ПРИСАДКА К УГЛЕВОДОРОДНОМУ ТОПЛИВУ Российский патент 1994 года по МПК C10L1/18 C10L1/22 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности, к составам присадок для углеводородных топлив, предназначенных для использования в двигателях внутреннего сгорания.

С целью улучшения эксплуатационных свойств углеводородного топлива за рубежом разработаны, выпускаются и широко потребляются многофункциональные присадки, такие как OGA 451 и 452 фирмы ОРОДЭИЛ, Л₃8100 и 8150 фирмы Лубризол, MGA-10 фирмы Петролайт, САП-941 фирмы Шелл, Керопур 5130 и Керопур ЕS 3222 фирмы БАСФ и другие, обладающие моющими, антикоррозионными, антиобледенительными и другими свойствами.

Известна детергентная присадка к углеводородному топливу, представляющая собой продукт реакции полиола формулы
НО(СН₂-СН₂-0)_а(СН₃-СН₂-СН₂-О)_b(СН₂-СН₂-О)_c-Н, где а + с = 10-80,
b = 5-70, ангидрида двухосновной кислоты и N-алкилалкилендиамина формулы
R^INHR^IINH₂ где R^I = С₁₂-С₁₈, R^II = C₃-C₁₂ [1] .

Недостатком данной присадки является дефицит сырья: указанного полиола и ангидрида двухосновной кислоты.

Известна детергентная присадка к бензину, которая является продуктом реакции неполного эфира жирной кислоты С₆-С₂₀ или С₈-С₁₆ и моно- или ди-(гидроксигидрокарбил)амина [2] . Гидрокарбил содержит алкильную группу состава С₁-С₁₀. В качестве амина применяют моно- или ди-этаноламин; а также N-(бетагидроксиэтил)амин; N, N-(бис)-(бетагидроксиэтил)амин. В качестве жирной кислоты используют масло, например, пальмовое, оливковое, касторовое, кокосовое и другие. Моно- или ди-(гидрокси-гидрокарбил)амин имеет следующую формулу:
RCON(R^IIOH)_2-a(OH)_a, где R - алкил С₆-С₂₀,
R^II - углеводородный радикал С₁-С₁₀,
а = 0 или 1.

Недостатком в данном случае также является дефицит сырьевых ресурсов - природных растительных масел: пальмовое, оливковое, кокосовое и др.

Известна также детергентная присадка к моторному топливу, которую получают при взаимодействии растительного масла или высших жирных кислот (алифатические кислоты С₁₀-С₂₅ или арилалкилзамещенные кислоты С₁₂-С₄₂) с полиамином (например, тетраэтилпентамином) и последующей реакцией полученного продукта с алкиленоксидом, например, С₃Н₆О [3] .

Недостатком в данном случае является сложность технологического процесса, связанная с необходимостью проведения стадии оксиалкилирования, например, окспипропилирования.

Кроме того, все выше указанные присадки обладают только одним функциональным действием - моющей способностью.

Наиболее близкой к предлагаемой присадке является присадка к автомобильным бензинам, содержащая, мас. ч. 1,6-32 продукта реакции конденсации олеиновой кислоты и гидроксиэтилэтилендиамина; реакции конденсации олеиновой кислоты и гидроксиэтилэтилендиамина; 1,6-32 продукта реакции конденсации между нонилфенолом-полигликолем и оксидом этилена; 1,7-34 ксилола; 0,1-2 изопропилового или изобутилового спирта [4] .

Данная присадка обладает многофункциональными свойствами:
моющими, антикоррозионными, антиобледенительными с обеспечением снижения токсичных выбросов (оксид углерода), загрязняющих атмосферу.

Недостатком является необходимость использования дефицитного сырья растительного происхождения (олеиновая кислота) и сравнительно невысокая ее моющая эффективность.

С целью создания многофункциональной присадки на доступном сырье с одновременным повышением основного функционального свойства - моющей способности, предлагается присадка к углеводородному топливу, содержащая продукт конденсации полиамина общей формулы
NH₂-(CH₂)₂-[NH-CH₂-CH₂] _n-NH₂, (1) где n = 0-4, с синтетическими жирными кислотами (СЖК) С₇-С₂₀, алифатический спирт С₃-С₄ и углеводородную фракцию, выкипающую в интервале температур 180-350^оС, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Продукт конденсации полиамина общей формулы (1) с СЖК С₇-С₂₀ 5-10 Алифатический спирт С₃-С₄ 25-40 Углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС До 100
Применение указанной углеводородной фракции в составе присадки обеспечивает значительное повышение ее моющей эффективности.

Для усиления моющей способности присадка может дополнительно содержать моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля общей формулы
R-C₆H₄-O-(C₂H₄-O)_n-H (2) где R - алкил С₈-С₁₀,
n = 4-7, в количестве 0,3-5 мас. % .

Совместное использование продукта конденсации полиамина с СЖК С₇-С₂₀, алифатического спирта С₃-С₄ наряду с высококипящей углеводородной фракцией, выкипающей в интервале температур 180-350^оС, а также добавление моноалкилфенилового эфира поиэтиленгликоля дает возможность получить эффективную многофункциональную присадку к углеводородному топливу, обладающую высокими моющими, антикоррозионными и антиобледенительными свойствами с обеспечением экономии топлива до 3% и снижением токсичных выбросов оксида углерода в отработавших газах автомобилей до 20% .

Предлагаемая присадка может добавляться в автомобильные бензины любых марок в концентрации 0,05-0,15% .

Для получения продуктов конденсации используют полиэтиленполиамины технические (ТУ 6-02-594-85) и синтетические жирные кислоты фракций: С₇-С₉, С₁₀-С₁₃, С₁₀-С₁₆, С₁₇-С₂₀ (ГОСТ 23239-78).

