ОЧИЩАЮЩАЯ ПРИСАДКА К ТОПЛИВУ И ТОПЛИВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК C10L1/18 C10L1/22 C10L1/232 

Изобретение относится в присадкам к топливу, в частности к очищающим присадкам, а также к топливам, включающим их.

Известная очищающая присадка к топливу, содержащая азот- и/или кислородсодержащее поверхностно-активное вещество, в качестве которого используют соединение карбоновых кислот формулы R₁-СООН, где R₁ - содержит 12-18 атомов углерода с низкомолекулярными аминами формулы:

R₂-N(-R₃)₂, где R₂=H-; CH₃-; C₂H₅-; R₃=CH₃-; C₂H₅-; С₃Н₇-; С₄Н₉- в сочетании с жидкими азот- и/или кислородсодержащими веществами с молекулярной массой от 46 до 500 у.е., способными растворяться в воде при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Карбоновые кислоты - 20-60;

Низкомолекулярные амины жидкие азот- и/или кислородсодержащие вещества - остальное (см. патент RU №2155212, М. кл. C10L 1/18, C10L 1/22, опубл. 27.08.2000 г.)

Техническим результатом, на решение которого направлена известная присадка, является значительное снижение количеств отложений не только в топливной системе, но и на поверхности деталей внутрицилиндрового пространства, в том числе и на поршневых кольцах.

Однако, известный состав присадки в своем составе содержит карбоновые кислоты, которые не эффективны в двигателях, имеющих систему впрыска. А низкомолекулярные амины обладают повышенной летучестью, пары которых токсичны. Кроме того, низкомолекулярные амины имеют недостаточную стабильность.

Известна полиалкенаминная композиция, предназначенная в качестве присадки для топлива или смазочного материала, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая, по меньшей мере, один полиалкенамин в растворителе, выбранном из группы, включающей смеси компонентов L1, L2, где L1 представляет собой, по меньшей мере, один n- или изо-С₁₀-С₁₄ - парафин, а L2 представляет собой, по меньшей мере, один С₁₀ С₁₄ - нафтен, причем L1 и L 2 взяты в соотношении от 10:90 до 90:10. Технический результат состоит в улучшении технологических свойств полиалкенаминовой композиции, в частности к применению данных композиций в качестве присадок для улучшения очищающего действия топлива во впускных системах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным зажиганием. Другой, обычной присадкой, добавляемой к топливу вместе с заявляемой присадкой в виде предварительно подготовленного композиции, являются металлоцены, такие как ферроцен (см. патент RU №2337116, М. кл. C08L 23/26, C10L 1/22 и др. опубл. 10.05.2006 г.).

Однако заявленная композиция имеет узкую область применения, она предназначена для карбюраторных двигателей и не предназначена для ее использования в системах впрыска топлива различной модификации и в дизельных двигателях.

Кроме того, она только в составе с другими присадками придает топливу необходимые очищающие свойства, то есть требуется наличие дополнительных присадок, дополнительное их смешивание, что ухудшает технологичность изготовления и требует дополнительных затрат.

В известной композиции используют полимерную основу, которая значительно снижает срок службы известной композиции - до 30 дней, что значительно ухудшает потребительскую составляющую данной присадки.

При этом, имеется вероятность несовместимости полимерной основы с некоторыми из многочисленных добавок в составе товарного бензина, что не исключает снижение температуры помутнения топлива при введении присадки в бензин неизвестного состава

Помимо этого, полимерный компонент известной присадки обладает полидисперсностью в очень широких пределах, что вызвано общими технологическими ограничениями на возможность контроля реакций полимеризаций и аминирования. В связи с этим, конечная композиция присадки, содержащая полиалкенамин, имеет нестабильность своих физических и химических параметров, что в конечном итоге приводит и к нестабильности показателей ее эффективности.

Используемые в известной композиции растворители являются продуктами последующей переработки продуктов первичной переработки нефти, что делает их менее доступными.

Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение является создание очищающей присадки к топливам, имеющей широкую область применения, значительный срок службы, стабильные высокие показатели эффективности, совместимость с различными иными добавками и использующей доступное сырье для своего изготовления.

