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 [1], 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 [1] эффективность полученной топливной композиции по снижению склонности топлив по образованию высокотемпературных отложений в условиях цилиндра дизеля оказывается низкой [1 - Патент США 4541838, С 10 L 1/28, 17.09.85].

Известна также топливная композиция [2] на основе дизельного топлива с добавлением олигосилоксана разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с и бензилового спирта, взятая в качестве прототипа. Топливная композиция-прототип содержит, мас.%: олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с - 0,007 ... 0,008; бензиловый спирт - 0,002 ... 0,003; дизельное топливо - до 100. [2 - Патент РФ 2148076, C 10 L 1/18, 1/28, 28.06.99. Топливная композиция]. Применение этой топливной композиции позволяет снизить количество нагара на 37 ... 40% отн. и склонность топлива к лаконагарообразованию на 47 .. . 50% отн.

Однако этой топливной композиции присущи такие недостатки, как высокая стоимость (олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с имеет стоимость более 200 руб./кг), а также ограниченные возможности ее приготовления и применения в условиях низких температур (бензиловый спирт имеет температуру плавления минус 15^oС).

Технической задачей изобретения является снижение себестоимости топливной композиции, расширение условий ее приготовления и применения 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 известная топливная композиция на основе дизельного топлива, включающая алифатический спирт и олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с, согласно изобретению в качестве алифатического спирта она содержит бутанол-1 и дополнительно содержит диоктилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с - 0,0012 - 0,0018
Бутанол-1 - 0,0022 - 0,0024
Диоктилфталат - 0,0010 - 0,0014
Дизельное топливо - До 100
Суть изобретения заключается в том, что в топливной композиции снижается содержание дорогостоящего олигосилоксана линейного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с, высокоплавкий изобутиловый спирт заменяется на низкоплавкий бутанол-1 и дополнительно вводится кислородсодержащий диоктилфталат.

Олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 . . . 400 мм²/с представляет собой бесцветную жидкость с опалесценцией. Имеет температуру вспышки в открытом тигле не менее 225^oС, плотность при 20^oС - 990 кг/м³ [3]. Техническое название ПМС-200А. Производится по ОСТ 60220-79, изм. 1,2 [3 - Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: свойства и применение. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1981. - 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, отнесенная к плотности воды при 4^oС - 0,8027. Широко применяется как растворитель в лакокрасочной промышленности, для получения пластификаторов, изобутилацетата и изобутилксантогената [4] . Вырабатывается по ГОСТ 6006. [4 - Химическая энциклопедия: В 5 т., т. 1: Кнунянц И.Л. и др. - М.: Сов. энцикл., 1988. С.336-337] .

Диоктилфталат представляет собой светлую прозрачную жидкость с характерным запахом. Имеет температуру застывания -54^oС, температуру кипения 229^oС, плотность при температуре 20^oС, отнесенная к плотности воды при 4^oС 0,978. Применяют в качестве пластификатора виниловых полимеров, каучуков, полистирола [4]. Вырабатывается по МРТУ 6-09-2350.

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

Для приготовления топливной композиции олигодиметилсилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с и диоктилфталат предварительно растворяют в бутаноле-1, взятых в заданном соотношении, и затем вводят в дизельное топливо.

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 [6 - 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 (масса нагара).

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 [7 - А.с. 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, мас.%: олигосилоксана разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с 0,0012 ... 0,0018; диоктилфталата 0,0010 ... 0,0014; бутанола-1 0,0022 ... 0,0024, которые по эффективности снижения склонности топлив к образованию высокотемпературных отложений в условиях цилиндра дизеля сопоставимы с известной [2] топливной композицией. Снижение содержания олигосилоксана разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 . . . 400 мм²/с в топливной композиции меньше 0,0012 мас.% (образец 1) приводит к существенному (на 13 ... 17% отн.) увеличению отложений; увеличение его содержания выше 0,0018 мас.% (образец 5) практически не изменяет количество образующихся отложений.

Использование новой композиции позволяет: в 6-8 раз снизить расход дорогостоящего олигосилоксана разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150 ... 400 мм²/с, что приведет к снижению себестоимости топливной композиции в целом; расширить условия ее приготовления и применения (высокоплавкий бензиловый спирт заменен на бутанол-1, имеющий температуру плавления 108^oС); при сохранении эффективности на уровне известной топливной композиции (снижает количества нагара на 35 ... 37% отн., склонность топлива к лаконагарообразованию на 47 ... 51% отн.) путем дополнительного введения в состав композиции в качестве промотора горения диоктилфталата.

Изобретение относится к области 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, %: олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150. . . 400 мм²/с - 0,0012...0,0018; диоктилфталат - 0,0010. . . 0,0014; бутанол-1 - 0,0022...0,0024; дизельное топливо - до 100. Использование новой композиции позволяет в 6-8 раз снизить расход дорогостоящего олигосилоксана разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150...400 мм²/с, что приведет к снижению себестоимости топливной композиции в целом; расширить условия ее приготовления и применения (высокоплавкий бензиловый спирт заменен на бутанол-1, имеющий температуру плавления 108^oС) при сохранении эффективности на уровне известной топливной композиции (снижает количества нагара на 35...37% отн., склонность топлива к лаконагарообразованию на 47. . .51% отн.) путем дополнительного введения в состав композиции в качестве промотора горения диоктилфталата. 3 табл.

Топливная композиция на основе дизельного топлива, включающая алифатический спирт и олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150...400 мм²/с, отличающаяся тем, что в качестве алифатического спирта она содержит бутанол-1 и дополнительно содержит диоктилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150...400 мм²/c - 0,0012 - 0,0018
Диоктилфталат - 0,0010 - 0,0014
Бутанол-1 - 0,0022 - 0,0024
Дизельное топливо - До 100л