топливная композиция

Формула изобретения

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.%.

Описание изобретения к патенту

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 Н ₂SO₄. Затем температуру смеси медленно поднимают до 25°С и перемешивают в течение 1 часа. Затем реакционную смесь выливают в 10%-ный водный раствор NaHCO ₃ и экстрагируют петролейным эфиром (3х40 мл). Экстракт упаривают и получают 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен с выходом 70,8% (считая на ферроцен). Брутто-формула С₂₈ Н₃₀Fe. 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 С₅Н ₅FeC₅Н₄ССН ₃(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 бензинов
Марки бензинов	Концентрации при нижнем пределе допустимости, мас.%		Концентрации при верхней пределе допустимости, мас.%		Преемственность в %
					нижний предел		верхний предел
	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ
Прямогонная Фракция 35-180°С с ОЧ 65	0,0124	0,0320	0,0186	0,0421	100	100	100	100
Стабильный газобензин с ОЧ 64	0,0150	0,0380	0,0220	0,0365	80	86	58	84
Бензин А-80	0,0250	0,0390	0,0310	0,0370	88	50	34	86
Бензин АИ-82	0,0310	0,0400	0,0370	0,0390	32	89	31	88
Бензин АИ-83	0,0550	0,0420	0,680	0,0480	24	92	28	92

Таблица 2 Оптимальная концентрация МДФПФ, используемая для получения стандартных марок бензинов
№	Марки бензинов	Количество МДФПФ, мас.%	Марки бензинов после добавления МДФПФ
1	Прямогонный бензин с ОЧ 65	0,0420	А-80
2	Стабильный газобензин с ОЧ 64	0,0380	А-80
3	Бензин с ОЧ А-80 (ИМ)	0,0320	АИ-82
4	Бензин с ОЧ АИ-82 (ИМ)	0,0420	АИ-85

Таблица 3 Результаты испытаний топливных антидетонационных присадок на основе моноалкилзамещенного ферроцена - 4-метил-2.4-дифенилпентилферроцена
Наименование показателя	Прямогонная фракция 35-180°С		Бензин А-76		Бензин АИ-92
	Исходный	0,032% образец-1	исходный	0,043% образец-2	исходный	0,12% образец-3
Детонационная стойкость
Октановое число по моторному методы	65,2
Октановое число по исследовательскому методу	-	-	-	-
Фракционный состав:
Температура начала перегонки, °С	34	32	29	29	34	34
10% бензина перегоняется при температуре, °С	52	52	55	55	72	72
50% бензина перегоняется при температуре, °С	95	95	105	108	115	117
90% бензина перегоняется при температуре, °С	140	140	105	168	180	180
конец кипения, С	170	170	200	200	204	204
остаток в колбе, об.%	1	1	0,9	0,9	0,8	0,8
остаток и потери, об.%	2,5	2,5	2,5	2,5	2,2	2,2
Давление насыщенных паров бензина мм рт.ст.	585	580	620	620	420	420
Кислотность мг КОН на 100 см 3 бензина	0,05	0,05	0,07	0,07	0,03	0,03
Содержание фактических смол, мг на 100 см 3	2,1	2,1	2,4	2,4	1,9	1,9
Индукционный период, мин	выше 900	выше 900	выше 900	выше 900	выше 900	выше 900
Испытания на медной пластинке	выдерж.	выдерж.	выдерж.	выдерж.	выдерж.	выдерж.
Механические примеси и вода	отсутствие	отсутствие	отсутствие	отсутствие	отсутстви	отсутствие

Таблица 4 Сравнительная растворимость ферроцена и МДФПФ в различных марках бензинов и других растворителях, мас.%
Марки бензинов, бензиновые фракции, органические растворители	МДФПФ				Температуры растворения
	Fe		МДФПФ		20°С		40°С		60°С		80°С
	min	max	min	max	Fe	МДФПФ,	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ
Стабильный газобензин
с ОЧ 64	27	42	135	160	27	140	30	142	33	155	42	160
с ОЧ 69	27	44	166	195	27	166	29	171	30	188	44	195
Фракция прямогон.
бензина	17	25	172	205	17	172	20	185	23	198	25	205
с ОЧ 54	17	25	175	210	17	175	19	189	24	198	25	210
Бензин с ОЧ 70	22	30	220	250	22	220	26	230	28	242	30	220
Базовый бензин с ОЧ 76	26	38	350	420	26	350	29	375	36	395	38	350
Бензин с ОЧ 80	31	44	550	780	31	550	34	640	40	710	44	780
Бензин с ОЧ 83	33	55	780	890	33	780	40	870	48	895	55	890
Ацетон	55	120	1250	1530	55	120	120	1250
Этанол	25	39	780	890	25	780	39	890
Изопропанол + 86%	29	42	675	855	29	675	40	855
воды	20	38	670	850	20	670	38	670