Многофункциональная добавка к автомобильному бензину и топливная композиция, ее содержащая

Многофункциональная добавка к автомобильному бензину и топливная композиция, ее содержащая

Реферат

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину и к топливной композиции, содержащей эту добавку.

Известно широкое использование в составах автомобильных бензинов антидетонационных добавок на основе N-метиланилина (N-MA) (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах. Справочное издание. М., Мир, 2005, с.20-30).

Известна также добавка к автомобильным бензинам на основе метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), N-MA, метанола и моющей присадки (Автомаг) при следующем соотношении компонентов, % мас.: 6,5-70 N-MA; 0,5-5 N,N-диметиланилина, 0,5-27 третичного бутилового спирта; 0,5-30 метанола; моющей присадки - не более 6, МТБЭ до 100.

Добавка вводится в автомобильные бензины в концентрации до 20% мас.

(Пат. РФ №2139914, 1999).

Недостатком указанной добавки является высокое содержание метанола, которое повышает ее токсичность и гигроскопичность, а также снижает стабильность бензинов при хранении. Моющая присадка Автомаг эффективна для устаревших карбюраторных двигателей и практически непригодна для современных двигателей с непосредственным впрыском топлива из-за низкой эффективности по устранению смолистых отложений на впускных клапанах и инжекторах.

Наиболее близкой к заявляемой является добавка к автомобильным бензинам, содержащая, % мас.: 6,5-70 N-MA, 0,2-27 третичного бутилового спирта, не более 6,0 моющей присадки, 0,1-25 эфиров уксусной кислоты и сивушного масла и до 100 МТБЭ. В качестве моющей присадки используют присадку, содержащую продукт конденсации полиамина общей формулы NH₂-(CH₂)₂-(NH-CH₂-CH₂)_n-NH₂, где n=0-4, с С₇-С₂₀ - жирными кислотами. Добавка предназначена для использования в автомобильных бензинах в концентрации до 20% мас.

(Пат. РФ №2155793, 2000).

Недостатком добавки является наличие моющей присадки с низкой термостабильностью, не обеспечивающей возможность ее применения при эксплуатации инжекторных двигателей внутреннего сгорания.

Существенным недостатком добавки также является склонность к изменению цвета при хранении от светло-желтого до темно-коричневого (цвет по АСТМ Д 1500 от 0,5 до 8,0), а также к повышению количества отложений на впускных клапанах, особенно при использовании добавки в составе бензинов, содержащих продукты крекинга.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка многофункциональной добавки к автомобильным бензинам на основе ароматического амина, обладающей стабильностью цвета при хранении и высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами, а также топливной композиции включающей эту добавку.

Для решения поставленной задачи предлагается многофункциональная добавка к автомобильному бензину, содержащая % мас.:

Метил-трет-бутиловый эфир	20-40
Моющая присадка, включающая
модификатор трения (Хайтек 6437)	до 10
Стабилизатор цвета диэтиламин или триэтилентетрамин	0,01-0,2
Антидетонационная добавка на основе
ароматических аминов, включающая
в качестве основного компонента
N-метиланилин	остальное

Также предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащая вышеуказанную многофункциональную добавку в количестве 0,3-3,0% мас.

Отличием заявляемого технического решения является содержание в составе добавки стабилизатора цвета диэтиламина или триэтилентетрамина и моющей присадки, включающей модификатор трения (Хайтек 6437).

Использование в составе добавки моющей присадки, включающей модификатор трения и показавшей высокие антикоррозионные свойства в композициях с ароматическими аминами, позволяет поддержать в чистоте основные элементы двигателей.

Введение в состав добавки диэтиламина или триэтилентетрамина позволяет повысить химическую стабильность, что приводит к стабилизации цвета добавки.

Добавка может использоваться как для корректировки антидетанационных свойств товарных бензинов в системе обращения, восстановления их качества, так и при разработке технологии производства ассортимента высокооктановых автомобильных бензинов, отвечающих требованиям технического регламента.

Используемые в составе добавки компоненты являются продуктами промышленного производства.

В предлагаемом составе добавки предпочтительно использование ароматического амина (N-MA) с минимальной примесью анилина, имеющего более низкую химическую стабильность и требующего применения антиокислителя.

В качестве ароматического амина в многофункциональной добавке используют N-MA технический улучшенный по СТО 00204168-001-2008 с содержанием N-MA 98,0% мас. или антидетонационную добавку на основе ароматических аминов АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007 с содержанием N-MA 98,5% мас.

