Присадка к дизельному топливу, дизельное топливо
Настоящее изобретение относится к области нефте- и газохимии, конкретно к составу присадки к дизельному топливу и дизельному топливу нефтяного или газоконденсатного происхождения, содержащему эту присадку. Предлагается присадка к дизельному топливу, содержащая алкил(С3-С20)нитрат, алкил(С1-С25)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты и сульфонат кальция. Кроме вышеперечисленных компонентов присадка дополнительно содержит сополимер высших эфиров С6-С28 акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером. Предлагается также дизельное топливо на основе базового топлива, содержащее эту присадку в количестве 0,001-1,0% мас. В качестве базового топливо содержит газоконденсатное дизельное топливо, летнее или зимнее дизельное топливо нефтяного происхождения. Предлагаемая присадка позволяет улучшить пусковые и низкотемпературные характеристики и повысить смазывающие свойства дизельных топлив. Предлагаемое дизельное топливо полностью соответствует требованиям, предъявляемым к дизельным топливам Европейским Стандартом (ЕН 590) и новым ГОСТ Р 52368-2005. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Настоящее изобретение относится к области нефте- и газохимии, конкретно к составу присадки к дизельному топливу и дизельному топливу нефтяного (ДТ) или газоконденсатного происхождения (ГКДТ), содержащему эту присадку.
Известны депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства ДТ, на основе полимеров этилена, сополимеров этилена с винилацетатом или алкилметакрилатов, где алкил содержит 6-16 атомов углерода. (Патент США №4175926, С10L 1/18, 1979 г.)
Известна депрессорная присадка к ДТ, содержащая сополимер на основе этилена с молекулярной массой 3.000-7.000 и амид янтарной кислоты. (Заявка Японии №59-8790, С10L 1/22, 1984 г.)
Однако эти присадки недостаточно эффективны в ДТ, используемых в зимних условиях Крайнего Севера. Кроме того, они не улучшают пусковых свойств ДТ при низких температурах.
Известна присадка к ДТ, содержащая 3-24% сополимера этилена с винилацетатом с молекулярной массой 800-120.000; 4-41% алкилнитрата с числом углеродных атомов в алкильной группе 4-16; 2-12% алифатических спиртов C1-C4 и 12-91% ароматического растворителя с температурой кипения 135-288°C.
Там же указано, что присадка вводится в ДТ, полученные из соответствующих фракций продуктов переработки нефти, сланцев и битумных песков. (Патент США №4365973, С10L 1/22, 1982 г.)
Известна присадка к ДТ, содержащая в % мас.:
| Оксипропилированный жирный спирт | |
| C6-C16 с молекулярной массой 300-2.000 | 5-15 |
| Сульфонат щелочноземельного металла | 5-15 |
| Сополимер фракции алкилметакрилатов | |
| C8-C24 с винилацетатом с молекулярной | |
| массой 1.000-10.000 | 10-25 |
| Алкил(C3-C18)нитрат | до 100 |
(Патент РФ №2057790, С10L 1/18, 1/22, 1996 г.)
Недостаточно высокая депрессорная способность этих присадок ограничивает их применение в составе ДТ, например в ГКДТ расширенного фракционного состава.
Известна также присадка к ДТ, содержащая в % мас.:
| Сополимер высших эфиров C8-C24 акриловой или | |
| метакриловой кислоты с этиленненасыщенным | |
| мономером | до 90 |
| Сульфонат щелочноземельного металла | не более 10 |
| Сополимер этилена с альфа-олефинами | |
| молекулярной массы | |
| 1.000-20.000 | до 100 |
Дополнительно присадка содержит алкил(C3-C18)нитрат в количестве 1-30% мас.
Там же описано ДТ, полученное на основе летней или зимней марок ДТ, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,001-0,5% мас. (Патент РФ №2119528, С10L 1/18, 1/22, 1998 г.)
Однако известная присадка недостаточно эффективно влияет на низкотемпературные характеристики ДТ.
