Беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам

Беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам

Реферат

Изобретение относится составу бензинов, а именно беззольной высокооктановой добавке, предназначенной для использования в автомобильных бензинах.

Известна беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам, принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая N-метиланилин, N,N-диметиланилин, оксигенат, включающий третичный бутиловый спирт, и моющую присадку «Автомаг» или «Keropur 3430N» (см. описание к патенту РФ №2139914, МПК С10L 1/18, 1/22, 1999 г.)

Известная добавка обладает высокими октаноповышающими свойствами, однако она содержит метанол и метил-трет-бутиловый эфир, которые являются токсичными компонентами, загрязняющими окружающую среду, а также повышающими гигроскопичность и снижающими стабильность бензина при хранении и перевозке. Кроме того, метил-трет-бутиловый эфир обладает низкой теплотой сгорания, высокой агрессивностью по отношению к резинам, а также высокой летучестью, что приводит к снижению детонационной стойкости бензина при хранении, особенно в летнее время.

Целью настоящего изобретения является создание беззольной добавки к автомобильным бензинам, обладающей высокой антидетонационной эффективностью, а также высокими эксплуатационными, а главное, экологическими свойствами, полностью соответствующей стандартам Евро-3 и Евро-4.

Поставленная задача достигается тем, что беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам, содержащая N-метиланилин, N,N-диметиланилин, оксигенат, включающий третичный бутиловый спирт, и моющую присадку «Автомаг» или «Keropur 3430N», дополнительно содержит стабилизирующую добавку в виде алифатических спиртов или эфироальдегидной фракции, а оксигенат - в виде этилового спирта и этил-трет-бутилового эфира, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

N-метиланилин	70-10
N,N-диметиланилин	0,5-4
третичный бутиловый спирт	15-0,5
этиловый спирт	0,5-30,0
моющая присадка	1,5-5,0
стабилизирующая добавка	2,5-0,5
этил-трет-бутиловый эфир	10,0-50,0

В предлагаемой добавке вместо токсичных и ядовитых оксигенатов - метанола и метил-трет-бутилового эфира, при сгорании которых образуются продукты, накопление которых приводит к заражению почвы и водоемов, используют экологически безопасные этиловый спирт и этил-трет-бутиловый эфир.

Этил-трет-бутиловый эфир содержит 49,75% в массе (47% в объеме) этилового спирта, соединенного в химической форме с изобутаном. Этил-трет-бутиловый эфир менее летуч и менее ядовит, что позволяет производить бензин стандарта Евро-3 и Евро-4. Использование этил-трет-бутилового эфира в составе автомобильных бензинов обеспечивает их более полное сгорание. Кроме того, использование этил-трет-бутилового эфира снижает гигроскопичность и улучшает стабильность бензина при хранении и перевозке, увеличивает октановое число, а продукты сгорания бензина обладают меньшей токсичностью.

Введение в предлагаемую добавку этилового спирта снижает ее токсичность, повышает антидетонационные и эксплуатационные свойства бензина за счет увеличения содержания фракций, выкипающих до 100°С.

Введение в состав добавки стабилизатора позволит предотвратить расслаивание бензина, увеличить срок хранения и улучшить его эксплуатационные свойства.

Предлагаемая композиционная добавка вводится в бензин любых марок в концентрации 1,8-20 мас.%, при этом максимальная концентрация предлагаемой добавки в бензине определяется содержанием N-метиланилина и должна быть таковой, чтобы концентрация N-метиланилина не превышала 1,3 мас.%. Снижение концентрации N-метиланилина в бензине, приготовленном с использованием предлагаемой добавки, позволяет предотвратить образование большого количества отложений в системе подачи топлива и обеспечивает более высокий уровень эксплуатационных свойств.

Предлагаемую беззольную высокооктановую добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования путем смешения в смесителе компонентов, входящих в ее состав, при температуре 10-30°С до получения однородного раствора.

Для повышения химической стабильности в состав добавки вводят N,N-диметиланилин, или используется, например, технический N-метиланилин по ТУ 6-14-375 с содержанием N,N-диметиланилина до 7%, или антидетонационная добавка на основе ароматических аминов (N-метиланилин, стабилизированный антиокислителем Агидол) по ТУ 38.401-58-61-93.

Для получения предлагаемой добавки используют технический этиловый спирт по ГОСТ 18300-87. Одним из недостатков технического этилового спирта является поглощение влаги из окружающей среды, вызывающее расслаивание топливной смеси с образованием двухфазной системы, что нарушает эксплуатационные характеристики топлива и затрудняет устойчивую работу двигателя. Для устранения указанного недостатка в состав добавки водят стабилизатор в количестве до 2,5%. В качестве стабилизатора используют алифатические спирты С₃-C₅ или добавку «МКД» (по ТУ 38.401-58-338-2004), либо эфироальдегидная фракция по ГОСТ 10-217-98.

В качестве моющей присадки в предлагаемой добавке используют многофункциональную присадку «Keropur 3430N» или, например, промышленно освоенную многофункциональную присадку «Автомаг» по ТУ 38401-58-33.

