Присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей
Владельцы патента RU 2289612:
Общество с ограниченной ответственностью "ПЛАСТНЕФТЕХИМ" (RU)
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к присадкам к топливу с низким содержанием серы - менее 500 млн-1 для дизельных двигателей. Присадка представляет собой композицию таллового масла и пентамеров пропилена при массовом соотношении от (3-9):1. Технический эффект - повышение противоизносной эффективности присадки в дизельных топливах. 1 з.п. ф-лы, 8 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к присадкам к топливу с содержанием серы менее 500 млн-1 для дизельных двигателей.
Экологически улучшенные топлива с низким содержанием серы - менее 500 млн-1 характеризуются пониженными противоизносными свойствами, вследствие чего ресурс работы топливной аппаратуры снижается.
Для обеспечения необходимого уровня противоизносных свойств в топливо вводят противоизносные присадки различных типов.
Известны противоизносные присадки к топливам, содержащие в качестве активных компонентов нафтеновые кислоты (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах. М.: Мир, 2005, 215 с.).
Недостатком этих присадок является плохая совместимость содержащих их топлив с моторными маслами и водой. Такое требование в обязательном порядке предъявляется к топливам для дизельных двигателей.
Известны также присадки, полученные на основе взаимодействия моно- или поликарбоновых кислот С24-С65 и многоатомных (2-10) спиртов (Пат. Норвегии №169660, 1992), моноэфиров дикарбоновых кислот (А.с. СССР 458252, 15.04.1984), солей щелочного или щелочноземельного металла и многоосновной кислоты (Пат. США 4804389, 14.02.1989), сложных эфиров растительных масел или самих растительных масел (ДЕ 4300207 A1, 07.01.1993).
Большинство из этих присадок проявляют достаточную смазывающую способность только в очень высоких концентрациях, поэтому их применение экономически невыгодно.
Наиболее близкой к заявляемой присадке по составу и назначению является присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей, представляющая собой талловое масло (RU 2165447 С2, 20.04.2001).
Недостатком указанной присадки является ее сравнительно низкая противоизносная эффективность, вследствие чего ее применение рекомендуется в сравнительно высокой концентрации: более 0,06% на топливо.
Задачей настоящего изобретения является создание присадки с повышенной противоизносной эффективностью в дизельных топливах.
Для решения поставленной задачи предложена настоящая присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей, содержащая талловое масло и пентамеры пропилена в массовом соотношении, равном (3-9):1.
Присадка дополнительно содержит деэмульгирующую добавку в количестве до 1,0 мас.%.
Новизной предлагаемого технического решения является качественный и количественный состав присадки, компоненты которой проявляют синергический эффект. Ранее подобная присадка в топливах не использовалась и не предлагалась. Ее высокая противоизносная эффективность не вытекает явным образом из известных теоретических положений.
В соответствии с данным изобретением предложенная присадка может дополнительно содержать по меньшей мере одну из присадок, обычно добавляемых к таким топливам, например детергентные присадки, присадки для улучшения цетанового числа, антикоррозионные присадки, присадки, которые улучшают стойкость к охлаждению, и присадки, модифицирующие запах.
Присадку согласно изобретению получают путем смешения расчетных количеств таллового масла и пентамеров пропилена при 20-50°С.
Для иллюстрации предлагаемого технического решения были приготовлены образцы присадки путем смешения указанных выше компонентов со следующими характеристиками:
Талловое масло использовано следующих марок:
1.1. Масло талловое дистиллированное, ТУ 13-00281074-26-95
| Показатели | Норма по ТУ 13-00281074-26-95 | Фактически |
| Внешний вид | Однородная жидкость от светло-желтого до коричневого цвета | Соотв. |
| Плотность при 20°С, кг/м | 850-900 | 875 |
| Массовая доля основного вещества, % | Не менее 95 | 97 |
| Температура вспышки, °С | Не ниже 200 | 207 |
| Температура застывания, °С | - | -7 |
| Кислотное число, мг КОН/г | Не ниже 140 | 164 |
1.2. Кислоты жирные талловые, ГОСТ 14845-79
| Показатели | Норма по ГОСТ 14845-79 | Фактически |
| Кислотное число, мг КОН/г | Не ниже 192 | 202 |
| Температура вспышки, °С | Не ниже 194 | 199 |
| Массовая доля смоляных кислот, % | Не более 2 | 1,4 |
Пентамеры пропилена, вырабатываемые по ТУ 2411-020-05766801-94 ОАО "Нижнекамскнефтехим" путем олигомеризации пропилена, имеют следующие характеристики:
| Наименование показателя | Норма по ТУ2411-020-05766801-94 |
| Фракционный состав: - температура начала кипения, °С, не ниже - температура конца кипения, °С, не выше | 170 300 |
| Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже | 70 |
| Массовая доля воды, %, не более | 0,1 |
| Вязкость кинематическая при 20°С, сСт, не более | 6,0 |
| Температура застывания, °С, не выше | минус 60 |
Для иллюстрации предлагаемого изобретения приготовлены образцы присадок (табл.1):
| Таблица 1 Образцы композиций присадки | ||||||
| Компонент | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Кислоты жирные талловые, мас.% | 100 | 95 | 90 | - | - | - |
| Масло талловое дистиллированное, мас.% | - | - | - | 80 | 75 | 60 |
| Пентамеры пропилена, масс.% | 0 | 5 | 10 | 20 | 25 | 40 |
| Массовое соотношение компонентов: | 19:1 | 9:1 | 4:1 | 3:1 | 1,5:1 |
Эффективность присадок проверяли в дизельном топливе, содержащем от 0,005 до 0,05% предлагаемой присадки по методу американского стандарта ASTM D 6079, включенному в ТУ 38.401-58-296-2001 "Топливо дизельное автомобильное". Согласно этому методу стальной шарик под нагрузкой 20 кПа (0,2 кг/см) посредством вибратора совершает возвратно-поступательные движения с амплитудой 1 мм и частотой 50 Hz по пластине, помещенной в испытуемую среду. Испытания проходят при температурах 60 и 25°С (учитывается, что в двигателе топливо находится в нагретом состоянии). Образующееся пятно износа замеряют по двум диаметрам (по направлению движения и поперек) и вычисляют среднее. Затем вносят поправку на температуру и влажность воздуха, и полученный конечный результат D является характеристикой данного образца. Точность метода при 60°С: повторяемость - 80 мкм, воспроизводимость - 130 мкм; при 25°С: повторяемость - 110 мкм, воспроизводимость - 170 мкм. Нормой противоизносных свойств дизельного топлива по EN-590 и ТУ 38.401-58-296-2001 является D≤460 мкм.