Известна присадка к ДТ, содержащая в % мас.:
| Алкил(C3-C20)нитрат | до 55 |
| Алкилсукцинимид, где алкил C1-C25 | 0,1-15 |
| Сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или | |
| метакриловой кислоты с этиленненасыщенным | |
| мономером | до 100 |
Там же описано ДТ на основе базового топлива, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,01-0,8% мас.
При этом в качестве базового ДТ содержит ГКДТ расширенного фракционного состава или ДТ нефтяного происхождения. (Патент РФ №2280069, С10L 1/18, 1/22, 2005 г.)
Однако эта присадка при использовании ее в составах малосернистых ДТ не обеспечивает им требуемых смазывающих свойств.
Наиболее близкой к заявляемой является присадка, содержащая алкил(C3-C20)нитрат, алкил(C1-C25)сукцинимид, сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| Алкил(C3-C20)нитрат | до 55 |
| Алкил(C1-C25)сукцинимид | 0,1-15,0 |
| Сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или | |
| метакриловой кислот с этиленненасыщенным мономером | до 60 |
| Ненасыщенная жирная кислота или ее амид | до 100 |
Известно также ДТ на основе базового топлива, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,01-1,0% мас.
Причем в качестве базового топливо содержит ГКДТ расширенного фракционного состава или ДТ нефтяного происхождения. (Патент РФ №2320706, С10L 1/188, 1/196, 1/224, 1/23, 2006 г.)
Недостатком известной присадки является то, что она не позволяет улучшить экологию воздушного бассейна, уменьшая содержание в воздухе вредных выбросов (ΔBB), образующихся в том числе и от работы автомобильного транспорта на дизельных двигателях.
В настоящее время в Странах ЕС в рамках осуществления мер по охране окружающей среды качество ДТ регламентируется Европейским Стандартом EN 590, согласно которому предусмотрено использование только малосернистых ДТ 3-х видов. Содержание сернистых соединений в ДТ вида 1 должно быть не более 350 мг/кг, в ДТ вида 2 не более 50 мг/кг и ДТ вида 3 не более 10 мг/кг. Однако, несмотря на то что при работе дизелей на малосернистых ДТ выбросы вредных оксидов серы будут снижены, что, безусловно, приведет к улучшению экологических показателей работы дизеля, малосернистое ДТ обладает плохими противоизносными (смазывающими) свойствами, по сравнению с высокосернистыми топливами. Для контроля и обеспечения смазывающих свойств ДТ в ЕН 590 введен показатель «диаметр пятна износа», значение которого не должно превышать 460 мкм. Норма на показатель «ЦЧ» в Странах ЕС составляет, не ниже 51 ед. Наконец, по низкотемпературным свойствам, согласно ЕН 590, ДТ классифицируют на 6 сортов (A, B, C, D, E, F), отличающихся по показателю «предельная температура фильтруемости», которая изменяется от плюс 5°C для сорта А до минус 20°C для сорта F, с интервалом между сортами в 5°C. Удовлетворить требованиям, предъявляемым к ДТ в Европе, можно, используя соответствующие присадки. В России, начиная с 2008 года, Постановлением Правительства РФ №118 от 27.02.08 введен новый ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004) «Топливо дизельное Евро. Технические условия». Новый ГОСТ, в отличие от действующего до настоящего времени ГОСТ 305-82, полностью соответствует Европейскому Стандарту, ЕН 590.
Задачей настоящего изобретения является разработка присадки к ДТ и ДТ, содержащего эту присадку, обладающего улучшенными пусковыми, низкотемпературными, смазывающими свойствами и обеспечивающего улучшение экологических показателей работы дизельных двигателей.
Для решения поставленной задачи предлагается присадка к ДТ, содержащая алкил(C3-C20)нитрат, алкил(C1-C25)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты и сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| Алкил(C3-C20)нитрат | до 40 |
| Алкил(C1-C25)сукцинимид | 0,1-10,0 |
| Сульфонат кальция | до 20 |
| Ненасыщенная жирная кислота или ее амид | до 100 |
Кроме вышеперечисленных компонентов присадка дополнительно содержит сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером в количестве до 20% мас.
Предлагается также ДТ на основе базового топлива, содержащее эту присадку в количестве 0,001-1,0% мас.
В качестве базового топливо содержит ГКДТ, летнее или зимнее ДТ нефтяного происхождения.
Отличия предлагаемого технического решения состоят в дополнительном содержании в составе присадки сульфоната кальция и в соотношении компонентов.
Несмотря на то что все компоненты, входящие в состав присадки, являются известными, промышленными продуктами, в заявляемом соотношении и сочетании их предлагается использовать впервые. Подобранное экспериментальным путем соотношение компонентов позволило получить присадку, обладающую комплексом требуемых свойств.
Использование предлагаемой присадки в составе ДТ, как летних, так и зимних марок, позволит увеличить производство высококачественных топлив, соответствующих современным требованиям европейских стандартов. Для производства высококачественных ДТ зимних марок на базе летних в их составе целесообразно использовать присадку, содержащую сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, ответственный за улучшение низкотемпературных свойств ДТ.
Предлагаемую присадку готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре и перемешивании в течение 0,5-2,0 ч.
Присадку вводят в состав ДТ в виде 5%, 10%, 35% и 50%-ного концентрата в ДТ или другом углеводородном растворителе. В приготовленных образцах присадка вводилась в топливо в виде 35%-ного концентрата в ДТ.
Все используемые для приготовления присадки компоненты являются продуктами промышленного производства.
Компонент А - алкил(C3-C20)нитрат, например циклогексилнитрат, изопропилнитрат, норборнилнитрат. В приготовленных образцах присадки использован наименее дефицитный 2-этилгексилнитрат.
Компонент Б - алкил(C1-C25)сукцинимид. В качестве алкилсукцинимида может быть использована присадка С-5А или другая сукцинимидная присадка отечественного или импортного производства. В образцах присадки использован алкил(C16-C18)сукцинимид.
Компонент В - олеиновая, линолевая или линоленовая кислоты. Для приготовления образцов присадки была использована олеиновая кислота (пример 1) и линолевая кислота (пример 2), использование линоленовой кислоты приводит к аналогичному результату.
Компонент Г - в качестве амида непредельной жирной кислоты могут быть использованы алкил(C1-C9)амиды, алкилол(C1-C12)амиды и т.д. В приготовленных образцах предлагаемой присадки были использованы этиламид (C2) линоленовой кислоты (пример 3) и октиламид (C8) олеиновой кислоты (пример 4). Использование других указанных амидов позволит расширить ассортимент выпускаемых присадок, обладающих улучшенными пусковыми, низкотемпературными и смазывающими свойствами.
Компонент Д - сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером является основой промышленных депрессорных присадок к ДТ, типа ПДП, ЭДЕП-Т и др. При приготовлении образцов присадки использована основа присадки ПДП.
Компонент Е - сульфонат кальция - присадка C-150, или C-300. При приготовлении образцов присадки использована присадка C-150. Выбор в качестве компонента Е именно сульфоната кальция обусловлен тем, что сульфонаты других щелочноземельных металлов, например бария или магния, при использовании их в ДТ добавляют в состав вредных выбросов, образующихся при сжигании ДТ, еще и токсичные оксиды бария или магния. В то же время образующийся при использовании сульфоната кальция оксид кальция не является токсичным продуктом. Об эффективности улучшения экологических показателей работы дизельного двигателя судили по показателю «количество ВВ», который измеряли с помощью переносного прибора «БОШ», присоединенного к выхлопной трубе двигателя, работающего на ДТ без присадки и в присутствии присадки. По уменьшению значений «количество ВВ» в присутствии присадки (ΔBB) можно сделать вывод о ее эффективности, в частности, по показателю «улучшение экологических показателей работы дизеля».
Вышеуказанным способом было приготовлено 6 образцов предлагаемой присадки, состав которых приведен в таблице 1.
Кроме того, были приготовлены образцы предлагаемого ДТ, содержащие 0,1% мас., присадки. Сравнительные испытания приготовленных образцов ДТ и образцов базового топлива без присадки приведены в таблице 2.