Еще одним техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемого изобретения, является создание топлива, снабженного заявляемой присадкой, обеспечивающего более эффективное ремонтно-профилактическое воздействие на двигатель, имеющий отложения в топливной системе и на деталях внутрицилиндрового пространства, в том, числе на поршневых кольцах.

Указанный технический результат достигается тем, что очищающая присадка к топливу для двигателей внутреннего сгорания, содержащая азотсодержащие органические вещества, растворитель и ферроцен, согласно изобретению, дополнительно содержит диметилформамид, конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:

и азот- и кислородсодержащие органические вещества общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R₃), где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода; R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=H; CH3; C2H5O, в качестве азотсодержащих органических веществ используют вещества общей формулы (R₁)(R₂)N(CH₂)_x N(R₃)(R₄), где R₁=H; CH3; R₂=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода, R₃=H; CH3; CH3C(О) R₄=H; CH3; CH3C(О) x = не менее 2, а в качестве растворителей используют ароматический углеводородный растворитель общей формулы C₆H₃(R₁)(R₂)(R₃), где R₁=H; CH3; R₂=H; CH3; R₃=H; CH3 и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Другой технический результат достигается тем, что в топливе для двигателей внутреннего сгорания на основе углеводородного топлива, содержащего, по крайней мере, одну очищающую присадку, согласно изобретению, в качестве очищающей присадки оно содержит присадку, используемую для решения первого технического результата, в количестве от 1·10^-4 до 30 мас.%

Заявителем экспериментально установлено, что дополнительное введение диметилформамида, конденсированных гетероциклических соединений на основе бензотриазола или его солей общей формулы

азот- и кислородсодержащих органических веществ общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R₃), где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода; R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=Н; CH₃; C2H5O, и использование в качестве азотсодержащих органических веществ общей формулы (R₁)(R₂)N(CH₂)_x N(R₃)(R₄), где R₁=H; CH3; R₂=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода, R₃=Н; CH3; CH3C(О) R₄=H; CH3; CH3C(О) x = не менее 2, а в качестве растворителей ароматический углеводородный растворитель общей формулы C₆H₃(R₁)(R₂)(R₃), где R₁=H; CH3; R₂=H; CH3; R₃=H; CH3 и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C способствую достижению указанных технических результатов.

Так расширение области применения заявляемой композиции обеспечивается за счет того, что благодаря заявляемому составу, она может использоваться не только для карбюраторных, но и для дизельных двигателей и для двигателей, имеющих систему впрыска топлива различных модификаций. При этом, срок хранения, без снижения очищающих и эксплуатационных свойств заявленной композиции составляет 3 года.

Заявляемая композиция обладает высокой стабильностью, что свидетельствует о значительной чистоте исходных компонентов и отсутствием нежелательных реакций между ними. Поверхностно-активные вещества, входящие в состав заявляемой композиции, обеспечивают высокую совместимость с различными добавками, находящимися в топливах, за счет чего они не изменяют температуру помутнения топлива и не приводят к нежелательным реакциям между добавками и присадкой.

Используемые в известной композиции растворители, являются продуктами первичной переработки нефти, что делает их более доступными.

Заявителем экспериментально подобран наиболее оптимальный количественный состав входящих в композицию ингредиентов, который подтвержден многочисленными испытаниями.

Технология производства заявляемой присадки.

1. В стальной резервуар с возможностью разогрева содержимого наливают алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не ниже 260°C например, керосин 100% закладки. Включают разогрев и нагревают до температуры 80°C.

2. В разогретый керосин вносят 100% закладки азотсодержащих органических веществ общей формулы (R₁)(R₂)N(CH₂)_xN(R₃)(R₄), где R₁=H; CH3; R₂=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода, R₃=Н; CH3; CH3C(О) R₄=Н; CH3; CH3C(О) x = не менее 2 и 100% закладки азот- и кислородсодержащих органических веществ общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R₃), где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода; R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=Н; CH3; C2H5O.

