Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием

Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием

Реферат

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к получению автомобильных бензинов. Цель изобретения - разработка топливной композиции для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием топливно-воздушной смеси на основе углеводородного топлива, известных высокооктановых компонентов и октаноповышающих добавок , обеспечивающей улучшение фактических антидетонационных свойств при снижении расхода октаноповышающих добавок. Поставленная цель достигается использованием в качестве высокооктановой добавки МТБЭ, в котором растворены октаноповышающие присадки (антидетонаторы) : N - метиланилин (ММА.) ,ксилидин (КСЛ) ,ферроцен (Ф) и ( -гидроксииизопропил)ферроцен (ФК). 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к получению топливных композиций (ТК) для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием на основе углеводородных топлив, содержащих в качестве октаноповышающих добавок метилтретбутиловый эфир (МТБЭ), N-монометиланилин (ММА), ферроцен (Ф) и ( -гидроксиизопропил) ферроцен (ФК).

Известны топливные композиции, содержащие в качестве антидетонационных добавок метилтретбутиловый эфир (Химия и технология топлив и масел, 1985, N 12, 10-12), N-метиланилин, ксилидин (Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. 1979, 64-114, ферроцен и ( -гидроксиизопропил) ферроцен [1] , а также топливная композиция, где в углеводородное топливо были добавлены МТБЭ и (или) N-метиланилин, а также ( -гидроксиизопропил) ферроцен [2].

В настоящее время в связи с остротой проблемы перевода автомобильных двигателей с искровым зажиганием на применение неэтилированных бензинов усилился интерес к использованию антидетонационных добавок, не содержащих свинца и позволяющих применять необходимые для снижения загрязнения окружающей среды каталитические системы нейтрализации отработавших газов (ОГ).

Применение отдельных, приведенных в аналогах антидетонаторов для задач получения бензинов типа АИ-93, АИ-91, А-80, А-76, требует повышенных концентраций этих соединений, ограничивается требованиями надежности техники, экономической эффективности, наличием сырьевых ресурсов.

Использование МТБЭ как компонента в составе ТК (аналог 1) снижает образование углеродистых отложений, уменьшает содержание в ОГ окиси углерода. Однако МТБЭ увеличивает антидетонационную стойкость лишь головных фракций бензина, а при высоких концентрациях (до 20%) снижает теплотворную способность бензина, требует корректировки системы питания двигателя, что является недостатком аналога.

Топливные композиции, в которых повышение октанового числа достигалось добавлением N-монометиланилиа или ксилидина в концентрации до 2%, не содержат зольных компонентов, не снижает каталитической активности систем нейтрализации ОГ. Недостатком ТК является повышение при содержании высоких концентраций (более 1%) отложений на элементах впускной системы, увеличение выбросов с ОГ оксидов азота, повышение октанового числа лишь хвостовых фракций ТК, что приводит к неравномерному распределению добавки по цилиндрам двигателя.

Недостатком ТК, содержащей ферроцен (аналог 3), является отложение оксидов железа в камере сгорания двигателя и на свечах зажигания, что существенно влияет при концентрациях выше 0,015%, в меньшей степени этот недостаток отмечался при применении и ТК с ( -гидроксиизопропил) ферроценом (аналог 4) при контрациях до 0,02%, однако по эффективности он в ряде ТК уступал ферроцену.

Перспективно применение ТК, содержащей комплекс октаноповышающих добавок и присадок, позволяющих существенно снижать требования к концентрации и расходу их. Наиболее близкой к заявленной ТК является ТК, содержащая в качестве октаноповышающих добавок метилтретбутиловый эфир, N-метиланилин и ( -гидроксиизопропил)ферроцен в количестве соответственно: 0,60-0,55%, 0,001-0,018% (прототип).