В качестве оксигената используют МТБЭ по ТУ 38.103704-90 с изм. 1-5.

В качестве стабилизатора цвета используют диэтиламин технический по ГОСТ 9875-88 или триэтилентетрамин, выпускаемый фирмой AKZO NOBEL (Швеция).

В качестве моющей присадки, включающей модификатор трения, используют присадку Хайтек 6437, выпускаемую фирмой Afton Chemical (Великобритания).

Присадка Хайтек 6437 представляет маслянистую жидкость с плотностью при 15°С 0,9134 г/см³; температурой вспышки (РМС) 60°С; температурой застывания <-43°С; вязкостью при 40°С 9,44 сСт.

В органических растворителях присадка Хайтек 6437 образует прозрачный раствор и практически нерастворима в воде.

Предлагаемую многофункциональную добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования при температуре 15÷35°С путем смешения компонентов до получения однородного раствора.

Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца предлагаемой добавки, состав которых приведен в табл.1.

Функциональные и эксплуатационные свойства приготовленных образцов приведены в табл.2.

Влияние добавки на детонационную стойкость оценивалось моторным методом по АСТМ Д 2700-95(ГОСТ 511-82) на установке УИТ-85 по приросту октанового числа эталонной смеси «70» изооктана и н-гептана, взятых в соотношении 70:30 (по объему). Чем больше прирост октанового числа, тем выше антидетонационные свойства добавки. Для испытуемых образцов прирост составляет от 2,1 до 3,3 в сравнении с эталонной смесью.

Антикоррозионная эффективность добавки определялась по модифицированному методу АСТМ Д 66 5 в эталонном топливе ИТ (80% изооктана и 20% толуола по объему) в присутствии дистиллированной воды при температуре 38°С в течение 4-х часов. В соответствии с рекомендациями указанного метода для определения степени коррозии поверхности стержня после испытания приняты визуальные критерии оценки, по которым максимальная степень коррозии (более 5% поверхности стержня покрыты продуктами коррозии) оценивается в 3 балла (этот показатель получен для эталонного топлива ИТ); поверхность стержня, свободная от следов коррозии (чистый стержень), оценивается в 0 баллов; для испытуемых образцов этот показатель составляет от 0 до 2-х баллов.

Моющая эффективность по оценке склонности автомобильного бензина к образованию отложений определена испытаниями в стендовых условиях на полноразмерном двигателе ВАЗ 2101 по методу СТО АНН 40488460-001-2004 предлагаемых образцов добавки в бензине типа АИ-95 в сравнении с исходным бензином.

Моющие свойства бензина АИ-95 с предлагаемой добавкой, не содержащей моющей присадки Хайтек 6437, по методу СТО АНН 40488460-001-2004 составляют 98 мг/клапан. При наличии в добавке моющей присадки Хайтек-6437 с модификатором трения моющие свойства бензина АИ-95 значительно улучшаются (табл.2).

Оценка цвета добавки после 1 года хранения проведена визуально и по методу АСТМ Д 1500. В соответствии с указанным методом оценка цвета проводится в единицах АСТМ от 0,5 до 8 (от светло-желтого до темно-коричневого цвета). Чем больше единиц АСТМ, тем темнее цвет продукта. Из результатов, представленных в таблице 2, следует, что после 1 года хранения цвет образцов добавки визуально остался без изменения или слегка потемнел (от светло-желтого до желтого). По методу АСТМ Д 1500 установлено, что цвет соответствует от 1 до 4 единиц.

Таким образом, из данных, представленных в табл.2, видно, что разработанная добавка в заявленном интервале и соотношении компонентов наряду с высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами обладает стабильностью цвета после 1 года хранения. Наибольшую эффективность по моющим, антидетанационным и антикоррозионным свойствам показал образец №1. В те топливные композиции, где в основном используются стабильные компоненты и не применяются спирты, можно вводить составы добавки типа 3, в остальные композиции целесообразно вводить образцы добавки типа 1 или 2.

С использованием предлагаемой добавки были приготовлены лабораторные образцы автомобильных бензинов различного компонентного состава типа Регуляр-92, Премиум-95, Супер-98 (табл.3). Образцы отвечали основным требованиям европейских стандартов и национального Технического регламента. При этом использование добавки в технологии приготовления бензина не привело к каким-либо побочным эффектам влияния на физико-химические показатели, регламентируемые стандартом (табл.4).

