Высокооктановый компонент к автомобильному бензину и топливная композиция, его содержащая

Изобретение раскрывает высокооктановый компонент к автомобильному бензину, содержащий, % масс.: диметилкарбонат (ДМК) 10,3-33,3; изопропиловый спирт (ИПС) и/или диизопропиловый эфир (ДИПЭ) 58,8-82,8; антидетонационная добавка на основе ароматических аминов, включающая в качестве основного компонента N-метиланилин (N-MA), до 11,8. Также раскрывается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе автомобильного бензина, содержащая вышеуказанный высокооктановый компонент в количестве 7,5-14,5% масс. Технический результат заключается в улучшении антидетонационных и низкотемпературных свойств как самого компонента, так и топливных композиций, содержащих его. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу высокооктанового компонента к автомобильному бензину и к топливной композиции, содержащей этот компонент.

Известна комплексная добавка к автомобильным бензинам, которая содержит, % масс.: 15-18 N-метиланилина, 5-6 метилбензоата, 20-40 алифатических спиртов (изопропиловый, изоамиловый, изобутиловый), а также до 100% эфиров (диизопропиловый, метил-трет-бутиловый, метил-трет-амиловый, этил-трет-бутиловый или этил-трет-амиловый).

Указанная добавка вводится в бензин в концентрации до 10% масс. (Пат. РФ №2473670, 2013).

Недостатком добавки является то, что в составе добавки содержится до 15-18% масс. N-метиланилина, при использовании данной добавки в максимальной рекомендуемой концентрации 10% масс., содержание N-метиланилина в бензине составит от 1,5% до 1,8% масс., что превышает предельно допустимую концентрацию N-метиланилина в автомобильных бензинах согласно Техническому регламенту Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» (TP ТС 013/2011), а также ГОСТ 51866-2002, равную 1% об. («1,3% масс.). Использование N-метиланилина в высоких концентрациях в бензине приводит к увеличению образования отложений в топливной системе автомобиля, в частности на впускных клапанах.

Известна антидетонационная карбонатная присадка для бензина, представляющая собой алкилфенилкарбонат с алкилом C₁-C₂₀. Базовое топливо может содержать другие присадки, однако содержание известных антидетонационных присадок, например металлоорганических соединений, не должно превышать 0,01 г/л по каждому из компонентов. Использование таких присадок, как метилфенил- или трет-бутил-фенилкарбонат повышает октановое число базового бензина. Присадка вводится в автомобильные бензины в концентрации 1-15 (предпочтительно 5-10% об.) (Пат. US 4600408, 1986).

Основными недостатками указанной добавки на основе алкилкарбонатов являются плохие низкотемпературные свойства, что подтверждается данными наших исследований. При испытании раствора, например диметилкарбоната в концентрации 5% масс. в бензине неэтилированном Регуляр-92 (ГОСТ Р 51105-97) установлено значительное ухудшение низкотемпературных свойств товарного бензина: температура помутнения раствора ДМК в бензине минус 33°C в отличие от исходного бензина - ниже минус 60°C.

В качестве добавки к автомобильным бензинам известен также диметилкарбонат (ДМК). (Заявка GP №82/17896, ЕР 98691,1984)

Недостатком данной добавки является небольшой прирост октанового числа, равный 1,8 ед. по моторному методу и 1,3 ед. по исследовательскому методу, соответственно при добавлении к бензину 3-5% об. ДМК.

Наиболее близкой является топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с октановым числом не менее 80, содержащая высокооктановую добавку, которая представляет собой смесь ДМК и С₂-С₅ алифатического спирта. (ЕР 0098691 А2, 1984)

Недостатком указанной добавки является использование широкой гаммы спиртов от С₂ до С₅. Однако применение этилового спирта приводит к повышению давления насыщенных паров в топливных композициях в результате образования азеотропов с углеводородами. Использование бутиловых и изоамиловых спиртов менее предпочтительно из-за их более высокой стоимости и низкой детонационной стойкости.

Кроме того, ДМК имеет относительно высокую температуру помутнения в бензине (-33°C), что значительно ухудшает низкотемпературные свойства бензина.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка высокооктанового кислородсодержащего компонента к автомобильным бензинам на базе изопропилового спирта и побочного продукта его производства диизопропилового эфира с использованием ДМК, позволяющего не только увеличить детонационную стойкость бензина, но и снизить негативное действие ДМК на низкотемпературные свойства бензина, а также разработка топливной композиции, содержащей этот компонент.

