DE3941561A1 - Kaeltestabile erdoelmitteldestillate, enthaltend polymere als paraffindispergatoren - Google Patents
Kaeltestabile erdoelmitteldestillate, enthaltend polymere als paraffindispergatorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft kältestabile Erdölmitteldestillate, enthaltend nie
dermolekulare Polymere mit einpolymerisierten monoethylenisch ungesättig
ten Dicarbonsäuren, welche mit unverzweigten, sekundären Fettaminen umge
setzt sind und eine verbesserte Kältefließfähigkeit und bessere Dispergie
rung der ausgeschiedenen Paraffinkristalle aufweisen.
Mitteldestillate wie Gasöle, Dieselöle oder Heizöle, die durch Destilla
tion aus Erdölen gewonnen werden, haben je nach Herkunft des Rohöls unter
schiedliche Gehalte an Paraffinen. Bei tieferen Temperaturen kommt es zur
Ausscheidung fester Paraffine (Trübungspunkt oder Cloud Point, CP). Bei
weiterer Abkühlung bilden die plättchenförmigen n-Paraffinkristalle eine
"Kartenhausstruktur", und das Mitteldestillat stockt, obwohl der überwie
gende Teil des Mitteldestillats noch flüssig ist. Durch die ausgefallenen
n-Paraffine im Temperaturgebiet zwischen Trübungspunkt und Stockpunkt bzw.
Pour Point wird die Fließfähigkeit der Erdöldestillat-Brenn- bzw. Kraft
stoffe erheblich beeinträchtigt. Die Paraffine verstopfen Filter und ver
ursachen ungleichmäßige oder völlig unterbrochene Kraftstoffzufuhr zu den
Verbrennungsaggregaten. Ähnliche Störungen treten bei Heizölen auf.
Es ist seit langem bekannt, daß durch geeignete Zusätze das Kristallwachs
tum der Paraffine in den Erdölmitteldestillat-Brenn- und Kraftstoffen
modifiziert werden kann. Gut wirksame Additive verhindern einerseits, daß
Mitteldestillate derartige Kartenhaus-Strukturen ausbilden und bei Tempe
raturen wenige Grad Celsius unterhalb der Temperatur, bei welcher die
ersten Paraffinkristalle auskristallisieren, bereits fest werden und
andererseits feine, gut kristallisierte, separate Paraffinkristalle
bilden, welche Filter in Kraftfahrzeugen und Heizungsanlagen passieren
oder zumindest einen für den flüssigen Teil der Mitteldestillate durch
lässigen Filterkuchen bilden, so daß ein störungsfreier Betrieb sicherge
stellt ist.
Ein Nachteil der genannten Zusätze beruht darin, daß die ausgefallenen
Paraffinkristalle aufgrund ihrer gegenüber dem flüssigen Teil höheren
Dichte dazu neigen, sich beim Lagern mehr und mehr am Boden des Behälters
abzusetzen. Dadurch bildet sich eine im oberen Behälterteil homogene
paraffinarme Phase und am Boden eine zweiphasige paraffinreiche Schicht.
Da sowohl in Fahrzeugtanks als auch in Lager- oder Liefertanks der Mine
ralölhändler der Abzug des Mitteldestillates meist wenig oberhalb des
Behälterbodens erfolgt, besteht die Gefahr, daß die hohe Konzentration an
festen Paraffinen zu Verstopfungen von Filtern und Dosiereinrichtungen
führt. Diese Gefahr wird um so größer, je weiter die Lagertemperatur die
Ausscheidungstemperatur der Paraffine unterschreitet, da die ausgeschie
dene Paraffinmenge eine Funktion der Temperatur darstellt und mit sinken
der Temperatur ansteigt.
Bei den Paraffinkristallmodifikatoren, den sog. Fließverbesserern, handelt
es sich um Polymere, die durch Co-Kristallisation (Interaktion) das
Kristallwachstum der n-Paraffine verändern und die Fließeigenschaften des
Mitteldestillats bei niedrigen Temperaturen verbessern. Die Wirksamkeit
der Fließverbesserer wird nach DIN 51428 indirekt durch Messung des "Cold
Filters Plugging Points" (CFPP) ausgedrückt.
Als Kältefließverbesserer werden an sich bekannte Ethylencopolymere, vor
allem Copolymere von Ethylen und ungesättigten Estern, verwendet. In
DE 11 47 799 und 19 14 756 sind beispielsweise Copolymere des Ethylens mit
Vinylacetat beschrieben, mit einem Gehalt von 25 bis 45 Gew.-% Vinylacetat
und einem Molekulargewicht von 500 bis 5000.
Weiterhin ist aus GB 20 95 698 bekannt, Mitteldestillaten eine Kombination
aus den genannten Copolymeren mit Amiden aus langkettigen Aminen und aro
matischen oder cycloaliphatischen Carbonsäuren zuzusetzen.
In DE 25 31 234 wird der Zusatz von Dialkyldiamiden oder Monoalkylimiden
von z. B. Styrol/Maleinsäureamid-Copolymeren als Stabilisator in Mineral
ölen empfohlen, d. h. die Carboxylgruppen des Maleinsäureanhydridrestes
sind vollständig mit Aminen umgesetzt, so daß keine freien Carboxylgruppen
vorliegen.