В качестве алифатических спиртов используют изопропиловый спирт (ГОСТ 9805-84) или спирт бутиловый нормальный (ГОСТ 5208-81).

Углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС, представляет собой денормализат процесса "Парекс".

Моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля общей формулы (2) являются промышленными продуктами (ТУ 38.507-62-171-91).

Присадку готовят путем конденсации полиамина с синтетическими жирными кислотами с нагреванием при температуре 130-170^оС до полного удаления воды из зоны реакции с последующим добавлением остальных компонентов при перемешивании.

Было приготовлено пять образцов присадки. Содержание компонентов в них дано в мас. % .

П р и м е р 1. Продукт конденсации полиэтиленполиамина общей формулы (1), где n = 0-4, с СЖК С₇-С₉ 5; спирт бутиловый нормальный 25; углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС - до 100.

П р и м е р 2. Продукт конденсации полиэтиленполиамина общей формулы (1), где n = 0-4, с СЖК С₁₀-С₁₆ 10; изопропиловый спирт 40; углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС - до 100.

П р и м е р 3. Продукт конденсации полиэтиленполиамина общей формулы (1), где n = 0-4, с СЖК С₁₇-С₂₀ 7,5; изопропиловый спирт 35; углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС - до 100.

П р и м е р 4. Продукт конденсации полиэтиленполиамина общей формулы (1), где n = 0-4, с СЖК С₁₀-С₁₃ 5; спирт бутиловый нормальный 30; моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля формулы (2), где R = алкил С₉, n = 6 5; углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС - до 100.

П р и м е р 5. Продукт конденсации полиэтиленполиамина общей формулы (1), где n = 0-4, с СЖК С₁₀-С₁₆ 7,5; спирт бутиловый нормальный 35; моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля формулы (2), где R = алкил С₈, n = 4 0,3; углеводородная фракция, выкипающая в интервале температур 180-350^оС - до 100.

Учитывая особую важность моющих свойств присадки, проведены сравнительные стендовые испытания по моющей эффективности образцов присадки в сравнении с зарубежным аналогом [4] .

Испытания указанных образцов присадок в концентрации 0,1 мас. % проведены на одноцилиндровой установке ИТ методами квалификационной оценки. Моющая эффективность определена по коэффициенту смывания (К_см) и коэффициенту предотвращения (К_пр). Чем выше указанные коэффициенты, тем эффективнее присадка.

В таблице представлены сравнительные данные по моющей эффективности для предлагаемых образцов присадок и зарубежной присадки-прототипа [4] .

Данные таблицы свидетельствуют о том, что предлагаемые образцы присадок по моющим свойствам превосходят образец зарубежной присадки-прототипа. Лучшими моющими свойствами обладает образец присадки по примеру 4.

Антиобледенительная эффективность предлагаемых образцов присадки оценена междуведомственным моторным методом. Испытания по указанному методу проведены на стандартной одноцилиндровой моющей установке УИТ-65 и показано, что образцы присадки обладают антиобледенительными свойствами. Введение присадки в топливо в концентрации 0,1% эквивалентно 0,5% изопропилового спирта.

Антикоррозионные свойства образцов присадки определены электрохимическим методом. Установлено, что предлагаемые образцы присадок по данному свойству находятся на уровне образца зарубежной присадки - прототипа [4] .

Таким образом из представленных результатов испытаний видно, что предлагаемая многофункциональная присадка к углеводородному топливу, получаемая на базе доступного товарно выпускаемого сырья, обладает антикоррозионными и антиобледенительными свойствами, сопоставимыми с образцом зарубежной присадки - прототипом, и значительно превосходит ее по моющей эффективности.

Применение предлагаемой присадки в автомобильных бензинах любой марки в концентрации 0,05-0,15 мас. % позволит улучшить их эксплуатационные свойства в результате экономии топлива до 3% и улучшения экологии путем снижения токсичных выбросов оксида углерода до 20% в отработавших газах автомобилей. (56) 1. Патент США N 4643734, кл. С 10 L 1/22, 1987.

2. Патент США N 4729769, кл. С 10 L 8/22, 1988.

3. Патент США N 4737160, кл. С 10 L 1/22, 1988.

4. Патент Румынии N 95627, кл. С 10 L 10/04, 1988.

Использование: в производстве топлив, в частности в присадочных к ним составах. Сущность изобретения: присадка к углеводородному топливу содержит, мас. % : продукт конденсации полиамина общей формулы NH₂-(CH₂)₂-[-NH-CH₂-CH₂-]_n-NH₂, где n - целое число 0 - 4, с синтетическими жирными кислотами C₇-C₂₀ - 5 - 10, алифатический спирт C₃-C₄ 25 - 40, углеводородная фракция с температурой выкипания в интервале 180 - 350С - до 100. Присадка может содержать также 0,3 - 5% моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. ПРИСАДКА К УГЛЕВОДОРОДНОМУ ТОПЛИВУ, содержащая продукт конденсации полиамина с монокарбоновой кислотой и алифатический спирт C₃-C₄, отличающаяся тем, что в качестве продукта конденсации полиамина с монокарбоновой кислотой содержит продукт конденсации полиамина общей формулы NH₂-(CH₂)NH-CH₂-CHNH₂
где n= 0-4,
с синтетическими жирными кислотами C₇-C₂₀ и дополнительно содержит углеводородную фракцию, выкипающую в интервале 180-350^oС, при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Продукт конденсации полиамина общей формулы
5-10
Алифатический спирт C₃-C₄ 25-40
Углеводородная фракция до 100
2. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 0,3-5,0% моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля.