Композиция жидкого топлива

Композиция жидкого топлива

Реферат

Изобретение относится к композициям жидкого топлива, содержащим присадки, улучшающие их смазывающую способность.

Сернистые соединения являются причиной эмиссии агрессивного и токсичного сернистого ангидрида. Снижение содержания серы в топливе ведет к общему уменьшению выбросов оксидов серы, которые вызывают раздражение органов дыхания и образование кислотных дождей, а также коррозию металлов и разрушение каталитических нейтрализаторов. При этом отмечается также снижение количества твердых частиц в отработавших газах и образование отложений в топливной системе.

Следствием этого является необходимость свести к минимальному содержание серы в жидких топливах. В то время как ранее типичные дизельные топлива содержали серу в количестве 1 мас.% или более (в пересчете на элементарную серу), в настоящее время считается необходимым снизить ее содержание до уровня 0,01 мас.%.

Для удовлетворения требований к качеству дизельных топлив, особенно по содержанию серы, их гидроочистку проводят в более жестких условиях. В результате получают дизельные топлива со значительно меньшим содержанием серы, азот- и кислородсодержащих соединений, би- и полициклических ароматических углеводородов, причем эти гетероатомные соединения содержатся в виде относительно стабильных форм вследствие их гидрогенолиза. Все это приводит к ухудшению смазывающей способности дизельных топлив - важной эксплуатационной характеристики. Использование топлив в качестве смазывающего материала позволяет избежать сооружения на дизелях дополнительной масляной системы и обеспечить смазку мелких деталей топливоподающей и регулирующей аппаратуры, где смазочные масла применить очень сложно. Интенсивность износа трущихся деталей при контакте с топливом определяется конструктивными и эксплуатационными особенностями топливных систем и свойствами применяемых топлив.

Снижение содержания в жидком дизельном топливе одного или нескольких таких компонентов, как сера, полициклические ароматические или полярные вещества, может вызвать снижение способности этого топлива смазывать систему впрыскивания в двигателе в такой степени, при которой, например, топливный насос высокого давления может выйти из строя на относительно ранней стадии эксплуатации двигателя. Поломки могут происходить в системах впрыскивания топлива, таких как центробежные распределители высокого давления, рядные многоплунжерные топливные насосы и форсунки. Проблема неудовлетворительной смазывающей способности дизельных жидких топлив станет, вероятно, еще более острой при будущих усовершенствованиях двигателей (с целью дальнейшего снижения выбросов), которые будут предъявлять к смазывающей способности еще более жесткие требования, чем при эксплуатации современных двигателей.

Подобным же образом низкая смазывающая способность может привести к проблемам износа в других механических устройствах, смазка которых зависит от естественной смазывающей способности жидкого топлива.

Следовательно, существует необходимость в создании усовершенствованных присадок, которые повышают смазывающую способность топлив, не проявляя потери эксплуатационных свойств.

В литературе, касающейся данной области техники, известен способ повышения смазывающей способности дизельных топлив с низким содержанием серы путем введения в их состав растительных масел, рапс-метилового эфира и других кислородсодержащих соединений растительного происхождения [Т.Н.Митусова, Е.В.Полинина, М.В.Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним, - М. Издательство "Техника". ООО "ТУМА ГРУПП", 2002. - 64 с.].

Общим недостатком данных методов является вовлечение в состав топлива прямых или переработанных пищевых продуктов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) является патент № 2158750, С 10 L 1/18: «Изобретение относится к композициям жидких топлив, содержащих присадки, улучшающие их смазывающую способность. Композиция включает основное количество среднего дистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, включающей (а) эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта и (б) эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта, содержащего по меньшей мере три гидроксильные группы, причем эфиры (а) и (б) различны».

Недостатком прототипа является использование в составе топливной композиции дорогой присадки.

Задачей изобретения является удешевление топливной композиции, обладающей улучшенными смазывающими свойствами за счет использования побочных продуктов, а также расширение ее ассортимента.

Указанные задачи решаются тем, что композиция жидкого топлива, включающая основное количество среднедистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, согласно изобретению в качестве присадки содержит фракцию 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, содержащей, в основном, алифатические спирты до С₈ от 1-18 мас.%, алифатические спирты C₈ 30-70 мас.%, алифатические спирты от C₈ и выше 20-65 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Среднедистиллятное жидкое топливо	90,00-99,99
Присадка	0,01-10,00

Эффект повышения смазывающей способности топливной композиции на основе пробы дизельного топлива с вовлечением в ее состав фракции 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, с физико-химическими свойствами, приведенными соответственно в табл.1 и 2, путем их непосредственного компаундирования при нормальных условиях, подтверждается нижеприведенными примерами. Лабораторные исследования проводились на четырехшариковой машине (ЧШМ), согласно ГОСТ 9490-75 при температуре 20°С и приложенной нагрузке 20 Н.

