Добавка к автомобильному бензину

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к добавке к автомобильному бензину. Добавка к автомобильному бензину содержит 0,5-10% метанола или метанольно-эфирной фракции, 1-50% сорастворителя, 0,1-1% ингибитора коррозии, представляющего собой комплексные соли алкиламинов и насыщенных или ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот общей формулы: [HN(R)(R₁)(R₂)]⁺[R₃(COO)]^-, где R, R₁, R₂ - -Н, -СН₃, -C₂H₅, -С₂H₄ОН; R₃ - насыщенный или ненасыщенный олефиновый или изопарафиновый новый углеводородный радикал, содержащий от 8 до 30 атомов С; или R₄COOH, где R₄ углеводородный радикал, содержащий 4-18 атомов С и остальное до 100 обводненный этиловый спирт. Добавка в качестве сорастворителя может содержать вещество, выбранное из группы: изопропанол, изобутанол, побочный продукт производства бутиловых спиртов, «сивушное масло», или их смесь. В качестве ингибитора коррозии, относящегося к комплексным солям алкиламинов и насыщенных или ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот, могут быть использованы, например, комплексные соединения триэтиламина, диэтаноламина и жирных кислот С₁₀-C₁₈, нефтяных кислот, кислот растительных масел, и другие. Добавка к автомобильному бензину обладает высокой антидетонационной эффективностью, обеспечивает стабильность топлива при низких температурах, не вызывает коррозии по отношению к металлам и соответствует требованиям ГОСТ Р 52201 «Бензанолы» на жидкие спиртосодержащие моторные топлива для двигателей с искровым зажиганием. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности, к добавке к автомобильному бензину.

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

В качестве октаноповышающей добавки широкую известность получил этиловый спирт, который одновременно снижает содержание вредных примесей оксида углерода СО и несгоревших углеводородов СН в отработавших газах (ОГ) автомобилей. Однако следует отметить, что при добавлении к автомобильному бензину этилового спирта (как правило обводненного) основным недостатком получающихся бензоспиртовых смесей является фазовая нестабильность, то есть расслоение при низких температурах. Добавление спирта приводит также к повышению коррозионной агрессивности бензоспиртовых смесей по отношению к металлам.

Известны добавки к автомобильным бензинам, которые наряду с этиловым спиртом содержат такие компоненты, как ароматические амины и металлоорганические соединения.

Например, в патенте РФ №2129141, С10L 1/18, 1999 заявлен состав добавки на основе стабилизированного этилового спирта, содержащей 5-10 мас.% N-метиланилина и 0,05-0,15% ферроцена и/или его производного. В патенте РФ №2161639, С10L 1/18, 2001, состав добавки на основе этилового спирта включает 6-20 мас.% ароматического амина, 0,1-4 мас.% металлоорганической присадки (метилциклопентадиенил-трикарбонилмарганца или производное дициклопентадиенилжелеза), кроме того, 0,1-1,5 мас.% кротонового альдегида и 0,2-2,0 мас.% уксусного альдегида.

Основным недостатком добавок, содержащих ароматические амины, является агрессивность в отношении резин, низкая химическая стабильность, особенно в присутствии низших спиртов, и вследствие этого склонность к образованию отложений на элементах двигателей, а также их резкий запах. Недостатком добавок к автомобильным бензинам, содержащим металлоорганические соединения на основе марганца и железа, является то, что эти соединения при сгорании топлива образуют твердые оксиды марганца и железа, что может привести к повышенному износу деталей двигателя и негативно отразиться на работе свечей зажигания.

Известна многофункциональная добавка к автомобильным бензинам на основе этилового спирта, которая содержит следующие компоненты, мас.%.:

N-метиланилин	6,0-12,0
сорастворитель	0,2-20
моющую присадку на основе амида	0,5-1,5
этиловый спирт	до 100

(Евразийский патент №000882, С10L 1/18, 2000).

В качестве стабилизатора для понижения температуры помутнения бензоспиртовой смеси используют спирты С₃-С₅.

Добавка может дополнительно содержать 0,2-0,4 мас.% антикоррозионного компонента и 0,01-0,1 мас.% антиоксиданта.

Недостатком этой добавки является то, что в ее состав входит N-метиланилин, который, как было сказано выше, обладает агрессивностью в отношении резин, низкой химической стабильностью, особенно в присутствии низших спиртов, и вследствие этого склонностью к образованию отложений на элементах двигателей.

Известны также октаноповышающие добавки на основе этилового спирта, в состав которых не входят ароматические амины и металлоорганические соединения.

Например, известна добавка к автомобильным бензинам на основе этилового спирта и алкилацетата с алкильными радикалами C₁-C₆ линейного и разветвленного строения. При добавлении к бензину алкилацетат в концентрации 0,1-1 мас.% улучшает стабильность топливной композиции (Пат. США №4394133, С10L 1/18, 1983).

