СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ДЕПРЕССОРНЫХ ПРИСАДОК В ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВАХ Российский патент 2003 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к области анализа дизельного топлива на предмет наличия в нем депрессорных присадок и может быть использовано для получения оперативной информации о марке дизельного топлива.

Перед авторами стояла задача разработать метод анализа дизельного топлива, позволяющий определить наличие или отсутствие в нем депрессорной присадки, сократить время получения информации для принятия решения о возможности применения дизельного топлива в условиях отрицательных температур.

Известно, что добавление депрессорных присадок к базовым летним топливам позволяет сместить температуру его применения в область более низких с 0 - минус 5^oС до минус 15 -минус 25^oС [Данилов А.М. Присадки и добавки. М.: Химия, 1996, с. 181-182].

Депрессорные присадки представляют собой высокомолекулярные соединения, базирующиеся в основном на сополимерах этилена и винилацетата или алкилметакрилатов с винилацетатом. Именно такие сополимеры при введении их в дизельные топлива улучшают их депрессорные свойства [Башкатова С.Т. Присадки к дизельным топливам. Автореферат диссертации, д.т.н., 1994, с. 9].

Показателями, характеризующими поведение дизельных топлив в условиях отрицательных температур, являются температура помутнения [ГОСТ 5066-91 "Методы определения температуры помутнения, начала кристаллизации и кристаллизации"] , предельная температура фильтруемости (ПТФ) [ГОСТ 22254-92 "Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре"], температура застывания [ГОСТ 20287-91 "Методы определения температур текучести и застывания"]. Температура помутнения (Т_п) и температура застывания (Т_з) используются для характеристики низкотемпературных свойств дизельных топлив, не содержащих депрессорные присадки, а для характеристики дизельных топлив с депрессорными присадками используют показатель ПТФ.

Предельная температура фильтруемости наиболее полно характеризует поведение дизельных топлив с депрессорными присадками в условиях отрицательных температур. Так опыт применения дизельных топлив с депрессорными присадками, результаты пробеговых, стендовых и лабораторных испытаний показывают, что отказов в работе наземной автомобильной техники, приводящих к его остановке, не происходит при температуре выше предельной температуры фильтруемости [Гуреев А. А. , Азев B.C., Камфер Г.М. Топливо для дизелей. Свойства и применение. М.: Химия, 1993, с. 273-275]. При этом считается, что разница между Т_п и ПТФ не должна превышать 10-15^oС.

Показатель ПТФ является наиболее характерным для определения наличия депрессорных присадок в ДТ. Метод определения ПТФ заключается в постепенном охлаждении испытуемого дизельного топлива с интервалами в 1^oС и пропускании (стекания) его через проволочную фильтрационную сетку при вакууме 200 мм вод. ст. Операцию стекания повторяют после каждого снижения температуры пробы на 1^oС до достижения температуры, при которой течение через фильтр прекращается. Эта температура и является предельной температурой фильтруемости, используемая для рекомендаций по применению дизельного топлива.

Однако этот показатель определяется очень длительное время (до 60 мин), требует охлаждения испытуемого топлива с использованием сухого льда, который легко испаряется даже при комнатной температуре, что исключает возможность применения его в полевых условиях.

Техническим результатом заявляемого способа является снижение времени и упрощение способа определения наличия депрессорных присадок, что как следствие снизит время определения марки топлива.

Этот результат достигается тем, что в способе определения наличия депрессорных присадок в дизельных топливах согласно изобретению добавляют катализатор в объемном соотношении 1:2-5 к пробе дизельного топлива, после чего смесь перемешивают, выдерживают при температуре 40-60^oС в течение 50±10 с, охлаждают до комнатной температуры и после разделения на фазы о наличии депрессорной присадки судят по помутнению органической фазы (дизельного топлива), при этом в качестве катализатора используют смесь водно-аммиачного раствора Cu(II) (C_Cu=150-300 мг/дм³) и изопропилового спирта, взятых в соотношении 1:2-3.

В заявляемом способе используют процесс полимеризации мономера винилацетата, входящего в состав любой депрессорной присадки, катализаторами которого являются соли металлов (Cu, Co, Fe). В заявляемом способе в качестве катализатора используется смесь аммиачного раствора хлорида меди(II) [Сu(NН₃)₄] Сl₂ и изопропилового спирта. Практически мы используем показатель концентрации меди, т.к. концентрация аммиака не оказывает влияния на процесс полимеризации. Катализатор готовят следующим образом: один грамм хлорида меди (II) растворяют в литре 10% раствора аммиака и этот раствор разбавляют концентрированным аммиаком (ГОСТ 24147-80) в 3-5 раз, при этом концентрация меди составляет 150-300 мг/дм³, к водно-аммиачному раствору меди добавляют изопропиловый спирт, взятый в отношении 1:2-3.

Практически в способе используют процесс укрупнения молекул сополимеров (полимеризацию), что приводит после разделения на фазы к помутнению раствора дизельного топлива.

Для обоснования заявляемых режимных параметров были проведены исследования искусственно приготовленных образцов ( 1-8), полученных смешением базового дизельного топлива и депрессорных присадок (табл. 1), которые исследовались заявляемым способом.

Способ осуществлялся следующим образом.