В качестве базового топлива было использовано ГКДТ широкого фракционного состава, утяжеленное кубовыми остатками стабильного конденсата (ГКДТ «ГШЗ»), ДТ летнее, марки «Л» (ДТ «Л») и ДТ зимнее, марки «З-35» (ДТ З-35) нефтяного происхождения.
Данные, приведенные в таблице 2, подтверждают, что предлагаемая присадка позволяет улучшить пусковые и низкотемпературные характеристики и повысить смазывающие свойства ДТ. Предлагаемое ДТ полностью соответствует требованиям, предъявляемым к ДТ Евро ЕН 590 и новому ГОСТ Р 52368-2005.
| Таблица 1 Состав образцов присадок |
||||||
| № п.п | А, % мас. | Б, % мас. | В, % мас. | Г, % мас. | Д, % мас. | Е, % мас. |
| 1. | 10,0 | 0,1 | 79,9 | 0,0 | 5,0 | 5,0 |
| 2. | 20,0 | 0,5 | 62,5 | 0,0 | 7,0 | 10,0 |
| 3. | 25,0 | 1,0 | 0,0 | 64,0 | 10,0 | 0,0 |
| 4. | 30,0 | 5,0 | 0,0 | 35,0 | 15,0 | 15,0 |
| 5. | 35,0 | 7,0 | 41,0 | 0,0 | 17,0 | 0,0 |
| 6. | 40,0 | 10,0 | 10,0 | 0,0 | 20,0 | 20,0 |
| 7. | 40,0 | 0,1 | 39,9 | 0,0 | 0,0 | 20,0 |
| Таблица 2 Результаты испытаний ДТ с образцами присадок, состав которых приведен в таблице 1 |
|||||||
| № п.п | ДТ/ДТ с присадкой | ЦЧ, ед. | Т-ра помутнения Тп, °C |
Т-ра застывания Tз, °C | Предельная т-ра фильтруемости Tф, °C | ΔBB (по сравнению с базовым топливом), % | Диаметр пятна износа, мкм |
| 1. | ГКДТ «ГШЗ» | 41 | -31 | -42 | -32 | - | 530 |
| 2. | ГКДТ «ГШЗ» + №1 | 51 | -35 | -48 | -40 | 60 | 460 |
| 3. | ГКДТ «ГШЗ» + №6 | 55 | -37 | -50 | -22 | 70 | 400 |
| 4. | ДТ «Л» | 45 | -5 | -10 | -6 | - | 620 |
| 5. | ДТ «Л» + №2 | 48 | -5 | -35 | -17 | 60 | 420 |
| 6. | ДТ «Л» + №5 (сравнит.) | 51 | -5 | -35 | -16 | - | 540 |
| 7. | ДТ «Л» + №6 | 53 | -5 | -43 | -22 | 75 | 380 |
| 8. | ДТ «Л» + №7 (сравнит.) | 53 | -5 | -10 | -6 | 75 | 390 |
| 9. | ДТ «З-35» | 45 | -25 | -35 | -27 | - | 540 |
| 10. | ДТ «З-35» + №3 (сравнит.) | 47 | -27 | -40 | -35 | - | 420 |
| 11. | ДТ «З-35» + №4 | 51 | -32 | -50 | -48 | 60 | 400 |
| *) Образцы присадок представляли собой 35% концентрат в ДТ; **) Концентрация образцов присадок в ДТ - 0,1% мас. |
1. Присадка к дизельному топливу, содержащая алкил(С3-С20)нитрат, алкил(С1-С25)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или ее амид, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| алкил(С3-С20)нитрат | до 40 |
| алкил(С1-С25)сукцинимид | 0,1-10 |
| сульфонат кальция | до 20 |
| непредельная жирная кислота или ее амид | до 100 |
2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сополимер высших эфиров С6-С28 акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером в количестве до 20 мас.%.
3. Дизельное топливо на основе базового топлива, содержащее присадку, отличающееся тем, что оно содержит присадку по п.1 в количестве 0,001-1,0 мас.%.
