Dermedéspont csökkentő adalékok előállítása

Az MSA-olefin kopolimereket és származékaikat az olajiparban gyakran alkalmaz-zák hidegfolyás javító adalékanyagként [201-205,207-211]. Az Exxon Research and Engineering Company kenőolajokban alkalmazható dermedéspont csökkentő adaléko-kat állított elő maleinsavanhidridből és különböző szénatomszámú olefin elegyekből [212,213]. A kopolimereket benzoil-peroxid katalizátorral, 70-80°C hőmérsékleten, 18 órán keresztül állították elő, és dialízissel tisztították. A tisztított kopolimereket alkoho-lokkal észterezték p-toluol-szulfonsav katalizátor jelenlétében. A legnagyobb derme-déspont csökkentő hatást a 2-etil-hexanollal észterezett kopolimer adalékok mutatták.

A Standard Oil Development Company egyedi α-olefinekből és maleinsavanhidridből eltérő körülmények között szintetizált ugyanilyen funkciójú ada-lékanyagokat [214,215]. A maleinsavanhidrid és a 12-18 szénatomszámú α-olefinek kopolimereit különböző mólarányú alapanyagból kiindulva benzol, kloroform illetve

dietil-éter oldószerekben, benzoil-peroxid katalizátor jelenlétében állították elő. A reak-ció hőmérsékletét az alkalmazott oldószer határozta meg. Az oldószert atmoszférikus nyomáson kidesztillálták a termékelegyekből. Különböző MSA-olefin mólarányok ese-tén vizsgálták a termékek küllemét, a kopolimerbe beépült MSA-olefin egységek mólarányát, valamint különböző adalékkoncentrációk esetén a dermedéspont-csökkentő hatást.

Az Equistar Chemicals, LP két szabadalmában α-olefinekből és maleinsavanhidridből előállított alternáló szerkezetű kopolimereknek illetve ezek imidjeinek zavarosodáspont csökkentő és paraffindiszpergáló adalékanyagként történő alkalmazásáról számolt be [216,217].

A Veszprémi Egyetem Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszékén végzett korábbi kutatások szerint az olefin-maleinsavanhidrid kopolimerek és származékaik jó derme-déspont-csökkentő és folyékonyság javító adaléknak bizonyultak a kőolajtermékek ese-tében, sőt ezen adalékoknak a többfokozatú motorolajok nyírásstabilitására gyakorolt hatása is kedvezőnek bizonyult.

Munkám során megvizsgáltam, hogy a krakkoláskor keletkezett frakciók felhasz-nálhatóak-e az adalékszintéziseknél alkalmazott olefin kiváltására. Ezért kereskedelmi vegyszerekből, és a HDPE-A jelű polietilén termikus krakkolásakor keletkezett frakci-ókból kopolimereket állítottam elő, majd ezekből alkoholokkal észterszármazékokat szintetizáltam. Mind az adalékszintézis köztitermékeit jelentő kopolimereket, mind pedig a dermedéspontcsökkentő adalékokat az Ásványolaj- és Széntechnológiai Tan-széken kikísérletezett eljárás szerint, oldószeres kopolimerizációval állítottam elő. Mi-vel a krakkolt olefin frakciók olefintartalma (ezen belül is az α-olefinek mennyisége) kb. 40-50% volt, az alapanyag bemérésekor ezt figyelembe vettem, hogy az olefin-MSA mólarány megfelelő legyen. Az adalékok előállításakor a kopolimereket oldószeres kö-zegben, nitrogén atmoszférában, különböző szénatomszámú egyenes láncú alkoholokkal észtereztem majd az oldószert és a reagálatlan alkoholt vákuumdesztillációval választot-tam el. A rövidebb szénláncú alkoholokkal történő észterezés során nem alkalmazhat-tam túl magas hőmérsékletet, mivel ezáltal az alkoholt kiforralalkalmazhat-tam volna az elegyből.

Így a reakció hőmérsékletét, illetve az alkalmazott oldószert is minden esetben az alko-hol forráspontjának megfelelően választottam ki. Így 150°C alatti reakcióhőmérséklet esetén nem xilol, hanem toluol oldószert alkalmaztam. Az adalékok előállításánál fel-használt anyagokat az 4.8. Táblázat mutatja.

