Гидролизованная дeпрессорная присадка для топочных мазутов
Владельцы патента RU 2408662:
Открытое акционерное общество "Ангарский завод катализаторов и органического синтеза" (ОАО "АЗКиОС") (RU)
Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано для регулирования-улучшения температуры застывания топочных мазутов при их транспортировке и хранении. Предложена гидролизованная депрессорная присадка для топочных мазутов, представляющая собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом, гидролизуемым компонентом при этом является 27-33%-ный (мас.) раствор сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, имеющий массовую долю звеньев винилацетата до гидролиза 8,5 - менее 10%. Гидролизованную присадку предварительно растворяют в дизельном топливе в количестве 5-15 мас.%, а затем добавляют к мазуту в количестве 0,04-0,05 мас.% (на присадку). Гидролизующим агентом является гидроксид калия (КОН), который предварительно растворяют в спирте (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) в количестве 10 мас.%, а гидролизующий агент добавляют к сополимеру в количестве, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта. Технический результат - добавка заявляемой депрессорной присадки в меньшем количестве (0,04-0,05 мас.%), чем для присадки ВЭС-408, обеспечивает устойчивое снижение температуры застывания высоковязкого топочного мазута с плюс 33-35°С до 18-25°С, а ДТЗ при этом составляет 8-17°С. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано для снижения температуры застывания топочных мазутов при их транспортировке и хранении.
Эффективность нефтепереработки оценивают по увеличению отбора светлых нефтепродуктов. Последнее сопряжено с получением топочных мазутов высокой вязкости и высокими температурами застывания. Снижение температуры застывания мазутов достигают за счет введения в них различных депрессорных присадок.
Известна депрессорная присадка, представляющая собой 20%-ный раствор термополимера этилена с винилацететом (37%) и малеиновым ангидридом (0,5%) - ВЭС-503 (Коротков В.П., Конради В.В., Туманян Б.П. Применение депрессорной присадки при трубопроводном транспорте смесей высокозастывающих нефтей северных месторождений Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции // Трубопроводный транспорт нефти. - 1994. - 11. - c.11).
Известная депрессорная присадка недостаточно эффективна при содержании парафиновых углеводородов в продукте более 2%.
Общими признаками является использование в составе обеих присадок одинакового продукта - сополимера этилена с винилацетатом.
Из ТУ 38.401-58-340-2004 известна депрессорная присадка ВЭС-408, применяемая при производстве топочных мазутов, в состав которых вводят до 15% дизельных фракций. Известную присадку используют в виде 30%-ного раствора в углеводородном растворителе для снижения температуры застывания мазутов. По физико-химическим характеристикам присадка ВЭС - 408 соответствует требованиям и нормам, изложенным в таблице 1.
Из (Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия. - 1990. - с.88) известно, что добавление присадки марки ВЭС-408 при концентрации 0,01% (на сополимер) обеспечивает получение стандартного по стабильности температуры застывания мазута марки Ф-5 (низкозастывающий продукт) с добавлением легкого газойля каталитического крекинга или коксования.
Общим для известных и заявляемой депрессорных присадок является то, что присадки представляют собой сополимер этилена с винилацетатом.
Вместе с тем, известные присадки используют только для низковязких мазутов. Возможность ее применения в качестве добавки к высокозастывающим и высоковязким топочным мазутам не установлена.
Наиболее близкими (прототип) по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой гидролизованной депрессорной присадке являются известные из DE 2413434 А, 03.10.1974 г. присадки, представляющие собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом, которые содержат до гидролиза 10-90% звеньев винилацетата. Присадку можно вводить в продукт в виде раствора в дизельном топливе в количестве от 0,001 до 5% (предпочтительно 25-75%).
Там же показано, что в результате гидролиза сополимера этилена с 32% винилацетата (молекулярная масса 2,4·103) получены образцы разной степени гидролиза - от 23 до 81%. Введение данной присадки в концентрации 0,1% в мазут (температура застывания 32 и 21°С) снижает температуру застывания и улучшает прокачиваемость мазутов. При этом установлено, что оптимальными являются сополимеры, в которых 30-70% ацетатных групп гидролизованы.
Недостаток заключается в том, что данную депрессорную присадку используют в большем количестве (предпочтительно 25-75%), чем предлагаемую.
Задачей изобретения является расширение ассортимента депрессорных присадок с хорошими эксплуатационными (депрессорнными) свойствами, которые можно использовать в качестве добавки к высоковязким топочным мазутам с высокой температурой застывания.
Технический результат, достижение которого обеспечивает реализация заявляемой гидролизованной депрессорной присадки, заключается в улучшении эксплуатационных свойств, а именно:
- улучшении депрессорных свойств присадки марки ВЭС-408,
- расширении области использования депрессорной присадки марки ВЭС-408,
- сокращении расхода гидролизованной присадки.
