Топливная композиция
Владельцы патента RU 2374303:
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (RU)
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к топливной композиции, предназначенной для двигателей внутреннего сгорания. Предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на углеводородной основе, включающая ароматический амин, которая отличается тем, что дополнительно содержит многофункциональную присадку, представляющую собой смесь полиизобутилен-моноамина, полиэфира и ингибитора коррозии, полиэтиленполиамины общей формулы H2N-(CH2-CH2-NH-)nH, где n=1-5, и растворитель при следующем соотношении компонентов, % мас: ароматический амин 0,6-1,6; многофункциональная присадка 0,03-0,07; полиэтиленполиамины 0,0001-0,004; растворитель 0,2-0,7; углеводородная основа - до 100. Причем растворитель выбран из группы 2-этилгексанол, толуол, ксилол. В качестве углеводородной основы топливная композиция содержит смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С. Предлагаемая топливная композиция обладает высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами и готовится на основе продуктов промышленного производства. Использование изобретения позволит получать высококачественные топлива для автомобильных марок: АИ-92 (Регуляр-92), АИ-95 (Премиум-95), АИ-98 (СуперЕвро-98). 2 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к топливной композиции, предназначенной для двигателей внутреннего сгорания.
Известна топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания, которая содержит 2-54% мас. рафината бензольного или рафината бензольно-толуольного, 15-30% мас. толуола, 1-15% мас. широкой фракции легких углеводородов НК-70°С, 1-15% изопентана, 0,3-1,3% мас. монометиланилина и до 100% бензина каталитического риформинга. (Пат. РФ №2198202, 2003 г.).
Недостатком известной композиции является использование в высоких концентрациях компонентов, содержащих ароматические углеводороды, концентрация которых в современных бензинах ограничивается.
Известна также топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания, которая включает 1-7% мас. гидростабилизированного бензина пиролиза, 26-45% мас. бензина каталитического крекинга и/или бензина прямой перегонки, 4-7% мас. пентан-амиленовой фракции, 0,3-1,3% мас. монометиланилина, 0,3-3,0% мас. метил-трет-бутилового эфира или его смеси с трет-бутиловым спиртом, до 20% мас. толуола и/или ксилола, до 5,5% мас. бензина замедленного коксования, остальное - бензина каталитического риформинга. (Пат. РФ №2203310, 2003 г.).
Недостатком описанной композиции является использование в высоких концентрациях компонентов, содержащих ароматические углеводороды, и наличие нестабильных компонентов каталитических и термических процессов, которое создает проблемы с выполнением ограничений по содержанию в современных бензинах серы и приводит в сочетании с монометиланилином к повышенным отложениям на элементах впускной системы.
Наиболее близкой к заявляемой является топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания, которая содержит 1-10% мас. этилового спирта, 1-5% мас. сивушного масла, 0,3-1,5% мас. присадки на основе ароматического амина, 0,001-0,1% мас. смеси пропоксилированного спирта легкого нейтрализованного дистиллята и нафталина или продукта взаимодействия высших карбоновых кислот С10-С30 полиалканоламинов или их алкилпроизводных и до 100% мас. углеводородной основы. Топливная композиция в качестве углеводородной основы содержит смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С, а в качестве ароматического амина - монометиланилин или присадку АДА. (Пат. РФ №2230775, 2004 г.).
Недостатком этой топливной композиции является наличие в ней этилового спирта (как правило, обводненного), который при добавлении к автомобильному бензину может привести к фазовой нестабильности, то есть расслоению при низких температурах. Добавление спирта приводит также к повышению коррозионной агрессивности бензоспиртовых смесей по отношению к металлам. Повышенная агрессивность и склонность к образованию отложений на элементах двигателя проявляется особенно при одновременном присутствии в топливной композиции этилового спирта и монометиланилина.
Задачей изобретения является разработка топливной композиции на основе продуктов промышленного производства, обладающей высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами.
Для решения поставленной задачи предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на углеводородной основе, включающая ароматический амин. Топливная композиция отличается тем, что дополнительно содержит многофункциональную присадку, представляющую собой смесь полиизобутилен-моноамина, полиэфира и ингибитора коррозии, полиэтиленполиамины общей формулы H2N-(CH2-CH2-NH-)nH, где n=1-5, и растворитель при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| Ароматический амин | 0,6-1,6 |
| Многофункциональная присадка | 0,03-0,07 |
| Полиэтиленполиамины | 0,0001-0,004 |
| Растворитель | 0,2-0,7 |
| Углеводородная основа | до 100 |
Причем растворитель выбран из группы 2-этилгексанол, толуол, ксилол.
