Противоизносная присадка к топливам для реактивных двигателей

Изобретение описывает противоизносную присадку к топливам для реактивных двигателей на основе карбоновых кислот, характеризующуюся тем, что она содержит олеиновую кислоту с массовой долей основного вещества не менее 99%, агидол-1 и толуол при следующем соотношении компонентов, % масс.: олеиновая кислота с массовой долей основного вещества не менее 99% - 60,0-80,0, агидол-1 - 1,0-2,0, толуол - остальное. Технический результат заключается в расширении номенклатурного ряда присадок, улучшающих противоизносные свойства и не ухудшающих эксплуатационные и физико-химические свойства топлив для реактивных двигателей, на отечественной сырьевой базе при невысоких затратах на их производство. 3 табл.

 

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам, содержащим для улучшения смазывающей способности присадку, в качестве которой используют органические соединения, в частности карбоновые кислоты или их соли, и может быть использовано производителями топлив для реактивных двигателей.

В настоящее время топлива для реактивных двигателей изготавливают на основе керосиновых фракций, полученных гидрогенизационными процессами, такими как гидроочистка, гидрокрекинг, гидродемеркаптанизация. Указанные технологические процессы применяются с целью повышения уровня термостабильности топлив. При этом из керосиновых фракций удаляются гетероорганические соединения (сера-, азот -, кислородсодержащие), что ухудшает смазывающую способность топлива (топливо, помимо своей основной функции, служит смазывающей средой для топливной аппаратуры, в частности для топливных насосов). Для повышения смазывающей способности в керосиновую фракцию, являющуюся основой для производства топлив для реактивных двигателей, вводят противоизносные присадки (1 - Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: Справочник. - М.: Химия, 1985, с. 187).

В качестве таких присадок с 70-х годов прошлого века используется присадка ДНК (дистиллированные нефтяные кислоты) азербайджанского производства. В 90-х годах для этой же цели рекомендована к применению присадка Hitec-580 (США) (2 - Данилов A.M. Применение присадок в топливах. - М.: Мир, 2005, с. 215).

В России производство противоизносных присадок к топливам для реактивных двигателей отсутствует, поэтому производители топлив вынуждены закупать противоизносные присадки за рубежом. Зависимость производства топлив для реактивных двигателей от поставок из-за рубежа представляет потенциальную угрозу национальной безопасности России и диктует необходимость создания отечественной противоизносной присадки к топливам для реактивных двигателей.

Перед авторами встала задача - разработать такую присадку к топливам для реактивных двигателей, которая отвечала бы следующим требованиям:

- иметь доступную отечественную сырьевую базу;

- обладать улучшенными противоизносными свойствами в топливах для реактивных двигателей при концентрации 0,0035% масс. и при максимально допустимой концентрации 0,0045% масс. не ухудшать основные эксплуатационные свойства топлива (термоокислительную стабильность и коррозионную активность);

- иметь невысокую стоимость.

При просмотре патентных и научно-технических источников информации были выявлены технические решения, частично позволяющие решить поставленную задачу.

Так, приведенная выше известная противоизносная присадка Hitec-580 к топливам для реактивных двигателей, несмотря на свои преимущества по смазывающей способности, имеет и ряд недостатков, одним из которых является ее малый срок хранения (6 месяцев), вследствие чего потребитель вынужден раз в полгода закупать присадку и быть зависимым от зарубежных поставщиков. При испытании этой присадки авторы определили, что в качестве основы она содержит димер линолевой кислоты (в России производство димеров отсутствует вследствие значительных затрат на их изготовление).

Известна также смазочная присадка к среднедистиллятным топливам с улучшенной низкотемпературной стабильностью, содержащая от 50 до 90% некристаллизованной фракции жирных кислот таллового масла и от 50 до 10% растворителя. Жирная кислота таллового масла имеет весовое соотношение олеиновой кислоты и/или ее производных к линолевой кислоте или ее производным от 5:1 до 1:5 (3 - Патент РФ 2410414, C10L 1/10, 2008 г.).