Gemäß US 35 06 625 sind ebenfalls Umsetzungsprodukte von Monoaminen mit
Maleinsäureanhydridpolymeren zu den entsprechenden Imiden beschrieben,
wobei bei Anwendung von weniger als ein Mol Amin pro Maleinsäurean
hydrideinheit noch verbleibende Carboxylgruppen neutralisiert werden. Zwar
sind in der genannten Patentschrift auch Dialkylamine als Reaktanden in
der allgemeinen Beschreibung genannt, jedoch finden sich keine konkreten
Angaben einer Umsetzung mit einem sekundären Amin. Vielmehr ist stets die
Rede von zu bildendem Imid, dessen Bildung nur mit einem primären Amin
möglich ist. Schließlich soll das Reaktionsprodukt keine freien Säure
gruppen enthalten; diese werden durch Neutralisation in Metallsalze über
führt.
Bezüglich der Handhabungs- und Dispergiereigenschaften der ausgeschiedenen
Paraffine befriedigen diese Mischungen aber noch nicht. Ferner haben die
genannten Diamide den Nachteil, daß eine 50%ige Lösung in einem üblichen
Lösungsmittel, z. B. Solvesso® nur in der Wärme homogen ist und sich bei
Raumtemperatur das Diamid ausscheidet. Schließlich ist die Herstellung der
Diamide nur mit größerem Aufwand möglich, weil zur Einführung der zweiten
Amidgruppe höhere Temperaturen, längere Verweilzeit und Auskreisen des
entstandenen Wassers erforderlich ist.
Es bestand daher die Aufgabe, Zusätze zu Mitteldestillaten vorzuschlagen,
die eine verbesserte Handhabung bei einfacherer Herstellung und zumindest
gleich guter Paraffinidispergierwirkung bei guter Fließverbesserung be
sitzen.
Überraschend wurde nun gefunden, daß kältestabile Erdölmitteldestillate
enthaltend geringe Mengen von Polymeren oder Copolymeren, die wesentliche
Anteile von Einheiten der Formel I
enthalten oder aus diesen bestehen, in der
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder niedermolekulares Alkyl
oder zusammen einen Tetramethylenrest bedeuten und in der
R³ und R⁴ unverzweigte Alkylreste mit 14 bis 24 C-Atomen bedeuten, diese Forderung erfüllen.
R³ und R⁴ unverzweigte Alkylreste mit 14 bis 24 C-Atomen bedeuten, diese Forderung erfüllen.
Als Polymere kommen insbesondere solche in Betracht, die wiederkehrende
Einheiten der Formel I enthalten, bevorzugt solche mit Einheiten der
Formel I′
Besonders bevorzugt sind Copolymere des Styrols mit Maleinsäureanhydrid.
Im einzelnen leiten sich die Reste der Formel I ab von z. B. Maleinsäure,
Fumarsäure, Tetrahydrophthalsäure, Citraconsäure, bevorzugt Maleinsäurean
hydrid. Sie können sowohl in Form ihrer Homopolymeren als auch der Copoly
meren eingesetzt werden. Als Comonomere sind geeignet: Styrol und Alkyl
styrole, geradkettige und verzweigte Olefine mit 2 bis 12 Kohlenstoff
atomen, sowie Mischungen untereinander. Beispielsweise seien genannt:
Styrol, α-Methylstyrol, Dimethylstyrol, α-Ethylstyrol, Diethylstyrol,
i-Propylstyrol, tert.-Butylstyrol, Ethylen, Propylen, n-Butylen,
i-Butylen, Di-i-butylen und Dodecen. Bevorzugt sind Styrol und Isobuten,
besonders bevorzugt ist Styrol.
Als Polymere seien beispielsweise im einzelnen genannt: Polymaleinsäure,
ein molares, alternierend aufgebautes Styrol/Maleinsäure-Copolymer,
statistisch aufgebaute Styrol/Maleinsäure-Copolymere im Verhältnis 10 : 90
bis 90 : 10 und ein alternierendes Copolymer aus Maleinsäure und i-Buten.
Die molaren Massen der Polymeren betragen im allgemeinen 500 g/mol bis
20 000 g/mol bevorzugt 700 bis 2000 g/mol.
Als Amine kommen Dialkylamine der Formel:
in Betracht, in der R³, R⁴ einen geradkettigen Alkylrest mit 14 bis 24 Kohlenstoffatomen,
bedeutet. Im einzelnen seien Dioleylamin, Dipalmitinamin und Dibehenylamin
und vorzugsweise Ditalgfettamin genannt.
In der Regel ist es von Vorteil, die Dicarbonsäuren in Form der Anhydride,
soweit verfügbar, bei der Copolymerisation einzusetzen, z. B. Maleinsäure
anhydrid, Citraconsäureanhydrid und Tetrahydrophthalsäureanhydrid, da die
Anhydride in der Regel besser mit den Olefinen copolymerisieren. Die An
hydridgruppen der Copolymeren können dann direkt mit den Aminen umgesetzt
werden.
