Синтез многофункциональной присадки к бензиновым топливам Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

3 Бах А.Н. О роли перекисей в процессах медленного окисления // ЖРФХО,1897. Т. 29. 373 с.

4 Бобылев Б.Н., Фарберев М.И., Эпштейн Д.И. Третичный бутиловый спирт как компонент автобензинов // Нефтепереработка и нефтехимия,1976. № 9. С. 13-14.

5 Гильмутдинов А.Т. Некоторые аспекты применения кислородсодержащих соединений в автомобильных бензинах: дис. д-ра тех. наук: Диссертация: 05.17.07 / Гильмутдинов Амир Тимерьянович. Уфа, 1999.

6 Гильмутдинов А.Т., Танатаров М.А., Зайнуллин Х.Н., Кантор Е.А. Исследование антиденотационных характеристик кислородсодержащих соединений // Химия и технология топлив и масел,1983. № 12. С. 16-17.

СИНТЕЗ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПРИСАДКИ

К БЕНЗИНОВЫМ ТОПЛИВАМ 1 2 Лукманов А.В. , Карпова А.А.

1Лукманов Азат Винерович - магистрант;

2Карпова Анастасия Андреевна - магистрант, кафедра технологии нефти и газа, технологический факультет, Уфимский государственный нефтяной технический университет,

г. Уфа

Аннотация: в данной статье рассмотрена деактивирующая присадка салицаль-N,в-аминоэтилпиперазин. Обоснована эффективность присадки, описан её синтез и механизм действия. Представлены данные исследований, по которым установлено, что салицаль^в-аминоэтилпиперазин обладает синергическими свойствами с ионолом (антиокислителем). Приведены результаты по определению защитных свойств присадки.

Ключевые слова: деактивирующая присадка, салицаль-М,р-аминоэтилпиперазин, бензин, топливо, синтез присадки.

С развитием автомобилестроения и ужесточением требований к автомобильным топливам, их производство оказалось практически невозможным без использования присадок различного функционального назначения. Сейчас присадки являются непременным элементом высокой технической культуры производства и применения автомобильных топлив. Их мировой ассортимент включает несколько десятков типов, различающихся по назначению, и десятки тысяч товарных марок.

При хранении и в процессе эксплуатации топливо соприкасается с различными металлами, многие из которых оказывают каталитическое влияние на окисляемость топлив. Металлы переменной валентности являются особо сильными катализаторами окисления топлив. Наибольшим каталитическим эффектом обладает медь и её сплавы; значительное воздействие оказывает и сталь. При постоянном контакте с медной или стальной поверхностью (50 см2 на 1 л топлива) наблюдается резкое увеличение кислотности и фактических смол, приводящее топливо в негодное для использования состояние.

Более эффективным средством подавления каталитического воздействия металлов на окисляемость топлив является введение в их состав наряду с антиокислителем специальной присадки - деактиватора металлов. Наиболее эффективные деактиваторы найдены среди салицилиденов, представляющих собой продукты конденсации салицилового альдегида с аминами или аминофенолами.

В связи с этим, нами была синтезирована присадка салицаль-Ы,р-аминоэтилпиперазин (рис. 1), которая в дальнейшем будет испытана в качестве деактивирующей присадки к автомобильным бензинам.

НС

Н2С-/

-СН2 \

\

СН-

/

СН

/

-СН \

СН,

ОН

НЫ

Н2С — —СН2 Н2С

/ \ /

ы — —СН2

\ /

Н2С — —СН2

-ы

Рис. 1. Химическая формула салицаль^в-аминоэтилпиперазина

Эффективность данной присадки обеспечивается тем, что её использование не только снижает каталитическое воздействие металлов, но и усиливает действие антиокислителя, т.е. они составляют синергическую пару с ионолом (4-метил-2,6-ди-третбутилфенол). Помимо этого, установлено, что данная присадка также обладает и антикоррозионными свойствами. Из этого можно сделать вывод о том, что данная присадка является многофункциональной.

