JPH1171485A - 鉱油用の流動改善剤 - Google Patents
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Abstract
題を防ぐために、非常に良好にCFPPを低めかつ低温にお
いても十分に可溶性である、鉱油及び鉱油蒸留物用添加
剤を見出すこと。加えて、低温においても、濃厚液(懸
濁液)の改善された沈降安定性も達成されるべきであ
る。 【解決手段】A) 以下のa)〜c)の単位からなるコポリマ
ー: a) 以下の式1 【化1】 [ 式中、R1及びR2は水素またはメチルである] で表され
る二価の構造単位65〜94mol %; b) 以下の式2 【化2】 [ 式中、R3は第三級炭素原子を含む飽和の分枝状C6-C16
- アルキルである] で表される二価の構造単位1〜25mo
l %; c) 以下の式3 【化3】 で表される二価の構造単位5〜35mol %;(式2及び3
のコモノマーのモル割合の合計は6〜35mol %である)
及び、以下の成分B1) 〜B3) のうちの少なくとも一つ: B1) 更に別の上記A)で定義されるコポリマー; B2) エチレンから誘導される構造単位の他に、ビニルエ
ステルから誘導される構造単位を5〜35mol %の量で含
むエチレン- ビニルエステルコポリマー; B3) エチレン- ビニルエステル- オレフィンターポリマ
ー;(R3はその第三級炭素原子を介してカルボキシル官
能基に結合する)を含む混合物。
Description
カルボン酸ビニルエステルとのコポリマーの混合物、及
びこれを鉱油用の流動改善剤として使用する方法に関す
る。
られる中間留分、例えばガス油、ディーゼル油または暖
房用燃料油(Heating oil) は、原油の起源に依存して、
様々な量でn-パラフィンを含む。これは温度が低下する
とプレートリット形状の結晶として晶出し、また時折、
油を中に含んで凝集することがある。n-パラフィンのこ
のような結晶化は、これらの油または蒸留物の流動特性
を減じさせ、その結果鉱油及び鉱油蒸留物の回収、輸
送、貯蔵及び/ またはその使用の時に問題が生ずる恐れ
がある。鉱油の場合、この結晶化現象により、特に冬期
に移送用管路の壁に付着物が生ずる場合があり、更にま
たこの結晶化現象は個々の場合において、例えば管路の
休止時間の時にこれの完全な閉塞をも導く場合もある。
パラフィンの析出は、鉱油の貯蔵及び二次加工の間に問
題を引き起こす恐れもある。冬期では、環境によって
は、例えば鉱油を加熱タンク中に貯蔵しなければならな
いこともある。鉱油蒸留物の場合は、結晶化がディーゼ
ルエンジン及び炉のフィルターの閉塞を引き起こす恐れ
があり、その結果燃料の確実な計量供給が妨げられそし
て、時には、燃料または加熱媒体の供給が完全に中断さ
れる。
係る、結晶化したパラフィンを除去する古典的方法(熱
的、機械的または溶剤を用いる方法)の他に、近年、化
学的な添加剤 [いわゆる流動改善剤 (flow improvers)
またはパラフィン抑制剤(paraffin inhibitors)]が開発
されている。これらは、析出するパラフィン結晶との物
理的な相互作用によって、それらの形状、大きさ及び粘
着特性を変性させる。ここではこれらの添加剤は追加の
結晶核として働きそして時にはパラフィンと一緒に晶出
し、これにより変性された結晶形状を有する多量の比較
的小さなパラフィン結晶が生じる。これらの添加剤の作
用の一部は、パラフィン結晶の分散によっても説明され
る。変性されたパラフィン結晶は凝集する傾向が低いた
めに、これらの添加剤が加えられた油は、添加剤を加え
ていない油よりもしばしば20℃以上低い温度でもなおポ
ンプ移送可能または加工可能である。
は、流動点(pour point) (ISO 3016に従って測定され
る)及び冷時ろ過器目詰まり点(cold filter plugging
point, CFPP; EN116に従って測定される)を示すことに
よって記載される。これらの両パラメーターは℃の単位
で測定される。原油及び中間留分用の典型的な流動改善
