Топливная композиция Советский патент 1984 года по МПК C10L1/16 C10L1/18 

Id

00 00

Изобретение относится к жидкому топливу, содержащему сополимеры, получаемые в основном из трет -бутилстирола, в качестве добавки к жи ким углеводородным топливам, в част ности к авиационному керосину, с це лью снижения тенденции этих топлив образовывать воспламеняющиеся туман при .возникновении ударов. Известна топливная композиция на основе жидкогог углеводородного топлива с добавлением растворимого в нем полимера с мол.весом более и характеристической вязкостью более 2,5 дл/г, например, полиизобу тилен или сополимер этилена и пропи лена Щ . Однако эффективность его недоста точна. Наиболее близкой к изобретению по составу и достигаемому результату является композиция на основе уг водородного топлива для газовых тур бин температурой вспыщки 32,260,0 С с добавлением сополимерной присадки, содержащей алкилстирол Са-С2рИ мономер с функциональными группами, например винилпиридин, ви нилдиэтштамины и др. pj Однако известная топливная композ ция также недостаточно эффективно уменьшает разбрызгивание топлива пр ударе. Целью изобретения является умень шение разбрызгивания композиций при ударе. Поставленная цель достигается те что топливная композиция на основе углеводородного топлива для газовых турбин температурой 32,2-60,0 С с добавлением сополимерной присадки в качестве последней содержит сопо лимер 78-92 мас.%1рет-бутилстирола с 3-15 мас.% мономера, выбранного из группы, состоящей из сложных эфи ров акриловой или метакриловой кисл и алифатических одноатомных спирто содержащих 1-4 атомов углерода, 2-этоксиэтилметакрШ1ата, винилацета стирола, и 3-7 мас.% метакриловой кислоты при следунлцем соотношении компонентов, мас.%: Сополимер 0,075-0,3 Углеводородное топливоДо 100 Данный сополимер растворим в угле водородном топливе для газовых турбин с температурой вспьщ1ки 32,260,ос (например, в топливе марки 412 Автур, 0,3%-ный раствор в авиационном керосине Автур 50 имеет относительную вязкость в интервале от 1,3 до 2,1 и дифференциальную скорость течения из отверстия в интервале от 3 до 6 мл за 30 сут. Растворимость -сополимера в Автур 50 выражается в том,что его растворы в Автур 50 при всех концентрациях в интервале от 0,075 до 0,3 мас.% являются, несмотря на то, что они могут быть мутноватыми или опалесцирующими, все же гомогенными в том смысле, что никакого существенного отделения из них набухшей фазы полимера не происходит при вьщержке при 20°С. Автур 50 - жидкое авиационное топливо, удовлетворяющее Государственной спецификации Великобритании. Автур 50 имеет точку вспьшки не ниже, чем 21 С, и обычно имеет вязкость от 1,0 до 1,5 сП при 25 С. Относительная вязкость - соотношение вязкости 0,3 %-ного по весу ;,... раствора сополимера в Автуре 50 при измерении с использованием виско- . зиметра с V-образной трубкой размера А при к вязкости Автура 50 при измерении ее в-тех же условиях. Дифференциальная скорость течения из отверстия - это разность меяоду скоростью течения 0,3 %-ного раствора сополимера в Автуре 50 через проход круглого поперечного сечения, имеющий отверстие с прямоугольными краями, причем этот проход имеет длину 1,574 мм и диаметр 0,635 мм (а), и скоростью течения через тот же проход ньютонианской жидкости, имеющей ту же вязкость, что и раствор ::ополимера по (а). Скорости течения выражаются объемом жидкости в миллилитрах, . который проходит, через отверстие в течение второго периода времени за Сополимеры наиболее удобно получать методом водной эмульсионной полимеризации компонентов-мономеров в присутствии свободно-радикального инициатора, особенно при использовании окислительно-восстановительной системы инициирования, такой как комбинация персульфата аммония и дитионита натрия. Полученный сополимер имеет описанные характеристики растворимости, относительную вязкость и дифферендиальную скорость течения из отверстия в Автуре 50, а процесс его пол меризации характеризуется следующими особенностями: водный разбавитель представляет собой смесь ацетона и воды в соотношении от 1:9 до 1-2 по весу;отношение веса смеси мономеров, подвергающейся полимериза ции, к весу водного разбавителя находится в интервале от 1:9 до 1:1,5 в реакционной смеси присутствует ани онное поверхностно-активное вещество например диоктилсульфосукцинат, в ко центрации 1-10% от веса полимеризуе мой смеси мономеров; реакционную смесь перемешивают при температуре 20-45 С в течение 6-10 ч в атмосфере азота; в определенное время в течение первого часа к реакционной смеси прибавляют О,05-0, расчета на вес смеси мономеров, окис лительно-восстановительного агента инициирования; к реакционной смеси, после завершения полимеризации мономеров прибавляют агент передачи цепей, например Н -октилмеркаптан, в количестве 0,001-0,1% из расчета на вес взятой смеси мономеро При осуществлении спосрба приведенные особенности могут наблюдать ся либо индивидуально, либо совместн в группах по два или более. Частицы сополимера, получаемые при предлагаемом спо.