Недостатком данной присадки является применение жирных кислот таллового масла, химический состав которых изменяется в зависимости от вида лесных пород (4 - Химическая энциклопедия в 5 т. Т. 4. - М.: Научное изд-во «Большая Российская энциклопедия», 1995, с. 976). В результате этого в условиях промышленного производства для каждой полученной партии таллового масла необходимо проведение исследований по корректировке оптимального состава и норме ее введения в топливо. Кроме того, недостатком присадки является высокая способность к окислению при хранении и изменению химического состава входящих в ее состав жирных кислот, что снижает сроки хранения присадки.

Авторы не обнаружили других противоизносных присадок к топливам для реактивных двигателей, кроме указанных выше, поэтому наиболее близкой к изобретению по технической сущности и взятой за прототип является противоизносная присадка ДНК (дистиллированные нефтяные кислоты) к топливам для реактивных двигателей, которая представляет собой смесь очищенных моно- и бициклических нафтеновых карбоновых кислот с молекулярной массой 180-230, получаемых высоковакуумной дистилляцией обезмасленного асидола - продукта выщелачивания нафтеновых кислот из фракций нефти бакинского месторождения (2 - с. 215). Присадку ДНК вводят в гидроочищенные керосиновые фракции в количестве до 0,0035% масс.

Внедрение в практику нефтепереработки нового технологического процесса - гидрокрекинга вакуумных газойлей, показало, что присадка ДНК имеет меньшую эффективность в керосиновых фракциях процесса гидрокрекинга, чем в гидроочищенных керосиновых фракциях. Для обеспечения достаточного уровня противоизносных свойств керосиновых фракций процесса гидрокрекинга концентрация вводимой присадки ДНК должна составлять не менее 0,0045% масс. Однако, как показали исследования, увеличенное до 0,0045% масс. содержание присадки ДНК снижает запас качества товарных топлив для реактивных двигателей по показателям кислотность и коррозионная активность:

- кислотность с введенной присадкой ДНК в количестве 0,0045% масс. составила 0,68 мг КОН/100 см3 при норме не более 0,7 КОН/100 см3;

- коррозионная активность при повышенных температурах (120°С): потеря массы образца за время испытания по отношению к бронзе ВБ-23НИЦ составила 2,3 г/м2 при норме не более 2,5 г/м2.

Незначительный запас качества по кислотности (0,02 мг КОН/100 см3) и коррозионной активности (0,2 г/м2) сокращает срок хранения таких топлив, так как протекающие при хранении процессы окисления приводят к образованию дополнительного количества органических кислот и увеличению значений кислотности и коррозионной активности.

Кроме того, недостатком присадки ДНК является ограниченная материально-производственная база ее компонентов в России - мало месторождений нефтей, богатых нафтеновыми кислотами (2 - с. 215).

Технический результат изобретения - расширение номенклатурного ряда присадок, улучшающих противоизносные свойства и не ухудшающих эксплуатационные и физико-химические свойства топлив для реактивных двигателей, на отечественной сырьевой базе при невысоких затратах на их производство.

Указанный технический результат достигается тем, что известная противоизносная присадка к топливам для реактивных двигателей на основе карбоновых кислот согласно изобретению содержит олеиновую кислоту с массовой долей основного вещества не менее 99%, Агидол-1 и толуол при следующем соотношении компонентов, % масс.:

олеиновая кислота с массовой долей
основного вещества не менее 99% 60,0-80,0
Агидол-1 1,0-2,0
толуол остальное

Олеиновая кислота производится в России по ТУ 2634-144-44493179-11 «Олеиновая кислота Ч чистая» и применяется в качестве компонента моющих средств, лаков, эмульгаторов. Олеиновую кислоту получают гидролизом растительных масел с последующим фракционированием образующейся смеси жирных кислот и многократной кристаллизацией из метанола или ацетона при минус 40°С.

