Study on Improving the Light Stability of Paraffin

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2023.05.003

Abstract

Abstract:

Paraffin is mainly composed of n?alkanes, small amounts of i?alkanes, cycloalkanes, aromatic hydrocarbons and trace amounts of S,N,O compounds. Under the action of ultraviolet light and heat, those compounds containing elements S,N,O,aromatic and unstable elements of alkene aromatic can be oxidated,resulting in a darker color and lower paraffin light stability.In order to explore the reasons for the deterioration of the paraffin light stability,the effects of internal factors such as nitrates,sulfides and oil content on the paraffin light stability were investigated.Orthogonal experiments were carried out to investigate the effects of ultraviolet absorbers,hindered amine light stabilizers,antioxidants and its compounding agent on the improvement of the paraffin light stability.The results showed that the best paraffin light stability was achieved when the additive amounts of UV absorbers, hindered amine light stabilizers and antioxidants in the compound were 300 μg/g, 300 μg/g and 300 μg/g, respectively.

Key words: Paraffin, Light stability, Light stabilizer

摘要：

石蜡主要由正构烷烃组成，还有少量的异构烷烃、环烷烃和芳香烃以及微量S、N、O的化合物。这些化合物以及芳烃、烯烃类物质中不稳定的组分, 在紫外线和热的作用下, 容易被氧化，导致石蜡的颜色变深, 光安定性变差。为探究导致石蜡产品光安定性变差的原因，并提高石蜡产品的光安定性，分析了某石化公司62^#石蜡的组成与性质，并运用控制变量的方法探究了提高石蜡产品光安定性的技术，以及光稳定剂和紫外光吸收剂类型、单剂用量、复配剂组成与添加量对石蜡产品光安定性及其他性能的影响。结果表明，当复配剂中紫外光吸收剂添加量为300 μg/g、受阻胺类光稳定剂添加量为300 μg/g，抗氧剂添加量为300 μg/g时，石蜡产品的赛波特色号为24，其光稳定性最好。

关键词: 石蜡, 光安定性, 光稳定剂

CLC Number:

TQ06

Ao LUO, Xiaolin ZHANG, Na SUN, Haiyan WANG, Yujia WANG. Study on Improving the Light Stability of Paraffin[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2023, 36(5): 24-30.

罗奥, 张晓琳, 孙娜, 王海彦, 王钰佳. 提高石蜡产品光安定性技术研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(5): 24-30.

Figures/Tables 11

Table 1 Composition and properties of 62# paraffin

参数	数值
ρ₂₀/（kg $⋅$ m^-3）	815
熔点/℃	62.3
w（氮）/%	-
w（碱性氮化物）/%	-
w（硫）/%	1.513
w（油）/%	0.123 2
赛波特色号	30
光安定性	4.0

Table 1 Composition and properties of 62# paraffin

参数	数值
ρ₂₀/（kg $⋅$ m^-3）	815
熔点/℃	62.3
w（氮）/%	-
w（碱性氮化物）/%	-
w（硫）/%	1.513
w（油）/%	0.123 2
赛波特色号	30
光安定性	4.0

Fig.1 Effect of the amount of alkaline nitrogen compound quinoline on the photostability of paraffin

Fig.2 Effect of the amount of non?alkaline nitridecompound indole on the photostability of paraffin

Fig.3 Effect of the amount of dibenzothiophene on the photostability of paraffin

Fig.4 Effect of the amount of oil on the photostability of paraffin

Fig.5 The influence of the type and amount of single light stabilizer on the photostability of paraffin

Fig.6 Effect of the type and amount of ultraviolet absorbents on the photostability of paraffin

Fig.7 The effect of kinds and amount of antioxidants on the photostability of paraffin

Table 2 Orthogonal experimental factor level of L18（2×37）

因素	水平
因素	1	2	3
w（抗氧剂1）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	0	300	500
w（抗氧剂2）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	0	300	500
w（光稳定剂a）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（光稳定剂b）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（光稳定剂c）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（紫外光吸收剂C₁）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（紫外光吸收剂B₁）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（紫外光吸收剂C₂）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500

Table 2 Orthogonal experimental factor level of L18（2×37）

因素	水平
因素	1	2	3
w（抗氧剂1）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	0	300	500
w（抗氧剂2）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	0	300	500
w（光稳定剂a）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（光稳定剂b）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（光稳定剂c）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（紫外光吸收剂C₁）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（紫外光吸收剂B₁）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500
w（紫外光吸收剂C₂）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	100	300	500