Присадка «Keropur 3430N» представляет собой смесь аминов, полиэфира, ингибитора коррозии и специальных минеральных масел и защищает и очищает впускные системы двигателя и камеру сгорания и предотвращает образование новых отложений на впускных клапанах, всасывающем патрубке, инжекторах и карбюраторах.

Присадка «Автомаг» представляет собой раствор продукта конденсации полиамина с жирными карбоновыми кислотами, алифатического спирта, моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля с оксиэтиленовыми группами в углеводородной фракции с пределами выкипания 180-350°С и обладает высокими моющими, антикоррозионными, антиобледенительными свойствами, а также снижает содержание токсичных составляющих в отработавших газах автомобилей.

В таблице приведены примеры составов предлагаемой беззольной высокооктановой добавки для автомобильных бензинов и результаты их испытаний.

Испытания образцов предлагаемого состава проводились в концентрациях, при которых содержание N-метиланилина в топливе составляло 1,3 мас.%. Прирост октанового числа определяли по ГОСТ 511-82 и ГОСТ 8226-82 моторным и исследовательским методами. Прирост октанового числа определялся в смеси изооктана и нормального гептана, взятых в соотношении (70:30) по объему.

Испытание низкотемпературных свойств предлагаемой добавки показало, что при охлаждении до минус 50°С она сохраняет однородность, не расслаивается и не выделяет осадков, то есть обладает низкотемпературной стабильностью.

Моющие свойства определяли на установке ИТ по методу квалификационной оценки.

Фазовая стабильность добавки и ее смеси с бензином проверялась при их охлаждении до минус 50°С. После охлаждения добавка и ее смесь с бензином не расслаивались и не выделяли осадка.

Анализ токсичности выхлопа двигателя при работе двигателя на различных топливах проводили по концентрации вредных веществ (монооксида углерода, углеводородов и окислов азота) в отработанных газах и по их удельным выбросам, которые определяли по 13-ступенчатому испытательному циклу, в соответствии с методикой ОСТ 37.001.070-94.

Результаты испытаний показали, что при использовании бензина с предлагаемой добавкой, в частности при измерении скоростной внешней характеристики на оптимальном угле опережения зажигания, мощностные показатели двигателя увеличились на 1,5-3,0%, а удельные расходы топлива снизились на 3,5%.

При сравнении, например, состава №3 с прототипом, близким по количественному составу компонентов, можно сделать вывод, что предлагаемая добавка по октанповышающим свойствам превосходит прототип.

Согласно полученным результатам отмечено снижение выбросов оксида углерода (СО) на 30%, углеводородов (СН) на 11%. Содержание оксидов азота (NO₂) не изменилось. За цикл испытаний 20 часов количество отложений на впускном клапане снизилось на 45% по сравнению с неэтилированным бензином по ГОСТ Р51105 - 97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин» без добавки.

Компоненты	Содержание компонентов, мас.%	Прототип, мас.%
1	2	3	4	5
N-метиланилин	70,0	10,0	70,0	30,0	65,0	70
N,N-диметиланилин	4,0	0,5	4,0	1,5	3,0	5
Третичный бутиловый спирт	0,5	15,0	3,5	5,0	0,5	4
Этил-трет-бутиловый эфир	10,0	50,0	19,8	30,0	26,5	-
Этиловый спирт	10	20,5	1,0	30,0	0,5	-
Стабилизирующая добавка	0,5	2,5	-	2,5	-	-
Моющая присадка	5,0	1,5	1,7	1,0	4,5	1,5
МТБЭ	-	-	-	-	-	19
Метанол	-	-	-	-	-	0,5
Концентрация ТБС в смеси МТБЭ и ТБС	-	-	-	-	-	17,4
Свойства добавки и содержащих ее бензинов
Концентрация добавки, мас.%	1,8	13,0	1,8	4,3	2,0	1,8
Химическая стабильность,	41,8	36,5	42,3	37,8	41,5	37,0
Моющие свойства, К см3 %	79,8	75,8	87,0	85,0	83,0	79
Прирост октанового числа, прямогонная фракция, метод:
моторный	7,10	14,80	6,90	9,30	7,50	6,5
исследовательский	7,50	15,60	7,40	9,70	8,10	7,1

Беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам, содержащая N-метиланилин, N,N-диметиланилин, оксигенат, включающий третичный бутиловый спирт, и моющую присадку «Автомаг» или «Keropur 3430N», отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стабилизирующую добавку в виде алифатических спиртов или эфироальдегидной фракции, а оксигенат - в виде этилового спирта и этил-трет-бутилового эфира при следующем соотношении компонентов, мас.%:

N-метиланилин	70-10
N,N-диметиланилин	0,5-4
третичный бутиловый спирт	15-0,5
этиловый спирт	0,5-30,0
моющая присадка	1,5-5,0
стабилизирующая добавка	2,5-0,5
этил-трет-бутиловый эфир	10,0-50,0