Олеиновая кислота представляет собой жидкость от слабо-желтоватого до слабо-зеленоватого цвета, массовая доля основного вещества 99%, температура застывания (Тзаст) - 9°С, плотность (ρ) - 0,83 г/см3, йодное число - 93 г йода/100 г, кислотное число - 205 мг КОН/г.

Это вещество поступает на Российский рынок в достаточных количествах при относительно низкой стоимости (280 руб. за 1 кг). На основании сравнения и выявленных сходных физико-химических свойств (кислотное число) используемых ранее нафтеновых кислот (236 мг КОН/г) и олеиновой кислоты (205 мг КОН/г) авторы провели исследования возможности использования олеиновой кислоты по ТУ 2634-144-44493179-11 в качестве основы присадки, улучшающей противоизносные свойства топлив для реактивных двигателей (результаты представлены ниже).

Агидол-1 вырабатывается по ТУ 38.5901237-90 «Присадка антиокислительная 4-метил-2,6-дитретичный бутил фенол (Агидол-1) технический», применяется как антиокислительная присадка к топливам для реактивных двигателей и вводится в количестве 0,003-0,004% масс.

Агидол-1 представляет собой белый кристаллический порошок, температура конца плавления (Тплавл) - не ниже 69,8°С, температура кристаллизации (Ткрист) - не ниже 69°С, массовая доля основного вещества - не менее 99,7%.

Толуол (С6Н5-СН3) производится нефтехимической промышленностью по ГОСТ 5789-78 «Реактивы. Толуол. Технические условия» и применяется в качестве растворителя, также является одним из базовых веществ, широко используемых в органическом синтезе для получения фенола, бензола.

Толуол представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, температура застывания (Тзаст) - минус 95°С, температура кипения (Ткип) - 110,6°С, плотность (ρ) - 0,87 г/см3.

Для обоснования количественного состава противоизносной присадки было приготовлено 5 опытных образцов присадки, состав которых приведен в таблице 1.

Для приготовления образцов противоизносной присадки компонент Агидол-1 растворяют в толуоле в заявленном количестве, в полученный раствор добавляют олеиновую кислоту с массовой долей основного вещества не менее 99% в заданных соотношениях. Перемешивают до однородной массы и готовые образцы присадки добавляют в керосиновую фракцию, полученную гидрогенизационными процессами, в концентрации 0,0035-0,0045% масс.

Приготовленные образцы противоизносной присадки в максимально допустимой концентрации 0,0045% масс. были испытаны в керосиновой фракции процесса гидрокрекинга (таблица 2). Противоизносные свойства образцов присадки оценивали по единственному общепризнанному методу испытаний - ГОСТ Р 53715 (ASTM D 5001) «Топлива авиационные для газотурбинных двигателей. Метод определения смазывающей способности на аппарате шар-цилиндр (BOCLE)». Согласно этому методу неподвижный стальной шар диаметром 12,7 мм прижимается к вращающемуся цилиндру, смазываемому тонкой пленкой топлива при постоянных условиях нагрузки, скорости скольжения, температуры и влажности. Образующееся пятно износа на испытательном шарике, являющееся показателем уровня противоизносных свойств топлива, замеряют по двум диаметрам (по направлению движения и поперек) и вычисляют среднее. Критерием оценки эффективности присадки служит величина отклонения полученных результатов от статистических данных величины диаметра пятна износа (0,56-0,65 мм) для топлив марки РТ, полученных в ходе квалификационных испытаний опытно-промышленных образцов топлив (5 - Шаталов К.В., Лихтерова Н.М., Серегин Е.П. Проблемы применения зарубежных методов контроля качества топлив для реактивных двигателей // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, 2014, №4, с. 24-27).

