Присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей

Присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей

Реферат

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к присадкам к топливу с содержанием серы менее 500 млн^-1 для дизельных двигателей.

Экологически улучшенные топлива с низким содержанием серы - менее 500 млн^-1 характеризуются пониженными противоизносными свойствами, вследствие чего ресурс работы топливной аппаратуры снижается.

Для обеспечения необходимого уровня противоизносных свойств в топливо вводят противоизносные присадки различных типов.

Известны противоизносные присадки к топливам, содержащие в качестве активных компонентов нафтеновые кислоты (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах. М.: Мир, 2005, 215 с.).

Недостатком этих присадок является плохая совместимость содержащих их топлив с моторными маслами и водой. Такое требование в обязательном порядке предъявляется к топливам для дизельных двигателей.

Известны также присадки, полученные на основе взаимодействия моно- или поликарбоновых кислот С₂₄-С₆₅ и многоатомных (2-10) спиртов (Пат. Норвегии №169660, 1992), моноэфиров дикарбоновых кислот (А.с. СССР 458252, 15.04.1984), солей щелочного или щелочноземельного металла и многоосновной кислоты (Пат. США 4804389, 14.02.1989), сложных эфиров растительных масел или самих растительных масел (ДЕ 4300207 A1, 07.01.1993).

Большинство из этих присадок проявляют достаточную смазывающую способность только в очень высоких концентрациях, поэтому их применение экономически невыгодно.

Наиболее близкой к заявляемой присадке по составу и назначению является присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей, представляющая собой талловое масло (RU 2165447 С2, 20.04.2001).

Недостатком указанной присадки является ее сравнительно низкая противоизносная эффективность, вследствие чего ее применение рекомендуется в сравнительно высокой концентрации: более 0,06% на топливо.

Задачей настоящего изобретения является создание присадки с повышенной противоизносной эффективностью в дизельных топливах.

Для решения поставленной задачи предложена настоящая присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей, содержащая талловое масло и пентамеры пропилена в массовом соотношении, равном (3-9):1.

Присадка дополнительно содержит деэмульгирующую добавку в количестве до 1,0 мас.%.

Новизной предлагаемого технического решения является качественный и количественный состав присадки, компоненты которой проявляют синергический эффект. Ранее подобная присадка в топливах не использовалась и не предлагалась. Ее высокая противоизносная эффективность не вытекает явным образом из известных теоретических положений.

В соответствии с данным изобретением предложенная присадка может дополнительно содержать по меньшей мере одну из присадок, обычно добавляемых к таким топливам, например детергентные присадки, присадки для улучшения цетанового числа, антикоррозионные присадки, присадки, которые улучшают стойкость к охлаждению, и присадки, модифицирующие запах.

Присадку согласно изобретению получают путем смешения расчетных количеств таллового масла и пентамеров пропилена при 20-50°С.

Для иллюстрации предлагаемого технического решения были приготовлены образцы присадки путем смешения указанных выше компонентов со следующими характеристиками:

Талловое масло использовано следующих марок:

1.1. Масло талловое дистиллированное, ТУ 13-00281074-26-95

Показатели	Норма по ТУ 13-00281074-26-95	Фактически
Внешний вид	Однородная жидкость от светло-желтого до коричневого цвета	Соотв.
Плотность при 20°С, кг/м	850-900	875
Массовая доля основного вещества, %	Не менее 95	97
Температура вспышки, °С	Не ниже 200	207
Температура застывания, °С	-	-7
Кислотное число, мг КОН/г	Не ниже 140	164

1.2. Кислоты жирные талловые, ГОСТ 14845-79

Показатели	Норма по ГОСТ 14845-79	Фактически
Кислотное число, мг КОН/г	Не ниже 192	202
Температура вспышки, °С	Не ниже 194	199
Массовая доля смоляных кислот, %	Не более 2	1,4

Пентамеры пропилена, вырабатываемые по ТУ 2411-020-05766801-94 ОАО "Нижнекамскнефтехим" путем олигомеризации пропилена, имеют следующие характеристики:

Наименование показателя	Норма по ТУ2411-020-05766801-94
Фракционный состав:- температура начала кипения, °С, не ниже- температура конца кипения, °С, не выше	170300
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже	70
Массовая доля воды, %, не более	0,1
Вязкость кинематическая при 20°С, сСт, не более	6,0
Температура застывания, °С, не выше	минус 60

Для иллюстрации предлагаемого изобретения приготовлены образцы присадок (табл.1):

Таблица 1Образцы композиций присадки
Компонент	1	2	3	4	5	6
Кислоты жирные талловые, мас.%	100	95	90	-	-	-
Масло талловое дистиллированное, мас.%	-	-	-	80	75	60
Пентамеры пропилена, масс.%	0	5	10	20	25	40
Массовое соотношение компонентов:		19:1	9:1	4:1	3:1	1,5:1

