Композиция жидкого топлива

Композиция жидкого топлива

Реферат

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к горючим соединениям, предназначенным для реактивной, турбинной, дизельной, бензиновой и других систем сгорания. Более конкретно оно относится к композициям жидкого топлива, содержащим присадки, улучшающие их свойства.

Сернистые соединения являются причиной эмиссии агрессивного и токсичного сернистого ангидрида. Снижение содержания серы в топливе ведет к общему уменьшению выбросов оксидов серы, которые вызывают раздражение органов дыхания и образование кислотных дождей, а также коррозию металлов и разрушение каталитических нейтрализаторов. При этом отмечается также снижение количества твердых частиц в отработавших газах и образование отложений в топливной системе.

Следствием этого является необходимость свести к минимальному содержание серы в жидких топливах. В то время как ранее типичные дизельные топлива содержали серу в количестве 1 мас.% или более (в пересчете на элементарную серу), в настоящее время считается необходимым снизить ее содержание до уровня 0,01 мас.%.

Для удовлетворения требований к качеству топлив, особенно по содержанию серы, их гидроочистку проводят в более жестких условиях. В результате получают топлива со значительно меньшим содержанием серы, азот- и кислородсодержащих соединений, би- и полициклических ароматических углеводородов, причем эти гетероатомные соединения содержатся в виде относительно стабильных форм вследствие их гидрогенолиза. Все это приводит к ухудшению смазывающей способности топлив - важной эксплуатационной характеристики. Использование топлив в качестве смазывающего материала позволяет избежать сооружения дополнительной масляной системы и обеспечить смазку мелких деталей топливоподающей и регулирующей аппаратуры, где смазочные масла применить очень сложно. Интенсивность износа трущихся деталей при контакте с топливом определяется конструктивными и эксплуатационными особенностями топливных систем и свойствами применяемых топлив.

Снижение содержания в жидком топливе одного или нескольких таких компонентов, как сера, полициклические ароматические или полярные вещества, может вызвать снижение способности этого топлива смазывать систему впрыскивания в двигателе в такой степени, при которой, например, топливный насос высокого давления может выйти из строя на относительно ранней стадии эксплуатации двигателя. Поломки могут происходить в системах впрыскивания топлива, таких как центробежные распределители высокого давления, рядные многоплунжерные топливные насосы и форсунки. Проблема неудовлетворительной смазывающей способности жидких топлив станет, вероятно, еще более острой при будущих усовершенствованиях двигателей (с целью дальнейшего снижения выбросов), которые будут предъявлять к смазывающей способности еще более жесткие требования, чем при эксплуатации современных двигателей.

Подобным же образом низкая смазывающая способность может привести к проблемам износа в других механических устройствах, смазка которых зависит от естественной смазывающей способности жидкого топлива.

Следовательно, существует необходимость в создании усовершенствованных присадок, которые повышают смазывающую способность топлив, не проявляя потери эксплуатационных свойств.

Из уровня техники известен способ повышения смазывающей способности дизельных топлив с низким содержанием серы путем введения в их состав растительных масел, рапс-метилового эфира и других кислородсодержащих соединений растительного происхождения (Т.Н. Митусова, Е.В. Полинина, М.В. Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним, - М. Издательство “Техника”. ООО “ТУМА ГРУПП”, 2002. - 64 с.).

Общим недостатком данных методов является вовлечение в состав топлива прямых или переработанных пищевых продуктов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является композиция жидкого топлива, содержащая присадки, улучшающие их смазывающую способность. При этом присадка содержит алкил (C₃-C₂₀) нитрат, алкил (C₁-C₂₅) сукцинимид, сополимер высших эфиров C₆-C₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алкил (C3-C20)нитрат	До 55
Алкил (C1-C25)сукцинимид	0,1-15,0
Сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или
метакриловой кислот с этиленненасыщенным мономером	До 60
Ненасыщенная жирная кислота или ее амид	До 100

Композиция жидкого топлива содержит вышеуказанную присадку в количестве 0,01-1,0 мас.% (см. Патент РФ №2320706, опубл. 27.03.2008).

Недостатком известной композиции является то, что она не обеспечивает требуемых смазывающих свойств и не позволяет улучшить экологию воздушного бассейна, уменьшая содержание в воздухе вредных выбросов, образующихся в том числе и от работы автомобильного транспорта на дизельных двигателях.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении антифрикционных, противозадирных, антиокислительных и моющих свойств топлива и обеспечении защиты поверхностей трения деталей топливной аппаратуры от износа.

Технический результат обеспечивается тем, что композиция жидкого топлива включает жидкое топливо и присадку в количестве 0,005-0,03 мас. %. При этом присадка к жидкому топливу включает соль металла органической кислоты с числом углеродных атомов C₁₅-C₁₈, в которой металл является металлом, расположенным в электрохимическом ряду активности правее водорода, ароматический амин, полимер сукцинимида и глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

соль металла органической кислоты
с числом углеродных атомов C15-C18	10-90
ароматический амин	1-5
полимер сукцинимида	3-10
глицерин	1-75

В соответствии с частными случаями выполнения композиция может иметь следующие особенности.