Die Umsetzung der Polymeren oder Copolymeren mit den sekundären Fettaminen
erfolgt bei Temperaturen von 50 bis 200°C im Verlauf von 0,3 bis
30 Stunden. Das sekundäre Fettamin wird dabei in Mengen von ungefähr einem
Mol pro Mol einpolymerisiertem Dicarbonsäureanhydrid, d. i. ca. 0,9 bis
1,1 Mol/Mol, angewandt. Die Verwendung größerer oder geringerer Mengen ist
möglich, bringt aber keinen Vorteil. Werden größere Mengen als ein Mol an
gewandt, erhält man zum Teil Ammoniumsalze, da die Bildung einer zweiten
Amidgruppierung höhere Temperaturen, längere Verweilzeiten und Wasseraus
kreisen erfordert. Werden geringere Mengen als ein Mol angewandt, findet
keine vollständige Umsetzung zum Monoamid statt, und man erhält eine dem
entsprechend verringerte Wirkung.
Anstelle der nachträglichen Umsetzung der Carboxylgruppen in Form des Di
carbonsäureanhydrids mit Aminen zu den entsprechenden Amiden kann es
manchmal von Vorteil sein, die Monoamide der Monomeren herzustellen und
dann bei der Polymerisation direkt einzupolymerisieren. Meist ist das je
doch technisch viel aufwendiger, da sich die Amine an die Doppelbindung
der monomeren Mono- und Dicarbonsäure anlagern können und dann keine Copo
lymerisation mehr möglich ist.
Die Herstellung der Polymeren erfolgt nach bekannten diskontinuierlichen
oder kontinuierlichen Polymerisationsverfahren wie Masse-, Suspensions-,
Fällungs- oder Lösungspolymerisation und Initiierung mit üblichen Radikal
spendern wie Acetylcyclohexansulfonylperoxid, Diacetylperoxidicarbonat,
Dicyclohexylperoxidicarbonat, Di-2-ethylhexylperoxidicarbonat, tert.-
Butylperneodecanoat, 2,2′-Azobis(4-methoxi-2,4-dimethylvaleronitril),
tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylper-2-ethyl-hexanoat, tert.-Butylper
maleinat, 2,2′Azobis(isobutyronitril), Bis-(tert.-butylperoxid)cyclo
hexan, tert.-Butylperoxiisopropylcarbonat, tert.-Butylperacetat, Dicumyl
peroxid, Di-tert.-amylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, p-Methanhydroper
oxid, Cumolhydroperoxid und tert.-Butylhydroperoxid und Mischungen unter
einander. Im allgemeinen werden diese Initiatoren in Mengen von 0,1 bis
20 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 15 Gew.-% berechnet auf die Monomeren,
eingesetzt.
Die Polymerisation erfolgt in der Regel bei Temperaturen von 40 bis 400°C,
vorzugsweise 80 bis 300°C, wobei bei Verwendung von Olefinen oder Lösungs
mitteln mit Siedetemperaturen unterhalb der Polymerisationstemperatur
zweckmäßig unter Druck gearbeitet wird. Die Polymerisation wird zweckmäßig
unter Luftausschluß, d. h., wenn nicht unter Siedebedingungen gearbeitet
werden kann, z. B. unter Stickstoff durchgeführt, da Sauerstoff die Poly
merisation verzögert. Durch Mitverwendung von Redox-Coinitiatoren wie
Benzoin, Dimethylanilin, Ascorbinsäure sowie organisch löslichen Komplexen
von Schwermetallen wie Kupfer, Kobalt, Mangan, Eisen, Nickel und Chrom
kann die Reaktion beschleunigt werden. Die üblicherweise eingesetzten Men
gen liegen bei 0,1 bis 2000 Gew.-ppm, vorzugsweise 0,1 bis 1000 Gew.-ppm.
Bei der Wahl des Initiators bzw. des Initiatorsystems ist es zweckmäßig,
bei der gewählten Polymerisationstemperatur darauf zu achten, daß die
Halbwertzeit des Initiators oder des Initiatorsystems weniger als 3 Std.
beträgt.
Zur Erzielung niedermolekularer Copolymerer ist es oftmals zweckmäßig, in
Gegenwart von Reglern zu arbeiten. Geeignete Regler sind beispielsweise
Allylalkohole, wie Buten-1-ol-3, organische Merkaptoverbindungen wie
2-Merkaptoethanol, 2-Merkaptopropanol, Merkaptoessigsäure, Merkaptopro
pionsäure, tert.-Butylmerkaptan, n-Butylmerkaptan, n-Ocytylmerkaptan,
n-Dodecylmerlaptan und tert.-Dodecylmerkaptan, die im allgemeinen in
Mengen von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% eingesetzt werden.
Für die Polymerisation geeignete Apparaturen sind z. B. übliche Rührkessel
mit beispielsweise Anker-, Blatt-, Impeller- oder Mehrstufenimpuls-Gegen
strom-Rührer und für die kontinuierliche Herstellung Rührkesselkaskaden,
Rohrreaktoren und statische Mischer.
Die einfachsten Polymerisationsmethode ist die Massepolymerisation. Dabei
werden die Olefine und das säuregruppen- oder säureanhydridgruppenhaltige
Monomere in Gegenwart eines Initiators und in Abwesenheit von Lösungsmit
teln polymerisiert. Dieses Verfahren ist besonders geeignet für solche Co
polymeren, bei denen das verwendete Olefin 6 und mehr C-Atome besitzt.
