Добавка к бензину и композиция, ее содержащая

 

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к составу добавки к бензину и композиции, содержащей эту добавку, предназначенной для использования в двигателях внутреннего сгорания. Добавка к бензину на основе этилового спирта, включающая, мас.%: 6-20 ароматического амина, 0,1-1,5 кротонового альдегида, 0,2-2,0 уксусного альдегида, 0,5-1,5 воды, 0,1-4,0 металлорганической приставки. В качестве ароматического амина добавка содержит N-метиланилин, или смесь толуидинов, или смесь ксилидинов и в качестве металлорганичесой присадки - метилциклопентадиденилтрикарбонилмарганец или производное дициклопентадиенилжелеза. Композиция на основе бензина содержит вышеуказанную добавку в количестве 5-15 мас.%. Использование добавки в составе бензина расширяет ассортимент высокооктановых неэтилированных бензинов с улучшенными экологическими свойствами, обеспечивающими снижение содержания СО и СН в отработавших газах автотранспорта. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к составу добавки к бензину и композиции, содержащей эту добавку, предназначенной для использования в двигателях внутреннего сгорания.

В настоящее время в связи с необходимостью решения экологических проблем разработка добавок, повышающих октановое число бензина и уменьшающих выбросы вредных веществ с отработавшими газами, является актуальной задачей.

В качестве октаноповышающей добавки к бензинам широкую известность получил этиловый спирт, который одновременно снижает содержание CO, CH в отработавших газах автомобилей.

Известна композиция автомобильного топлива на основе бензина марки Супер, содержащая добавку следующего состава, % об.: 0,5-0,75 эфиров, 0,3-2,0 спиртов, 0,3- 1,5 аминов и 0,0-0,8 тетраэтил - свинца. В качестве спирта может быть использован этиловый спирт, а в качестве амина - N-метиланилин (Патент Франции N 2050841, C 10 L 1/00, 1971 г.).

Однако эта добавка не обладает достаточно высокими антидетонационными свойствами, поэтому в состав топливной композиции дополнительно вводят тетраэтилсвинец, который значительно ухудшает ее экологические характеристики.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является добавка к бензину на основе этилового спирта, содержащая, мас.%: N-Металанилин - До 16 Кротоновый альдегид - 0,1-1,0 Уксусный альдегид - 0,3-1,5 Этиловый эфир - 0,1-0,8 Этиловый спирт - До 100 Кроме того, добавка может дополнительно содержать многофункциональную присадку АВТОМАГ в количестве 0,1-2,0 мас.%.

Известна также композиция на основе бензина, содержащая вышеуказанную добавку в количестве 1 - 12 мас.% (Патент РФ N 2148077, C 10 L 1/18, 1/22, 2000 г.).

Однако данная добавка неспособна полностью компенсировать понижение октанового числа при исключении из состава топливной композиции этиловой жидкости.

Задачей настоящего изобретения является разработка добавки на основе этилового спирта, обладающей высокими антидетонационными свойствами, повышающей прирост октанового числа допущенных к применению отечественных антидетонаторов, а также расширение ассортимента высокооктановых неэтилированных бензинов с улучшенными экологическими свойствами, обеспечивающих снижение содержания CO и CH в отработавших газах автотранспорта при их использовании.

Для решения поставленной задачи предлагается добавка к бензину, содержащая, мас.%: Ароматический амин - 6 - 20 Кротоновый альдегид - 0,1-1,5 Уксусный альдегид - 0,2 - 2,0
Вода - 0,5 -1,5
Металлорганическая присадка - 0,1-4,0
Этиловый спирт - До 100
Причем добавка в качестве ароматического амина содержит N-метиланилин, или смесь толуидинов, или смесь ксилидинов, а в качестве металлорганической присадки - метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганца (МЦТМ), или производное дициклопентадиенилжелеза.

Предлагается также, композиция на основе бензина, содержащая вышеуказанную добавку в количестве 5 - 15 мас.%.

Отличием заявляемого технического решения является дополнительное содержание в составе добавки воды, металлорганической присадки и соотношение компонентов.

Заявленное сочетание компонентов в составе добавки является новым и позволяет при использовании ее в топливных композициях на основе бензина расширить производство топлив для двигателей внутреннего сгорания, обладающих улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами, и тем самым решить социальную проблему по улучшению экологии крупных городов за счет снижения токсичных выбросов (Pb, CO, CH) в отработавших газах автотранспорта.

