Синтез гетероциклических эфиров полиметакриловых кислот и изучение их влияния на низкотемпературные свойства дизельного топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Бухарский инженерно-технический институт высоких технологий

Синтез гетероциклических эфиров полиметакриловых кислот и изучение их влияния на низкотемпературные свойства дизельного топлива

Сайдахмедов Шамшиддин Мухторович, доктор технических наук, директор Бухарского нефтеперерабатывающего завода

Фозилов Садриддин Файзуллаевич, кандидат химических наук, доцент

Мавлонов Бобохон Арашович, кандидат химических наук, доцент

Атауллаев Шерзод Набуллавич, кандидат технических наук

Садуллаев Шухратжон Асадтиллоевич

Узбекистан

Самый экономически целесообразный способ улучшения низкотемпературных свойств топлива является применение полимерных веществ, обладающих депрессорными свойствами. Улучшение эксплуатационных и экологических свойств высококачественного дизельного топлива невозможно без добавки присадок различного функционального назначения, таких как депрессорные, антиокислительные, противоизносные, диспергирующие и другие. Создание научных основ разработки технологии получения и применения дизельного топлива с депрессорными присадками является целью данной работы. Для этой цели был поставлен ряд практических, технологических и научных задач. Для изучения взаимного влияния различных присадок в дизельном топливе были исследованы пакеты присадок, содержащие противоизносные, депрессорные и цетаноповышающие присадки.

Известно, что из всех вышеперечисленных присадок, депрессорные присадки, являются самыми распространенными. Добавка их в дизельное топливо позволяет не только повысить температуру конца его кипения, увеличив тем самым отбор от потенциала, но и сократить содержание в них керосина. депрессорный адсорбционный полиметакрилатный

Эффективность депрессорных присадок, также как и противоизносных, основана на поверхностно-адсорбционном механизме их действия, при этом может существовать неизбежность конкурентного взаимодействия поверхностно-активных соединений присадок с металлом поверхностей трения при их одновременном присутствии в топливе. Часть поверхностно-активных веществ депрессорной присадки может сорбироваться на трущихся поверхностях, препятствуя взаимодействию противоизносной присадки и металла [Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия, 1990.-237с.].

О действии депрессорной присадки говорит изменение толщины граничащей пленки в ходе испытаний дизельного топлива, содержащего только противоизносную присадку, и топлива, содержащего депрессорную и противоизносную присадки одновременно. Достижение максимального значения толщины граничной пленки на трущихся поверхностях происходило быстрее в топливе, содержащем только противоизносную присадку, чем в топливе, содержащим вместе депрессорную и противоизносную присадки. Это могло быть результатом того, что адсорбированные соединения депрессорной присадки образовали граничные слои, препятствовавшие адсорбции противоизносную присадки.

Нами синтезированы полиметакрилатные депрессорные присадки на основе гетероциклических соединений таких как, бензоксазолон (БОО), бензтиазолон (БТО), бензоксазолтион (БОТ), бензтиазолтион (БТТ).

Гетероциклические эфиры метакриловых кислот (ГЭМАК) синтезированы путем взаимодействия метакриловых кислот с гидроксиметилпроизводными азот-, кислород- и серосодержащими гетероциклическими соединениями в присутствии катализатора серной кислоты в среде толуола при температуре 60 - 80 ⁰С.

Для проведения этерификации и смещения равновесной реакции в сторону образования сложного эфира, удаляли воду кипячением реакционной среды с добавлением водоувлажняющего агента - толуола. Процесс этерификации из-за высокой активности образующихся ГЭМАК сопровождается полимеризацией, что снижает выход целевого продукта.

Добавлением 1,0 % гидрохинона в реакционную среду выход мономерного продукта можно увеличить на 15-20 %.

Все синтезированные мономеры, идентифицированные жидкостной хроматографией, представляют собой бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые во многих органических растворителях.

Состав и строение ГЭМАК установлены по данным элементного анализа, а также методами УФ - , ИК - , ЯМР - , ЭПР - спектроскопии и масс-спектрометрии. В ИК- спектре ГЭМАК имеются полосы поглощения при 1745-1800 см^-1, относящихся к колебаниям карбонильной группы бензоксазолиноновых и метакриловых радикалов; в области 1640 см^-1, соответствующие характерной частоте поглощения С=С связи; 1600-1620 см^-1 - валентным колебаниям двойных связей С=С бензольного кольца; 1250-1300 см^-1 - валентным колебаниям связи -N-C-; 1350-1450 см^-1 - деформационным колебаниям С-Н связи при sp³ - гибридизации.

