Добавка к моторному топливу

Добавка к моторному топливу

Реферат

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а точнее к составу добавки для автомобильного бензина. Изобретение может быть использовано для вовлечения в процесс получения высокооктановых бензинов побочных продуктов производства бутиловых спиртов.

В качестве октаноповышающих добавок к бензинам широкое распространение получили оксигенаты, в т.ч. этанол. Однако присущий ему недостаток - поглощение влаги из окружающей среды, вызывает расслаивание топливной смеси с образованием двухфазной системы, что нарушает эксплуатационные характеристики топлива и затрудняет устойчивую работу двигателя. Для устранения указанного недостатка в состав добавок на основе этанола вводят стабилизаторы.

Известна добавка к моторному топливу (патент США №4541836, С 10 L 1/18, 1985), содержащая этиловый спирт и алифатические спирты C₃-C₅. Композиция, содержащая эту добавку, имеет следующий состав, % мас.: этанол - 1-12, алифатические спирты С₃-С₅ - 0,3-4,0, бензин - остальное.

Общими недостатками для добавок на основе оксигенатов (в т.ч. этанола) является необходимость их введения в базовый бензин в значительных количествах (10-15% мас.) для повышения октанового числа бензина на 6-8 пунктов. Для повышения антидетонационных свойств добавок содержащих оксигенаты, в т.ч. и этанол, в их состав вводят ароматические амины (в т.ч. N-метиланилин) и металлоорганические антидетонаторы, содержащие различные соединения свинца, железа или марганца.

Известна добавка, в состав которой входят оксигенаты (смесь эфиров с алифатическими спиртами C₂-C₅) и ароматические амины. В качестве оксигената может быть использован этиловый спирт, а в качестве амина N-метиланилин. Композиция содержит 0,5-0,75% об. эфиров, 0,3-2,0% об. спиртов, 0,3-1,5% об. аминов и до 0,8% об. тетраэтилсвинца (патент Франции №2950841, С 10 L 1/00, 1971). Известна добавка к бензину на основе стабилизированного этилового спирта, содержащая N-метиланилин, ферроцен и/или гидроксиизопропилферроцен (патент РФ №2129141, С 10 L 1/18, 1999). Известна добавка к бензину на основе оксигената (в т.ч. этанола) содержащая в своем составе 0,05-2,5% мас. ферроцена и/или его производных, 10-95% мас. ароматического амина (в т.ч. N-метиланилина) и, по крайней мере, один стабилизатор-акцептор свободных радикалов, выбранный из группы, включающей в себя формамид, метилформамид, диметилформамид, N-метилацетамид (патент РФ №2246527 С 10 L 1/18, 1/22, 2005)

К общим недостаткам для добавок к моторным топливам, содержащим металлоантидетонаторы, относится повышение износа деталей двигателя и отрицательное влияние на работу каталитических нейтрализаторов автомобилей.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является многофункциональная универсальная добавка, состава, % мас:

Оксигенаты (алифатические спирты С₃-C₈) - 25-60;

Ароматический амин (N-метиланилин) - до 45;

Антикоррозионная присадка (АРКВАД) - 0,1-0,4;

Топливная композиция содержит, % мас:

Этанол - до 10;

Воду - 0,1-0,3;

Добавку - 1,0-3,0;

Бензин - остальное. (Патент РФ №2194069 С 10 L 1/18, 1/22, 2002).

Недостатками добавки, описанной в данном патенте, является присутствие в ней значительного количества N-метиланилина (до 45% мас.). Совместное использование алифатических спиртов и ароматических аминов в значительных концентрациях нарушает антиокислительные свойства добавки, поэтому в состав добавки или композиции с ней необходимо вводить антиоксидант (см. описание изобретения к патенту патент РФ №2246527 С 10 L 1/18, 1/22, 2005). Использование значительных количеств дорогостоящего N-метиланилина и алифатических спиртов также существенно удорожает добавку и топливную композицию на ее основе.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков путем снижения содержания N-метиланилина в добавке - не более 15%, (повышается ее антиокислительная стабильность), введением в ее состав гидрогенизата производства бутиловых спиртов (существенно снижается стоимость добавки, т.к. он является побочным продуктом) и использованием в качестве оксигенатов целого ряда различных соединений, что существенно расширяет сырьевую базу производства добавки.

