Добавка к бензину, топливная композиция

 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно, к составу добавки и топливной композиции, предназначенной для использования в двигателях внутреннего сгорания. Добавка содержит 10-20% монометиланилина, 0,05-0,15% ферроцена и/или (-гидроксиизопропил)ферроцена, 0,05-0,8% продукт конденсации полиамина NH₂-(СН₂)₂-(NH-СН₂-СН₂)_n-NH₂, где n=0-4 с карбоновыми кислотами С₇-С₂₀, 0,01-1% четвертичных аммониевых солей высших карбоновых кислот и полиэтилен (или пропилен) полиаминов с числом аминогрупп от 2 до 8 и/или их смесь, остальное этиловый спирт со стабилизатором. Композиция с добавкой обладает высокой антидетонационной эффективностью при концентрациях до 8 мас.% с хорошими защитными и моющими свойствами. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к составу добавки и топливной композиции, предназначенной для использования в двигателях внутреннего сгорания и содержащих в качестве октаноповышающих компонентов оксигеаты (простые спирты, эфиры, алафатические спирты), антидетонационные добавки (-гидроксиизопропил) ферроцен (ФК), ферроцен (Ф), монометиланилин.

Известны добавки этилового спирта (Патент РФ № 2068871 С 10 L 1/18.1996 г. - аналог), композиции, содержащие ферроцен и его соединения (Патент РФ № 2019559, C 10 L 1/18.1994 г.), растворы ферроценов с монометиламином, в простом эфире (Патент РФ № 2061736, C 10 L 1/18.1996 г.) и этиловом спирте (Патент РФ № 2129141, C 10 L 1/18.1999 г. - прототип). В настоящее время в связи с экологическими запретами, исключением или ограничениями установленными предельных норм на применение таких широко известных средств повышения октановых чисел каким являлись антидетонационные присадки на основе свинца, высокооктановые компоненты на основе ароматических углеводородов и метил-трет-бутиловый эфира значительный практический интерес представляют добавки на основе простых спиртов, поскольку они соответствуют современным требованиям по защите окружающей среды, позволяют использовать в составе топлива компоненты из возобновляемых источников растительного происхождения (древесное сырье), снижает выбросы окиси углерода и полиароматических углеводородов.

Применение только антидетонационных присадок на основе соединений ферроцена и ароматических аминов с учетом ограниченных предельных концентраций, более жестких ограничений, вызванных внедрением новых систем контроля отработавших газов, не обеспечивает необходимого улучшения антидетонационных свойств бензинов. Использование их в комплексной рецептуре совместно с этиловым спиртом дает возможность существенно повысить октановые числа (прототип), однако совместное содержание основных носителей антидетонационного эффекта (этилового спирта, монометиланилина, соединений железа) в композиции приводит в эксплуатации к ряду отрицательных побочных эффектов, ограничивающих их применение по концентрациям добавки и составу базовых бензинов.

Основным недостатком такой топливной комплексной добавки являлось усиление процессов образования отложений и коррозии в пограничном с металлической поверхностью слое. Даже при сохранении в объеме топлива физической однородности, обеспечиваемой применением в качестве стабилизаторов высших спиртов, эфиров и ароматических аминов, при хранении, на поверхности образуется пленка воды, усиливаются процессы коррозии металла и образования отложений на элементах впускной системы. Это особенно характерно при вовлечении добавки в базовые бензины с компонентами каталитического крекинга, содержащими олефиновые углеводороды.

Задачей предполагаемого изобретения являлась разработка стабильной композиции добавки с высокой антидетонационной эффективностью при концентрациях до 8 мас.%, хорошими защитными и моющими свойствами.

Поставленная цель достигалась экспериментальным выбором совокупности совместимых соединений, позволяющих обеспечивать стабильный антидетонационный эффект, хорошие защитные и моющие свойства. Добавка легко растворима в бензинах при следующем содержании компонентов, мас.%: монометиланилина от 10 до 20%, от 0,05 до 0,15% ферроцена и/или (-гидроксиизопропил) ферроцена, продукт конденсации полиамина NH₂-(СН₂)₂-(NH-CH₂-CH₂)_n-NH₂, где n=0-4 с карбоновыми кислотами С₇-С₂₀ в концентрации от 0,05 до 0,8%, четвертичные аммониевые соли высших карбоновых кислот и полиэтилен (или пропилен) полиаминов с числом аминогрупп от 2 до 8 или их смесь в концентрации от 0,01 до 0,1%, остальное этиловый спирт со стабилизатором.

