Способ получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам и топливная композиция, содержащая антидетонационную добавку, полученную разработанным способом

Изобретение раскрывает способ получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам на основе алкил-трет-алкиловых эфиров, осуществляемый путем взаимодействия спирта с изоалкиленсодержащей фракцией, характеризующийся тем, что в качестве спирта используют метанол, в качестве изоалкиленсодержащей фракции - изобутиленсодержащую или изоамиленсодержащую фракцию, выделенный из реакционной массы метил-трет-бутиловый или метил-трет-амиловый эфир смешивают с непрореагировавшим и отделенным от воды метанолом в следующем соотношении, мас.%:

Метанол 4-30 Метил-трет-бутиловый или метил-трет-амиловый эфир до 100

Также заявлена топливная композиция автомобильного бензина из углеводородных фракций, содержащая антидетонационную добавку, полученную разработанным способом, в концентрации 3,0-22,0 мас.%. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных свойств топлив, в существенном повышении детонационной стойкости базовых топлив, при этом другие физико-химические и эксплуатационные свойства не изменяются или находятся в пределах допустимых норм. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к способу получения антидетонационной добавки для автомобильных бензинов на основе метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или метил-трет-амилового эфира (МТАЭ) и метанола, а также к топливной композиции, содержащей антидетонационную добавку, полученную разработанным способом.

Известно, что МТБЭ и МТАЭ применяются в качестве высокооктановых компонентов бензинов. МТБЭ является основным оксигенатом в нашей стране (А.М. Данилов. «Применение присадок в топливах: Справочник», СПб, «ХИМИЗДАТ», 2010 г., с. 98) и одним из самых распространенных за рубежом. В отличии от МТБЭ, МТАЭ находит меньшее применение ввиду меньших ресурсов изоамилена.

Метиловый спирт также имеет опыт применения в составе автомобильных бензинов и спиртовых топлив от небольших добавок (1-3%) до весьма высокого содержания в 85% (В. М. Капустин и др. «Оксигенаты в автомобильных бензинах», М., «КолосС», 2011 г, с. 186-187).

Известно несколько изобретений, где предлагается способ получения чистых алкил-трет-алкиловых эфиров. В частности, это авторские свидетельства СССР: SU 1793683, 1995; SU 1815954, 1995; SU 1805652, 1995 и патент RU 1814281, 1995. Технология производства данных эфиров не позволяет получать комплексную метанолсодержащую высокооктановую добавку.

Также известен патент RU 2209811, 2003, где предлагается способ получения комплексного продукта, содержащего этанол или метанол и алкил-трет-алкиловые эфиры С47. В его составе помимо эфиров и спирта находятся непрореагировавшие углеводороды С5+. Присутствие последних увеличивает нестабильность продукта в процессе хранения, а также в составе бензинов. Уменьшается удельная эффективность продукта как высокооктановой добавки, что влечет за собой затруднение корректировки антидетонационных свойств бензинов.

Наиболее близким к заявляемому решению является патент RU 2168490, 2001. В патенте описан способ получения смеси этил-трет-бутилового эфира (от 50 до 97%) и этанола (от 3 до 50%) на сульфоионитном катализаторе. Это достигается путем введения избыточного количества этилового спирта в сырьевой поток, что позволяет оставлять этанол в кубовом продукте. Недостатком данного процесса является необходимость модернизации технологических линий и оборудования установки для обеспечения возможности подачи большого количества этанола в процесс.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам, позволяющего обеспечить получение добавки на существующих установках получения МТБЭ или МТАЭ, и топливной композиции, содержащей добавку, полученную разработанным способом.