Совместное использование в ТК указанных соединений позволяет при одном и том же октановом числе базовой ТК наряду с улучшением состава продуктов сгорания за счет снижения содержания окислов азота и железа уменьшать расход октаноповышающих добавок. Недостатком ТК прототипа являлась неравномерность антидетонационного эффекта от присадок по компонентам топлива и топливо-воздушной смеси, что приводило к снижению дорожного октанового числа на режимах разгона легкового автомобиля (пример 1 в табл. 1). В ТК, содержащих МТБЭ, этот недостаток проявлялся в меньшей степени (пример 2 в табл. 1), однако средний эффект снижения расхода октаноповышающих добавок в высокооктановых базовых бензинах был невелик 8,9% (см. табл. 3, пример 1), а в отдельных ТК вообще не отмечался (пример 24 в табл. 2).

Целью предлагаемого изобретения является разработка ТК для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием топливо-воздушной смеси на основе углеводородного топлива, известных высокооктановых компонентов и октаноповышающих добавок, обеспечивающий улучшение фактических антидетонационных свойств при снижении расхода октаноповышающих добавок.

Поставленная цель достигается использованием в качестве высокооктановой добавки МТБЭ, в котором растворены октаноповышающие присадки (антидетонаторы): N-метиланилин (ММА), ксилидин (КСЛ), ферроцен (Ф) и ( -гидроксиизопропил)ферроцен (ФК).

В табл. 1 приведены примеры, поясняющие влияние заявленной ТК на дорожные октановые числа бензина А-80. Табл. 2 содержит примеры расхода октаноповышающих добавок при решении задач повышения октанового числа базовых бензинов до уровня требований к бензинам АИ-93, АИ-91, А-76.

В табл. 3 приведены средние данные снижения расхода октаноповышающих добавок от уровня аналогов при решении одних и тех же задач повышения октановых характеристик до уровня требований к бензинам АИ-93, АИ-91 и А-76 для ТК прототипа и заявленной ТК.

1. Нижний уровень дозировки МТБЭ (0,5%) обоснован примерами 4 в табл. 1, в табл. 2 примерами 9, 10, 33, 54-56.

Верхний уровень дозировки (3,5%) обоснован в табл. 2 пример 45, что составляет 50% от уровня аналога 1, в табл. 2 пример 26.

Примеры 13; 18-20; 22; 25; 35; 39-41; 43; 61-64; 67-69; в табл. 2 и 3; 5 в табл. 1 относятся к средним дозировкам МТБЭ 1-3,0%.

2. Нижний уровень дозировки N-метиланилина (0,0%) соответствует уровню ТК прототипа и обоснован в табл. 2 примерами 9; 13; 18; 20; 25; 35; 40; 43; 45; 55; 56; 61.

Верхний уровень дозировки N-метиланилина (0,25%) обоснован в табл. 1 примером 3, в табл. 2 примером 56 и составляет 35,7-50% от аналога 2.

Пример N 4 в табл. 1 и примеры N 10; 19; 33; 39; 41; 54; 62063; 68 в табл. 2 относятся к средним дозировкам 0,05-0,20.

3. Нижний уровень дозировки ксилидина (0,0%) обоснован примерами 9; 18; 35; 41; 55; 56; 61; 63; 67 в табл. 2 и примерами 3; 5 в табл. 1.

Верхний уровень дозировки ксилидина (0,30%) обоснован в табл. 2 примером 11 и составляет 25-27,5% от аналога 2, примеры 3; 28; 48 в табл. 2.

Примеры 10; 13; 19; 20; 22; 25; 33; 39; 40; 54; 62; 64; 68; 69 относятся к средним дозировкам 0,05-0,25%.

4. Нижний уровень дозировки ферроцена (0,001%) обоснован примерами 20; 39; 56; 63; 64; 68; 69 в табл. 2.

Верхний уровень дозировки ферроцена (0,008%) обоснован в табл. 4 и в табл. 2 примером 35 и составляет 40-44% от аналога. Примеры 9-11; 13; 18; 19; 22; 25; 33; 40; 41; 45; 61; 67 в табл. 2 относятся к средним дозировкам 0,0015-0,006%.

