многофункциональная добавка к автомобильному бензину и топливная композиция, ее содержащая
Классы МПК: | C10L1/18 содержащие кислород C10L1/185 простые эфиры; ацетали; кетали; альдегиды; кетоны C10L1/22 содержащие азот C10L1/10 содержащее присадки |
Автор(ы): | Емельянов Вячеслав Евгеньевич (RU), Климова Тамара Александровна (RU), Бакалейник Аркадий Меерович (RU), Клокова Инна Викторовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-10-12 публикация патента:
27.09.2010 |
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Изобретение касается многофункциональной добавки к автомобильному бензину, содержащей, % мас.:
Метил-трет-бутиловый эфир | 20-40 |
Моющая присадка, включающая | |
модификатор трения (Хайтек 6437) | до 10 |
Стабилизатор цвета диэтиламин или | |
триэтилентетрамин | 0,01-0,2 |
Антидетонационная добавка | |
на основе ароматических аминов, | |
включающая в качестве основного | |
компонента N-метиланилин | остальное |
Изобретение также относится к топливной композиции для двигателей внутреннего сгорания.
Технический результат - добавка в заявленном интервале и соотношении компонентов наряду с высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами обладает стабильностью цвета после 1 года хранения. Автомобильные бензины с использованием предлагаемой добавки отвечают основным требованиям европейских стандартов. 2 н.п. ф-лы, 4 табл.
Формула изобретения
1. Многофункциональная добавка к автомобильному бензину, содержащая, мас.%:
Метил-трет-бутиловый эфир | 20-40 |
Моющая присадка, включающая | |
модификатор трения (Хайтек 6437) | до 10 |
Стабилизатор цвета диэтиламин или | |
триэтилентетрамин | 0,01-0,2 |
Антидетонационная добавка | |
на основе ароматических аминов, | |
включающая в качестве основного | |
компонента N-метиланилин | остальное |
2. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащая многофункциональную добавку по п.1 в количестве 0,3-3,0 мас.%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину и к топливной композиции, содержащей эту добавку.
Известно широкое использование в составах автомобильных бензинов антидетонационных добавок на основе N-метиланилина (N-MA) (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах. Справочное издание. М., Мир, 2005, с.20-30).
Известна также добавка к автомобильным бензинам на основе метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), N-MA, метанола и моющей присадки (Автомаг) при следующем соотношении компонентов, % мас.: 6,5-70 N-MA; 0,5-5 N,N-диметиланилина, 0,5-27 третичного бутилового спирта; 0,5-30 метанола; моющей присадки - не более 6, МТБЭ до 100.
Добавка вводится в автомобильные бензины в концентрации до 20% мас.
(Пат. РФ № 2139914, 1999).
Недостатком указанной добавки является высокое содержание метанола, которое повышает ее токсичность и гигроскопичность, а также снижает стабильность бензинов при хранении. Моющая присадка Автомаг эффективна для устаревших карбюраторных двигателей и практически непригодна для современных двигателей с непосредственным впрыском топлива из-за низкой эффективности по устранению смолистых отложений на впускных клапанах и инжекторах.
Наиболее близкой к заявляемой является добавка к автомобильным бензинам, содержащая, % мас.: 6,5-70 N-MA, 0,2-27 третичного бутилового спирта, не более 6,0 моющей присадки, 0,1-25 эфиров уксусной кислоты и сивушного масла и до 100 МТБЭ. В качестве моющей присадки используют присадку, содержащую продукт конденсации полиамина общей формулы NH2-(CH2)2 -(NH-CH2-CH2)n-NH2 , где n=0-4, с С7-С20 - жирными кислотами. Добавка предназначена для использования в автомобильных бензинах в концентрации до 20% мас.
(Пат. РФ № 2155793, 2000).
Недостатком добавки является наличие моющей присадки с низкой термостабильностью, не обеспечивающей возможность ее применения при эксплуатации инжекторных двигателей внутреннего сгорания.
Существенным недостатком добавки также является склонность к изменению цвета при хранении от светло-желтого до темно-коричневого (цвет по АСТМ Д 1500 от 0,5 до 8,0), а также к повышению количества отложений на впускных клапанах, особенно при использовании добавки в составе бензинов, содержащих продукты крекинга.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка многофункциональной добавки к автомобильным бензинам на основе ароматического амина, обладающей стабильностью цвета при хранении и высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами, а также топливной композиции включающей эту добавку.
Для решения поставленной задачи предлагается многофункциональная добавка к автомобильному бензину, содержащая % мас.:
Метил-трет-бутиловый эфир | 20-40 |
Моющая присадка, включающая | |
модификатор трения (Хайтек 6437) | до 10 |
Стабилизатор цвета диэтиламин или триэтилентетрамин | 0,01-0,2 |
Антидетонационная добавка на основе | |
ароматических аминов, включающая | |
в качестве основного компонента | |
N-метиланилин | остальное |
Также предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащая вышеуказанную многофункциональную добавку в количестве 0,3-3,0% мас.
Отличием заявляемого технического решения является содержание в составе добавки стабилизатора цвета диэтиламина или триэтилентетрамина и моющей присадки, включающей модификатор трения (Хайтек 6437).
Использование в составе добавки моющей присадки, включающей модификатор трения и показавшей высокие антикоррозионные свойства в композициях с ароматическими аминами, позволяет поддержать в чистоте основные элементы двигателей.
Введение в состав добавки диэтиламина или триэтилентетрамина позволяет повысить химическую стабильность, что приводит к стабилизации цвета добавки.
Добавка может использоваться как для корректировки антидетанационных свойств товарных бензинов в системе обращения, восстановления их качества, так и при разработке технологии производства ассортимента высокооктановых автомобильных бензинов, отвечающих требованиям технического регламента.
Используемые в составе добавки компоненты являются продуктами промышленного производства.
В предлагаемом составе добавки предпочтительно использование ароматического амина (N-MA) с минимальной примесью анилина, имеющего более низкую химическую стабильность и требующего применения антиокислителя.
В качестве ароматического амина в многофункциональной добавке используют N-MA технический улучшенный по СТО 00204168-001-2008 с содержанием N-MA 98,0% мас. или антидетонационную добавку на основе ароматических аминов АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007 с содержанием N-MA 98,5% мас.
В качестве оксигената используют МТБЭ по ТУ 38.103704-90 с изм. 1-5.
В качестве стабилизатора цвета используют диэтиламин технический по ГОСТ 9875-88 или триэтилентетрамин, выпускаемый фирмой AKZO NOBEL (Швеция).
В качестве моющей присадки, включающей модификатор трения, используют присадку Хайтек 6437, выпускаемую фирмой Afton Chemical (Великобритания).
Присадка Хайтек 6437 представляет маслянистую жидкость с плотностью при 15°С 0,9134 г/см3; температурой вспышки (РМС) 60°С; температурой застывания <-43°С; вязкостью при 40°С 9,44 сСт.
В органических растворителях присадка Хайтек 6437 образует прозрачный раствор и практически нерастворима в воде.
Предлагаемую многофункциональную добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования при температуре 15÷35°С путем смешения компонентов до получения однородного раствора.
Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца предлагаемой добавки, состав которых приведен в табл.1.
Функциональные и эксплуатационные свойства приготовленных образцов приведены в табл.2.
Влияние добавки на детонационную стойкость оценивалось моторным методом по АСТМ Д 2700-95(ГОСТ 511-82) на установке УИТ-85 по приросту октанового числа эталонной смеси «70» изооктана и н-гептана, взятых в соотношении 70:30 (по объему). Чем больше прирост октанового числа, тем выше антидетонационные свойства добавки. Для испытуемых образцов прирост составляет от 2,1 до 3,3 в сравнении с эталонной смесью.
Антикоррозионная эффективность добавки определялась по модифицированному методу АСТМ Д 66 5 в эталонном топливе ИТ (80% изооктана и 20% толуола по объему) в присутствии дистиллированной воды при температуре 38°С в течение 4-х часов. В соответствии с рекомендациями указанного метода для определения степени коррозии поверхности стержня после испытания приняты визуальные критерии оценки, по которым максимальная степень коррозии (более 5% поверхности стержня покрыты продуктами коррозии) оценивается в 3 балла (этот показатель получен для эталонного топлива ИТ); поверхность стержня, свободная от следов коррозии (чистый стержень), оценивается в 0 баллов; для испытуемых образцов этот показатель составляет от 0 до 2-х баллов.
Моющая эффективность по оценке склонности автомобильного бензина к образованию отложений определена испытаниями в стендовых условиях на полноразмерном двигателе ВАЗ 2101 по методу СТО АНН 40488460-001-2004 предлагаемых образцов добавки в бензине типа АИ-95 в сравнении с исходным бензином.
Моющие свойства бензина АИ-95 с предлагаемой добавкой, не содержащей моющей присадки Хайтек 6437, по методу СТО АНН 40488460-001-2004 составляют 98 мг/клапан. При наличии в добавке моющей присадки Хайтек-6437 с модификатором трения моющие свойства бензина АИ-95 значительно улучшаются (табл.2).
Оценка цвета добавки после 1 года хранения проведена визуально и по методу АСТМ Д 1500. В соответствии с указанным методом оценка цвета проводится в единицах АСТМ от 0,5 до 8 (от светло-желтого до темно-коричневого цвета). Чем больше единиц АСТМ, тем темнее цвет продукта. Из результатов, представленных в таблице 2, следует, что после 1 года хранения цвет образцов добавки визуально остался без изменения или слегка потемнел (от светло-желтого до желтого). По методу АСТМ Д 1500 установлено, что цвет соответствует от 1 до 4 единиц.
Таким образом, из данных, представленных в табл.2, видно, что разработанная добавка в заявленном интервале и соотношении компонентов наряду с высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами обладает стабильностью цвета после 1 года хранения. Наибольшую эффективность по моющим, антидетанационным и антикоррозионным свойствам показал образец № 1. В те топливные композиции, где в основном используются стабильные компоненты и не применяются спирты, можно вводить составы добавки типа 3, в остальные композиции целесообразно вводить образцы добавки типа 1 или 2.
С использованием предлагаемой добавки были приготовлены лабораторные образцы автомобильных бензинов различного компонентного состава типа Регуляр-92, Премиум-95, Супер-98 (табл.3). Образцы отвечали основным требованиям европейских стандартов и национального Технического регламента. При этом использование добавки в технологии приготовления бензина не привело к каким-либо побочным эффектам влияния на физико-химические показатели, регламентируемые стандартом (табл.4).
