CN101812348A - 一种柴油降凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柴油降凝剂，按重量百分比计，它由如下组分组成：(1)20～30％的烯基丁二酰胺酸盐、(2)15～20％的α-烯烃与马来酸酐共聚物、(3)10％～20％的乙烯-醋酸乙烯酯、(4)30～50％的有机溶剂。本发明的柴油降凝剂对国内生产的大多数柴油感受性较好，加剂量小，降低凝点和冷滤点的效果明显。本发明还提供所述柴油降凝剂的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油添加剂，更确切的说，涉及一种降低柴油凝点和冷滤点的柴油降凝剂。
背景技术
柴油降凝剂也称为柴油低温流动性改进剂，在石油炼制、运输和储存、使用过程中广泛应用。对于提高柴汽比、增产柴油、提高炼厂经济效益有着重大意义。
柴油降凝剂是一种只对油品低温流动性有作用，而对其他性能无影响的无灰聚合物，其降凝机理是靠与蜡吸附或共晶来改变蜡的结构和大小而起作用，因此降凝剂的化学结构对降凝效果有决定性的影响。主要包括具有乙烯骨架靠乙烯主链与蜡作用的聚合物、具有梳型结构靠长侧链烷基与蜡形成共晶的聚合物以及极性含氮类化合物。
乙烯与不饱和酯的共聚物是目前应用较多的一种柴油降凝剂，如美国专利US3048479公开的聚乙烯-醋酸乙酯，但该降凝剂对蜡含量高、馏分窄的柴油降低冷滤点效果不明显；又如U.S.P3961916美国专利提到，使用两种具有不同醋酸乙烯酯浓度和相对分子质量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，一种用作蜡晶抑制剂，另一种为成核剂，协同作用，可使中间馏分燃料油的冷滤点大大降低。α-烯烃均聚或共聚物也广泛用作降凝剂，美国专利U.S.P4022590中有相关介绍。极性含氮类化合物主要起到分散蜡晶的作用而被用作降凝剂，国外有许多研究。
单一使用某一种聚合物降凝效果有限，对柴油适用的普遍性也受到限制。当前国际上流行的方法是将几种聚合物复配使用，各组分协同作用降凝效果更佳。美国专利U.S.P6017370曾报道，乙烯-醋酸乙烯酯-富马酸酯共聚物与烃基取代琥珀酸和二乙醇胺的酰胺化物复配，可有效降低燃料油的浊点和改善低温性能。但以上所述的降凝剂存在一定的局限性，由于一些降凝剂的组分中聚合物种类单一，或由于几种聚合物的复配不够理想，导致现有的降凝剂适用范围有限，对部分柴油效果甚微，或者降低凝点和冷滤点的幅度太小。
本发明在上述技术背景下，提供一种新的柴油降凝剂，以期克服现有降凝剂存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种新的柴油降凝剂，能较大幅度降低柴油冷滤点和凝点，并且广泛适用于各种柴油。
本发明实现上述目的所采用的技术方案是：
提供一种柴油降凝剂，按重量百分比计，它由如下组分组成：(1)20～30％的烯基丁二酰胺酸盐、(2)15～20％的α-烯烃与马来酸酐共聚物、(3)10％～20％的乙烯-醋酸乙烯酯、(4)30～50％的有机溶剂；
其中，所述的烯基丁二酰胺酸盐是按照以下方法制备的：
1)以C15～C20的α-烯烃为原料，在200～210℃下，用占反应原料总重量0.3～0.4％的硅酸铝为催化剂，反应3～5h，使烯烃异构化；