3. Включают интенсивное перемешивание содержимого резервуара, поддерживая температуру 90-95°C.

4. По истечении 2 часов охлаждают получившийся раствор до температуры не более 30°C.

5. Аналогичным образом приготавливают раствор конденсированного гетероциклического соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:

и ферроцена в ароматическом углеводородной растворителе общей формулы C₆H₃(R₁)(R₂)(R₃), где R₁=H; CH3; R₂=H; CH3, например орто-ксилоле, или мета-ксилоле, или толуоле, или триметилбензоле.

6. При интенсивном перемешивании проводят смешивание приготовленных по п.4 и п.5 растворов.

7. При интенсивном перемешивании проводят смешивание приготовленного по п.6 раствора с диметилформамидом 100% закладки до получения однородного, прозрачного раствора.

8. Полученный конечный раствор разбавляют углеводородным топливом до требуемых значений концентрации присадки от 1·10^-4 до 30 об.%. Оценка эксплуатационных показателей:

Процедура тестирования проводиться в два этапа:

Этап 1 заключается в пропускании через загрязненную подложку потока раствора очищающей присадки в топливе

Этап 2 - промывка подложки потоком бензина.

Оценка моющей способности производится по изменению массы подложки после очистки.

Испытание по оценке моющей способности заключается в очистке заявляемым составом специально загрязненных латунных калибровочных сеток с диаметром ячейки 0,2 мм, нарезанных кругами диаметром 48 мм, загрязнения на которых повторяли устойчивые, не смываемые бензином отложения в форсунках инжектора. Время испытаний: 10 минут работы, 10 минут выключение на замачивание и снова 10 минут работы, после чего жидкость сливают, заливают бензин и еще 30 минут - имитации работы двигателя в штатном режиме. После этого, сетку вынимают, в течение часа сушат на бумажном фильтре, после чего происходит взвешивание и визуальное изучение площади очистки на просвет. Далее с целью выявления несмываемых отложений, в течение 3 часов сетку замачивают в специальной агрессивной жидкости и вновь взвешивают и изучают на просвет. Взвешивание осуществляют на электронных весах с точностью до 0,01 г.

Данные испытания показали следующие результаты:

- уменьшение веса сетки после промывки на установке (в мг): 48 мг;

- площадь очищенной поверхности после промывки на установке (в % от общей поверхности): 93%;

- площадь несмываемых отложений (в % от общей поверхности): нет.

Эффективность очистки заявляемого состава на детали автомобиля

- форсунке.

Суть эксперимента заключается в следующем:

1. С двигателя с пробегом 80-100 тыс.км снимают форсунки.

2. Снятые форсунки распиливают и извлекают иглу запорного клапана. Игла клапана при таком пробеге покрыта большим количеством отложений.

3. Иглу помещают в прозрачный корпус, через который течет подогретая - жидкость для промывки инжектора заявленного состава.

4. Через стеклянную стенку прозрачного корпуса следят за растворением отложений на игле.

5. Результат:

- более 50% загрязнений удаляются на первой минуте контакта с жидкостью заявленного состава;

- более 90% загрязнений удаляются за 5 минут контакта с жидкостью заявленного состава.

- 30-ти минутного цикла промывки форсунок с помощью жидкости заявленного состава более чем достаточно для гарантированной чистоты форсунок. При этом, высокая эффективность состава, позволяет проводить промывку на щадящих и не требующих повышенных оборотов двигателя режимах.

В состав заявляемых присадок заложен метод «вымывного» воздействия на углеводородные отложения. Именно этот метод позволяет обеспечить полную безопасность действия присадки. Эффект «мягкой» очистки достигается не за счет снижения агрессивности состава, а за счет принципиально иного способа воздействия. Заявленный состав химически активных компонентов вначале изменяет молекулярную структуру отложений, превращает их из смолистого и твердого состояния в подобие рыхлого желе, а затем происходит постепенное вымывание отложений от верхнего слоя к нижнему. За счет такого подхода обеспечивается, во-первых, бережная и безопасная очистка, т.к. присадка полностью исключает отслоение крупных частиц грязи, которые, как раз и засоряют фильтры, жиклеры, и т.п.«тонкие» места, а во-вторых, достигается уникальный по результативности эффект очистки всех узлов топливной системы двигателя, начиная с топливного бака и заканчивая камерой сгорания от любых типов грязевых отложений.

