ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Присадки, препятствующие выделению осадков из топлив (диспергирующие) из "Присадки к моторным топливам" Назначение. Диспергирующие присадки (диспергенты) предназначены для предотвращения засорения топливной аппаратуры нерастворимыми продуктами химических превращений топлив. Их вводят в среднедистиллят-ные (дизельные, дистиллятные котельные) и остаточные топлива, но они эффективны и в реактивных топливах [1—8]. Именно в топливах, содержащих керосиновые и особенно дизельные фракщш, значительно образование нерастворимых продуктов окисления. [c.138] Механизм действия. Действие диспергентов основано на их поверхностно-активных и растворяющих свойствах [9, 10]. Продукты глубокого окисления нестабильных и высокомолекулярных углеводородов и неуглеводородных соединений находятся в топливе в виде коллоидного раствора до тех пор, пока он не разрушается под действием условий окисления [6, 11, 12]. Присадки, добавляемые к топливу, удерживают эти продукты в коллоидном состоянии, препятствуют их коагуляции и осаждению и часто переводят в раствор уже выпавшие осадки. Механизм действия таких присадок, как правило, заключается в диспергировании нерастворимых продуктов или удержании их в растворенном состоянии. [c.139] Присадки, называемые диспергентами, выполняют в окисляющейся системе (топливо — продукты его окисления) в основном функции защитных коллоидов или пеп-тизаторов. Защитными коллоидами для растворов в углеводородной среде могут служить все поверхностно-активные вещества дифильной структуры [13] спирты, жирные кислоты и их соли, фенолы и их соли, амины и др. Действие защитных коллоидов усиливается с удлинением углеводородной цепи при полярной группе. Защитное действие лиофильных коллоидов по отношению к лиофобным объясняется адсорбционным взаимодействием их частиц. Концентрация добавляемого защитного коллоида имеет важное значение. При недостаточной концентрации или малой степени его дисперсности взаимодействие лиофильного и лиофобного коллоидов может привести к обратному результату — образованию крупных лиофобных агрегатов. Это придает неустойчивость коллоидной системе и повышенную чувствительность к внешним воздействиям (сенсибилизация), которая может, в свою очередь, привести к коагуляции и осаждению коллоидных частиц. [c.139] Эффективность диспергентов в топливах. Образование нерастворимых продуктов в топливах вызывает несколько эксплуатационных затруднений засорение топливных фильтров и другой аппаратуры осадками образование отложений нерастворимых продуктов в емкостях и трудности с очисткой этих емкостей выделение осадков и смолистых отложений на деталях топливной аппаратуры при нагреве реактивных и дизельных топлив до высоких температур, имеющих место в теплонапряженных двигателях. Все эти затруднения могут быть в значительной мере, а иногда и полностью разрешены добавлением соответствующей присадки. [c.140] Образование осадков при хранении дизельных и главным образом дистиллятных котельных (печных) топлив было за рубежом (главным образом в США) серьезной проблемой и интенсивно исследовалось в конце 50-х годов [1, 10, 14—17]. Осадки, образующиеся в топливах этого типа, имеют окислительное происхождение, так как они выпадают более интенсивно после хранения или искусственного старения топлив содержание кислорода значительно больше, чем в топливе. Они богаты чементами (8, М), что указывает на значитель-ш в их образовании неуглеводородных соедине- ива (смолистых веществ) [1, 6, 12, 25—27]. [c.140] При хранении хорошо очищенных стабильных топлив образуется значительно меньше осадков, однако применение присадок более целесообразно, чем тщательная очистка [14, 28]. Наилучшие результаты получают при сочетании очистки и добавления присадок. В среднедистиллятных топливах присадки замедляют образование нерастворимых продуктов при хранении топлива и обеспечивают его фильтруемость и чистоту топливной аппаратуры при его использовании. Этот эффект достигается, как указывалось, в результате ингибирующего и диспергирующего действия присадок. Замедление образования нерастворимых продуктов (ингибирующее действие) можно видеть на рис. 29. Степень рассеяния света, указывающая на образование взвешенных нерастворимых частиц в топливе, при наличии в нем присадки возрастает при окислении незначительно, тогда как в топливе без присадки в тех же условиях быстро увеличивается [28]. Этот метод позволяет обнаружить образование осадков в топливе значительно раньше, чем оно регистрируется взвешиванием. [c.141] В табл. 32 приведены также данные, иллюстрирующие эффект полярной группы (МНг) в полимере. Это исследование привело к созданию нового класса диспергирующих присадок — полярных полимеров [9, 29], получивших широкое промышленное применение. Полярные полимеры и другие диспергенты оказывают и растворяющее действие по отношению к продуктам окисления, выделенным, в частности, из масла. Так, 1% полярного полимера, введенного в суспензию осадка в керосине, полностью растворяет его, а 0,2%—растворяет значительную часть его и тонко диспергирует оставшийся. Добавление 1 % сульфоната бария также оказывает растворяющее действие, но в меньшей степени. Растворяющее действие стабилизаторов-диспергентов играет, по-видимому, важную роль при очистке топливной аппаратуры и емкостей от отложений. [c.142] Эффективность диспергентов определяется количеством осадка на фильтре, образующегося при фильтровании искусственно приготовленной суспензии (табл. 33). [c.142] Влияние диспергентов на образование осадков при хранении дизельных топлив можно видеть из данных табл. 34 и 35 [3, 6]. [c.144] Диспергенты в противоположность антиокислителям в большей степени влияют на образование осадков, чем смолистых отложений (см. табл. 34). При совместном добавлении к топливу этих присадок удается достигнуть высокого суммарного эффекта стабилизации. Кроме того, диспергенты, видимо, препятствуют связыванию воды и, следовательно, образованию шламов, в которых вода является основным компонентом [30]. [c.144] Эффективность некоторых диспергентов в уменьшении количества отложений на сетках форсунок показана в табл. 36 [9]. Из данных этой таблицы видно, что дис-пергент эффективен в различных условиях окисления топлива количество осадка значительно снижается после старения топлива как при комнатной, так и при повышенной температуре. [c.144] Стабилизаторы-диспергенты предотвращают также образование осадков при смешении некоторых топлив, главным образом сернистых прямогонных газойлей и газойлей каталитического крекинга. Это особенно важно для водного и железнодорожного транспорта. Диспергенты эффективны и в остаточных котельных топливах [30, 31, 33, 34] их успешно используют для очистки емкостей от осадков. [c.145] Стабильность при высоких температурах особенно важна для реактивных топлив, предназначенных для сверхзвуковой авиации. Испытания показали, что добавление присадок различного характера позволяет значительно улучшить фильтруемость различных реактивных топлив при высоких температурах [1, 2, 6, 8, 32, 36, 37], что можно видеть из данных табл. 37 и рис. 31. [c.147] Приобретают процессы изменения фазового состояния продуктов окисления и разрушение коллоидной системы [6, 37], поскольку механизм их действия основан именно на стабилизации таких систем. [c.148] Высокоэффективные диспергенты из класса полярных полимеров значительно улучшают фильтруемость реактивных топлив, содержащих как керосиновые, так и газойлевые фракции [1, 2, 6, 37], при температурах выше 150°С (температурный предел действия обычных антиокислителей), в том числе до 180—200 °С (рис, 33). [c.149] Диспергенты типа полярных полимеров эффективны в условиях высоких температур в концентрациях 0,025—0,1% в зависимости от состава [1, 6, 18, 37] (рис. 33 и 34). Увеличение концентрации присадки выше необходимого минимума не дает дополнительного эффекта, но может усилить побочное отрицательное влияние присадки как поверхностно-активного вещества. Однако концентрация диспергента не должна быть и слишком малой, так как в силу высокой поверхностной активности он может в значительной мере израсходоваться при прохождении топлива по транспортировочной и перекачивающей аппаратуре. Образование тонкой пленки присадки (0,04—0,08 мкм) на поверхности металлов доказано экспериментально [6]. [c.149] Высокой эффективностью в улучшении термической стабильности реактивных топлив обладают и беззольные присадки типа алифатических аминов, особенно вторичных, и целый ряд других соединений [19, 37—45]. Фильтруемость топлива типа Т-1, например, улучшается при добавлении таких присадок, как окисленный петро-латум, его магниевая соль, многофункциональная присадка ВНИИ НП-111а, сульфонат кальция, а также без-зольная моющая присадка к маслам типа сукцинимидов (рис. 35) [6]. Общим свойством всех этих соединений является их диспергирующее действие, связанное с поверхностной активностью. [c.149] Промышленные диспергенты — вешества довольно сложного строения, содержащие полярные группы. Как правило, они выполняют в топливах несколько функций— улучшают противоизносные свойства, снижают коррозионную агрессивность, повышают стабильность против окисления и др. Высокая поверхностная активность и значительная молекулярная масса придают им свойства, отличные от свойств углеводородов топлив, что может вызывать в эксплуатации нежелательные явления. [c.153] Вернуться к основной статье