Отличием заявляемого технического решения является наличие в составе добавки гидрогенизата производства бутиловых спиртов. Гидрогенизат производства бутиловых спиртов содержит бутиловые спирты, метанол, воду, а также простые и сложные бутиловые эфиры, бутилформиаты, масляные альдегиды, спирты C₈, бутилбутираты и бутилизобутираты и высококипящие примеси.

Известен способ использования гидрогенизата производства бутиловых спиртов в качестве сырья для производства метанольно-альдегидной фракции и последующего ее использования как добавки к автобензинам. Способ заключается в том, что метанольно-альдегидная фракция выделяется из гидрогенизата производства бутиловых спиртов последовательно в двух массообменных аппаратах. (Патент № РФ 2254321 С / 07 С 27/34, 2005). Введение в состав добавки непосредственно гидрогенизата производства бутиловых спиртов позволит исключить дополнительную стадию его переработки, затраты на оборудование и процессинг.

Отличительные признаки (т.е. химический состав) обеспечивают предлагаемой добавке и композициям с ней высокую антидетонационную эффективность и фазовую стабильность в широком диапазоне температур, а также позволяют улучшить экологические свойства топлива путем снижения СО и СхНу в выбросах с отработавшими газами. Совокупность вышеперечисленных эффектов могут обеспечить только отличительные признаки добавки.

В составе добавки в качестве гидрогенизата производства бутиловых спиртов могут использоваться следующие вещества: добавка «МКД» (по ТУ 38.401-58-338-2004 с изм. 1-3), Гидрогенизат бутанольно-бутилформиатной фракции (по ТУ 2421-009-53505711-2004 с изм. 1-2) или их смеси, а также продукты, идентичные им по химическому составу. Концентрация в добавке гидрогенизата производства бутиловых спиртов может составлять от 10 до 90% мас.

В составе добавки в качестве оксигената могут использоваться любые моноспирты C₁-С₆, как нормального, так и изостроения, независимо от способа их производства (при использовании этанола допускается содержание в нем сивушных масел до 20% мас. с общим содержании воды в спирте не более 10% мас.) или метил-трет-бутиловый эфир (по ТУ 0000-412-05742686-95 с изм. 1-2 или ТУ 38.103704-90) или фэтэрол (по ТУ 2421-009-04749189-98 с изм. 1-2) или метанольно-альдегидная фракция производства бутиловых спиртов или их смеси. Концентрация в добавке оксигената может составлять от 5 до 85% мас.

В составе добавки в качестве антикоррозионных присадок могут использоваться присадки «Антикор Т» или «DCI-11» или их смеси, а также продукты идентичные им по химическому составу. Концентрация в добавке антикоррозионных присадок может составлять от 0,1 до 1% мас.

В составе добавки в качестве ароматических аминов могут использоваться N-метиланилин (по ТУ 2471-269-00204168-96), анилин (по ГОСТ 5819-78), N,N-диметиланилин (по ГОСТ 5855-78), экстралин (по ТУ 6-02-571-90) или их смеси. Концентрация в добавке ароматических аминов может составлять от 0,1 до 15% мас.

При использовании добавки можно получать высокооктановые автомобильные бензины (АИ-91, АИ-92, АИ-95 и АИ-98) как летнего, так и зимнего видов. Полученные композиции могут содержать воду в количестве 0,1-0,4% мас., сохраняя при этом необходимую фазовую стабильность.

Примеры состава добавки представлены в таблице 1, физико-химические и антидетонационные свойства композиций с ней в таблице 2, а ее влияние на количество выбросов СО и СхНу с отработавшими газами в таблице 3.