Table 3 Orthogonal experimental design and junction

序号	抗氧剂	w（抗氧剂）/ （ $μ$ g $⋅$ g^-1）	光稳定剂	w（光稳定剂）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	紫外光吸收剂	w（紫外光吸收剂）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	赛波特色号
1	1	0	a	100	C₁	100	19
2	1	0	b	300	B₁	300	18
3	1	0	c	500	C₂	500	21
4	1	300	a	100	B₁	300	18
5	1	300	b	300	C₂	500	21
6	1	300	c	500	C₁	100	20
7	1	500	a	100	C₁	500	23
8	1	500	b	300	B₁	100	16
9	1	500	c	500	C₂	300	21
10	2	0	a	100	C₂	300	20
11	2	0	b	300	C₁	500	23
12	2	0	c	500	B₁	100	16
13	2	300	a	100	C₂	100	20
14	2	300	b	300	C₁	300	24
15	2	300	c	500	B₁	500	19
16	2	500	a	100	B₁	500	18
17	2	500	b	300	C₂	100	19
18	2	500	c	500	C₁	300	23
K_j1	177.0	117.0	118.0	118.0	131.0	110.0
K_j2	181.0	121.0	120.0	120.0	105.0	123.0
K_j3		120.0	120.0	120.0	122.0	125.0
J₁	19.7	19.5	19.7	19.7	21.8	18.3
J₂	20.1	20.2	20	20.0	17.5	20.5
J₃		20.0	20	20.0	20.3	20.8
R	0.4	0.7	0.3	0.3	4.3	2.5

Table 3 Orthogonal experimental design and junction

序号	抗氧剂	w（抗氧剂）/ （ $μ$ g $⋅$ g^-1）	光稳定剂	w（光稳定剂）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	紫外光吸收剂	w（紫外光吸收剂）/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	赛波特色号
1	1	0	a	100	C₁	100	19
2	1	0	b	300	B₁	300	18
3	1	0	c	500	C₂	500	21
4	1	300	a	100	B₁	300	18
5	1	300	b	300	C₂	500	21
6	1	300	c	500	C₁	100	20
7	1	500	a	100	C₁	500	23
8	1	500	b	300	B₁	100	16
9	1	500	c	500	C₂	300	21
10	2	0	a	100	C₂	300	20
11	2	0	b	300	C₁	500	23
12	2	0	c	500	B₁	100	16
13	2	300	a	100	C₂	100	20
14	2	300	b	300	C₁	300	24
15	2	300	c	500	B₁	500	19
16	2	500	a	100	B₁	500	18
17	2	500	b	300	C₂	100	19
18	2	500	c	500	C₁	300	23
K_j1	177.0	117.0	118.0	118.0	131.0	110.0
K_j2	181.0	121.0	120.0	120.0	105.0	123.0
K_j3		120.0	120.0	120.0	122.0	125.0
J₁	19.7	19.5	19.7	19.7	21.8	18.3
J₂	20.1	20.2	20	20.0	17.5	20.5
J₃		20.0	20	20.0	20.3	20.8
R	0.4	0.7	0.3	0.3	4.3	2.5

Table 4 Effect of light stabilizer on the photostability of paraffin

复配剂	添加量/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	赛波特色号
a+C₁	100+100	21
a+C₁	100+200	23
a+C₂	100+100	19
a+C₂	100+200	21
a+B₁	100+100	16
a+B₁	100+200	18
a+B₂	100+100	18
a+B₂	100+200	20

Table 4 Effect of light stabilizer on the photostability of paraffin

复配剂	添加量/（ $μ$ g $⋅$ g^-1）	赛波特色号
a+C₁	100+100	21
a+C₁	100+200	23
a+C₂	100+100	19
a+C₂	100+200	21
a+B₁	100+100	16
a+B₁	100+200	18
a+B₂	100+100	18
a+B₂	100+200	20