Поставленная задача решается разработкой способа получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам на основе МТБЭ или МТАЭ, осуществляемого путем взаимодействия метанола с изобутиленсодержащей или изоамиленсодержащей фракцией, который отличается тем, что выделенный из реакционной массы МТБЭ или МТАЭ смешивают с непрореагировавшим и отделенным от воды метанолом в следующем соотношении, % масс.:

Метанол 4-30
Метил-трет-бутиловый или метил-трет-амиловый эфир до 100

Дополнительно в смесь можно вводить антикоррозионную присадку в концентрации до 0,002% масс. и/или в качестве стабилизатора низкотемпературных свойств изопропиловый или изобутиловый спирт до 30% масс.

Также заявлена топливная композиция автомобильного бензина из углеводородных фракций, содержащая антидетонационную добавку, полученную разработанным способом в концентрации 3,0- 22,0% масс.

Следует отметить, что для снижения стоимости предложенной антидетонационной добавки авторами разработан способ, который позволяет перевести существующие установки, ориентированные на выпуск чистого эфира, на производство готовой высокооктановой добавки.

Известно, что в процессе синтеза чистых МТБЭ или МТАЭ эфиров в качестве реагента используется метиловый спирт в избытке 2:1 по отношению к олефину (В.М. Капустин, М.Г. Рудин. «Химия и технология переработки нефти», М., «Химия», 2013 г., с. 445). Непрореагировавшие количества спирта поступают из зоны синтеза эфиров вместе с отработанной бутановой (изопентан-изоамиленовой) фракцией в блок, где происходит отделение углеводородной фракции от спирта абсорбцией последнего водой. Далее метанол поступает в блок ректификации для отделения от воды и возвращается в процесс.

Принципиальным отличием предлагаемого технического решения от технологии получения этил-трет-бутилового эфира по патенту RU 2168490 является вовлечение части непрореагировавшего метанола в состав антидетонационной добавки. Для реализации этой цели дополнительно устанавливается блок смешения эфира, метанола и, при необходимости, антикоррозионной присадки и изопропанола или изобутанола. В блок смешения эфир подается из реакционного блока синтеза эфиров, спирт отбирается из блока выделения метанола, дополнительные компоненты подаются из товарно-сырьевого парка. Основной задачей блока смешения является обеспечение требуемого соотношения компонентов добавки.

Еще одним важным преимуществом данного решения является снижение эксплуатационных расходов на перекачку непрореагировавшего метанола для возврата в процесс. Таким образом, на выходе с установки получается готовая высокооктановая добавка.

Следует отметить, что двукратное количество метанола, подаваемое на установку, позволяет осуществлять изготовление добавки без введения дополнительного количества спирта (метанола в составе добавки всегда меньше, чем эфиров). Более того, часть метилового спирта также будет отправляться на рециркуляцию, что позволит облегчить переориентацию существующих установок производства эфиров на выпуск высокооктановой добавки. В то же время, очевидно, что данная технология позволяет получить установку с гибким выпуском продукции, так как сохраняется возможность выпуска чистого эфира.

Состав образцов предлагаемой добавки, полученной разработанным способом, и примеры эффективности ее применения в автомобильных бензинах представлены в таблице 1.

В качестве образца под номером «1.0» использовался чистый МТБЭ, а под номером «2.0» чистый МТАЭ.

В качестве антикоррозионной присадки были использованы два образца:

- опытный образец на основе изоалкенилов янтарной кислоты;

- промышленный образец DCI-11.

Качество образцов антикоррозионной присадки представлено в таблице 2. Наличие в составе добавки, полученной предлагаемым способом, антикоррозионной присадки приводит к минимизации влияния спирта на металлические поверхности, с которыми будут соприкасаться добавка или топливная композиция на всех этапах своего жизненного цикла. Антикоррозионная присадка специально подобрана для улучшения эксплуатационных свойств данной добавки.

Дополнительно добавка может содержать стабилизатор низкотемпературных свойств - изопропиловый либо изобутиловый спирты в количестве до 30% масс.

Оценка антидетонационной эффективности добавки, полученной предлагаемым способом (табл. 1), производилась путем введения ее в концентрации 15% масс, в базовое топливо с октановым числом по исследовательскому методу 90. Детонационная стойкость образцов определялась по ГОСТ Р 52947 исследовательским методом и по ГОСТ Р 52946 моторным методом.