Таблица 1.Содержание компонентов в добавке % мас.
	Номер образца
1	2	3	4
Концентрация добавки при вводе в топливо	10	8	5	1
Компонентный состав добавки % мас.:
Оксигенат:
Метиловый спирт	3	-	5	-
Этиловый спирт	-	40	40	10
Изопропиловый спирт	-	10	-	-
Бутиловый спирт	-	2	-	-
Пентиловый спирт	-	2	-	-
Гептиловый спирт	-	1	-	-
МТБЭ	2	-	20	30
фэтэрол	-	-	20	30
метанольно-альдегидная фр.	-	-	-	4
Ароматический амин:
анилин	3	-	-	-
N-метиланилин	-	5	-	-
N,N-диметиланилин	-	5	-	15
экстралин	1,9	-	0,1	-
Антикорр. присадка:
Антикор Т	-	0,25	-	1,0
DCI-11	0,1	0,25	0,3	-
Гидрогенизат производства бутиловых спиртов	до 100	до 100	до 100	до 100

Таблица 2.Физико-химические и антидетонационные свойства бензинов с добавкой.
№	Показатели	Номер образца.	Метод испытании
1	2	3	4
1	Октановое число:
	- по моторному методу	83	84	85,5	88,3	По ГОСТ 511
	- по исследовательскому методу	91,8	92,1	96	98,5	По ГОСТ 8226
2	Содержание свинца, не более, мг/л	5	По ГОСТ 28828 или ГОСТ Р 51942
3	Плотность при 15°С кг/м3 в пределах	720-795	По ГОСТ Р 51069
4	Содержание серы, не более, мг/кг	100	ГОСТ 51859, или EH ИСО 20846
5	Устойчивость к окислению, мин, не менее	360	По ГОСТ 4039 или ЕН ИСО 7536
6	Содержание смол, промытых растворителем мг/100 мл бензина, не более	5	По ГОСТ 1567
7	Коррозия медной пластинки при 50°С за 3 часа	Выдерживает Класс 1	По ГОСТ 6321
8	Внешний вид	Чистый, прозрачный	Визуально
9	Доля углеводородов, % об., не более.		По ГОСТ Р 52063 или АСТМ Д 1319
	- олефиновых	18
	- ароматических	42
10	Объемная доля бензола, %, не более.	2,0	По ГОСТ 29040 или EN 238

Продолжение таблицы 2.
11	Массовая доля кислорода, %, не более.	2,7	По АСТМ Д 5845, или ГОСТ Р 52256
12	Массовая доля оксигенатов, %,					ГОСТ Р 52256 или АСТМ Д 5845, или ЕН 13132
	- метанол	0,5	0,2	0,1	-
	- этанол	4,2	4,2	3,05	0,5
	- бутанол	4,2	2,3	0,55	0,29
	- гексанол	0,3	-	-	-
	- эфиры (с 5 и более атомами С)	-	0,3	1,15	0,02
13	Фазовая стабильность*, температура помутнения, °С	минус 55	минус 10	минус 65	минус 25	ГОСТ 5066
14	Содержание воды, % мас	0,2	0,4	0,1	0,19	ГОСТ 14870
15	Давление насыщенных паров (ДНП), кПа (мин. - макс.)	60-90	ГОСТ 28781
16	Фракционный состав:		По ГОСТ 2177
	Температура начала перегонки, °С	не нормируется**
	10% бензина перегоняется при т-ре, °С	не выше 60
	50% бензина перегоняется при т-ре, °С	не выше 110
	90% бензина перегоняется при т-ре, °С	не выше 170
	Конец кипения бензина, °С	не выше 215
* Методика определения фазовой стабильности утверждена решением ГМК №23/1-122 от 05.07.85 г.** Согласно ТУ 38.401-58-244-99 с изм. 1-5 на бензины с содержанием этилового спирта.

Таблица 3.Снижение содержания вредных веществ в выбросах с отработавшими газами (О.Г.) при работе двигателей с различной системой питания на топливе с добавкой*.
Тип системы питания двигателя	Карбюраторная	Инжекторная	Инжекторная, с системой нейтрализации О.Г.
Методика проведения испытаний	ГОСТ Р 52033-2003	ЕЭК ООН №83-04 В
Снижение содержания вредных веществ в выхлопе, по сравнению с бензином не содержащим добавки, составляет в среднем, % отн.
- по СО	10-30	12-35	5
- по СхНу	-	6-11	8
* При испытании образца 2 с концентрацией в бензине 8% мас.

Добавка к моторному топливу, содержащая оксигенат, ароматический амин, антикоррозионную присадку, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидрогенизат производства бутиловых спиртов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидрогенизат производства бутиловых спиртов	10-90
Оксигенат	5-85
Ароматический амин	0,1-15
Антикоррозионная присадка	0,1-1