обе, могут быть вьщелены из эмульсии с применением известных способов. Наилучшим методом выделения является сушка распылением, применяемая для сополимеров которые имеют температуру стеклования-каучукообразования вьш1е 40 С. Описанные сополимеры представляют Р |тов особую ценность в качестве добавки к жидким углеводородным топливам, в особенности к авиационным топливам, благодаря чему контролируется тенден ция таких жидкостей образовьшать туман в условиях удара. Известно, что когда жидкость со свободной поверхностью подвергается действию условий , при которых происходят удары, возникает тенденция жидкостей к рассеянию в форме ме чайших частиц. Влияние ударов может быть таким, что часть жидкости превращается в дисперсию, состоящую О if сиЦа 1 w/l О j,iri.i. vv А .ujfj из мельчайших частиц жидкости в воздухе, т.е. превращается в туман. При указанных концентрациях сополимера его растворение (например, 41 вьщеленного сушкой рассополимера. пылбнием) в жидком топливе может быть осуществлено простым перемешиванием, хотя во многих случаях желательно. в то же время нагревать жидкость, например, при 80 С. Если выделение сополимера в порошкообразной форме не производится, другим вариантом растворения его в жидком топливе является медленное прибавление вод- ного латекса к жидкому топливу, поддерживаемому при температуре в интервале от 130 до 150 С, так как в этих условиях вода из латекса удаляется в форме азеотропной смесив Модифицированное таким способом углеводородное топливо представляет собой все же жидкость, так как имеет вязкость менее 1 П (обычно менее 0,1 П). Настоящее изобретение иллюстрирует ся, но отнюдь не ограничивается привел , денными ниже примерами, в которых части представляют собой весовые части. Пр, имеры1-18. Общий способ. В емкость для проведения полимерйза-. ции, оборудованную входньм устройством для подачи азота, находящегося ниже уровня жидкости, загружают материалы, ч.: Дистиллированная вода 1152 Ацетон288 Диоктилсульфосукционат натрия9 Скорость подачи азота после этого снижают до 50 мл в минуту на 1 кг общей загрузки и температуру поддерживают в интервале от 25 до 30 С в течение времени (6ч), отсчитываемого от времени прибавления агеп.инициирований, с проведением (если это необходимо) охлаждения для контролирования экзотермической реакид1и. Наконец прибавляют 18 ч. 0,1%-ного раствора и -октилмеркаптана, перемешивание и подачу азота прекращают. При этом получают водную эмульсию сополимера, содержащую примерно 20 мас.% твердых частиц со средним диаметром частиц 0,05-0,1 мкм. Относительная вязкость и дифференциальная скорость истечения из отверстия для каждого сополимера, полученного , в соответствии с общим способом, в - -w-vx-.--------- - - - - I - г форме 0,3%-ного раствора в Автуре 50 приведены в табл.1. Растворы сопели-. меров получают путем прибавления нужного количества водной эмульсии к Автуру 50 при 130-150 С с удалением воды в виде азеотропной смеси и с последующим регулированием концентрации. Примеры 19-22. Повторяют опыт, соответствующий общему способу, описанному в примера 1, но с из менением некоторых деталей, как это показано в табл.2. Состав мономеров во всех случаях следующий:трет-бутилстирол:метилметакрилат:метакриловая кислота 83:10:7. Примеры 23-28. Ряд сополимеров, получение которых описано в предшествующих примерах, испытывают на их способность к приданию стойкости к туманообразованию и воспламенению в условиях, встречающ ся в авиации при авариях. Ряд растворов каждого полимера в Автуре 50 с концентрацией 0,075-0,3% по весу готовят и подвергают их испытаниям в аппаратуре, состоящей из небольшой тележки, движущейся по треку и оборудованной устройством для по-ступательного движения, способным вызывать ускорение тележки до скорости примерно 36,58 м/с. Тележка соединена с системой торможения, сп собной остановить тележку со средним замедлением, превышающим в 30 раз ускорение, вызьшаемое силой тяжести. К тележке прикреплен резер вуар с топливом, в передней части которого имеется отверстие, закрытое взвешенной резиновой втулкой. (Примерно 45 мл испытуемого топлива помещают в резервуар и тележку отводят до начальной точки, откуда ее запускают и дают ускорение до 36,58 м/с. Ускорение происходит при мерно на длине около 3 м трека и по ле этого тележка замедляется вдоль 3 м трека под действием тормозной си темы, так что взвешенная втулка вы5 сывается и топливо вытекает из отве стия резервуара. Существует зона поджигания с небольшими газовыми горелками, расположенными в линии через интервалы 0,3 м вблизи той части трека, на ко торой происходит замедление и вне т ка. При проведении испыта:ний немодифидированного топлива Автур 50 во