Как видно, по сравнению с чистым МТБЭ предлагаемая добавка обладает более высокой антидетонационной эффективностью. При использовании добавки на основе МТАЭ результаты измерений октановых чисел также превышают детонационную стойкость для чистого МТАЭ.

Оценку антикоррозионных свойств проводили по модифицированному методу АСТМ Д 665 в присутствии дистиллированной воды при температуре 38°С в течение 4-х часов. В соответствии с рекомендациями указанного метода для определения степени коррозии поверхности стержня после испытания приняты визуальные критерии оценки, по которым максимальная степень коррозии (более 5% поверхности стержня покрыты продуктами коррозии) оценивается в 3 балла (этот показатель получен для базового топлива и бензина с МТБЭ); поверхность стержня, свободная от следов коррозии (чистый стержень), оценивается в 0 баллов. 1 балл также является удовлетворительным результатом, так как подразумевает под собой не более шести темных точек и пятен диаметром 1 мм каждое.

Как следует из данных таблицы 1, добавка, полученная предлагаемым способом, позволяет улучшить эксплуатационные свойства топлив, в отличие от бензина с МТБЭ (0-1 балла против 3 баллов).

Оценку низкотемпературных свойств образцов добавки, полученной предлагаемым способом, с базовыми топливами проводили по ГОСТ 5066 по температуре их помутнения. Норма по данному показателю была принята согласно ГОСТ Р 52201 «Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы», не выше минус 30°С. Вторым пунктом изобретения является способ получения высокооктановой добавки, дополнительно содержащей стабилизатор низкотемпературных свойств - изопропиловый или изобутиловый спирты. Добавление последних позволяет снизить температуру помутнения топлив и обеспечить возможность эксплуатации в различных климатических условиях, а также сохранение товарных качеств бензинов при попадании в них влаги. В зависимости от количества добавки в топливе рекомендуется вводить стабилизатор до 30% масс. Введение стабилизатора существенно снижает температуру помутнения топлив (ниже -60°С), либо позволяет сохранить значение данного показателя при увеличении содержания воды вплоть до 0,125% масс. в бензине. Пример эффективности применения фазового стабилизатора показан в таблице 1.

Оценка цветности полученных топлив проводилась по методике АСТМ Д 1500 на автоматическом аппарате PFXi-195/2 фирмы Lovibond, позволяющем автоматически определять цветность прозрачных образцов по одномерным шкалам, принятым в качестве промышленных стандартов. Значение <0,5 означает, что топливо практически не имеет окраски.

Также предлагается топливная композиция автомобильного бензина, содержащая добавку, полученную заявляемым способом, в количестве от 3,0 до 22,0% масс. Максимальная концентрация использования предлагаемой добавки принята в соответствии с Европейским стандартом на качество автомобильного бензина (European Standard EN 228: 2012), согласно которому содержание эфиров с пятью или более атомами углерода в бензинах допускается на уровне 22 об.%.

Состав, физико-химические и эксплуатационные характеристики базовых смесей углеводородов приведены в табл. 3.

Компонентный состав образцов топливной композиции автомобильного бензина, содержащего добавку, полученную предлагаемым способом, и результаты ее испытаний приведены в табл. 4.

Для подтверждения эффективности заявляемой топливной композиции были приготовлены 10 образцов автомобильного бензина путем введения образцов заявляемой добавки в базовые смеси углеводородных фракций. В качестве базовых смесей углеводородных фракций использовались: смесь бензина риформинга (70% масс.) и изомеризата (30% масс.), а также смесь бензина каталитического крекинга (60% масс.), изомеризата (30% масс.) и алкилата (10% масс.).