剤は、ビニルアルコールのカルボキシレートとエチレン
とのコポリマーである。例えば、ドイツ特許出願公開第
11 47799 号は約1000〜3000の分子量を持つ、エチレン
とビニルアセテートとの油溶性コポリマーを、約120 〜
400 ℃の沸点を持つ石油留出燃料に添加することを提案
している。この際、エチレン約60〜99重量%及びビニル
アセテート約1〜40重量%からなるコポリマーが好まし
い。これらは特に、約70〜130 ℃の温度及び大気圧上の
35〜2100bar の圧力下に不活性溶媒中で遊離基重合する
ことによって製造された場合に効果的である(ドイツ特
許出願公開第19 14 756 号)。
改善剤として開示されている。ドイツ特許出願公開第22
06 719 号は、様々なコモノマー含有量を有するエチレ
ン- ビニルアセテートコポリマーの混合物を、中間留分
の低温流動挙動を改善するための剤として開示してい
る。ドイツ特許出願公開第20 37 673 号は、様々な分子
量を有するエチレン- ビニルエステルコポリマーの合成
混合物を流動改善剤として開示している。
は、エチレン- ビニルアセテートコポリマーとエチレン
- ビニルアセテート- ジイソブチレンターポリマーとの
混合物を、鉱油及び鉱油蒸留物の流動改善剤として開示
している。ヨーロッパ特許出願公開第0 648 247 号は、
少なくとも2つの異なるエチレン- ビニルアセテートコ
ポリマーの混合物、及びこれを鉱油用の流動改善剤とし
て使用する方法を開示している。この際、このコポリマ
ーは、最初に加水分解し次いで再エステル化する。
は、少なくとも2つのエチレン- ビニルエステルコポリ
マーの混合物を開示している。この際、そのビニルエス
テルは2〜7個の炭素原子を有するカルボン酸から誘導
される。ヨーロッパ特許第0 648 258 号は、エチレン-
ビニルエステルコポリマーの三元混合物を開示してい
る。この際、その混合物成分のうちの一つはビニルエス
テルコモノマーを7.5 〜35mol %の量で含み、また他の
成分の一つは、ビニルエステルコポリマーを10mol %未
満の量で含む。
2つのエチレン- ビニルエステルコポリマーの混合物を
開示している。ここでは、そのビニルエステルは1〜4
個の炭素原子を有するカルボン酸から誘導される。これ
らのコポリマーのうちの一つは、パラフィン結晶成核剤
であり、もう一方のコポリマーは成長抑制剤である。ヨ
ーロッパ特許出願公開第0 741 181 号は、2つのコポリ
マーの混合物を開示しており、ここでは、これらのコポ
リマーのうちの少なくとも一つは4個より多い数の炭素
原子を有するアルキルまたはアルケニル基を含むビニル
エステルをコモノマーとして含む。
公知の添加物の効果は、とりわけこれらの鉱油留分の原
料である鉱油の起源に、それゆえ特にその組成に依存す
る。それゆえ、或る一つの原油の留分の何らかの性質を
改変するのに非常に適した添加物は、他の起源の原油か
ら得られた蒸留物に関しては全く不満足な結果しか与え
ないことがある。
なる起源の鉱油及び鉱油留分の低温流動特性をかなりの
程度で改善する添加剤が入手可能である。しかしそれに
もかかわらず、これらの添加剤がそれほど適さないか、
更には利用できない場合さえもある。なぜならば、例え
ば、これらの添加剤は、低温における流動性を向上させ
るためにはほとんど貢献しないからである。この原因は
多種多様であり、例えば、従来使用されていなかった原
料の採用、一次加工品を更に加工する際の様々な方法、
及び新しい市場上の要求が挙げられる。多くの添加剤の
更なる欠点は、これらは曇り点より高い温度において鉱
油蒸留物の濾過性を損ねることである。
エチレン- ビニルアセテートコポリマーの場合に−特殊
な混合条件、例えば鉱油及び/ または添加剤の高温条件
を保持する必要がある。これとは対照的に、エチレン、
ビニルアセテート及びネオカルボン酸(ヴァーサテッィ
クアシッド)のビニルエステルからなるターポリマーは
非常に良好な溶解性の点で優れているが、特に比較的高
いコモノマー含有量において、CFPPを十分な程度にまで