Эффективность присадок проверяли в дизельном топливе, содержащем от 0,005 до 0,05% предлагаемой присадки по методу американского стандарта ASTM D 6079, включенному в ТУ 38.401-58-296-2001 "Топливо дизельное автомобильное". Согласно этому методу стальной шарик под нагрузкой 20 кПа (0,2 кг/см) посредством вибратора совершает возвратно-поступательные движения с амплитудой 1 мм и частотой 50 Hz по пластине, помещенной в испытуемую среду. Испытания проходят при температурах 60 и 25°С (учитывается, что в двигателе топливо находится в нагретом состоянии). Образующееся пятно износа замеряют по двум диаметрам (по направлению движения и поперек) и вычисляют среднее. Затем вносят поправку на температуру и влажность воздуха, и полученный конечный результат D является характеристикой данного образца. Точность метода при 60°С: повторяемость - 80 мкм, воспроизводимость - 130 мкм; при 25°С: повторяемость - 110 мкм, воспроизводимость - 170 мкм. Нормой противоизносных свойств дизельного топлива по EN-590 и ТУ 38.401-58-296-2001 является D≤460 мкм.

Таблица 2Диаметр пятен износа при испытаниях топлива с композициями присадок
Пример по табл. 1	Концентрация в топливе,%	D, мкм
Без присадки	-	562
1 (прототип)	0,01	512
2	0,01	490
3	0,01	411
4	0,01	358
5	0,01	322
6	0,01	460
1 (прототип)	0,005	515
4	0,005	405
1 (прототип)	0,025	480
4	0,025	315
1 (прототип)	0,05	452
4	0,05	345

Таким образом, достаточная эффективность присадки проявляется при массовом соотношении таллового масла и пентамеров пропилена от 9:1 до 3:1. При выходе за границы этих соотношений противоизносная эффективность присадки уменьшается до недопустимых значений. Предлагаемая присадка эффективна в топливе уже при концентрации 0,005 мас.%. При увеличении концентрации ее эффективность увеличивается, но эта зависимость нелинейна: с каждой порцией присадки прирост эффекта уменьшается.

В табл.3 представлены физико-химические и эксплуатационные характеристики присадки по примеру 4.

Таблица 3
Показатели	Фактически
Состав присадки, мас.%:
Масло талловое дистиллированное	80,0
Пентамеры пропилена	20,0
Физико-химические характеристики:
Кислотное число, г КОН/г	111
Температура застывания, °С	-20
Плотность, кг/м3	906
Эксплуатационные свойства топлива с 0,01% присадки:
Диаметр пятна износа топлива, мкм	358
Эмульгируемость	Эмульсии с водой не образует

Была приготовлена согласно изобретению присадка, содержащая деэмульгирующую добавку.

В табл.4 представлен состав полученной присадки (примеры 4, 7).

Таблица4
Компоненты присадки	Пример 4	Пример 7
Присадка, содержащая масло талловое дистиллированное - 80 мас.% + пентамеры пропилена - 20 мас.%, мас.%	100,0	99,2
Деэмульгирующая добавка - оксиэтилированный спирт, мас.%	-	0,8

Топлива, содержащие специальные присадки, при контакте с водой могут проявлять склонность к образованию стабильных эмульсий. При низких температурах эксплуатации эти эмульсии могут осложнять работу двигателя или приводить к его полному отказу вследствие забивки фильтров и форсунок, поэтому важно не допустить подобное явление.

Оценка взаимодействия дизельного топлива, содержащего противоизносную присадку по примеру 4 и примеру 7, с водой проводилась по методу DGMK 531 (1В) - "Взаимодействие с водой (эмульгируемость)".

Этот метод позволяет оценивать склонность топлива к образованию стабильных эмульсий "топливо-вода".

Результаты оценки приведены в табл.5.

Таблица 5
Оценка	Норма	Исходное дизельное топливо	Исходное дизельное топливо + присадка по примеру 4	Исходное дизельное топливо + присадка по примеру 7
Конечная оценка (число циклов/оценка по последнему циклу)	Не более 5/2	5/2	5/2	5/1
Вывод		совместимо	совместимо	совместимо

Как видно из табл.5, оба образца дизельных топлив (с присадкой по примеру 4 и присадкой по примеру 7) прошли испытания на совместимость с водой, однако образец, содержащий присадку по примеру 7, показал лучшие результаты.

1. Присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей, содержащая талловое масло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пентамеры пропилена при массовом соотношении талловое масло : пентамеры пропилена, равном (3-9) : 1.

2. Присадка к топливу по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит деэмульгирующую добавку в количестве до 1,0 мас.%.