Заявляемый состав является универсальным, так как:

- значительно повышает моющие свойства топлива;

- снижает нагарообразование в двигателе и на свечах зажигания до 50%;

- снижает скорость коррозии в 5 раз;

- снижает токсичность отработавших газов;

- предупреждает процессы обледенения;

- не отравляет катализатор;

- при регулярном использовании снижает расход топлива гарантированно на 4%, по отзывам отдельных автовладельцев - до 12%.

Примеры использования заявляемой присадки.

Очистка систем впрыска инжекторных, карбюраторных и дизельных двигателей. Присадку в количестве 0,02 л предварительно смешивают с 0,3 л любого углеводородного растворителя и вносят в топливный резервуар с 40-60 литрами бензина. Концентрация присадки при этом составляет от 3,33·10^-2 до 5·10^-2 об.%.

В отличие от большинства активных добавок, не вызывает засорения форсунок у инжекторных и карбюраторных двигателей загрязнениями, накопившимися в топливных баках, трубопроводах и фильтрах, так как активируется непосредственно в работающем двигателе. Быстро удаляет вредные отложения из распылителей и их фильтров, промывает управляющий редукционный клапан. Очищает впускные клапаны и детали камер сгорания. Связывает воду, предупреждая процессы коррозии и обледенения. Рекомендуется использовать каждые 1,5-3,0 тыс.км.

Очистка топливной системы. Присадку в количестве 0, 0025 л предварительно смешивают с 0,3 л. бензина и вносят в топливный резервуар с 40-60 л бензина. Концентрация присадки при этом составляет от 41,6×10^-4 до 62,5×10^-4 об.%.

Механизм комплексного воздействия моющих компонентов на отложения гарантировано исключает возможность засорения деталей топливной системы. Обеспечивает полное сгорание топливной смеси. Одинаково эффективна для карбюраторных и инжекторных двигателей. Рекомендуется для регуляторного использования при каждой заправке автомобиля.

Защита от образования новых отложений в топливной системе автомобиля

Присадку в количестве 0,01 л предварительно смешивают с 0,3 л. бензина и вносят в топливный резервуар с 10000 л бензина. Концентрация присадки при этом составляет 1×10^-4 об.%.

Воздействие моющих компонентов предотвращает возникновение новых отложений и гарантировано исключает возможность засорения деталей топливной системы. Обеспечивается лучшее сгорание топливной смеси. Одинаково эффективна для карбюраторных и инжекторных двигателей. Рекомендуется для использования на нефтеперерабатывающих предприятиях в качестве функциональной добавке в составе товарных бензинов и дизельного топлива.

Промывка инжекторных систем. Используется как топливо. Концентрация присадки при этом составляет от 10 до 30 об.%. Используется на специальном оборудовании в автосервисах. Технология очистки:

отключается штатный подкачивающий насос, в топливную магистраль подключается пневмостанция (или другое устройство, способное подавать препарат под небольшим давлением, приблизительно 2,0-2,5 атм. Запускают двигатель непосредственно на препарате в качестве топлива и производят процедуру очистки в течение времени, пока не выработается вся порция препарата. Во время процедуры очистки рекомендуется делать небольшие перегазовки (до 2000-3000 об/мин). После процедуры очистки рекомендуется заменить свечи зажигания на новый комплект.

Для удобства фасовки, хранения и дозирования возможно предварительное разбавление заявляемой присадки любым углеводородным топливом до соотношения - присадка: топливо от 1:1 до 1:10000, как непосредственно перед внесением в топливо, так и заранее. Предварительное разбавление присадки в топливе не изменяет показатели допустимого срока хранения, показателей эффективности, стабильности и прочие функциональные характеристики.

Примеры составов заявляемой присадки приведены в таблице.