| Таблица 2 Диаметр пятен износа при испытаниях топлива с композициями присадок | ||
| Пример по табл. 1 | Концентрация в топливе,% | D, мкм |
| Без присадки | - | 562 |
| 1 (прототип) | 0,01 | 512 |
| 2 | 0,01 | 490 |
| 3 | 0,01 | 411 |
| 4 | 0,01 | 358 |
| 5 | 0,01 | 322 |
| 6 | 0,01 | 460 |
| 1 (прототип) | 0,005 | 515 |
| 4 | 0,005 | 405 |
| 1 (прототип) | 0,025 | 480 |
| 4 | 0,025 | 315 |
| 1 (прототип) | 0,05 | 452 |
| 4 | 0,05 | 345 |
Таким образом, достаточная эффективность присадки проявляется при массовом соотношении таллового масла и пентамеров пропилена от 9:1 до 3:1. При выходе за границы этих соотношений противоизносная эффективность присадки уменьшается до недопустимых значений. Предлагаемая присадка эффективна в топливе уже при концентрации 0,005 мас.%. При увеличении концентрации ее эффективность увеличивается, но эта зависимость нелинейна: с каждой порцией присадки прирост эффекта уменьшается.
В табл.3 представлены физико-химические и эксплуатационные характеристики присадки по примеру 4.
| Таблица 3 | |
| Показатели | Фактически |
| Состав присадки, мас.%: | |
| Масло талловое дистиллированное | 80,0 |
| Пентамеры пропилена | 20,0 |
| Физико-химические характеристики: | |
| Кислотное число, г КОН/г | 111 |
| Температура застывания, °С | -20 |
| Плотность, кг/м3 | 906 |
| Эксплуатационные свойства топлива с 0,01% присадки: | |
| Диаметр пятна износа топлива, мкм | 358 |
| Эмульгируемость | Эмульсии с водой не образует |
Была приготовлена согласно изобретению присадка, содержащая деэмульгирующую добавку.
В табл.4 представлен состав полученной присадки (примеры 4, 7).
| Таблица4 | ||
| Компоненты присадки | Пример 4 | Пример 7 |
| Присадка, содержащая масло талловое дистиллированное - 80 мас.% + пентамеры пропилена - 20 мас.%, мас.% | 100,0 | 99,2 |
| Деэмульгирующая добавка - оксиэтилированный спирт, мас.% | - | 0,8 |
Топлива, содержащие специальные присадки, при контакте с водой могут проявлять склонность к образованию стабильных эмульсий. При низких температурах эксплуатации эти эмульсии могут осложнять работу двигателя или приводить к его полному отказу вследствие забивки фильтров и форсунок, поэтому важно не допустить подобное явление.
Оценка взаимодействия дизельного топлива, содержащего противоизносную присадку по примеру 4 и примеру 7, с водой проводилась по методу DGMK 531 (1В) - "Взаимодействие с водой (эмульгируемость)".
Этот метод позволяет оценивать склонность топлива к образованию стабильных эмульсий "топливо-вода".
Результаты оценки приведены в табл.5.
| Таблица 5 | ||||
| Оценка | Норма | Исходное дизельное топливо | Исходное дизельное топливо + присадка по примеру 4 | Исходное дизельное топливо + присадка по примеру 7 |
| Конечная оценка (число циклов/оценка по последнему циклу) | Не более 5/2 | 5/2 | 5/2 | 5/1 |
| Вывод | совместимо | совместимо | совместимо |
Как видно из табл.5, оба образца дизельных топлив (с присадкой по примеру 4 и присадкой по примеру 7) прошли испытания на совместимость с водой, однако образец, содержащий присадку по примеру 7, показал лучшие результаты.
1. Присадка к топливу с низким содержанием серы для дизельных двигателей, содержащая талловое масло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пентамеры пропилена при массовом соотношении талловое масло : пентамеры пропилена, равном (3-9) : 1.
2. Присадка к топливу по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит деэмульгирующую добавку в количестве до 1,0 мас.%.
