Присадка к углеводородному топливу

Присадка к углеводородному топливу

Реферат

Настоящее изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к присадке, предназначенной для улучшения смазывающих свойств углеводородных топлив, в частности дизельных топлив.

Известно, что при снижении содержания серы в углеводородных топливах, в частности дизельных, значительно ухудшаются их смазывающие свойства, и требуется добавление в эти топлива противоизносных присадок.

Отечественных противоизносных присадок, используемых в моторных топливах, нет. В реактивные топлива для этих целей вводится присадка К, представляющая собой нафтеновые кислоты, выделяемые из нефтей месторождений Баку. Среди импортных присадок допущены такие как Hitec-586 (для реактивных топлив) и Paradine-665 (для дизельных топлив).

(А.М. Данилов. «Применение присадок в топливах для автомобилей», Москва, Химия, 2000, с.172-175).

Из патентной документации известно, что для улучшения противоизносных свойств углеводородных топлив, например дизельных, вводят одноатомные C₁-С₅-алканолы и эффективное количество первичного нормального алифатического амина RNH₂, где R-C₈-C₅₀ - алкил или - алкенил. (Патент США №4208190, С 10 L 1/18, 1/22, 1980 г.); продукт взаимодействия малеиновой кислоты и 2,5-димеркапто-1,3,4,-триазола в количестве 0,001-2% (Патент США №4880437, C 10 L 1/10, 1989 г.); продукт взаимодействия трет-аминоалканола, например триэтаноламина с соединением формулы R(OH)_x, где R - алифатический радикал, х≥1. (Патент США №4599090, С 10 L 1/22, 1986 г.)

Известно также использование противоизносных присадок к дизельным топливам, представляющих собой один или более сложных эфиров монокарбоновой кислоты и моно- или полигидроксиспирта (Патент РФ №2161640, С 10 L 1/18, 2001 г.); смесь эфиров: 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 (Патент РФ №2158750, C 10 L 1/18, 2000 г.); или композицию а) диспергатора парафинов - ацилированного соединения азота и карбоновой кислоты, или монокарбоновую кислоту, или эфир монокарбоновой кислоты и спирта, где кислота содержит 2-50 атомов углерода, а спирт содержит один или более атомов углерода (Патент РФ №2163251, C 10 L 1/18, 1/22, 2001 г.).

Все предлагаемые присадки в качестве компонента, обеспечивающего смазывающие свойства, содержат эфиры многоатомных спиртов, в частности глицерина, который является дорогим дефицитным продуктом. Кроме того, некоторые из предлагаемых присадок имеют неудовлетворительную совместимость с моторными маслами.

Наиболее близкой к заявляемой по составу и достигаемому результату является противоизносная присадка к топливу, представляющая собой смесь, содержащую 5-25% мас. сложного моноэфира глицерина R₁-C(О)-О-CH₂-CHO-CH₂ОH или R₁-C(O)-ОСН(СН₂ОН)₂, где R₁ - алкильная цепь, содержащая от 8 до 24 атомов углерода, или моно- или полициклическая группа, содержащая от 8 до 60 атомов углерода; 35-75% мас. соединения формулы R₂-C(О)-X, где R₂ - линейная или слаборазветвленная насыщенная или ненасыщенная алкильная цепь, содержащая от 8 до 24 атомов углерода, Х - это углеводородный радикал C₁-C₈, при необходимости замещенный одной или несколькими группами сложного эфира, или производные первичных или вторичных аминов и алканоламинов алифатической углеводородной цепи, содержащей от 1 до 18 атомов углерода и 0,1-20% мас. сложного диэфира глицерина. Для получения указанных компонентов используются природные кислоты растительного или животного происхождения. (Патент РФ №2167919, С 10 L 1/22, 2001 г.)

Недостатками известной присадки является невысокие противоизносные свойства, а также использование при ее получении дорогих дефицитных продуктов: глицерина и карбоновых кислот растительного или животного происхождения.

