Кислородсодержащая добавка к автомобильным бензинам и способ ее приготовления

Кислородсодержащая добавка к автомобильным бензинам и способ ее приготовления

Реферат

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу антидетонационных добавок к автомобильным бензинам, применяемых в двигателях с принудительным воспламенением, и способам приготовления данных добавок.

Антидетонационные свойства автомобильных бензинов характеризуются октановыми числами. Для характеристики бензинов используют октановые числа, определяемые по исследовательскому и моторному методу, при этом октановые числа для бензина Премиум Евро-95 должны соответствовать 95 и 85 пунктам по исследовательскому и моторному методу соответственно, для бензина марки Регуляр Евро-92 должны соответствовать 92 и 83 пунктам по исследовательскому и моторному методу соответственно (ГОСТ Р 51866-2002), а для бензина Нормаль-80 должны соответствовать 80 и 76 пунктам по исследовательскому и моторному методу соответственно (ГОСТ Р 51105-97).

Для улучшения антидетонационных свойств автомобильных бензинов могут быть использованы металлсодержащие присадки на основе соединений свинца, марганца, железа и некоторых других металлов, органические амины, кислородсодержащие органические соединения - оксигенаты или комбинации указанных соединений (Данилов А.М. Применение присадок в топливах. М.: Мир, 2005, 288 с.).

Известны добавки к бензинам, содержащие оксигенаты, ароматический амин и органические соединения марганца, железа, молибдена или лития (Патент РФ 2260034, C10L 1/18, 1/22; Патент РФ 2276683, C10L 1/18, 1/22; Патент РФ 2203927, C10L 1/18). Недостатком добавок, содержащих металлоорганические соединения, является то, что они отрицательно влияют на работу двигателей внутреннего сгорания: повышается износ деталей двигателя, снижается работоспособность свечей зажигания, увеличивается нагар на выпускных клапанах. Кроме того, металлосодержащие присадки отрицательно влияют на экологию и являются сильными токсикантами.

Эффективными присадками к автомобильным бензинам, улучшающими антидетонационные характеристики, уменьшающими содержание вредных веществ в отработанных газах и не оказывающих отрицательного воздействия на двигатели, являются кислородсодержащие соединения - оксигенаты и ароматические амины. Известен целый ряд добавок, содержащих в своем составе различные оксигенаты. Известно использование в качестве высокооктановых добавок к бензинам метилового, этилового, изопропилового, трет-бутилового и трет-амилового спиртов (Патент США 3822119, кл. 44-51), а также добавок к бензину, содержащих алифатические спирты С₃-C₅ и этиловый спирт (Патент США 4541836, C10L 1/18). Однако эффективность добавок, содержащих только алифатические спирты, недостаточно высока.

Повышение эффективности спиртовых добавок к бензинам достигается с использованием смесевых добавок, содержащих наряду со спиртами другие органические соединения.

Известны добавки на основе изопропилового спирта и диизопропилового эфира (Патент РФ 2205202, C10L 1/18) или на основе изопропилового спирта и продуктов его производства, также содержащих диизопропиловый эфир и продукты полимеризации пропилена (Патент РФ 2260033, C10L 1/18).

Известны добавки, содержащие наряду с алифатическими спиртами эфиры алифатических спиртов, в частности метил-трет-бутиловый эфир и/или N-метиланилин (Патент РФ 2139914, C10L 1/18, C10L 1/22; Патент РФ 2128209, C10L 1/02, 10L 1/18). Совместное использование различных оксигенатов позволяет получать добавки с более сильно выраженными антидетонационными свойствами по сравнению с индивидуальными соединениями.

Недостатком известных добавок является то, что хотя их введение в состав автомобильных бензинов и приводит к увеличению октановых чисел, но чувствительность топлив (под чувствительностью понимают разницу в значениях октанового числа по исследовательскому и моторному методу) увеличивается, что затрудняет получение товарных бензинов с заданными значениями октановых чисел по моторному и исследовательскому методу (Забрянский Е.И., Зарубин А.П. Детонационная стойкость и воспламеняемость моторных топлив. М.: Химия, 1974. С.189-192).

Наиболее близкой по технической сущности является добавка к бензину, содержащая октаноповышающий компонент на основе азот- или кислородсодержащего соединения и алифатический спирт, при этом в качестве алифатического спирта используют изопропиловый спирт, а в качестве октаноповышающей добавки - N-метиланилин или метил-трет-бутиловый эфир или диизопропиловый эфир в количестве 1-20 мас.% (Патент РФ 2213126, С10L 1/18, С10L 1/22). Согласно патенту добавка вводится в бензин в количестве 1-15 мас.%.

Недостатком известного способа является то, что при введении ее в топливные композиции с высоким содержанием ароматических и/или олефиновых углеводородов увеличивается чувствительность получаемой композиции (разница между октановыми числами по исследовательскому и моторному методу), что не позволяет получать товарные бензины с необходимыми октановыми характеристиками.

Целью настоящего изобретения является разработка состава антидетонационной добавки к автобензинам и способа ее получения, обеспечивающего получение товарных автобензинов с требуемыми октановыми числами по исследовательскому и моторному методам.

Поставленная цель достигается предлагаемой рецептурой кислородсодержащей добавки и способа ее приготовления путем электромагнитного воздействия на готовую добавку.

Существенным отличительным признаком заявляемого способа является то, что готовая добавка подвергается воздействию электромагнитного поля с энергией 3,0-1,6 эВ в течение 1-10 с.

Для решения поставленной задачи предлагается добавка к автомобильным бензинам, содержащая, мас.%:

Метил-трет-бутиловый эфир - 40,0-95,0

Изопропиловый спирт и/или дизопропиловый эфир - 5,0-60,0

Предложенная добавка готовится смешением компонентов путем циркуляции с последующим электромагнитным воздействием с энергией 3,0-1,6 эВ в течение 1-10 с.

Подобранное соотношение компонентов и способ воздействия на конечную смесь обеспечивает добавке высокие антидетонационные характеристики и необходимую чувствительность при введении добавки в автобензины.

Добавка и способ ее приготовления соответствуют критерию новизны и неочевидности, так как положения изобретения не вытекают из известных технических решений.

Предлагаемая добавка и способ ее приготовления иллюстрируется следующими примерами. Были приготовлены следующие образцы добавок (табл.1).

Таблица 1
Образцы добавок
Компонент	Состав добавок, мас.%
1	2	3	4	5	6	7	8
Метил-трет-бутиловый эфир	95	40	50	55	50	50	40	40
Изопропиловый спирт	5	60	50	-	20	-	5	-
Диизопропиловый эфир	-	-	-	5	30	50	55	60

Приготовленные образцы добавок вводили в бензиновые смеси следующего состава, мас.%:

Компонент:	Смесь №1	Смесь №2
Прямогонная бензиновая
фракция НК-180°С	40	10
Бензин каталитического риформинга	20	60
Бензин каталитического крекинга	30	20
Бензин термического крекинга	10	10
Октановое число смеси:
исследовательский метод	73,0	88,1
моторный метод	66,0	78,5

Добавка вводится в бензиновые смеси в количестве 3-20 мас.%. Введение добавки в количестве менее 3 мас.% не приводит к значительному изменению октанового числа исходной смеси, а в количествах более 20 мас.% не является целесообразным ввиду незначительного изменения антидетонационных свойств бензинов.

Результаты оценки октановых чисел по исследовательскому и моторному методу и изменению чувствительности бензинов приготовленных бензиновых смесей с присадками, подвергшимися электромагнитному воздействию и без воздействия, приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2
Результаты испытания бензиновой смеси №1 с 12 мас.% добавок
Показатели	Добавка 1	Добавка 2	Добавка 3
Энергия электромагнитного воздействия, эВ	2,0	-	1,6	-	3,0	-
Время воздействия, с	4	-	4	-	2	-
Октановое число, исслед. метод	80,5	80,1	81,0	80,0	80,7	79,5
Октановое число, моторный метод	76,0	73,5	76,7	74,0	76,5	73,5
Чувствительность (ОЧ иссл. метод - ОЧ мот. метод)	4,5	6.6	4,3	6,0	4,2	6,0

Таблица 3
Результаты испытания бензиновой смеси №2 с 12 мас.% добавок
Показатели	Добавка 4	Добавка 5	Добавка 6	Добавка 7	Добавка 8
Энергия электромагнитного воздействия, эВ	2,0		3,0	2,5	1,8	1,6
Время воздействия, с	2	-	1	5	3	10
Октановое число, исслед. метод	93,0	92,2	92,5	92,3	92,0	92,1
Октановое число, моторный метод	85,0	82,5	84,0	82,5	81,0	83,1
Чувствительность (ОЧ иссл. метод - ОЧ мот. метод)	8,0	10,0	8,5	9,8	11,0	9,0

Положительный эффект от электромагнитного воздействия на добавку при введении ее в углеводородные фракции, содержащие бензины каталитического и термического крекинга и каталитического риформинга (бензины с высоким содержанием олефиновых и ароматических углеводородов), заключается в том, что в ее отсутствие невозможно получить товарные автобензины с одновременным соблюдением требований к октановому числу по исследовательскому и моторному методу, т.е. не соблюдается требование по чувствительности бензинов. А именно: для бензина Нормаль-80 при октановом числе по иссл. методу 80 чувствительность не должна быть более 4 пунктов, т.е. октановое число по моторному методу не должно быть ниже 76 пунктов; для бензина Регуляр Евро-92 при октановом числе 92 чувствительность должна быть не более 9 пунктов.

Приведенные примеры подтверждают, что введение добавки в бензины при заявленном соотношении компонентов и последующем воздействии на готовую присадку электромагнитным излучением в указанном диапазоне длин волн позволяет наиболее эффективно улучшить антидетонационные характеристики товарных автобензинов.

1. Кислородсодержащая добавка к автомобильным бензинам, состоящая из метил-трет-бутилового эфира, изопропилового спирта и диизопропилового эфира, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%: метил-трет-бутиловый эфир 40-95, изопропиловый спирт и/или диизопропиловый эфир 5-60 и подвергнутые электромагнитному воздействию с энергией 3,0-1,6 эВ в течение 1-10 с.

2. Способ приготовления кислородсодержащей добавки к автомобильным бензинам, состоящей из метил-трет-бутилового эфира, изопропилового спирта и диизопропилового эфира по п.1, путем смешения компонентов циркуляцией, отличающийся тем, что полученную смесь подвергают электромагнитному воздействию с энергией 3,0-1,6 эВ в течение 1-10 с.