ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК C10L1/30 

Данное изобретение относится к топливным композициям на основе бензинов с добавлением антидетонационных присадок и может быть использовано при приготовлении высокооктановых бензинов.

Известна топливная композиция на основе бензина, содержащая в качестве антидетонационной присадки тио-бис-(алкилфенол-феноляты) переходных металлов, например кобальта, железа (US 4536192, 20.08.1985, C10L 1/30).

Недостатком известной композиции является незначительное увеличение октанового числа основы, т.е. всего на 0,4-2 пункта.

Более близкой к предлагаемой топливной композиции по сущности и достигаемому результату является композиция на основе бензина, содержащего в качестве антидетонационной присадки ферроцен (Fc) и его алкилпроизводные с добавлением карбоновых кислот и их сложных эфиров, а также нелетучих полярных соединений (US 4525174, 25.06.1985, а также US 4525174, 24.04.1985, C10L 1/18).

Недостатком этой композиции является сложность приготовления и сложный состав химических продуктов, использование в больших количествах экологически вредных продуктов, а также возможность использования только при достаточно высоких октановых числах бензина и невозможность использования в низкооктановых бензинах.

Целью заявленного изобретения является расширение ассортимента используемых в качестве основы бензинов, а также обеспечение экологической безопасности.

Поставленная цель достигается топливной композицией на основе бензина с добавлением в качестве антидетонационной присадки 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена (МЖФПФ) в количестве 0,032-0,12 мас.%, предпочтительно до 0,042 мас.%.

Использование МЖФПФ в качестве антидетонационной присадки эффективно тем, что введение изоструктурного заместителя, содержащего алкилароматические радикалы, в формулу ферроцена, с одной стороны, за счет увеличения молекулярной массы самого соединения (421 ед.), позволяет снизить содержание железа почти в 2,5 раза по сравнению с ферроценом. В частности, в МЖФПФ, так же как и в ферроцене, содержится 56 ед. железа, но молекулярная масса ферроцена равна 186 ед., т.е. в 2,5 раза меньше.

С другой стороны, это дает возможность увеличить общий расход самого соединения для достижения цели, т.е. для увеличения октанового числа топлива.

При использовании больших количеств ферроцена возникают серьезные проблемы, связанные с отложением металла и его оксидов в камере сгорания, на поверхностях клапанов и свечах зажигания при сгорании топлива, что тем самым приводит к нарушению их работы, перегрузке и коррозии, поверхностному воспламенению и, в конечном счете, к ухудшению мощностных и экономических характеристик двигателя, преждевременному выходу его из строя.

Таким образом, при допустимой норме железа 37 мг/л возможно увеличение концентрации 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена почти в 2,5 раза.

Кроме этого, предложенная присадка может быть использована в бензинах с различным октановым числом, равным от 65 до 92.

Предложенная присадка обладает также отличной растворимостью в различных органических растворителях.

Способ получения 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена. К смеси 1,76 г (0,1 ммоль) ферроцена и 2,16 г (0,1 ммоль) ди-альфа-метилстирола, охлажденной до минус 13-15°С, в течение 20 мин добавляют Н₂SO₄. Затем температуру смеси медленно поднимают до 25°С и перемешивают в течение 1 часа. Затем реакционную смесь выливают в 10%-ный водный раствор NaHCO₃ и экстрагируют петролейным эфиром (3х40 мл). Экстракт упаривают и получают 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен с выходом 70,8% (считая на ферроцен). Брутто-формула С₂₈Н₃₀Fe. Молекулярный вес 422. Т.плавления 68-69°С. Результаты элементного анализа: вычислено С - 79,6, Н - 7,1, Fe - 13,3; найдено С - 79,1, Н - 7,3, Fe - 13,6. Структурная формула синтезированного соединения С₅Н₅FeC₅Н₄ССН₃(Ph)СН₂С(Pb)(СН₃)₂

Антидетонационная способность (преемственность) 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена и ферроцена в различных марках бензинов отражена в табл.1.

В табл.2 приведены оптимальные концентрации использования МЖФПФ для получения стандартных бензинов.

В табл.3 приведены результаты испытаний МЖФПФ.

В табл.4 приведены сравнительные характеристики ферроцена и МЖФПФ в различных марках бензина и органических растворителях.

Как видно из представленных результатов, МЖФПФ превосходит ферроцен по антидетонационным свойствам, почти в 8-40 раз лучше растворяется в бензинах и в 2-50 раз в органических растворителях.

Таблица 1
Преемственность Fe и МДФПФ к различным маркам бензиновМарки бензиновКонцентрации при нижнем пределе допустимости, мас.%Концентрации при верхней пределе допустимости, мас.%Преемственность в %нижний пределверхний пределFeМДФПФFeМДФПФFeМДФПФFeМДФПФПрямогонная Фракция 35-180°С с ОЧ 650,01240,03200,01860,0421100100100100Стабильный газобензин с ОЧ 640,01500,03800,02200,036580865884Бензин А-800,02500,03900,03100,037088503486Бензин АИ-820,03100,04000,03700,039032893188Бензин АИ-830,05500,04200,6800,048024922892

Таблица 2
Оптимальная концентрация МДФПФ, используемая для получения стандартных марок бензинов№Марки бензиновКоличество МДФПФ, мас.%Марки бензинов после добавления МДФПФ1Прямогонный бензин с ОЧ 650,0420А-802Стабильный газобензин с ОЧ 640,0380А-803Бензин с ОЧ А-80 (ИМ)0,0320АИ-824Бензин с ОЧ АИ-82 (ИМ)0,0420АИ-85

Таблица 3
Результаты испытаний топливных антидетонационных присадок на основе моноалкилзамещенного ферроцена - 4-метил-2.4-дифенилпентилферроценаНаименование показателяПрямогонная фракция 35-180°СБензин А-76Бензин АИ-92Исходный0,032% образец-1исходный0,043% образец-2исходный0,12% образец-3Детонационная стойкость      Октановое число по моторному методы65,2     Октановое число по исследовательскому методу----  Фракционный состав:      Температура начала перегонки, °С34322929343410% бензина перегоняется при температуре, °С52525555727250% бензина перегоняется при температуре, °С959510510811511790% бензина перегоняется при температуре, °С140140105168180180конец кипения, С170170200200204204остаток в колбе, об.%110,90,90,80,8остаток и потери, об.%2,52,52,52,52,22,2Давление насыщенных паров бензина мм рт.ст.585580620620420420Кислотность мг КОН на 100 см³ бензина0,050,050,070,070,030,03Содержание фактических смол, мг на 100 см³2,12,12,42,41,91,9Индукционный период, минвыше 900выше 900выше 900выше 900выше 900выше 900Испытания на медной пластинкевыдерж.выдерж.выдерж.выдерж.выдерж.выдерж.Механические примеси и водаотсутствиеотсутствиеотсутствиеотсутствиеотсутствиотсутствие

Таблица 4
Сравнительная растворимость ферроцена и МДФПФ в различных марках бензинов и других растворителях, мас.%Марки бензинов, бензиновые фракции, органические растворителиМДФПФТемпературы растворенияFeМДФПФ20°С40°С60°С80°СminmaxminmaxFeМДФПФ,FeМДФПФFeМДФПФFeМДФПФСтабильный газобензин            с ОЧ 64274213516027140301423315542160с ОЧ 69274416619527166291713018844195Фракция прямогон.            бензина172517220517172201852319825205с ОЧ 54172517521017175191892419825210Бензин с ОЧ 70223022025022220262302824230220Базовый бензин с ОЧ 76263835042026350293753639538350Бензин с ОЧ 80314455078031550346404071044780Бензин с ОЧ 83335578089033780408704889555890Ацетон5512012501530551201201250    Этанол25397808902578039890    Изопропанол + 86%29426758552967540855    воды20386708502067038670    

Использование: при получении высокооктановых бензинов. Сущность изобретения: композиция в качестве антидетонационной присадки содержит 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен в количестве 0,032-0,12 мас.%, предпочтительно в количестве до 0,042 мас.%. Технический результат: улучшение антидетонационных свойств. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Топливная композиция на основе бензина с добавлением антидетонационной присадки, отличающаяся тем, что в качестве антидетонационной присадки содержит 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен в количестве 0,032-0,12 мас.%.2. Топливная композиция на основе бензина по п.1, отличающаяся тем, что содержит присадку в количестве до 0,042 мас.%.