Известна также добавка к моторному топливу, содержащая обводненный этиловый спирт и сорастворитель, представляющий собой высшие алифатические спирты С₃-С₅, например пропиловый, изопропиловый спирт, бутиловый, изобутиловый и трет-бутиловый спирт, амиловый и изоамиловый спирт или их смеси (Пат США №4541836, С10L 1/18, 1980).

Топливная композиция, содержащая эту добавку, имеет следующий состав, мас.%.:

обводненный этиловый спирт	1-12
алифатические спирты С5-С5	0,3-4
бензин	до 100

Недостатком топливных композиций, содержащих указанные добавки, является то, что они обладают коррозионной агрессивностью по отношению к металлам.

Наиболее близкой по составу к заявляемой является добавка к бензину на основе обводненного этилового спирта, содержащая отходы гидролизного производства этилового спирта из древесного сырья (8-80 мас.%) в качестве сорастворителя и этиловый спирт (до 100 мас.%), которую добавляют в бензин в количестве 2-20 мас.% (Пат. РФ №2068871, С10L 1/02, С10L 1/18, 1996).

В качестве отходов производства этилового спирта из древесного сырья используют так называемую «альдегидо-эфиро-спиртовую фракцию», в которую входят алифатические спирты С₃-C₅, сложные эфиры метилового и этилового спиртов и муравьиной и уксусной кислот, фурфурола и других органических соединений.

Недостатком добавки является то, что она недостаточно эффективно повышает октановое число бензина, обеспечивает недостаточную фазовую стабильность топлива и обладает при введении в топливо повышенной коррозионной агрессивностью по отношению к металлам.

Задачей изобретения является разработка высокооктановой беззольной добавки к автомобильному бензину на основе этилового спирта, обеспечивающей стабильность топлива при низких температурах и не обладающей повышенной агрессивностью по отношению к металлам.

Для решения поставленной задачи предлагается добавка к автомобильному бензину на основе обводненного этилового спирта, включающая сорастворитель, которая отличается тем, что дополнительно содержит метанол или метанольно-эфирную фракцию и ингибитор коррозии, представляющий собой комплексные соли алкиламинов и насыщенных или ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот общей формулы:

[HN(R)(R₁)(R₂)]⁺[R₃(СОО)]^-,

где R, R₁, R₂ - -Н, -СН₃, -С₂Н₅, -С₂Н₄ОН;

R₃ - насыщенный или ненасыщенный олефиновый или изопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 8 до 30 атомов С;

или R₄СООН, где R₄ углеводородный радикал, содержащий 4-18 атомов С,

при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

метанол или метанольно-эфирная фракция	0,5-10
сорастворитель	1,0-50
ингибитор коррозии	0,1-1
обводненный этиловый спирт	остальное до 100

Добавка в качестве сорастворителя содержит вещество, выбранное из группы: изопропанол, изобутанол, побочный продукт производства бутиловых спиртов, «сивушное масло», или их смесь. Следует отметить, что сорастворитель одновременно выполняет роль стабилизатора.

В качестве ингибитора коррозии, относящегося к комплексным солям алкиламинов и насыщенных или ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот могут быть использованы, например, комплексные соединения триэтиламина, диэтаноламина и жирных кислот С₁₀-C₁₈, нефтяных кислот, кислот растительных масел, и другие.

Добавка вводится в автомобильный бензин в количестве 3-15 мас.%. Для приготовления предлагаемой добавки к автомобильным бензинам используют следующие продукты:

- в качестве обводненного этилового спирта используют спирты (с содержанием воды от 0,5 до 5,4 мас.%) - синтетический денатурированный по ТУ 2421-072-05766563-2003, гидролизный ректификованный технический денатурированный по ТУ 2421-003-32465440-99 или ТУ 2421-068-05766563-2001;

- метанол по ГОСТ 2222-95 или метанольно-эфирную фракцию производства этилового спирта, содержащую до 80 мас.% метанола, спирты С₂-С₅, простые и сложные эфиры спиртов C₁-C₅ и др.

- изопропанол по ГОСТ 9805;

- изобутанол технический по ГОСТ 9536;

- побочный продукт производства бутиловых спиртов (бутил-бутанольноформиатная фракция), представляющий собой смесь спиртов C₁-C₈, альдегидов, простых и сложных эфиров, при этом основное содержание составляют спирты С₄ (изобутанол и н-бутанол);

- «сивушное масло» - по ГОСТ 17071, которое представляет собой смесь спиртов: амилового, изобутилового, н-пропилового, этилового, воды и незначительного количества других органических соединений. Отход получают в процессе ректификации этилового спирта;

- в качестве ингибитора коррозии, относящегося к комплексным солям алкиламинов и насыщенных или ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот, может быть использована антикоррозионная присадка ИНКОР, выпускаемая по ТУ 0257-005-11475232-2005, или комплексное соединение диэтаноламина и жирных кислот C₁₀-C₁₈, и другие соединения из этого класса.