Zweckmäßigerweise mischt man alle Monomeren in der gewünschten Zusammen
setzung und legt einen kleinen Teil, z. B. ca. 5 bis 10%, im Reaktor vor,
erhitzt unter Rühren auf die gewünschte Polymerisationstemperatur und
dosiert die restliche Monomermischung und den Initiator und gegebenen
falls Coinitiator sowie Regler innerhalb von 1 bis 10 Std., vorzugsweise
2 bis 5 Std., gleichmäßig zu. Es ist dabei zweckmäßig, den Initiator sowie
den Coinitiator getrennt von Lösungen in einer kleinen Menge eines
geeigneten Lösungsmittels zuzudosieren. Das Copolymere läßt sich dann zum
erfindungsgemäßen Paraffindispergator direkt in der Schmelze oder auch
nach Verdünnen mit einem geeigneten Lösungsmittel umsetzen.
Geeignet zur Herstellung der gewünschten Copolymeren ist auch ein konti
nuierliches Hochdruckverfahren, das Raum-Zeit-Ausbeuten von 1 bis 50 kg
Polymer pro Liter Reaktor und Stunde zuläßt. Als Polymerisationsapparatur
kann z. B. ein Druckkessel, eine Druckkesselkaskade, ein Druckrohr oder
auch ein Druckkessel mit einem nachgeschalteten Reaktionsrohr, das mit
einem statischen Mischer versehen ist, verwendet werden. Vorzugsweise
polymerisiert man die Monomeren aus Olefinen und säureanhydridgruppen-
bzw. säuregruppenhaltigen monoethylenisch ungesättigten Verbindungen in
mindestens 2 hintereinander geschalteten Polymerisationszonen. Dabei kann
die eine Reaktionszone aus einem druckdichten Kessel, die andere aus einem
beheizbaren statischen Mischer bestehen. Man erhält dabei Umsätze von mehr
als 99%. Ein Copolymerisat aus Styrol und Maleinsäureanhydrid kann bei
spielsweise dadurch hergestellt werden, daß man die Monomeren und einen
geeigneten Initiator einem Reaktor oder zwei hintereinandergeschalteten
Reaktionszonen, beispielsweise eine Reaktorkaskade, kontinuierlich zu
führt, und das Reaktionsprodukt nach einer Verweilzeit von 2 bis 60, vor
zugsweise von 5 bis 30 Minuten, bei Temperaturen zwischen 200 und 400°C
kontinuierlich aus der Reaktionszone ausschleust. Die Polymerisation wird
zweckmäßig bei Drücken von mehr als 1 bar, vorzugsweise zwischen 1 und
200 bar, durchgeführt. Die erhaltenen Copolymeren mit Feststoffgehalten
von über 99°C können dann weiter zu den entsprechenden Amiden umgesetzt
werden.
Eine weitere Methode zur einfachen Herstellung der Copolymeren ist die
Fällungspolymerisation. Bei der Fällungspolymerisation werden solche Lö
sungsmittel eingesetzt, in denen die Monomeren löslich und das gebildete
Copolymere unlöslich ist und ausfällt. Solche Lösungsmittel sind bei
spielsweise Ether wie Diethylether, Dipropylether, Dibutylether, Methyl-
tert.-butylether, Diethylenglykoldimethylether, Toluol, Xylol, Ethylben
zol, Cumol, hochsiedente Aromatengemische wie z. B. Solvesso 100®, 150 und
200, aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe und Mischungen
untereinander. Bei der Durchführung der Fällungspolymerisation ist es
zweckmäßig, insbesondere wenn bei Konzentrationen von über 40 Gew.-% gear
beitet wird, ein Schutzkolloid zur Verhinderung der Aggregatbildung zu
verwenden. Als Schutzkolloide sind polymere Stoffe geeignet, die in den
Lösungsmitteln gut löslich sind und keine Reaktion mit den Monomeren ein
gehen. Geeignet sind beispielsweise Copolymere des Maleinsäureanhydrids
mit Vinylalkylethern und/oder Olefinen mit 8 bis 20 C-Atomen sowie deren
Monoester mit C₁₀- bis C₂₀-Alkoholen oder Mono- und Diamide mit C₁₀- bis
C₂₀-Alkylaminen sowie Polyalkylvinylether, deren Alkylgruppe 1 bis
20 C-Atome enthält, wie Polymethyl-, Polyethyl-, Polyisobutyl- sowie Poly
oktadecylvinylether. Die zugesetzten Mengen an Schutzkolloid liegen übli
cherweise bei 0,05 bis 4 Gew.-% (berechnet auf eingesetzte Monomere), vor
zugsweise 0,1 bis 2 Gew.-%, wobei es oftmals von Vorteil ist, mehrere
Schutzkolloide zu kombinieren. Bei der Polymerisation ist es zweckmäßig,
das Lösungsmittel, das Schutzkolloid und einen Teil der Monomerenmischung
im Reaktor vorzulegen und bei gewählter Polymerisationstemperatur unter
intensivem Rühren den Rest der Monomerenmischung und den Initiator sowie
gegebenenfalls den Coinitiator und Regler zuzudosieren. Die Zulaufzeiten
für Monomer und Initiator sind im allgemeinen zwischen 1 und 10 Std., vor
zugsweise 2 und 5 Std. Es ist auch möglich, alle Einsatzstoffe gemeinsam
in einem Reaktor zu polymerisieren, wobei jedoch Probleme mit der Wärme
abführung auftreten können, so daß eine solche Arbeitsweise weniger zweck
mäßig ist. Die Konzentrationen der zu polymerisierenden Monomeren liegen
zwischen 20 und 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%. Aus den Polymeri
satsuspensionen können direkt in Verdampfern, beispielsweise Bandtrock
nern, Schaufeltrocknern, Sprühtrocknern und Wirbelbett-Trocknern die
Polymeren isoliert werden.