Указанный технический результат от реализации гидролизованной депрессорной присадки для топочных мазутов, представляющей собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом, достигают тем, что гидролизу подвергают 27-33%-ный (мас.) раствор сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, который до гидролиза имеет массовую долю звеньев винилацетата 8,5 - менее 10%, гидролизованную присадку предварительно растворяют в дизельном топливе в количестве 5-15 мас.%, а затем добавляют к мазуту в количестве 0,04-0,05 мас.% (на присадку). При этом гидролизующим агентом является гидроксид калия (КОН), который предварительно растворяют в спирте (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) в количестве 10 мас.%, а гидролизующий агент добавляют к присадке ВЭС-408 в количестве, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта.
Сопоставительный анализ прототипа и предложенного изобретения показывает, что общим для прототипа и настоящего изобретения является то, что обе присадки представляют собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом.
Отличием предлагаемой гидролизованной присадки от прототипа является то, что гидролизу подвергают 27-33%-ный (мас.) раствор сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, который до гидролиза имеет массовую долю звеньев винилацетата 8,5 - менее 10%, гидролизованную присадку предварительно растворяют в дизельном топливе в количестве 5-15 мас.%, а затем добавляют к мазуту в количестве 0,04-0,05 мас.% (на присадку). При этом гидролизующим агентом является гидроксид калия (КОН), который предварительно растворяют в спирте (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) в количестве 10 мас.%, а гидролизующий агент добавляют к присадке ВЭС-408 в количестве, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта.
Реализация предлагаемого изобретения и возможность получения технического результата при этом показана в следующих примерах.
Пример 1. Приготовление 10%-ного спиртового раствора гидроксида калия и способ гидролиза присадки.
В 90 г спирта (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) добавляют 10 г 100%-ного гидроксида калия. Смесь нагревают до температуры 50-70°С при постоянном перемешивании в течение 10-15 минут до получения однородного раствора и полного растворения гидроксида калия в спиртах.
Процесс гидролиза осуществляют следующим образом. Навеску (35 г) присадки ВЭС-408 в виде 30%-ного (мас.) раствора сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, имеющего массовую долю звеньев винилацетата 9,5%, плотность при 20°С 871 кг/м3 разогревают на водяной бане до температуры 50-60°С. Затем при постоянном перемешивании в нее вводят заданное количество гидролизующего агента в виде 10%-ного спиртового раствора гидроксида калия. Продолжительность гидролиза составляет 15 минут с момента ввода гидролизующего агента до получения однородного раствора.
Проведенные исследования (табл.2) позволили определить оптимальную концентрацию гидролизующего агента - 100%-ного гидроксида калия, которая составила, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта. При этом показано, что депрессорные свойства присадки ВЭС-408 значительно улучшились за счет ее гидролизации КОН, т.к. ДТЗ негидролизованной присадки - ВЭС-408 значительно меньше ДТЗ гидролизованной - ВЭС-408А при одинаковом количестве (0,05 мас.%) присадок в мазуте.
При этом установлено, что гидролизованный продукт имеет величину рН водной вытяжки, равную 7,0. В процессе гидролиза гидроксид калия полностью реагирует с сополимерами этилена с винилацетатом.
Пример 2. Приготовление 10%-ного концентрата гидролизованной депрессорной присадки и приготовление мазута с концентрацией гидролизованной депрессорной присадки 0,04-0,05 мас.% (на присадку).
В 90 г дизельного топлива летнего (ДТЛ) при перемешивании добавляют 10 г гидролизованной депрессорной присадки ВЭС-408А. Затем смесь нагревают до температуры 60-70°С при постоянном перемешивании в течение 15 минут до получения однородного раствора.
Для приготовления мазута с концентрацией присадки в количестве 0,04-0,05 мас.% берут навеску 1,2-1,5 г 10%-ного концентрата гидролизованной присадки, которую растворяют в 298,8-298,5 г мазута (температура застывании плюс 33-35°С).
Эффективность и стабильность действия гидролизованной депрессорной присадки, т.е. способность сохранения низкотемпературных свойств мазута с присадкой при длительном хранении, оценивают по депрессии температуры застывания (ДТЗ) мазута. Температуру застывания мазута с введенной депрессорной присадкой определяют в день приготовления смеси, а для оценки стабильности качества мазута с присадкой - через 1, 2 недели и через месяц хранения образцов мазута. Полученные данные представлены в таблицах 3, 4 и 5.
Исследования показали, что использование в качестве добавки к высокозастывающим и высоковязким топочным мазутам присадки ВЭС-408 (не гидролизована) не представляется возможным, т.к. не обеспечивается устойчивое нормируемое (не более 25°С) снижение температуры застывания, ДТЗ при этом составляет всего 5°С.
