ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2003 года по МПК C10L1/18 C10L1/28 

Изобретение относится к нефтехимии, точнее к топливным композициям на основе углеводородных, преимущественно дизельных топлив с добавлением различных веществ, и может быть использовано для снижения количества высокотемпературных отложений при сгорании топлив в условиях дизеля.

Известна топливная композиция, включающая низкосортное дизельное топливо с цетановым числом 37 единиц, с добавлением смеси, содержащей алифатический или циклоалифатический нитрат и алкоксисилан. При применении на дизелях стандартных дизельных топлив по ГОСТ 305-82 с добавлением алифатического или циклоалифатического нитрата и алкоксисилана, эффективность полученной топливной композиции по снижению склонности топлив к образованию высокотемпературных отложений в условиях цилиндра дизеля оказывается низкой [Патент США 4541838, С 10 L 1/28, 17.09.85].

Известна также топливная композиция на основе дизельного топлива с добавлением олигодиметилсилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, изопропилнитрата и изопропанола, взятая в качестве прототипа. Топливная композиция-прототип содержит, мас.%: олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с 0,0075. . . 0,0085; изопропилнитрат 0,0010. ..0,0014; изопропанол 0,005... 0,0011; дизельное топливо - до 100. [Патент РФ 2148074, С 10 L 1/18, 1/22, 1/28, 24.05.99. Топливная композиция]. Применение этой топливной композиции позволяет снизить количество нагара на 31...35 отн.% и склонность топлива к лаконагарообразованию на 43...46 отн.%.

Однако этой топливной композиции присущи такие недостатки, как высокая стоимость (олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с имеет стоимость более 200 руб./кг), а также экологическая опасность производства (изопропилнитрат - легковоспламеняющаяся жидкость, ядовит, по степени воздействия на организм относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007; изопропанол обладает высокой летучестью, его температура кипения составляет 82,4^oС).

Технической задачей изобретения является снижение себестоимости топливной композиции, повышение экологической безопасности ее производства при сохранении эффективности действия по снижению склонности топлив к образованию высокотемпературных отложений в условиях цилиндра дизеля на уровне прототипа.

Под высокотемпературными отложениями понимаются отложения лака и нагара, образующиеся при сгорании топлива в условиях дизеля на впускных и выпускных клапанах, днище и боковой поверхности цилиндра, распылителе форсунки.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известной топливной композиции на основе дизельного топлива, включающей алифатический спирт и олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, согласно изобретению в качестве алифатического спирта она содержит бутанол-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с - 0,0008- 0,0012
Бутанол-1 - 0,0038-0,0042
Дизельное топливо - До 100
Суть изобретения заключается в том, что в топливной композиции снижается содержание дорогостоящего олигодиметилсилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, из ее состава исключается изопропилнитрат, а изопропанол заменяется на менее летучий бутанол-1.

Олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без запаха. Имеет при 20^oС плотность 970 кг/м³, поверхностное натяжение 20,4 мН/м, температурный коэффициент вязкости 0,60. Используется в качестве демпфирующей, амортизаторной, гидравлической жидкости в приборах и механизмах. Техническое название ПМС-100. Производится по ГОСТ 13032 [Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: свойства и применение. 2-е изд. перер. и доп. Л.: Химия, 304 с.].

Бутанол-1 - бесцветная жидкость со спиртовым запахом, смешивающаяся со многими органическими растворителями. Имеет температуру плавления -108^oС, температуру кипения 108,1^oС, температуру вспышки 28^oС, температуру самовоспламенения 390^oС, плотность при температуре 20^oС, отнесенную к плотности воды при 4^oС, 0,8027. Широко применяется как растворитель в лакокрасочной промышленности, для получения пластификаторов, изобутилацетата и изобутилксантогената. Вырабатывается по ГОСТ 6006 [Химичеcкая энциклопедия, т. I: Кнунянц И.Л. и др. М.: Сов. энцикл. 1988, с. 336-337].

В качестве дизельного топлива использовалось топливо З-0,2 минус 35 (топливо З) по ГОСТ 305.

Для приготовления топливной композиции олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с растворяют в бутаноле-1 и вводят в дизельное топливо в требуемой концентрации.

Для обоснования заявляемого состава топливной композиции были испытаны топливные композиции, полученные различным сочетанием указанных выше компонентов. Состав опытных образцов топливных композиций представлен в табл. 1.

