Топливная композиция

Топливная композиция

Реферат

 

Изобретение относится к получению топлива для автомобильного транспорта. Целью изобретения является разработка универсальной топливной композиции на основе низкооктанового бензина, имеющей улучшенные антидетонационные, антинагарные и атидымные характеристики. Указанная цель достигается использованием топливной композиции на основе бензина газового стабильного с октановым числом 55-60 при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%: бензин газовый стабильный по ТУ 39-1340-89 - 80-92 метил-трет-бутиловый эфир - 7-15 2,6-ди-трет-бутил-4-метилциклогексанон - 0,25-2,3 2,4-ди-трет-бутил-6-метилфенол - 0,10-1,2 N, N^' -диметил-(2,4-ди-трет-бутил-6-оксибензил)амин - 0,15-1,5 2 табл.

Изобретение относится к автомобильным топливам и находит применение во всех отраслях, имеющих отношение к производству или потреблению автобензина.

Настоящая заявка на изобретение относится к топливной композиции /ТК/ на основе неэтилированного низкооктанового бензина /газового, стабильного/, отвечающей современным экологическим требованиям, т.е. не содержащей свинец, и железосодержащих соединений в качестве присадок, улучшающих эксплуатационные характеристики базового бензина.

Широко известно применение в качестве "экологически чистых" присадок в топливе высокооктановых, кислородсодержащих соединений - оксигенатов /бензола, алифатических спиртов, эфиров, их смесей/. Введение в бензин до 2% оксигенатов /в пересчете на кислород/ не влияет практически на мощность и экономичность двигателя, но снижает выброс в атмосферу вредных веществ с отработавшими газами и повышает октановое число базового бензина /Гуреев А. А. , Митусова Т.Н., Соколов В.В. и др. "Перспективы разработки автомобильных топлив с улучшенными экологическими свойствами", "Химия и технология топлив и масел", 1993 г., с. 4-6/.

Указанные кислородные добавки вводятся в бензин как на стадиях его производства /заявка 2594139. Франция, заявл. 13.02.86 N 8602063, опубликована 14.08.87 МКИ C 10 G 69/12, АС ЧССР 239142, заявл. 22.12.83 N 9780-83, опубл. 01.11.87, МКИ C 10 G 45/62, так и на стадии потребления.

Введение смеси спиртов и эфиров /3-10%/ повышает актановое число бензина на 1-1,5 пункта /по моторному методу/, а введение 10% метил-третбутилового эфира /МТБЭ/-на 2 пункта "Petrol et techn.", 1987г., N 335,5-8/.

Введение 20% МТБЭ в бензин обеспечивает повышение мощности двигателя на 30% и снижение содержания CO в выхлопных газах на 43%/ Osmon Mohsen M., Matar Mohamed Soml, Koreish Shereei// Fuel Sei and Technol. Jnt, -1993-11, N 10, c/ 1331-1343/.

Однако не может быть достигнут значительный прирост октанового числа бензина на счет ввода оксигенатов из-за существующего количественного ограничения на них /2-2,7% в расчете на кислород/.

Для получения улучшения антидетонационных, экологических и других эксплуатационных характеристик бензина используют сочетание кислородсодержащих и других соединений, например, эфиров с алкилфенолами /пат. США 4812146, опубл. 03.04.89, т. 1100, N 2, МКИ C 10 L 1/18, 1/06/, с аминосодержащими соединениями, с карбоновыми кислотами /пат. США 4684373, заявл. 31.07.86, N 89.11.26 опубл. 04.08.87, МКИ C 10 L 1/14/.

Однако все известные композиционные присадки позволяют повысить октановое число базовых бензинов не более 3-3,5 пунктов /м.м./ и не решают проблем использования низкооктановых /например, газоконденсатных бензинов, имеющих повышенное содержание серы/ в качестве автомобильного топлива.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является топливная композиция на основе неэтилированного или малоэтилированного бензина, содержащая в качестве антидетонационной присадки /метил-трет-алкиловый эфир /C2-C4/, алкилфенол и ароматический углеводород /а.с. ЧССР 240597, заявл. 12.11.84 N 255284, опубл. 15.08.87, МКИ C 10 L 1/18/.

При использовании 2% присадки, содержащей 40% дегтярного алкилфенола, 50% об. МТБЭ и 10% толуола октановое число базового бензина возрастает на 1,9 пункта /м.м./ Недостатком композиции является малый прирост октанового числа по отношению к исходному бензину, склонность к нагарообразованию.

Целью предполагаемого изобретения является разработка топливной композиции на основе низкооктанового бензина, имеющей улучшение антидетонационные, антинагарные характеристики.