Beim Arbeiten in geeigneten Lösungsmitteln, die Kraftstoffen direkt zuge
setzt werden können, kann die weitere Umsetzung zum Amid direkt in der
Suspension durchgeführt werden. Dies ist die bevorzugte Herstellungsform
für die Herstellung von Maleinsäureanhydrid-Homopolymeren und Copolymeren
mit Styrol, Isobuten und Diisobuten.
Eine weitere Ausführungsform für die Herstellung der Copolymeren ist die
Lösungspolymerisation. Sie wird durchgeführt in Lösungsmitteln, in denen
die Monomeren und die gebildeten Copolymeren löslich sind. Es sind hierfür
alle Lösungsmittel geeignet, die diese Vorgabe erfüllen und die mit den
Monomeren keine Reaktionen eingehen. Beispielsweise sind dies Aceton,
Methylethylketon, Diethylketon, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Butyl
acetat, Ethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldimethylether, Ethylen
glykoldiethylether, Diethylenglykoldiethylether, Tetrahydrofuran und Di
oxan, wobei zur Erzielung niedermolekularer Copolymerer, Tetrahydrofuran
und Dioxan besonders gut geeignet sind. Wie bei der Masse- und Fällungs
polymerisation ist es auch hier zweckmäßig, das Lösungsmittel und einen
Teil der Monomerenmischung (z. B. ca. 5 bis 20%) vorzulegen und den Rest
der Monomerenmischung mit dem Initiator und gegebenenfalls Co-Initiator
und Regler zuzudosieren. Es können auch Lösungsmittel und Olefin, beson
ders bei C₄- bis C₁₂-α-Olefinen im Polymerisationsreaktor vorgelegt und
nach Erreichen der Polymerisationstemperatur dann das säuregruppenhaltige
bzw. säureanhydridgruppenhaltige Monomere, gegebenenfalls gelöst im Lö
sungsmittel, und der Initiator sowie gegebenenfalls Coinitiator und Regler
zudosiert werden. Die Konzentrationen der zu polymerisierenden Monomeren
liegen zwischen 20 und 80 Gew.-%, bevorzugt 30 und 70 Gew.-%. Das feste
Copolymer kann problemlos durch Verdampfen des Lösungsmittels isoliert
werden. Aber auch hier ist es zweckmäßig, ein Lösungsmittel zu wählen, in
dem die weitere Umsetzung mit Aminen erfolgen kann.
Die erfindungsgemäßen Additive werden den Erdölmitteldestillaten in Mengen
von 50 bis 1000 ppm, bevorzugt 100 bis 500 ppm, zugesetzt. In der Regel
enthalten solche Mitteldestillate bereits Fließverbesserer wie Ethylen-
Vinylester-Copolymere.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten
die Erdölmitteldestillate geringe Mengen der folgenden Additivkombination
aus
- a) 50 bis 1000 ppm, bevorzugt 100 bis 500 ppm der erfindungsgemäßen Umsetzungsprodukte niedermolekularer Polymerer, die Einheiten mono ethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren enthalten, mit unverzweigten, sekundären Fettaminen zu den Monoamiden,
- b) an sich bekannten Ethylencopolymerisat-Fließverbesserern, z. B. Ethylen-Vinylestercopolymerisation, in Mengen von 50 bis 1000 ppm, bevorzugt 50 bis 500 ppm und
- c) Leitfähigkeitsverbesserer in Form von Salzen, insbesondere von Carbon säuren und Sulfonsäuren bzw. deren Metall- und Ammoniumsalzen in Mengen von 0,1 bis 40 ppm, bevorzugt 0,25 bis 20 ppm.
Die an sich bekannten Fließverbesserer (b) sind in der Patentliteratur
eingehend beschrieben. Beispielsweise seien die Deutsche Patentschrift
19 14 756, EP 2 14 786 (α-Olefin/MSA-Ester) und EP 1 55 807 (Alkylfumarate/-
VAC-Copolymere) genannt, auf die hiermit Bezug genommen wird. Es kommen
jedoch auch gleichermaßen Terpolymerisate in Betracht, die neben Ethylen
und Vinylestern oder Acrylestern noch weitere Comonomere einpolymerisiert
enthalten.
Bevorzugte Copolymerisate (b) sind solche, die im wesentlichen Ethylen und
25 bis 45 Gew.-% Vinylacetat, Vinylpropionat oder Ethylhexylacrylat ent
halten. Ferner sind Copolymerisate zu nennen, die beispielsweise Fumar
säureester enthalten. Das Molekulargewicht der Fließverbesserer beträgt in
der Regel 500 bis 5000, vorzugsweise 1000 bis 3000.
Als Leitfähigkeitsverbesserer (c) für Mitteldestillate kommen allgemein
kohlenwasserstofflösliche Carbonsäuren und/oder Sulfonsäuren oder deren
Salze in Betracht.