Проведенные авторами исследования показали, что наличие в составе добавки воды благоприятно сказывается на процессе его сгорания за счет снижения теплонапряженности работы двигателя. Причем содержание воды в добавке не должно превышать 1,5 мас.%, т.к. в противном случае нарушается фазовая стабильность топлива и происходит расслоение углеводородной и водной фаз.

Использование металлорганической присадки в составе антидетонационных добавок на основе стабилизированного этилового спирта, содержащих ароматический амин, известно (Патент РФ N 2129141, C 10 L 1/18, 1999 г.).

Однако в составе известной добавки используется железосодержащая присадка, в частности ферроцен, в состав же предлагаемой добавки вводится или железосодержащая, или марганецсодержащая присадка, что значительно расширяет сырьевую базу и увеличивает долю получения высокооктановых бензинов в общем объеме их производства при сохранении ресурсов нефти.

Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 5 образцов добавки путем смешения компонентов при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Приготовленные образцы были испытаны в количестве 5 мас. % в составе эталонной смеси: 70 мас.% изооктана и 30 мас.% нормального гептана по ГОСТ 511. Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице 1.

Также было приготовлено 5 образцов топливной композиции, содержащей предлагаемую добавку, которые были испытаны по ТУ 38.401-58-244-99 и "Комплексу методов квалификационной оценки". Состав образцов топливной композиции и результаты испытаний приведены в таблице 2.

Для приготовления образцов топливной композиции в качестве базы использовали товарный бензин А-76, содержащий смесь бензинов каталитического риформинга, каталитического крекинга и прямой перегонки: октановое число бензина по моторному методу составляет 76,3 ед., а по исследовательскому методу - 79,8 ед.

Характеристики компонентов, используемых для приготовления образцов добавки, приведены ниже.

Этиловый спирт, выпускаемый в промышленности по ТУ 2421-117-00151727-98 - бесцветная прозрачная жидкость, не содержащая механических примесей, с резким неприятным запахом, относительная молекулярная масса - 46,06.

Кротоновый и уксусный альдегиды представляют собой побочные продукты органического производства, выпускаемые по ГОСТ 18300-87 либо ТУ 9291-001- 32465440-98. Могут быть использованы и индивидуальные химические соединения.

В качестве ароматического амина использовали N-метиланилин (ТУ- 2471-269-00204168-96), смесь толуидинов по импорту, смесь ксилидинов по ТУ 6-36-5800167-432-90, представляющую собой смесь орто-, мета- и пара-изомеров.

Металциклопентадиенилтрикарбонилмарганца (МЦТМ) представляет собой прозрачную жидкость, растворимую в бензине, содержащую марганец в количестве 24,4 мас.%, плотностью 1,0-1,4 кг/см.

В качестве производного дициклопентадиенилжелеза использовали присадку ФЕРОЗ по ТУ 38.401-58-83-94 с изм.N1. Аналогичные результаты могут быть получены при использовании присадки ФЕРРАДА по ТУ 38.401-58-186-97.

Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что наибольший прирост октанового числа эталонной смеси достигается только при совместном использовании всех компонентов предлагаемой добавки. Причем эффект значительно выше при использовании в качестве металлорганической присадки МЦТМ.

Результаты испытаний, приведенные в таблице 2, поясняют влияние заявленного состава добавки на детонационную стойкость и фазовую стабильность бензино-этанольных топлив, а также на снижение токсичных соединений (CO) в отработавших газах автомобилей. Фазовую стабильность бензино-этанольного топлива определяли по температуре помутнения бензина. Показано, что использование предлагаемой топливной композиции позволит существенно расширить область гомогенных составов товарных бензинов, содержащих этанол.

Формула изобретения

1. Добавка к бензину на основе этилового спирта, включающая ароматический амин, кротоновый, альдегид, уксусный альдегид, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит воду и металлорганическую присадку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ароматический амин - 6 - 20
Кротоновый альдегид - 0,1 - 1,5
Уксусный альдегид - 0,2 - 2,0
Вода - 0,5 - 1,5
Металлорганическая присадка - 0,1 - 4,0
Этиловый спирт - До 100
2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ароматического амина она содержит N-метиланилин, или смесь толуидинов, или смесь ксилидинов.

3. Добавка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве металлорганической присадки она содержит метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганца или производное дициклопентадиенилжелеза.

4. Композиция на основе бензина, содержащая октаноповышающую добавку, отличающаяся тем, что она содержит добавку по п.1, в количестве 5 - 15 мас. %.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2