Многофункциональная добавка к жидким топливам

 

Сущность изобретения: многофункциональная добавка содержит, мас. % : циклопентадиенилтрикарбонил марганца 2,5 - 5; монометиланилин 75,3 - 80,6; гексакарбонилмолибден 0,2 - 0,3; олеиновая кислота 0,3 - 0,5; толуол до 100. 2 табл.

Изобретение относится к области получения высокооктановых жидких топлив за счет использования добавок, регулирующих процесс горения топлив, в частности на основе элементоорганических соединений.

Известно использование в качестве антидетонационной добавки к жидкому топливу, в частности к бензину, циклопентадиенилтрикарбонила марганца (ЦТМ) [1] .

При добавлении в бензин ЦТМ октановое число топлива повышается всего лишь на 6 ед. , но при этом нарушается работа свечей зажигания и требуется частая очистка свечей от нагара.

Топливо с добавкой нестабильно, даже при недлительном хранении (в течение 3-4 ч) выпадает осадок.

Известно использование в качестве антидетонационной добавки к бензину технического монометиланилина или экстралина [2] . Октановое число в случае добавки экстралина в количестве до 1% повышается всего на 3-4 ед. , увеличение же количества добавки вызывает смолообразование при эксплуатации топлива.

В патенте [3] описан способ уменьшения загрязнения свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, содержащем марганецорганические соединения, в том числе и ЦТМ, предусматривающий введение в топливо добавок органических производных молибдена, например нафтената.

Топливо с такого рода присадками плохо распределяется по цилиндрам и в виде отложений осаждается во впусковой системе.

Кроме того, концентрация добавки молибдена, требуемая для обеспечения ликвидации данного недостатка, приводит к снижению детонационной стойкости топлива - снижению октанового числа.

Известно, что совместное применение некоторых элементоорганических соединений и ароматических аминов позволяет получить синергетический антидетонационный эффект.

Так, в патенте [4] отмечается, что в бензинах, содержащих тетраэтилсвинец, с октановым числом более 90 при совместном присутствии растворов элементоорганических соединений марганца, в том числе ЦТМ, никеля в монометиланилине наблюдается эффект синергизма.

Октановое число таких топлив повышается до 10 ед.

Однако при горении топлив, содержащих ЦТМ и ароматические амины, наблюдается резкое снижение работоспособности свечей зажигания вследствие образования мостиков, частично или полностью перекрывающих искровый зазор, а также выпадение осадков при пребывании таких топлив под воздействием света.

Изобретение направлено на создание многофункциональной добавки, позволяющей повысить октановое число жидких топлив, поддерживая его на требуемом уровне в процессе эксплуатации топлива, увеличить стабильность топлива и эффективность работы свечей зажигания, а также снизить концентрацию высокотоксичных компонентов, выделяющихся в окружающую среду при сгорании жидких топлив.

Многофункциональная добавка для жидких топлив, включающая циклопентадиенилтрикарбонил марганца и монометиланилин в качестве ароматического амина, отличается от прототипа тем, что она дополнительно содержит гексакарбонилмолибден, олеиновую кислоту и толуол в качестве растворителя при следующих соотношениях компонентов, мас. % : циклопентадиенилтрикарбонил марганца 2,5-5, гексакарбонилмолибден 0,2-0,3, монометиланилин 75,3-80,6, олеиновая кислота 0,3-0,5; толуол остальное.

Использование данной добавки позволяет повысить октановое число жидких топлив на 10-14 единиц, повысить стабильность топлива более чем в 10 раз в процессе его эксплуатации, а также более чем в три раза повысить эффективность работы свечей зажигания. Кроме того, использование этой добавки, повышающей октановое число жидкого топлива, делает возможным изъять из обращения высокооктановые бензины, содержащие соединения тетраэтилсвинца (ТЭС), снижая при этом концентрацию высокотоксичных веществ, выделяющихся в окружающую среду при сгорании топлива, содержащего ТЭС.

Содержание ЦТМ в заявляемой добавке в иных количественных соотношениях, а именно ниже 2,5 мас. % не обеспечивает увеличение октанового числа топлива до требуемого значения; увеличение же количества указанного компонента более 5 мас. % нецелесообразно, т. к. не приводит к росту октанового числа топлива, увеличивая при этом нагарообразование.

Гексакарбонилмолибден в количестве ниже 0,2 мас. % снижает работоспособность свечей зажигания, а выше 0,3 мас. % приводит к снижению октанового числа.

Использование монометиланилина в количестве ниже 75,3 мас. % не позволяет повысить октановое число топлива, т. е. увеличить антидетонационную эффективность топлива, а выше 80,6 мас. % приводит к смолообразованию при сгорании топлива.

Использование олеиновой кислоты только в указанном количественном диапазоне позволяет поддерживать стабильность высокооктанового топлива в процессе всей его эксплуатации.

Приготовление многофункциональной добавки к жидким топливам осуществляется следующим образом.

Готовят раствор гексакарбонилмолибдена в толуоле, добавляют олеиновую кислоту, при комнатной температуре перемешивают и получают раствор N 1.

Затем циклопентадиенилтрикарбонил марганца растворяют в монометиланилине при комнатной температуре и перемешивании, получая раствор N 2. Раствор N 1 и раствор N 2 смешивают, и добавка готова к употреблению. Вместо монометиланилина возможно использование экстралина, являющегося техническим монометиланилином.

Для определения эффективности многофункциональной добавки по описанной выше методике приготовлены 3 образца заявленной добавки (табл. 1).

Эффективность действия присадки была проведена на топливе, состоящем из 70 мас. % изооктана и 30 мас. % н. гептана, октановое число которого 70 ед. При этом эффективность работы свечей зажигания данного топлива принята за единицу, а стабильность топлива составляет 2 ч. Свойства полученного топлива при введении заявленной добавки (в количестве 10 мл) приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, заявленная композиция многофункциональной добавки позволяет увеличить октановое число исходного жидкого топлива на 10-14 единиц при увеличении стабильности топлива в 15 раз и увеличении более чем в три раза эффективности работы свечей зажигания.

Кроме того, многофункциональная добавка согласно настоящему изобретению позволяет получить высокооктановые бензины с низким содержанием ароматики, что в свою очередь приводит к снижению канцерогенных веществ в продуктах сгорания.

Использование многофункциональной добавки позволяет получить автобензин А-92 из бензина А-76 путем добавления всего 5 мл. добавки указанного состава, в то время как для получения такого же бензина требуется 0,41 мг/кг ТЭС, являющегося высокотоксичным соединением.

Использование многофункциональной добавки создает также и возможность эксплуатации автомобиля без применения нейтрализаторов. (56) 1. Марганцевые антидетoнаторы Сборник статей под редакцией академика Несмеянова А. Н. М. , Наука, 1971, с. 124.

2. Моторные, реактивные и котельные топлива. Труды ВНИИНП вып. ХХ, 1977, с. 112-118.

3. Патент США N 3615293, кл. С 10 L 1/18, 1981.

4. Патент Франции N 1255840, кл. С 10 L 1/14, 1961.

Формула изобретения

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДОБАВКА К ЖИДКИМ ТОПЛИВАМ, включающая циклопентадиенилтрикарбонил марганца и монометиланилин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гексакарбонилмолибден, олеиновую кислоту и в качестве растворителя толуол при следующем соотношении компонентов, мас. % : Циклопентадиенилтрикарбонил марганца 2,5 - 5 Монометиланилин 75,3 - 80,6 Гексакарбонилмолибден 0,2 - 0,3 Олеиновая кислота 0,3 - 0,5 Толуол До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2