Добавка стабілізуюча антидетонаційна до бензинів та паливна композиція

1 Добавка стабілізуюча антидетонаційна до бензинів, що складається з високооктанової кисневмісної добавки на основі аліфатичних спиртів С2-С5 та присадок, яка відрізняється тим, що як присадки вона містить N-метиланілш, циклогексанол та 2,6-ді-трет-бутил-п-крезол при такому співвідношенні компонентів, мас % N-метиланілш 15-20 циклогексанол 20 - 25 2,6-ді-трет-бутил-п-крезол 0,05 - 0,1 високооктанова кисневмісна добавка решта 2 Паливна композиція на основі бензинових фракцій, яка відрізняється тим, що містить добавку за п 1 в КІЛЬКОСТІ 5 - Юмас % Група винаходів належить до нафтопереробки, а саме до добавки стабілізуючої антидетонаційної до бензинів та паливної композиції, в якої ця добавка використовується Більш конкретно стосується беззольних речовин, що можуть застосовуватися як добавки до вуглеводневих базових компонентів при виготовленні високооктанових, стабільних при транспортуванні та зберіганні, екологічно безпечних бензинів, призначених для використання в двигунах внутрішнього згорання з іскровим запаленням, зокрема в автомобільних двигунах Серед проблем пов'язаних з антропогенним впливом технічного прогресу на довкілля, проблема скорочення шкідливих викидів в атмосферу великих індустріальних центрів автомобільним транспортом займає перше місце Заборона законодавством України використання для виготовлення автомобільних бензинів токсичного, небезпечного для здоров'я тетраетил свинцю (ТЕС), а в деяких країнах - також і марганець - та інших металовмісних речовин, обумовлює необхідність інтенсивного пошуку беззольних добавок, що підвищують октанове число бензину і зменшують викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами Відомо (1 - 3), що здатність суттєво підвищувати октанове число бензинів притаманна деяким ароматичним амінам Найефективніший із них N-метиланілш, однак за антидетонаційною здатністю він поступається ТЕС в 10 разів [1] Аміни не погіршують робочої здатності свічок запалення, не утворюють пригарів на стінках камери згоряння, азот, що міститься в N метиланіліні, згоряє до молекулярного азоту, концентрація оксидів азоту (NO, NO2) у відпрацьованих газах при введенні в бензин N-метиланілшу, не збільшується [4] Проте, з метою відвернення можливого смолоутворення рекомендується в автомобільні бензини вводити не більше 103% (об'єми ) N-метиланілшу В Роси допущені до застосування екстралін (технічний N-метиланілін) та антидетонаційна добавка АДА, що містить не менше 98% N-метиланілшу та 0,1 - 0,2% протиокисноі присадки Апдол-12 (ТУ 38 30216371 -88) При їх концентрації 1 - 2% (об'єми) октанове число підвищується на 2 - 6 пунктів, що залежить від групового складу бензину З - поміж перспективних антидетонаційних добавок до бензинів, ВІДОМІ деякі кисневмісні речовини (в хіммотолопчній літературі ВІДОМІ ЯК ОКСИгенати) - насичені аліфатичні спирти С1-С5, ефіри тощо (1, 3, 5) Найбільше практичне застосування з таких оксигенатів знайшли метил-трет-бутиловий ефір (виробляється в Україні за ТУ У 00149943 534-2001) та добавки на основі етилового спирту, наприклад, запатентована [6, 7] високооктанова кисневмісна добавка до бензинів за ТУ У 30183376 001-2000, що призначена для виготовлення моторних сумішевих бензинів за ТУ У 320 00149943 015-2000 Використання в бензинах спиртів та ефірів зменшує утворення вуглецевих нагарів при згорянні палива і зменшує вміст у відпрацьованих газах оксидів вуглецю та азоту, а також канцерогенних сполук Проте оксигенанти мають низькі протизносні та антикорозійні властивості, погіршу 00 ю со ю 53589 ють пускові властивості двигунів, знижують стабільність палива при транспортуванні та тривалому зберіганні при низьких температурах В