Топливная композиция

Топливная композиция

Реферат

 

Сущность изобретения: топливная композиция на основе дизельного топлива дополнительно содержит 0,1 - 0,7% антидымной присадки, содержащей 50,0 - 90,0% продукта взаимодействия алкифенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода, 10,0 - 50% высокомолекулярного основания Манниха, модифицированного бором и 0,1 - 5,0% на сумму двух первых компонентов ферроценилдиметилкарбинол. 1 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к производству топливных композиций для дизельных двигателей с улучшенными экологическими характеристиками.

Известны топливные композиции для дизельных двигателей, включающие топливо и антидымные присадки, содержащие в качестве активного компонента алкилфеноляты щелочноземельных металлов, в частности бария (авт. свид. СССР N 264842, 1968).

Использование этих присадок в топливных композициях не позволяет снизить дымность отработавших газов при сгорании топлива до требуемого уровня и не обеспечивает надежной работы топливной аппаратуры.

Известны также топливные композиции, включающие топливо и антидымные присадки, содержащие высокощелочной алкилфенолят бария в сочетании с дисперсантом и добавкой для снижения износа топливной аппаратуры (патент СРР N 67052, 1978).

В качестве дисперсанта известная присадка содержит сополимер фумаровой кислоты или алкилсукцинимид, а в качестве противоизносной добавки диалкилдитиофосфат Zn, вследствие сгорания которого образуются окислы фосфора, цинка и серы, что приводит к повышению уровня токсичности отработавших газов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является топливная композиция, преимущественно к дизельным двигателям, включающая антидымную присадку в количестве 0,001-5,0 об. содержащую продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода в сочетании с дисперсантом и добавкой, снижающей износ топливной аппаратуры.

При этом в качестве дисперсанта известная присадка содержит фосфоросерненные олефины, сульфокислоты или сульфонаты щелочноземельных металлов и др.

В качестве добавки, снижающей износ топливной аппаратуры, антидымная присадка содержит длинноцепочечное соединение, относящееся к спиртам, кислотам и солям, например нафтеновую, олеиновую, линолевую, стеариновую кислоту и соответствующие соли переходных металлов железа, цинка, хрома и др.

Предпочтительными противоизносными добавками являются аминовые соли органических кислот или смесь органических кислот с их аминовыми солями (патент Великобритании N1225039, 1971).

При этом известная топливная композиция для дизельных двигателей по указанному патенту содержит антидымную присадку вышеописанного состава в количестве 0,001-5,0). Недостатком данной композиции является то, что ее использование в современных форсированных двигателях не позволяет достичь требуемого, в том числе на режиме максимальной мощности, по нормативам уровня дымности. Это связано с недостаточно высокой термической стабильностью входящих в состав присадки компонентов, которые, разлагаясь на ранних стадиях процесса горения, не обеспечивают необходимой тонкости распыла топлива и чистоты сопловых отверстий распылителя.

В основу изобретения положена задача, направленная на создание новой топливной композиции для дизельных двигателей, позволяющей снизить дымность отработавших газов.

При использовании заявляемого изобретения достигается следующий технический результат: улучшение экологической характеристики топлива для дизельных двигателей за счет значительного снижения дымности отработавших газов, в особенности на режиме максимальной мощности.

Для решения поставленной задачи предлагается топливная композиция для дизельных двигателей, включающая топливо для дизельных двигателей и антидымную присадку, которая согласно изобретению содержит в качестве антидымной присадки 0,1-0,7 мас. смеси продукта взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и с диоксидом углерода и высокомолекулярного основания Манниха, модифицированного бором, являющегося продуктом взаимодействия продукта алкилирования фенола полибутеном с молекулярной массой 2000-2500, формальдегида и полиалкиленамина с молекулярной массой 150-200, отработанным борной кислотой, и ферроценилдиметилкарбинола, при следующем соотношении компонентов: мас. продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 50-90; высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором 10-50; ферроценилдиметилкарбинол (ФК-4), 0,1-5,0 на сумму двух первых компонентов.

Использование в предлагаемой антидымной присадке, входящей в состав топливной композиции, в качестве дисперсанта высокомолекулярного основания Манниха, модифицированного бором, позволяет наряду со стабилизирующим действием на активный антидымный компонент получить новый эффект, заключающийся в значительном усилении антидымного действия присадки.

Этот эффект может быть получен только при выбранном соотношении компонентов в присадке в результате проявления синергетического эффекта, обусловленного межмолекулярным взаимодействием.

Присадки с содержанием компонентов, выходящим за пределы заявленных соотношений, обладают значительно меньшей эффективностью по снижению дымности отработавших газов.

При концентрации присадки в топливной композиции менее 0,10 мас. антидымный эффект снижается. Увеличение содержания присадки более 0,70 мас. нецелесообразно, т.к. это не приводит к дальнейшему снижению дымности отработавших газов. Введение в состав топливной композиции предлагаемой присадки в заявляемых концентрациях позволяет значительно снизить дымообразование при сгорании топлив и темп износа топливной аппаратуры. Последнее связано с наличием борсодержащего соединения в составе присадки.

Антидымную присадку получают путем смешения продукта взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода (компонент 1), высокомолекулярного основания Манниха, модифицированного бором (компонент 2), и ферроценилметилкарбинола (компонент 3).

Продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария, отработанный диоксидом углерода, представляет собой концентрат алкилфенолята бария и коллоидно растворенного карбоната бария в дизельном топливе, которое используют в качестве разбавителя при получении этого продукта.

