Многофункциональная добавка для получения автомобильных бензинов и топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащего многофункциональную добавку

Многофункциональная добавка для получения автомобильных бензинов и топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащего многофункциональную добавку

Реферат

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к составу многофункциональной добавки для получения автомобильных бензинов и топлива, предназначенных для использования в двигателях внутреннего сгорания.

Известна многофункциональная добавка к жидким топливам, содержащая гексакарбонилмолибден, циклопентадиенилтрикарбонил марганца, олеиновую кислоту, монометиланилин и толуол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гексакарбонилмолибден	0,2-0,3
циклопентадиенилтрикарбонил марганца	2,5-5,0
олеиновая кислота	0,3-0,5
монометиланилин	75,3-80,6
толуол	остальное

[Ru 2009176 C1, 15.03.1994].

К недостаткам известной добавки следует отнести необходимость использования дефицитных гексакарбонилмолибдена и олеиновой кислоты, а топливо, содержащее эту добавку, обладает недостаточно высокими эксплуатационными свойствами.

Известна также добавка к топливам на основе N-монометиланилина [N-MMA], содержащая следующие компоненты, мас.%: продукт конденсации полиамина и синтетических жирных кислот С₇-С₂₀ - 0,1-1,0, алифатический спирт С₃-С₅ - 0,5-5,0, моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля - 0,3-5,0, N, N-диметиланилин 0,5-2,0, 4-метил-2,6-дитретбутилфенол - 0,01-0,2, N-монометиланилин - остальное, и топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе бензинов, содержащее эту добавку в количестве 0,05-5,0 мас.%

[Ru 2119939 C1, 10.10.1998].

Недостатком этих топливных композиций является то, что содержащаяся в них добавка обладает невысокой эффективностью и не обеспечивает необходимых антикоррозионных свойств.

Ближайшим известным решением аналогичной задачи является многофункциональная добавка для получения автомобильных бензинов на основе N-монометиланилина, содержащая алифатические C₁-C₅ спирты, нормальные или разветвленные, или их смеси, и/или простые эфиры, или их смеси, антиокислитель, металлорганическое соединение железа - ферроцен, анилин и полифункциональную присадку Автомаг, при следующем содержании компонентов, мас.%:

алифатические C1-C5 спирты, нормальные или разветвленные, или их смеси, и / или простые эфиры, или их смеси	не более 95
антиокислитель	0,1-0,2
ферроцен	0,05-3,0
анилин	0,1-10,0
присадка Автомаг	не более 6,0
N-монометиланилин	4,0-98,0

и топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащее эту добавку в количестве 0,2-20,0 мас.%

[Ru2132359C1.27.09.1999].

Известная многофункциональная добавка для получения автомобильных бензинов повышает эксплуатационные свойства, снижает содержание токсичных составляющих в отработавших газах.

Требования, предъявляемые к многофункциональным добавкам и к топливам, их содержащим, постоянно возрастают, и хотя известные добавки и топлива уже работают на высоком техническом уровне, однако все еще не удовлетворяют растущим требованиям.

Так, полифункциональная присадка Автомаг (ТУ 38.401-867), входящая в состав известной многофункциональной добавки, обладает моющими свойствами только в устаревших карбюраторных двигателях и практически не устраняет смолистые отложения на впускных клапанах и форсунках инжекторов современных двигателей с непосредственным впрыском топлива.

Кроме того, антикоррозионные свойства присадки Автомаг реализуются лишь в бензинах, не содержащих оксигенаты, и при определении антикоррозионных свойств по общепринятой в зарубежных странах методике ASTM D665 для оксигенатных топлив присадка Автомаг антикоррозионные свойства не проявляет. Соответственно при вовлечении в состав автобензинов оксигенатов (метилтретбутиловый эфир [МТБЭ], низкомолекулярных спиртов и т.п.) наличие в их составе эффективных ингибиторов коррозии является обязательным.

Кроме того, производство присадки Автомаг прекращено в конце 90-х годов из-за закрытия установок по производству основного сырья - синтетических жирных кислот, выработка которых едва ли будет восстановлена.

Поэтому стояла задача создания многофункциональной добавки, позволяющей повысить октановое число жидких топлив, поддерживая его на требуемом уровне в процессе эксплуатации топлива, увеличить стабильность топлива, а также снизить концентрацию высокотоксичных компонентов, выделяющихся в окружающую среду при сгорании жидких топлив.

