Способ получения присадки к моторному топливу

 

Изобретение относится к способу получения присадки, используемой для очистки моторного топлива. Способ заключается в оксиалкиленировании смеси, содержащей 94,5-99,9 мас.% алкилфенолов общей формулы I, где R1 - алкильная группа с числом углеродных атомов от 6 до 16, и не более чем 0,1 мас.% воды, и не более чем 5,0 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 1,0 мас.%, одноатомных спиртов общей формулы R2-OH, где R2 - алкильная группа с числом углеродных атомов от 1 до 4, с помощью этиленоксида или пропиленоксида в присутствии основного катализатора, при температуре 80-170oС до получения оксиалкиленированного спирта молекулярной массы не ниже, чем 100 дальтон и гидроксильного числа не выше, чем 150 мг КОН/г. Затем полученный продукт контактирует с кислотной ионообменной смолой в водородной форме, предпочтительно содержащей сульфогруппы и содержащей, по крайней мере, 0,1 моль воды на 1 моль функциональных групп, при температуре не выше, чем 150oС. Способ позволяет получить присадки с улучшенными эксплуатационными свойствами, в частности, для снижения накопления осадков и углеродистых отложений. 1 ил., 15 табл.

Присадки, используемые для очистки моторного топлива, помимо активных веществ детергентного действия, содержат также, так называемые, вспомогательные масла, которые улучшают их моющую способность. Ранее использовались минеральные масла, в настоящее время в зависимости от вида активного вещества, используются также синтетические вспомогательные масла, которые предотвращают накопление осадков и углеродистых отложений на клапанах, впускающих топливовоздушную смесь в бензиновый двигатель. Для данной цели представляется возможным, наряду с другими, использовать химические соединения типа простого полиэфира.

Способ получения данного типа детергентной присадки для бензиновых двигателей был описан в польском патенте 175462. Технический нонилфенол и додецилфенол подвергали оксиалкиленированию с пропиленоксидом или смесью из пропиленоксида и этиленоксида в присутствии гидроксида калия в качестве катализатора, и после деминерализации получали компонент с вязкостью от 93 до 118 мПа с для 40oС и гидроксильным числом от 64 до 74 мг КОН/г, содержащий продукт оксиалкиленированного нонилфенола или додецилфенола с алкиленоксидом в соотношении от 6 до 18 молей оксида на 1 моль алкилфенола. Молярное соотношение пропиленоксида и этиленоксида поддерживали в пределах диапазона от 5: 1 до 15:1 и получали полиоксиалкиленированную цепь, образованную случайным образом.

В патентной литературе существует много примеров получения и использования присадок к моторному топливу. В патенте США 3615295 описано получение моторного бензина с присадками из полиоксиалкиленированных алкилфенолов, которые вызывают снижение содержания углеводородов в выхлопных газах.

В польском патенте 170272 приводится способ получения присадок для моторного бензина, которые могут включать алкенилсукцинимиды, алкенилсукцинамиды, их модифицированные производные, полученные в соответствии с описанием, представленным в патенте Р 291691, синтетические носители, представляющие собой карбаматные или оксилалкилированные алкилфенолы, а также вещества, предотвращающие повреждение клапанов двигателей, не оснащенных закаленными клапанами. Основное преимущество данного типа присадки для моторного бензина заключается в его высокой эффективности действия, повышенной термостабильности, а введение синтетических носителей обеспечивает детергентное действие активных веществ. В соответствии с польским патентом 172553 детергентные присадки для моторного бензина включают производные полипропиленгликоля с замещенной функциональной группой -ОН. Такой ингредиент, в соответствии с настоящим изобретением, нужен для улучшения детергентных свойств детергентных присадок по сравнению с традиционными детергентными присадками к бензину. Полиэфирный тип соединений, предотвращающий накопление углерода и других отложений во впускной системе топливовоздушной смеси в двигателе с электрозажиганием, представлен в патентах ЕР 524783 А1 и ЕР 549253 А1. Химические формулы этих соединений следующие: RX [ (CxH2xO)n(CyH2yO)p]m или RX[(СхНО)n(CyH2yO)pZ]m, где R = алкил с числом углеродных атомов от 7 до 30 или алкилфенол; Х = атом кислорода, серы или азота; Z = углеводородный заместитель с числом углеродных атомов от 1 до 30; m = 1, если X - атом кислорода или серы; или RX - Н, m = 2, если Х = атом азота; n и p определяют соотношение CxH2xO к СуНО.

