探究聚丙烯酸酯類柴油降凝劑的合成與降凝機(jī)理研究

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1、陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文聚丙烯酸酯類柴油降凝劑的合成與降凝機(jī)理研究姓名：王樂啟申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：胡道道20070501聚丙烯酸酯類柴油降凝劑的合成與降凝機(jī)理研究王樂啟摘要柴油降凝齊j能有效地提高柴油的低溫流動性，是改善柴油低溫流動性最經(jīng)濟(jì)最方便的方法。通過添加降凝劑形成低凝柴油，可以增加原油中柴油餾分切割，節(jié)約原油能源，有很大的社會經(jīng)濟(jì)效益。柴油降凝劑的研究已有大量報道，但降凝劑的降凝效果強(qiáng)烈依賴于柴油的組成，且有關(guān)降凝機(jī)理還不甚清楚。為此，本文以長慶油田生產(chǎn)的柴油為原料，重點(diǎn)考

2、察了不同組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的聚丙烯酸酯對其降凝性能。同時依此為模型對其降凝機(jī)理進(jìn)行了研究?；诮的齽┬阅芘c柴油本身的組成有很大關(guān)系，故本文首先對柴油中蠟含量和正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布進(jìn)行了分析，結(jié)果表弱：本文所用柴油為一種含蠟量為21．6％的高蠟柴油，碳數(shù)為13、14和15的正構(gòu)烷烴占總正構(gòu)烷烴的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30．9％，峰值碳數(shù)為15，平均碳數(shù)為15．4。為了考察不同側(cè)鏈碳數(shù)對其降凝行為的影響，通過酯化反應(yīng)合成了不同側(cè)鏈碳數(shù)的丙烯酸高碳醇酯，以此為單體進(jìn)行聚合，得到不同側(cè)鏈碳數(shù)的PA。通過降凝效果測試發(fā)現(xiàn)，以側(cè)鏈

3、碳數(shù)為14的降凝劑對柴油的降凝效果最好，驗(yàn)證了碳數(shù)匹配理論。因?yàn)榫酆蠗l件對降凝效果有影響，本文進(jìn)一步對PA一14的聚合條件進(jìn)行疆因素三水平正交優(yōu)化。優(yōu)化聚合物分別能侵柴油的凝點(diǎn)降低lg℃，冷濾點(diǎn)降低6"C。此研究結(jié)果說明，同一類降凝劑對凝點(diǎn)降和冷濾點(diǎn)降存在一定差異。通過對降凝劑不同加入量對降凝行為的研究，發(fā)現(xiàn)凝點(diǎn)存在最佳值，而冷濾點(diǎn)隨著降凝劑增多而下降，當(dāng)降凝劑量達(dá)到一定值時冷濾點(diǎn)不再降低。為了考察降凝劑對具有混合成分特點(diǎn)的柴油可能存在的協(xié)同作用，本研究特意制備了丙烯酸高碳醇酯混合共聚物和混合聚丙烯酸高

4、碳酯，并測定了它們的降凝效果。結(jié)果說明，降凝劑側(cè)鏈碳數(shù)與柴油中正構(gòu)烷烴的匹配性對良好的降凝效果起決定性作用。為了考察短鏈分子是否具有降凝劑的作用，本文以丙烯酸十四酯作為降凝劑加入柴油中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)短鏈的丙烯酸十四酯對柴油沒有降凝作用。可見，聚合物的骨架碳鏈在降凝效果上起到很大的作用。同時，測定了PA，14與AEO．3、Span80和Span85復(fù)配降凝劑的降凝效果，發(fā)現(xiàn)這三種非離子表面活性劑對聚丙烯酸酯類降凝劑有協(xié)同性，這是降低降凝劑成本的重要途徑之一。通過丙烯酸十四酯與馬來酸酐、苯乙烯和丙烯酸丁酯等第二

5、單體進(jìn)行共聚來研究不同結(jié)構(gòu)降凝劑對柴油的降凝效果。研究發(fā)現(xiàn)，第二單體的加入能有效提高凝點(diǎn)降，而對冷濾點(diǎn)降的改善不好。為了研究聚丙烯酸高碳醇酯對柴油的降凝機(jī)理，本研究通過冷熱臺偏光顯微鏡對蠟晶形成過程進(jìn)行了在線跟蹤。顯微觀測顯示降凝劑(PPD)能夠有效地改變蠟晶的形貌，使蠟晶由大塊片狀變?yōu)榫鶆虻膱A球狀。依據(jù)不同時間及不同條件下顯微觀察結(jié)果，提出了降凝劑的晶核分散機(jī)理。降凝劑用量較少時，將出現(xiàn)以蠟晶為晶核，降凝劑吸附在蠟晶周邊形成邊界層，從而使高分子具有分割蠟晶的作用。當(dāng)降凝劑用量適量時，作為高分子的降凝劑

6、首先形成晶核，較為分散和尺寸較小的高分子晶核使蠟晶結(jié)晶尺寸更小，從而能有效地發(fā)揮降凝劑的降凝性能。運(yùn)用晶核分散機(jī)理能夠解釋大多數(shù)降凝劑對凝點(diǎn)具有較好的感受性，而對冷濾點(diǎn)感受性較差的現(xiàn)象。另外，通過降凝效果測定和顯微觀測柴油儲存時間對低溫流動性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，延長儲存時間能提高柴油低溫流動性，但也使降凝劑的作用效果降低。最后，運(yùn)用冷凍干燥處理蠟晶，可以有效分離柴油中的輕組分，同時保留蠟晶的形貌。通過上述處理可在顯微鏡下清楚地看到降凝劑分子在蠟晶中的分布。與此相關(guān)的觀測結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的晶核分散機(jī)

7、理。關(guān)鍵詞：降凝劑聚丙烯酸高碳醇酯柴油蠟晶降凝機(jī)理SynthesisofHigherAlcohoIAcrylatePolymerasPourPointDepressantandItsMechanisminPourDepressionWangLeqiAbstractPourpointdepressant(PPD)toimprovethefluidityofdieselfuelatlowtemperatureisnotonlyeffectivebutalsoeconomicalandconvenient．B

8、ythisway,PPDcanenlargethedistillatelineofcrudeoilfordieselfuel．So．itisveryprofitableforeconomyandsocietyduetosavingenergysourcesofcrudeoil．Firstly,thecontentof、)i般andn-para饅ndistributionforagivendieselfuelwereanalyzed．Ther