4.8.Táblázat

Az adalékok előállításánál felhasznált főbb anyagok

Az adalékok előállításához felhasznált alkohol szénatomszáma Adalék A kopolimer előállításához

felhasznált olefin C8 C6 c-C6 C4 i-C4

A szintetizált adalékokat különböző koncentrációban adalékot nem tartalmazó, kőolajfinomítói kénmentesített gázolajba kevertem. Néhány adalékolt gázolaj derme-dés- és zavarosodási, ill. CFPP pontját az 4.9. Táblázat mutatja.

4.9. Táblázat

A második sorozatban előállított adalékok hatása

Adalék Koncentráció, % Zp., °C Dp., °C CFPP, °C

A mérési eredmények szerint jelentős különbségek adódtak a különböző alapanyag-okból előállított dermedéspontcsökkentő adalékok között. Mind a kereskedelmi, tiszta vegyszerekből, mind pedig a hulladék poliolefinek termikus krakkolása során előállított C10-C17 illetve C13-C16 alifás szénhidrogének felhasználásával szintetizált adalékok javí-tották a vizsgált gázolaj hidegfolyási tulajdonságait. Az is kitűnt, hogy a különböző de hasonló olefinszerkezetű alapanyagokból előállított adalékok egyes esetekben összeha-sonlítható mértékben bizonyultak hatásosnak. A krakktermékekből előállított adalékok főleg kis koncentrációkban bizonyultak hatékonynak. Hatékonyságuk ekkor jobb volt, mint a kereskedelmi szintetikus vegyszerekből előállított adalékoké. Az adalékok kon-centrációjának növelésével a hatékonyság szintetikus alapanyagokból kiindulva a várt-nak megfelelően növekedett, ezzel ellentétben műanyaghulladékok krakkolásával nyert termékeket használva a növekedés nem volt ekkora mértékű vagy pedig a mérési hiba-határon belül változott. A krakkolás során nyert termékek ugyanis kb. fele-fele arányban tartalmaztak olefineket és paraffinokat. A szintetizált adalékok szerkezetébe csak az olefinek épültek be, mivel a paraffinok nem vettek részt a kopolimerizációs reakciók-ban, és benne maradtak a reakciótermékekben, így ronthatták az adalékok dermedéspontcsökkentő aktivitását.

A dízelgázolajok elosztó rendszerű befecskendező szivattyúinak kenését a dízelgázolajok végzik. Korábban, a nagyobb kéntartalmú gázolajoknál a kén természetes kenési funkiójának köszönhetően nem léptek fel kopási problémák, azonban a kéntartalom csökkentésére vonatkozó szigorodó előírások miatt ma már kenőképesség javító adalékok

alkalmazására van szükség. A dízelgázolajok kenőképességét HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) vizsgálattal határozzák meg, ez azonban egy drága ejárás. A kiválasztott adalékok kenőképességének közelítő becslésére négygolyós készüléket alkalmaztam. A kiválasztott adalékokat kis

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Kopásnyom átmérője, mm

LGOIL LGOIL+Package LGOIL+DP-5 LGOIL+DP-8

4.1. ábra

A golyó felületén mért kopásnyom átmérőjének változása

kéntartalmú (30 ppm) gázolajba (LGOIL) kevertem, majd négygolyós készüléken megvizsgáltam az adalékolt gázolaj kopáscsökkentő hatását.

Mivel a gázolajok kisebb súrlódás- és kopáscsökkentő hatásúak, mint a kenőolajok, kisebb terhelést alkalmaztam (300 N). A kereskedelmi referencia adalék packaget a javasolt 340 ppm koncentrációban alkalmaztam. A DP-5 és a DP-8 jelű adalékokat olyan mennyiségben kevertem a gázolajba, amelynél a legjobb dermedéspontcsökkentő hatást mutatták (1000 illetve 500 ppm). Az 4.1. ábrán feltüntetett adatok és alapján megállapítottam, a kísérleti adalékok esetén mért kopásnyom jól közelítette a kenőképességjavító adalékot is tartalmazó kereskedelmi Package-vel adalékolt gázolaj esetében mért értéket, ami azt bizonyítja, hogy az általam előállított adalékok kismértékben kopáscsökkentő hatást is kifejtettek.

4.2.2. Gumibitumen rendszerekben alkalmazható diszpergens adalékok előállítása