DE69310766T2 - A COMPOSITION CONTAINING PETROLEUM DISTILLATE LIMITING SPEED OF PARAFFINS - Google Patents
A COMPOSITION CONTAINING PETROLEUM DISTILLATE LIMITING SPEED OF PARAFFINSInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Erdölmitteldestillate (Heizöle, Gasöle), in denen die Paraffinsenkungsgeschwindigkeit durch die Zugabe von stickstoffhaltigen Zusätzen verlangsamt wird. Sie betrifft auch ein Verfahren, in dem der Niederschlag oder die Senkung der Paraffine eines Erdölmitteldestillats durch Zugabe von einem Minderanteil von mindestens einem stickstoffhaltigen Zusatz verlangsamt wird.The invention relates to petroleum middle distillates (heating oils, gas oils) in which the rate of paraffin sedimentation is slowed down by the addition of nitrogen-containing additives. It also relates to a process in which the precipitation or sedimentation of the paraffins of a petroleum middle distillate is slowed down by the addition of a minor proportion of at least one nitrogen-containing additive.
Die Erfindung gilt für Erdöldestillate, die paraffinhaltige Mitteldestillate (Heiz- und Gasöle) sind, deren Destillationsverlauf (Norm ASTM D 86-67) zwischen 150º C und 450º C liegt. Vor allem gilt die Erfindung für Gasöle, deren Destillationsverlauf bei einer Temperatur von 160º C bis 190º C anfängt und bei einer Temperatur von 350º C bis 390º C endet.The invention applies to petroleum distillates, which are paraffin-containing middle distillates (heating and gas oils) whose distillation process (ASTM D 86-67 standard) is between 150º C and 450º C. The invention applies in particular to gas oils whose distillation process begins at a temperature of 160º C to 190º C and ends at a temperature of 350º C to 390º C.
Der Markt bietet einen große Anzahl von Produkten an, die die Filtrierbarkeitsgrenztemperatur und den Stockpunkt der paraffinreichen Erdölfraktionen verbessern sollen, wie zum Beispiel:The market offers a large number of products designed to improve the filterability limit temperature and the pour point of paraffin-rich petroleum fractions, such as:
- Polymere auf der Basis von langkettigen Olefinen- Polymers based on long-chain olefins
- Copolymere auf der Basis von alpha-Olefinen- Copolymers based on alpha-olefins
- Vinylethylenacetat-Copolymere- Vinylethylene acetate copolymers
- Säurehaltige Polymer-N-Acylaminoethylestere oder- Acidic polymer N-acylaminoethyl esters or
- Halogenkohlenwasserstoffhaltige Komponenten.- Components containing halogenated hydrocarbons.
Diese Produkte, die die kinetischen Kristallisationsvorgänge beeinflussen und die Kristallgröße verändern, machen es möglich, Suspensionen bei niedrigerer Temperatur zu verwenden, ohne daß Leitungen und Filter verstopfen.These products, which influence the kinetic crystallization processes and change the crystal size, make it possible to use suspensions at lower temperatures without clogging pipes and filters.
Auf dem Markt sind auch Produkte zu finden, die den Trübungspunkt der Erdölfraktionen herabsetzen, indem sie die Temperatur verändern, bei der die ersten Paraffinkristalle sich bilden.There are also products on the market that lower the cloud point of petroleum fractions by changing the temperature at which the first paraffin crystals form.
Die Herabsetzung des Destillatstrübungspunktes durch einen Zusatz (vor allem bei Gasölen) ist für die Raffinieren von großen Interesse, denn sie ermöglich ihnen, den immer strenger werdenden Vorschriften ohne änderung des Destillatsvorgangs zu entsprechen.The reduction of the distillate cloud point by means of an additive (especially in gas oils) is of great interest to refiners, as it enables them to comply with increasingly strict regulations without changing the distillate process.
Wenn durch Kälteeinfluß sich Paraffinkristalle gebildet haben, tendieren sie durch die Schwerkraft dazu, sich im unteren Gefäßbereich zu sammlen. Dieser Vorgang, der generell unter dem Begriff Senkung bekannt ist, verursacht die Stopfung von Leitungen und Filtern und wirkt sich bei niedriger Temperatur auf eine gute Ausnutzung der Mitteldestillate - vor allem der Gasöle - negativ aus.When paraffin crystals have formed due to the cold, they tend to collect in the lower part of the vessel due to gravity. This process, which is generally known as subsidence, causes pipes and filters to become blocked and, at low temperatures, has a negative effect on the good utilization of middle distillates - especially gas oils.
Patent EP-B-71513 beschreibt eine bestimmte Klasse von chemischen Verbindungen als Zusätze, die den Trübungspunkt von Erdölmitteldestillaten zu senken vermögen und einen wichtigen Einfluß auf die Filtrierbarkeitsgrenztemperatur und die Fließtemperatur besitzen, und gibt an, daß sie auch die Senkungsgeschwindigkeit der durch die Kühlung von Gasölen und anderen Mitteldestillaten entsprechenden Paraffine beeinflussen.Patent EP-B-71513 describes a certain class of chemical compounds as additives capable of lowering the cloud point of petroleum middle distillates and having an important influence on the filterability limit temperature and the flow temperature, and indicates that they also influence the rate of reduction of the paraffins resulting from the cooling of gas oils and other middle distillates.
Die im vorliegenden Patentantrag betrachteten und nachstehend beschriebenen Zusuatze ähneln den im Patent EP-B-71513 beschriebenen Zusätzen und gehören derselben Verbindungsklasse an Estaunlicherweise wurde entdeckt, daß die im allgemeinen im Patent EP-B-71513 beschrieben Verbindungsklasse manche dort nicht beschriebene Verbindungen enthält, die weit bessere Eigenschaften bezüglich der Beeinflußung der Paraffinsenkungsgeschwindigkeit aufweisen und wirksamere Senkungshemmer auch unter stengeren Testbindungen sind.The additives considered in the present patent application and described below are similar to the additives described in patent EP-B-71513 and belong to the same class of compounds. Surprisingly, it has been discovered that the class of compounds generally described in patent EP-B-71513 contains some compounds not described therein which have far better properties with regard to influencing the rate of paraffin sedimentation and are more effective sedimentation inhibitors even under stricter test conditions.