В соответствии с патентом США 3658494 в качестве синтетических носителей, представленных в присадках для бензинового двигателя, использовались производные гликоля и других полигидроксильных спиртов, например окси-н-бутиловый эфир этиленгликоля. В соответствии с польским патентом 172553 полимерные производные полипропиленгликоля с замещенными ОН-группами использовались вместе с детергентными веществами, в качестве более эффективных синтетических носителей в сравнении с вышеупомянутыми носителями. Полиэфирные производные могут также использоваться в качестве ингредиентов в присадках для дизельного топлива, в соответствии с польскими патентами 166515 и 174112, они представляют собой оксиалкилированные, предпочтительно оксиэтилированные и/или оксипропилированные, алкилфенолы со средней молекулярной массой от 100 до 2000 дальтон, предпочтительно от 800 до 1500. Компоненты детергентных присадок для дизельного топлива могут также представлять собой, в соответствии с патентом JP 04114089 А, оксиалкилированные производные бисфенолов и/или их сложноэфирные производные.

В случае синтетического масла особое значение имеет *химический тип вещества *физические и химические свойства *содержание побочных продуктов, которые могут влиять на эффективность действия детергентной присадки.

Учитывая, наряду с другими факторами, коэффициент вязкости, предпочтительно использовать полимеры с наибольшими молекулярными массами, однако увеличение в молярном соотношении алкиленоксида к алкилфенолу, обычно, приводит к повышению количества низкомолекулярных полигликолей, которые в условиях работы двигателя имеют тенденцию к образованию при разложении темных отложений.

Проведение процесса оксиалкиленирования органических соединений, содержащих гидроксильные группы у алкиленоксидов, в соответствии с настоящим изобретением, приводит к получению полиэфиров, содержащих производные одноатомных спиртов со средней молекулярной массой 100-200 дальтон, обладающих соответствующими физическими и химическими свойствами, а также очень хорошими эксплуатационными характеристиками.

Способ, в соответствии с настоящим изобретением, заключается в оксиалкиленировании органических соединений, содержащих гидроксильные группы у алкиленоксидов при температуре 80-170oС в присутствии основных катализаторов. Данная смесь, содержащая 94,5-99,9 мас.% моноалкилфенолов с числом углеродных атомов в алкильной группе от 6 до 16, формулы, приведенной на Фиг.1, и содержащая воду не более чем 0,1 мас.% оксиалкиленируется этиленоксидом или пропиленоксидом в присутствии не более чем 5,0 мас.% одноатомных спиртов общей формулы R2-OH, где R2 - алкильная группа с числом углеродных атомов от 1 до 4, до получения оксиалкиленированного спирта с молекулярной массой не ниже, чем 100 дальтон и гидроксильным числом не выше, чем 150 мг КОН/г. Предпочтительно содержание одноатомных спиртов составляет от 0,1 мас.% до 1,0 мас. %. Затем продукты оксиалкиленирования контактируют при температуре не выше, чем 150oС с водородной формой кислотной ионообменной смолы, предпочтительно содержащей функциональные сульфогруппы и содержащей, по крайней мере, 0,1 моль воды на 1 моль функциональных групп.

Примеры 1 и 2 иллюстрируют способ получения присадок для моторного топлива, в соответствии с настоящим изобретением. Пример 3 является сравнительным примером.

Преимуществами используемого изобретения является улучшение качества моторного топлива, обусловленное снижением тенденции к эмульгированию в воде и 2-3-кратное снижение осадков и углеродистых отложений в топливовоздушной смеси впускной системы бензинового двигателя, а также улучшение качества дизельного топлива в результате снижения тенденции к образованию углеродистых отложений на концах форсунки и, следовательно, к ухудшению и нарушению моторного впрыскивания в дизельный двигатель.

Пример 1.

В реактор объемом 6 м3 загружали 0,6 м3 соответствующего алкилфенола и добавляли щелочной катализатор в виде раствора одноатомного спирта, получая тем самым смесь для оксиалкиленирования состава, приведенного в Таблице 1. Затем содержимое данного реактора нагревали до температуры 130oС и дозировали алкиленоксид. Процесс оксиалкиленирования проводили в условиях, приведенных в Таблице 1, для получения соответствующего продукта, содержащего оксиалкиленированные спирты заданной молекулярной массы. Полученную в результате осуществления данной реакции смесь контактировали с сильнокислотной ионообменной смолой типа сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом с контролируемым содержанием воды при соблюдении параметров, представленных в Таблице 1.

Характеристики полученного продукта, представленные в Таблице 2, использовались для изготовления присадок для моторного топлива.

Присадка 1
В смеситель, снабженный мешалкой, при нагревании последовательно добавляли: 150 кг продукта 1 с характеристиками, приведенными в Таблице 1, 120 кг полибутиленамина, с содержанием хлора менее 100 мг/кг и молекулярной массой 2100 дальтон, и 730 кг лигроиновой фракции с температурой воспламенения 65oС. Данные компоненты смешивали в течение 4-х часов при температуре от 40 до 50oС.

Присадка 2
В смеситель, снабженный мешалкой, при нагревании последовательно добавляли: 150 кг продукта 2 с характеристиками, приведенными в Таблице 1, 120 кг полибутенамина, с содержанием хлора менее 100 мг/кг и молекулярной массой 2100 дальтон, и 730 кг лигроиновой фракции с температурой воспламенения 65oС. Данные компоненты смешивались в течение 4 часов при температуре от 40 до 50oС. В моторный бензин с характеристиками, представленными в Таблице 3, добавляли присадку 1 или 2. Состав моторного бензина представлен в Таблице 4.

Моторные бензины А и В и моторные топлива, маркированные от 1 до 8, подвергались моторным испытаниям в соответствии с Европейским стандартом СЕС F-04-A-87, с целью получения оценки очистки во впускной системе воздушно-топливной смеси в двигателе Opel-Kadett. Результаты испытаний представлены в Таблице 5.

Моторные бензины А и В и моторные топлива от 1 до 8 подвергались моторным испытаниям в соответствии с Европейским стандартом CEC F-04-A-87, с целью получения оценки очистки во впускной системе воздушно-топливной смесив двигателе Mersedes M 102 Е. Эти результаты представлены в Таблице 6.

Моторный бензин В и моторные топлива, маркированные от 5 до 8, подвергались испытаниям на их тенденцию к эмульгированию в воде. Эти результаты представлены в Таблице 7.

Пример 2.

В вакуумный реактор объемом 6 м3 загружали: 2 м3 соответствующего алкилфенола и щелочной катализатор в виде одноатомного спирта, получая таким образом смесь для оксиалкиленирования состава, приведенного в Таблице 8. Затем содержимое данного реактора нагревали до температуры 130oC и дозировали алкиленоксид. Процесс оксиалкиленирования проводими в условиях, приведенных в Таблице 8 для получения продукта, содержащего оксиалкиленированные спирты заданной молекулярной массы. Полученную в результате реакционную смесь контактировали с сильнокислотной ионообменной смолой типа сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом с контролируемым содержанием воды при соблюдении параметров, представленных в Таблице 8.

Продуты, имеющие характеристики, представленные в Таблице 9, использовались при изготовлении присадок для моторного топлива.

Присадка 3
В смеситель, снабженный мешалкой, при нагревании последовательно добавляли: 100 кг продукта 3 с характеристиками, приведенными в Таблице 9, 100 кг алкенилсукцинамида со средней молекулярной массой 2350 дальтон, 100 кг основания Манниха со средней молекулярной массой 580 дальтон и 200 кг лигроиновой фракции с температурой воспламенения 65oC. Данные компоненты перемешивались в течение 4-х часов при температуре от 40 до 50oC.

Присадка 4
В смеситель, снабженный мешалкой, при нагревании последовательно добавляли: 150 кг продукта 4 с характеристиками, приведенными в Таблице 9, 100 кг алкенилсукцинимида со средней молекулярной массой 2350 дальтон, молекулярной массой 2100 дальтон, 100 кг основания Манниха со средней молекулярной массой 580 дальтон и 200 кг лигроиновой фракции с температурой воспламенения 65oC. Данные компоненты перемешивались в течение 4-х часов при температуре от 40 до 50oC.

В диапазоне топливо с характеристиками, приведенными в Таблице 10, добавляли присадки за 3 или 4. Данный состав моторного топлива представлен в Таблице 11.

Дизельные топлива А и В с характеристиками, приведенными в Таблице 10, и моторные топлива, полученные на их основе, маркированные от 9 до 12, подвергали испытанию в соответствии с методикой CEC PF 26 в двигателе Peugeot XUD 9. Результаты испытания показывают у дизельного топлива тенденцию образовывать углеродистые отложения на концах форсунок и, поэтому, ухудшать распыление топлива. Критерием оценки является снижение потока воздуха через конец форсунки после испытания по сравнению с его протеканием перед началом испытания. Мировой Топливный Устав от декабря 1998 г. Принял макс. 85%-ное снижение протекания воздуха через конец форсунки при ходе иглы в 0,1 мм. Результаты испытания двигателя представлены в Таблице 12.