Die Grundleitfähigkeit von Mitteldestillaten beträgt ca. 5 bis 10 ps/m,
gemessen nach DIN 51412. Schwankungen treten auf durch unterschiedliche
Gehalte an Wasser, Salzen, Naphthensäuren, Phenolen und anderen schwe
fel- und stickstoffhaltigen Verbindungen.
Eine Anhebung der Leitfähigkeit um den Faktor 2 bis 3, bezogen auf die
Grundleitfähigkeit, hat sich bei einigen der untersuchten Mitteldestillate
als vorteilhaft für das Dispergierverhalten der Paraffine erwiesen.
Der Zusatz der Leitfähigkeitsverbesserer, wie sie z. B. in DE-OS 21 16 556
beschrieben sind, bewirken bereits in Mengen von 0,3 bis 1 ppm im Mittel
destillat eine Verbesserung des Ansprechverhaltens. Andere, weniger wirk
same Leitfähigkeitsverbesserer erfordern naturgemäß eine höhere Konzentra
tion. Der Zusatz deutlich größerer Mengen als der angegebenen 40 ppm ist
zwar möglich, bringt aber keine wesentlichen technischen Vorteile.
Im einzelnen kommen ferner Metallsalze von kohlenwasserstofflöslichen
Carbon- und Sulfonsäuren, wie sie sich unter der Bezeichnung ASA®/Shell
im Handel befinden, sowie andere übliche Leitfähigkeitsverbesserer, wie
das marktübliche Handelsprodukte Stadis® 450 von DuPont, dessen Zusammen
setzung nicht bekannt ist, in Betracht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:
In den Beispielen 1 bis 5 wird die Herstellung der Polymeren beschrieben,
die anschließend mit Ditalgfettamin gemäß Beispiele 6 bis 11 zu den erfin
dungsgemäßen Paraffindispergatoren umgesetzt werden.
Die Molmassen wurden durch Gelpermeationschromatographie bestimmt, wobei
als Elutionsmittel Tetrahydrofuran und zur Eichung eng verteilte Fraktio
nen von Polystyrol eingesetzt wurden.
In einem Reaktor, der versehen war mit Rührer, Heizung und Zulaufvorrich
tungen, wurden 88,2 g Maleinsäureanhydrid, 388 g Solvesso 150® (hochsieden
des Aromatengemisch der Firma Esso) und 5,43 g Polyvinylethylether vom
Molgewicht 50 000 g/mol im schwachen Stickstoffstrom unter Rühren auf 180°C
erhitzt und innerhalb von 3 Std. gleichmäßig 93,6 g Styrol und eine Lösung
von 3,62 g Ditertiärbutylperoxid in 36,4 g Solvesso bei 180°C zudosiert.
Anschließend wurde noch 1 Stunde bei 180°C nacherhitzt und nach Abkühlen
die grobe Polymerisatsuspension weiter umgesetzt. Die Molmasse des Copoly
meren aus Maleinsäureanhydrid und Styrol betrug 1000.
In einem Reaktor gemäß Beispiel 1 wurden 64,15 g Maleinsäureanhydrid und
416,10 g Solvesso 150 im schwachen Stickstoffstrom unter Rühren auf 150°C
erhitzt, und innerhalb von 5 Std. wurden 68,07 g Styrol und eine Lösung von
2,64 g Ditertiärbutylperoxid in 23,1 g Solvesso gleichmäßig bei 150°C
zudosiert. Anschließend wurde noch 1 Std. nacherhitzt und abgekühlt. Die
grobe Polymerisatsuspension wurde dann weiter umgesetzt. Die Molmasse des
Copolymeren betrug 1800 g/mol.
In einem Reaktor gemäß Beispiel 1 wurden 400 g Maleinsäureanhydrid, 333 g
Solvesso 150 und 10 g Polyvinylether vom Molgewicht 50 000 g/mol im schwa
chen Stickstoffstrom unter Rühren auf 150°C erhitzt und innerhalb von
3 Std. eine Lösung von 100 g Styrol und 25 g Solvesso 150 und innerhalb
von 5 Std. eine Lösung von 75 g tert. Butylperethylhexanonat in 88 g
Solvesso 150 gleichmäßig zudosiert. Anschließend wurde noch 1 Std. nacher
hitzt, abgekühlt und die grobkörnige Suspension dann weiter umgesetzt. Die
Molmasse des Polymeren betrug 1000.
In einem Druckreaktor gemäß Beispiel 1 wurden 980 g Maleinsäureanhydrid,
1440 g Toluol und 14 g Polyvinylethylether vom Molgewicht 50 000 einge
füllt, der Reaktor 3mal mit 4 bar Stickstoff abgepreßt und auf 140°C
unter Rühren erhitzt. Nun wurden innerhalb von 5 Std. 600 g Isobuten und
innerhalb von 6 Std. eine Lösung von 23,1 g tert. Butylperethylhexanoat
und 15,4 g Ditertiärbutylperoxid in 100 g Toluol zudosiert. Anschließend
wurde noch 1 Std. nacherhitzt. Während der Polymerisation stellt sich ein
Druck von 7 bar ein. Anschließend wurde die Mischung gekühlt und die
dünne, feine Suspension des moralen Copolymeren aus Maleinsäureanhydrid
und Isobuten weiter umgesetzt. Die Molmasse des Polymeren betrug 3500.