Как видно из результатов испытаний (таблица 2), керосиновые фракции, содержащие образцы №№2, 3, 4 присадки, не имеют отклонений в диаметре пятна износа от статистических данных (0,63; 0,59; 057 мм). Содержание олеиновой кислоты от 60 до 80% масс. является наиболее оптимальным. При меньшей концентрации олеиновой кислоты в присадке (образец №1) ее эффективность снижается - диаметр пятна износа имеет наибольшее отклонение от статистических данных. При повышении концентрации олеиновой кислоты в присадке (образец №5) ее эффективность изменяется незначительно, поэтому увеличение концентрации олеиновой кислоты нецелесообразно из-за повышения себестоимости.

Разработанная противоизносная присадка представляет собой раствор с заданным соотношением компонентов и используется при производстве топлив для реактивных двигателей для улучшения их смазывающей способности. Противоизносная присадка может готовиться непосредственно на нефтеперабатывающем заводе и вводиться в керосиновую фракцию, полученную гидрогенизационными процессами. Как показали научные исследования, противоизносная присадка может храниться без изменения своего химического состава не менее 1 года на складах при температуре окружающей среды не менее 16°С.

Для подтверждения достижения технического результата были приготовлены опытные образцы топлива для реактивных двигателей на базе керосиновой фракции процесса гидрокрекинга с различным содержанием образца присадки №3. Присадку по образцу №3 вводили в оптимальной концентрации противоизносной присадки в топливах для реактивных двигателей 0,0035% масс. и максимально допустимой концентрации противоизносной присадки в топливах для реактивных двигателей 0,0045% масс. Приготовленные образцы были исследованы на основные физико-химические свойства (кислотность, йодное число) и эксплуатационные свойства (коррозионная активность, термоокислительная стабильность). Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Как видно из результатов испытаний (таблица 3), разработанная противоизносная присадка не только не ухудшает основные физико-химические и эксплуатационные свойства топлива, но и улучшает такие показатели как йодное число и коррозионную активность.

Таким образом, противоизносная присадка эффективна только в том соотношении компонентов, как представлено в формуле изобретения, что подтверждает достижение технического результата - расширение номенклатурного ряда присадок, улучшающих противоизносные свойства и не ухудшающих эксплуатационные и физико-химические свойства топлив для реактивных двигателей, на отечественной сырьевой базе при невысоких затратах на их производство. Кроме того, заданное содержание компонентов обеспечивает хранение присадки не менее 1 года с неизменностью состава компонентов.

Заявляемая присадка к топливам для реактивных двигателей имеет отечественную товарно-сырьевую базу всех компонентов в достаточном количестве и не требует сложного оборудования и технологического процесса для ее получения, имеет относительно небольшую стоимость (≈250 руб./кг).

Предложенное сочетание компонентов противоизносной присадки позволит улучшать противоизносные свойства топлив для реактивных двигателей и при максимально допустимой концентрации не ухудшать другие эксплуатационные свойства топлива.

Противоизносная присадка к топливам для реактивных двигателей на основе карбоновых кислот, отличающаяся тем, что содержит олеиновую кислоту с массовой долей основного вещества не менее 99%, Агидол-1 и толуол при следующем соотношении компонентов, % масс.:

олеиновая кислота с массовой долей
основного вещества не менее 99% 60,0-80,0
Агидол-1 1,0-2,0
толуол остальное



 

Похожие патенты:

Композиция автомобильного бензина, включающая бензин каталитического риформинга, изомеризат, алкилбензин, бензин каталитического крекинга, отличающаяся тем, что бензин каталитического риформинга произведен на установке каталитического риформинга с непрерывной регенерацией платинового катализатора, а бензин каталитического крекинга представлен фракцией стабильного бензина и фракцией легкого бензина; дополнительно композиция содержит метил-трет-бутиловый эфир и антиокислительную присадку Агидол при следующем соотношении компонентов, мас.%: Технический результат заключается в получении автомобильного бензина, который соответствуют требованиям ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004), а также Техническим регламентам FIA и FIM с октановым числом по исследовательскому методу не менее 100 пунктов для современных гоночных, спортивных автомобилей, скутеров, мотоциклов, картов и форсированных внедорожников.