References 24

1	王晓，宗军，吴艳萍.全精炼石蜡影响因素及改进措施研究［J］.化学工程师，2021，35（7）：71⁃75.
	WANG X，ZONG J，WU Y P.Study on influence factors and improvement measures of refined paraffin［J］.Chemical Engineer，2021，35（7）：71⁃75.
2	中华人民共和国国家发展和改革委员会.石蜡光安定性测定法：SH/T 0404-2008［S］.北京：中国石化出版社，2008.
3	曹萌萌.润滑油基础油的化学组成对其光安定性影响的研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2016.
4	王会东，韩志群，王仁安，等.加氢处理润滑油基础油各组分对光安定性的影响［J］.石油学报（石油加工），2003，19（2）： 57⁃61.
	WANG H D，HAN Z Q，WANG R A，et al.Influence of each component of hydrotreated lube oil on its light stability［J］.Acta Petrolei Sinica （Petroleum Processing Section），2003，19（2）：57⁃61.
5	徐晓亮，涂渝波，周军委.胜利炼油厂全馏分油光安定性改进工艺探索［J］.化工管理，2013（12）：221⁃222.
	XU X L，TU Y B，ZHOU J W.Exploration of improving the light stability of full distillate oil in Shengli Refinery［J］.Chemical Enterprise Management，2013（12）：221⁃222.
6	杨洋，孙娜，王雪，等.梯度孔Hβ的制备及其催化苯加氢烷基化性能［J］.辽宁石油化工大学学报，2022，42（1）：7⁃12.
	YANG Y，SUN N，WANG X，et al.Preparation of hierarchical porous Hβ and its catalytic performance in benzene hydroalkylation［J］.Journal of Liaoning Petrochemical University，2022，42（1）：7⁃12.
7	李建明，王会东.光稳定剂在加氢裂化润滑油基础油中的应用研究［J］.精细石油化工进展，2003，4（4）：29⁃32.
	LI J M，WANG H D.Application of light stabilizers in hydro⁃treating lube base oil［J］.Advances in Fine Petrochemicals，2003，4（4）：29⁃32.
8	张科良，徐家业.加氢润滑油基础油光稳定剂的研制［J］.高校化学工程学报，2006，20（2）：310⁃314.
	ZHANG K L，XU J Y.Study on light stabilizer for hydrotreated lubricating oils［J］.Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities，2006，20（2）：310⁃314.
9	毕文卓，孙剑锋，张艳侠，等.FV⁃催化剂在石蜡高压加氢装置上的工业应用［J］.石油炼制与化工，2022，53（1）：76⁃78.
	BI W Z，SUN J F，ZHANG Y X，et al.Commercial application of FV⁃10 catalyst in paraffin wax high⁃pressure hydrogenation unit［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2022，53（1）：76⁃78.
10	吴浩，石东坡，许慧华，等.HP⁃β⁃CD对紫外光谱法检测表面活性剂复配体系中NP⁃40的抗干扰作用［J］.油田化学，2022，39（4）：728⁃734.
	WU H，SHI D P，XU H H，et al.Anti⁃interference effect of HP⁃β⁃CD on detection of NP⁃40 in surfactant compound system by UV spectrometry［J］.Oilfield Chemistry，2022，39（4）：728⁃734.
11	周志奇，顾斌峰，赵骥龙，等.石蜡加氢产品质量分析和探讨［J］.上海化工，2014，39（7）：20⁃23.
	ZHOU Z Q，GU B F，ZHAO J L，et al.Discussion and analysis on the quality of paraffin wax hydrogenation product［J］.Shanghai Chemical Industry，2014，39（7）：20⁃23.
12	贾未鸣，高旭锋，王少军，等.润滑油基础油光安定性影响因素及作用机理研究进展［J］.当代化工，2020，49（7）：1433⁃1436.
	JIA W M，GAO X F，WANG S J，et al.Research progress of mechanism and influence factors of light stability of lube base oil［J］.Contemporary Chemical Industry，2020，49（7）：1433⁃1436.
13	班红艳，齐邦峰，曹祖宾，等.光稳定剂对石蜡的光安定作用［J］.抚顺石油学院学报，2002，22（4）：1⁃3.
	BAN H Y，QI B F，CAO Z B，et al.Stabilization of light stabilizers on paraffins［J］.Journal of Fushun Petroleum Institute，2002，22（4）：1⁃3.
14	QIAN G P，YUAN G C，ZHANG D M，et al.Effect of composite light stabilizer on the anti⁃ultraviolet aging property of matrix asphalt［J］. Journal of Materials in Civil Engineering，2021，33（8）：04021176.
15	王依琳. 光稳定剂的设计、制备及性能研究［D］.沈阳：沈阳师范大学，2021.
16	黄淼.多种光稳定剂对沥青抗紫外老化协同作用的影响研究［J］.湖南交通科技，2022，48（2）：16⁃20.
	HUANG M.Study on synergistic effect of various light stabilizers on ultraviolet aging resistance of asphalt［J］.Hunan Communication Science and Technology，2022，48（2）：16⁃20.
17	MA R Y，TANG P G，FENG Y J，et al.UV absorber co⁃intercalated layered double hydroxides as efficient hybrid UV⁃shielding materials for polypropylene［J］.Dalton Transactions，2019，48（8）：2750⁃2759.
18	许浩然，王海洋，徐林，等.一种高分子紫外光吸收剂的合成研究［J］.广州化学，2016，41（5）：1⁃6.
	XU H R，WANG H Y，XU L，et al.Synthesis of a maromolecule benzothriazole ultraviolet absorbent［J］.Guangzhou Chemistry，2016，41（5）：1⁃6.
19	LIU C Q，REN X C.Synthesis and characterization of controlled benzotriazole light stabilizer by RAFT polymerization and its application［J］.Journal of Polymer Research，2018，25（4）：97.
20	王保卫，付建英，李国祥，等.中国受阻胺光稳定剂行业现状和发展趋势［J］.塑料助剂，2022（3）：43⁃48.
	WANG B W，FU J Y，LI G X，et al.Hindered amine light stabilizer industry in China：Current situation，research progress and development suggestions［J］.Plastic Additives，2022（3）：43⁃48.
21	尹奇伟.新型受阻胺光稳定剂及其合成方法探究［J］.云南化工，2020，47（12）：104⁃105.
	YIN Q W.Study on the new hindered amine light stabilizer and its synthesis method［J］.Yunnan Chemical Technology，2020，47（12）：104⁃105.
22	王梓，范小鹏，孙春光.国内受阻胺类光稳定剂合成研究新进展［J］.塑料助剂，2020（3）：10⁃16.
	WANG Z，FAN X P，SUN C G.Research progress in HALS synthesis in China［J］.Plastic Additives，2020（3）：10⁃16.
23	刘起峰，梁正元，杜兰英，等.改善石蜡光安定性研究［J］.河南石油，2001，15（3）：49⁃50.
	LIU Q F，LIANG Z Y，DU L Y，et al.A research on improvement of light stability of wax［J］.Petroleum Geology and Engineering，2001，15（3）：49⁃50.
24	赵彬.石蜡光安定性的研究［J］.当代化工，2008，37（6）：595⁃598.
	ZHAO B.Study on light stability of paraffin［J］.Contemporary Chemical Industry，2008，37（6）：595⁃598.

