КОМПОЗИЦИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА Российский патент 2005 года по МПК C10L1/18 

Изобретение относится к композициям жидкого топлива, содержащим присадки, улучшающие их смазывающую способность.

Сернистые соединения являются причиной эмиссии агрессивного и токсичного сернистого ангидрида. Снижение содержания серы в топливе ведет к общему уменьшению выбросов оксидов серы, которые вызывают раздражение органов дыхания и образование кислотных дождей, а также коррозию металлов и разрушение каталитических нейтрализаторов. При этом отмечается также снижение количества твердых частиц в отработавших газах и образование отложений в топливной системе.

Следствием этого является необходимость свести к минимальному содержание серы в жидких топливах. В то время как ранее типичные дизельные топлива содержали серу в количестве 1 мас.% или более (в пересчете на элементарную серу), в настоящее время считается необходимым снизить ее содержание до уровня 0,01 мас.%.

Для удовлетворения требований к качеству дизельных топлив, особенно по содержанию серы, их гидроочистку проводят в более жестких условиях. В результате получают дизельные топлива со значительно меньшим содержанием серы, азот- и кислородсодержащих соединений, би- и полициклических ароматических углеводородов, причем эти гетероатомные соединения содержатся в виде относительно стабильных форм вследствие их гидрогенолиза. Все это приводит к ухудшению смазывающей способности дизельных топлив - важной эксплуатационной характеристики. Использование топлив в качестве смазывающего материала позволяет избежать сооружения на дизелях дополнительной масляной системы и обеспечить смазку мелких деталей топливоподающей и регулирующей аппаратуры, где смазочные масла применить очень сложно. Интенсивность износа трущихся деталей при контакте с топливом определяется конструктивными и эксплуатационными особенностями топливных систем и свойствами применяемых топлив.

Снижение содержания в жидком дизельном топливе одного или нескольких таких компонентов, как сера, полициклические ароматические или полярные вещества, может вызвать снижение способности этого топлива смазывать систему впрыскивания в двигателе в такой степени, при которой, например, топливный насос высокого давления может выйти из строя на относительно ранней стадии эксплуатации двигателя. Поломки могут происходить в системах впрыскивания топлива, таких как центробежные распределители высокого давления, рядные многоплунжерные топливные насосы и форсунки. Проблема неудовлетворительной смазывающей способности дизельных жидких топлив станет, вероятно, еще более острой при будущих усовершенствованиях двигателей (с целью дальнейшего снижения выбросов), которые будут предъявлять к смазывающей способности еще более жесткие требования, чем при эксплуатации современных двигателей.

Подобным же образом низкая смазывающая способность может привести к проблемам износа в других механических устройствах, смазка которых зависит от естественной смазывающей способности жидкого топлива.

Следовательно, существует необходимость в создании усовершенствованных присадок, которые повышают смазывающую способность топлив, не проявляя потери эксплуатационных свойств.

В литературе, касающейся данной области техники, известен способ повышения смазывающей способности дизельных топлив с низким содержанием серы путем введения в их состав растительных масел, рапс-метилового эфира и других кислородсодержащих соединений растительного происхождения [Т.Н.Митусова, Е.В.Полинина, М.В.Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним, - М. Издательство "Техника". ООО "ТУМА ГРУПП", 2002. - 64 с.].

Общим недостатком данных методов является вовлечение в состав топлива прямых или переработанных пищевых продуктов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) является патент № 2158750, С 10 L 1/18: «Изобретение относится к композициям жидких топлив, содержащих присадки, улучшающие их смазывающую способность. Композиция включает основное количество среднего дистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, включающей (а) эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта и (б) эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта, содержащего по меньшей мере три гидроксильные группы, причем эфиры (а) и (б) различны».

Недостатком прототипа является использование в составе топливной композиции дорогой присадки.

Задачей изобретения является удешевление топливной композиции, обладающей улучшенными смазывающими свойствами за счет использования побочных продуктов, а также расширение ее ассортимента.

Указанные задачи решаются тем, что композиция жидкого топлива, включающая основное количество среднедистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, согласно изобретению в качестве присадки содержит фракцию 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, содержащей, в основном, алифатические спирты до С₈ от 1-18 мас.%, алифатические спирты C₈ 30-70 мас.%, алифатические спирты от C₈ и выше 20-65 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Среднедистиллятное жидкое топливо90,00-99,99Присадка0,01-10,00

Эффект повышения смазывающей способности топливной композиции на основе пробы дизельного топлива с вовлечением в ее состав фракции 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, с физико-химическими свойствами, приведенными соответственно в табл.1 и 2, путем их непосредственного компаундирования при нормальных условиях, подтверждается нижеприведенными примерами. Лабораторные исследования проводились на четырехшариковой машине (ЧШМ), согласно ГОСТ 9490-75 при температуре 20°С и приложенной нагрузке 20 Н.

