АНТИДЫМНАЯ ПРИСАДКА К ТОПЛИВУ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 1994 года по МПК C10L1/18 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к производству присадок для снижения дымообразования при сгорании топлива для дизельных двигателей.

Известны антидымные присадки, содержание высокощелочной алкилфенолят бария в сочетании с дисперсантом и добавкой для снижения износа топливной аппаратуры.

В качестве дисперсанта известная присадка содержит сополимер фумаровой кислоты или алкилсукцинимид, а в качестве противоизносной добавки - диалкилдитиофосфат Zn, вследствие сгорания которого образуются окислы фосфора, цинка и серы, что приводит к повышению уровня токсичности отработавших газов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является антидымная присадка, преимущественно к дизельному топливу, содержащая продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода в сочетании с дисперсантом и добавкой, снижающей износ топливной аппаратуры.

При этом в качестве дисперсанта известная присадка содержит фосфоросерненные олефины, сульфокислоты или сульфонаты щелочноземельных металлов и др.

В качестве добавки, снижающей износ топливной аппаратуры, антидымная присадка содержит длинноцепочечное соединение, относящееся к спиртам, кислотам и солям, например нафтеновую, олеиновую, линолевую, стеариновую кислоту и соответствующие соли.

Предпочтительными противоизносными добавками являются аминовые соли органических кислот или смесь органических кислот с их аминовыми солями.

Недостатком данной присадки является то, что ее использование в современных форсированных двигателей не позволяет достичь требуемого по нормативам уровня дымности. Это связано с недостаточно высокой термической стабильностью входящих в ее состав компонентов, которые, разлагаясь на ранних стадиях процесса горения, не обеспечивают необходимой тонкости распыла топлива и чистоты сопловых отверстий распылителя.

При использовании данного изобретения достигается следующий технический результат:
улучшение экологической характеристики топлива для дизельных двигателей за счет значительного снижения дымности отработавших газов;
экономия дефицитных продуктов нефтехимического синтеза за счет сокращения количества компонентов, используемых для получения антидымной присадки до двух против трех используемых в присадке по прототипу;
снижение темпа износа деталей топливной аппаратуры и повышение срока ее службы без введения в состав топливной композиции противоизносного компонента.

Для решения поставленной задачи антидымная присадка к топливу для дизельных двигателей, включающая продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода и дисперсант, согласно изобретению, содержит в качестве дисперсанта высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором, полученное путем взаимодействия продукта алкилирования фенола полибутиленом с мол. массой 2000-2500, формальдегида и полиалкиленполиамина с мол. массой 150-200, с последующей обработкой продукта взаимодействия борной кислотой, при следующем соотношении компонентов, мас. % : продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 50-90; высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором, 10-50.

Использование в качестве дисперсанта высокомолекулярного основания Манниха, модифицированного бором, позволяет наряду со стабилизирующим действием на активный антидымный компонент получить новый эффект, заключающийся в значительном усилении антидымного действия присадки.

Этот эффект может быть получен только при выбранном соотношении компонентов в присадке в результате проявления синергетического эффекта, обусловленного межмолекулярным взаимодействием.

Присадки с содержанием компонентов, выходящим за пределы заявленных соотношений, обладают значительно меньшей эффективностью по снижению дымности отработавших газов.

Введение в состав топливной композиции предлагаемой присадки позволяет значительно снизить дымообразование при сгорании топлив и темп износа топливной аппаратуры. Указанный эффект связан с наличием борсодержащего соединения в составе присадки.

Антидымную присадку получают путем смешения продукта взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода с высокомолекулярным основанием Манниха, модифицированным бором.

Продукт взаимодействия алкилфененола с гидроксидом бария, обработанный диоксидом углерода представляет собой концентрат алкилфенолята бария и коллоидно растворенного карбоната бария в дизельном топливе, которое используют в качестве разбавителя при получении этого продукта.

Взаимодействие алкилфенола (С₈-С₁₂) с восьмиводным гидроксидом бария осуществляют в массовом соотношении 1: 0,7 при 120-145^оС.

Обработку полученного продукта диоксидом углерода проводят при той же температуре.

Готовый продукт имеет щелочность 100-150 мг КОН/г и зольность 20-30 мас. % .

Высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором (ТУ 38. УССР 201348-84 с изменением 1-4) получают путем взаимодействия продукта алкилирования фенола полибутиленом с мол. массой 2000-2500, формальдегида и полиалкиленполиамина с мол. массой 150-200, с последующей обработкой продукта взаимодействия борной кислотой.

Компонент содержит 1,0-1,3 мас. % азота, 0,15-0,3 мас. % бора и имеет щелочность 17,0-35,0 мг КОН/г.

Антидымную присадку готовят смешением указанных компонентов при массовом соотношении соответственно от 1: 1 до 9: 1 и температуре 70-90^оС.

Топливную композицию с предлагаемой присадкой испытывали моторным методом по ГОСТу 18509-80. При этом дымность отработавших газов определялась по ГОСТу 17.2.2.01-84 на двигателе Д-21А (размерность 120 х 140 мм, номинальная частота вращения 180 мин^-1, без наддува) при работе на режимах номинальной мощности и максимального крутящего момента.

В допущенном ГОСТом для оценки дымности отработавших газов приборе Хартриджа в ходе определения дымности поочередно просвечивают стандартной лампой отработавшие газы и чистый воздух, пропускаемые через каналы дымомера. Дымность отработавших газов оценивают по изменению светового потока, падающего на фотоэлемент.