В качестве углеводородной основы топливная композиция содержит смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С.
Предлагаемую топливную композицию готовят путем введения компонентов в углеводородную основу при перемешивании.
Для приготовления образцов топливной композиции были использованы следующие компоненты, которые являются продуктами промышленного производства.
В качестве ароматического амина в топливной композиции используют монометиланилин технический по ТУ 2471-248-05800142-2005 или добавку на его основе, например АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007.
В качестве многофункциональной присадки используют Керопур 3458 Н, выпускаемый фирмой БАСФ, и представляющий собой смесь полиизобутилен-моноамина, полиэфира и ингибитора коррозии.
Это прозрачная желтоватая вязкая жидкость, имеющая следующие характеристики:
плотность при 15°С, около 0,88 г/см3;
вязкость при 20°С, около 70 мм2/с;
температура вспышки более 55°С.
Дает прозрачный раствор в органических растворителях, практически не растворима в воде.
В топливной композиции используют полиэтиленполиамины общей формулы H2N-(CH2-CH2-NH-)nH, где n=1-5, мол. масса = 60-230, плотность d=0,95-l,05 г/см3 по ТУ 2413-357-00203447-99.
В качестве растворителя используют 2-этилгексанол по ГОСТ 26624-85 или толуол нефтяной по ГОСТ 14710-78, или ксилол нефтяной марки А по ГОСТ 9410-78 и др.
В качестве углеводородной основы используют смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С, содержащих в % мас.: стабильный бензин каталитического крекинга 10-80; рафинат 1-6; стабильный изомеризат 1-25; алкилат 1-20, метил-трет-бутиловый эфир до 15; стабильный катализат риформинга - до 100.
При приготовлении образцов предлагаемой топливной композиции в качестве углеводородной основы использовали, % мас.:
Образец 1
стабильный бензин каталитического крекинга - 80;
рафинат - 6;
стабильный изомеризат 1;
алкилат - 1;
метил-трет-бутиловый эфир - 1;
стабильный катализат риформинга - до 100.
Образец 2
стабильный бензин каталитического крекинга - 30;
рафинат - 1;
стабильный изомеризат 23;
алкилат - 4;
метил-трет-бутиловый эфир - 7;
стабильный катализат риформинга - до 100.
Образец 3
стабильный бензин каталитического крекинга - 10;
рафинат - 1;
стабильный изомеризат 18;
алкилат - 14;
метил-трет-бутиловый эфир - 15;
стабильный катализат риформинга - до 100.
Для иллюстрации существа изобретения было приготовлено 3 образца предлагаемой топливной композиции, состав которой приведен в таблице 1.
В таблице 2 приведены результаты сравнительных стендовых испытаний топливных композиций на двигателе ВАЗа (методика СТО АНН 40488460-001-2004).
Из данных, представленных в таблице 2, следует, что предлагаемые составы топливных композиций обеспечивают низкий уровень склонности бензинов к образованию отложений и превосходят этот показатель по сравнению с прототипом в ~ 6-10 раз.
Аналогичные данные получены при использовании в топливных композициях других растворителей - толуола или ксилола.
Физико-химические характеристики и результаты испытаний приготовленных образцов топливной композиции приведены в таблицах 3-5.
Следует отметить, что основная масса автомобильных бензинов вырабатывается в РФ по ГОСТ Р 51105-97, применение которых обеспечивает надежную эксплуатацию автомобилей с нормами по токсичности отработавших газов Евро-2. Топливные композиции - образец 1 и образец 2 - были испытаны на соответствие нормам этого стандарта (таблицы 3 и 4). Результаты испытаний показали соответствие топливной композиции - образец 1 - нормам бензина АИ-92 (Регуляр-92), а топливной композиции - образец 2 - нормам бензина АИ-95 (Премиум-95).
В последние годы наблюдается рост в автомобильном парке страны доли современных импортных машин, удовлетворяющих требованиям Евро-3, Евро-4. Эксплуатация современных иномарок требует применения соответствующих топлив. В 2005 г. ОАО «ВНИИНП» разработаны технические условия ТУ 38.401-58-350-2005 на бензины для автомобилей класса Евро-4. Топливная композиция - образец 3 - была испытана на соответствие нормам этого стандарта (таблица 5) и показала полное соответствие неэтилированному бензину АИ-98 (СуперЕвро-98).
