RU2612135C1 - Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив - Google Patents

Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив Download PDF

Info

Publication number
RU2612135C1
RU2612135C1 RU2015156024A RU2015156024A RU2612135C1 RU 2612135 C1 RU2612135 C1 RU 2612135C1 RU 2015156024 A RU2015156024 A RU 2015156024A RU 2015156024 A RU2015156024 A RU 2015156024A RU 2612135 C1 RU2612135 C1 RU 2612135C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
additive
polymer
antiturbulent
liquid
olefins
Prior art date
Application number
RU2015156024A
Other languages
English (en)
Inventor
Мишик Айразатович Казарян
Константин Борисович Коновалов
Владимир Николаевич Манжай
Виктор Иванович Сачков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2015156024A priority Critical patent/RU2612135C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2612135C1 publication Critical patent/RU2612135C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/14—Monomers containing five or more carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00—Polymerisation catalysts
    • C08F4/42—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62—Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64—Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/642—Component covered by group C08F4/64 with an organo-aluminium compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам получения антитурбулентных присадок на основе (со)полимеров высших альфа-олефинов и может быть использовано в топливных магистралях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Способ осуществляют (со)полимеризацией высших α-олефинов в присутствии микросферического трихлорида титана и алюминийорганического сокатализатора. В качестве добавки используют метилциклогексилдиметоксисилан в эквимолярном количестве к ТiС13. Полученный (со)полимер высшего альфа-олефина подвергают очистке от каталитической системы путем переосаждения из раствора до остаточного содержания элементов Ti, Al, Si и Cl не более 0,001 % мас. К очищенному (со)полимеру добавляют жидкое ракетное топливо до достижения вязкости антитурбулентной присадки 27-35 сСт. Технический результат – получение высокоэффективной антитурбулентной присадки, пригодной для применения в топливных магистралях ЖРД, и снижение итогового содержания (со)полимера в жидком ракетном топливе. 2 пр.

