柴油低溫流動改進劑的復配

薛 薇， 于三三， 李雙明， 李文秀

(沈陽化工大學化學工程學院，遼寧沈陽110142)

我國原油多屬石蠟基原油，產出的柴油具有含蠟量高，芳烴含量低，低溫流動性差等問題，在柴油中添加少量柴油低溫流動改進劑，可改善柴油的低溫流動性能［1－2］.柴油低溫流動改進劑種類繁多，我國普遍應用的有乙烯-醋酸乙烯酯類［3－5］，如 JKT-1010.T-1805的適用范圍也較廣，它是由多個單體聚合得到的共聚物［6］.隨著降凝劑種類的增多，對于新型高效降凝劑也有了更精確的要求，但世界上一些主要公司不再著重于合成或開發新型降凝劑，而是對某些原有產品進行了改性或復配［7］.通常柴油降凝劑對柴油類型，蠟含量等都具有選擇性，因此單一組成的降凝劑在使用上具有局限性［8］.而通過不同降凝劑的復配可以達到更好的降凝助濾效果［9－10］.由于蠟晶是一種由長鏈烷烴組成的混合物［11］，因此低溫流動改進劑復配研究就是選擇適宜的主劑和助劑進行復配，在補充和增強膠質作用的同時，進一步抑制蠟晶聚結成網，從而達到改善柴油低溫流動性的目的［12］.本文將合成的降凝劑與市售的降凝劑復配使用，研究對不同油樣的降凝助濾效果.

1 實驗部分

1.1 主要儀器及試劑

SYD-510石油凝點試驗器(上海吉昌地質儀器有限公司)，SYD-510F1多功能低溫試驗器.

市售0#柴油(符合0#柴油標準，中石油定點加油站)，常壓三線柴油(沈陽石蠟化工有限公司，凝點17℃，濾點21℃)，十八胺(分析純，天津精細化工研究所)，鄰苯二甲酸酐(分析純，沈陽市新西試劑廠)，T-1805(濟南金正卡奇生化科技有限責任公司)，JKT-1010(濟南金球石化有限責任公司).

1.2 POSA的合成

鄰苯二甲酸十八酰胺十八銨鹽(POSA)按照參考文獻［13］的方法合成.

2 結果與討論

2.1 柴油降凝劑加劑量的確定

將合成的POSA和市售的柴油降凝劑T-1805，JKT-1010，以不同的加入量(質量分數，下同)分別加入到市售柴油和常壓三線柴油中，測凝點和冷濾點，結果如圖1，圖2，圖3和圖4所示.

圖1 降凝劑加入量與市售柴油凝點降低的關系Fig.1 The relationship of decreasing pour point on commercial diesel oil by the dosage of depressant

圖2 降凝劑加入量與市售柴油濾點降低的關系Fig.2 The relationship of decreasing cold filter plugging point on commercial diesel oil by the dosage of depressant

圖3 降凝劑加入量與常壓三線柴油凝點降低的關系Fig.3 The relationship of decreasing pour point on three-pressure-lowering diesel oil by the dosage of depressant

圖4 降凝劑加入量與常壓三線柴油濾點降低的關系Fig.4 The relationship of decreasing cold filter plugging point on three-pressure-lowering diesel oil by the dosage of depressant

由圖1～圖4可知:隨著加劑量的增大，凝點和濾點隨之降低，當加劑量為0.4%(質量分數，下同)時，對市售柴油和常壓三線柴油的降凝降濾效果最佳，此后再增大用量，凝點和濾點不再降低，甚至會出現反彈現象，因此，選擇加劑量為0.4%為最佳用量.

2.2 單一柴油降凝劑的降凝助濾效果

將合成POSA與市售2種柴油降凝劑以質量分數為0.4%的加入量分別加入到2種油樣中，測得凝點和冷濾點的結果見表1.

表1 單一降凝劑的降凝助濾效果Table 1 Effects of decreasing pour point and the cold filter plugging point of a single depressant

由表1可看出:單一添加柴油降凝劑對市售柴油的降凝助濾效果較好，通常市售柴油會添加一些添加劑，因此單一加入相同質量分數的降凝劑后對其影響較明顯，可能是這些交互影響的結果;對于常壓三線柴油，單一添加幾種降凝劑的降凝效果一般，降濾效果不明顯，這是因為單一加入這幾種改進劑不能改變常壓三線柴油中蠟的總析出量，只能影響或改變部分蠟晶體的形狀，因此當單一加入這3種降凝劑時效果不明顯.

2.3 不同配比降凝劑復配的研究

將合成的降凝劑與市售的降凝劑按表2～表5中不同配比進行復配，以質量分數為0.4%的加入量分別加入到市售柴油和常壓三線柴油中，測凝點和冷濾點，結果分別見表2～表5.