[1]	Li Fengyan, Mou Penglin, Zhao Tianbo. Preparation of Crosslinked Polystyrene Paraffin Microcapsules by Suspension Polymerization and Properties Research [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2020, 33(3): 8-13.
[2]	Li Fengyan，Hu Rongrong，Xu Yuanhang，Zhao Tianbo. Preparation and Performance Analysis of Microencapsulated Parafﬁn with the Polystyrene Shell [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2019, 32(5): 8-13.
[3]	Hu Rongrong，Li Fengyan，Zhang Shijie，Zhao Tianbo. Fabrication and Characterization of Microencapsulated Paraffin with Methyl Methacrylate⁃Based Polymer Shell [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2019, 32(3): 14-19.
[4]	Qian Liuying, Li Dongxue, Li Fengyan, Wang Peng, Zhao Tianbo. The Morphology Control Research of Paraffin/Melamine Resin Phase Transition Microcapsules [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2016, 29(3): 7-11.
[5]	HUANG Wei,CONG Yu-feng,GUO Da-peng. Catalytic Oxidized Reaction of Paraffin Wax Based on BP Neural Network [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2012, 25(6): 30-33.
[6]	LI Feng-yan,DAI Dang-hui,ZHAO Tian-bo. Preparation of Paraffin Wax Microemulsion With Nonionic and Anionic Surfactants [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2012, 25(2): 12-15.
[7]	HUANG Wei,CONG Yu-feng,LIU Wei,WANG Xiao-lei,et al. Research of Phase Change Paraffin Encapsulated [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2011, 24(3): 52-54.
[8]	CHEN Wen-yi, GONG Zhao-jun, DUAN Ning-ning . Preparation a New Multi － Purpose Emulsion Wax [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2010, 23(3): 48-51.
[9]	ZHENG Wen-bo,LIAO Ke-jian,CONG Yu-feng,et al. Preparation of New Type of Particle Board Paraffin Emulsion [J]. Journal of Petrochemical Universities, 2010, 23(3): 41-43.