ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2018 года по МПК C10L1/23 C10L1/185 C10L1/22 C10L1/18 

Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к топливным композициям на основе нефтяных углеводородных топлив, преимущественно дизельного топлива с добавлением различных веществ. Композиция содержит 5-20% масс. смеси алкилнитратов спиртов С₁₀-С₁₃, 5-20% масс. смеси простых симметричных диалкиловых эфиров на основе спиртов С₁₀-С₁₃ и до 100% масс. дизельного топлива или любого углеводородного растворителя, причем в качестве исходных спиртов С₁₀-С₁₃ для получения смеси алкилнитратов и смеси простых симметричных диалкиловых эфиров используют фракцию спиртов С₁₀-С₁₃, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₁₀-С₁₃ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-1, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃. Предлагается также дизельное топливо, содержащее данную присадку в количестве 0,05-0,5% масс. Композиция позволяет увеличить цетановое число дизельных топлив на 6-8 единиц, увеличить смазывающую способность на 20-30% и снизить температуру застывания дизельных топлив на 17-20°С.

Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к топливным композициям на основе нефтяных углеводородных топлив, преимущественно, дизельного топлива с добавлением различных веществ.

В (патент США 9574152, C10L 1/18; C10L 10/02; C10L 1/19, 2017) описана присадка, представляющая собой глицерол формаль этилкарбонат, полученный при взаимодействии глицерол формаля с диэтилкарбонатом, смесь глицерол формаля этилкарбоната с диэтилкарбонатом, а также глицерол формаль метилкарбонат, полученный при взаимодействии глицерол формаля с диметилкарбонатом.

Данные присадки вводятся в дизельное топливо в количестве 50-1000 ppm. Добавление данных присадок к топливу приводит к незначительному уменьшению предельной температуры фильтруемости (на 1-2°С), незначительному увеличению цетанового числа (на 0,2-0,5 ед.).

Известна многофункциональная присадка к дизельному топливу, которая содержит: оксипропилированные жирные спирты C₆-C₁₆, сульфонат щелочноземельного металла, нитрат алифатического спирта. Однако дизельные топлива, содержащие вышеуказанную композицию присадки, не обладают требуемыми температурами застывания (патент РФ 2057788, C10L 1/18, 1996).

Известна присадка к дизельному топливу на основе нитрата алифатического спирта С₃-С₁₈, содержащего: оксипропилированные жирные спирты С₆-С₁₆, сульфонат щелочноземельного металла, сополимер фракции алкилметакрилатов С₈-С₂₄ с винилацетатом, нитрат алифатического спирта С₃-С₁₈. Недостатком дизельных топлив, содержащих эту присадку, являются их недостаточно хорошие низкотемпературные свойства, а именно они характеризуются недостаточно низкими значениями температуры замерзания (патент РФ 2057790, C10L 1/18, 1/22, 1996).

Известна добавка к дизельному топливу (патент США 5931977, C10L 1/02; C10L 1/14; C10L 10/00; C10L 10/02; C10L 1/16; C10L 1/18; C10L 1/28; (IPC1-7): C10L 1/18; C10L 1/28, 1999), представляющая собой смесь 30-55% спирта, около 25-35% кетонов, и около 3-10% кремнийсодержащих компонентов; причем в качестве спиртовой составляющей применяют смесь 18-30% метанола, 15-20% н-бутанола, 3-5% бензилового спирта; в качестве смеси кетонов используют н-циклогексанон в количестве 20-25%, и метилэтилкетон в количестве 5%-10%; в качестве кремнийсодержащих компонентов выбирают вещества из ряда: силиконовое масло, этилсиликат, а также их сочетания. Данные присадки вводятся в дизельное топливо в количестве 5-10% по объему и приводят к увеличению цетанового числа, за счет него увеличивается экономичность дизельного двигателя.