Description

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к способам получения антитурбулентных присадок на основе (со)полимеров высших альфа-олефинов, и может быть использовано в топливных магистралях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).
Уровень техники
Известна улучшающая эксплуатационные энергетические характеристики машин жидкая присадка, углеводородная жидкость на основе нефтепродуктов, используемая в машинах, и жидкое углеводородное горючее (RU 2343187). Жидкая присадка представляет собой раствор высокомолекулярного полиизобутилена (ПИБ), имеющего молекулярную массу от 3,7·106 до 4,9·106, в используемом жидком ракетном топливе. Жидкое ракетное топливо для машин с гидравлическим трактами (топливными магистралями) с тепло- и/или энергонапряженными условиями эксплуатации содержит жидкую присадку в количестве, обеспечивающем энергетические характеристики этих машин (концентрация высокомолекулярного ПИБ в жидком ракетном топливе от 0,015 до 0,095 мас.%). Технический результат - улучшение эксплуатационных энергетических характеристик машин: коэффициента полезного действия ЖРД, напора насосов и т.д. Недостатком указанного аналога является большое содержание полимера (полиизобутилена в жидком ракетном топливе), что обуславливает большой расход присадки.
Известен способ работы кислородно-керосиновых (ЖРД) и ракетная двигательная установка (RU 2542623). Способ работы кислородно-керосиновых ЖРД и ракетная двигательная установка, основанный на введении в ЖРТ полимерной противотурбулентной (антитурбулентной) присадки, используемой в качестве агента, снижающего гидродинамические потери в топливной магистрали. В качестве антитурбулентной присадки используют раствор полиизобутилена (ПИБ) или раствор полимеров высших альфа-олефинов в жидком ракетном топливе с концентрацией 0,6…0,8% мас. Изобретение обеспечивает повышение массы полезной нагрузки, выводимой на околоземную орбиту.
В приведенных аналогах описаны способы введения антитурбулентных присадок в топливные магистрали ЖРД, в том числе на основе полимеров высших альфа-олефинов, но не описан способ получения подобных присадок.
Наиболее близким по технической сути является способ получения агента снижения гидродинамического сопротивления (антитурбулентной присадки) углеводородных жидкостей (RU 2 238 282) (со)полимеризацией высших альфа-олефинов в присутствии титаносодержащего катализатора и алюминийорганического сокатализатора. Способ включает в себя (со)полимеризацию высших альфа-олефинов на микросферическом трихлориде титана, предварительно обработанном высшим альфа-олефином С6-С16 в количестве 0,13…0,52 М олефина на 1,0 М TiCl3 в присутствии алюминийорганического соединения в качестве сокатализатора. Предварительная (со)полимеризация вызывает измельчение частиц TiCl3 до коллоидной степени дисперсности, а также некоторое увеличение вязкости среды. Применение обработанного таким образом катализатора освобождает от необходимости перемешивать реакционную массу, исключая фактор механодеструкции образующегося (со)полимера.
Недостатком указанного способа является невозможность получения партий (со)полимера с воспроизводимыми характеристиками, а также наличие примесей, образующихся из остатков каталитического комплекса, что недопустимо при использовании антитурбулентных присадок в топливных магистралях ЖРД.
Задачей настоящего изобретения является разработать способ получения высокоэффективной антитурбулентной присадки, пригодной для применения в топливных магистралях ЖРД, и снизить итоговое содержание (со)полимера в жидком ракетном топливе.
Поставленная задача решается тем, что способ получения антитурбулентной присадки для использования в топливных магистралях ЖРД включает, так же как в прототипе, (со)полимеризацию высших альфа-олефинов в присутствии титаносодержащего катализатора и алюминийорганического сокатализатора, где в качестве катализатора используют микросферический трихлорид титана, предварительно обработанный высшим альфа-олефином С6-C16 в количестве 0,13-0,52 М олефина на 1,0 М ТiС13. Новизна способа заключается в том, что в качестве добавки используют метилциклогексилдиметоксисилан в эквимолярном количестве к ТiС13, а полученный (со)полимер высшего альфа-олефина подвергают очистке от каталитической системы путем переосаждения из раствора до остаточного содержания элементов Ti, Al, Si и Cl не более 0,001 % мас., после чего к очищенному (со)полимеру добавляют жидкое ракетное топливо до достижения вязкости антитурбулентной присадки 27-35 сСт.
Способ обеспечивает получение высокой среднемассовой молекулярной массы (со)полимера 9,2⋅106-9,8⋅106, узкого молекулярно-массового распределения – 2.8-3.1. Полученный (со)полимер переосаждают, что обеспечивает допустимое остаточное содержание элементов Ti, Al, Si и Cl в количестве не более 0,001 % мас. К очищенному (со)полимеру добавляют жидкое ракетное топливо до достижения вязкости присадки 27-35 сСт, что обеспечивает содержание (со)полимера высшего альфа-олефина в присадке в интервале 0,6-0,8 % мас.
Пример 1
В одногорлую стеклянную колбу емкостью 250 см3 вносят 115 г смеси высших альфа-олефинов С6-С10, барботируют сухим аргоном в течение 15 мин, добавляют 1 см3 1 M раствора диэтилалюминийхлорида в гептане, 0,00016 M трихлорида титана в виде обработанной альфа-олефином С6-С16 суспензии, после чего плотно закрывают реактор и устанавливают его на лабораторный шейкер. Через 2 часа шейкер останавливают и оставляют колбу в покое на 72 часа. Затем из колбы извлекают (со)полимер и растворяют в гептане до концентрации 4 % мас. и осаждают из раствора этиловым (изопропиловым) спиртом. После чего определяют молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение с помощью гельпроникающей хроматографии, анализируют остаточное содержание элементов Ti, Al, Si и Сl на электронном сканирующем микроскопе Hitachi TM 1100 с рентгеноспектральным анализатором Swift ED-TM EDX, если их содержание превышает 0,001 % мас., то процедуру растворения и осаждения повторяют. Затем полимер высушивают и получают жидкую присадку концентрацией 0,6 % мас. и вязкостью 27 сСт посредством растворения измельченного (со)полимера в жидком ракетном топливе с собственной вязкостью 2,3-2,5 сСт на лабораторном шейкере без подогрева. После приготовления концентрацию полимера уточняют – отбирают 3 пробы и высушивают до постоянной массы, если ошибка не превышает 0,1 % то считают определенную концентрацию как среднюю по результатам трех измерений.
Среднемассовая молекулярная масса полученного (со)полимера высших альфа-олефинов составила 9,2⋅106, молекулярно-массовое распределение – 2,8. Снижение гидродинамических потерь при течении жидкого ракетного топлива с вязкостью 2,3 сСт, содержащего полученный (со)полимер в количестве 2,5⋅10-4 % мас., составило 34 %, снижение гидродинамических потерь при течении жидкого ракетного топлива, содержащего (со)полимер в количестве 1⋅10-3 % мас., составило 36%. Вязкость присадки при концентрации полимера высших альфа-олефинов 0,6% составила 27 сСт при 20°С.
Пример 2
Синтез и очистку (со)полимера ведут аналогично примеру 1, затем растворяют полимер до концентрации 0,8% мас. После приготовления концентрацию полимера уточняют – отбирают три пробы и высушивают до постоянной массы, если ошибка не превышает 0,1% то считают определенную концентрацию как среднюю по результатам 3 измерений.
Среднемассовая молекулярная масса полученного полимера высших альфа-олефинов составила 9,8⋅106, молекулярно-массовое распределение – 3,1. Снижение гидродинамических потерь при течении жидкого ракетного топлива с вязкостью 2,5 сСт, содержащего полученный (со)полимер в количестве 2,5⋅10-4 % мас., составило 38 %, снижение гидродинамических потерь при течении жидкого ракетного топлива, содержащего (со)полимер в количестве 1⋅10-3 % мас., составило 35%. Вязкость присадки при концентрации (со)полимера высшего альфа-олефина 0,8% составила 35 сСт при 20°С.
Использование заявленной присадки позволяет снизить итоговое содержание (со)полимера в жидком ракетном топливе с 0,015% мас. - 0,095 % мас до 2,5⋅10-4 % мас. - 1⋅10-3 % мас.
Источники информации
1. RU 2343187.
2. RU 2542623.
3. RU 2238282 (прототип).