никает пламя у зоны поджигания длиной ,1 ,83-2, 13 м большого объема.С другой стороны, при воздействии на модиляют температурный коэффициент вязкости, при этом получают следующие результаты:фицированное в соответствии с изосГре- тением топливо Автур 50 найдено, что концентрация сополимера 0,3 мас.% или меньше является эффективной для предотвращения воспламенения топлива. Результаты испытываемых сополимеров приведены в таблч 3. П р и м е р 29. Общий способ, описанный в примерах 1-18, повторяют, но ср следующими модификациями: количества ацетона и дистиллированной воды в начальной загрузке составляли, соответственно, 144 и 1296 ч., что дает соотношение ацетон:вода, , равное 1:9, вместо 1:4, как это было в более раннем случае; дитионит натрия (0,3 ч.) заменен 2 -аскорбиновой кислотой (0,27 ч), температура.полимеризации составляет 30-35 С вместо 25-30с, в качестве агента прекращения роста цепи употребляют 27 ч. 0,1%-ного раствора трет -додецилмертг. каптана, вместо 18 ч.0,1%-ного раствора Н -октилмеркаптана. Полимеризовавшуюся в этих условиях смесь мономеров употребляют, как это быпо описано в примере 1. р,3%-ный расвтор полученного сополимера в Автуре 50 Имеет относительную вязкость 1,43 дифференциальную скорость истечения из отверстия 4,2 мл/30 с. П р и м е р 30. Растворы в авиаци онном керосине Автур 50, с концентрацией растворенного полимера, равной 0,3%, получают со следующими сополимерами: трет -бутилстирол: метакриловая кислота 95:5 (а), трет, -бутилстирол:метакриловая кислота 93:7 (Ь),трет -бутилстирол:2-зтилгексилакрилат:метакриловая кислота 80:15:5 (c)j, трет -бутилстирол: :этилакрилат:метакриловая кислота 78:15:7 (Й),Грет -бутилстирол:метилметакрилат :метакрш1овая кислота 83:10:7 (с). Вязкости этих растворов, а также вязкость Автур 50 без растворенного полимера определяют с помощью вискозиметра Оствальда при различных температурах, лежащих в интервале от -30 до 30°С. Из графика зависимости логарифма вязкости от температуры для каждого образца опреде -5

1

е6,3

Без сополимера 7,2

Эффективность прокачивания для растворов сополимеров (Ь ) и- (е ) 5 при трех различных температурах приведена в табл.4.

Таблица 1

ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ на основе углеводородного топлива для газовых турбин температурой вспышки 32,2-60,0°С с добавлением сополимерной присадки, отличающаяся тем, что,.с целью уменьшения разбрызгивания композиции при ударе, в качестве присадки она содер жит сополимер 78-92 мас.% трет -бутилстирола с 3-15 мас.% мономера, выбранного из группы, состоящей из сложных эфиров акриловой или метакриловой кислот и алифатических одноатомных спиртов, содержащих 1-4 атомов углерода, 2-этоксиэтш1метакрила-та, винилацетата, стирола,и 3-7 мас.% метакриловой кислоты при следующем О) соотношении компонентов, мас.%; Сополимер 0,075-0,3 Углеводородное топливо До 100

- метилметакрилат; УА - винилацетат; ЕА - этилакрилат

ЕЕМА - 2-этаксиэтилметакрилат; St - стирол.

Сополимер из примера 1 имеет температуру.стеклования-каучукообразования около 120 С.