Комплексная присадка к автомобильным бензинам
Владельцы патента RU 2696774:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") (RU)
Изобретение раскрывает комплексную присадку к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включающую метил-трет-бутиловый эфир и изобутиловый спирт, характеризующуюся тем, что дополнительно содержит азотсодержащее ароматическое соединение ММА и антикоррозионную присадку DCI-11 при следующем соотношении компонентов: ИБС – 20-80 мас.%, ММА – 0,5 мас.%, антикоррозионная присадка DCI-11 – 0,015 мас.%, МТБЭ – остальное. Технический результат: повышение антидетонационных и антикоррозионных свойств присадки. 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности, к антидетонационным присадкам, используемым при производстве высокооктановых бензинов - автомобильного топлива для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Из уровня техники известна композиция углеводородного топлива, которая в качестве добавки содержит кислородсодержащее органическое соединение – метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) [SU № 1838383, МПК С10L 1/18, опубликовано 30.08.93]. Добавление МТБЭ в бензиновые фракции в количестве 10-15 % позволяет существенно повысить октановое число топлива и удовлетворить экологическим требованиям.
Общими признаками является то, что используется для повышения октанового числа, и содержит в составе МТБЭ.
Недостаток аналога заключается, в ограничении вовлечение МТБЭ при производстве некоторых марок автомобильных бензинов, из-за низкой температуры кипения и высокого давления насыщенных паров. При хранении топлива в летние периоды возможна потеря его октанового числа в результате испарения эфира, что также может создать трудности при эксплуатации автотранспорта.
Известна также антидетонационная этиловая жидкость (RU № 2111233, МПК С10L 1/10, опубликовано 20.05.1998), содержащая тетраэтилсвинец, бромистый этил или дибромпропан, наполнитель, параоксидифениламин, краситель, 2,6-ди-третбутил-4-метилфенол.
Общими признаками является то, что используется для повышения октанового числа.
Недостаток аналога заключается в том, что из-за высокой токсичности тетраэтилсвинца использование его в качестве присадки в автомобильных бензинах на территории Российской Федерации запрещено.
В качестве кислородсодержащих антидетонационных присадок используются спирты различной молекулярной массы и их смеси друг с другом [RU № 99104324, опубликовано 20.01.2001, RU № 99104324, опубликовано 20.01.2001].
Общими признаками является то, что представленные топливные композиции в своем составе содержат спиртовые фракции и используется для повышения октанового числа.
Недостаток аналогов заключается в том, что спирты имеют низкую фазовую стабильность (в условиях попадания воды или при понижении температуры) и коррозионная агрессивность. Наличие в спирте гидроксильной группы обуславливает их коррозионную активность, что приводит снижению эксплуатационных показателей топлива и загрязнению топливной системы автомобиля. Несмотря на то, что спирты в качестве антидетонационных присадок удовлетворяют экологическим требованиям предъявляемым к автобензинам, повышенное содержание спиртов в последних приводит к перерасходу топлива, что объясняется низкой теплотой сгорания спиртов.
Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является кислородсодержащая антидетонационная присадка к автомобильным бензинам (КАДП) полученная путем смешения метил-трет-бутилового- эфира (МТБЭ) и изо-бутилового спирта (ИБС) [RU № 2641286, МПК С10L 10/10, опубликовано 17.01.2018]. Добавление данной присадки в бензиновые фракции в количестве 10-15 % позволяет существенно повысить октановое число топлива и удовлетворить экологическим требованиям.
Общими признаками является то, что КАДП в своем составе содержит МТБЭ и ИБС.
Недостатком данной присадки является фазовая нестабильность и коррозионная активность, а также меньший прирост октанового числа по сравнению с известными азотсодержащими ароматическими антидетонационными присадками. Вместе с тем использование ММА и ароматических соединений в качестве антидетонационных присадок в настоящее время ограничено, а их содержание в бензинах строго нормируется.
Цель изобретения - создание комплексной присадки к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, обладающей антидетонационными и антикоррозионными свойствами.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении антидетонационных и антикоррозионных свойств присадки.
Указанный технический результат достигается тем, что комплексная присадка к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящая из метил-трет-бутилового эфира, изобутилового спирта, согласно изобретению, дополнительно содержит азотсодержащее ароматическое соединение ММА и антикоррозионную присадку DCI-11 при следующем соотношении компонентов: ИБС – 20-80 % мас., ММА – 0,5 % мас., антикоррозионной присадки DCI-11 – 0,015 % мас., МТБЭ – остальное.
Заявляемая комплексная присадка к автомобильным бензинам дает больший прирост октанового числа по сравнению с прототипом, отсутствие коррозионной активности в присутствии воды. Заявляемая присадка экологична, т.к. продуктами ее полного сгорания являются углекислый газ и вода, не являющимися токсичными соединениями. Способ эффективен и прост в исполнении, не требует специального оборудования, больших энергетических и сырьевых затрат, дорогостоящих реагентов и катализаторов, работы под давлением либо в вакууме, необходимости очистки, утилизации и регенерации растворителей и побочных продуктов.
Для установления оптимального состава присадки варьировалось соотношение компонентов (ИБС, МТБЭ, ММА и антикоррозионной присадки DCI-11). Показателем к оптимизации служила антидетонационная стойкость модельной топливной базы (изооктана − 70 % об. и н-гептана – 30 % об.) и коррозионная устойчивость. Мерой антидетонационной стойкости являлось октановое число, полученное по моторному и исследовательскому методу (табл. 1). Присадка разного компонентного состава добавлялась в количестве 10 % об. к искусственной топливной базе.