Claims (1)

  1. Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив (со)полимеризацией высших α-олефинов в присутствии микросферического трихлорида титана и алюминийорганического сокатализатора, отличающийся тем, что в качестве добавки используют метилциклогексилдиметоксисилан в эквимолярном количестве к ТiС13, а полученный (со)полимер высшего альфа-олефина подвергают очистке от каталитической системы путем переосаждения из раствора до остаточного содержания элементов Ti, Al, Si и Cl не более 0,001 % мас., после чего к очищенному (со)полимеру добавляют жидкое ракетное топливо до достижения вязкости антитурбулентной присадки 27-35 сСт.
RU2015156024A 2015-12-28 2015-12-28 Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив RU2612135C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156024A RU2612135C1 (ru) 2015-12-28 2015-12-28 Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156024A RU2612135C1 (ru) 2015-12-28 2015-12-28 Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612135C1 true RU2612135C1 (ru) 2017-03-02

Family

ID=58459238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156024A RU2612135C1 (ru) 2015-12-28 2015-12-28 Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612135C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996023A (en) * 1968-04-11 1976-12-07 Imperial Chemical Industries Limited Aviation fuel containing dissolved polymer and having reduced tendency to particulate dissemination under shock
RU2238282C1 (ru) * 2003-07-07 2004-10-20 Томский политехнический университет Способ получения агента снижения гидродинамического сопротивления углеводородных жидкостей
RU2343187C2 (ru) * 2006-08-15 2009-01-10 Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко" Улучшающая эксплуатационные энергетические характеристики машин жидкая присадка, углеводородная жидкость на основе нефтепродуктов, используемая в машинах, и жидкое углеводородное горючее
RU2542623C1 (ru) * 2013-09-20 2015-02-20 Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Способ работы кислородно-керосиновых жидкостных ракетных двигателей (жрд) и ракетная двигательная установка

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996023A (en) * 1968-04-11 1976-12-07 Imperial Chemical Industries Limited Aviation fuel containing dissolved polymer and having reduced tendency to particulate dissemination under shock
RU2238282C1 (ru) * 2003-07-07 2004-10-20 Томский политехнический университет Способ получения агента снижения гидродинамического сопротивления углеводородных жидкостей
RU2343187C2 (ru) * 2006-08-15 2009-01-10 Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко" Улучшающая эксплуатационные энергетические характеристики машин жидкая присадка, углеводородная жидкость на основе нефтепродуктов, используемая в машинах, и жидкое углеводородное горючее
RU2542623C1 (ru) * 2013-09-20 2015-02-20 Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Способ работы кислородно-керосиновых жидкостных ракетных двигателей (жрд) и ракетная двигательная установка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9074024B2 (en) Method for producing a suspension-type drag reducing additive for hydrocarbon liquids
RU2591849C2 (ru) Аддукты дихлорида магния и этанола и получаемые из них каталитические компоненты
BR112013027847B1 (pt) componente de catalisador de titânio sólido para a produção de uma poliolefina, método de fabricar o mesmo, e, sistema de catalisador para a polimerização de uma olefina
WO2016204654A1 (ru) Противотурбулентная присадка и способ ее получения
CN107353375A (zh) 复合减阻剂溶液原位合成方法
RU2567391C2 (ru) Компонент катализатора для полимеризации этилена, приготовление такового и катализатор, включающий компонент катализатора
RU2505551C2 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНОЙ ПРИСАДКИ С РЕЦИКЛОМ МОНОМЕРОВ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНОЙ ПРИСАДКИ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСШИХ ПОЛИ-α-ОЛЕФИНОВ ДЛЯ ЭТИХ СПОСОБОВ И ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНАЯ ПРИСАДКА НА ИХ ОСНОВЕ
RU2612135C1 (ru) Способ получения антитурбулентной присадки для углеводородных ракетных топлив
KR20130114644A (ko) 마그네슘 디클로라이드-알코올 부가물 및 그로부터 얻어지는 촉매 성분
Guo et al. Preparation of cationic polyacrylamide microsphere emulsion and its performance for permeability reduction
US10208135B2 (en) Catalyst components for the polymerization of olefins
RU2238282C1 (ru) Способ получения агента снижения гидродинамического сопротивления углеводородных жидкостей
RU2297574C2 (ru) Неводные суспензии, используемые в качестве агентов, снижающих сопротивление течению, и способы производства таких суспензий
JPS5978217A (ja) カルボニル化重合物分散剤存在下でのブタジエンの非水分散重合方法
CN110546170B (zh) 烯烃聚合的催化剂组分
Nifant'ev et al. The synthesis of ultra-high molecular weight poly (1-hexene) s by low-temperature Ziegler-Natta precipitation polymerization in fluorous reaction media
RU2576004C2 (ru) Способ получения антитурбулентной присадки к органическим средам для снижения гидродинамического сопротивления при их транспортировке
KR101770948B1 (ko) 에틸렌 중합체 조제 공정
RU2675701C1 (ru) Способ получения антитурбулентной присадки к органическим средам, в том числе к нефти для снижения гидродинамического сопротивления при их перекачке по трубопроводам
RU2654060C1 (ru) Способ получения антитурбулентной присадки к нефти и нефтепродуктам
ES2718198T3 (es) Dispositivo electroquirúrgico polivalente
CN112654645B (zh) 用于烯烃聚合的前体和催化剂组分
US20220195085A1 (en) Rapid dissolution of drag-reducing agents at low temperatures
EP3094659B1 (en) Process for the preparation of a spherical support comprising mgcl2 and alcohol
JP5808693B2 (ja) オレフィンの脱ハロゲン処理方法および被処理物を用いたオレフィンの連続重合方法