In einem Reaktor gemäß Beispiel 1 wurden 500 g Maleinsäureanhydrid und
333 g o-Xylol unter Rühren bis zum Sieden unter 152°C erhitzt und inner
halb von 5 Std. eine Lösung von 75 g tert. Butylperethylhexanoat in 15 g
o-Xylol zudosiert. Anschließend wurde noch 1 Std. nacherhitzt und dann das
Polymere, welches in Form einer sehr groben Suspension vorlag, weiter
umgesetzt. Die Molmasse des Polymeren betrug 1000.
188,4 g der Polymerisatsuspension aus Beispiel 1 wurden vorgelegt und auf
150°C erhitzt. Dazu wurden 153,1 g Ditalgfettamin zudosiert und die
Reaktionsmischung noch 4 Stunden bei 150°C gerührt. Man erhielt 257,1 g
Produkt als gelbbraunes, viskoses Öl.
188,4 g der Polymerisatsuspension aus Beispiel 1 wurden vorgelegt und auf
80°C erhitzt. Dazu wurden 153,1 g Ditalgfettamin zudosiert und die Reak
tionsmischung solange bei 80°C gerührt (ca. 8,5 Stunden), bis ein Amintiter
von <0,4 erreicht war.
Zu dem gemäß Beispiel 2 hergestellten Copolymer wurden 145°C 333,8 g
Ditalgfettamin in Schmelze zudosiert. Man ließ noch 2 Stunden bei dieser
Temperatur nachrühren, bis ein Amintiter von <0,6 erreicht war.
Eine Reaktionsmischung aus 32,1 g der Polymerisatsuspension gemäß Bei
spiel 3 und 77,2 g Ditalgfettamin wurde zunächst 1,5 Stunden bei 80°C und
anschließend nochmals 7 Stunden bei 150°C gerührt. Man erhielt 94,6 g des
Produktes als gelbbraunes, zähes Öl.
30,8 g Polymer (hergestellt durch Eindampfen der Suspension von Bei
spiel 4) und 102,0 g Ditalgfettamin wurden ca. 12 Stunden bei 150°C
gerührt, bis ein Amintiter <1 erreicht war.
Zu 259,4 g Ditalgfettamin wurden bei 80°C 81,7 g Polymaleinsäureanhydrid
(Suspension gemäß Beispiel 5) zudosiert. Anschließend wurde die Reaktions
mischung stufenweise auf 140°C erwärmt und bei dieser Temperatur gerührt,
bis eine homogene Mischung und ein Amintiter von 0,6 erreicht war (ca.
24 Stunden).
Eine Reaktionsmischung aus 60 g Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymerem und
60,2 g Stearylamin in 368 g Neutralöl IA wird 20 Stunden auf 220°C er
hitzt. Anschließend ließ man auf 125°C abkühlen und dosierte 10,9 g
Calciumhydroxid (gelöst in Wasser) zu. Nach 2 Stunden nachrührend bei die
ser Temperatur wurde die Reaktionsmischung filtriert und das Wasser abge
trennt.
Eine Reaktionsmischung aus 27 g Stearylamin und 91,1 g 17%ige Lösung eines
Isobuten/Maleinsäureanhydrid-Copolymerem in Xylol wurde 40 Stunden lang
auf 100 bis 150°C erhitzt. Das Produkt, 37 g brauner Feststoff, zeigte
deutliche Imidbanden im IT-Spektrum.
Im folgenden bedeuten:
- A. Umsetzungsprodukte niedermolekularer Polymerer, die Einheiten mono ethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren enthalten, mit Ditalgfettamin
- FI Fließverbesserer, im besonderen
FI(A) Ethylen/Vinylpropionat (mit ca. 40 Gew.-% Vinylpropionat) mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 2500 (bestimmt durch Dampf druckosmometrie)
FI(B) Ethylen/Vinylacetat (mit ca. 30 Gew.-% Vinylacetat) mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 2500.
FI(C) Ethylen/Ethylhexylacrylat (mit 50 Gew.-% Ethylhexylacrylat) mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 2500. - LV Leitfähigkeitsverbesserer, im besonderen
LV(E) gemäß Beispiel 1 DE 21 16 5546
LV(F) (ASA 3/Shell) Kohlenwasserstofflösliches sulfocarbonsaures Salz
LV( g) (Stadis 450/DuPont) Leitfähigkeitsverbesserer unbekannter Zusammensetzung.
Als Mitteldestillate wurden für die folgenden Versuche Heizöl EL und
Dieselkraftstoff in handelsüblicher westdeutscher Raffineriequalität
verwendet. Sie sind als Mitteldestillat I, II, III bezeichnet, wobei I
und II Dieselkraftstoff und III Heizöl EL bedeutet.