Добавка заявляемой депрессорной присадки в количестве 0,04-0,05 мас.% (на сополимер) обеспечивает устойчивое снижение температуры застывания высоковязкого топочного мазута с плюс 33-35°С до 18-25°С, а ДТЗ при этом составляет 8-17°С.
| Таблица 1 | |
| Физико-химическая характеристика присадки ВЭС-408 | |
| Наименование показателя | Норма |
| Растворимость присадки в дизельном топливе | полная |
| Массовая доля активного вещества - сополимера этилена с винилацетатом, % | 27-33 |
| Массовая доля звеньев винилацетата, % | 8,5-11,5 |
| Содержание влаги | отсутствие |
| Плотность при 20°С кг/м3, не более | 853-870 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Зависимость депрессии температуры застывания (ДТЗ) топочного мазута от растворителя и концентрации гидролизующего агента - КОН | ||||||||
| Используемая присадка | ВЭС-408 | Гидролизованная присадка ВЭС-408А | ||||||
| Растворитель | - | Изопропанол | Бутанол | Изобутанол | ||||
| Концентрация КОН, % мас. |
- | 1,5 | 2,8 | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 1,5 | 2,5 |
| Показатели: | ||||||||
| 1. Температура застывания, °С | ||||||||
| - мазута | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| - мазута + 0,05% присадки | 30 | 21 | 23 | 23 | 18 | 21 | 22 | 21 |
| 2. ДТЗ, °С | 5 | 14 | 12 | 12 | 17 | 14 | 13 | 14 |
| Таблица 3 | ||||
| Эффекттивность и стабильность действия гидролизованной присадки ВЭС-408А | ||||
| Наименование продукта: | ВЭС-408А | |||
| Растворитель: | Изопропанол | Изобутанол | ||
| Концентрация КОН, % мас. | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 1,5 |
| Показатели: | ||||
| 1. Температура застывания, °С | ||||
| - мазута (норма не выше 25) | 33 | 33 | 33 | 33 |
| - мазута + 0,05% присадки: | ||||
| - в день приготовления | 22 | 18 | 21 | 18 |
| - через неделю | 24 | 20 | 21 | 22 |
| - через 2 недели | 24 | 20 | 21 | 22 |
| - через месяц | 25 | 22 | 21 | 22 |
| 2. ДТЗ, °С: | ||||
| - в день приготовления | 11 | 15 | 12 | 15 |
| - через неделю | 9 | 13 | 12 | 11 |
| - через 2 недели | 9 | 13 | 12 | 11 |
| - через месяц | 8 | 11 | 12 | 11 |
| Таблица 4 | ||
| Зависимость ДТЗ мазута с температурой застывания 35°С от количества добавляемой присадки ВЭС-408А | ||
| Наименование продукта | ВЭС-408А | |
| Растворитель: | Изопропанол | |
| Концентрация вводимой гидролизованной присадки ВЭС-408, % | 0,05 | 0,04 |
| Показатели: | ||
| 1. Температура застывания, °С | 21 | 21 |
| 2. ДТЗ, °С | 14 | 14 |
| Таблица 5 | ||
| Зависимость ДТЗ мазута с температурой застывания 35 С от использованного растворителя гидролизующего агента добавляемой присадки ВЭС-408А | ||
| Наименование продукта | ВЭС-408А | |
| Растворитель: | бутанол | Изобутанол |
| Концентрация вводимой в мазут гидролизованной присадки ВЭС-408, % | 0,05 | 0,05 |
| 1. Температура застывания, °С | ||
| в день приготовления | 16 | 23 |
| через неделю | 18 | 23 |
| через 2 недели | 18 | 23 |
| 2. ДТЗ, °С: | ||
| в день приготовления | 17 | 10 |
| через неделю | 15 | 10 |
| через 2 недели | 15 | 10 |
1. Гидролизованная депрессорная присадка для топочных мазутов, представляющая собой гидролизованные сополимеры этилена с винилацетатом, отличающаяся тем, что гидролизу подвергают 27-33 мас.%-ный раствор сополимера этилена с винилацетатом в углеводородном растворителе, имеющего до гидролиза массовую долю звеньев винилацетата 8,5 - менее 10%, гидролизованную присадку предварительно растворяют в дизельном топливе в количестве 5-15 мас.%, а затем добавляют к мазуту в количестве 0,04-0,05 мас.% (на присадку).
2. Гидролизованная депрессорная присадка для топочных мазутов по п.1, отличающаяся тем, что гидролизующим агентом является гидроксид калия (КОН), который предварительно растворяют в спирте (изопропиловый, либо изобутиловый, либо бутиловый) в количестве 10 мас.%.
3. Гидролизованная депрессорная присадка для топочных мазутов по п.1, отличающаяся тем, что гидролизующий агент добавляют к присадке ВЭС-408 в количестве, мас.%: 1,5-2,8 при использовании изопропилового спирта, 1,0-2,5 при использовании изобутилового спирта и 1,0-1,5 при использовании бутилового спирта.