低くしない。更なる問題は添加剤濃厚液の貯蔵にある。
有機溶剤中での限られた溶解性及びこのコポリマーの比
較的高い密度のため、特に低い貯蔵温度において、貯蔵
容器中で沈降する。
題は、従来技術の流動改善剤の場合に生ずる濾過問題を
防ぐために、低温においても非常に良好にCFPPを低めか
つ十分に可溶性である、鉱油及び鉱油蒸留物用添加剤を
見出すことであった。加えて、低温においても、濃厚液
(懸濁液)の改善された沈降安定性も達成されるべきで
ある。
題が、エチレン、ビニルアセテート及びビニルネオカル
ボキシレートからなるターポリマーと、エチレン及びビ
ニルアセテートからなるコポリマーとの混合物によって
達成できることがここに見出された。この課題は、異な
るコモノマー含有量及び/ または分子量を有する上記タ
ーポリマーの2種のものの混合物、及び上記ターポリマ
ーの一種のものとエチレン- ビニルアセテート- オレフ
ィンターポリマーとの混合物によっても達成される。
及びビニルエステルからなるコポリマー: a) 以下の式1
素またはメチルである]で表される二価の構造単位65〜9
4mol %; b) 以下の式2
の分岐したC6-C16- アルキルである]で表される二価の
構造単位1〜25mol %; 及び c) 以下の式3
(ここで、式2及び3のコモノマーのモル割合の合計は
6〜35mol %である)及び、以下の成分B1) 〜B3) のう
ちの少なくとも一つ: B1) 更に別の上記A)で定義されるコポリマー; B2) エチレンから誘導される構造単位の他に、ビニルエ
ステルから誘導される構造単位を5〜35mol %の量で含
むエチレン- ビニルエステルコポリマー; B3) エチレン- ビニルエステル- オレフィンターポリマ
ー;(R3はその第三級炭素原子を介してカルボキシル官
能基に結合する)を含む混合物に関する。成分B2) のた
めの好ましいビニルエステルはビニルアセテート及びビ
ニルプロピオネートである。成分B3) のための好ましい
ビニルエステルはビニルアセテート、ビニルプロピオネ
ート、ビニルヘキサノエート、ビニルラウレート、及び
ネオカルボン酸の、特にネオノナン酸、ネオデカン酸及
びネオウンデカン酸のビニルエステルである。好ましい
オレフィンはビニルエーテル、アルキルアクリレート、
アルキルメタクリレート、イソブチレン、または少なく
とも5個の炭素原子を有する高級オレフィン、この高級
オレフィンについては好ましくはヘキセン、4-メチルペ
ンテン、オクテン及びジイソブチレンである。
1:20、特に10:1〜1:10の重量比である。R1及びR2は好ま
しくは水素である。R3は好ましくは7〜11個の炭素原子
を有するネオアルキル基、特に8、9または10個の炭素
原子を有するネオアルキル基である。上記のネオアルキ
ル基を誘導できる元のネオアルカン酸は以下の式4:
9、特に6〜8、とりわけ7または8個の炭素原子を有
する線状アルキル基である]で示される。従って、共重
合に使用されるビニルエステルは、以下の式5:
オデカン酸及びネオウンデカン酸のビニルエステルであ
る。好ましくはコポリマーA)は、式2の構造単位を1〜
15mol %の量で含む。式2及び3のコモノマーのモル割
合の合計は好ましくは6〜20mol %である。
用の共重合方法、例えば懸濁重合、溶液重合、気相重合
または高圧塊状重合によって製造することができる。好
ましくは高圧塊状重合であり、この際この重合は、好ま
しくは、50〜400MPa、特に100 〜300MPaの圧力及び好ま
しくは50〜300 ℃、特に100 〜250 ℃の温度で行われ
る。各モノマーの反応は、遊離基を形成する開始剤(遊
離基連鎖開始剤)によって開始される。この部類の物質
には、例えば、酸素、過酸化水素類、過酸化物及びアゾ
化合物、例えばクメンヒドロペルオキシド、t-ブチルヒ
ドロペルオキシド、ジラウリルペルオキシド、ジベンゾ
イルペルオキシド、ビス(2-エチルエキシル) ペルオキ
シドカーボネート、t-ブチルペルピバレート、t-ブチル
ペルマレエート、t-ブチルペルベンゾエート、ジクミル