Сущность изобретения поясняется примерами:
Пример 1.
Для подтверждения возможности осуществления изобретения и получения заявленного результата в рамках улучшения антидетонационных свойств были проведены лабораторные испытания по определению октанового числа. Для этого в топливную базу добавляли 10 % об. присадки состоящей из ИБС, ММА, антикоррозионной присадки DCI-11 и МТБЭ и определяли увеличение октанового числа по моторному и исследовательскому методам. Соотношение компонентов меняли согласно таблице 1. Из приведенных в таблице 1 данных видно, что добавление к топливной базе образцов присадок № 9, 10, 11, 12 дает большее повышение октанового числа как по моторному, так и по исследовательскому методам, чем добавление образцов № 1, 2, 3, 4, 5, 6 того же объема. Полученные результаты доказывают существование улучшенных антидетонационных характеристик, позволяющих повысить октановое число автомобильных бензинов.
Таблица 1. Результаты испытаний топливной базы при добавке к ней 10 % об.
присадок различного компонентного состава
| № образца | Компоненты присадки, % мас. | Антидетонационная стойкость |
Коррозионная устойчивость | |||||
| Увеличение октанового числа для топливной базы | Визуальное обследование | Степень коррозии (балл) | ||||||
| ИБС | МТБЭ | ММА | DCI-11 | моторный метод | исследовательский метод | |||
| образцы с отсутствием компонентов ММА и DCI-11 | ||||||||
| 1 | 20,0 | 80,0 | нет | нет | 6,0 | 7,8 | Пятна и потускнения занимают не более 5 % площади поверхности стержня | 2 |
| 2 | 80,0 | 20,0 | нет | нет | 6,6 | 8,0 | ||
| образцы с низким содержанием ИБС и МТБЭ | ||||||||
| 3 | 15,0 | 84,485 | 0,5 | 0,015 | 7,4 | 8,6 | Отсутствуют видимые следы коррозии в виде пятен и точек | 0 |
| 4 | 85,0 | 14,485 | 0,5 | 0,015 | 7,3 | 8,4 | ||
| образцы с низким содержанием ММА | ||||||||
| 5 | 20,0 | 79,685 | 0,3 | 0,015 | 7,4 | 8,6 | Отсутствуют видимые следы коррозии в виде пятен и точек | 0 |
| 6 | 80,0 | 19,685 | 0,3 | 0,015 | 7,0 | 8,2 | ||
| образцы с низким содержанием DCI-11 | ||||||||
| 7 | 20,0 | 79,490 | 0,5 | 0,010 | 8,0 | 9,2 | Пятна и потускнения занимают не более 5 % площади поверхности стержня | 2 |
| 8 | 80,0 | 19,49 | 0,5 | 0,010 | 7,5 | 8,7 | ||
| образцы с оптимальным компонентным составом (патентуемым) | ||||||||
| 9 | 20,0 | 79,485 | 0,5 | 0,015 | 8,0 | 9,2 | Отсутствуют видимые следы коррозии в виде пятен и точек | 0 |
| 10 | 30,0 | 69,485 | 0,5 | 0,015 | 7,8 | 9,0 | ||
| 11 | 50,0 | 49,485 | 0,5 | 0,015 | 7,6 | 8,9 | ||
| 12 | 80,0 | 19,485 | 0,5 | 0,015 | 7,5 | 8,7 |
Пример 2.
Для подтверждения возможности осуществления изобретения и получения заявленного результата в рамках улучшения антикоррозионных свойств были проведены лабораторные испытания по определению коррозионной устойчивости. Для этого в топливную базу добавляли 10 % об. присадки состоящей из ИБС, ММА, антикоррозионной присадки DCI-11 и МТБЭ и определяли коррозионную устойчивость. Соотношение компонентов меняли согласно таблице 1. Сущность используемого метода заключалась в качественной оценке коррозионного поражения стального стержня, погруженного в смесь испытуемого лабораторного образца и дистиллированной воды. Процедура исследований предусматривала выдерживание полированного стального стержня в смеси 300 мл испытуемого образца и 30 мл дистиллированной воды при 35±1 °С в течение 4 часов при постоянном перемешивании. Степень коррозии стержня оценивалась визуальным обследованием его поверхности с присвоением баллов по шкале от «0» до «3», где балл «0» характеризовал отсутствие видимых следов коррозии, а балл «3» − наличие признаков сильной коррозионной активности (пятна и потускнения на поверхности стержня занимали более 5 % площади). Результаты испытаний, приведенные в таблице 1, показывают, что при добавлении 10 % об. присадок образцов присадок № 4, 5, 6, 7 к топливной базе степень коррозии составляет 0 баллов. Отсутствие (образцы № 1, 2) или уменьшение содержания антикоррозионной присадки (образцы № 7, 8) приводит к повышению степени коррозии.
Полученные результаты доказывают существование улучшенных антикоррозионных свойств, позволяющих повысить коррозионную устойчивость автомобильных бензинов.
Комплексная присадка к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящая из метил-трет-бутилового эфира, изобутилового спирта, отличающаяся тем, что дополнительно содержит азотсодержащее ароматическое соединение ММА и антикоррозионную присадку DCI-11 при следующем соотношении компонентов: ИБС – 20-80 мас.%, ММА – 0,5 мас.%, антикоррозионная присадка DCI-11 – 0,015 мас.%, МТБЭ – остальное.