Для решения поставленной задачи предлагается высокооктановый кислородсодержащий компонент автомобильного бензина, содержащий ДМК и алифатический спирт, отличающийся тем, что в качестве алифатического спирта содержит изопропиловый спирт (ИПС) и/или дополнительно содержит диизопропиловый эфир (ДИПЭ) и антидетонационную добавку на основе ароматических аминов, включающую в качестве основного компонента N-метиланилин (N-MA), при следующем соотношении компонентов, % масс.:

диметилкарбонат	10,3-33,3
изопропиловый спирт
и/или диизопропиловый эфир	58,8-82,8
антидетонационная добавка на основе
ароматических аминов, включающая в качестве
основного компонента N-метиланилин	до 11,8

Также предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе автомобильного бензина, содержащая вышеуказанный компонент в количестве 7,5-14,5% масс.

Разработанный высокооктановый кислородсодержащий компонент позволяет устранить недостатки, отмеченные в прототипе, т.к. предлагается использование не гаммы спиртов от С₂ до С₅, а конкретно изопропилового спирта, или побочного продукта при производстве изопропилового спирта - диизопропилового эфира, или их смеси, так как применение этилового спирта приводит к повышению давления насыщенных паров в топливных композициях в результате образования азеотропов с углеводородами, а использование бутиловых и изоамиловых спиртов менее предпочтительно из-за их более высокой стоимости и низкой детонационной стойкости.

Сочетание предложенных ингредиентов в указанных соотношениях в составе заявленного компонента позволяет не только увеличить детонационную стойкость бензина, но и снизить негативное действие ДМК на низкотемпературные свойства бензина.

Используемые в составе компонента ингредиенты являются продуктами промышленного производства.

В состав данного компонента входит ИПС, который является эффективной добавкой к автомобильным бензинам. ИПС производится прямой гидратацией пропилена. В качестве побочного продукта при производстве изопропилового спирта получается ДИПЭ.

ДИПЭ, являющийся одним из перспективных оксигенатов, также может вовлекаться в состав разработанного высокооктанового компонента.

Также может быть использована смесь ИПС и ДИПЭ.

В предлагаемом составе компонента предпочтительно использование ароматического амина N-MA с минимальной примесью анилина (не более 0,5% масс.), повышающего химическую стабильность, но требующего применения стабилизатора цвета.

В качестве ароматического амина в высокооктановом компоненте используют N-MA технический улучшенный по СТО 00204168-001-2008 с содержанием N-MA не менее 98,0% масс. или антидетонационную добавку на основе ароматических аминов АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007 с содержанием N-MA не менее 98,5% масс.

Предлагаемый высокооктановый компонент готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования при температуре 15-35°C путем смешения исходных ингредиентов до получения однородного раствора.

Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 7 образцов заявляемого компонента, состав которых приведен в таблице 1.

Эксплуатационные свойства приготовленных образцов бензинов с компонентом приведены в таблице 2.

Как видно, сочетание ингредиентов при заявленном соотношении (таблица 2) приводит к значительному приросту октанового числа бензина и улучшению низкотемпературных свойств топлива.

Предлагаемый компонент может использоваться как для корректировки антидетонационных свойств товарных бензинов в системе обращения, восстановления их качества, так и при разработке технологии производства ассортимента высокооктановых автомобильных бензинов, отвечающих требованиям Технического регламента Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» (TP ТС 013/2011).

В зависимости от состава и соотношения ингредиентов компонент может вводиться в бензин в интервале концентраций от 7,5 до 14,5% масс.

Влияние добавки на детонационную стойкость оценивалось моторным методом по ASTM D 2700-95, ГОСТ Р 52946-2008 (ЕН ИСО 5163:2005) на установке УИТ - 85 по приросту октанового числа эталонной «смеси 70»: изооктана и н-гептана, взятых в соотношении 70:30 (по объему). Чем больше прирост октанового числа, тем выше антидетонационные свойства добавки. Для испытуемых образцов прирост составляет от 4,0 до 10,7 единиц в сравнении с эталонной смесью.

Таким образом, разработан высокооктановый кислородсодержащий компонент к автомобильным бензинам на базе изопропилового спирта и побочного продукта его производства диизопропилового эфира с использованием ДМК, позволяющий не только увеличить детонационную стойкость бензина, но и снизить негативное действие ДМК на низкотемпературные свойства бензина.

Также разработана топливная композиция, содержащая этот компонент в количестве 7,5-14,5% масс.

1. Высокооктановый компонент к автомобильному бензину, содержащий, % масс.:

диметилкарбонат	10,3-33,3
изопропиловый спирт и/или диизопропиловый эфир	58,8-82,8
антидетонационная добавка на основе ароматических аминов, включающая в качестве основного компонента N-метиланилин	до 11,8

2. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащая высокооктановый компонент по п. 1 в количестве 7,5-14,5 % масс.