Ингредиенты (масс %) Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Пример 7 Пример 8 Азотсодержащие органические вещества, общей формулы (R₁)(R₂)N(CH2)_xN(R3)(R4)                 Duomeen CD(N-кокоалкил-1,3-диаминопропан) 5         5     Duomeen N (N-таловыйалкил-1,3диаминопропан)   7             Duameen HT Flake (Nгидрогенированныйталовыйалкил-1,3-диаминопропан)     10       5   ACETADIAMIN T50 (N-таловыйалкил-1,3диаминопропан ацетат)       30         Duomac Т (N-таловыйалкил-1,3-диаминопропан диацетат)         25       TRIAMIN (N-таловыйалкил-этилендиамин)               15 Азот- и кислородсодержащие органические вещества общей формулы R₁C(O)N(R₂)R₃)                 Диэтаноламиды жирных кислот пальмового масла                 Comperlan LS 15               Conco Emulsifier K   35 35           Crillon CDY       15         Ceclomide CD           70     Liethanolamine, coconut fatty asids conensate             80   Empilan 2502               5 Моноэтаноламиды жирных кислот пальмового масла                 Loramine C212       5       45

Mackamide CMA 5                               Mackpeart DR 14V     5   29       Ароматический углеводородный растворитель общей формулы C₆H₃(R₁)(R₂)(R₃)                 Орто-ксилол 0,5       2,5       Мета-ксилол   4,0       3,0     Толуол     3,0       0,5 1,5 триметилбензол       5,0         Алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C                 Керосин 62,99               Уайт-спирит   35,8     21,35     18,1 Нефрас-С4-150/200       37,2     3,99   Нефрас-С3-94/99     11,9     7,98     Конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:
                1Н-1,2,3-Бензотриазол                 RusminnR 1,5       2,0       Seetec ВТ   3,0       4,0     Seetec BT-R     5,0       0,5   Verzone Crista       0,5       1,0 Ферроцен 0,01 0,2 0,1 0,3 0,15 0,02 0,01 0,4 Диметилформамид 10 15 30 12 20 10 10 14

Изобретение относится в присадкам к топливу, в частности к очищающим присадкам, а также к топливам, включающим их. Описана очищающая присадка к топливу, содержащая азотсодержащие органические вещества, растворитель и ферроцен и дополнительно содержащая диметилформамид, конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей и азот- и кислородсодержащие органические вещества, в качестве растворителей используют ароматический углеводородный растворитель и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C; и топливо для двигателей внутреннего сгорания, содержащее вышеприведенную очищающую присадку в количестве от 1·10^-4 до 30 об.%. Технический результат - повышение показателей эффективности, увеличение срока службы, расширение области применения. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Очищающая присадка к топливу, содержащая азотсодержащие органические вещества, растворитель и ферроцен, отличающаяся тем, что дополнительно содержит диметилформамид, конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:

и азот- и кислородсодержащие органические вещества общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R₃),
где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода;
R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=H; CH3; C2H5O,
в качестве азотсодержащих органических веществ используют вещества общей формулы (R₁)(R₂)N(CH₂)_xN(R₃)(R₄),
где R1=H; CH3; R₃=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода,
R₃=H; CH3; CH3C(O)
R₄=H; CH3; CH3C(O)
x = не менее 2,
а в качестве растворителей используют ароматический углеводородный растворитель общей формулы
C₆H₃(R₁)(R₂)(R₃), где
R₁=H; CH3;
R₂=H; CH3;
R₃=Н; CH3
и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
азотсодержащие органические вещества   общей формулы (R₁)(R₂)N(CH₂)_xN(R₃)(R₄) 5-30 азот- и кислородсодержащие органические   вещества общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R₃) 20-80 диметилформамид 10-30 ароматический углеводородный растворитель   общей формулы (R₆ H₃(R₁)(R₂)(R₃) 0,5-5 конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы  

2. Топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе углеводородного топлива, содержащее, по крайней мере одну очищающую присадку, отличающееся тем, что в качестве очищающей присадки оно содержит присадку по п.1 в количестве от 1·10^-4 до 30 об.%.