Ferner verleihen die in der vorliegenden Erfindung für ihre obengenannten senkungshemmenden Eigenschaften bevorzugten Produkten Gasölen und anderen Mitteldestillaten, denen sie beigemischt werden, korrosionsverhütende Eigenschaften für Metalloberflächen.Furthermore, the products preferred in the present invention for their above-mentioned anti-settlement properties impart corrosion-inhibiting properties to metal surfaces to gas oils and other middle distillates to which they are added.
Hier ist anzumerken, daß aus dem Patent US-A-2 638 450 N-Alkyl-Polyalkylenpolyamin- und Alkenylbernsteinsäureanhydridderivate als korrosionsverhütende Zusätze in Minerölen, Benzinen und leichten Erdölprodukten bekannt sind. Diese Komponenten werden in einem Zweistufen-Verfahren gewonnen.It should be noted here that N-alkyl polyalkylene polyamine and alkenyl succinic anhydride derivatives are known from patent US-A-2 638 450 as corrosion-inhibiting additives in mineral oils, gasolines and light petroleum products. These components are obtained in a two-stage process.
1) Alkylierung eines Polyalkylenpolyamins anhand eines Monohalogenderviats mit 4 bis 31 Kohlenstoffatomen. Das so gewonnene alkylhaltige Polyalkylenpolyamin kann eine sehr vielfältige Struktur aufweisen, wobei Derivate aus der C-Alkylierung und aus der N- Alkylierung zulässig sind.1) Alkylation of a polyalkylenepolyamine using a monohalogen derivative with 4 to 31 carbon atoms. The alkyl-containing polyalkylenepolyamine obtained in this way can have a very diverse structure, with derivatives from C-alkylation and N-alkylation being permissible.
2) Reaktion des alkylhaltigen Polyalkylenpolyamins mit einem Alkenylbernsteinsäureanhydrids. Das Molverhältnis vom Polyamin zum Anhydrid hängt von der Alkylierungsrate des Anhydrids ab, d.h. vom Molverhältnis Polyamin/Alkylmonohalogenderivat, das in der Alkylierungsstufe eingesetzt wurde. Es kann kleiner als 1 oder gleich 1 sein.2) Reaction of the alkyl-containing polyalkylenepolyamine with an alkenylsuccinic anhydride. The molar ratio of polyamine to anhydride depends on the alkylation rate of the anhydride, i.e. on the molar ratio of polyamine/alkylmonohalogen derivative used in the alkylation step. It can be less than 1 or equal to 1.
Aufgrund der Vorabalkylierung des Polyamins, die wahrscheinlich Derivate aus der C- Alkylierung und aus der N-Alkylierung der verschiedenen Aminogruppen entstehen läßt, unterscheiden sich diese Zusätze von denen, deren Einsatz im vorliegenden Antrag beansprucht wird. Außerdem offenbart diese ältere Patentschrift den Einsatz dieser Produkte als koffosionsschützende Mittel für Erdölderivate, wobei es nicht sicher ist, ob bei diesen Derivaten überhaupt eine Paraffinkristallisation stattfindet. Dieses besondere Problem wird in der Patentschrift gar nicht angesprochen.Due to the pre-alkylation of the polyamine, which probably gives rise to derivatives from the C-alkylation and from the N-alkylation of the various amino groups, these additives differ from those claimed for use in the present application. In addition, this older patent discloses the use of these products as anti-corrosive agents for petroleum derivatives, although it is not certain whether paraffin crystallization even takes place in these derivatives. This particular problem is not even addressed in the patent.
Im Allgemeinen bestehen die Erdölmitteldestillatzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung aus einem Hauptanteil aus einem paraffinhaltigem Erdölmitteldestillat und einem Minderanteil, der groß genug ist, um die Senkungsgeschwindigkeit seiner Paraffinen zu begrenzen, aus mindestens einem Wirkstoff, der aus einem Produkt mit einer durchschnittlichen Molmasse von etwa 300 bis 10 000 besteht und aus der Reaktion von mindestens einer aliphatischen Dicarbonverbindung, die unter den Maleinsäure- und Alkylmaleinsäureanhydriden, den Alkenylbernsteinsäureanhydriden mit 10 bis 32 Kohlenstoffatomen im Alkenylradikal, den Dicarbonsäuren und den entsprechenden leichten Alkyldiestern ausgesucht wurde, mit mindestens einer Verbindung mit primärer Aminwirkung hervorgeht, gemäß der Summenformel (1) In general, the petroleum middle distillate compositions of the present invention consist of a major portion of a paraffinic petroleum middle distillate and a minor portion large enough to limit the rate of sedimentation of its paraffins, of at least one active ingredient consisting of a product with an average molecular weight of about 300 to 10,000 and resulting from the reaction of at least one aliphatic dicarboxylic compound selected from maleic and alkylmaleic anhydrides, alkenylsuccinic anhydrides containing 10 to 32 carbon atoms in the alkenyl radical, dicarboxylic acids and the corresponding light alkyl diesters, with at least one compound having primary amine activity, according to the empirical formula (1)
in der R¹ ein einwertiges, gesättigtes, aliphatisches Radikal mit 1 bis 32 Kohlenstoffatomen darstellt, Z unter den -NR'-Grüppen ausgesucht wird, wobei R' ein Wasserstoffatom oder ein einwertiges, gesättigtes, aliphatisches Radikal mit 1 bis 32 Kohlenstoffatomen darstellt, n eine ganze Zahl zwischen 2 und 4, m eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 ist; die besagte Verbindung mit primärer Aminwirkung wird in einem Verhältnis von 0,3 bis 0,8 Mol pro Mol der besagten Dicarbonverbindung verwendet; die besagte Reaktion erfolgt bei einer Temperatur von zwischen 120 und 200º C und wird bis zum Ende der Abscheidung der aus Wasser und/oder Alkohol bestehenden leicht flüchtigen Produkte fortgesetzt, die während der Reaktion entstehen. Meist wird die Reaktion so lange fortgesetzt, bis die theoretische Menge an flüchtigen Produkten - Wasser und/oder Alkohol -, die anschließend entzogen werden, produziert wird.in which R¹ represents a monovalent saturated aliphatic radical having 1 to 32 carbon atoms, Z is selected from the -NR' groups, where R' represents a hydrogen atom or a monovalent saturated aliphatic radical having 1 to 32 carbon atoms, n is an integer between 2 and 4, m is an integer between 1 and 4; said compound with primary amine activity is used in a ratio of 0.3 to 0.8 moles per mole of said dicarboxylic compound; said reaction is carried out at a temperature of between 120 and 200º C and continues until the volatile products formed during the reaction, consisting of water and/or alcohol, have been completely separated. In most cases, the reaction is continued until the theoretical amount of volatile products - water and/or alcohol - which are then removed is produced.
Vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren, um die Sehkungsgeschwindigkeit der in einer Kohlenwasserstoffmischung enthaltenen Paraffine zu verlangsamen, wobei in diese Kohlenwasserstoffmischung eine zur Verlangsamung der Paraffinsenkungsgeschwindigkeit ausreichende Menge von einem Minderanteil aus mindestens einem Wirkstoff zugeführt wird, der aus einem Produkt mit einer durchschnittlichen Molmasse von etwa 300 bis 10 000 besteht, das aus der Reaktion von mindestens einer aliphatischen Dicarbonverbindung, die unter den Maleinsäure- und Alkylmaleinsäureanhydriden, den Alkenylbernsteinsäureanhydriden mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen im Alkenylradikal, den Dicarbonsäuren und den entsprechenden leichten Alkyldiestern ausgesucht wurde, mit mindestens einer Verbindung mit primärer Aminwirkung hervorgeht, gemäß der Summenformel (1) The present invention also relates to a process for slowing down the rate of paraffins contained in a hydrocarbon mixture, wherein a sufficient amount of a minor proportion of at least one active ingredient, consisting of a product with an average molecular weight of about 300 to 10,000, resulting from the reaction of at least one aliphatic dicarboxylic compound selected from maleic and alkylmaleic anhydrides, alkenylsuccinic anhydrides with 10 to 30 carbon atoms in the alkenyl radical, dicarboxylic acids and the corresponding light alkyl diesters, with at least one compound with primary amine activity, according to the empirical formula (1)
in der Z, R¹, n und m der oben angeführten Definition entsprechen, wobei die besagte Verbindung mit primärer Alninwirkung in einem Verhältnis von 0,3 bis 0,8 Mol pro Mol der besagten Dicarbonverbindung verwendet wird, und die besagte, bei einer Temperatur von zwischen 120 und 200º C durchgeführte Reaktion bis zum Ende der Abscheidung der aus Wasser und/oder Alkohol bestehenden leicht flüchtigen Produkte, die während der Reaktion entstehen, fortgesetzt wird.in which Z, R¹, n and m correspond to the definition given above, said compound with primary alkene activity being used in a ratio of 0.3 to 0.8 moles per mole of said dicarboxylic compound, and said reaction, carried out at a temperature of between 120 and 200ºC, being continued until the end of the separation of the volatile products consisting of water and/or alcohol which are formed during the reaction.
Die Verbindungen gemäß der Formulierung (I) können Polyamine sein, die von gesättigten aliphatischen Aminen abstammen, und der folgenden Formel entsprechen The compounds according to formulation (I) may be polyamines derived from saturated aliphatic amines and corresponding to the following formula
die der Summenformel (I) entspricht, in der die -NH-Gruppe darstellt; m kann einen Wert von 1 bis 4 haben, n einen Wert von 2 bis 4, vorzugsweise hat m einen Wert von 2 bis 4 und n ist gleich 3; R¹ ist vorzugsweise ein gesättigtes, einwertiges, geradkettiges aliphatisches Radikal mit 12 bis 32 Kohlenstoffatomen, mit insbesondere 16 bis 24 Kohlenstoffatomen.which corresponds to the empirical formula (I) in which represents the -NH group; m can have a value of 1 to 4, n a value of 2 to 4, preferably m has a value of 2 to 4 and n is 3; R¹ is preferably a saturated, monovalent, straight-chain aliphatic radical having 12 to 32 carbon atoms, in particular 16 to 24 carbon atoms.
Als spezifische Verbindungen können folgende angeführt werden: N-Dodecyldiamino-1,3- propan, N-Tetradecyl-diamino-1,3-propan, N-Hexadecyl-diamino-1,3-propan, N-octadecyl- diamino-1,3-propan, N-Eicosyl-diamino-1,3-propan, N-Docosyl-diamino-1,3-propan, N- Hexadecyldipropylen-triamin, N-Octadecyl-dipropylen-triamin, N-Eicosyldipropylen-triamin und N-Docosyldipropylen-triamin. Es empfiehlt sich, N-Docosyl-, N- Eicosyl-, N-Octadecyl-, N-Hexadecyl oder N-Dodecyl-diamino-1,3-propan einzusetzen, wobei Dipropylen-triamine wie N-Hexadecyl- oder N-Octadecyl-dipropylen-triamin bevorzugt werden.The following can be mentioned as specific compounds: N-dodecyldiamino-1,3-propane, N-tetradecyldiamino-1,3-propane, N-hexadecyldiamino-1,3-propane, N-octadecyldiamino-1,3-propane, N-eicosyldiamino-1,3-propane, N-docosyldiamino-1,3-propane, N-hexadecyldipropylenetriamine, N-octadecyldipropylenetriamine, N-eicosyldipropylenetriamine and N-docosyldipropylenetriamine. It is recommended to use N-docosyl, N-eicosyl, N-octadecyl, N-hexadecyl or N-dodecyl-diamino-1,3-propane, with dipropylenetriamines such as N-hexadecyl or N-octadecyl-dipropylenetriamine being preferred.