Задачей изобретения является разработка присадки к малосернистому углеводородному топливу на основе доступных нефтяных или синтетических продуктов, обеспечивающей высокие противоизносные свойства и имеющей хорошую совместимость с моторным маслом.

Для решения поставленной задачи предлагается присадка к углеводородному топливу на основе сложных эфиров органических кислот, отличающаяся от известных тем, что содержит 80-99% мас. сложного эфира монокарбоновой кислоты и алкилоламина формулы R-С(О)-О-С₂Н₄-N(R₁)R₂ (1), где R - изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, R₁, R₂ - Н, -СН₃, -С₂Н₅, -С₂Н₄ОН или C₂H₄О(О)-C-R; 0,5-19,5% мас. эфирамида монокарбоновой кислоты и алкилоламина формулы R-C(О)-N(R₁)C₂H₄О-(О)C-R (2), где R - изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, R₁ - Н, -С₂Н₄OН или -C₂H₄О(О)-C-R; и 0,5-2% мас. амида монокарбоновой кислоты и алкилоламина формулы R-C(О)-N-(R₁)(R₂) (3), где R - изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, R₁ - H, -С₂Н₄OH или -C(О)-R, R₂ - H или -С₂Н₄ОН.

Предлагаемое сочетание компонентов, взятых в заявленном соотношении, является новым и позволяет получить эффективную противоизносную присадку к углеводородным топливам, кроме того, обладающую хорошей совместимостью с моторными маслами. Все продукты, используемые для получения компонентов предлагаемой присадки, не являются дефицитными, так как их выпуск освоен в промышленном масштабе.

Для получения продуктов, используемых в качестве компонентов предлагаемой присадки, могут быть взяты такие алкилоламины, как: метилдиэтаноламин, диметилэтаноламин, диэтилэтаноламин, этилдиэтаноламин, триэтаноламин, диэтаноламин, моноэтаноламин. В качестве органических кислот можно использовать кислоты нефтяного происхождения: дистиллированные нафтеновые кислоты с кислотным числом 200-270 мг КОН/1 г (ДНК), асидолы или синтетические кислоты: высшие изомерные кислоты с молекулярной массой 250-450 (ВИК), олеиновую кислоту (ОК) и другие.

Эфиры, эфирамиды и амиды формул 1, 2 и 3 получают известными методами: путем этерификации, переэтерификации или конденсации. Предлагаемая присадка может быть получена путем смешения входящих в ее состав компонентов: эфиров, эфирамидов и амидов монокарбоновой кислоты и алкилоламина в заявляемом соотношении или непосредственно путем конденсации смеси монокарбоновых кислот и смеси алкилоламинов, взятых в соотношениях, обеспечивающих получение присадки заявляемого состава.

Для иллюстрации заявленного технического решения было приготовлено 5 образцов присадки, состав и характеристики которых приведены в таблицах 1 и 2.

Приготовленные образцы были испытаны в малосернистом дизельном топливе, содержание серы в котором составляло 0,034%. Противоизносные свойства образцов присадки оценивали по методу ISO 12156 на приборе HFRR. Результаты испытаний приведены в таблице 3. Как видно из представленных данных, добавление предлагаемой присадки в низкосернистое дизельное топливо в концентрации 0,01-0,02% мас. значительно улучшает его смазывающие свойства.

Совместимость присадки с моторным маслом (SAE 15 w-40cF-4/SF) оценивали по методу DGMK 531 1-А. В таблице 4 приведены результаты оценки совместимости с маслом для образца присадки по примеру 4. Представленные данные показывают, что предлагаемая присадка совместима с моторным маслом. Другие образцы присадки дают аналогичные результаты.

Кроме дизельных топлив, предлагаемая присадка может быть использована для улучшения смазывающих свойств других углеводородных топлив, например судовых маловязких, реактивных и пр.

Использование предлагаемой присадки позволит получать экологически чистые углеводородные топлива с низким содержанием серы, обладающие высокими противоизносными свойствами.