Физико-химические характеристики и состав базовых смесей углеводородных фракций представлены в таблице 4. Использование смесей углеводородных фракций и добавки, полученной предлагаемым способом, в количестве 3,0-22,0% масс., приводит к получению предложенной топливной композиции. Результаты испытаний, приведенные в таблице 4, показали, что введение в базовые смеси углеводородных фракций антидетонационной добавки, полученной разработанным способом, существенно повышает детонационную стойкость базовых топлив, при этом другие физико-химические и эксплуатационные свойства не изменяются или находятся в пределах допустимых норм. Образцы под номерами 2, 5 и 7 соответствуют требованиям ГОСТ 32513-2013, остальные образцы удовлетворяют требованиям EN 228-2012. Результаты оценки коррозионного воздействия показали, что введение предлагаемой добавки позволяет улучшить антикоррозионные свойства топлив.

Следует отметить, что полученная топливная композиция может использоваться в стандартных двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси без адаптации ввиду низкого содержания метанола.

Таким образом, разработан способ получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам, позволяющий обеспечить получение добавки на существующих установках получения МТБЭ или МТАЭ, т.е. перевести существующие установки, ориентированные на выпуск чистого эфира, на производство готовой высокооктановой добавки.

Добавка, полученная предлагаемым способом в заявленных соотношениях компонентов, позволяет улучшить эксплуатационные свойства топлив, существенно повышает детонационную стойкость базовых топлив, при этом другие физико-химические и эксплуатационные свойства не изменяются или находятся в пределах допустимых норм.

1. Способ получения антидетонационной добавки к автомобильным бензинам на основе алкил-трет-алкиловых эфиров, осуществляемый путем взаимодействия спирта с изоалкиленсодержащей фракцией, отличающийся тем, что в качестве спирта используют метанол, в качестве изоалкиленсодержащей фракции - изобутиленсодержащую или изоамиленсодержащую фракцию, выделенный из реакционной массы метил-трет-бутиловый или метил-трет-амиловый эфир смешивают с непрореагировавшим и отделенным от воды метанолом в следующем соотношении, мас.%:

Метанол 4-30
Метил-трет-бутиловый или метил-трет-амиловый эфир до 100

2. Способ получения антидетонационной добавки по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно вводят антикоррозионную присадку в концентрации до 0,002 мас.% и/или изопропиловый или изобутиловый спирт до 30 мас.%.

3. Топливная композиция автомобильного бензина из углеводородных фракций, содержащая антидетонационную добавку, полученную способом по любому из пп. 1, 2, в концентрации 3,0-22,0 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу маркировки углеводородной жидкости. Способ включает стадию добавления в указанную жидкость маркирующего соединения, соответствующего формуле I: ,в котором X независимо выбирают из группы, состоящей из атома водорода, атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, линейной, разветвленной или циклической С1-С20 алкильной группы и фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой или галогенированной алкильной группой; Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, разветвленной или циклической С1-С9 алкильной группы и фенильной группы, замещенной по меньшей мере одной алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой; Z выбирают из группы, состоящей из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алифатической группой, или галогенированной алифатической группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) линейной, разветвленной или циклической С1-С20 алкильной группы.

Изобретение раскрывает высокооктановый автомобильный бензин с октановым числом не менее 91 ед., определенным по исследовательскому методу, включающий в себя в качестве основного компонента бензиновую фракцию, выкипающую до 225°С, характеризующийся тем, что для повышения детонационной стойкости содержит изопропилбензол и оксигенат, при следующем соотношении компонентов, % масс.: изопропилбензол 2,0-35,0, оксигенат 1,0-23,0, бензиновая фракция до 100,0.

Изобретение описывает способ получения экологически чистого дизельного топлива (ЭЧДТ) путем смешения исходного дизельного топлива с биодобавкой - продуктом переэтерификации растительного масла нормальным бутиловым спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты, характеризующийся тем, что в качестве биодобавки используют бутиловый эфир рыжикового масла, количество которого в смеси с гидроочищенным дизельным топливом достигает 10 мас.%, при этом массовое соотношение при компаундировании полученных компонентов составляет: Гидроочищенное дизельное топливо 90-99 Биодобавка (бутиловые эфиры рыжикового масла) 1-10 Технический результат заключается в получении экологически чистого дизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания с улучшенной смазывающей способностью и низким содержанием общей серы.

Изобретение описывает способ получения нефти с пониженной эффективной вязкостью и температурой застывания путем введения в высоковязкую нефть депрессорной присадки на основе полимера в растворителе, при этом в качестве полимера используют каучук бутадиеновый СКДН, в качестве растворителя каучука используют дизельное топливо или фракцию альфа-олефинов С20-С26 при следующем соотношении компонентов, мас.

Изобретение раскрывает способ получения неэтилированного авиационного бензина, который включает компаундирование алкилата, изомеризата, ароматических углеводородов каталитического риформинга и монометиланилина, при этом в качестве основы используют дебутанизированную фракцию алкилата 45-135°C, содержащую не более 2 мас.% бутанов, которую получают ректификацией из широкой фракции алкилбензина, а в качестве ароматических углеводородов используют толуол и ксилол, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фракция алкилата 45-135°C 40,0-80,0 Толуол и ксилол 10,0-30,0 Изомеризат 5-35,0 Монометиланилин 0,5-1,5, где массовое соотношение ксилола и монометиланилина находится в интервале от 1:1 до 5:1.

Изобретение раскрывает способ получения неэтилированного авиационного бензина, включающий компаундирование алкилата, изомеризата, ароматических углеводородов каталитического риформинга и монометиланилина, характеризующийся тем, что в качестве основы используют фракцию алкилата 40-135°C, которую получают ректификацией из широкой фракции алкилбензина, в качестве ароматических углеводородов используют толуол и ксилол, при следующем соотношении компонентов, % масс.: Фракция алкилата 40-135°C 40,0-70,0 Толуол и ксилол 20,0-34,0 Изомеризат 5,0-35,0 Монометиланилин 1,0-2,5, при этом массовое соотношение ксилола и монометиланилина находится в интервале от 1:1 до 5:1.

Изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза, в частности к способу получения полиолефинсукцинимида, используемого для предотвращения образования углеродистых отложений на деталях двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к неводной суспензии агента снижения гидродинамического сопротивления течению углеводородных жидкостей, которая может быть использована в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов при перекачке их в турбулентном режиме течения.

Настоящее изобретение относится к вариантам способа получения высокооктанового компонента моторных топлив из олефинсодержащих смесей. Один из вариантов способа заключается в том, что олефинсодержащую смесь подвергают окислению закисью азота с последующим выделением смеси продуктов в качестве высокооктанового компонента.

Изобретение описывает способ регулирования содержания кислорода в высокооктановом компоненте моторного топлива на основе карбонильных соединений общей формулы, где R1 - Н, либо алкоксид -O-CnH2n+1, либо углеводородный радикал общей формулы -CnH2n+1; R2 - углеводородный радикал общей формулы -CnH2n+1; n - число от 1 до 5 или их смеси, и регулирования химической стабильности этого компонента топлива, заключающийся в том, что карбонильные соединения указанной выше общей формулы или их смесь в газовой фазе в избытке водорода пропускают над слоем композита, состоящего из механической смеси катализатора гидрирования и катализатора дегидратации, при температуре 100-400°С и давлении 1-100 атм.

Изобретение относится к многофункциональной присадке к бензину, содержащей добавку к бензину с моющим действием, которая является производным ангидрида полиизобутенилянтарной кислоты, получаемого путем взаимодействия полиизобутенов или полиизобутенов с мол.

Изобретение относится к способу получения низкосернистого низкозастывающего дизельного топлива. Гидроочищенную дизельную фракцию, содержащую 0,001 мас.% и менее серы, смешивают с водородом и направляют в реактор, в котором верхним слоем загружен катализатор изодепарафинизации на основе цеолита, а нижним слоем - катализатор гидрофинишинга.