2)将步骤1)得到的异构烯烃与马来酸酐按2～2.2∶1的摩尔比，在230～235℃及0.3～0.35MPa条件下反应3～4h，制得烯基丁二酸酐；
3)将步骤2)得到的烯基丁二酸酐与氢化牛脂胺以1～1.5∶1的摩尔比混和，加热到60～70℃，反应2～6h，冷却后即得所述烯基丁二酰胺酸盐。
所述的α-烯烃与马来酸酐共聚物是现有的物质，可以通过市售购得，也可以按照现有技术的多种方法制备得到，例如以下方法：
将α-烯烃与马来酸酐按3～3.2∶1的摩尔比配制，加入占反应物总重量0.6～1.2％的引发剂，在氮气保护下，在70～80℃下于密闭容器中反应6～8h制得；所述的引发剂可以是偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
所述的乙烯-醋酸乙烯酯是现有的物质，可以通过市售购得，也可以按照现有技术的多种方法制备得到，例如以下方法：
在引发剂的作用下，将醋酸乙烯酯与过量乙烯以1∶2～5的摩尔比，于70～100℃、5MPa～8MPa压力下反应2～5h制得；所述的引发剂占醋酸乙烯酯和乙烯总重量的0.3～0.5％，可以是偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
所述的有机溶剂可以是溶剂油或煤油。
本发明还提供所述的柴油降凝剂的制备方法，是以所述的组分为原料，按照所述比例混合后在70～85℃下，以700～900r/min的转速搅拌4～6h。
本发明的柴油降凝剂相对于现有的柴油降凝剂，主要有以下有益效果：
1.本发明的柴油降凝剂在柴油中更容易溶解。
目前现有的柴油降凝剂非常粘稠，粘度通常在30～80cSt(40℃)，对操作程序和现场操作条件要求较严格。在降凝剂添加到柴油中时，必须多次重复搅拌和混合，才能使降凝剂在柴油混合均匀，否则，如果不搅拌或者简单搅拌一下，降凝剂容易沉在底部，不能和柴油混合均匀，严重影响降凝剂的使用效果。
本发明的降凝剂产品粘度低、易流动，其粘度仅为2～5cSt(40℃)，常温下粘度和流动性与柴油相当，不用搅拌或者只需简单搅拌就能和柴油混合均匀，从而降低了对使用过程中操作程序和现场操作条件的要求。
2.本发明的柴油降凝剂在对柴油的适用方面具有广谱性。
目前现有的柴油降凝剂大多数广谱性较差，由于其组分的单一性，或者组分复配的不合理性，只对某个炼厂或者某种炼制方法生产的柴油有降凝效果，而本发明添加剂通过对组分的合理搭配，能够达到对于国内大部分炼厂生产的标准柴油都具有良好的低温流动性改善效果。本发明的添加剂加入柴油后，在低温下，添加剂各组分具有较好的配伍性，使添加剂分子能更好地和柴油中析出的蜡吸附和共晶，改变蜡晶生长方向，使其不易生成三位网状结构而导致柴油流动性变差。
3.本发明降凝剂使用中的加剂量更小，但作用效果更明显。
本发明的柴油降凝剂在实际使用中的加剂量比现有的柴油降凝剂更小，但却能够更大幅度地降低柴油的冷滤点。从表1可以看出，在0号、-10号柴油中加入100ppm本发明的降凝剂，即可显著降低柴油的冷滤点和凝点，而目前现有的降凝剂要求加入量较大，一般要求加入300～500ppm，但效果仅与本发明相当甚至不及本发明。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步描述。
实施例1.