результаті попадання в бензинводи, наприклад, із вологого повітря або з недостатньо зневодненим етиловим спиртом гомогенні розчини спирту у вуглеводнях з часом руйнуються з утворенням двох рівноважних фаз - водо-спиртової та вуглеводнево-спиртової Міжнародна паливна хартія обмежує вміст зв'язаного кисню в бензинах не більше 2,7% [8], що в перерахунку на метил-трет-бутиловий ефір складає 15%, а в перерахунку на етиловий спирт 7,8% Європейські вимоги на бензин обмежують вміст в ньому етилового спирту не більше 5% Найбільш близькою до запропонованої добавки є вищезгадана високооктанова кисневмісна добавка (Далі - ВКД) [7, 6], що являє собою зневоднений технічний етиловий спирт (вміст ВОДИ не більше 0,2%), виробляється в Україні на підприємствах спиртової галузі ВКД характеризується задовільними антидетонаційними властивостями, проте її вміст в паливі обмежений вимогами технічних умов на сумішеві бензини верхньою межею 6%, що не дозволяє використовувати цю добавку для виготовлення неетильованих бензинів вищих марок на базі низькооктанових вуглеводневих компонентів Бензини, що містять крім вуглеводнів тільки ВКД, чутливі до впливу води (атмосферної вологи) і при зберіганні навіть протягом нетривалого часу втрачають свої споживчі властивості Найбільш близькою до запропонованої паливної композиції є паливна композиція, що містить ВКД [7, 6] Зрозуміло, що цій композиції властиві недоліки, що є наслідком додавання ВКД, тобто низька стабільність та низькою детонаційною СТІЙКІСТЮ Задачею першого винаходу є розробка комплексної беззольної добавки до моторних бензинів, здатної забезпечувати як стабільність палива при транспортуванні та тривалому зберіганні, особливо в умовах підвищеної вологості атмосферного повітря і низьких температур, так і суттєво підвищувати його детонаційну СТІЙКІСТЮ Поставлена задача вирішується першим винаходом, що заявляється, - стабілізуючою антидетонаційною добавкою (далі добавка САД), яка поряд з запатентованою [6, 7] високооктановою кисневмісною добавкою додатково містить присадки -Nметиланілін, циклогексанол та 2,6-ді-трет-бутил-пкрезол При цьому співвідношенні компонентів у композицій має бути таким, мас % N-метиланілш 15-20 циклогексанол 20 - 25 2,6-ді-трет-бутил-п-крезол 0,05 - 0,1 високооктанова кисневмісна добавка решта В цьому винаході циклогексанол виконує роль стабілізатора, що запобігає помутнінню та розшаруванню бензину, що містить ВКД під впливом води (вологи) Крім того, циклогексанол, який має власне октанове число 89, є також антидетонаційною присадкою 2,6-ді-трет-бутил-п-крезол - антиокислювальна присадка, захищає бензин від окислення, наслідки якого широко ВІДОМІ Задачею другого винаходу є розробка паливної композиції, що завдяки вмісту добавки буде ВІДПОВІДНО стабільною та з високою детонаційною СТІЙКІСТЮ Поставлена задача вирішується тим, що паливна композиція на основі бензинових фракцій, згідно другому винаходу, містить вищевказану добавку САД в КІЛЬКОСТІ 5 - Юмас % Для виготовлення добавки САД використали - ВКД за ТУ У 30183376 001-2000 виробництва Лужанського експериментального заводу з фізикоХІМІЧНИМИ показниками, наведеними в таблиці 1, - N-метиланілш технічний за ТУ 2471 -26900204168-96 (Росія), - Циклогексанол технічний виробництва ВАТ "Азот" м Черкаси з вмістом основної речовини не менше 89% (проект ТУ), або циклогексанолректифікат (бензольний) ТУ 113-03-358-83, - Присадку Апдол-1 за ТУ 38 5902237-90, що являє собою практично чистий 2,6-ді-трет-бутил-пкрезол Згідно З ЦИМ винаходом, як N-метиланілш може бути використана антидетонаційна добавка на основі ароматичних амінів (АДА) за ТУ 38 401-5861-93 Добавку САД отримують перемішуванням розрахованої КІЛЬКОСТІ вихідних компонентів при температурі 25 40°С до