Известно, что в качестве цетаноповышающих присадок - промоторов воспламенения - могут применяться органические соединения различных классов: альдегиды, простые и сложные эфиры, нитросоединения, пероксиды, моно- и полинитраты алифатических и циклических спиртов [Лернер М.О. М.: Химия, 1979, 222 с.]. Практическое применение нашли нитраты алифатических и алициклических спиртов и, в меньшей степени, некоторые алкилпероксиды [Данилов А.М. Справочник. Применение присадок в топливах для автомобилей. М., Химия, 2000, 227 с.]. Из класса органических нитратов известно применение в качестве промоторов воспламенения циклогексилнитрата и 2-этилгексилнитрата. Эффективность пероксидов по сравнению с алкилнитратами значительно ниже [Данилов А.М. Отечественные присадки к современным дизельным топливам. Сб. трудов 5-го Международного форума "Топливно-энергетический комплекс России: региональные аспекты". 2005, 182 с.].

Известна композиция (патент США 4661120, C10L 1/14; C10L 1/18; (IPC1-7): C10L 1/18, 1987), состоящая из смеси аминов сложного состава и прочих вспомогательных компонентов. Данная присадка добавляется в дизельное топливо в количестве 0,1% масс. Данная присадка позволяет снижать предельную температуру фильтруемости на 17-26 градусов, но не влияет на прочие эксплуатационные свойства дизельного топлива.

Известна также присадка для повышения цетанового числа дизельного топлива, состоящая из предварительно смешанных циклогексилнитрата и фракции парафиновых углеводородов нормального строения от С₉-С₂₀ при массовом соотношении указанных компонентов от 4:1 до 1:4, добавляемая в дизельное топливо в количестве 0,05-0,75 масс. % (патент РФ 2309975, C10L 1/23, 2007).

В (патент РФ 2280069, C10L 1/22, C10L 1/18, 2006) описывается многофункциональная присадка к дизельному топливу на основе алкил (С₃-С₂₀)нитрата, алкилсукцинимида, сополимера высших эфиров С₆-С₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером. Недостатком дизельных топлив, содержащих эту присадку, являются их недостаточно хорошие низкотемпературные свойства, а именно температура замерзания и относительно невысокий прирост цетанового числа.

Наиболее близким к предлагаемому решению (прототипом) является присадка, описанная в (патент РФ 2604061, C10L 1/23, 2016), представляющая собой смесь 10-25 мас. % смеси алкилнитратов спиртов С₆-С₉, 10-25 мас. % смеси простых диалкиловых эфиров на основе спиртов С₆-С₉ и до 100 мас. % дизельного топлива или любого углеводородного растворителя, причем в качестве исходных спиртов С₆-С₉ для получения смеси алкилнитратов и смеси простых диалкиловых эфиров используют фракцию спиртов С₆-С₉, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₆-С₉ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-2, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃. Данная присадка добавляется в дизельное топливо в количестве 0,01-0,5 мас. %. Композиция позволяет увеличить цетановое число дизельных топлив на 4-6 единиц и снизить температуру застывания дизельных топлив на 10-15°C, однако не позволяет увеличивать смазывающую способность дизельного топлива, что является важной эксплуатационной характеристикой.

Задачей изобретения является разработка новой усовершенствованной рецептуры топливной композиции для дизельных двигателей, проявляющей удовлетворительные низкотемпературные свойства, а именно температуру замерзания, позволяющей увеличивать смазывающую способность и относительно высокий прирост цетанового числа.

Технический результат - увеличение цетанового числа, увеличение смазывающей способности и уменьшение температуры замерзания дизельного топлива до установленных нормативными документами параметров.

Технический результат достигается тем, что топливная композиция готовится на основе дизельного топлива с добавлением 0,05-0,5% масс. присадки, состоящей из 5-20% масс. смеси алкилнитратов спиртов С₁₀-С₁₃, 5-20% масс. смеси простых симметричных диалкиловых эфиров на основе спиртов С₁₀-С₁₃ и до 100% масс. дизельного топлива или любого углеводородного растворителя, причем в качестве исходных спиртов С₁₀-С₁₃ для получения смеси алкилнитратов и смеси простых симметричных диалкиловых эфиров используют фракцию спиртов С₁₀-С₁₃, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₁₀-С₁₃ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-1, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃.

