Способ получения антистатической присадки для углеводородных топлив и растворителей

Способ получения антистатической присадки для углеводородных топлив и растворителей

Реферат

Изобретение относится к способу получения антистатической присадки к углеводородным топливам и растворителям на основе хромовых солей алкилсалициловых кислот.

Углеводородные топлива и растворители являются диэлектрическими материалами, вследствие чего технологические операции с ними вызывают статическую электризацию. Потенциалы накопленных электростатических зарядов достигают сотен тысяч вольт, что может вызвать искровой разряд и делает технологические операции пожароопасными. С целью снижения величины заряда статического электричества в топлива и растворители вводятся небольшие количества антистатических присадок. Последние повышают электропроводность топлив, благодаря чему заряды статического электричества стекают через заземление.

Известен способ получения хромовых солей алкилсалициловой кислоты (RCOO)₃Cr ионным обменом натриевой соли с азотнокислым хромом в спиртовом растворе (Пат. США №3013868, кл. 44-62, 1961). Однако полученные этим способом соединения содержат небольшое количество связанного хрома и поэтому недостаточно эффективны как антистатические присадки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения антистатической присадки к углеводородным топливам на основе бис-[диалкилкарбоксихром (III)]-океана общей формулы:

где R₁ и R₂ - одинаковые или различные радикалы салициловой, алкил (С₁₄-С₂₀) салициловой кислот, аминокислот С₄-С₂₀.

Получение указанной присадки ведут в присутствии минерального масла, или дифенилэтилена, или полибутена, взятых в количестве 1-5 вес. ч. на 1 вес. ч. кислот. Синтез заключается в ионном обмене омыленных едким натром алкилорганических кислот избытком азотнокислого хрома при нагревании до 75-80°С в течение 0,5-3 часов в растворителе (минеральное масло в спиртобензольной смеси). Спиртобензольную смесь по окончании реакции отгоняют при нагревании до температуры не выше 100°С и остающийся раствор диалкилкарбоксихром (III) гидроокиси в масле конденсируют при 110-140°С в растворителе (толуол или ксилол) с выделением воды в виде азеотропа и удалении растворителя при пониженном давлении и температуре не выше 100°С. Электропроводность бензина с указанной присадкой в концентрации 1,0·10^-3 вес.% составляет 900-2536 пСм/м (А.С. СССР №553275, C 10 L 1/18, С 10 М 1/26, опубл. БИ №13, 1977).

Недостатком данного способа является необходимость использования большого избытка щелочи на первой стадии процесса и хромового компонента - на второй, использование органического растворителя (минеральное масло, толуол, ксилол) на стадиях синтеза присадки, необходимость полного удаления растворителя (толуол, ксилол) после завершения реакции, что приводит к получению присадок со сравнительно низкой эффективностью антистатического действия и большим разбросом по функциональному действию (низкая воспроизводимость результатов синтеза).

Задача изобретения заключается в разработке способа получения антистатической присадки с более высокой эффективностью действия.

Поставленная задача достигается способом получения антистатической присадки к углеводородным топливам и растворителям на основе хромовых солей алкилсалициловых кислот, заключающимся в омылении последних водным раствором гидроксида натрия при мольном соотношении алкилсалициловых кислот к едкому натру 1:1-1,03 при 35-45°С с последующей обменной реакцией омыленных кислот с раствором нитрата хрома в среде изопропанола при 40-50°С. Мольное соотношение между алкилсалициловыми кислотами и нитратом хрома равно 2:1-1,03. Затем производится отгонка изопропилового спирта и воды и добавка смеси алкилароматических углеводородов фр. 160-200°С - растворителя АР в массовом соотношении 0,6-0,7 к взятым для синтеза кислотам. Далее осуществляется отделение выпавшего осадка нитрата натрия, термическая обработка при 143-150°С в течение 1,5-2,5 часов и разбавление реакционной массы растворителем АР до содержания хромового комплекса 15-25 мас.%.

Пример. Навеску 100,0 г технических алкилсалициловых кислот (к.ч.=91,0 мг КОН/г) помещают в реакционную колбу, находящуюся на водяной бане, снабженную мешалкой и капельной воронкой, в которую заливают 16,7 г 40%-ного водного раствора щелочи. Щелочной раствор постепенно добавляют в колбу, где при 40°С и непрерывном перемешивании в течение 2 часов происходит процесс омыления алкилсалициловых кислот.

Определяют кислотное число и содержание свободной щелочи в реакционной массе, которые равняются нулю.

Расчетное количество нитрата хрома (32,45 г) растворяют в 124 мл (97,35 г) изопропанола для получения 25%-ного раствора. Последний загружают в капельную воронку, откуда постепенно добавляют в колбу. Обменная реакция проводится при непрерывном перемешивании в течение 2 часов при 40°С.