Таким образом, предлагаемая топливная композиция обладает высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами и готовится на основе продуктов промышленного производства. Использование изобретения позволит получать высококачественные топлива для автомобильных марок: АИ-92 (Регуляр-92), АИ-95 (Премиум-95), АИ-98 (СуперЕвро-98).
| Таблица 1 | ||||
| Состав образцов предлагаемой топливной композиции | ||||
| № п/п | Наименование компонентов | Содержание компонентов, % мас. | ||
| Образец 1 | Образец 2 | Образец 3 | ||
| 1 | монометиланилин | 1,6 | 1,0 | - |
| АДА-супер | - | - | 0.6 | |
| 2 | Керопур 3458 Н | 0,07 | 0,06 | 0,03 |
| 3 | полиэтиленполиамины | 0,004 | 0,001 | 0.0001 |
| 4 | 2-этилгексанол | 0,2 | 0,4 | 0,7 |
| 5 | углеводородная основа | до 100 | до 100 | до 100 |
| Таблица 2 | |||||||
| Результаты сравнительных стендовых испытаний топливных композиций на двигателе ВАЗа (методика СТО АНН 40488460-001-2004) | |||||||
| Образование отложений на двигателе ВАЗа | Углеводородная основа | Топливная композиция | Прототип Пат. РФ №2230775 Топливо АИ-92 с присадками (содер. спирта 10% мас., ММА 1,3% мас.) |
||||
| Образец 1 | Образец 2 | Образец 3 | Образец 1 | Образец 2 | Образец 3 | ||
| Образование отложений на двигателе ВАЗа | 43 | 52 | 45 | 15 | 13 | 10 | 97 |
| Таблица 3 | ||||
| Результаты испытаний топливной композиции №1 на соответствие нормам бензина Регуляр-92 по ГОСТ Р51105-97 класс 2 | ||||
| № п/п | Наименование показателей | Норма | фактически | Метод испытания |
| 1 | Октановое число, не менее | |||
| по исследовательскому методу | 92,0 | 92,6 | ГОСТ 511 | |
| по моторному методу | 83,0 | 83,6 | ГОСТ 8226 | |
| 2 | Концентрация свинца, мг на 1 дм3 бензина, не более | 5* | отс | ГОСТ 28828 |
| 3 | Плотность при 15°С, кг/м3 | 725-780 | 740 | ГОСТ Р 510693900 |
| 4 | Массовая доля серы, %, не более | 0,0150* | 0,0035 | ASTM D2622 |
| 5 | Индукционный период бензина, мин, не менее | 360 | Более 360 | ГОСТ 4039 |
| 6 | Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см3 бензина, не более | 5 | 1,5 | ГОСТ 1567 |
| 7 | Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале | Класс 1 | Класс 1 | ГОСТ 6321 |
| 8 | Внешний вид | Прозрачный, чистый | Прозрачный, чистый | визуально |
| 9 | Объемная доля ароматических углеводородов, % | 42* | 28 | ASTM D1319 |
| 10 | Объемная доля бензола, %, не более | 3,0* | 0,6 | |
| 11 | Давление насыщенных паров (ДНП), кПа | 45-80 | 52 | ГОСТ 1756 |
| 12 | Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре: | ГОСТ 2177 | ||
| 70°С | 15-45 | 23 | ||
| 100°С | 40-70 | 52 | ||
| 180°С, не менее | 85 | 91 | ||
| Конец кипения бензина, °С, не выше | 215 | 198 | ||
| Остаток в колбе, % об., не более | 2 | 1,2 | ||
| 13 | Индекс испаряемости (ИПП) | 1000 | 681 | ГОСТ Р 51105 п.7.4 |
| *Дополнительные региональные требования Москвы (№952-ПП от 28.12.2004 г) |
| Таблица 4 | ||||
| Результаты испытаний топливной композиции №2 на соответствие нормам бензина Премиум-95 по ГОСТ Р51105-97 класс 2 | ||||
| № п/п | Наименование показателей | Норма | фактически | Метод испытания |
| 1 | Октановое число, не менее | |||
| по исследовательскому методу | 95,0 | 95,4 | ГОСТ 511 | |
| по моторному методу | 85,0 | 86,1 | ГОСТ 8226 | |
| 2 | Концентрация свинца, мг на 1 дм3 бензина, не более | 5* | отс | ГОСТ 28828 |
| 3 | Плотность при 15°С, кг/м3 | 725-780 | 735 | ГОСТ Р 510693900 |
| 4 | Массовая доля серы, %, не более | 0,0150* | 0,0019 | ASTM D2622 |
| 5 | Индукционный период бензина, мин, не менее | 360 | Более 360 | ГОСТ 4039 |
| 6 | Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см3 бензина, не более | 5 | 1,6 | ГОСТ 1567 |