1.制备基丁二酰胺酸盐
1)以C15～C20的α-烯烃为原料，在205℃下，用占所述原料总重量0.3％的硅酸铝为催化剂，反应3h，使烯烃异构化；
2)将异构烯烃与马来酸酐按摩尔比2∶1，在235℃及0.35MPa下反应4h，制得烯基丁二酸酐；
3)将步骤2)得到的烯基丁二酸酐与氢化牛脂胺以1∶1的摩尔比混和，加热到60℃，反应2h，冷却后制得烯基丁二酰胺酸盐1。
2.制备α-烯烃与马来酸酐共聚物
将α-烯烃与马来酸酐按摩尔比3∶1配制，加入占反应物总重量0.6％的偶氮二异丁腈引发剂，在氮气保护下，在70～80℃下于密闭容器中反应6h制得α-烯烃与马来酸酐共聚物1。
3.制备乙烯-醋酸乙烯酯
将醋酸乙烯酯与乙烯以1∶2的摩尔比，在占反应物总重量0.3％的偶氮二异丁腈引发剂的作用下，于80℃、5MPa压力条件下反应2h，制得乙烯-醋酸乙烯酯1。
4.按照不同的质量分数比例，制备降凝剂A～E：
(A)将30g烯基丁二酰胺酸盐1、20g α-烯烃与马来酸酐共聚物2和10g乙烯-醋酸乙烯酯3依次加入40g溶剂油中，质量分数比例顺次为30％、20％、10％、40％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌4h，自然冷却制得降凝剂产品A。
(B)将20g烯基丁二酰胺酸盐1、15g α-烯烃与马来酸酐共聚物2和20g乙烯-醋酸乙烯酯3依次加入45g溶剂油中，质量分数比例顺次为20％、15％、20％、45％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌5h，自然冷却制得降凝剂产品B。
(C)将30g烯基丁二酰胺酸盐1、20g α-烯烃与马来酸酐共聚物2和20g乙烯-醋酸乙烯酯3依次加入30g煤油中，质量分数比例顺次为30％、20％、20％、30％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌6h，自然冷却制得降凝剂产品C。
(D)将27g烯基丁二酰胺酸盐1、18g α-烯烃与马来酸酐共聚物2和15g乙烯-醋酸乙烯酯3依次加入50g煤油中，质量分数比例顺次为27％、18％、15％、50％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌5h，自然冷却制得降凝剂产品D。
(E)将25g烯基丁二酰胺酸盐1、16g α-烯烃与马来酸酐共聚物2和18g乙烯-醋酸乙烯酯3依次加入41g溶剂油中质量分数比例顺次为25％、16％、18％、41％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌5h，自然冷却制得降凝剂产品E。
实施例2.
1)以C15～C20的α-烯烃为原料，在210℃下，用占所述原料总重量0.4％的硅酸铝为催化剂，反应4h，使烯烃异构化；
2)将异构烯烃与马来酸酐按摩尔比2.1∶1，在230℃及0.3MPa下反应4h，制得烯基丁二酸酐；
3)将步骤2)得到的烯基丁二酸酐与氢化牛脂胺以1.2∶1的摩尔比混和，加热到70℃，反应3h，冷却后制得烯基丁二酰胺酸盐2。
2.制备α-烯烃与马来酸酐共聚物
将α-烯烃与马来酸酐按摩尔比3.1∶1配制，加入占反应物总重量0.8％的偶氮二异丁腈引发剂，在氮气保护下，在70～80℃下于密闭容器中反应8h制得α-烯烃与马来酸酐共聚物2。
3.制备乙烯-醋酸乙烯酯
将醋酸乙烯酯与乙烯以1∶3的摩尔比，在占反应物总重量0.4％的偶氮二异丁腈引发剂的作用下，于100℃、6MPa压力条件下反应4h，制得乙烯-醋酸乙烯酯2。
4.制备降凝剂F
将30g烯基丁二酰胺酸盐2、20g α-烯烃与马来酸酐共聚物2和10g乙烯-醋酸乙烯酯2依次加入40g溶剂油中，质量分数比例顺次为30％、20％、10％、40％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌5h，自然冷却制得降凝剂产品F。
实施例3.