Die Verbindungen nach der Formel (I) können auch aus Polyaminen gemäß folgender Formel bestehen The compounds of formula (I) can also consist of polyamines according to the following formula
die der Summenformel (1) entspricht, in der Z die -NR²R³- Gruppe darstellt, R² und R³ - ob identisch oder nicht identisch - wie R1 definiert sind und vorzugsweise je ein Alkylradikal mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, darstellen, R² und R³ zusammen vorzugsweise 12 bis 32 Kohlenstoffatome enthalten, n einen Wert von 2 bis 4, vorzugsweise 3, und m einen Wert von 1 bis 4, vorzugsweise von 2 bis 4, aufweisen.which corresponds to the empirical formula (1), in which Z represents the -NR²R³- group, R² and R³ - whether identical or not identical - are defined as R1 and preferably each represent an alkyl radical having 1 to 24 carbon atoms, preferably 6 to 24 carbon atoms, R² and R³ together preferably contain 12 to 32 carbon atoms, n has a value of 2 to 4, preferably 3, and m has a value of 1 to 4, preferably 2 to 4.
Als spezifische Verbindungen kann man folgende erwähnen: N,N-Diethyl-diamino-1,2-ethan, N,N-diisopropyldiamino-1,2-ethan, N,N-Dibutyl-diamino-1,2-ethan, N,N-Diethyl-diamino-1,4- butan, N,N-Dimethyl-diamino-1,3-propan, N,N-Diethyl-diamino-1,3-propan, N,N-Dioctyl- diamino-1,3-propan, N,N-Didecyldiamino-1,3-propan, N,N-Didodecyl-diamino-1,3-propan, N,N-Ditetradecyl-diamino-1,3-propan, N,N-Dihexadecyldiamino-1,3-propan, N,N- Dioctadecyldiamino-1,3-propan und als bevorzugtere Produkte: N,N-Didodecyldipropylen- triamin, N,N-Ditetradecyl-dipropylen-triamin, N,N-Dihexadecyldipropylen-triamin und N,N- dioctadecyldipropylen-triamin.As specific compounds one can mention the following: N,N-diethyl-diamino-1,2-ethane, N,N-diisopropyldiamino-1,2-ethane, N,N-dibutyl-diamino-1,2-ethane, N,N-diethyl-diamino-1,4-butane, N,N-dimethyl-diamino-1,3-propane, N,N-diethyl-diamino-1,3-propane, N,N-dioctyl-diamino-1,3-propane, N,N-didecyldiamino-1,3-propane, N,N-didodecyl-diamino-1,3-propane, N,N-ditetradecyl-diamino-1,3-propane, N,N-dihexadecyldiamino-1,3-propane, N,N-dioctadecyldiamino-1,3-propane and as more preferred products: N,N-didodecyldipropylene- triamine, N,N-ditetradecyldipropylenetriamine, N,N-dihexadecyldipropylenetriamine and N,N-dioctadecyldipropylenetriamine.
Selbstverständlich können erfindungsgemäß eine oder mehrere Verbindungen gemäß der Formel (I) eingesetzt werden.Of course, one or more compounds according to the formula (I) can be used according to the invention.
Die oben beschriebenen Dicarbonsäuren, auf die die Kondensation einer Verbindung gemäß der Formel (I) erfolgt, werden vor allem unter dem Maleinsäureanhydrid, den Alkylmaleinsäureanhydriden wie dem Methylmaleinsäureanhydrid, oder auch unter den Alcenylbernsteinsäureanhydriden wie denen, die durch die Reaktion von mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem geradkettigen Olefin (zum Beispiel mit 10 bis 32 Kohlenstoffatomen) mit Maleinsäureanhydrid entstehen. Es können insbesondere das n- Octadecenylbernsteinsäureanhydrid oder das Dodecenylbernsteinsäureanhydrid erwähnt werden. Es ist natürlich möglich, Mischungen von zwei (oder mehr) dieser Verbindungen zu verwenden.The dicarboxylic acids described above on which the condensation of a compound of formula (I) is carried out are chosen in particular from maleic anhydride, alkylmaleic anhydrides such as methylmaleic anhydride, or also from alcenylsuccinic anhydrides such as those obtained by the reaction of at least one olefin, preferably a linear olefin (for example having 10 to 32 carbon atoms), with maleic anhydride. Mention may be made in particular of n-octadecenylsuccinic anhydride or dodecenylsuccinic anhydride. It is of course possible to use mixtures of two (or more) of these compounds.
Anstelle der oben genannten Anhydride kann man die entsprechenden Dicarbonsäuren wie etwa ihre leichten Dialkylestere (wie zum Beispiel die Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylestere) einsetzen.Instead of the above-mentioned anhydrides, the corresponding dicarboxylic acids such as their light dialkyl esters (such as the methyl, ethyl, propyl and butyl esters) can be used.
Die Verbindungen mit Primäraminfunktion gemäß der Formel (I) werden meist in Höhe von 0,3 bis 0,8 Mol, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7 Mol, pro Mol der Dicarbonverbindung eingesetzt.The compounds with primary amine function according to formula (I) are usually used in amounts of 0.3 to 0.8 mol, preferably 0.4 to 0.7 mol, per mole of the dicarboxylic compound.