Добавку к автомобильному бензину согласно данному изобретению готовят с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов до получения однородного раствора.

Антидетонационную эффективность предлагаемой добавки оценивали путем введения ее в базовое топливо (ОЧИ 70). Детонационные испытания образцов топливных композиций, содержащих предлагаемую добавку, проводили по ГОСТ 8226 исследовательским методом.

Оценку низкотемпературных свойств образцов предлагаемой добавки с бензином проводили по ГОСТ 5066-56. Согласно требованиям ГОСТ Р 52201 «Бензанолы» температура помутнения бензина летнего вида должна быть не выше минус 10°С, а зимнего вида - не выше минус 30°С.

Оценку антикоррозионных свойств проводили по методу ASTM D665. В соответствии с ГОСТ Р 52201 «Бензанолы» коррозия стального стержня не должна превышать 1 балл.

Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 5 образцов добавки различного состава, которые в количестве 3-15 мас.% вводились в базовое топливо (ОЧИ 70).

Состав образцов предлагаемой добавки приведен в табл.1.

Результаты испытаний предлагаемой добавки приведены в табл.2.

Результаты испытаний, приведенные в таблице 2, показали, что при введении в базовое топливо (ОЧИ 70) приготовленных образцов предлагаемой добавки наблюдается прирост октанового числа по исследовательскому методу (Δ ОЧИ) на 3-8 единиц. При этом температура помутнения базового топлива с предлагаемой добавкой составляет от минус 18 до минус 41°С, коррозия стального стержня - 0-1 баллов по ASTM D665, что соответствует требованиям ГОСТ Р 52201 «Бензанолы» на жидкие спиртосодержащие моторные топлива для двигателей с искровым зажиганием.

Таким образом, предлагаемая добавка к автомобильному бензину при заявленном соотношении компонентов обладает высокой антидетонационной эффективностью, обеспечивает стабильность топлива при низких температурах и не вызывает коррозии по отношению к металлам.

Таблица 1
Состав образцов предлагаемой добавки к автомобильному бензину
Наименование компонентов	Содержание компонентов в образце добавки, мас.%
1	2	3	4	5
Метанол Метанольно-эфирная фракция	1,0	- 5,0	0,5	3,0	- 10
Сорастворитель: Изопропанол		35			20
Изобутанол	-		1	-	20
Отход производства	30	-	-	-	5
бутиловых спиртов
«сивушное масло»	-	-	-	40	5
Ингибитор коррозии:
ИНКОР	0,1		0,8		1,0
Комплексное соединение диэтаноламина и жирных
кислот C10-C18	-	1	-	0,5	-
Обводненный этиловый спирт	До 100	До 100	До 100	До 100	До 100

Таблица 2
Результаты испытаний автомобильного бензина с предлагаемой добавкой
№ п/п	Номер испытуемого образца добавки и показатели испытаний	Содержание добавки в бензине, мас.% и результаты испытаний
1	2	3	4	5
1	Образец 1	15
2	Образец 2		5
3	Образец 3			8
4	Образец 4				10
5	Образец 5					3
Показатели
1	Прирост октанового
	числа по исследовательскому методу (Δ ОЧИ)	7,9	4,0	7,3	7,5	2,9
2	Температура помутнения, °С	Минус 30	Минус 25	Минус 18	Минус 36	Минус 41
3	Коррозия стального стержня, баллы по ASTM D665	1	0	0	1	0

1. Добавка к автомобильному бензину на основе обводненного этилового спирта, включающая сорастворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит метанол или метанольно-эфирную фракцию и ингибитор коррозии, представляющий собой комплексные соли алкиламинов и насыщенных или ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот общей формулы

[HN(R)(R₁)(R₂)]⁺[R₃(COO)]^-,

где R, R₁, R₂ - -Н, -СН₃, -С₂Н₅, -C₂H₄OH;

R₃ - насыщенный или ненасыщенный олефиновый или изопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 8 до 30 атомов С или R₄COOH, где R₄ углеводородный радикал, содержащий 4-18 атомов С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

метанол или метанольно-эфирная фракция	0,5-10
сорастворитель	1,0-50
ингибитор коррозии	0,1-1
обводненный этиловый спирт	остальное до 100

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сорастворителя содержит вещество, выбранное из группы: изопропанол, изобутанол, побочный продукт производства бутиловых спиртов, "сивушное масло", или их смесь.