1)以C15～C20的α-烯烃为原料，在200℃下，用占所述原料总重量0.35％的硅酸铝为催化剂，反应5h，使烯烃异构化；
2)将异构烯烃与马来酸酐按摩尔比2.2∶1，在230℃及0.3MPa下反应3h，制得烯基丁二酸酐；
3)将步骤2)得到的烯基丁二酸酐与氢化牛脂胺以1.5∶1的摩尔比混和，加热到65℃，反应5h，冷却后制得烯基丁二酰胺酸盐3。
2.制备α-烯烃与马来酸酐共聚物
将α-烯烃与马来酸酐按摩尔比3.2∶1配制，加入占反应物总重量1.2％的过氧化苯甲酰引发剂，在氮气保护下，在70～80℃下于密闭容器中反应6h制得α-烯烃与马来酸酐共聚物3。
3.制备乙烯-醋酸乙烯酯
将醋酸乙烯酯与乙烯以1∶5的摩尔比，在占反应物总重量0.5％的偶氮二异丁腈引发剂的作用下，于80℃、8MPa压力条件下反应5h，制得乙烯-醋酸乙烯酯3。
4.制备降凝剂G
将30g烯基丁二酰胺酸盐3、20g α-烯烃与马来酸酐共聚物3和10g乙烯-醋酸乙烯酯3依次加入40g煤油中，质量分数比例顺次为30％、20％、10％、40％，在80℃下，以转速900r/min进行搅拌5h，自然冷却制得降凝剂产品G。
测试实施例
分别称取0.1g柴油降凝剂A、B、C、F、G，加入1000g标准柴油中，并按SH/T0248-2006的方法测定柴油的冷滤点，按GB/T510-1983的方法测定柴油的凝点，考察其使用效果。按相同方法，分别以100和400ppm(wt)的加剂量，检测了现有的柴油降凝剂S(聚丙烯酸酯类柴油降凝剂)和降凝剂T(烯烃共聚物类降凝剂)的使用效果作为对比。其结果见表1。
表1.
Claims (7)
1.一种柴油降凝剂，按重量百分比计，它由如下组分组成：(1)20～30％的烯基丁二酰胺酸盐、(2)15～20％的α-烯烃与马来酸酐共聚物、(3)10％～20％的乙烯-醋酸乙烯酯、(4)30～50％的有机溶剂；
其中，所述的烯基丁二酰胺酸盐是按照以下方法制备的：
1)以C15～C20的α-烯烃为原料，在200～210℃下，用占反应原料总重量0.3～0.4％的硅酸铝为催化剂，反应3～5h，使烯烃异构化；
2)将步骤1)得到的异构烯烃与马来酸酐按2～2.2∶1的摩尔比，在230～235℃及0.3～0.35MPa条件下反应3～4h，制得烯基丁二酸酐；
3)将步骤2)得到的烯基丁二酸酐与氢化牛脂胺以1～1.5∶1摩尔比混合，加热到60～70℃，反应2～6h，冷却后即得所述烯基丁二酰胺酸盐。
2.权利要求1所述的柴油降凝剂，其特征在于，所述的α-烯烃与马来酸酐共聚物是按照如下方法制备的：将α-烯烃与马来酸酐按3～3.2∶1的摩尔比配制，加入占反应物总重量0.6～1.2％的引发剂，在氮气保护下，以70～80℃于密闭容器中反应6～8h制得。
3.权利要求2所述的柴油降凝剂，其特征在于：所述的引发剂是偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
4.权利要求1所述的柴油降凝剂，其特征在于，所述的乙烯-醋酸乙烯酯是按照如下方法制备的：在引发剂的作用下，将醋酸乙烯酯与过量乙烯以1∶2～5的摩尔比，于70～100℃、5MPa～8MPa压力的条件下反应2～5h制得；所述的引发剂占醋酸乙烯酯和乙烯总重量的0.3～0.5％。
5.权利要求4所述的柴油降凝剂，其特征在于：所述的引发剂是偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
6.权利要求1所述的柴油降凝剂，其特征在于：所述的有机溶剂是溶剂油或煤油。
7.一种权利要求1所述的柴油降凝剂的制备方法：是以所述的组分为原料，按照所述比例混合后，在70～85℃下，以700～900r/min的转速搅拌4～6h。
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