АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ПРИСАДКА К УГЛЕВОДОРОДНЫМ НЕФТЕПРОДУКТАМ И МАТЕРИАЛАМ НА ИХ ОСНОВЕ Российский патент 2023 года по МПК C10L1/188 C10L1/222 

Изобретение относится к антистатическим присадкам для снижения электролизуемости углеводородных нефтепродуктов. Перекачка углеводородных топлив обуславливает накопление зарядов статического электричества, что создает угрозы пожаров и взрывов. Скорость перекачки топлива без антистатических присадок при заправке летательных аппаратов и танкеров ограничивается.

Статическое электричество накапливается также и при нанесении всевозможных покрытий (лаки, краски, разделительные смазки и т.д.) на основе органических растворителей, а также при обезжиривании поверхностей.

Антистатические присадки к топливам и другим углеводородным нефтепродуктам увеличивают их электропроводность, что исключает накопление зарядов.

Известен патент РФ 2462504, МПК C10L 1/14 «Присадочная композиция, пригодная для придания антистатических качеств неживому органическому материалу и улучшения его электропроводности». Присадочная композиция содержит четыре основных компонента, сополимер олефина и диоксида серы, α-олефина и амида малеиновой кислоты, маслорастворимую кислоту и органический растворитель. Применение присадки в керосине с дозировкой 3 мг/л позволило получить удельную объемную электропроводность 750-890 п С.м. Процесс получения присадки отличается сложностью, а наличие диоксида серы в присадке приводит к коррозии оборудования.

Для автомобильных топлив могут быть использованы присадки АСП-1, АСП-2, АСП-3 и Сигбол (A.M. Данилов. Применение присадок в топливах. Справочник. Химиздат 2010, с. 293-297.). Сигбол представляет собой композицию, содержащую 80% хромовых солей синтетических жирных кислот и полимерного компонента в толуоле или ксилоле. Присадки АСП-1, АСП-2 также представляют собой растворы хромовых солей синтетических жирных кислот и технических алкилсалициловых кислот в углеводородном растворителе. Присадка антистатическая АСП-3 рекомендована к применению при промывке и обезжиривании деталей и оборудования, а также при перекачке и смешении легковоспламеняющихся жидкостей.

Известно а. с. №203125 «Способ предотвращения накопления статического электричества.» характеризующийся тем, что присадки содержат хелатные соединения поливалентных металлов, например, хрома, полученные на основе салициловой и жирных кислот. Присадки диолеатсалицилат хрома и олеатдисалицилат хрома показали высокую эффективность в повышении электропроводности бензина Б-70 при малых концентрациях присадки. При сгорании топлива присадки выделяют вредные оксиды хрома и на поверхностях оборудования образуются твердые отложения забиваются топливопроводящие фильтры.

Аналогичный недостаток присущ а. с. №504833, Антистатическая присадка. Для повышения эффективности присадка содержит хромовую соль нафтеновых кислот. Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является патент №2263707, МПК C10L 1/22 «Способ получения и состав антистатической присадки к углеводородным топливам.». Антистатическая присадка содержит растворенную в углеводородном растворителе смесь сополимера алкилметакрилата высших спиртов с метилвинилпиридином и хромовой соли органических кислот. Введение присадки в концентрации 0,001% мас. %, обеспечивает удельную объемную электропроводность в пределах 4000-5200 пСм.м. Однако она имеет существенный недостаток. При сжигании углеводородных топлив с металлосодержащими антистатическими присадками образуются твердые отложения на внутренних поверхностях двигателей. А в автомобильных двигателях они негативно действуют на катализатор в системе очистки выхлопных газов приводя к его разрушению.

Антистатические присадки на основе солей хрома при сгорании дают ядовитые оксиды и потерю эффективности активного компонента присадки (А.Ф Хайдаров, Г.Ю. Климентова. Компоненты антистатических присадок дизельному топливу. (Вестник Казанского технологического университета 17(1), 266-267, 2014)

Решением технической задачи является создание антистатической присадки к топливам и углеводородным нефтепродуктам путем разработки присадки, не содержащей металлорганических соединений.

Решение технической задачи в предлагаемой антистатической присадке к углеводородным нефтепродуктам и материалам на их основе, достигается тем, что она содержит аминную соль жирной кислоты, где в качестве амина использованы этиленамины - класс аминовых соединений, содержащий этиленовые (-СН₂-СН₂-) фрагменты между аминогрупами (этилендиамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин), а в качестве жирной кислоты содержит олеиновую кислоту, при этом растворителем для получения аминной соли и для совместимости ее с углеводородными нефтепродуктами она содержит бутилцеллозольв или бутанол в следующем соотношении компонентов, мас. %; Аминная соль жирной кислоты 5-80; растворитель - остальное.

На фиг. 1 представлен ИК спектр олеата этилендиамина. Для подтверждения солевой структуры полученных соединений и исключения участия бутилцеллозольва или бутанола в реакции, полученная композиция из этилендиамина, олеиновой кислоты и бутилцелозольва подверглась упариванию в чашке Петри при температуре 40-45°С до постоянного веса. С полученного сухого остатка снят ИК спектр в таблетке KBr (Фиг. 1). В спектре присутствуют полосы поглощения 1562 см^-1 (1) и полосы поглощения в интервале 1416-1466 см^-1 (2)на фиг. 1.