Die Kondensation der Verbindungen gemäß der Formel (I) auf Dicarbonverbindungen (zum Beispiel Dicarbonsäuren, -estere oder vorzugsweise -anhydride) kann ohne Lösungsmittel erfolgen, aber es wird bevorzugt, ein kohlenwasserstoffhaltiges Lösungsmittel zu verwenden, dessen Siedepunkt zwischen 70º C und 250º C liegt, das insbesondere aus einem aromatischen oder einem naphtenaromatischen Kohlenwasserstoff besteht wie zum Beispiel Toluol, Xylenen, Diisopropylbenzol oder einer Erdölfraktion mit dem geeigneten Destillationsverlauf.The condensation of the compounds according to formula (I) on dicarboxylic compounds (for example dicarboxylic acids, esters or preferably anhydrides) can be carried out without solvent, but it is preferred to use a hydrocarbon solvent whose boiling point is between 70ºC and 250ºC, which in particular consists of an aromatic or a naphthenic aromatic hydrocarbon such as toluene, xylenes, diisopropylbenzene or a petroleum fraction with the appropriate distillation process.
Um die erfindungsgemäßen Zusätzeformulierungen zuzubereiten, kann in der Praxis so vorgegangen werden. Die Verbindung gemäß der Formel (I) wird in ein Reaktionsgefäß, das die Dicarbonverbindung enthält und bei einer Temperatur von 30º C bis 80º C gehalten wird, zugesetzt. Anschließend wird die Temperatur auf 120º C - 200º C erhöht, wobei die entstehenden flüchtigen Produkte (Wasser oder Alkohole) entweder über einen Inertgasstrom oder per azeotropische Destillation mit dem ausgesuchten Lösungsmittel entzogen werden. Die Trockenmassekonzentration beträgt beispielsweise 40 bis 70 %, meist etwa 60 %.In practice, the additive formulations according to the invention can be prepared as follows: The compound according to formula (I) is added to a reaction vessel containing the dicarboxylic compound and kept at a temperature of 30°C to 80°C. The temperature is then increased to 120°C - 200°C, whereby the volatile products formed (water or alcohols) are removed either via an inert gas stream or by azeotropic distillation with the selected solvent. The dry matter concentration is, for example, 40 to 70%, usually about 60%.
Nach Zusätzezugabe dauert die Reaktion zwischen 1 und 8 Stunden, vorzugsweise zwischen 3 und 6 Stunden.After addition of additives, the reaction takes between 1 and 8 hours, preferably between 3 and 6 hours.
Die erfindungsgemäßen Zusätze erweisen sich als besonders interessant, um die Paraffinsehkungsgeschwindigkeit in Erdölmitteldestillaten (insbesondere in Gasölen) zu verlangsamen.The additives according to the invention prove to be particularly interesting for slowing down the rate of wax decomposition in petroleum middle distillates (in particular in gas oils).
Obwohl der Wirkungsmechanismus dieser Zusätze auf die Sehkungsgeschwindigkeit der Paraffinkristalle in Mitteldestillaten noch nicht genau beleuchtet wurde, beobachtet man eine klare Verlangsamung des Paraffinniederschlags in den mit diesen Zusätzen behandelten Mitteldestillaten, wenn die Zusätze in Konzentrationen von zum Beispiel 20 bis 2 000 Gramm pro Tonne (g/t) Erdölmitteldestillat zugesetzt werden. Die bevorzugten Konzentrationen liegen bei 100 bis 200 g/t.Although the mechanism of action of these additives on the rate of wax crystal formation in middle distillates has not yet been fully elucidated, a clear slowing down of wax precipitation is observed in middle distillates treated with these additives when the additives are added in concentrations of, for example, 20 to 2 000 grams per tonne (g/t) of petroleum middle distillate. The preferred concentrations are 100 to 200 g/t.
Außerdem ist es bemerkenswert, daß die erfindungsgemäßen Zusätze in der Lage sind, sowohl die n-Paraffinsenkung in ruhenden Erdölmitteldestillaten wie auch die Korrosion der in Kontakt mit diesen Destillaten kommenden Metalloberflächen zu unterbinden.It is also noteworthy that the additives according to the invention are able to prevent both the reduction in n-paraffin content in quiescent petroleum middle distillates and the corrosion of the metal surfaces that come into contact with these distillates.
Im Zusatzkonzentrationsbereich von 20 g bis 2 000 g/t nimmt offensichtlich das Verhältnis an gesenkten Paraffinen ab, wobei diese Abnahme unter den im Patent EP-B-7 1513 beschriebenen Bedingungen aber auch unter strengeren Temperaturbedingungen im Bereich von 5 bis 10º C bis 100 % betragen kann. Ferner wird eine klar korrosionsverhütende Wirkung insbesondere bei eisenhaltigen Metallen festgestellt.In the additive concentration range of 20 g to 2 000 g/t, the proportion of paraffins reduced obviously decreases, and this decrease can be as high as 100% under the conditions described in patent EP-B-7 1513, but also under more severe temperature conditions in the range of 5 to 10ºC. Furthermore, a clear anti-corrosive effect is observed, particularly on ferrous metals.
Um die erfindungsgemäßen Mitteldestillatzusammensetzungen zu formulieren, können die Zusätze durch einfache Mischung dem Erdölmitteldestillat zugesetzt werden.To formulate the middle distillate compositions of the invention, the additives can be added to the petroleum middle distillate by simple mixing.
Es ist aber oft von Vorteil, sie als "Mutter-Lösungen" einzuführen, die in den oben genannten Lösungen im voraus zubereitet wurden. Die "Mutter-Lösungen" können beispielsweise 20 bis 60 Gewicht-% Zusätze enthalten.However, it is often advantageous to introduce them as "mother solutions" prepared in advance in the above solutions. The "mother solutions" can contain, for example, 20 to 60% by weight of additives.
