способ получения антистатической присадки для углеводородных топлив и растворителей
Классы МПК: | C10L1/18 содержащие кислород |
Автор(ы): | Крылов Игорь Федорович (RU), Шабалина Татьяна Николаевна (RU), Котов Сергей Владимирович (RU), Тимофеева Галина Владимировна (RU), Лыжников Вячеслав Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-11-26 публикация патента:
10.06.2006 |
Изобретение относится к способу получения антистатической присадки к углеводородным топливам и растворителям на основе хромовых солей алкилсалициловых кислот. Способ заключается в омылении алкилсалициловых кислот водным раствором гидроксида натрия при 35- 45°С и мольном соотношении компонентов 1:1,00-1,03 с последующей обменной реакцией омыленных кислот с раствором нитрата хрома в среде изопропанола при 40-50°С и мольном соотношении 2:1,00-1,03, отгонкой изопропилового спирта и воды, добавлением смеси алкилароматических углеводородов фракции 160-200°С - растворителя АР, отделением выпавшего осадка нитрата натрия, термической обработкой при 143-150°С в течение 1,5-2,5 часов и разбавлением реакционной массы растворителем АР до содержания хромового комплекса 15-25 мас.% Изобретение позволяет получить присадку с более высокой эффективностью действия. 1 табл.
Формула изобретения
Способ получения антистатической присадки для углеводородных топлив и растворителей путем взаимодействия омыленных гидроксидом натрия алкилсалициловых кислот с нитратом хрома в среде изопропанола, добавления алкилароматического углеводородного растворителя, отделения солей нитрата натрия, отличающийся тем, что омыление алкилсалициловых кислот проводится водным раствором гидроксида натрия при мольном соотношении компонентов 1:1,00-1,03, обменная реакция омыленных кислот с раствором нитрата хрома проводится при 40-50°С и мольном соотношении 2:1,00-1,03, а в качестве ароматического углеводородного растворителя используется смесь высших алкилароматических углеводородов фракции 160-200°С и термообработка хромовых комплексов проводится в среде высших алкилароматических углеводородов фракции 160-200°С при температуре 143-150°С в течение 1,5-2,5 ч.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу получения антистатической присадки к углеводородным топливам и растворителям на основе хромовых солей алкилсалициловых кислот.
Углеводородные топлива и растворители являются диэлектрическими материалами, вследствие чего технологические операции с ними вызывают статическую электризацию. Потенциалы накопленных электростатических зарядов достигают сотен тысяч вольт, что может вызвать искровой разряд и делает технологические операции пожароопасными. С целью снижения величины заряда статического электричества в топлива и растворители вводятся небольшие количества антистатических присадок. Последние повышают электропроводность топлив, благодаря чему заряды статического электричества стекают через заземление.
Известен способ получения хромовых солей алкилсалициловой кислоты (RCOO) 3Cr ионным обменом натриевой соли с азотнокислым хромом в спиртовом растворе (Пат. США №3013868, кл. 44-62, 1961). Однако полученные этим способом соединения содержат небольшое количество связанного хрома и поэтому недостаточно эффективны как антистатические присадки.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения антистатической присадки к углеводородным топливам на основе бис-[диалкилкарбоксихром (III)]-океана общей формулы:
где R1 и R2 - одинаковые или различные радикалы салициловой, алкил (С14-С 20) салициловой кислот, аминокислот С4-С 20.
Получение указанной присадки ведут в присутствии минерального масла, или дифенилэтилена, или полибутена, взятых в количестве 1-5 вес. ч. на 1 вес. ч. кислот. Синтез заключается в ионном обмене омыленных едким натром алкилорганических кислот избытком азотнокислого хрома при нагревании до 75-80°С в течение 0,5-3 часов в растворителе (минеральное масло в спиртобензольной смеси). Спиртобензольную смесь по окончании реакции отгоняют при нагревании до температуры не выше 100°С и остающийся раствор диалкилкарбоксихром (III) гидроокиси в масле конденсируют при 110-140°С в растворителе (толуол или ксилол) с выделением воды в виде азеотропа и удалении растворителя при пониженном давлении и температуре не выше 100°С. Электропроводность бензина с указанной присадкой в концентрации 1,0·10 -3 вес.% составляет 900-2536 пСм/м (А.С. СССР №553275, C 10 L 1/18, С 10 М 1/26, опубл. БИ №13, 1977).
Недостатком данного способа является необходимость использования большого избытка щелочи на первой стадии процесса и хромового компонента - на второй, использование органического растворителя (минеральное масло, толуол, ксилол) на стадиях синтеза присадки, необходимость полного удаления растворителя (толуол, ксилол) после завершения реакции, что приводит к получению присадок со сравнительно низкой эффективностью антистатического действия и большим разбросом по функциональному действию (низкая воспроизводимость результатов синтеза).
Задача изобретения заключается в разработке способа получения антистатической присадки с более высокой эффективностью действия.
Поставленная задача достигается способом получения антистатической присадки к углеводородным топливам и растворителям на основе хромовых солей алкилсалициловых кислот, заключающимся в омылении последних водным раствором гидроксида натрия при мольном соотношении алкилсалициловых кислот к едкому натру 1:1-1,03 при 35-45°С с последующей обменной реакцией омыленных кислот с раствором нитрата хрома в среде изопропанола при 40-50°С. Мольное соотношение между алкилсалициловыми кислотами и нитратом хрома равно 2:1-1,03. Затем производится отгонка изопропилового спирта и воды и добавка смеси алкилароматических углеводородов фр. 160-200°С - растворителя АР в массовом соотношении 0,6-0,7 к взятым для синтеза кислотам. Далее осуществляется отделение выпавшего осадка нитрата натрия, термическая обработка при 143-150°С в течение 1,5-2,5 часов и разбавление реакционной массы растворителем АР до содержания хромового комплекса 15-25 мас.%.
Пример. Навеску 100,0 г технических алкилсалициловых кислот (к.ч.=91,0 мг КОН/г) помещают в реакционную колбу, находящуюся на водяной бане, снабженную мешалкой и капельной воронкой, в которую заливают 16,7 г 40%-ного водного раствора щелочи. Щелочной раствор постепенно добавляют в колбу, где при 40°С и непрерывном перемешивании в течение 2 часов происходит процесс омыления алкилсалициловых кислот.
Определяют кислотное число и содержание свободной щелочи в реакционной массе, которые равняются нулю.
Расчетное количество нитрата хрома (32,45 г) растворяют в 124 мл (97,35 г) изопропанола для получения 25%-ного раствора. Последний загружают в капельную воронку, откуда постепенно добавляют в колбу. Обменная реакция проводится при непрерывном перемешивании в течение 2 часов при 40°С.
Следующей стадией процесса является отгонка при атмосферном давлении изопропанола и воды. При этом температура в колбе постепенно повышается до 105°С. Затем в колбу добавляют 85,3 мл (65 г) растворителя АР (смесь высших алкилароматических углеводородов фр. 160-200°С). При этом происходит высаждение нитрата натрия, который отделяется фильтрацией через бумажный фильтр.
Заключительной стадией процесса является термическая обработка (стабилизация) полученной присадки при 145°С в течение 1,5 ч. Далее осуществляется фильтация и добавляется 343 мл (261,4 г) растворителя АР для обеспечения концентрации активного вещества 25%. Электропроводность топлива РТ (реактивное топливо) с присадкой при концентрации по активному веществу 1,2·10-4 мас.% составляет 3255 пСм/м.
Примеры 1, 2 - опыты согласно прототипу.
Примеры 3-8. Опыты проводят по методике примера, при этом соотношение реагентов на стадиях процесса, условия проведения и важнейший показатель качества полученной присадки - электропроводность в топливе РТ приведены в таблице.
Примеры 9-19. Опыты проводились в неоптимальных условиях. В примере 9 замена растворителя АР на стадии термообработки на изопропилбензол привела к тому, что даже при большем содержании активного вещества в составе присадки электропроводность топлива РТ существенно снижается. Далее как повышение температуры термообработки выше верхнего предела оптимума до 155°С (пример 10), так и снижение этой температуры ниже нижнего предела оптимума до 135°С (пример 11) также приводит к снижению электропроводности топлива.
Повышение длительности термообработки как выше оптимального уровня - 3,0 часа (пример 12), так и ниже - 1,0 час (пример 13) приводит к снижению электропроводности топлива.
Таблица | ||||||||||||
Примеры | Стадии процесса получения присадки | Содержание активного вещества, % мас. | Электропроводность топлива РТ при С=1,5·10-4% мас. по активному веществу, пСм/м | |||||||||
1 стадия (Нейтрализация TACK NaOH) | 2 стадия (Обменная реакция) | 3 стадия (Термообработка) | ||||||||||
Растворитель NaOH | Мольное соотношение ТАСК: NaOH | Темпера тура, °С | Мольное соотношение ацилат: нитрат хрома | Растворитель Cr(NO3)3 | Темпера тура, °С | Темпера тура, °С | Растворитель | Время, ч | ||||
1 | масло ДС-11, бензол, изопропанол | 1: 1,42 | 80 | 0,5:1,0 | изопропанол | 80 | Стадия отсутствует | 36,4 | 255 | |||
2 | масло АС-6, бензол, этанол | 1:1,67 | 85 | 0,5:1,0 | изопропанол | 85 | Стадия отсутствует | 35,0 | 220 | |||
3 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 40 | 143 | АР | 2,0 | 25,0 | 3150 | |
4 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 40 | 145 | АР | 2,0 | 25,8 | 3105 | |
5 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 150 | АР | 2,0 | 25,4 | 3005 | |
6 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 2,5 | 25,1 | 3165 | |
7 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 50 | 145 | АР | 2,0 | 25,0 | 3055 | |
8 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 1,5 | 25,2 | 3200 | |
9 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | изопропил бензол | 2,0 | 32,0 | 1850 | |
10 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 155 | АР | 2,0 | 25,9 | 1680 | |
11 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1.0 | изопропанол | 45 | 135 | АР | 2,0 | 27,0 | 1780 | |
12 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 40 | 145 | АР | 3.0 | 26,0 | 2000 | |
13 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 1,0 | 26,0 | 1570 | |
14 | вода | 1:0,80 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 2.0 | 24,9 | 1200 | |
15 | вода | 1:1,20 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 2,0 | 25,5 | 950 | |
16 | вода | 1:1,01 | 40 | 1:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 2,0 | 25,3 | 800 | |
17 | вода | 1:1,01 | 40 | 3:1,0 | изопропанол | 45 | 145 | АР | 2,0 | 25,9 | 550 | |
18 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 55 | 145 | АР | 2,0 | 25,0 | 2030 | |
19 | вода | 1:1,01 | 40 | 2:1,0 | изопропанол | 35 | 145 | АР | 2,0 | 25,2 | 1945 |
Класс C10L1/18 содержащие кислород