Таблица 1
Физико-химические свойства пробы дизельного топлива№ п/пНаименование показателяЕд. изм.Значения ФактическиеМетод1Цетановое число 48ГОСТ 31 222Фракционный состав:   - 50% перегоняется при температуре°С217 - 96% перегоняется при температуре (конец перегонки)°С278ГОСТ 21 773Кинематическая вязкость при 20°Смм²/c (сСт)2.2ГОСТ 334Температура застывания, для Климатической зоны:
- умеренной°С-45ASTM D 975Температура помутнения, для Климатической зоны: -умеренной°С-30ГОСТ 50666Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле: -для дизелей общего назначения°С57ГОСТ 63567Массовая доля серы, в топливе:
- вида I%0.13ASTM D 42948Массовая доля меркаптановой серы%0.001ГОСТ 173239Содержание сероводорода отсутствуетГОСТ 1732310Испытание на медной пластинке выдерживаетГОСТ 632111Содержание водорастворимых кислот и щелочей отсутствуетГОСТ 630712Концентрация фактических смолмг/100 см³1.0ГОСТ 848913Кислотностьмг КОН на 100 см³отсутствуетГОСТ 598514Йодное числог йода/100 г0.6ГОСТ 207015Зольность%отсутствуетГОСТ 146116Коксуемость 10%-ного остатка%0.01ГОСТ 1993217Коэффициент фильтруемости 1.0ГОСТ 1900618Содержание механических примесей отсутствуетГОСТ 637019Содержание воды отсутствуетГОСТ 247720Плотность при 20°Скг/м³807ГОСТ 3900

Таблица 2
Физико-химические свойства фракции 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропиленаПОКАЗАТЕЛИЗНАЧЕНИЕКинематическая вязкость при 20°С, мм²/с23,17Йодное число, г йода на 100 г топлива3,33Плотность при 20°С, г/см³0,861Фракционный состав, °С н.к.18050%21596%288Температура застывания, °СМинус 44Температура помутнения, °СМинус 24Кислотность, мг КОН на 100 см³ топлива25,7Концентрация фактических смол, мг/100 см³ топлива73

Пример 1. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива нацело, показало, что он составляет 0,83 мм.

Пример 2. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,99 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,01 об.%, показало, что он составляет 0,82 мм.

Пример 3. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,95 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,05 об.%, показало, что он составляет 0,82 мм.

Пример 4. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,9 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,1 об.%, показало, что он составляет 0,78 мм.

Пример 5. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,5 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,5 об.%, показало, что он составляет 0,59 мм.

Пример 6. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,25 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 0,75 об.%, показало, что он составляет 0,51 мм.

Пример 7. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 99,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 1,0 об.%, показало, что он составляет 0,55 мм.

Пример 8. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 98,0 об.% и побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 2,0 об%, показало, что он составляет 0,57 мм.

Пример 9. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 96,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 4,0 об.%, показало, что он составляет 0,66 мм.

Пример 10. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 93,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 7,0 об.%, показало, что он составляет 0,66 мм.

Пример 11. Исследование диаметра пятна износа композиции жидкого топлива, состоящей из пробы дизельного топлива по примеру 1 на 90,0 об.% побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена на 10,0 об.%, показало, что он составляет 0,70 мм.

Результаты измерений диаметра пятна износа композиций жидкого топлива, согласно вышеизложенных примеров, приведены в табл.3.

Таблица 3
Диаметр пятна износа топливных композиций по примерамОбразецСодержание в образце добавки, об%Диаметр пятна износа, ммПример 10,000,83Пример 20,010,82Пример 30,050,82Пример 40,100,78Пример 50,500,59Пример 60,750,51Пример 71,000,55Пример 82,000,57Пример 94,000,66Пример 107,000,66Пример 1110,000,70

Приведенные в табл.3 данные показывают повышение смазывающей способности топливной композиции при вовлечении в ее состав присадки согласно изобретению. Положительным эффектом по сравнению с прототипом является удешевление топливной композиции, обладающей улучшенными смазывающими свойствами за счет использования побочных продуктов.

Изобретение относится к композициям жидкого топлива, содержащим присадки, улучшающие их смазывающую способность. Композиция жидкого топлива, включает 90-99,99% среднедистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2% или меньше, 0,01-10% присадки - фракции 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, содержащего алифатические спирты до С₈ от 1-18%, алифатические спирты C₈ 30-70%, алифатические спирты от C₈ и выше 20-65%. Композиция обладает повышенной смазывающей способностью, а также более экономичной за счёт использования побочных продуктов. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Композиция жидкого топлива, включающая основное количество среднедистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, отличающаяся тем, что в качестве присадки она содержит фракцию 180-320°С побочного продукта процесса гидроформилирования пропилена, содержащую алифатические спирты до C₈ от 1-18 мас.%, алифатические спирты C₈ 30-70 мас.%, алифатические спирты от C₈ и выше 20-65 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Среднедистиллятное жидкое топливо90,00-99,99Присадка0,01-10,00