Изобретение относится к области транспортировки нефти и нефтепродуктов с помощью трубопроводов. Способ получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах включает полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 в присутствии катализатора и активатора катализатора.

Предложенная группа изобретений относится к способам очистки тонкодисперсных частиц, в частности гидрофобных частиц, таких как уголь, от их примесей в водной среде и удаления технологической воды из продуктов до уровней, которые обычно можно обеспечить термической сушкой.

Изобретение раскрывает топливо для двигателей с воспламенением от сжатия, содержащее диметиловый эфир монооксиметилена, характеризующееся тем, что содержит по меньшей мере 80 мас.% диметилового эфира монооксиметилена и до 20 мас.% по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, который выбран из группы, состоящей из диалкиловых эфиров полиоксиметилена формулы RO(-CH2O-)nR, где n = 4-10 и R - алкильная группа, диалкиловых эфиров полиэтиленгликоля и/или формалей моноалкильных эфиров полиэтиленгликоля, и цетановое число топлива составляет ≥48,6.

Изобретение раскрывает присадку к ультрамалосернистому дизельному топливу, которая содержит углеводородный растворитель, жирные кислоты таллового масла и дополнительно жирные кислоты растительных масел следующего состава, мас.% :- жирные кислоты таллового масла - 25-75;- жирные кислоты растительного масла - 15-65;- растворитель - остальное.Технический результат - уменьшение себестоимости присадки на 40-50% и расширение ресурсов сырья для ее выработки.

Изобретение раскрывает кислородсодержащую антидетонационную присадку к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящую из метилтретбутилового эфира, при этом присадка дополнительно содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов,% масс.: изобутиловый спирт 20-80; метилтретбутиловый эфир – остальное.

Изобретение раскрывает альтернативное топливо для автомобилей с октановым числом по исследовательскому методу не менее 90 единиц и давлением насыщенных паров не менее 40 кПа, включающее в себя этиловый спирт, ароматические углеводороды С7-С10 и рафинат, отличающееся тем, что содержит рафинат производства ароматических углеводородов с давлением насыщенных паров не менее 35,0 кПа, выкипающий в интервале температур 45-120°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%: этиловый спирт 20-40, ароматические углеводороды С7-С10 1-20, рафинат до 100.

Настоящее изобретение относится к способу превращения спирта в топливную смесь, состоящую из спирта, эфира и воды, которая подходит для работы двигателя внутреннего сгорания, в частности автомобильного двигателя внутреннего сгорания, и к устройству для его осуществления.

Изобретение раскрывает альтернативное автомобильное топливо с октановым числом не менее 90,0 единиц, определенным по исследовательскому методу, включающее в себя спирты C1-C2 и углеводородную фракцию процесса Фишера-Тропша, при этом в качестве углеводородной фракции содержит бензиновую фракцию процесса Фишера-Тропша, выкипающую в интервале температур 28-225°C, и дополнительно содержит ароматические углеводороды С7-С10 при следующем соотношении компонентов, % масс.: спирты C1-C2 20-45; ароматические углеводороды C7-C10 до 20; углеводородная фракция процесса Фишера-Тропша до 100.

Изобретение относится к ракетно-комической технике, а именно к самовоспламеняющимся (гипергольным) топливным системам, которые применяются для решения широкого спектра задач, например в маршевых двигателях, для ориентации космических аппаратов.

Изобретение раскрывает кислородсодержащую антидетонационную присадку к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящую из метилтретбутилового эфира, при этом присадка дополнительно содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов,% масс.: изобутиловый спирт 20-80; метилтретбутиловый эфир – остальное.

Изобретение раскрывает альтернативное топливо для автомобилей с октановым числом по исследовательскому методу не менее 90 единиц и давлением насыщенных паров не менее 40 кПа, включающее в себя этиловый спирт, ароматические углеводороды С7-С10 и рафинат, отличающееся тем, что содержит рафинат производства ароматических углеводородов с давлением насыщенных паров не менее 35,0 кПа, выкипающий в интервале температур 45-120°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%: этиловый спирт 20-40, ароматические углеводороды С7-С10 1-20, рафинат до 100.