Пример 1. Пробу дизельного топлива (5 мл) (ГОСТ 305-82 с депрессорной присадкой Keroflux 5486 с концентрацией 0,002%, представляющей собой сополимер этилена и винилацетата), помещают в пробирку с притертой пробкой, добавляют 1 мл катализатора (раствор смеси водно-аммиачного раствора [Cu(NH₃)₄] Cl₂ с концентрацией меди 200 мг/дм³ и изопропилового спирта в соотношении 1: 2), смесь встряхивают при закрытой пробке до равномерного распределения водной и органической фаз, после удаления пробки помещают в водяную баню (Т=50^oС), выдерживают при температуре 60 с, после чего охлаждают. Происходит разделение на фазы: водную и органическую. Органическая фаза мутная. При этом в контрольной пробирке, где проводят аналогичную операцию с дизельным топливом без депрессорной присадки, органическая фаза после охлаждения остается прозрачной (см. табл. 1 3, столбец 4).

Выбор соотношения объема пробы катализатора и анализируемого топлива 1: 2-5 был сделан на основании проведенных опытов, которые показали, что увеличение объема катализатора приводит к неоправданному его расходу, а уменьшение приводит к понижению концентрации меди, которая играет основную роль в протекании процесса полимеризации.

В табл. 2-5 представлены результаты тестирования искусственных растворов дизельных топлив в различных условиях при изменении температуры выдерживания, времени выдерживания, концентрации катализатора и соотношения водно-аммиачного раствора меди с изопропиловым спиртом.

Как видно из результатов табл. 2, уменьшение соотношения V_Cu:V_изопр<1:2 дает нестабильные результаты, увеличение объема изопропилового спирта также приводит к отсутствию стабильности результатов при низких концентрациях присадки, а именно эта концентрация и используется при получении зимних дизельных топлив путем введения депрессорных присадок.

Выбор диапазона концентрации (С_Cu=150-300 мг/дм³) катализатора сделан на основании данных, представленных в табл. 3. При концентрации катализатора менее 150 мг/дм³ результаты анализа нестабильны (см. столбец 5, опыты 2-3, 5-7 табл. 3), при концентрации более 300 мг/дм³ растворы, не содержащие депрессорную присадку, дают нестабильные результаты, т.к. при этой концентрации катализатора непредельные углеводороды, содержащиеся в дизельном топливе, могут вступать в реакцию полимеризации (см. столбец 9, опыты 4 и 8 табл. 3).

Аналогичные результаты получаются при повышении температуры выше 60^oС (столбец 7, опыты 4,8 табл. 4) или увеличение времени выдерживания более 60 с (столбец 9, опыты 4,8 табл. 5). При температуре выдерживания ниже 40^oС реакция полимеризации не происходит, как и при уменьшении времени выдерживания менее 50 с при содержании присадки менее 0,01% (столбец 4, опыты 1-3, 5-7 табл. 4, столбец 4, опыты 1-2, 5-6 табл. 5).

Заявленным способом были исследованы не только искусственные растворы дизельных топлив, представляющие собой дизельные топлива с добавлением депрессорных присадок Keroflux 5486 и Dodiflow 4851 с концентрациями последних от 0,002 до 0,5%, но и реальные дизельные топлива, выпускаемые промышленностью по ГОСТам и ТУ, содержащие депрессорные присадки и без них. Результаты представлены в табл. 6. Исследования проводились с использованием катализатора [Сu(NН₃)₄] Сl₂ с С_Cu=200 мг/дм³, в соотношении V_Cu:V_изопр=1:2, при Т=50^oС.

На анализ одного образца дизельного топлива затрачивается около 15 мин: приготовление катализатора из заранее приготовленных рабочих растворов 3 мин, выдерживание 1 мин, охлаждение 5-10 мин.

Таким образом, применение изобретения позволит не более чем за 15 мин определить наличие депрессорной присадки в топливе, что сократит время рекомендаций применения конкретного топлива в пределах заданных температур эксплуатируемой техники.

Изобретение относится к методам анализа дизельного топлива (ДТ) на наличие в нем депрессорных присадок и может быть использовано для получения оперативной информации о марке ДТ. Для осуществления способа добавляют катализатор в объемном соотношении 1:2÷5 к пробе дизельного топлива, после чего смесь перемешивают, выдерживают при температуре 40÷60^oС в течение 50±10 с, охлаждают до комнатной температуры и после разделения на фазы о наличии депрессорной присадки судят по помутнению органической фазы (дизельного топлива), при этом в качестве катализатора используют смесь водно-аммиачного раствора Сu(II) (C_Cu=150÷300 мг/дм³) и изопропилового спирта, взятых в объемном соотношении 1:2÷3. Достигается ускорение и упрощение анализа, что обуславливает ускорение определения марки топлива. 6 табл.

Способ определения наличия депрессорных присадок в дизельных топливах, отличающийся тем, что добавляют катализатор в объемном соотношении 1:2÷5 к пробе дизельного топлива, после чего смесь перемешивают, выдерживают при температуре 40÷60^oС в течение 50±10 с, охлаждают до комнатной температуры и после разделения на фазы о наличии депрессорной присадки судят по помутнению органической фазы - дизельного топлива, при этом в качестве катализатора используют смесь водно-аммиачного раствора Сu(II) при С_Сu=150÷300 мг/дм³, где С_сu - концентрация катализатора и изопропилового спирта, взятых в объемном соотношении 1:2÷3.