Таблица 1Состав образцов предлагаемых присадок
№	Наименование	Содержание, % мас.
	компонента и его характеристики	Образец по примеру	Образец по примеру	Образец по примеру	Образец по примеру	Образец по примеру
		1	2	3	4	5
1	Моноэфир ОК и метилдиэтаноламина (к.ч.=3,0 мг КОН/г; щ.ч.=110 мг КОН/г)	99	-	-	-	-
2	Моноэфир ДНК и триэтаноламина (к.ч.=3,9 мг КОН/г; щ.ч.=108 мг КОН/г)	-	80	-	-	95
3	Диэфир ДНК и триэтаноламина (к.ч.=3,4 мг КОН/г; щ.ч.=76 мг КОН/г)	-	-	90	-	-
4	Моноэфир ВИК и триэтаноламина (к.ч.=2,8 мг КОН/г; щ.ч=98 мг КОН/г)	-	-	-	90	-
5	Эфирамид ДНК и диэтаноламина (к.ч.=10,2 мг КОН/г; щ.ч=1,5 мг КОН/г)	0,5	18	9	8	4,5
6	Амид ВИК и диэтаноламина (к.ч.=5,3 мг КОН/г, щ.ч.=143 мг КОН/г)	0,5	-	-	-	0,5
7	Амид ДНК и моноэтаноламина (к.ч.=3 мг КОН/г, щ.ч.=167 мг КОН/г)	-	2	1	2	-

Таблица 3.Результаты оценки противоизносных свойств образцов предлагаемых присадок
№	Наименование образца	Диаметр пятна износа, мкм	Снижение диаметра пятна износа, %
1	Исходное дизельное топливо с содержанием серы 0,034% (ДТ)	576
2	Дизельное топливо + 0,02% присадки по примеру 1	403	30
3	Дизельное топливо + 0,015% присадки по примеру 2	376	35
4	Дизельное топливо + 0,01% присадки по примеру 3	407	30
5	Дизельное топливо + 0,01% присадки по примеру 4	438	24
6	Дизельное топливо +0,015% присадки по примеру 5	389	34

Таблица 4Результаты оценки совместимости с маслом (Моторное масло SAE 15 w-40cF-4/SF)
№	Наименование состояния	Исходное дизельное топливо	Исходное дизельное топливо + моторное масло	Исходное дизельное топливо + 0,015% присадка по примеру 4 + масло	Смесь масло/ присадка
1	Внешний вид (сразу после перемешивания)	прозрачное	прозрачное без осадка	Прозрачное	цвет масла
2	Внешний вид (через 3 дня и охлаждения в течение 1 часа)	-	-	Прозрачное	цвет масла
3	Внешний вид (после доливания диз. топлива до 500 мл)	-	-	Прозрачное	-
4	Время фильтрации (сек.) по методу SEDAB	90	100	110	-
5	Отфильтрованное топливо, см3	500	510	520

Присадка к углеводородному топливу на основе сложных эфиров органических кислот, отличающаяся тем, что она содержит 80-99 мас.% сложного эфира монокарбоновой кислоты и алкилоламина формулы R-C(О)-О-C₂H₄-N(R₁)R₂ (1), где R-изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, R₁, R₂- Н, -СН₃, -С₂Н₅, -С₂Н₄ОН или -C₂H₄О(О)-C-R; 0,5-19,5 мас.% эфирамида монокарбоновой кислоты и алкилоламина формулы R-C(О)-N(R₁)C₂H₄О-(О)C-R (2), где R-изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, R₁-Н, -С₂Н₄ОН или C₂H₄О(О)-C-R; 0,5-2 мас.% амида монокарбоновой кислоты и алкилоламина формулы R-C(О)-N-(R₁)(R₂) (3), где R-изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, R₁-Н,-С(О)-R, -С₂Н₄ОН; R₂-Н или -С₂Н₄ОН.