П р и м е р 1. Готовили антидымную присадку следующего состава, мас. % : продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 50; высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором 50. Для испытания полученной антидымной присадки ее вводят в дизельное топливо марки "Л-0,5-40" (ГОСТ 305-82) в концентрации 0,24 мас. % .

Дымность отработавших газов при испытании полученной топливной композиции составила 51 и 32 единицы Хартриджа при работе двигателя на режимах номинальной мощности и максимального крутящего момента.

П р и м е р 2. Антидымную присадку и топливную композицию для ее испытания получали аналогично примеру 1.

Концентрацию присадки устанавливали равной 0,70 мас. % .

Дымность отработавших газов составила соответственно 50 и 29 единиц Хартриджа.

П р и м е р 3. Готовили антидымную присадку следующего состава, мас. % : продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода 90; высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором 10.

Топливную композицию для испытания полученной присадки готовили смешением присадки с тем же топливом в концентрации 0,24 мас. % .

Дымность отработавших газов при испытании топливной композиции составила 50 и 31 единиц Хартриджа при работе двигателя на режимах номинальной мощности и максимального крутящего момента.

П р и м е р 4. Антидымную присадку и топливную композицию для ее испытания получали аналогично примеру 3.

Концентрацию присадки устанавливали равной 0,70 мас. % .

Дымность отработавших газов при испытании топливной композиции составила 49 и 28 единиц Хартриджа при работе двигателя на режимах номинальной мощности и максимального крутящего момента.

Аналогично вышеописанным примерам были приготовлены антидымные присадки с иным содержанием компонентов, как входящих, так и выходящих за предеы заявленных соотношений, а также топливные композиции с этими присадками для испытаний на двигателе.

В таблице приведены результаты испытаний топливных композиций, полученных с использованием предложенной антидымной присадки, и отдельно взятых компонентов, в сравнении с топливной композицией по прототипу и чистым топливом.

Представленные в таблице результаты испытаний свидетельствуют о том, что в предлагаемом соотношении компонентов присадки (п. п. 1-5, 11-15) проявляется максимальное снижение дымности отработавших газов. Испытания отдельных компонентов присадки в дизельном топливе (п. п. 9, 10) свидетельствуют о проявлении синергического эффекта в снижении дымности отработавших газов при заявленном соотношении компонентов в присадке.

Присадки, с соотношением компонентов, выходящим за пределы заявленных соотношений (п. п. 7, 8) обладают значительно меньшей эффективностью по снижению дымности отработавших газов.

Из таблицы также видно, что присадка, полученная по способу, описанному в патенте-прототипе (п. 16), и испытанная на том же двигателе Д-21А в концентрации, указанной в прототипе, снижает дымность отработавших газов хуже, чем предлагаемая присадка с содержанием компонентов в данных соотношениях.

Наряду с определением дымности отработавших газов была проведена оценка износа деталей топливной аппаратуры лабораторным методом "Шар по диску" (Сборник трудов ВНИИ НП "Методы анализа, исследования и испытания нефтей и нефтепродуктов", Москва, 1986, с. 108-110). Этот метод основан на измерении потерь массы стального диска в процессе травления пары "шар-диск", моделирующий узлы трения в топливной системе дизельных двигателей. Данные, полученные указанным методом, хорошо коррелируют с прямыми измерениями, выполненными в ходе длительных стендовый испытаний. При оценке износа деталей лабораторным методом "Шар по диску" потери массы стального диска составили 27 мг при испытании чистого топлива, 18 мг - при испытании топливной композиции с заявляемой антидымной присадкой в концентрации 0,24 мас. % и 22 мг - при испытании топливной композиции, приготовленной по прототипу с присадкой в той же концентрации. Полученные данные свидетельствуют о том, что использование топливной композиции с предлагаемой антидымной присадкой позволит снизить темп износа топливной аппаратуры без введения в топливо специальных противоизносных добавок.

Использование предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом позволяет:
улучшить экологические характеристики топлива для дизельных двигателей за счет значительного снижения дымности отработавших газов;
увеличить срок службы топливной аппаратуры;
экономить дефицитные продукты нефтехимического синтеза, используемые для приготовления антидымных присадок и топливных композиций, за счет исключения применения добавок для снижения износа топливной аппаратуры.

Эффективность изобретения подтверждена результатами натурных испытаний топливной композиции для дизельных двигателей, содержащей заявляемую антидымную присадку. (56) Патент СРР N 67052, кл. С 10 L 1/18, 1978.

Патент Великобритании N 1225039, кл. С3Р, 1971.

Сущность изобретения: антидымная присадка к топливу для дизельных двигателей, содержащая 50 - 90% продукта взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и до 100% высокомолекулярного соединения Манниха, модифицированного бором. Соединение Манниха представляет собой продукт взаимодействия продукта алкилирования фенола полибутиленом с мол. массой 2000 - 2500, формальдегида и полиалкиленполиамина с мол. массой 150 - 200, обработанного борной кислотой. 1 табл.

АНТИДЫМНАЯ ПРИСАДКА К ТОПЛИВУ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащая продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария и диоксидом углерода и дисперсант, отличающаяся тем, что в качестве дисперсанта она содержит высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором, являющееся продуктом взаимодействия продукта алкилирования фенола полибутиленом с мол. м. 2000 - 2500, формальдегида и полиалкиленполиамина с мол. м. 150 - 200, обработанным борной кислотой, при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом бария 50,0 - 90,0
Высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное бором До 100