Присадка к моторному топливу

Настоящее изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к присадке к моторному топливу, используемому в двигателях внутреннего сгорания. Присадка к моторному топливу содержит 10-50% продукта взаимодействия моноэтаноламина и/или диэтаноламина с монокарбоновой кислотой формулы: R-COOH, где R - изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до З0 атомов углерода, взятыми в молярном соотношении амин : кислота, равном 1 : 2 - 1 : 3, и до 100% углеводородной фракции, выкипающей в интервале 250-500°С. Использование присадки позволяет получить экологически чистые моторные топлива, обладающие высокими моющими и антикоррозионными свойствами. 2 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к присадке к моторному топливу, используемому в двигателях внутреннего сгорания.

Для улучшения эксплуатационных свойств моторных топлив в их состав вводят присадки, обладающие моющими, антикоррозионными, антиобледенительными и другими свойствами.

Большое значение уделяется моющим присадкам. Известны и допущены к использованию в составах моторных топлив такие моющие присадки, как: Афен, Автомаг, Lubrizol-8285, Keropur-3222, SAP-9500, Hitek-4449 и другие (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах для автомобилей. М.: Химия, с.114-130).

В качестве моющих присадок преимущественно используют ацилированные соединения азота, при этом ацилирующий агент соединяется с аминовым соединением посредством имидной, амидной, амидиновой или ацилоксиаммониевой связи.

Известна моющая присадка к топливу, включающая по меньшей мере одно содержащее аминогруппу вещество и по меньшей мере один простой полиэфирный спирт (Международная заявка WO №91/03529, кл. С 10 L 1/18, 1993 г.).

Известна также присадка к топливу, содержащая по меньшей мере один амин, полиамин или алканоламин, имеющие углеводородный остаток со средней мол. м. 500-10.000-15-05 маc.% и по меньшей мере одно простое полиэфирное соединение - 5-85 мас.% (Патент РФ №2112014, С 10 L 1/22, 1998 г.).

Однако известные присадки имеют очень сложную технологию получения.

Известна добавка к топливу, представляющая собой смесь, состоящую из высшего этоксиэтилированного спирта, амида, получаемого взаимодействием алканоламина с алкиловым эфиром жирной кислоты, содержащей не менее 9 атомов углерода, в эквимольном соотношении (1:1), и этоксиэтилированную С₁₁-жирную кислоту. Эта присадка предназначена для стабилизации спиртосодержащих топлив и ее использование в автомобильном бензине будет приводить к образованию устойчивой эмульсии при контакте топлива с водой (Патент США №6183524, кл. 44-385, 2001 г.).

Известна присадка к топливу, которая является продуктом взаимодействия неполного эфира жирной кислоты С₆-С₂₀ или C₈-C₁₆ и моно- или ди-(гидроксигидрокарбил)амина. Гидрокарбил содержит алкильную группу состава C₁-С₁₀, в качестве амина используют моно- или ди-этаноламин, а также N-(бетагидроксиэтил)амин, N,N-бис-(бетагидроксиэтил)амин. В качестве жирной кислоты используют растительное масло: пальмовое, оливковое, кокосовое и др. (Патент США №4729769, кл. С 10 L 1/22, 1988 г.).

Недостатком является необходимость использования дефицитного сырья растительного происхождения и сравнительно невысокая моющая способность.

Наиболее близкой к заявляемой присадке является присадка “Автомаг”, состоящая из продукта конденсации полиамина с синтетическими жирными кислотами С₇-С₂₀ - 5-10 мас.%, алифатического спирта С₃-С₄ - 25-40 мас.% и углеводородной фракции, выкипающей в интервале температур 180-350°С - до 100, (Патент РФ №2009174, кл. С 10 L 1/18, 1/22, 1994 г.).

Недостатком этой присадки является недостаточный уровень моющих свойств, присадка усиливает склонность топлива к образованию эмульсии при контакте с водой, кроме того, в настоящее время ее производство остановлено в связи с прекращением выработки основного сырья - синтетических жирных кислот.

Задачей изобретения является разработка присадки к моторному топливу на базе доступного нефтяного сырья, которая эффективно очищает топливную систему и при добавлении в бензины не образует эмульсии при их контакте с водой.

Для решения поставленной задачи предлагается присадка к моторному топливу, включающая продукт взаимодействия амина с органической кислотой и углеводородную фракцию, отличающаяся тем, что она содержит продукт взаимодействия моноэтаноламина и/или диэтаноламина с монокарбоновой кислотой формулы: R-COOH, где R-изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, взятыми в молярном соотношении амин : кислота равном 1:2-1:3, и углеводородную фракцию, выкипающую в интервале 250-500°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт взаимодействия 10-50

Углеводородная фракция до 100

Использование в качестве присадки к моторному топливу вышеуказанного продукта взаимодействия неизвестно. Данный продукт взаимодействия в сочетании с углеводородной фракцией, выкипающей в заданном интервале температур, позволяет получить эффективную присадку, которая при введении ее в моторное топливо в количестве 0,03-0,1 мас.% обеспечит поддержание в чистоте топливной системы автомобиля, сохранение стабильности регулировок карбюратора, значительное снижение токсичности отработавших газов и расхода топлива на 3-5 мас.%.

Предлагаемая присадка может быть использована в моторном топливе для придания ему моющих и антикоррозионных свойств, а также как компонент композиционных добавок для моторного топлива.