ペルオキシド、t-ブチルクミルペルオキシド、ジ(t-ブ
チル)ペルオキシド、2,2'- アゾビス(2-メチルプロピ
オニトリル)及び2,2'- アゾビス(2-メチルブチロニト
リル)が包含される。これらの開始剤は、各々単独かま
たは2種以上のものの混合物として、モノマー混合物を
基準として0.001 〜20重量%、好ましくは0.01〜10重量
%の量で使用される。
いて20〜10,000mPas、特に30〜5000mPas、特に50〜2000
mPasの溶融粘度を有する。この混合物の所望の溶融粘度
は、各コモノマーの混合比を変えることによって設定さ
れる。A)、B1) 、B2) 及びB3) に挙げたコポリマーは5
mol %まで、好ましくは2mol %までの量で更に別のコ
ノモノマーを含んでいてもよい。このようなコモノマー
の例は、ビニルエステル、ビニルエーテル、アルキルア
クリレート、アルキルメタクリレート(C1- 〜C20-アル
キル基含有)、イソブチレン、または少なくとも5個の
炭素原子を有する高級オレフィンである。好ましい高級
オレフィンは、ヘキセン、4-メチルペンテン、オクテン
及びジイソブチレンである。
ばオートクレーブまたは管形反応器中でバッチ式にまた
は連続式に行われる。管形反応器の使用の場合に特に首
尾が良いことがわかった。脂肪族及び/ または芳香族炭
化水素または炭化水素混合物、ベンゼンまたはトルエン
等の溶剤を反応混合物中に存在させてもよい。好ましく
は重合は溶剤の不存在下に行われる。重合の好ましい態
様の一つでは、モノマー、開始剤及び場合によっては調
節剤(moderator) の混合物を、反応器入口及び一つまた
はそれ以上の側枝を介して管形反応器に導入する。ここ
でモノマー流は様々な組成を有し得る(ヨーロッパ特許
出願公開第0 271 738 号)。
溶液または分散液の形で添加される。これらの溶液また
は分散液は、好ましくは、該新規混合物を1〜90重量
%、特に5〜80重量%の量で含む。適当な溶剤または分
散媒体は、脂肪族及び/ または芳香族炭化水素または炭
化水素混合物、例えばガソリン留分、ケロシン、デカ
ン、ペンタデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ンまたは市販の溶剤混合物、例えばNaphtha 、(登録商
標)Shellsoll AB、(登録商標)Solvesso 150、(登録
商標)Solvesso 200、(登録商標)Exxsol、(登録商
標)ISOPAR及び(登録商標)Shellsol D製品である。上
記の溶剤混合物は様々な量で脂肪族及び/ または芳香族
炭化水素を含む。脂肪族類は直鎖状(n-パラフィン)で
も分枝状(イソパラフィン)でもよい。芳香族炭化水素
は単環式、二環式または多環式であってもよく、また一
つまたはそれ以上の置換基を有していてもよい。該新規
混合物によって流動特性が改善された鉱油または鉱油蒸
留物は、これらの蒸留物を基準として該混合物を0.001
〜2重量%、好ましくは0.005 〜0.5 重量%の量で含
む。
を最適化するのと同一の結果をもって、該新規混合物
は、単独でも原油、潤滑油または燃料油の低温流動特性
を改善する一種またはそれ以上の油溶性共添加剤と一緒
に使用することもできる。このような共添加剤の例は、
パラフィンを分散させる極性化合物(パラフィン分散
剤)及び櫛状ポリマーである。
さを小さくしそしてパラフィン粒子は堆積せず、その代
わり沈降傾向を顕著に低下し、コロイド状に分散したま
まに残るという効果を有する。有用であることがわかっ
たパラフィン分散剤はイオン性または極性基を含む油溶
性極性化合物、例えばアミン塩及び/ またはアミド類で
あり、これらは脂肪族または芳香族アミン類、好ましく
は長鎖脂肪族アミンを、脂肪族または芳香族モノ- 、ジ
- 、トリ- またはテトラカルボン酸またはそれの酸無水
物と反応させることによって得られる(米国特許第4,21
1,534 号)。他のパラフィン分散剤は、無水マレイン酸
とα, β- 不飽和化合物からなるコポリマー(これは場