Таблица 1Физико-химические свойства пробы дизельного топлива
№ п/п	Наименование показателя	Ед. изм.	Значения Фактические	Метод
1	Цетановое число		48	ГОСТ 31 22
2	Фракционный состав:
- 50% перегоняется при температуре	°С	217
- 96% перегоняется при температуре (конец перегонки)	°С	278	ГОСТ 21 77
3	Кинематическая вязкость при 20°С	мм2/c (сСт)	2.2	ГОСТ 33
4	Температура застывания, для Климатической зоны:- умеренной	°С	-45	ASTM D 97
5	Температура помутнения, для Климатической зоны: -умеренной	°С	-30	ГОСТ 5066
6	Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле: -для дизелей общего назначения	°С	57	ГОСТ 6356
7	Массовая доля серы, в топливе:- вида I	%	0.13	ASTM D 4294
8	Массовая доля меркаптановой серы	%	0.001	ГОСТ 17323
9	Содержание сероводорода		отсутствует	ГОСТ 17323
10	Испытание на медной пластинке		выдерживает	ГОСТ 6321
11	Содержание водорастворимых кислот и щелочей		отсутствует	ГОСТ 6307
12	Концентрация фактических смол	мг/100 см3	1.0	ГОСТ 8489
13	Кислотность	мг КОН на 100 см3	отсутствует	ГОСТ 5985
14	Йодное число	г йода/100 г	0.6	ГОСТ 2070
15	Зольность	%	отсутствует	ГОСТ 1461
16	Коксуемость 10%-ного остатка	%	0.01	ГОСТ 19932
17	Коэффициент фильтруемости		1.0	ГОСТ 19006
18	Содержание механических примесей		отсутствует	ГОСТ 6370
19	Содержание воды		отсутствует	ГОСТ 2477
20	Плотность при 20°С	кг/м3	807	ГОСТ 3900

Таблица 2Физико-химические свойства фракции 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена
ПОКАЗАТЕЛИ	ЗНАЧЕНИЕ
Кинематическая вязкость при 20°С, мм2/с	23,17
Йодное число, г йода на 100 г топлива	3,33
Плотность при 20°С, г/см3	0,861
Фракционный состав, °С
н.к.	180
50%	215
96%	288
Температура застывания, °С	Минус 44
Температура помутнения, °С	Минус 24
Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива	25,7
Концентрация фактических смол, мг/100 см3 топлива	73

Пример 1. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива нацело, показало, что он составляет 0,83 мм.

Пример 2. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,99 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,01 об.%, показало, что он составляет 0,82 мм.

Пример 3. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,95 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,05 об.%, показало, что он составляет 0,82 мм.

Пример 4. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,9 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,1 об.%, показало, что он составляет 0,78 мм.

Пример 5. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,5 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,5 об.%, показало, что он составляет 0,59 мм.

Пример 6. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,25 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,75 об.%, показало, что он составляет 0,51 мм.

Пример 7. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 1,0 об.%, показало, что он составляет 0,55 мм.

Пример 8. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 98,0 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 2,0 об%, показало, что он составляет 0,57 мм.

Пример 9. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 96,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 4,0 об.%, показало, что он составляет 0,66 мм.

Пример 10. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 93,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 7,0 об.%, показало, что он составляет 0,66 мм.

Пример 11. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 90,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 10,0 об.%, показало, что он составляет 0,70 мм.

Результаты измерений диаметра пятна износа композиций жидкого топлива, согласно вышеизложенных примеров, приведены в табл.3.

Таблица 3Диаметр пятна износа топливных композиций по примерам
Образец	Содержание в образце добавки, об%	Диаметр пятна износа, мм
Пример 1	0,00	0,83
Пример 2	0,01	0,82
Пример 3	0,05	0,82
Пример 4	0,10	0,78
Пример 5	0,50	0,59
Пример 6	0,75	0,51
Пример 7	1,00	0,55
Пример 8	2,00	0,57
Пример 9	4,00	0,66
Пример 10	7,00	0,66
Пример 11	10,00	0,70

Приведенные в табл.3 данные показывают повышение смазывающей способности топливной композиции при вовлечении в ее состав присадки согласно изобретению. Положительным эффектом по сравнению с прототипом является удешевление топливной композиции, обладающей улучшенными смазывающими свойствами за счет использования побочных продуктов.

1. Композиция жидкого топлива, включающая основное количество среднедистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, отличающаяся тем, что в качестве присадки она содержит фракцию 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, содержащую алифатические спирты до C₈ от 1-18 мас.%, алифатические спирты C₈ 30-70 мас.%, алифатические спирты от C₈ и выше 20-65 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Среднедистиллятное жидкое топливо	90,00-99,99
Присадка	0,01-10,00

2. Композиция по п.1, где жидкое топливо представляет собой дизельное топливо.