Для решения поставленной задачи предлагается многофункциональная добавка для получения автомобильных бензинов на основе N-монометиланилина (N-MMA), содержащая алифатические C₁-C₅ спирты, нормальные или разветвленные, или их смеси, и/или простые эфиры, или их смеси, антиокислитель, металлоорганическое соединение, анилин и полифункциональную присадку, выбранную из группы, включающей Адибис 5007, Хайтек 6430, или пакет присадок, содержащий ингибитор коррозии ДиСиАй-11 и моющую присадку Аминкор, взятых в массовом соотношении 1:50-60, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алифатические C1-C5 спирты, нормальные или разветвленные, или их смеси, и/или простые эфиры, или их смеси	6,0-86,0
антиокислитель	0,02-0,20
металлоорганическое соединение	0,02-1,00
анилин	0,05-0,45
полифункциональная присадка	0,1-5,0
N-монометиланилин	остальное.

Предлагаемая многофункциональная добавка содержит в качестве металлорганического соединения предпочтительно соединение марганца или соединение железа. В качестве соединения марганца добавка содержит алкил (C₁-С₃) циклопентадиенилтрикарбонил марганца - МЦТМ («Hitec-3000» или «Hitec-3062»), а в качестве соединения железа - предпочтительно ферроцен или алкил (С₂-С₄)- ферроцен.

Предлагается также топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащее многофункциональную добавку вышеуказанного состава в количестве 0,05-12,0 мас.%.

Введение в состав многофункциональной добавки полифункциональной присадки, выбранной из группы, включающей Адибис 5007 («Adibis 5007» компании «Lubrizol», представляет собой амин-полиизобутилены в растворителе), Хайтек 6430 («Hitec 6430» компании «Ethyl», представляет собой полиолефин-алкилфенолалкиламин в растворителе), или пакета присадок, содержащего ингибитор коррозии ДиСиАй-11 («DCI-11» компании «Octel», основу этого ингибитора составляют органические кислоты, метанол, ксилол) и моющую присадку Аминкор (ТУ 2415-003-11159873-99, представляет собой раствор продукта конденсации аминов с жирными кислотами фракции С₁₀-С₂₀), взятых в массовом соотношении 1:50-60, в сочетании с указанными выше компонентами, входящими в состав предлагаемой добавки, взятыми в указанном соотношении, позволили решить поставленную задачу.

В качестве антиокислителей в предлагаемом составе используются экранированные алкилфенолы, например 4-метил-2,6-дитретбутилфенол, выпускаемый под товарными названиями Агидол-1, ионол и Агидол-12 по ТУ 38.302-16-371, или феноламины, например пара-оксидифениламин, имеющий товарное название «Антиокислитель ПОДФА».

Предлагаемая многофункциональная добавка может содержать алифатические С₁-С₅-спирты нормальные или разветвленные, или их смеси, или простые эфиры или их смеси, или смеси спиртов и эфиров. В качестве спиртов могут быть использованы, например, метиловый, этиловый, изопропиловый, вторичный амиловый, изо- и трет-бутиловые спирты.

В качестве простых эфиров предпочтительны: метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), метил-трет-амиловый (МТАЭ), диизопропиловый эфир (ДИПЭ). В качестве смеси спиртов и эфиров может быть использована, например, смесь МТБЭ с трет-бутиловым спиртом, выпускаемом по ТУ 2421-009-04749189.

Многофункциональную добавку согласно изобретению готовят путем последовательного смешения составляющих его компонентов.

Было приготовлено 7 образцов по изобретению и 1 по прототипу для сравнения. Содержание компонентов в них приведено в табл. 1.

Испытания моющих свойств указанных образцов проведены на одноцилиндровой установке по методу квалификационной оценки. Моющая эффективность определена по коэффициенту смывания (К_см) и коэффициенту предотвращения (К_пр).

В табл. 2 представлены данные по моющей эффективности и приросту октанового числа, химической и низкотемпературной стабильности и антикоррозионным свойствам.

Прирост октанового числа определяли на установке УИТ-86 по ГОСТ 511 по моторному методу. В качестве базового топлива использовалась эталонная смесь-70, состоящая из 70 мас.% изооктана и 30 мас.% н-гептана, октановое число которой 70 ед.

Как видно из табл. 2, заявленная композиция многофункциональной добавки позволяет увеличить октановое число исходного жидкого топлива при сохранении стабильности топлива, обладает высокими моющими свойствами и превосходит прототип по эффективности антидетонационного действия и антикоррозионным свойствам.