| 7 | Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале | Класс 1 | Класс 1 | ГОСТ 6321 |
| 8 | Внешний вид | Прозрачный, чистый | Прозрачный, чистый | визуально |
| 9 | Объемная доля ароматических углеводородов, %, не более | 42* | 27 | ASTM D1319 |
| 10 | Объемная доля бензола, %, не более | 3,0* | 0,7 | |
| 11 | Давление насыщенных паров (ДНП), кПа | 45-80 | 57 | ГОСТ 1756 |
| 12 | Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре: | ГОСТ 2177 | ||
| 70°С | 15-45 | 41 | ||
| 100°С | 40-70 | 60 | ||
| 180°С, не менее | 85 | 95 | ||
| Конец кипения бензина, °С, не выше | 215 | 197 | ||
| Остаток в колбе, % об., не более | 2 | 1,3 | ||
| 13 | Индекс испаряемости (ИПП) | 1000 | 857 | ГОСТ Р 51105 п.7.4 |
| *Дополнительные региональные требования Москвы (№952-ПП от 28.12.2004 г) |
| Таблица 5 | ||||
| Результаты испытаний топливной композиции №3 на соответствие нормам бензина неэтилированного бензина СуперЕвро-98 класс В ТУ 38.401-58-350-2005 | ||||
| № п/п | Наименование показателя | Ед. измерения | Значения | |
| Нормы для класса В по ТУ | Фактически | |||
| Октановое число: | ||||
| 1 | - по исследовательскому методу | Не менее 98,0 | 98,8 | |
| - по моторному методу | Не менее 88 | 89 | ||
| 2 | Концентрация свинца | мг/дм3 | Не более 5 | отс |
| 3 | Плотность при 15°С | кг/м3 | 720-775 | 743 |
| 4 | Концентрация серы | мг/кг | Не более 50 | 10 |
| 5 | Устойчивость к окислению | мин | Не менее 360 | Более 360 |
| 6 | Концентрация смол, | мг/100 см3 | Не более 5 | 1,4 |
| промытых растворителем, | ||||
| мг на 100 см3 бензина | ||||
| 7 | Коррозия медной пластинки | единицы | Класс 1 | Класс 1 |
| (3 ч при 50°С) | по шкале | |||
| 8 | Внешний вид | Прозрачный и светлый | Прозрачный и светлый | |
| 9 | Объемная доля | % | ||
| углеводородов | ||||
| - олефиновых, | Не более 18,0 | 2 | ||
| - ароматических | Не более 35,0 | 26 | ||
| 10 | Объемная доля бензола | % | Не более 1,0 | 0,7 |
| 11 | Массовая доля кислорода | % | Не более 2,7 | 2,7 |
| 12 | Объемная доля оксигенатов | % | Не более | |
| - метанола | 3 | 0 | ||
| - этанола | 5 | 0 | ||
| - изопропилового спирта | 10 | 0 | ||
| - изобутилового спирта | 10 | 0 | ||
| - трет-бутилового спирта | 7 | 0 | ||
| - эфиров (С5 и выше) | 15 | 15 | ||
| - других оксигенатов | 10 | 0 | ||
| 13 | Давление насыщенных паров | кПа | 45,0-70,0 | 56 |
| 14 | Фракционный состав: | |||
| - Объемная доля испарившегося бензина, при температуре | % | |||
| - 70°С(И70) | 22,0-48,0 | 30 | ||
| 100°С (И100) | 46,0-71,0 | 49 | ||
| 150°С(И150) | Не менее 75,0 | 89 | ||
| 90% перегоняется при температуре, | °С, | Не выше 190 | 153 | |
| - конец кипения | °С | Не выше 210 | 197 | |
| - остаток в колбе, % (по объему), | % | Не более 2 | 1,2 | |
| 15 | Максимальный индекс паровой пробки (ИПП) ИПП=10ДНП+7(И70) | Не нормируется | 860 |
1. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на углеводородной основе, включающая ароматический амин, отличающаяся тем, что дополнительно содержит многофункциональную присадку, представляющую собой смесь полиизобутилен-моноамина, полиэфира и ингибитора коррозии, полиэтиленполиамины общей формулы Н2N-(СН2-СН2-NH-)nH, где n=1-5, и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Ароматический амин | 0,6-1,6 |
| Многофункциональная присадка | 0,03-0,07 |
| Полиэтиленполиамины | 0,0001-0,004 |
| Растворитель | 0,2-0,7 |
| Углеводородная основа | До 100 |
2. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит растворитель, выбранный из группы: 2-этилгексанол, толуол, ксилол.
3. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве углеводородной основы она содержит смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С.
