探究聚丙烯酸酯類柴油降凝劑的合成與降凝機理研究

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1、陜西師范大學碩士學位論文聚丙烯酸酯類柴油降凝劑的合成與降凝機理研究姓名：王樂啟申請學位級別：碩士專業(yè)：化學工藝指導教師：胡道道20070501聚丙烯酸酯類柴油降凝劑的合成與降凝機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烈依賴于柴油的組成，且有關(guān)降凝機理還不甚清楚。為此，本文以長慶油田生產(chǎn)的柴油為原料，重點考

2、察了不同組成和結(jié)構(gòu)特點的聚丙烯酸酯對其降凝性能。同時依此為模型對其降凝機理進行了研究?；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)量百分數(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，驗證了碳數(shù)匹配理論。因為聚合條件對降凝效果有影響，本文進一步對PA一14的聚合條件進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降低lg℃，冷濾點降低6"C。此研究結(jié)果說明，同一類降凝劑對凝點降和冷濾點降存在一定差異。通過對降凝劑不同加入量對降凝行為的研究，發(fā)現(xiàn)凝點存在最佳值，而冷濾點隨著降凝劑增多而下降，當降凝劑量達到一定值時冷濾點不再降低。為了考察降凝劑對具有混合成分特點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?？梢姡酆衔锏墓羌芴兼溤诮的Ч掀鸬胶艽蟮淖饔?。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降，而對冷濾點降的改善不好。為了研究聚丙烯酸高碳醇酯對柴油的降凝機理，本研究通過冷熱臺偏光顯微鏡對蠟晶形成過程進行了在線跟蹤。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。運用晶核分散機理能夠解釋大多數(shù)降凝劑對凝點具有較好的感受性，而對冷濾點感受性較差的現(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)果進一步驗證了本文提出的晶核分散機

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

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