В ИК-спектрах сложноэфирной группы поглощение наблюдается в области 1000-1200 см^-1, что соответствует деформационным и валентным колебаниям связи С-О. Деформационные колебания связи С-Н в непредельной группе - в области 950-1000 см^-1; характеристические колебания конденсированного кольца бензоксазолинона - в области 680-860 см^-1.

УФ-спектры ГЭМАК характеризуются максимумом поглощения в области 273-275 нм. В спектрах ПМР гетероциклических эфиров метакриловых кислот (ГЭМАК) наблюдаются сигналы при 7,20-7,50 м.д. соответствующих протонов ароматического кольца; 5,71 и 6,12 м.д. - метиленовой группе двойной связи; 6,00 м.д. - протонов -N-CH₂-O- группы; а также метакриловых производных имеются сигналы при 1,91 м.д., относящиеся к протонам СН₃- группы. [Яриев О.М. Синтез, свойства полимеров и сополимеров на основе акриловых мономеров, содержащих гетероциклические группы. //Автореф. дисс… докт.хим.наук. Ташкент, 1991.-50с].

Синтезированные ГЭМАК полимеризовали по свободно радикальному механизму в среде полярных органических растворителей. Состав и структура полученных гомополимеров подтвержден данными элементного анализа и УФ - , ИК - , ПМР - спектрами.

Процесс производства полиметакрилатных присадок (ПМКП) состоит из двух основных стадий: этерификации метакриловой кислоты с гидроксиметилпроизводными гетероциклическими соединениями. В качестве гидроксиметил производных используют гидроксиметилбензоксазолона, гид-роксиметилбензоксазолтиона, гидроксиметилбензтиазолона, гидроксиметил-бензтиазолтина, метакриловую кислоту, растворитель, серную кислоту (как катализатор), водный раствор аммиака, пероксид бензоила (инициатор), масло-разбавитель. Исследовано влияние природы синтезированных депрессорных присадок на температуру застывания дизельного топлива Dts 989:20 01. Видно, что ПБОО понижает температуру застывания дизельного топлива на 14 ^оС, ПБОТ на 16 ^оС, ПБТО на 17 ^оС, ПБТТ на 19 ^оС соответственно. Оценка депрессорной активности ГЭМАК показало, что она повышается с увеличением полярных групп в гетероциклическом соединении [С.Ф. Фозилов, Ш.М. Сайдахмедов, О.Б. Ахмедова, Б.Н. Хамидов, Б.А. Мавланов Способ получения полимерной присадки на основе гетороциклических эфиров метакриловой кислоты. Ўзбекистон композицион материаллар илмий-техникавий ва амалий журнали. 2012. №1. 42-44. б].

Для исследования депрессорных свойств синтезированных гетероциклических эфиров полиметакриловых кислот (ГЭПМАК) изучены физико-механические свойства дизельного топлива Бухарского нефтеперерабатывающего завода (таблица 1).

Таблица 1. Физико-механические свойства дизельного топлива в присутствии ГЭПМАК.

Видно, что физико-химические и механические свойства дизельных топлив полностью отвечают требованиям стандарта и имеют улучшенные низкотемпературные характеристики, такие как температура застывания и температура помутнения [Фозилов С.Ф. Атауллаев Ш.Н, Бахромов Х. Синтез многофункциональных полимеров на основе низкомолекулярного полиэтилена и частично гидролизованного полиакрилонитрила и изучение их депрессорных свойств. Молодой ученый ежемесячный научный журнал 2012. №12, [47]. Том-1, Москва, 2012. С.153-155].

Таким образом, введение полиметакрилатных депрессорных присадок в малых количествах (0,1-1,0 %) приводит к существенному снижению температуры застывания и улучшению текучести при низких температурах.

Литература

1. Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефти, топливам и маслам. М.: Химия, 1990.-237с.

2. Яриев О.М. Синтез, свойства полимеров и сополимеров на основе акриловых мономеров, содержащих гетероциклические группы //Автореф. дисс… докт.хим.наук. Ташкент, 1991.-50с.

3. С.Ф. Фозилов, Ш.М. Сайдахмедов, О.Б. Ахмедова, Б.Н. Хамидов, Б.А. Мавланов Способ получения полимерной присадки на основе гетороциклических эфиров метакриловой кислоты. Ўзбекистон композицион материаллар илмий-техникавий ва амалий журнали. 2012. №1. 42-44. б.

4. Фозилов С.Ф. Атауллаев Ш.Н, Бахромов Х. Синтез многофункциональных полимеров на основе низкомолекулярного полиэтилена и частично гидролизованного полиакрилонитрила и изучение их депрессорных свойств. Молодой ученый ежемесячный научный журнал 2012. №12, [47]. Том-1, Москва, 2012. С.153-155.

Размещено на Allbest.ru