Оценка токсичности отработавших газов при работе на бензине А-76 с добавлением 11,5 мас.% образца 4 предлагаемой многофункциональной добавки проведена на двигателе ЗМЗ-53 (ГАЗ) по ездовому циклу. Согласно полученным результатам отмечено снижение выбросов:

- оксида углерода (СО) - на 35%;

- оксидов азота (NO_x) - на 15%;

- углеводородов (СН) - на 25%.

Антикоррозионные свойства автобензина с введенными образцами предлагаемой добавки определялись по общепринятому в зарубежных странах методу ASTM D665. Методика определения заключается в контакте стального стержня (Ст.3) с топливом, содержащим 10% МТБЭ, и «морской» водой специального состава при 38°С в течение 4-х часов. Коррозия стержня оценивается в баллах от «0» - отсутствие коррозии, до 3 - сильная коррозия.

Результаты испытаний приведены на фотографии (См. чертеж)

Таблица 1.
Компоненты добавки, мас.%	Содержание компонентов, мас.% в образцах
обр.1	обр.2	обр.3	обр.4	обр.5	обр.6	обр.7	обр.8 прототип
МТБЭ	7,32	-	60,00	60,00	20,00	60,00	60,0	75
Метанол	-	-	26,51	26,5	-	26,5	26,5	20 тр.амило-вый спирт
МТБЭ+третС4Н9OH	-	42,02	-	-	-	-	-	-
Adibis-5007	2,1	-	-	0,2	-	0,3	-	-
Hitec-6430	-	1,0	-	-	-	-	-	-
Аминкор	-	-	0,3	-	1,6	-	0,3	0,3 Автомаг
DCI-11	-	-	0,02	-	0,03	-	0,03	-
Агидол-1	0,18	0,1	0,02	0,02	0,15	0,02	0,04	0,1
Анилин	0,3	0,2	0,1	0,04	0,3	0,04	0,04	0,1
МЦТМ (Hitec 3000)	0,6	0.4	0,05	0,1	0,5	-	0,1	-
Ферроцен	-	-	-	-	-	0,05	-	0,05
N-MMA	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100%

Таблица 2.
ОбразцыСвойства добавки и содержащих ее бензинов	1	2	3	4	5	6	7	8
Моющие свойства по методу квалификационной оценки при концентрации добавки, мас.%	0,15	0,25	12,0	12,0	1,7	12,0	7,0	20
Кпр,%	3,0	4,5	8,2	8,8	6,9	8,8	8,8	8,6
Ксм,%	83,0	87,0	90,0	90,0	82,0	90,0	89,0	82,0
Прирост октанового числа смеси-70 при концентрации добавки, мас.%
0,5	-	3,2	-	-	-	2,0	-	-
1,5	7,0	-	-	-	6,2	-	-	-
2,0	-	7,0	9,1	-	-	-	-	-
11,5	-	-	12,5	12,1	-	11,5	9,5	9,2
Химическая стабильность по ГОСТ 220	Стабильны
Низкотемпературные свойства - стабильность при минус 50°С	Стабильны
Коррозия стального стержня, баллы по ASTM D665	1	1	0	1	0	1	0	3

1. Многофункциональная добавка для получения автомобильных бензинов на основе N-монометиланилина, содержащая алифатические C₁-C₅ спирты, нормальные или разветвленные, или их смеси, и/или простые эфиры, или их смеси, антиокислитель, металлоорганическое соединение, анилин и полифункциональную присадку, отличающаяся тем, что в качестве полифункциональной присадки она содержит присадки, выбранные из группы, включающей Адибис 5007, Хайтек 6430, или пакет присадок, содержащий ингибитор коррозии ДиСиАй-11 и моющую присадку Аминкор, взятых в массовом соотношении 1:50-60, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алифатические С1-С5-спирты,
нормальные или разветвленные,
или их смеси, и/или простые
эфиры, или их смеси	6,0-86,0
Антиокислитель	0,02-0,20
Металлоорганическое соединение	0,02-1,00
Анилин	0,05-0,45
Полифункциональная присадка	0,1-5,0
N-монометиланилин	Остальное

2. Многофункциональная добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве металлоорганического соединения содержит предпочтительно соединение марганца.

3. Многофункциональная присадка по п.2, отличающаяся тем, что в качестве соединения марганца она содержит алкил (C₁-С₃)-циклопентадиенилтрикарбонил марганца.

4. Многофункциональная присадка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве металлоорганического соединения содержит соединение железа, предпочтительно ферроцен или алкил (C₂-C₄) ферроцен.

5. Топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащего многофункциональную добавку, отличающееся тем, что в качестве добавки оно содержит добавку по любому из пп.1-4 в количестве 0,05-12,0 мас.%.