Die Erdölmitteldestillatzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung (zum Beispiel bei Gasölen) können auch andere Zusätze enthalten, die insbesondere das Kälteverhalten verbessern, zum Beispiel solche, die den Stockpunkt oder die Filtrierbarkeitsgrenztemperatur der Mitteldestillate (zum Beispiel der Gasöle) herabsetzen.The petroleum middle distillate compositions of the present invention (for example in the case of gas oils) may also contain other additives which in particular improve the cold behavior, for example those which reduce the pour point or the filterability limit temperature of the middle distillates (for example the gas oils).
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von mindestens einer Verbindung gemäß der Formel (I): The present invention also relates to the use of at least one compound according to formula (I):
in der Z, R¹, n und m weiter oben definiert wurden und als Zusatz zur Beschrähkung der Paraffin-senkungsgeschwindigkeit innerhalb von einer kohlenwasserstoffhaltigen Zusammensetzung, die aus einem Hauptanteil aus einem paraffinhaltigen Erdölmitteldestillat besteht, in einem Verhältnis von 20 bis 2 000 ppm des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung vorkommen. Sie betrifft auch den Einsatz von mindestens einer Verbindung nach der obengenannten Summenformel (I) als korrosionsverhütendem Zusatz innerhalb einer kohlenwasserstoffhaltigen Zusammensetzung, die aus einem Hauptanteil aus einem paraffinhaltigen Erdölmitteldestillat besteht, in einem Verhältnis von 20 bis 2 000 ppm des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung.in which Z, R¹, n and m are defined above and are present as an additive to limit the rate of paraffin reduction in a hydrocarbon-containing composition consisting mainly of a paraffin-containing petroleum middle distillate, in a proportion of 20 to 2 000 ppm of the total weight of the composition. It also relates to the use of at least one compound according to the above-mentioned empirical formula (I) as a corrosion-preventing additive in a hydrocarbon-containing Composition consisting of a major portion of a paraffinic petroleum middle distillate in a proportion of 20 to 2 000 ppm of the total weight of the composition.
Besondere Vorteile ergeben sich beim Einsatz von mindestens einer Verbindung gemäß der Formel (I), die mindestens aus einem Polyamin gemäß einer der folgenden Formeln besteht Particular advantages arise from the use of at least one compound according to formula (I), which consists of at least one polyamine according to one of the following formulas
in denen R¹, R², R³, n, m der oben angegebenen Definition entsprechen.in which R¹, R², R³, n, m correspond to the definition given above.
Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung der Erfindung gedacht, schließen aber keineswegs andere Ausführungen aus.The following examples are intended to illustrate the invention, but in no way exclude other embodiments.
In ein 20 l-großes Reaktionsgefäß mit gutem Rührsystem werden 2 700 g eines handelsüblichen Polyamins (das eine Mischung aus etwa 27 % Palmityl-1,3-propan-diamin und etwa 70 % Stearyl-1,3-propandiamin enthält, wobei die besagte Mischung 370 g einer Primäramingruppe entspricht) und 2 700 g Xylen eingefüllt; das Amin wird bei 50º C gelöst, auf 30º C abgekühlt; anschließend wird eine Lösung von 699 g Maleinsäureanhydrid in 1 050 g Xylen zugesetzt, wobei die Innentemperatur auf 40º C gehalten wird. Die Zugabe dauert eine Stunde, dann wird 3 Stunden lang die Rückflußtemperatur des Xylens gehalten, wobei die Reaktionsgefäßinnentemperatur 144º C beträgt. Per Destillation werden 157 g Wasser entzogen, die sich aus 128 g Reaktionswasser und 29 g Wasser aus dem Eduktamin zusammensetzen. Am Ende der Reaktion werden 500 g Xylen destilliert, um eine Lösung mit 50 Gewicht-% des Zusatzes I im Xylen zu erhalten.2700 g of a commercial polyamine (containing a mixture of about 27% palmityl-1,3-propanediamine and about 70% stearyl-1,3-propanediamine, said mixture corresponding to 370 g of a primary amine group) and 2700 g of xylene are introduced into a 20-litre reaction vessel with a good stirring system; the amine is dissolved at 50ºC, cooled to 30ºC; then a solution of 699 g of maleic anhydride in 1050 g of xylene is added, maintaining the internal temperature at 40ºC. The addition takes one hour, then the reflux temperature of the xylene is maintained for 3 hours, the internal temperature of the reaction vessel being 144ºC. 157 g of water are removed by distillation, consisting of 128 g of reaction water and 29 g of water from the reactant amine. At the end of the reaction, 500 g of xylene are distilled to obtain a solution with 50% by weight of additive I in the xylene.
Der Zusatz I wurde nach Verdunstung des Lösungsmittels analysiert. Er hat eine über Tonometrie gemessene Molmasse von 1 800. Das Infrarotspektrum zeigt das Vorhandensein von Imidbanden bei 1 700 und 1780 cm&supmin;¹, Sekundäraminbanden bei 1 635 und 1 560 cm&supmin;¹ und eine Sekundäraminbande bei 3 300 cm&supmin;¹ an. Dieser Zusatz wurde im Beispiel 1 der Patentschrift EP-B-7 1513 beschrieben.Additive I was analyzed after evaporation of the solvent. It has a molecular weight of 1 800 measured by tonometry. The infrared spectrum shows the presence of of imide bands at 1 700 and 1 780 cm⁻¹, secondary amine bands at 1 635 and 1 560 cm⁻¹ and a secondary amine band at 3 300 cm⁻¹. This addition was described in Example 1 of patent specification EP-B-7 1513.
Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei als Amin N-Stearyldipropylen-triamin in einem Verhältnis von 0,75 Mol Amin pro Mol Anhydrid Einsatz findet. Das Reaktionsgefäß wird in der Xylenrückflußtemperatur 3,5 Stunden lang gehalten, wonach kein Wasser mehr entsteht. Die Xylenmenge wird so eingestellt, daß eine Lösung mit 50 Gewicht-% des Zusatzes II im Xylen entsteht.Example 1 is repeated, using N-stearyldipropylenetriamine as the amine in a ratio of 0.75 moles of amine per mole of anhydride. The reaction vessel is kept at the xylene reflux temperature for 3.5 hours, after which no more water is produced. The amount of xylene is adjusted so that a solution with 50% by weight of additive II in the xylene is produced.
Der Zusatz II wurde nach Verdunstung des Lösungsmittels analysiert. Er hat eine über Tonometrie gemessene Molmasse von 1 600. Das Infrarotspektrum zeigt das Vorhandensein von Imidbanden bei 1 700 und 1 780 cm&supmin;¹, Sekundäraminbanden bei 1 635 und 1 560 cm&supmin;¹ und eine Sekundäraminbande bei 3 300 cm&supmin;¹ an.Additive II was analyzed after evaporation of the solvent. It has a molecular weight of 1 600 as measured by tonometry. The infrared spectrum shows the presence of imide bands at 1 700 and 1 780 cm⁻¹, secondary amine bands at 1 635 and 1 560 cm⁻¹ and a secondary amine band at 3 300 cm⁻¹.
Das Beispiel 2 wird wiederholt, wobei als Amin N-Stearyldipropylen-triamin und als Anhydrid N-Octadecenyl-bernsteinsäureanhydrid in einem Verhältnis von 0,70 Mol Amin pro Mol Anhydrid verwendet werden. Das Reaktionsgefäß wird in der Xylenrückflußtemperatur 4 Stunden lang gehalten, wonach kein Wasser mehr entsteht. Die Xylenmenge wird so eingestellt, daß eine Lösung mit 50 Gewicht-% des Zusatzes III im Xylen entsteht.Example 2 is repeated using N-stearyldipropylenetriamine as the amine and N-octadecenylsuccinic anhydride as the anhydride in a ratio of 0.70 moles of amine per mole of anhydride. The reaction vessel is kept at the xylene reflux temperature for 4 hours, after which no more water is produced. The amount of xylene is adjusted so that a solution with 50% by weight of additive III in the xylene is formed.
Der Zusatz III wurde nach Verdunstung des Lösungsmittels analysiert. Er hat eine über Tonometrie gemessene Molmasse von 1 700. Das Infiarotspektrum zeigt das Vorhandensein von Imidbanden bei 1 700 und 1 780 cm&supmin;¹, Sekundäraminbanden bei 1 635 und 1560 cm&supmin;¹ und eine Sekundäraminbande bei 3 300 cm&supmin;¹ an.Additive III was analyzed after evaporation of the solvent. It has a molecular weight of 1 700 measured by tonometry. The infrared spectrum shows the presence of of imide bands at 1700 and 1780 cm⁻¹, secondary amine bands at 1635 and 1560 cm⁻¹ and a secondary amine band at 3300 cm⁻¹.
Das Beispiel 2 wird wiederholt, wobei als Amin N-Stearyldipropylen-triamin und als Anhydrid N-Octadecenyl-bernsteinsäureanhydrid in einem Verhältnis von 0,5 Mol Amin pro Mol Anhydrid verwendet werden. Das Reaktionsgefäß wird in der Xylenrückflußtemperatur 3 Stunden lang gehalten, wonach kein Wasser mehr entsteht. Die Xylenmenge wird so eingestellt, daß eine Lösung mit 50 Gewicht-% des Zusatzes IV im Xylen entsteht.Example 2 is repeated using N-stearyldipropylenetriamine as the amine and N-octadecenylsuccinic anhydride as the anhydride in a ratio of 0.5 moles of amine per mole of anhydride. The reaction vessel is kept at the xylene reflux temperature for 3 hours, after which no more water is produced. The amount of xylene is adjusted so that a solution with 50% by weight of additive IV in the xylene is formed.
Der Zusatz IV wurde nach Verdunstung des Lösungsmittels analysiert. Er hat eine über Tonometrie gemessene Molmasse von 1 700. Das Infrarotspektrum zeigt das Vorhandensein von Imidbanden bei 1 700 und 1 780 cm&supmin;¹, Sekundäraminbanden bei 1 635 und 1 560 cm&supmin;¹ und eine Sekundäraminbande bei 3 300 cm&supmin;¹ an.Additive IV was analyzed after evaporation of the solvent. It has a molecular weight of 1 700 as measured by tonometry. The infrared spectrum shows the presence of imide bands at 1 700 and 1 780 cm⁻¹, secondary amine bands at 1 635 and 1 560 cm⁻¹ and a secondary amine band at 3 300 cm⁻¹.
Es wurde die senkungshemmende Wirkung vom Zusatz I und von den Zusätzen II bis IV - wie sie in der Erfindung beschrieben sind - bei n-Paraffinen untersucht, die in zwei handelsüblichen Wintergasölen kristallisieren, deren Merkmale in der folgenden Tabelle I angegeben sind: TABELLE 1 The anti-seeding effect of Additive I and Additives II to IV - as described in the invention - was investigated on n-paraffins crystallising in two commercial winter gas oils, the characteristics of which are given in Table I below: TABLE 1
Diese handelsüblichen Gasöle enthalten 500 ppm im Gewicht von einem Polymer wie Vinylethylenacetat (EVA) zur Verbesserung des Stockpunktes.These commercial gas oils contain 500 ppm by weight of a polymer such as vinyl ethylene acetate (EVA) to improve the pour point.
Zwei 250 cm³-große Reagenzgläser werden mit Gasöl Nr.1 gefüllt. In das erste Reagenzglas wird kein Zusatz eingeführt. In das zweite Reagenzglas werden 0,1 Gewicht-% im von einem der Zusätze dazugegeben.Two 250 cm³ test tubes are filled with gas oil No. 1. No additive is added to the first test tube. 0.1% by weight of one of the additives is added to the second test tube.