Указанная цель достигается использованием топливной композиции, содержащей бензин газовый стабильный с О.Ч. 55-60, МТБЭ, алкилзамещенные фенолы и циклический кетон при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бензин газовый стабильный (ТУ 39-1340-89) - 80-92,5 Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) - 7-15 2-6-Ди-трет-бутил-4-метилциклогексанон - 0,25-2,3 2,4-Ди-трет-бутил-6-метилфенол - 0,10-1,2 N,N'-Диметил-/2,4-ди-трет-бутил-6-оксибензил/амин - 0,15-1,5 Суммарное содержание компонентов присадки в ТК составляет 7,5-20 мас.% При меньшем содержании присадки композиция малоэффективна, при содержании присадки более 20 мас.% небольшое улучшение эксплуатационных характеристик /прирост О.Ч., уменьшение нагарообразования и CO в выхлопных газах/ не компенсируется материальным затратами.

При содержании МТБЭ менее 7% не наблюдается улучшения антинагарных показателей бензина и не удовлетворителен прирост О.Ч., содержание МТБЭ > 15% обусловлено существующим количественным ограничением на кислородосодержащие соединения в бензинах и экономическими соображениями.

При содержании 2,6-ди-трет-бутил-4-метилгексана менее 0,25 мас.% незначительны прирост О.Ч., уменьшение склонности к нагарообразованию и снижение содержания CO в выхлопных газах.

Увеличение его содержания в ТК боле 2,3 мас.% практически не влияет на показатели ТК.

При содержании 2,4-ди-трет-бутил-6-метил-фенола в ТК менее 0,10 мас.% снижается прирост О.Ч., достигается меньший эффект уменьшения склонности к нагарообразованию, поверхность нагара уплотняется при увеличении его содержания более 1,2 мас.% идет малый прирост О.Ч., неоправданный материальными затратами, как и в случае увеличения содержания в ТК N,N'-диметил/2,4-ди-трет-бутил-6-оксибензил/амина более 1,5 мас.% При содержании N,N'-диметил/2,4-ди-трет-бутил-6-оксибензил/ амина менее 0,15 мас. % наблюдается снижение прироста О.Ч. и увеличение содержания CO в выхлопных газах.

Композиция с минимальным содержанием компонентов добавки рекомендуется для двигателей с небольшим пробегом, в хорошем состоянии и при использовании бензина с меньшим содержанием серы /не более 0,05 мас.%/ Для двигателей с большим сроком эксплуатации, при экстремальных дорожных условиях, при отсутствии условий на устранение неисправностей /в условиях Севера/, при использовании бензина с содержанием серы до 0,15 мас.% рекомендуется использование ТК с более высоким содержанием компонентов присадки.

Заявляемая композиция готовится следующим образом: в бензин по ТУ 39-1340-89 вводятся в необходимых количествах компоненты присадки в жидком виде /2,6-ди-трет-бутил-4-метилциклогексанон, МТБЭ/ и в порошкообразном/ остальные компоненты/.

После перемешивания в течение 2-4-х часов при 15-25^oC. ТК готова к употреблению. Компоненты присадки хорошо совместимы с бензином, не выпадают в осадок при хранении.

Композиция малотоксична, бензин относится к соединениям 4-го класса опасности, ПДК-100 мг/куб.м., МТБЭ- к соединениям 3-го класса опасности, ПДК 150 мг/куб. м. LD-2,4-ди-трет-бутил-6-метилфенола и N,N'-диметил/2,4-ди-трет-бутил -6-оксибензил/амина-2г/кг, ПДК-50 мг/куб. м. ; ПДК N,N'-диметил/2,4-ди-трет-бутил-оксибензил/амина-0,5 мг/куб. м. , данных о его LD не обнаружено.

В табл. 1 представлены результаты испытаний заявленной ТК.

В примерах 1-4 использовался бензин газовый, стабильный, легкий по ТУ 39-1340-89 с содержанием общей серы 0,03 мас.%, с октановым числом 58,2 /м. м./ и 61,4 /и.м./ В примерах 5-7 использовался бензин газовый стабильный, тяжелый по ТУ 39-1340-89 с содержанием серы 0,05 мас.%, с О.Ч., равным 56,7 /м.м./ и 58,8 /и.м./ В примерах 8-9 использовался газоконденсатный бензин Нижневартовского газоконденсатного завода с содержанием серы 0,15 мас.%, остальные его показатели соответствуют требованиям ТУ 39-1340-89.

В примере 10 использован бензин по примеру 1 и присадка по прототипу: МТБЭ, толуол и выделенная из смолы дегтя фракция алкилфенолов, кипящая в интервале 195-205 ^oC, что соответствует дегтярному алкилфенолу.