5. Нижний уровень дозировки ( -гидроксиизопропил)ферроцена (0,001%) обоснован примерами 18; 22; 25; 39; 40% 54; 62-64; 67-69 в табл. 2 и соответствует прототипу.

Верхний уровень дозировки ( -гидроксиизопропил)ферроцена (0,008%) обоснован примером 55 в табл. 2 и соответствует 40% от аналога. Примеры 9; 10; 11; 13; 19; 20; 33; 35; 41; 43; 45; 61 в табл. 2 относятся к средним дозировкам 0,002-0,005%.

Данные приведенные в табл. 2, показывают, что заявленная ТК в области дозировок: МТБЭ 0,5-3,5; ММА 0-0,25%, ксилидина 0,0-0,3%; ферроцена 0,001-0,008%; ( -гидроксиизопропил)ферроцена 0,001-0,008% позволяет уменьшить суммарный расход указанных октаноповышающих добавок по сравнению с расходом, имеющим место при их раздельном использовании (примеры аналогов 1-5, 26-30, 46-49 в табл. 2). Использование заявленной ТК позволяет снизить суммарный расход компонентов до 57-72% от расходов для аналогов (примеры 10; 11; 13; 22; 33; 39; 43; 45; 54-56; 61-63; 67-69 в табл. 2), что обеспечивает (см. табл. 3, примеры 1-3) в среднем, положительный синэргитический эффект на 11,6-19,4% выше, чем в ТК прототипа, приведенных в примерах 6-8; 12; 14-17; 21; 3; 31; 32; 34; 36-38; 42; 44; 57-60; 65-66 табл. 2).

Введение октаноповышающих добавок заявленной ТК (N-метиланилина, ксилидина, ферроцена и ( -гидроксиизопропил)ферроцена в топливо в виде раствора в МТБЭ в указанных выше дозировках обеспечивает по сравнению с прототипом (примеры 1 и 2 в табл. 1) лучшее распределение антидетонаторов по топливно-воздушной смеси и повышение дорожных октановых чисел на режимах разгона (примеры 3-5 в табл. 1).

Таким образом, особенностью заявленной ТК по сравнению с ТК прототипа является изменение состава совместно применяемых антидетонаторов и ввод их в топливо в виде раствора в МТБЭ, что обеспечивает устойчивый дополнительный синэргитический эффект, технически проявляющийся в меньших суммарных расходах октаноповышающих компонентов при равном увеличении октановых чисел в лабораторных условиях (исследовательский и моторный методы) и увеличении дорожных октановых чисел в условиях разгона.

Промышленная применимость заявленной ТК заключается в смешении с МТБЭ в заданных количествах метиланилина, ксилидина, ферроцена и ( -гидроксиизопропил)ферроцена и последующем вводе раствора в базовое углеводородное топливо. Эта технологическая операция может быть выполнена с использованием стандартного технологического оборудования, применяемого для введения в ТК топливных присадок.

Практическое использование заявленной ТК обеспечивает экономное использование доступных октаноповышающих добавок, не требует изменения в конструкции двигателей внутреннего сгорания, улучшает антидетонационные свойства топливной композиции, снижает токсичность ТК и продуктов сгорания.

Формула изобретения

1. Углеводородная топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением топливно-воздушной смеси на основе бензина с добавлением метилтрет-бутилового эфира и (альфа-гидроксиизопропил)ферроцена, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ферроцен при следующем соотношении компонентов, мас.%: Метилтрет-бутиловый эфир - 0,5 - 3,5 (альфа-Гидроксиизопропил)ферроцен - 0,001 - 0,008 Ферроцен - 0,001 - 0,008 Бензин - До 100 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит до 0,25 мас.% N-метиланилина и/или до 0,3 мас.% ксилидина.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5