Механизм действия салицаль-Ы,р-аминоэтилпиперазина так же, как и других соединений хелатного строения, заключается в образовании с ионом металла комплексов, в которых атом металла присоединяется к гетероатомам комплексообразователя как за счет главной, так и за счет побочной валентности (рис. 2):

А"" ' %

СН:

N

НЫ

I I

N_/

СН

-с

Н

СН,

-СН2

Н2С-

/ \

I I \_/

ЫН

Рис. 2. Механизм действия салщалъ-N,в-аминоэтилпиперазиш

Исходным сырьем для получения данной присадки является Ы,р-аминоэтилпиперазин, являющийся побочным продуктом крупнотоннажного производства этилендиамина, что является преимуществом для его применения в промышленных масштабах.

Эквимолярные смеси Ы,р-аминоэтилпиперазина (0,1 моль) и салицилового альдегида (0,1 моль) нагревали 30 минут в 50 мл ацетона. Продукты синтеза кристаллизовали из петролейного эфира. Выход салицаль-Ы,р-аминоэтилпиперазин составляет 96%, температура плавления 46 С.

Салицаль-Ы,р-аминоэтилпиперазин, в отличие от других деактивирующих присадок, хорошо растворяется в бензине даже при комнатной температуре.

Далее на рисунках 3 и 4 представлены графические данные исследований, по которым установлено, что салицаль-Ы,в-аминоэтилпиперазин (деактиватор металлов) обладает синергическими свойствами с ионолом (антиокислителем). Таким образом, топливо, имеющее в своем составе оба этих компонента, сохраняет химическую стабильность в течение 10 месяцев.

о г 4 6 в ю и

Время хранения, мес.

Рис. 3. Изменение химической стабильности топлива при хранении (изменение количества фактических смол): 1 - без антиокислителя; 2 - с антиокислителем (0,01%масс.); 3 - в контакте с медью; 4 - с добавкой меди; 5 - с деактиватором (0,008% масс.) и антиокислителем; 6 - в контакте со сталью; 7 - с добавкой меди, антиокислителя и деактиватора

45

0

О 2 4 6 8 10 12

Время хранения, мес.

Рис. 4. Изменение химической стабильности топлива при хранении (изменение кислотности): 1 - без антиокислителя; 2 - с антиокислителем (0,01% масс.); 3 - в контакте с медью; 4 - с добавкой меди; 5 - с деактиватором (0,008% масс.) и антиокислителем; 6 - в контакте со сталью; 7 - с добавкой меди, антиокислителя и деактиватора

Также исследованиями установлено, что данная присадка обладает антикоррозионными свойствами, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Защитные свойства салицалъ^в-аминоэтилпиперазина

Концентрация в бензине, % (масс.) Коррозия, г/м2 Внешний вид пластин

1 2 3

Стальные пластины:

- 1,12 На пластинах пятна

1*10-4 0,39 На пластинах точки

5*10-4 0,09 Пластины чистые

1*10-3 - Пластины чистые

Медные пластины:

- 2,98 На пластинах пятна

1*10-4 1,48 На пластинах пятна

5*10-4 0,65 На пластинах пятна

1*10-3 0,12 На пластинах точки

5*10-3 - Пластины чистые

Из приведенных данных в таблице следует, что салицаль-Ы,р-аминоэтилпиперазин также сохраняет металл резервуара от коррозии при длительном хранении.

Таким образом можно сделать вывод, что для обеспечения сохранности надлежащего качества и необходимых характеристик при длительном хранении бензиновых топлив, достаточно в их состав ввести пару присадок: антиокислитель -ионол и деактиватор металлов - салицаль-Ы,р-аминоэтилпиперазин (до 0,01% масс.), которые вместе дают синергический эффект.

Список литературы

1. Алъцыбаева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. Л.: Химия, 1968. 262 с.

2. Гилъмутдинов А.Т. Некоторые аспекты применения кислородсодержащих соединений в автомобильных бензинах: дис. д-ра тех. наук: Диссертация: 05.17.07 / Гильмутдинов Амир Тимерьянович. Уфа, 1999.

3. Барковский В.Ф., Горелик С.М., Городенцева Т.Б. Физико-химические методы анализа. М.: Химия, 1972. 56 с.

4. Гилъмутдинов А.Т., Танатаров М.А., Зайнуллин Х.Н., Кантор Е.А. Исследование антиденотационных характеристик кислородсодержащих соединений // Химия и технология топлив и масел, 1983. № 12. С. 16-17.