Таблица 1 | ||||
Состав образцов предлагаемой добавки | ||||
№ п/п | Наименование компонентов | Содержание компонентов в образцах, % мас. | ||
1 | 2 | 3 | ||
1 | МТБЭ | 20 | 30 | 40 |
2 | Диэтиламин | 0,2 | - | 0,01 |
3 | Триэтилентетрамин | - | 0,1 | - |
4 | Моющая присадка, включающая модификатор трения (Хайтек 6437) | 10,0 | 5,0 | 0 |
5 | N-MA | до 100 | до 100 | до 100 |
Таблица 2 | ||||
Функциональные и эксплуатационные свойства образцов предлагаемой добавки | ||||
№ п/п | Наименование показателей | Значение показателей образцов | ||
1 | 2 | 3 | ||
1 | Прирост октанового числа эталонной смеси «70» при концентрации добавки С=1% мас. | 3,3 | 3,1 | 2,1 |
2 | Антикоррозионная эффективность (степень коррозии стержня, баллы) при концентрации добавки С=2,0% мас. в ИТ. | 0 | 1 | 2 |
3 | Моющая эффективность, масса отложений, мг при концентрации добавки С=2,0% мас. в товарном бензине АИ-95. | 2,7 | 6,0 | 98 |
Цвет добавки визуально | ||||
4 | исходный | светло-желтый | светло-желтый | светло-желтый |
после 1 года хранения | без изменения | без изменения | темно-желтый | |
Цвет по АСТМ Д 1500 | ||||
5 | исходный | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
после 1 года хранения | 1,5 | 2,0 | 4,0 |
Таблица 3 | ||||
Компонентный состав лабораторных образцов высокооктановых бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки (массовые доли, %) | ||||
№ п/п | Наименование компонента | Регуляр-92 | Премиум-95 | Супер-98 |
1 | Бензин каталитического риформинга | 41 | 68 | 69 |
2 | Бензин каталитического крекинга | 39,5 | 10 | 4 |
3 | Прямогонная фракция НК-85°С | 9 | 2 | 0 |
4 | Газовый бензин | 9 | 12 | 5 |
5 | Алкилат | 0 | 0,5 | 6 |
6 | МТБЭ (оксигенат) | 0 | 5 | 14 |
7 | Предлагаемая добавка | 1,5** | 2,5*** | 2,0* |
Примечание. Содержание ароматических углеводородов, % об. | 33 | 41 | 41,5 | |
* - образец № 3, см. табл.1 | ||||
** - образец № 1, см. табл.1 | ||||
*** - образец № 2, см. табл.1 |
Таблица 4 | |||||
Физико-химические и антидетонационные показатели лабораторных образцов автомобильных бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки | |||||
№ п/п | Наименование показателей | Норма (ГОСТ Р 51105) | Регуляр-92 | Премиум-95 | Супер-98 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | Детонационная стойкость: октановое число, не менее по исследовательскому методу | 92,0/95,0/98,0 | 92,2 | 95,2 | 99,0 |
по моторному методу | 83,0/85,0/88,0 | 83,0 | 85,3 | 88,0 | |
2 | Концентрация свинца, мг на 1 дм3 бензина, не более | 5 | отсутствие | отсутствие | отсутствие |
3 | Л-5 Плотность при 15°С, кг/м3 | 725-780 | 749 | 765 | 776 |
4 | Массовая доля серы, %, не более | 0,0150 | 0,005 | 0,003 | 0,002 |
5 | Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см3 бензина, не более | 5 | 1,0 | 0,8 | 1,5 |
6 | Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале | Класс 1 | Класс 1 | Класс 1 | Класс 1 |
7 | Внешний вид | Прозрачный, чистый | Прозрачный, чистый | Прозрачный, чистый | Прозрачный, чистый |
8 | Объемная доля бензола, %, не более | 5,0 | 0,8 | 1Д | 1Д |
9 | Давление насыщенных паров (ДНП), кПа | 45-80 | 54 | 52 | 45 |
10 | Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре: | 15-45 | 22 | 26 | 28 |
70°С | 15-45 | 22 | 26 | 28 | |
100°С | 40-70 | 42 | 41 | 42 | |
180°С, не менее | 85 | 94 | 96 | 96 | |
Конец кипения бензина, °С, не выше Остаток в колбе, % об., не более | 215 2 | 200 1,0 | 200 1,0 | 200 1,0 | |
11 | Индекс испаряемости (ИПП) | 1000 | 691 | 702 | 647 |
Таблица № 4
Физико-химические и антидетонационные показатели лабораторных образцов автомобильных бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки
Класс C10L1/18 содержащие кислород
Класс C10L1/185 простые эфиры; ацетали; кетали; альдегиды; кетоны
Класс C10L1/22 содержащие азот
Класс C10L1/10 содержащее присадки