В качестве топлива она может содержать бензин. В качестве топлива она может содержать дизельное топливо.

В качестве топлива она может содержать мазут.

В качестве топлива она может содержать сжиженный газ.

В качестве полимера сукцинимида она может содержать алкенилсукцинимид.

В качестве соли металла органической кислоты с числом углеродных атомов C₁₅-C₁₈ она предпочтительно содержит олеат меди.

В качестве ароматического амина она содержит дифениламин или его гомологи.

Настоящую композицию производят следующим образом. Первоначально готовят присадку.

Предлагаемую присадку готовят путем последовательного смешения компонентов при температуре около 50 °C и перемешивании.

Для приготовления образцов предлагаемой присадки использовали следующие компоненты.

Компонент А - включает соль металла органической кислоты с числом углеродных атомов C₁₅-C₁₈, в которой металл является металлом, расположенным в электрохимическом ряду активности правее водорода. Это связано с тем, что эти металлы обладают более низкой восстановительной активностью.

Компонент Б - ароматический амин, в качестве которого используют дифениламин или его гомологи. Данный компонент является антиоксидантом.

Компонент В - полимер сукцинимида, в качестве которого могут использоваться промышленно выпускаемые присадки C-5А или Дипол-40, которые обеспечивают диспергирующие и моющие свойства.

Компонент Г - глицерин.

В таблице 1 приведены варианты составов присадки.

Таблица 1
Компонент	Состав 1, мас.%	Состав 2, мас.%	Состав 3, мас.%
Олеат меди	90	50	10
Дифениламин	1	3	5
Глицерин	6	41	75
Алкенилсукцинимид	3	6	10

Полученная присадка представляет собой густую жидкость темно-зеленого цвета, которая полностью растворяется в топливе, образуя раствор, в котором металл находится в виде ионов и проходит через фильтрующие устройства, что позволяет использовать присадку в любых видах топлив.

Композицию жидкого топлива готовят следующим образом:

Первоначально готовится 10% раствор присадки в топливе, причем присадка вводится в мерную емкость, нагревается до 50°C, топливо нагревается до 50°C, все это примешивается в течение 30-50 мин. Полученная смесь отстаивается при комнатной температуре. Полученная композиция является стабильной. В процессе ее хранения добавка не отслаивается и не выпадает осадок. После чего полученный состав смешивается с основным объемом топлива в необходимой пропорции.

Испытания композиции жидкого топлива с различным содержанием смазывающей присадки показали следующее.

Для испытаний было подготовлены образцы:

1) с содержанием смазывающей присадки 0,5 см³ на 10 л дизельного топлива;

2) с содержанием смазывающей присадки 1,0 см³ на 10 л дизельного топлива;

3) с содержанием смазывающей присадки 1,5 см³ на 10 л дизельного топлива;

4) с содержанием смазывающей присадки 1,5 см³ на 10 л дизельного топлива (ввод присадки осуществлялся в холодное топливо).

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2
Наименование показателя, методика испытания	Образец
1	2	3	4
Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна износа при 60°C, мкм	426	398	367	378
Цетановое число	51,4	51,4	51,2	51,3

По итогу проведенных испытаний были сделаны следующие выводы:

- Существенно повышается смазывающая способность малосернистого дизельного топлива, причем в рамках исследованного диапазона концентраций наблюдается монотонный рост эффекта;

- Смазывающая присадка не оказывает существенного влияния на другие исследованные физико-химические показатели топлива, а также на процессы смесеобразования и сгорания топлива в цилиндре дизельного двигателя.

1. Композиция жидкого топлива, включающая жидкое топливо и присадку в количестве 0,005-0,03 мас.%, отличающаяся тем, что присадка к жидкому топливу включает соль металла органической кислоты с числом углеродных атомов C₁₅-C₁₈, в которой металл является металлом, расположенным в электрохимическом ряду активности правее водорода, ароматический амин, полимер сукцинимида и глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

соль металла органической кислоты
с числом углеродных атомов C15-C18	10-90
ароматический амин	1-5
полимер сукцинимида	3-9
глицерин	1-75

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве топлива содержит бензин.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве топлива содержит дизельное топливо.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве топлива содержит мазут.

5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве топлива содержит сжиженный газ.

6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что в качестве полимера сукцинимида она содержит алкенилсукцинимид.

7. Композиция по п.6, отличающаяся тем, что в качестве соли металла органической кислоты с числом углеродных атомов C₁₅-C₁₈ она предпочтительно содержит олеат меди.

8. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что в качестве ароматического амина она содержит дифениламин или его гомологи.