Следующей стадией процесса является отгонка при атмосферном давлении изопропанола и воды. При этом температура в колбе постепенно повышается до 105°С. Затем в колбу добавляют 85,3 мл (65 г) растворителя АР (смесь высших алкилароматических углеводородов фр. 160-200°С). При этом происходит высаждение нитрата натрия, который отделяется фильтрацией через бумажный фильтр.

Заключительной стадией процесса является термическая обработка (стабилизация) полученной присадки при 145°С в течение 1,5 ч. Далее осуществляется фильтация и добавляется 343 мл (261,4 г) растворителя АР для обеспечения концентрации активного вещества 25%. Электропроводность топлива РТ (реактивное топливо) с присадкой при концентрации по активному веществу 1,2·10^-4 мас.% составляет 3255 пСм/м.

Примеры 1, 2 - опыты согласно прототипу.

Примеры 3-8. Опыты проводят по методике примера, при этом соотношение реагентов на стадиях процесса, условия проведения и важнейший показатель качества полученной присадки - электропроводность в топливе РТ приведены в таблице.

Примеры 9-19. Опыты проводились в неоптимальных условиях. В примере 9 замена растворителя АР на стадии термообработки на изопропилбензол привела к тому, что даже при большем содержании активного вещества в составе присадки электропроводность топлива РТ существенно снижается. Далее как повышение температуры термообработки выше верхнего предела оптимума до 155°С (пример 10), так и снижение этой температуры ниже нижнего предела оптимума до 135°С (пример 11) также приводит к снижению электропроводности топлива.

Повышение длительности термообработки как выше оптимального уровня - 3,0 часа (пример 12), так и ниже - 1,0 час (пример 13) приводит к снижению электропроводности топлива.

Таблица
Примеры	Стадии процесса получения присадки	Содержание активного вещества, % мас.	Электропроводность топлива РТ при С=1,5·10-4% мас. по активному веществу, пСм/м
1 стадия (Нейтрализация TACK NaOH)	2 стадия (Обменная реакция)	3 стадия (Термообработка)
Растворитель NaOH	Мольное соотношение ТАСК: NaOH	Темпера тура, °С	Мольное соотношение ацилат: нитрат хрома	Растворитель Cr(NO3)3	Темпера тура, °С	Темпера тура, °С	Растворитель	Время, ч
1	масло ДС-11, бензол, изопропанол	1: 1,42	80	0,5:1,0	изопропанол	80	Стадия отсутствует	36,4	255
2	масло АС-6, бензол, этанол	1:1,67	85	0,5:1,0	изопропанол	85	Стадия отсутствует	35,0	220
3	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	40	143	АР	2,0	25,0	3150
4	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	40	145	АР	2,0	25,8	3105
5	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	45	150	АР	2,0	25,4	3005
6	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	45	145	АР	2,5	25,1	3165
7	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	50	145	АР	2,0	25,0	3055
8	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	45	145	АР	1,5	25,2	3200
9	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	45	145	изопропил бензол	2,0	32,0	1850
10	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	45	155	АР	2,0	25,9	1680
11	вода	1:1,01	40	2:1.0	изопропанол	45	135	АР	2,0	27,0	1780
12	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	40	145	АР	3.0	26,0	2000
13	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	45	145	АР	1,0	26,0	1570
14	вода	1:0,80	40	2:1,0	изопропанол	45	145	АР	2.0	24,9	1200
15	вода	1:1,20	40	2:1,0	изопропанол	45	145	АР	2,0	25,5	950
16	вода	1:1,01	40	1:1,0	изопропанол	45	145	АР	2,0	25,3	800
17	вода	1:1,01	40	3:1,0	изопропанол	45	145	АР	2,0	25,9	550
18	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	55	145	АР	2,0	25,0	2030
19	вода	1:1,01	40	2:1,0	изопропанол	35	145	АР	2,0	25,2	1945

Способ получения антистатической присадки для углеводородных топлив и растворителей путем взаимодействия омыленных гидроксидом натрия алкилсалициловых кислот с нитратом хрома в среде изопропанола, добавления алкилароматического углеводородного растворителя, отделения солей нитрата натрия, отличающийся тем, что омыление алкилсалициловых кислот проводится водным раствором гидроксида натрия при мольном соотношении компонентов 1:1,00-1,03, обменная реакция омыленных кислот с раствором нитрата хрома проводится при 40-50°С и мольном соотношении 2:1,00-1,03, а в качестве ароматического углеводородного растворителя используется смесь высших алкилароматических углеводородов фракции 160-200°С и термообработка хромовых комплексов проводится в среде высших алкилароматических углеводородов фракции 160-200°С при температуре 143-150°С в течение 1,5-2,5 ч.