Таблица 1
Состав образцов предлагаемой добавки
№ п/п	Наименование компонентов	Содержание компонентов в образцах, % мас.
		1	2	3
1	МТБЭ	20	30	40
2	Диэтиламин	0,2	-	0,01
3	Триэтилентетрамин	-	0,1	-
4	Моющая присадка, включающая модификатор трения (Хайтек 6437)	10,0	5,0	0
5	N-MA	до 100	до 100	до 100

Таблица 2
Функциональные и эксплуатационные свойства образцов предлагаемой добавки
№ п/п	Наименование показателей	Значение показателей образцов
1	2	3
1	Прирост октанового числа эталонной смеси «70» при концентрации добавки С=1% мас.	3,3	3,1	2,1
2	Антикоррозионная эффективность (степень коррозии стержня, баллы) при концентрации добавки С=2,0% мас. в ИТ.	0	1	2
3	Моющая эффективность, масса отложений, мг при концентрации добавки С=2,0% мас. в товарном бензине АИ-95.	2,7	6,0	98
	Цвет добавки визуально
4	исходный	светло-желтый	светло-желтый	светло-желтый
	после 1 года хранения	без изменения	без изменения	темно-желтый
	Цвет по АСТМ Д 1500
5	исходный	1,0	1,0	1,0
	после 1 года хранения	1,5	2,0	4,0

Таблица 3
Компонентный состав лабораторных образцов высокооктановых бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки (массовые доли, %)
№ п/п	Наименование компонента	Регуляр-92	Премиум-95	Супер-98
1	Бензин каталитического риформинга	41	68	69
2	Бензин каталитического крекинга	39,5	10	4
3	Прямогонная фракция НК-85°С	9	2	0
4	Газовый бензин	9	12	5
5	Алкилат	0	0,5	6
6	МТБЭ (оксигенат)	0	5	14
7	Предлагаемая добавка	1,5**	2,5***	2,0*
	Примечание. Содержание ароматических углеводородов, % об.	33	41	41,5
* - образец №3, см. табл.1
** - образец №1, см. табл.1
*** - образец №2, см. табл.1

Таблица 4
Физико-химические и антидетонационные показатели лабораторных образцов автомобильных бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки
№ п/п	Наименование показателей	Норма (ГОСТ Р 51105)	Регуляр-92	Премиум-95	Супер-98
1	2	3	4	5	6
1	Детонационная стойкость: октановое число, не менее по исследовательскому методу	92,0/95,0/98,0	92,2	95,2	99,0
	по моторному методу	83,0/85,0/88,0	83,0	85,3	88,0
2	Концентрация свинца, мг на 1 дм3 бензина, не более	5	отсутствие	отсутствие	отсутствие
3	Л-5 Плотность при 15°С, кг/м3	725-780	749	765	776
4	Массовая доля серы, %, не более	0,0150	0,005	0,003	0,002
5	Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см3 бензина, не более	5	1,0	0,8	1,5
6	Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале	Класс 1	Класс 1	Класс 1	Класс 1
7	Внешний вид	Прозрачный, чистый	Прозрачный, чистый	Прозрачный, чистый	Прозрачный, чистый
8	Объемная доля бензола, %, не более	5,0	0,8	1Д	1Д
9	Давление насыщенных паров (ДНП), кПа	45-80	54	52	45
10	Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре:	15-45	22	26	28
	70°С	15-45	22	26	28
	100°С	40-70	42	41	42
	180°С, не менее	85	94	96	96
	Конец кипения бензина, °С, не вышеОстаток в колбе, % об., не более	2152	2001,0	2001,0	2001,0
11	Индекс испаряемости (ИПП)	1000	691	702	647

Таблица №4

Физико-химические и антидетонационные показатели лабораторных образцов автомобильных бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки

1. Многофункциональная добавка к автомобильному бензину, содержащая, мас.%:

Метил-трет-бутиловый эфир	20-40
Моющая присадка, включающая
модификатор трения (Хайтек 6437)	до 10
Стабилизатор цвета диэтиламин или
триэтилентетрамин	0,01-0,2
Антидетонационная добавка
на основе ароматических аминов,
включающая в качестве основного
компонента N-метиланилин	остальное

2. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащая многофункциональную добавку по п.1 в количестве 0,3-3,0 мас.%.