合によっては第一級モノアルキルアミン及び/ または脂
肪族アルコールと反応させることができる)(ヨーロッ
パ特許出願公開第0 154 177 号)、アルケニルスピロビ
スラクトン類とアミン類との反応生成物(ヨーロッパ特
許出願公開第0 413 279 号)、及びヨーロッパ特許出願
公開第0 606 055 号に記載されるような、α, β- 不飽
和ジカルボン酸無水物、α, β- 不飽和化合物、及び低
級不飽和アルコールのポリオキシアルケニルエーテルに
基づくターポリマーの反応生成物である。アルキルフェ
ノール- ホルムアルデヒド樹脂もパラフィン分散剤とし
て適している。
個、特に少なくとも10個の炭素原子を有する炭化水素基
がポリマー主鎖に結合しているポリマーを意味する。好
ましくは、アルキル側鎖が少なくとも8個、特に少なく
とも10個の炭素原子を有するホモポリマーである。コポ
リマーの場合は、少なくとも20%、好ましくは少なくと
も30%のモノマーが側鎖を有する(Comb-like Polymers
-Structure and Properties; N.A.Plate及びV.P.Shibae
v, J.Polym.Sci.Macromolecular Revs. 1974,8,117頁以
降参照)。適当な櫛状ポリマーの例は、フマレート- ビ
ニルアセテートコポリマー(ヨーロッパ特許出願公開第
0 153 176 号参照)、C6-C24- α- オレフィンとN-C6-
〜C22-アルキルマレイミドとのコポリマー(ヨーロッパ
特許出願公開第0 320 766 号参照)、更にエステル化さ
れたオレフィン- 無水マレイン酸コポリマー、α- オレ
フィンのポリマー及びコポリマー、及びスチレンと無水
マレイン酸とのエステル化されたコポリマーである。
状ポリマーとの混合比(重量部)はそれぞれ1:10〜20:
1、好ましくは1:1 〜10:1である。該新規混合物は、動
物油、植物油または鉱油の低温流動特性を改善するのに
適している。これは特に、中間留分と使用するのに適し
ている。中間留分という用語は、特に、原油を蒸留する
ことによって得られた、120 〜400 ℃の範囲で沸騰する
鉱油、例えばケロシン、ジェット燃料、ディーゼル油及
び加熱用油を意味する。該新規混合物の利点は、個々の
成分と比較した場合のそれらのCFPP相乗作用、及び個々
の成分は濾過できないにも係らず、添加剤を含む油の曇
り点より高い温度での良好な濾過性である。その濃厚液
は、低温においてかなり向上された貯蔵寿命を示す。
例えば脱蝋剤、腐蝕防止剤、酸化防止剤、潤滑剤または
スラッジ防止剤と一緒に使用することができる。
リマーを使用した。各略語の意味は以下の通りである。
E=エチレン、VA=ビニルアセテート、VeoVa =ビニ
ルネオデカノエート、V140=ISO 3219に従って測定した
140 ℃における溶融粘度。 A) VAを32重量%の量で含むE-VAコポリマー, V140=12
5 mPas B) VAを28重量%の量で含むE-VAコポリマー, V140=30
0 mPas C) VAを25重量%及びジイソブチレンを5重量%の量で
含むE-VA- ジイソブチレンターポリマー, V14o=280mPa
s D) ヨーロッパ特許第493769号の、VAを25重量%及びVe
oVa を9.5 重量%の量で含むE-VA-VeoVaターポリマー,
V140=850 mPas E) ヨーロッパ特許第493769号の、VAを31重量%及びビ
ニルネオデカノエートを8重量%の量で含むE-VA-VeoVa
ターポリマー, V140=110mPas F) ヨーロッパ特許第493769号の、VAを32重量%及びビ
ニルネオデカノエートを11重量%の量で含むE-VA-VeoVa
ターポリマー, V140=260mPas G) VAを31重量%及びビニルネオデカノエートを9重量
%の量で含むE-VA-VeoVaターポリマー, V140=230mPas
濾過試験で求めた。130ml の試験油1を室温で、特に断
りがない限りは、40℃で状態調節した500ppmの量の添加