Изобретение описывает способ получения нефти с пониженной эффективной вязкостью и температурой застывания путем введения в высоковязкую нефть депрессорной присадки на основе полимера в растворителе, при этом в качестве полимера используют каучук бутадиеновый СКДН, в качестве растворителя каучука используют дизельное топливо или фракцию альфа-олефинов С20-С26 при следующем соотношении компонентов, мас.

Изобретение описывает многофункциональную экологическую присадку к топливам на основе ацетилацетонатов металлов и эфира ортокремневой кислот, при этом присадка дополнительно содержит оксигенаты, амины, нитрилы и ароматические углеводороды при следующем соотношении компонентов (% вес): эфир ортокремневой кислоты 0,1-70, ацетилацетонат металла 0,001-5,0, растворимое в топливе соединение металла 0-5,0, оксигенаты 0-30, нитрилы 0-10, амины 0-45, ароматический углеводород 0-20, топливо до 100.

Изобретение раскрывает многофункциональную добавку к авиационным бензинам, которая включает тетраэтилсвинец, 1,2-дибромэтан и 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, добавка имеет температуру начала кристаллизации не выше минус 40°C и содержит углеводородную фракцию, имеющую температуру конца кипения не выше 201°C, давление насыщенных паров при 38,7°C не более 51 кПа, содержащую не менее 10% масс.
Изобретение описывает топливную композицию для дизельных двигателей, характеризующуюся тем, что в качестве присадки к топливу используется смесь 10-25 мас.% смеси алкилнитратов спиртов С6-С9, 10-25 мас.% смеси простых диалкиловых эфиров на основе спиртов С6-С9 и до 100 мас.% дизельного топлива или любого углеводородного растворителя, причем в качестве исходных спиртов С6-С9 для получения смеси алкилнитратов и смеси простых диалкиловых эфиров используют фракцию спиртов C6-C9, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов C6-C9 водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-2, и последующего гидрирования реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе Pd/Al2O3.

Изобретение раскрывает октаноповышающую добавку к автомобильным бензинам на основе изобутанола, которая дополнительно содержит побочные продукты производства бутиловых спиртов или их смесь с отходами получения 2-этилгексанола, при следующем соотношении компонентов, % масс: побочные продукты производства бутиловых спиртов или их смесь с отходами получения 2-этилгексанола 5-30; изобутанол до 100.

Изобретение раскрывает применение светильной масляной добавки с плотностью 950÷1400 кг/м3 и кинематической вязкостью при 100°С (2,5÷100000)*10-6 м2/с, полученной путем термической деструкции нефтяных остатков, для увеличения излучательной способности пламени печных аппаратов.

Изобретение описывает противоизносную присадку к углеводородному топливу на основе сложных эфиров органических кислот, которая представляет собой продукт, полученный в результате смешения щавелевой кислоты с кубовым остатком производства бутиловых спиртов (КОБС) при следующем соотношении компонентов, % мас: Кубовый остаток   производства бутиловых спиртов 77,0-91,0 Щавелевая кислота остальное до 100 и последующего отделения из реакционной массы смеси паров легких углеводородных фракций и воды.

Изобретение относится к химии полимеров в составе добавок, применяемых при транспорте нефти и нефтепродуктов. Описан способ получения агента снижения гидродинамического сопротивления потока углеводородов, представляющего собой стабилизированный порошкообразный высокомолекулярный полиальфа-олефин.

Изобретение относится к топливной композиции для дизелей на основе дизельного топлива с добавлением спирта, эмульгатора, воды, смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты, при этом топливная композиция дополнительно содержит присадку ЦД-7К при следующих соотношениях компонентов, мас.%: этанол 5,0-50,0; вода 0,5-7,0; смазывающая присадка ЦД-7К 2,0; смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты 0,2; алкенилсукцинимид 0,25-1,0; дизельное топливо - до 100. Технический результат заключается в повышении противоизносных свойств топливной композиции. 1 табл.
Наверх