Для получения продукта взаимодействия используют моноэтаноламин по ТУ 6-02-915 или ТУ 6-09-2447, диэтаноламин по ТУ 6-02-701 или по ТУ 6-09-2652. В качестве карбоновой кислоты можно использовать кислоты нефтяного происхождения: дистиллированные нафтеновые кислоты с кислотным числом 200-270 мг КОН/1г (ДНК), асидолы или синтетические кислоты: высшие изомерные кислоты с молекулярной массой 250-450 (ВИК), олеиновую кислоту (ОК) и другие. В качестве углеводородной фракции, выкипающей в интервале 250-500°С, в предлагаемой присадке может быть использовано, например, веретенное масло АУ по ТУ 38.1011232 или гидравлическое масло АУП по ТУ 38.1011258, полиалкилбензол по ТУ 2414-040-04689375, а также другие углеводородные масла с температурой застывания не выше минус 30°С. Все компоненты, используемые для приготовления предлагаемой присадки, являются доступными и вырабатываются в промышленных масштабах.

Присадку готовят путем смешения компонентов при повышенной температуре и постоянном перемешивании.

Продукт взаимодействия может быть получен путем конденсации алкилоламина с монокарбоновой кислотой в мольном соотношении 1:2-1:3 при температуре 140-180°С при непрерывном перемешивании и удалении из реактора образующейся в результате конденсации воды. Для более полного удаления из зоны реакции образующейся воды возможно применение ароматических углеводородов (толуола, ксилолов, изопропилбензола), образующих с водой азеотропную смесь. Получаемый продукт представляет собой в основном смесь эфирамидов и диэфирамидов. Наличие в составе присадки эфирамидов или диэфирамидов обуславливает высокие моющие свойства получаемой присадки.

Для иллюстрации существа заявленного технического решения было приготовлено три образца присадки, состав и характеристики которых представлены в таблице 1.

Таблица 1
Состав и характеристика образцов предлагаемой присадки
Наименование компонентов	Номера образцов
	1	2	3
1. Продукт взаимодействия МЭА и ОК соотношение 1:2	20	-	-
2. Продукт взаимодействия ДЭА и ДНК соотношение 1:3	-	10	-
3. Продукт взаимодействия ДЭА и ВИК соотношение 1:2	-	-	50
4. Масло веретенное АУ	80	90	-
5. Полиалкилбензол	-	-	50
Показатели качества	1	2	3
1. Кислотное число, мг КОН/г	5,6	1,7	6.4
2. Щелочное число, мг КОН/г	0,3	0,2	25,4
3. Внешний вид	Вязкая жидкость светло-коричневого цвета	Вязкая жидкость коричневого цвета	Вязкая жидкость красно-коричневого цвета

Моющую эффективность приготовленных образцов присадки определяли межведомственным лабораторно-моторным методом оценки моющих свойств бензинов и присадок.

Эффективность моющего действия присадок по указанному методу оценивается по следующим параметрам:

- по среднему уровню загрязнения контрольной поверхности при заданном режиме чередования процессов накопления и смыва отложений, так называемый интегральный показатель моющих свойств (А_с, %);

- по влиянию присадки на среднюю скорость загрязнения контрольной поверхности в режиме накопления отложений (V_H, %/мин);

- по показателям способности присадки смывать накопившиеся отложения - эффективность смыва (Э, %) и расчетное время очистки контрольной поверхности в режиме смыва от образовавшихся в режиме накопления отложений (Т, мин).

Интегральный показатель Ас является комплексным показателем для сравнения присадок. Остальные показатели позволяют оценивать, на какие процессы (V_H, Э или Т) присадка оказывает наибольшее влияние. Чем меньше значения А_с, V_H и Т и больше значение Э, тем большей эффективностью моющего действия обладает присадка.

Антикоррозионную эффективность приготовленных образцов присадки оценивали по ГОСТ 18597.

Склонность бензина, содержащего присадку, к образованию эмульсии при контакте с водой оценивали по методу DIN 51415 с использованием буферного раствора, приготовленного по ГОСТ 27154-86 “Топливо для реактивных двигателей. Метод испытания на взаимодействие с водой”. Метод заключается во встряхивании образца испытуемого топлива с водой (буферным раствором) с последующей оценкой состояния фаз топливо/вода и состояния поверхности их раздела. Результаты взаимодействия оценивают в баллах. Четкое разделение фаз, чистая прозрачная поверхность раздела, отсутствие эмульсии внутри каждого слоя соответствует 1 баллу.

Результаты испытаний образцов предлагаемой присадки приведены в таблице 2. Как видно из представленных данных, добавление предлагаемой присадки в автомобильные бензины в концентрации 0,03-0,1 маc.% значительно улучшает их моющие и антикоррозионные свойства.

Введение предлагаемой присадки в концентрации до 0,1 мас.% не оказывает отрицательного влияния на другие физико-химические и эксплуатационные свойства моторных топлив.

Кроме автомобильных бензинов, предлагаемая присадка может быть использована для улучшения моющих и антикоррозионных свойств других моторных топлив, например дизельных.

Использование предлагаемой присадки позволит получать экологически чистые моторные топлива, обладающие высокими моющими и антикоррозиоными свойствами.

Присадка к моторному топливу, включающая продукт взаимодействия амина с органической кислотой и углеводородную фракцию, отличающаяся тем, что она содержит продукт взаимодействия моноэтаноламина и/или диэтаноламина с монокарбоновой кислотой формулы R-COOH, где R - изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, взятыми в молярном соотношении амин:кислота, равном 1:2-1:3, и углеводородную фракцию, выкипающую в интервале 250-500°С при следующем соотношении компонентов, маc.%:

Продукт взаимодействия 10-50

Углеводородная фракция до 100