Склонность топливных композиций к образованию высокотемпературных отложений в условиях цилиндра дизеля оценивалась по нагарообразующей способности по методу ПЗИ [Гуреев А.А. и др. Квалификационные методы испытаний нефтепродуктов. - М. : Химия, 1984, с.112] на одноцилиндровой установке ИДТ-69.

За показатель нагарных свойств по методу ПЗИ выбрано среднее значение массы отложений на металлических нагарниках по результатам четырех параллельных испытаний.

Режим испытаний:
частота вращения коленчатого вала 900±10 мин^-1;
степень сжатия с учетом нагарника 16 ед;
продолжительность испытаний 5 мин.

Результаты испытаний образцов предлагаемой топливной композиции по методу ПЗИ представлены в табл. 2.

С целью оценки склонности образцов топливной композиции не только к нагаро-, но и к лакообразованию, дополнительно использован способ оценки моторных топлив к лако- и нагарообразованию [ Авт.св. СССР 1467509, G 01 N 33/22, 10.11.86].

За показатель склонности топливных композиций к лаконагарообразованию выбрано среднее значение массы отложений на пластинах из стали по результатам четырех параллельных испытаний.

Режим испытаний:
температура воздуха в кварцевой трубке 500^oС;
температура пластины из стали 300^oС;
температура подаваемого воздуха 70^oС;
скорость подачи воздуха 25 л/мин.

Результаты оценки эффективности предлагаемой топливной композиции и композиции-прототипа [2] представлены в табл. 3.

При добавлении в топливо З-0,2 минус 35 компонентов предлагаемой топливной композиции в количествах, указанных в табл.1, другие показатели качества топлива изменяются в пределах допустимых отклонений ГОСТ на методы испытаний.

Анализ результатов табл. 2 и 3 позволяет сделать вывод, что наиболее предпочтительными являются образцы топливной композиции 2-4, содержащие 0,0008-0,0012 мас.% олигодиметилсилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, которые по эффективности снижения склонности топлив к образованию высокотемпературных отложений в условиях цилиндра дизеля сопоставимы с известной [2] топливной композицией. Снижение содержания олигодиметилсилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с в топливной композиции меньше 0,0008 мас.% приводит к существенному (на 12-16 отн.%) увеличению отложений; увеличение его содержания выше 0,0012 мас.% практически не изменяет количество образующихся отложений.

Использование новой композиции позволяет: в 6-8 раз снизить расход дорогостоящего олигодиметилсилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, что приведет к снижению себестоимости топливной композиции в целом; повысить экологическую безопасность ее производства (ядовитый легковоспламеняющийся изопропилнитрат исключен из состава композиции); снизить потери при производстве (высоколетучий изопропанол заменен на менее летучий бутанол-1); при сохранении эффективности на уровне известной топливной композиции снижает количество нагара на 33-35 отн.%, склонность топлива к лако-нагарообразованию на 40-44 отн.%.

Источники информации
1. Патент США 4541838, С 10 L 1/28, 17.09.85 (аналог).

2. Патент 2148074 РФ, МКИ 7 С 10 L 1/18, 1/22, 1/28. Топливная композиция (прототип).

Изобретение относится к нефтехимии, точнее к топливным композициям на основе углеводородных, преимущественно дизельных топлив с добавлением различных веществ, и может быть использовано для снижения количества высокотемпературных отложений при сгорании топлив в условиях дизеля. Композиция содержит, %: олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с 0,0008...0,0012; бутанол-1 0,0038...0,0042; дизельное топливо до 100. Использование новой композиции позволяет в 6-8 раз снизить расход дорогостоящего олигодиметилсилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, что приведет к снижению себестоимости топливной композиции в целом; повысить экологическую безопасность ее производства (ядовитый легковоспламеняющийся изопропилнитрат исключен из состава композиции); снизить потери при производстве (высоколетучий изопропанол заменен на менее летучий бутанол-1); при сохранении эффективности на уровне известной топливной композиции снижает количество нагара на 33...35 отн.%, склонность топлива к лако-нагарообразованию на 40...44 отн.%. 3 табл.

Топливная композиция на основе дизельного топлива, включающая алифатический спирт и олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с, отличающаяся тем, что в качестве алифатического спирта она содержит бутанол-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олигодиметилсилоксан линейного строения молекул с кинематической вязкостью 100 мм²/с - 0,0008 - 0,0012
Бутанол-1 - 0,0038 - 0,0042
Дизельное топливо - До 100