Пример 3.

В смеситель, снабженный мешалкой при нагревании последовательно добавляли: 150 кг продукта, полученного в соответствии со способом из патента PL 175462, со средней молекулярной массой 783 дальтон и гидроксильным числом 78 мг КОН/г, 120 кг полибутиленамина с содержанием хлора ниже 100 мг/кг и молекулярной массой 2100 дальтон и 730 кг лигроиновой фракции с температурой воспламенения 65oC. Данную композицию перемешивали в течение 4-х часов при температуре от 40 до 50oC. Данную присадку, полученную таким образом, маркировали под 5. В моторный бензин с характеристиками, представленными в Таблице 3, вносили присадки 1 и 2. Состав полученного моторного топлива представлен в Таблице 13. Моторные топлива, маркированные от 13 до 16, подвергались испытанию в двигателе в соответствии с Европейским стандартом CEC F-04-A-87, с целью получения оценки чистоты воздушно-топливной смеси во впускной системе двигателя Opel-Kadett. Данные результаты испытания представлены в Таблице 14.

Моторные топлива из примеров 13-16 подвергались испытениям в двигателе по Европейскому стандарту CEC F-05-A-93, с целью получения оценки очистки во впускной системе воздушно-топливной смеси в двигателе Mersedes M 102 E.

Результаты испытаний представлены в Таблице 15.


Формула изобретения

Способ получения присадки для моторного топлива путем оксиалкиленирования органических соединений, содержащих гидроксильные группы, при помощи алкиленоксида в присутствии основного катализатора, при температуре 80-170oС, отличающийся тем, что смесь, содержащая 94,5-99,9 мас. % алкилфенолов общей формулы

где R1 - алкильная группа с числом углеродных атомов от 6 до 16, и не более чем 0,1 мас. % воды, и не более чем 5,0 мас. %, предпочтительно от 0,1 до 1,0 мас. % одноатомных спиртов общей формулы R2-OH, где R2 - алкильная группа с числом углеродных атомов от 1 до 4, оксиалкиленируется с помощью этиленоксида или пропиленоксида до получения оксиалкиленированного спирта молекулярной массы не ниже, чем 100 дальтон и гидроксильного числа не выше, чем 150 мг КОН/г, с последующим контактированием полученного продукта с водородной формой кислотной ионообменной смолы, предпочтительно содержащей сульфогруппы и содержащей, по крайней мере, 0,1 моль воды на 1 моль функциональных групп, при температуре не выше, чем 150oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству топлив для двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к способам производства 1-бутанола (варианты), 1,3-бутадиена и высокооктанового топлива из этанола

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к полимерным присадкам, снижающим температуру застывания нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к топливам для двигателей с искровым зажиганием

Изобретение относится к процессам хранения и применения бензинов

Изобретение относится к композициям, составленным из нефтепродукта и бесцветного тимолфталеинового маркера, и к способам маркирования нефтепродуктов с использованием этого маркера

Изобретение относится к идентификации нефтепродуктов с использованием реагентов для проявления цвета или флуоресценции вводимых в нефтепродукты маркеров

Изобретение относится к области нефтехимии и может использоваться в топливах для ДВС

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к высокооктановым добавкам к автомобильным бензинам и автомобильному топливу, модифицированному этой добавкой

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к составам добавок к бензинам

Изобретение относится к способам десульфуризации продуктов сгорания и может быть использовано в теплоэнергетике при сжигании сернистых топлив в различных топливосжигающих устройствах любой мощности

Изобретение относится к способу термической переработки высокосернистого угля и позволяет снизить содержание серы в отходящих газах при его сжигании и улучшить экологическую обстановку

Изобретение относится к новому способу получения галоидзамещенных соединений гидроксидифенила, которые применяются для борьбы с микроорганизмами

Изобретение относится к новому способу получения галоген-о-гидроксидифениловых соединений формулы (1), в которых Х- -О- или -СН2-, m = от 1 до 3, n = 1 или 2, которые применяются для защиты органических материалов от микроорганизмов, и к новым ацильным соединениям формулы (8), которые являются промежуточными продуктами, в которых R - незамещенный C1-С8алкил, замещенный 1-3 атомами галогена или гидрокси; или незамещенный С6-С12арил или С6-С12арил, замещенный 1-3 атомами галогена, С1-С5алкилом или C1-С8алкокси

Изобретение относится к способу получения присадки, используемой для очистки моторного топлива

Наверх