Взаимодействие алкилфенола (С₈-С₁₂) с восьмиводным гидроксидом бария осуществляют в массовом соотношении 1:0,7 при 120-145^оС.

Отработку полученного продукта диоксидом углерода проводят при той же температуре.

Готовый продукт (компонент 1) имеет щелочность 100-150 мг КОН/г и зольность 20-30 мас.

Высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором (компонент 2 ТУ 38. УССР 201348-84 с изменением 1-4), получают путем взаимодействия продукта алкилирования фенола полибутиленом с молекулярной массой 2000-2500, формальдегида и полиалкиленполиамина с молекулярной массой 150-200, с последующей обработкой продукта взаимодействия борной кислотой.

Компонент содержит 1,0-1,3 мас. азота, 0,15-0,3 мас. бора и имеет щелочность 17,0-35,0 мг КОН/г.

Ферроценилдиметилкарбинол (компонент 3) получают путем обработки ферроцена ацетоном в присутствии серной кислоты.

Антидымную присадку готовят смешением компонентов 1 и 2 при массовом соотношении соответственно от 1:1 до 9:1 и температуре 70-90^оС с последующим добавлением ФК-4 (компонент 3) в количестве от 0,1 до 5 мас. на сумму компонентов 1 и 2.

Топливную композицию получают смешением топлива для дизельных двигателей с антидымной присадкой заявляемого состава.

Оптимальная концентрация предлагаемой присадки в топливной композиции находится в пределах 0,10-0,70 мас. При этом полученная топливная композиция по основным физико-химическим показателям не отличается от базового топлива.

Топливную композицию испытывали моторным методом по ГОСТ 18509-80. При этом дымность отработавших газов определялась по ГОСТ 17.2.2.01-84 на двигателе Д-21А (размерность 120х140 мм, минимальная частота вращения 1800 мин-1 без наддува) при работе на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента.

В допущенном ГОСТом для оценки дымности отработавших газов приборе "Хартридж" в ходе определения дымности поочередно просвечивают стандартной лампой отработавшие газы и чистый воздух, пропускаемые через каналы дымомера. Дымность отработавших газов оценивают по изменению светового потока, падающего на фотоэлемент.

П р и м е р 1 (см. табл. п. 22). Готовили антидымную присадку следующего состава, мас. продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 50; высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором 50; к полученной смеси добавляли 2% ФК-4. Для получения топливной композиции антидымную присадку вводили в дизельное топливо марки Л-0,5-40 ГОСТ 305-82 в концентрации 0,24 мас. Дымность отработавших газов при испытании топливной композиции составила 50 и 31 единицы Хартриджа при работе двигателя на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента.

П р и м е р 2. (таблица п. 68). Топливную композицию и антидымную присадку получали аналогично примеру 1.

Концентрацию присадки устанавливали равной 0,70 мас. Дымность отработавших газов составила соответственно 49 и 29 единиц Хартриджа.

П р и м е р 3. (таблица, п. 27). Готовили антидымную присадку следующего состава, мас. продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 90; высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором 10; к полученной смеси добавляли 5% ФК-4.

Топливную композицию получали смешением того же топлива с полученной антидымной присадкой в концентрации 0,24% Дымность отработавших газов при испытании топливной композиции составила 51 и 32 единиц Хартриджа при работе двигателя на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента.

П р и м е р 4 (таблица п. 73). Топливную композицию и антидымную присадку получали аналогично примеру 3.

Концентрацию присадки устанавливали равной 0,70 мас.

Дымность отработавших газов при испытании топливной композиции составила 47 и 30 единиц Хартриджа при работе двигателя на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента. Аналогично вышеописанным примерам были приготовлены антидымные присадки с иным содержанием компонентов, как входящих, так и выходящих за пределы заявленных соотношений, а также топливные композиции с этими присадками.

В таблице приведены результаты испытаний топливных композиций, полученных с использованием предложенной антидымной присадки и отдельно взятых ее компонентов, в сравнении с топливной композицией по прототипу и чистым топливом.

Представленные в таблице результаты испытаний топливных композиций свидетельствуют о том, что в предлагаемом соотношении компонентов присадки проявляется максимальное снижение дымности отработавших газов. Испытания отдельных компонентов просадки в дизельном топливе свидетельствуют о проявлении синергетического эффекта в снижении дымности отработавших газов при заявленном соотношении компонентов в присадке.

Из таблицы также видно, что при испытании на том же двигателе Д-21А топливной композиции по прототипу (п. 78) дымность отработавших газов выше, чем при испытании предлагаемой топливной композиции с содержанием в антидымной присадке компонентов в заявляемых пределах.

Анализ данных таблицы свидетельствует также о том, что увеличение содержания ФК-4 выше заявленных пределов нецелесообразно, так как не приводит к улучшению антидымного эффекта.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет: улучшить экологические характеристики топлива для дизельных двигателей за счет значительного снижения дымности отработавших газов.

Формула изобретения

ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ на основе дизельного топлива с добавлением антидымной присадки продукта взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором, и ферроценилдиметилкарбинол при следующем соотношении компонентов присадки, мас.

Продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 50,0 90,0 Высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором 10,0 - 50,0 Ферроценилдиметилкарбинол 0,1 5,0 на сумму двух первых компонентов при общем содержании смеси присадок в композиции 0,1 0,7 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4