Die zwei Reagenzgläser werden luftdicht verschlossen und in einem Kühlraum bei -15º C 24 Stunden lang ruhig gelagert. Nach 24 Stunden drückt sich der Senkungsgrad der niedergeschlagenen Paraffinen im Volumen der verschiedenen Phasen im Reagenzglas aus (Niederschlagsmenge, leicht trübe Phase, trübe Phase, klare oder durchsichtige Phase).The two test tubes are sealed hermetically and stored in a cold room at -15º C for 24 hours. After 24 hours, the degree of sedimentation of the precipitated paraffins is expressed in the volume of the different phases in the test tube (amount of precipitate, slightly cloudy phase, cloudy phase, clear or transparent phase).
Folgende Ergebnisse wurden festgestellt, die den nachfolgenden Tabellen II, IV und VI zu entnehmen sind.The following results were obtained and are shown in Tables II, IV and VI below.
Derselbe Test wurde mit Gasöl Nr.2 bei -20º C 24 Stunden lang durchgeführt. Die Ergebnisse geben die nachfolgenden Tabellen III, V und VII wieder.The same test was carried out with gas oil No. 2 at -20ºC for 24 hours. The results are given in Tables III, V and VII below.
Die Qualität der oberen Phase ist für die sehkungshemmende Wirkung des Produktes entscheidend. Wenn die obere Phase trüb ist, ist ein großer Paraffinanteil noch in Suspension. Wenn diese Phase klar ist, haben sich fast alle Paraffine niedergeschlagen. Bei einer leicht trüben oberen Phase ist die senkungshemmende Wirkung mittelmäßig.The quality of the upper phase is crucial for the sediment-inhibiting effect of the product. If the upper phase is cloudy, a large proportion of the paraffin is still in suspension. If this phase is clear, almost all of the paraffin has precipitated. If the upper phase is slightly cloudy, the sediment-inhibiting effect is mediocre.
Betrachten wir nun die Menge der niedergeschlagenen Paraffine: Je paraffinfreier die obere Phase geworden ist, umso dichter ist die Niederschlagsphase, so daß das Gasöl sich schwer pumpen läßt. Die Mengen der niedergeschlagenen Paraffine können nur dann verglichen werden, wenn sie die gleiche Dichte aufweisen, d. h. wenn die oberen Phasen gleich sind.Let us now consider the amount of paraffins precipitated: the more paraffin-free the upper phase has become, the denser the precipitate phase is, making it difficult to pump the gas oil. The amounts of paraffins precipitated can only be compared if they have the same density, i.e. if the upper phases are the same.
Die Tabellen II und III geben die mit Zusatz 1 erlangten Ergebnisse, Tabellen IV und V die mit Zusatz II erhaltenen Ergenisse an und Tabellen VI und VII zeigen die mit den Zusätzen III und IV erreichten Ergebnisse an. TABELLE II TABELLE III Tables II and III give the results obtained with Addition 1, Tables IV and V give the results obtained with Addition II and Tables VI and VII give the results obtained with Additions III and IV. TABLE II TABLE III
Es läßt sich hier festfestellen, daß der Zusatz I, der in der EP-B-71513 als beispielhaft für seine senkungshemmende Wirkung bei -10º C dargestellt wurde, bei -15º C weniger wirksam und bei -20º C gar nicht wirksam ist. TABELLE IV TABELLE V It can be stated here that additive I, which was presented in EP-B-71513 as an example of its anti-settlement effect at -10ºC, is less effective at -15ºC and not effective at all at -20ºC. TABLE IV TABLE V
Die senkungshemmende Wirkung des Zusatzes II ist stärker als die vom Zusatz I, insbesondere bei -20º C. TABELLE VI TABELLE VII The anti-sediment effect of Additive II is stronger than that of Additive I, especially at -20º C. TABLE VI TABLE VII
Mit Zusatz III wird eine bessere Paraffindispersion als mit Zusatz II erhalten, aber das Wirkstoffverhältnis ist ein wichtiger Faktor hinsichtlich der senkungshemmenden Wirkung der Zusätze: Der Zusatz IV sichert die beste Gasölhomogenität bei Kaltlagerung.With Additive III, a better paraffin dispersion is obtained than with Additive II, but the active ingredient ratio is an important factor with regard to the anti-sagging effect of the additives: Additive IV ensures the best gas oil homogeneity during cold storage.
Die korrosionverhütende Wirkung der oben beschriebenen Zusätze I bis IV wird getestet.The corrosion-inhibiting effect of the additives I to IV described above is tested.
Jeder Zusatz wird in den zwei Gasölen Nr.1 und 2, wie sie oben beschrieben wurden, bei einer Gewichtskonzentration von 0,01 % verwendet.Each additive is used in the two gas oils No. 1 and 2 as described above at a concentration of 0.01% by weight.
Der Korrosionstest besteht darin, die Korrosion von zylindrischen Probestäben aus poliertem Stahl oder Eisen durch synthetisches Meerwasser gemäß der Norm ASTM D 65, die so verändert wurde, daß die Temperatur 32,2º C und die Testdauer 20 Stunden betragen, zu untersuchen.The corrosion test consists in investigating the corrosion of cylindrical test bars made of polished steel or iron by synthetic sea water according to ASTM D 65, modified so that the temperature is 32.2ºC and the test duration is 20 hours.
Bei den zwei Gasölen Nr.1 und 2 ohne Zusatz rosten die Probestäbe auf 100 % ihrer Oberflächen, während die Proben bei denselben beiden Gasölen mit 0,01 Gewicht-% von einem der zuvor beschriebenen Zusätze 0 % Rost aufweisen.For the two gas oils No. 1 and 2 without additives, the test bars rust on 100% of their surfaces, while the samples for the same two gas oils with 0.01% by weight of one of the additives described above show 0% rust.
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