Die Mitteldestillate wurden mit unterschiedlichen Mengen an Fließverbesse
rern allein und/oder zusammen mit Paraffindispergatoren in Kombination
mit/ohne Leitfähigkeitsverbesserern bei Temperaturen unterhalb des Trü
bungspunktes geprüft. Die Abkühlung erfolgte mit Hilfe eines Temperatur
programms. Die Mitteldestillate I, II (Tabellen I, II) wurden dabei von
Raumtemperatur auf -12°C mit einer Abkühlrate von 1°C/h abgekühlt und bei
-12°C 24 h gelagert. Das Mitteldestillat III (Tabelle III) wurde ebenfalls
von ca. 20°C 1°C/h auf -4°C abgekühlt und bei -4°C/24 h gelagert. Die Ver
suche wurden mit 100 ml und 1000 ml Mitteldestillatvolumina durchgeführt.
In den Tabellen I-III sind aufgeführt: Volumen der sedimentierten Paraf
finphase (%) optisch bewertet, cloud point (CP) und cold filter plugging
point (CFPP) des unteren Bereichs (untere 40 Vol.-%), CP und CFPP des oberen
Bereichs (obere 60 Vol.-%) sowie der CP und CFPP des die Zusätze enthalten
den Mitteldestillates vor dem Lagertest.
Wie sich aus folgenden Tabellen ergibt, wird durch Zusatz von leitfähig
keitsverbessernden Additiven die Sedimentation der Paraffine zusätzlich
reduziert.
Tabelle I Prüfung in Mitteldestillat I
Tabelle II Prüfung in Mitteldestillat II
Tabelle III Prüfung in Mitteldestillat III
Tabelle IV-VI Prüfung in Mitteldestillat I
Tabelle II Prüfung in Mitteldestillat II
Tabelle III Prüfung in Mitteldestillat III
Tabelle IV-VI Prüfung in Mitteldestillat I
In diesen Tabellen bedeuten:
BS = Bodensatz
K = klar
T = trüb
LT = leicht trüb
LD = leicht dispergiert
D = dispergiert
K = klar
T = trüb
LT = leicht trüb
LD = leicht dispergiert
D = dispergiert
FI = Mitteldestillatfließverbesserer
PD = Paraffindispergator
PD (D1) = Paraffindispergator gem. Beispiel 8
PD (D2) = Paraffindispergator gem. Beispiel 10
LV = Leitfähigkeitsverbesserer
PD (D3) = Paraffindispergator gem. DE 25 31 234, Vergleichsbeispiel 13
PD (D4) = Paraffindispergator gem. US 35 06 625, Vergleichsbeispiel 12
PD = Paraffindispergator
PD (D1) = Paraffindispergator gem. Beispiel 8
PD (D2) = Paraffindispergator gem. Beispiel 10
LV = Leitfähigkeitsverbesserer
PD (D3) = Paraffindispergator gem. DE 25 31 234, Vergleichsbeispiel 13
PD (D4) = Paraffindispergator gem. US 35 06 625, Vergleichsbeispiel 12
Claims (6)
1. Kältestabile Erdölmitteldestillate, enthaltend geringe Mengen von
Polymeren oder Copolymeren, die wesentliche Anteile von Einheiten der
Formel I
enthalten oder aus diesen bestehen, in der
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder niedermolekulares Alkyl oder zusammen einen Tetramethylenrest bedeuten und in der
R³ und R⁴ unverzweigte Alkylreste mit 14 bis 24 C-Atomen
bedeuten.
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder niedermolekulares Alkyl oder zusammen einen Tetramethylenrest bedeuten und in der
R³ und R⁴ unverzweigte Alkylreste mit 14 bis 24 C-Atomen
bedeuten.
2. Erdölmitteldestillate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie Copolymere mit wiederkehrenden Einheiten der Formel I enthalten.
3. Erdölmitteldestillate gemäß Anspruch 1, enthaltend geringe Mengen von
Polymeren oder Copolymeren, die wesentlichen Anteil an wiederkehrenden
Einheiten der Formel I
enthalten, in der R³, R⁴ die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat.
4. Erdölmitteldestillate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Copolymere solche des Styrols und Maleinsäureanhydrids sind, in denen
das Molverhältnis Styrol zu Maleinsäureanhydrid 90 : 10 bis 10 : 90
beträgt und die Massen der Copolymere 500 bis 20 000 g/mol betragen
und daß
den Rest des Ditalgfettamins bedeutet.
5. Erdölmitteldestillate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
die Polymeren oder Copolymere in Mengen von 50 bis 1000 ppm ent
halten.
6. Erdölmitteldestillate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
zusätzlich
- A) 50 bis 1000 ppm Fließverbesserer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Vinylpropionat und Ethylen-Vinylhexylacrylat-Copolymeren mit einem mittleren Mole kulargewicht von 1000 bis 5000 und
- B) 0,1 bis 40 ppm Leitfähigkeitsverbesserer enthalten.
Priority Applications (6)
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EP90123728A EP0436151B2 (de) | 1989-12-16 | 1990-12-10 | Kältestabile Erdölmitteldestillate, enthaltend Copolymere als Paraffindispergatoren |
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CA002032246A CA2032246A1 (en) | 1989-12-16 | 1990-12-14 | Low-temperature-stable petroleum middle distillates, containing polymers as paraffin dispersants |
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DE3941561A DE3941561A1 (de) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | Kaeltestabile erdoelmitteldestillate, enthaltend polymere als paraffindispergatoren |
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DE90123728T Expired - Lifetime DE59002844D1 (de) | 1989-12-16 | 1990-12-10 | Kältestabile Erdölmitteldestillate, enthaltend Polymere als Paraffindispergatoren. |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |