SU1128841A3 - Топливна композици - Google Patents

Abstract

ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ на основе углеводородного топлива дл  газовых турбин температурой вспышки 32,2-60,0°С с добавлением сополимерной присадки, отличающа с  тем, что,.с целью уменьшени  разбрызгивани  композиции при ударе, в качестве присадки она содер жит сополимер 78-92 мас.% трет -бутилстирола с 3-15 мас.% мономера, выбранного из группы, состо щей из сложных эфиров акриловой или метакриловой кислот и алифатических одноатомных спиртов, содержащих 1-4 атомов углерода, 2-этоксиэтш1метакрила-та , винилацетата, стирола,и 3-7 мас.% метакриловой кислоты при следующем О) соотношении компонентов, мас.%; Сополимер 0,075-0,3 Углеводородное топливо До 100

Description

Id

00 00

Изобретение относитс  к жидкому топливу, содержащему сополимеры, получаемые в основном из трет -бутилстирола , в качестве добавки к жи ким углеводородным топливам, в част ности к авиационному керосину, с це лью снижени  тенденции этих топлив образовывать воспламен ющиес  туман при .возникновении ударов. Известна топливна  композици  на основе жидкогог углеводородного топлива с добавлением растворимого в нем полимера с мол.весом более и характеристической в зкостью более 2,5 дл/г, например, полиизобу тилен или сополимер этилена и пропи лена Щ . Однако эффективность его недоста точна. Наиболее близкой к изобретению по составу и достигаемому результату  вл етс  композици  на основе уг водородного топлива дл  газовых тур бин температурой вспыщки 32,260 ,0 С с добавлением сополимерной присадки, содержащей алкилстирол Са-С2рИ мономер с функциональными группами, например винилпиридин, ви нилдиэтштамины и др. pj Однако известна  топливна  композ ци  также недостаточно эффективно уменьшает разбрызгивание топлива пр ударе. Целью изобретени   вл етс  умень шение разбрызгивани  композиций при ударе. Поставленна  цель достигаетс  те что топливна  композици  на основе углеводородного топлива дл  газовых турбин температурой 32,2-60,0 С с добавлением сополимерной присадки в качестве последней содержит сопо лимер 78-92 мас.%1рет-бутилстирола с 3-15 мас.% мономера, выбранного из группы, состо щей из сложных эфи ров акриловой или метакриловой кисл и алифатических одноатомных спирто содержащих 1-4 атомов углерода, 2-этоксиэтилметакрШ1ата, винилацета стирола, и 3-7 мас.% метакриловой кислоты при следунлцем соотношении компонентов, мас.%: Сополимер 0,075-0,3 Углеводородное топливоДо 100 Данный сополимер растворим в угле водородном топливе дл  газовых турбин с температурой вспьщ1ки 32,260 ,ос (например, в топливе марки 412 Автур, 0,3%-ный раствор в авиационном керосине Автур 50 имеет относительную в зкость в интервале от 1,3 до 2,1 и дифференциальную скорость течени  из отверсти  в интервале от 3 до 6 мл за 30 сут. Растворимость -сополимера в Автур 50 выражаетс  в том,что его растворы в Автур 50 при всех концентраци х в интервале от 0,075 до 0,3 мас.%  вл ютс , несмотр  на то, что они могут быть мутноватыми или опалесцирующими , все же гомогенными в том смысле, что никакого существенного отделени  из них набухшей фазы полимера не происходит при вьщержке при 20°С. Автур 50 - жидкое авиационное топливо , удовлетвор ющее Государственной спецификации Великобритании. Автур 50 имеет точку вспьшки не ниже, чем 21 С, и обычно имеет в зкость от 1,0 до 1,5 сП при 25 С. Относительна  в зкость - соотношение в зкости 0,3 %-ного по весу ;,... раствора сополимера в Автуре 50 при измерении с использованием виско- . зиметра с V-образной трубкой размера А при к в зкости Автура 50 при измерении ее в-тех же услови х . Дифференциальна  скорость течени  из отверсти  - это разность ме оду скоростью течени  0,3 %-ного раствора сополимера в Автуре 50 через проход круглого поперечного сечени , имеющий отверстие с пр моугольными кра ми , причем этот проход имеет длину 1,574 мм и диаметр 0,635 мм (а), и скоростью течени  через тот же проход ньютонианской жидкости, имеющей ту же в зкость, что и раствор ::ополимера по (а). Скорости течени  выражаютс  объемом жидкости в миллилитрах, . который проходит, через отверстие в течение второго периода времени за Сополимеры наиболее удобно получать методом водной эмульсионной полимеризации компонентов-мономеров в присутствии свободно-радикального инициатора, особенно при использовании окислительно-восстановительной системы инициировани , такой как комбинаци  персульфата аммони  и дитионита натри . Полученный сополимер имеет описанные характеристики растворимости, относительную в зкость и дифферендиальную скорость течени  из отверсти  в Автуре 50, а процесс его пол меризации характеризуетс  следующими особенност ми: водный разбавитель представл ет собой смесь ацетона и воды в соотношении от 1:9 до 1-2 по весу;отношение веса смеси мономеров, подвергающейс  полимериза ции, к весу водного разбавител  находитс  в интервале от 1:9 до 1:1,5 в реакционной смеси присутствует ани онное поверхностно-активное вещество например диоктилсульфосукцинат, в ко центрации 1-10% от веса полимеризуе мой смеси мономеров; реакционную смесь перемешивают при температуре 20-45 С в течение 6-10 ч в атмосфере азота; в определенное врем  в течение первого часа к реакционной смеси прибавл ют О,05-0, расчета на вес смеси мономеров, окис лительно-восстановительного агента инициировани ; к реакционной смеси , после завершени  полимеризации мономеров прибавл ют агент передачи цепей, например Н -октилмеркаптан , в количестве 0,001-0,1% из расчета на вес вз той смеси мономеро При осуществлении спосрба приведенные особенности могут наблюдать с  либо индивидуально, либо совместн в группах по два или более. Частицы сополимера, получаемые при предлагаемом спо.обе, могут быть вьщелены из эмульсии с применением известных способов. Наилучшим методом выделени   вл етс  сушка распылением , примен ема  дл  сополимеров которые имеют температуру стекловани -каучукообразовани  вьш1е 40 С. Описанные сополимеры представл ют Р |тов особую ценность в качестве добавки к жидким углеводородным топливам, в особенности к авиационным топливам, благодар  чему контролируетс  тенден ци  таких жидкостей образовьшать туман в услови х удара. Известно, что когда жидкость со свободной поверхностью подвергаетс  действию условий , при которых происход т удары, возникает тенденци  жидкостей к рассе нию в форме ме чайших частиц. Вли ние ударов может быть таким, что часть жидкости превращаетс  в дисперсию, состо щую О if сиЦа 1 w/l О j,iri.i. vv А .ujfj из мельчайших частиц жидкости в воздухе , т.е. превращаетс  в туман. При указанных концентраци х сополимера его растворение (например, 41 вьщеленного сушкой рассополимера . пылбнием) в жидком топливе может быть осуществлено простым перемешиванием, хот  во многих случа х желательно. в то же врем  нагревать жидкость, например , при 80 С. Если выделение сополимера в порошкообразной форме не производитс , другим вариантом растворени  его в жидком топливе  вл етс  медленное прибавление вод- ного латекса к жидкому топливу, поддерживаемому при температуре в интервале от 130 до 150 С, так как в этих услови х вода из латекса удал етс  в форме азеотропной смесив Модифицированное таким способом углеводородное топливо представл ет собой все же жидкость, так как имеет в зкость менее 1 П (обычно менее 0,1 П). Насто щее изобретение иллюстрирует с , но отнюдь не ограничиваетс  привел , денными ниже примерами, в которых части представл ют собой весовые части. Пр, имеры1-18. Общий способ. В емкость дл  проведени  полимерйза-. ции, оборудованную входньм устройством дл  подачи азота, наход щегос  ниже уровн  жидкости, загружают материалы, ч.: Дистиллированна  вода 1152 Ацетон288 Диоктилсульфосукционат натри 9 Скорость подачи азота после этого снижают до 50 мл в минуту на 1 кг общей загрузки и температуру поддерживают в интервале от 25 до 30 С в течение времени (6ч), отсчитываемого от времени прибавлени  агеп.инициирований , с проведением ( если это необходимо) охлаждени  дл  контролировани  экзотермической реакид1и . Наконец прибавл ют 18 ч. 0,1%-ного раствора и -октилмеркаптана , перемешивание и подачу азота прекращают . При этом получают водную эмульсию сополимера, содержащую примерно 20 мас.% твердых частиц со средним диаметром частиц 0,05-0,1 мкм. Относительна  в зкость и дифференциальна  скорость истечени  из отверсти  дл  каждого сополимера, полученного , в соответствии с общим способом, в - -w-vx-.--------- - - - - I - г форме 0,3%-ного раствора в Автуре 50 приведены в табл.1. Растворы сопели-. меров получают путем прибавлени  нужного количества водной эмульсии к Автуру 50 при 130-150 С с удалением воды в виде азеотропной смеси и с последующим регулированием концентрации. Примеры 19-22. Повтор ют опыт, соответствующий общему способу , описанному в примера 1, но с из менением некоторых деталей, как это показано в табл.2. Состав мономеров во всех случа х следующий:трет-бутилстирол:метилметакрилат:метакрило ва  кислота 83:10:7. Примеры 23-28. Р д сополимеров , получение которых описано в предшествующих примерах, испытывают на их способность к приданию стойкости к туманообразованию и воспламенению в услови х, встречающ с  в авиации при авари х. Р д растворов каждого полимера в Автуре 50 с концентрацией 0,075-0,3% по весу готов т и подвергают их испытани м в аппаратуре, состо щей из небольшой тележки, движущейс  по треку и оборудованной устройством дл  по-ступательного движени , способным вызывать ускорение тележки до скорости примерно 36,58 м/с. Тележка соединена с системой торможени , сп собной остановить тележку со средним замедлением, превышающим в 30 раз ускорение, вызьшаемое силой т жести. К тележке прикреплен резер вуар с топливом, в передней части которого имеетс  отверстие, закрытое взвешенной резиновой втулкой. (Примерно 45 мл испытуемого топлива помещают в резервуар и тележку отвод т до начальной точки, откуда ее запускают и дают ускорение до 36,58 м/с. Ускорение происходит при мерно на длине около 3 м трека и по ле этого тележка замедл етс  вдоль 3 м трека под действием тормозной си темы, так что взвешенна  втулка вы5 сываетс  и топливо вытекает из отве сти  резервуара. Существует зона поджигани  с небольшими газовыми горелками, расположенными в линии через интервалы 0,3 м вблизи той части трека, на ко торой происходит замедление и вне т ка. При проведении испыта:ний немодифидированного топлива Автур 50 во

никает плам  у зоны поджигани  длиной ,1 ,83-2, 13 м большого объема.С другой стороны, при воздействии на модил ют температурный коэффициент в зкости , при этом получают следующие результаты: фицированное в соответствии с изосГре- тением топливо Автур 50 найдено, что концентраци  сополимера 0,3 мас.% или меньше  вл етс  эффективной дл  предотвращени  воспламенени  топлива. Результаты испытываемых сополимеров приведены в таблч 3. П р и м е р 29. Общий способ, описанный в примерах 1-18, повтор ют, но ср следующими модификаци ми: количества ацетона и дистиллированной воды в начальной загрузке составл ли , соответственно, 144 и 1296 ч., что дает соотношение ацетон:вода, , равное 1:9, вместо 1:4, как это было в более раннем случае; дитионит натри  (0,3 ч.) заменен 2 -аскорбиновой кислотой (0,27 ч), температура.полимеризации составл ет 30-35 С вместо 25-30с, в качестве агента прекращени  роста цепи употребл ют 27 ч. 0,1%-ного раствора трет -додецилмертг. каптана, вместо 18 ч.0,1%-ного раствора Н -октилмеркаптана. Полимеризовавшуюс  в этих услови х смесь мономеров употребл ют, как это быпо описано в примере 1. р,3%-ный расвтор полученного сополимера в Автуре 50 Имеет относительную в зкость 1,43 дифференциальную скорость истечени  из отверсти  4,2 мл/30 с. П р и м е р 30. Растворы в авиаци онном керосине Автур 50, с концентрацией растворенного полимера, равной 0,3%, получают со следующими сополимерами: трет -бутилстирол: метакрилова  кислота 95:5 (а), трет, -бутилстирол:метакрилова  кислота 93:7 (Ь),трет -бутилстирол:2-зтилгексилакрилат:метакрилова  кислота 80:15:5 (c)j, трет -бутилстирол: :этилакрилат:метакрилова  кислота 78:15:7 (Й),Грет -бутилстирол:метилметакрилат :метакрш1ова  кислота 83:10:7 (с). В зкости этих растворов, а также в зкость Автур 50 без растворенного полимера определ ют с помощью вискозиметра Оствальда при различных температурах , лежащих в интервале от -30 до 30°С. Из графика зависимости логарифма в зкости от температуры дл  каждого образца опреде -5

1

е6,3

Без сополимера 7,2

Эффективность прокачивани  дл  растворов сополимеров (Ь ) и- (е ) 5 при трех различных температурах приведена в табл.4.

Таблица 1

- метилметакрилат; УА - винилацетат; ЕА - этилакрилат

ЕЕМА - 2-этаксиэтилметакрилат; St - стирол.

Сополимер из примера 1 имеет температуру.стекловани -каучукообразовани  около 120 С.

Claims (1)

1. ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ на основе углеводородного топлива для газовых турбин температурой вспышки 32,2-60,0°С с добавлением сополимерной присадки, о т л и ч а ющ а я с я тем, что,.с целью уменьшения разбрызгивания композиции при ударе, в качестве присадки она содер жит сополимер 78-92 мас.% трет -бутилстирола с 3-15 мас.% мономера, выбранного из группы, состоящей из сложных эфиров акриловой или метакриловой кислот и алифатических одноатомных спиртов, содержащих 1-4 атомов углерода, 2-этоксиэтилметакрилата, винилацетата, стирола,и 3-7 мае.Z § метакриловой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%;

   Сополимер 0,075-0,3

   Углеводородное топливо До 100

   SU _<т 1128841 ¹ 1