют каучук СКЭП, содержащий сополимер этилена с пропиленом, или СКЭПТ, содержащий сополимер этилена с пропиленом и диеном, при этом перед подачей отбирают порцию сырья, определяют молекулярно-массовый состав и оптические плотности сырья при длине волны 810 см^-1, 1150 см^-1 и 4310 см^-1, затем рассчитывают значение отношения а/в·с, где а - оптическая плотность сырья при 810 см^-1, в - оптическая плотность сырья при 1150 см^-1, с - оптическая плотность сырья при 4310 см^-1, и используют сырье, имеющее значение отношения не более 1,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют каучук, содержащий диен в количестве не более 1,6% от общей массы сырья.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в состав сырья в качестве диена входит винилиденнорборнен.