剤と混合した。その容器を20回かき混ぜた後、添加剤残
留物が見えるかどうか目視検査し、次いでこの混合物を
200mbar の減圧下に0.8 μm硝酸セルロースフィルター
(直径25mm)を通して濾過した。油の全容積に関して5
分未満の濾過時間は添加剤が良好な溶解性を持つことを
示す。濾過時間が5分より長い場合については、この時
間で濾過された容積を記録した。添加剤は、ケロシン中
の50%分散液として使用した。
コポリマーワックスのケロシン中の50%溶液を80〜100
℃で調製しそして更に9部のケロシン(室温)で希釈し
て、室温で曇っている懸濁液を得た。これの沈降挙動
を、二週間の期間にわたり、沈降物の量から評価した。
この沈降挙動を定量化するために、WDI (wax dispersi
on index, ワックス分散指数)を測定した。
を示す。
り試験)における、鉱油及び鉱油蒸留物用の添加剤とし
ての、個々の成分と比較した該新規ポリマー混合物の優
れた効果を示す。添加剤は、ケロシン中の50%懸濁液と
して使用した。データは℃単位である。表4:試験油2
におけるCFPP相乗作用
Claims (11)
- 【請求項1】A) 以下のa)〜c)の単位からなる低級オレ
フィンとビニルエステルからなるコポリマー: a) 以下の式1 【化1】 [ 式中、R1及びR2は、互いに独立して、水素またはメチ
ルである]で表される二価の構造単位65〜94mol %; b) 以下の式2 【化2】 [ 式中、R3は、第三級炭素原子を含む飽和の分枝状C6-C
16- アルキルである]で表される二価の構造単位1〜25m
ol %; c) 以下の式3 【化3】 で表される二価の構造単位5〜35mol %;(ここで、式
2及び3のコモノマーのモル割合の合計は6〜35mol %
である)及び、以下の成分B1) 〜B3) のうちの少なくと
も一つ: B1) 更に別の上記A)で定義されるコポリマー; B2) エチレンから誘導される構造単位の他に、ビニルエ
ステルから誘導される構造単位を5〜35mol %の量で含
むエチレン- ビニルエステルコポリマー; B3) エチレン- ビニルエステル- オレフィンターポリマ
ー;(R3はその第三級炭素原子を介してカルボキシル官
能基に結合する)を含む混合物。 - 【請求項2】 R1及びR2が水素である請求項1の混合
物。 - 【請求項3】 R3が、7〜11個の炭素原子を有するネオ
アルキル基、特に8、9または10個の炭素原子を有する
ネオアルキル基である請求項1または2の混合物。 - 【請求項4】 コポリマーA)が式2の構造単位を1〜15
mol %の量で含む請求項1〜3のいずれか一つの混合
物。 - 【請求項5】 140 ℃において、20〜10,000mPas、特に
30〜5000mPas、とりわけ50〜2000mPasの溶融粘度を有す
る請求項1〜4のいずれか一つの混合物。 - 【請求項6】 A)、B1) 、B2) 及びB3) のコポリマーが
5mol %までの量で更に別のコモノマーを含む請求項1
〜5のいずれか一つの混合物。 - 【請求項7】 更に別のコモノマーとして、ビニルエス
テル、ビニルエーテル、アルキルアクリレート、アルキ
ルメタクリレート、イソブチレンまたは少なくとも5個
の炭素原子を有する高級オレフィン、好ましくはヘキセ
ン、4-メチルペンテン、オクテンまたはジイソブチレン
を含む請求項6の混合物。 - 【請求項8】 パラフィン分散剤及び/ または櫛状ポリ
マーを含む請求項1〜7のいずれか一つの混合物。 - 【請求項9】 A:B の重量混合比が、20:1〜1:20、特に
10:1〜1:10である請求項1〜8のいずれか一つの混合
物。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれか一つの混合物
を、鉱油の低温流動特性を改善するための添加剤として
使用する方法。 - 【請求項11】 請求項1〜9のいずれか一つの混合物
を含む油。
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