表2 降凝劑不同配比復配物對市售柴油的降凝效果Table 2 Effects of decreasing pour point on commercial diesel oil of the mixed depressant in different proportions

表3 降凝劑不同配比復配物對市售柴油的降濾效果Table 3 Effects of decreasing cold filter plugging point on commercial diesel oil of the mixed depressant in different proportions

表4 降凝劑不同配比復配物對常壓三線柴油的降凝效果Table 4 Effects of decreasing pour point on three-pressure-lowering diesel oil of the mixed depressant in different proportions

表5 降凝劑不同配比復配物對常壓三線柴油的降濾效果Table 5 Effects of decreasing cold filter plugging point on three-pressure-lowering diesel oil of the mixed depressant in different proportions

從表2可看出:當m(POSA)∶m(T-1805)= 1∶2和m(POSA)∶m(JKT-1010)=1∶4時，降凝效果最好，可降凝點11℃;從表3可以看出:當m(POSA)∶m(T-1805)=1∶3時，降濾效果最好，可降濾點18℃.加大T-1805用量，可更好改善蠟結晶現象，使濾點降低幅度增大，因柴油降凝劑性能評價的最主要因素是冷濾點，所以對于市售柴油的降凝降濾效果選擇 m(POSA)∶m(T-1805)=1∶3.由于市售柴油對添加劑的感受性較好，所以當加入復配的降凝劑后效果比較明顯.

進行復配的2種市售降凝劑主要成分分別是:JKT-1010是乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物; T-1805是三元聚合單體經自由基聚合以后得到的酰胺化共聚物.對市售柴油降凝降濾效果明顯的原因是復配物中POSA中的酰胺基是極性較大的活性基團，它可以覆蓋在蠟晶的表面，改變蠟晶的生長方向，使其朝立體方向生長，降低蠟晶表面自由能，不易聚成網狀結構，而復配中的乙烯醋酸乙烯酯類聚合物的主鏈上有與蠟相似的具有鋸齒形晶體結構的聚乙烯鏈段與蠟發生共晶或吸附作用，而極性鏈段調整蠟的結晶方向，二者共同抑制蠟晶生長.因此，兩者復配的降凝劑不但改變蠟晶的生長方向，而且能夠抑制蠟晶聚結成網，有一定的降濾效果.

從表4可看出，當m(POSA)∶m(T-1805)= 1∶1時，降凝效果最好，可降凝點6℃;從表5可看出，當m(POSA)∶m(T-1805)=1∶1時，降濾效果最好，可降濾點5℃.此時POSA占復配物質量比的50%.

常壓三線柴油的特點是具有很多烴類組分的復雜體系，因為T-1805是三元聚合單體經自由基聚合以后得到的酰胺化共聚物，這類聚合物主鏈上的結構與蠟的結構相似，與蠟發生共晶或吸附作用，改變蠟晶生長方向，抑制蠟晶生長;而POSA中胺和銨鹽的碳氫鏈較長，與油中的蠟分子長度接近，與油中的蠟更易共晶［14］.因此當降凝劑T-1805與POSA質量比為1∶1的比例復配時能夠起到更好的降冷濾點效果，這主要是由于POSA的極性基團對柴油中非極性正構烷烴起到了屏蔽作用，防止晶粒進一步長大，同時對蠟晶起到分散作用.所以兩者復配使用，降凝降濾效果較好.

由表2～表5結果可知:市售0#柴油降凝降濾效果最佳比例為m(POSA)∶m(T-1805)= 1∶3.這是由于市售0#柴油本身性能較好，晶粒不易增長，復配物中T-1805比例增加，可進一步促進與柴油中蠟晶分子的共晶作用，形成穩定的蠟晶結構，使蠟晶不易聚結成網;常壓三線柴油降凝降濾效果最佳比例為m(T-1805)∶m(POSA)= 1∶1.由于常壓三線柴油含蠟量較高，抑制蠟晶生長與防止其聚結成網需同時進行，單純增加復配物中T-1805的比例，除與蠟晶分子發生共晶及吸附作用外，過剩的T-1805會形成細小的晶粒，堵塞濾網，從而影響降濾效果.因此，對市售0#柴油和常壓三線柴油的降凝降濾效果較好的復配物各組分的比例有差異.

3 結論

通過對低溫流動改進劑間的復配使用，能夠更好地降低不同柴油油樣的凝點和冷濾點，其降凝助濾的效果優于單一使用的柴油降凝劑.降凝劑POSA與T-1805復配對2種不同油樣的降凝降濾效果優于其他兩組配比，當POSA與T-1805質量配比為1∶3時，可降市售柴油凝點10℃，濾點18℃;當POSA與T-1805質量配比為1∶1，可降常壓三線柴油凝點6℃，濾點5℃.

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