Изобретение относится к принципиальным схемам технологического процесса обработки газойлей и в особенности химически активных газойлей, полученных термическим крекингом нефтяных остатков, с использованием принципа разделения потоков.

Изобретение раскрывает альтернативное автомобильное топливо с октановым числом не менее 90,0 единиц, определенным по исследовательскому методу, включающее в себя спирты C1-C2 и углеводородную фракцию процесса Фишера-Тропша, при этом в качестве углеводородной фракции содержит бензиновую фракцию процесса Фишера-Тропша, выкипающую в интервале температур 28-225°C, и дополнительно содержит ароматические углеводороды С7-С10 при следующем соотношении компонентов, % масс.: спирты C1-C2 20-45; ароматические углеводороды C7-C10 до 20; углеводородная фракция процесса Фишера-Тропша до 100.

Присадка комплексного действия, предназначенная для улучшения процессов транспортировки нефти и нефтепродуктов, содержит полимер, азотсодержащее соединение и поверхносто-активное вещество, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит наноразмерный оксид алюминия с размером частиц 40 нм, в качестве полимера используют низкомолекулярный полиэтилен, в качестве азотсодержащего вещества – гидразин, а в качестве поверхносто-активного вещества – неионогенное поверхносто-активное вещество Реапон-4В при следующем соотношении компонентов, мас.%: низкомолекулярный полиэтилен 60-65 гидразин 20-25 указанный оксид алюминия 5-10 Реапон-4В 5-10 Технический результат заключается в том, что присадка обладает как вязкостным, так и противотурбулентным действием и проявляет высокую механическую устойчивость к различным механическим деструкциям.

Изобретение описывает топливо для гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) на основе синтетического высокоплотного горючего Т-10, при этом в топливо дополнительно введен промотор горения - трет-бутилгидропероксид и антиоксидант – ионол ( мас.%) горючее Т-10 95,495-94,492 трет-бутигидропероксид 4,5-5,5 ионол 0,005-0,008 Технический результат заключается в создании топлива для ГПВРД с увеличенными сроками хранения, увеличенной нормальной скоростью горения и уменьшенным периодом задержки воспламенения при сжигании в турбулентном потоке в камере ГПВРД при введении в него трет-бутилгидропероксида в качестве промотора горения и ионола в качестве антиоксиданта.

Изобретение относится к способу утилизации конденсата, образующегося на спиртзаводах при выпаривании фугата (фильтрата) послеспиртовой барды и кормовых дрожжей, который может быть использован в пищевой, химической, микробиологической, комбикормовой и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к способам получения антитурбулентных присадок на основе (со)полимеров высших альфа-олефинов и может быть использовано в топливных магистралях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Изобретение относится к производству противотурбулентных присадок, снижающих гидродинамическое сопротивление в трубопроводах для транспортировки нефти и нефтепродуктов.

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 относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к способу получения диспергирующей присадки к дизельному топливу. Проводят реакцию метатезисной сополимеризации функционализированного норборнена и циклоолефина и 1-гексена в качестве агента переноса цепи в присутствии металлокомплексного диалкильного рутениевого катализатора в одну стадию в толуоле.

Изобретение описывает противоизносную присадку к топливам для реактивных двигателей на основе карбоновых кислот, характеризующуюся тем, что она содержит олеиновую кислоту с массовой долей основного вещества не менее 99, агидол-1 и толуол при следующем соотношении компонентов, масс.: олеиновая кислота с массовой долей основного вещества не менее 99 - 60,0-80,0, агидол-1 - 1,0-2,0, толуол - остальное. Технический результат заключается в расширении номенклатурного ряда присадок, улучшающих противоизносные свойства и не ухудшающих эксплуатационные и физико-химические свойства топлив для реактивных двигателей, на отечественной сырьевой базе при невысоких затратах на их производство. 3 табл.

Наверх