Аммониевые соли карбоновых кислот (RCOO^-''NH₄⁺) представляют собой ионные соединения и вследствие этого резко отличаются от органических соединений, которые содержат только ковалентные связи. Характерной полосой в ИК-спектрах солей карбоновых кислот является полоса, соответствующая валентным колебаниям группы С(--O)₂. Связь С-О в таких солях длиннее связи С=О в альдегидах и кетонах и короче связи С-О в спиртах. В результате этого поглощение карбоксильной группы оказывается промежуточным между полосами поглощения групп С=О и С-О. Из-за взаимодействия связей углерод-кислород группа С (=O) имеет две полосы поглощения в ИК-спектрах: 1610-1550 (1) и 1450-1400^см-1 (2), обусловленные асимметричными и симметричными валентными колебаниями соответственно.

Наличие соответствующих полос (1) и (2) в полученном спектре подтверждает солевую структуру.

Получение предлагаемых антистатических присадок заключается в реакции олеиновой кислоты с полиэтиленполиамином, триэтилентетрамином или этилендиамином в мольном соотношении 1:1, в растворителе бутилцеллозольве или бутаноле доля которых в присадке составляет 20-95 в, мас. %.

Измерения удельного объемного сопротивления проводили тераомметром Е6-13А при постоянном напряжении 100 В.

Отличительной особенностью антистатических присадок олеат полиэтиленполиамина (олеат ПЭПА), олеат триэтилентетраамина (олеат ТЭТА) и олеат этилендиамина (олеат ЭДА), является отсутствие в их составе металлов. Отрицательное действие металлов в антистатических присадках для авиационного и других топлив общеизвестно. При этом металлсодержащие присадки сложны в производстве и требуют больших экономически затрат.

В таблицу 1 сведены значения удельного объемного сопротивления нефтепродуктов в зависимости от концентраций присадок в нефтепродуктах. Для каждого нефтепродукта можно выбрать более эффективную присадку. Так для бензина Б-70 это будет олеат ПЭПА при ее концентрации, мас. % 0,0028, а для топлива ТС-1 это будет олеат ЭДА с концентрацией мас. % 0,0025 и так далее. Для сложных материалов с содержанием углеводородных растворителей потребуются использование присадки в более высокой концентрации. Поэтому в таблице 1 представлено действие присадок в широком диапазоне изменений удельных объемных сопротивлений. В таблице 2 приведены значения удельной проводимости топлив при минимальной концентрации присадок, что позволяет в первом приближении выбрать соответствующую присадку.

В таблице (3) представлены данные испытаний присадки олеат ПЭПА в бутил целлозольве и бутаноле - которые применимы для антистатиков, на основе содержащих аминную соль жирной кислоты.

Рассматриваемые антистатические присадки не содержат металлосодержащих соединений, что исключает образование при сжигании твердых отложений, выделение токсичных оксидов металлов и вывод из строя катализатора очистки выхлопных газов в автомобилях. Стоимость производства разработанных присадок не сопоставимо ниже в сравнении с хромсодержащими и другими металлсодержащими присадками.

Приведенные в таблице 1 присадки можно использовать также для очистки, обезжиривания деталей и изделий. В настоящее время доля импорта по антистатическим присадкам равна 100%. Производство присадки Сигбол прекращено из-за утраты сырьевой базы. (Задачи и практические результаты импортозамещения в области присадок к топливам и смазочным маслам. A.M. Данилов, К.А. Овчинников, Р.В. Бартко. Всероссийский НИИ по переработке нефти - Журнал: Экспозиция Нефть Газ №1(54) 20017 стр. 17-19).

С учетом приведенного предлагаемые антистатические присадки к углеводородным нефтепродуктам найдут применение в производстве топлив и на производствах использующие нефтяные растворители.

Изобретение относится к антистатическим присадкам для снижения электризуемости углеводородных нефтепродуктов. Раскрывается антистатическая присадка к углеводородным нефтепродуктам и материалам на их основе, содержащая смесь органических соединений в углеводородном растворителе. Присадка содержит аминную соль жирной кислоты, где в качестве амина использованы этилендиамин, триэтилентетраамин, полиэтиленполиамин, а в качестве жирной кислоты – олеиновая кислота. При этом растворителем для получения аминной соли и для совместимости с углеводородными нефтепродуктами является бутилцеллозольв или бутанол. Соотношение компонентов следующее, мас. %: аминная соль жирной кислоты 5-80; растворитель - остальное. Техническим результатом предложенного изобретения является создание антистатической присадки к углеводородным нефтепродуктам, не содержащей металлоорганических соединений. 1 ил., 3 табл.

Антистатическая присадка к углеводородным нефтепродуктам и материалам на их основе, содержащая смесь органических соединений в углеводородном растворителе, отличающаяся тем, что она содержит аминную соль жирной кислоты, где в качестве амина использованы этиленамины - класс аминовых соединений, содержащий этиленовые (-СН₂-СН₂-) фрагменты между аминогруппами этилендиамин, триэтилентетраамин, полиэтиленполиамин, а в качестве жирной кислоты содержит олеиновую кислоту, при этом растворителем для получения аминной соли и для совместимости с углеводородными нефтепродуктами она содержит бутилцеллозольв или бутанол в следующем соотношении компонентов, мас. %:

аминная соль жирной кислоты 5-80;

растворитель - остальное.