В примерах выполнения использовался МТБЭ по ТУ 0000-412-05742686-95, опытно-промышленные образцы 2,6-ди-трет-бутил-4-метилциклогексанона, полученного гидрированием ионола в присутствии Ni-сплавных катализаторов при 150 -170 ^oC при мольном соотношении ионол-водород 1:2,0:2,1, опытно - промышленные образцы 2,4-ди-трет-бутил-6-метилфенола, полученного алкилированием ортокрезола изобутиленом в присутствии кислотных катализаторов и выделенного ректификацией при температуре 133 ^oC и 10 мм рт.ст.

N, N'-диметил/2,4-ди-трет-бутил-6-оксибензин/амин по ТУ 38.103368-94, толуол по ГОСТ 5789-78.

Антидетонационные характеристики, /О.Ч./ определялись по моторному /м.м. / и исследовательскому /и.м./ методам /ГОСТ 511-82, ГОСТ 8226-82/.

Склонность к нагарообразованию оценивалась по изменению зазора между электродами свечей зажигания при 60-ти часовой работе двигателя ВАЗ 2103 пятичасовыми циклами при различных режимах и условиях работы двигателя и прочих систем автомобиля.

Замеры производились с помощью проекта "Свет" с увеличением х100.CO в выхлопных газах определялось в лабораторно-дорожных условиях с помощью переносного газоанализатора ГАИ-1.

Физико-химические показатели базового бензина и ТК определялись методами, соответствующими требованиям существующих ГОСТов /табл.2/.

Анализ полученных результатов испытаний показывает, что октановое число ТК возрастает на 12,2-21,7 пунктов /м.м./ по сравнению с базовым бензином, содержащим от 0,03 до 0,15 мас.% общей серы /примеры 1-9 табл.1/, значение О. Ч. при этом соответствует требованиям ГОСта 2084-77 "Бензины автомобильные" на бензин марки А-76.

При той же концентрации в бензине присадки по прототипу прирост О.Ч. составил 3,2/м.м./ и 4,6 /и.м./ пунктов /пример 10 табл.1/.

Испытания ТК в лабораторно-дорожных условиях показали, что она обеспечивает примерно в три раза снижение содержания CO в выхлопных газах легкого и тяжелого бензина газового стабильного и более чем вдвое снижает содержание CO в случае использования газоконденсата с содержанием серы 0,15 мас.% ТК проявляет значительную склонность к снижению нагарообразования. За 60 часов испытаний уменьшение зазора между электродами свечей зажигания составило от 13%/ при минимальном содержании присадки в ТК/ до 6 отн.% /при максимальном ее содержании/.

В случае использования базового бензина/легко и тяжелого/ уменьшение зазора составило 20 отн.% /пример 1,5 табл.1/, а при использовании присадки по прототипу - 16,5% /пример 10 табл.1/.

Причем "кинетика" нагарообразования ТК отличается от базового бензина и ТК по прототипу - наибольшее уменьшение зазора в случае заявляемой ТК наблюдается в первые циклы работы двигателя /5-6-пятичасовых циклов/, далее достигается равновесное состояние прироста массы нагара с незначительным уменьшением величины зазора между электродами свечей зажигания. В случае использования базового бензина /пример 1,5/ и ТК по прототипу /пример 10/ наблюдается равномерное изменение этого показателя во всех 12-ти циклах испытаний.

Этим и объясняется длительная безостановочная работа системы зажигания двигателя в случае использования заявляемой ТК, что особенно важно в экстремальных условиях работы автомобиля.

Физико-химические показатели заявляемой ТК находятся на уровне базового бензина и соответствуют требованиям ТУ /39-1340-89, а антидетонационные характеристики ТК удовлетворяют требованиям ГОСТа 2085-77 на бензин автомобильный марки А-76.

Таким образом, заявляемая ТК позволяет решить проблему возможного использования газоконденсатного бензина в качестве автомобильного топлива.

Формула изобретения

Топливная композиция на основе неэтилированного бензина, содержащая в качестве антидетонационной присадки метил-трет-бутиловый эфир, алкилфенол, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-циклогексанон и N,N'-диметил(2,4-дитретбутил-6-оксибензил)амин и в качестве алкилфенола-2,4-дитретбутил-6-метил-фенол при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бензин газовый стабильный - 80,0 - 92,5 Метил-трет-бутиловый эфир - 7,0 - 15,0 2,6-Дитрет-бутил-4-метилциклогексанон - 0,25 -2,3 2,4-Дитрет-бутил-6-метилфенол - 0,1 - 1,2 N, N'-Диметил-(2,4-дитретбутил-6-оксибензил)-амин - 0,15 - 1,51

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6