Предлагается также дизельное топливо на основе нефтяного базового топлива, содержащее вышеуказанные компоненты в указанном количестве. В качестве базового дизельного топлива применяется топливо марки «Летнее» согласно ГОСТ 305-2013. Отличие предлагаемого технического решения состоит в использовании компонентов нового состава и различном Соотношении компонентов.

Способ получения цетаноповышающего компонента (Компонент А) присадки к дизельному топливу включает нитрование спиртов, где в качестве спиртов используют фракцию спиртов С₁₀-С₁₃, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₁₀-С₁₃ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-1, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃. Нитрование проводят 7-12-кратным мольным избытком азотной кислоты концентрации 50-80% в присутствии 2-7% масс. от массы азотной кислоты гетерогенного суперкислого катализатора на основе сульфатрованного оксида циркония - ZrO₂/SO₄^2-/γ-Al₂O₃ в интервале температур от 5°С до 15°С. Для предотвращения окисления фракции спиртов С₁₀-С₁₃ азотной кислотой процесс проводят в присутствии карбамида в количестве 0,1-2,0%.

Способ получения компонента присадки к дизельному топливу, понижающего температуру замерзания (Компонент Б), включает межмолекулярную дегидратацию спиртов, где в качестве спиртов используют фракцию спиртов С₁₀-С₁₃, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₁₀-С₁₃ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-1, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃. Дегидрирование проводят на кислотных катализаторах типа катионитов.

Компонент В - дизельное топливо или любой углеводородный растворитель.

Присадку готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре в течение 60 минут. Присадки вводят в состав дизельного топлива в виде 35%-ного концентрата в дизельном топливе или другом углеводородном растворителе.

Состав образцов предлагаемой присадки приведен в табл. 1. Было приготовлено три образца дизельного топлива с различным содержанием предлагаемой присадки. Сравнительные результаты для параметров базового топлива и топлива с добавлением 0,05% масс. присадки приведены в табл. 2.

Полученные данные позволяют говорить о значительном увеличении цетанового числа, увеличении смазывающей способности и уменьшении температуры застывания, т.е. о значительном улучшении потребительских качеств дизельного топлива.

Изобретение описывает топливную композицию для дизельных двигателей, которая в качестве присадки к дизельному топливу содержит 5-20% масс. смеси алкилнитратов спиртов С₁₀-С₁₃, 5-20% масс. смеси простых симметричных диалкиловых эфиров на основе спиртов С₁₀-С₁₃ и до 100% масс. дизельного топлива или любого углеводородного растворителя, причем в качестве исходных спиртов С₁₀-С₁₃ для получения смеси алкилнитратов и смеси простых симметричных диалкиловых эфиров используют фракцию спиртов C₁₀-C₁₃, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₁₀-С₁₃ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-1, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃. Технический результат заключается в увеличении цетанового числа дизельных топлив на 6-8 единиц, в увеличении смазывающей способности на 20-30% и в снижении температуры застывания дизельных топлив на 17-20°С. 2 табл.

Топливная композиция для дизельных двигателей, отличающаяся тем, что в качестве присадки к дизельному топливу, используется 5-20% масс. смеси алкилнитратов спиртов С₁₀-С₁₃, 5-20% масс. смеси простых симметричных диалкиловых эфиров на основе спиртов С₁₀-С₁₃ и до 100% масс. дизельного топлива или любого углеводородного растворителя, причем в качестве исходных спиртов С₁₀-С₁₃ для получения смеси алкилнитратов и смеси простых симметричных диалкиловых эфиров используют фракцию спиртов С₁₀-С₁₃, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов С₁₀-С₁₃ водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-1, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al₂O₃.