Отличие заявляемого технического решения от известных состоит в совместном содержании в составе добавки совместимых компонентов в заявленных концентрациях. Это отличие позволяет получить однородную, стабильную легко растворимую в бензинах добавку, расширить пределы применения и увеличить ее антидетонационную эффективность при получении композиций бензинов А-80, Аи-92 и Аи-95 - счет преодоления ограничений, вызванных явлениями коррозии и образования отложений на элементах впускной системы. Это достигалось вовлечением в состав добавки продукта конденсации полиамина с карбоновыми кислотами и/ или четвертичных аммониевых солей высших карбоновых кислот и полиэтилен (или пропилен) полиаминов.

Предлагаемую добавку готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Добавка имеет специфический запах, не характерный для этилового спирта, что исключает ошибочное использование его как пищевого.

Указанным способом было приготовлено 5 образцов предлагаемой добавки. Для приготовления добавки можно использовать этиловый спирт, стабилизированный алифатическими спиртами С₃-С₅, например, метил-трет-бутиловым эфиром или альдегидо-эфиро-спиртовой фракцией, полученной из отходов производства этилового спирта. Фракция представляет собой смесь алифатических спиртов С₃-С₅, сложных эфиров метилового и этилового спиртов, муравьиной и уксусной кислот, фурфурола и других ароматических соединений, она отделяется в процессе ректификации от этилового спирта, получаемого из древесного сырья путем его гидролиза и последующего дрожжевого брожения.

В таблице приведены примеры, поясняющие влияние заявленного состава добавки на ее защитные, моющие и антидетонационные свойства. Защитные свойства оценивались по величине поверхности контрольного стержня пораженной коррозией, при испытании в соответствии с процедурой ASTM D 655. Моющие свойства добавки оценивались сравнительными испытаниями бензина Аи-92 ГОСТ 2084 без добавки и с добавкой по изменению (% отн.) массы отложений на контрольной поверхности при испытании на одноцилиндровом карбюраторном двигателе. Антидетонационная эффективность оценивалась при испытании по ГОСТ 511, как повышение октанового числа эталонной смеси: 70% изооктана+30% нормального гептана от добавления 5 об.% предлагаемой добавки.

При введении образцов предлагаемой добавки в заявленном количестве (1,5-8 мас.%) в состав базовых бензинов, полученных на основе компонентов каталитического риформинга, каталитического крекинга и прямой перегонки, было отмечено, что топливные композиции бензинов А-80, Аи-92, Аи-95 с октановыми числами, предусмотренными ГОСТ, можно получить при меньших суммарных расходах октаноповышающих соединений (на 20-55 мас.%), чем при их раздельном использовании.

Формула изобретения

1. Добавка к бензину на основе стабилизированного этилового спирта, N-метиланилина, ферроцена и/или -гидроксиизопропил ферроцена, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит продукт конденсации полиамина NH₂-(СН₂)₂-(NН-СН₂-СН₂)_n-NH₂, где n=0-4, с карбоновыми кислотами С₇-С₂₀, четвертичные аммониевые соли высших карбоновых кислот и/или полиэтилен (или пропилен) полиаминов с числом аминогрупп от 2 до 8 и/или их смесь при следующем соотношении компонентов, маc.%:

N-Метиланилин 10 - 20

Ферроцен и/или -гидроксиизопропил-ферроцен 0,05 - 0,15

Продукт конденсации полиамина

с NH₂-(СН₂)₂-(NН-СН₂-СН₂)_n-NH₂,

где n=0-4 с карбоновыми кислотами С₇-С₂₀ 0,05 - 0,8

Четвертичные аммониевые соли высших

карбоновых кислот и/или полиэтилен

(или пропилен) полиаминов с числом

аминогрупп от 2 до 8 и/или их смесь 0,01 - 1

Стабилизированный этиловый спирт Остальное

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит этиловый спирт, стабилизированный алифатическими спиртами С₃-С₅ или их эфирами, или альдегидоэфирспиртовой фракцией, полученной из отходов производства этилового спирта из древесного сырья.