утворення однорідної рідини Були приготовлені 3 склади добавки САД, наведені в таблиці 2 Нижче наведені основні фізико-хімічні властивості добавки САД ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД Густина при 20°С, г/дм ,у межах Температура застигання, °С Масова частка води, мас %, у межах Приріст октанового числа за моторним методом суміші ізооктану, взятих у співвідношенні (70 ЗО) об % привведенні добавки САД в концентрації Юмас %, у межах Прозора рідина від жовтого до світлокоричневого кольору 840 - 870 Нижче мінус ЗО 0,15-0,20 10,1 -10,7 Антидетонаційну ефективність (за октановим числом) добавки, що заявляється, оцінювали також шляхом випробування паливних композицій, приготовлених розчиненням при кімнатній температурі розрахованої КІЛЬКОСТІ добавки САД в сумішах різних бензинових фракцій виробництва ВАТ "Нафтопереробний комплекс - Галичина" Склад та результати досліджень приготовлених композицій наведені в таблиці 3 Для експериментів використали наведені в таблиці 2 склад добавки САД за номером 1 як за випробуванням найменш ефективний з точки зору антидетонаційної та стабілізуючої здатності Для порівняння у таблиці 3 наведений результат випробування палива за рецептурою прототипу [7] Октанове число за моторним методом визначали згідно з ГОСТ 511 3 метою оцінки стабілізу 53589 ючої здатності добавки САД досліджували вплив води на температуру помутніння та розшарування паливних композицій за таблицею 3 Експерименти виявили, що паливні композиції при розчиненні в них води в КІЛЬКОСТІ до 0,28мас % не мутніють та не розшаровуються при температурі вище мінус 30°С В той же час композиція за прототипом з такою ж КІЛЬКІСТЮ води мутніє та розшаровується при температурі мінус 7°С Температуру помутніння визначали за ГОСТ5066 Таким чином, наведені вище дані показують досягнення технічного результату Таблиця 1 Масова концентрація сухого залишку, мг/дм3 Масова концентрація кислот в перерахунку на оцтову кислоту, мг/дм3 Об'ємна частка води, % Вміст вищих спиртів, г/дм'5 Детонаційна СТІЙКІСТЬ - октанове число за моторним методом Вміст органічних кисневмісних сполук з об'ємною часткою, % Густина при 20°С, кг/м'5 Показник заломлення 12 0,2 0,09 106 Таблиця 2 Назва компонента Числові значення показника Назва показника 0 Вміст компонентів добавки САД, мас % Склад Склад Склад №1 №2 №3 15 17,5 20,0 20,0 22,5 25 N-метиланілш Циклогексанол 2,6-ді-трет-бутил-п0,05 крезол Високооктанова кисневрешта місна добавка 99,7 789 1,3615 0,08 0,1 решта решта Таблиця З Компоненти паливної композиції та и властивості Вміст компонентів, мас % Номери зразків 1 Стабільний каталізат Фракція П К - 85°С Бензин термічного крекінгу Прямогонний бензин Бензин А-76 Добавка САД Добавка ВКД Октанове число за моторним методом - вуглеводневої основи паливної композиції - паливної композиції Фактичні смоли, мг/ЮОсм'5 Фракційний склад - початок КИПІННЯ 28 ЗО 25 11 6 2 3 4 5 Компоненти паливної композиції 75 82 28,1 28,1 20 10 22,2 28,9 25,0 25 14,7 13 5 8 10 5 Властивості паливної композиції 6 7 8 Прототип [7] 28,0 ЗО 25 10 7 80 10 10 90 10 25 70 10 67,7 77,2 76,4 73,7 68,6 73,0 75,8 77,9 70,7 76,1 82,7 85,4 80,8 75,5 Менше 5 76,8 86,4 85 1 79 °С - кінець кипіння - втрати і залишок, % Джерела інформації 1 П Каррер Курс органической химии Л , 1962, с 87 2 М О Лернер Химические регуляторы горения моторных топлив М , Химия, 1979, 221с З А М Данилов Присадки и добавки Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив М , Химия 1996, ее 102-106 4 Патент Чехословаччини №277200, С А 1994, v 121, 113105 38-42 197-199 Не більше 4 5 Новые топлива с присадками Сборник трудов 2 международной научно-практической конференции Санкт-Петербург Академия прикладных исследований 2002 372стр 6 Патент UA №29365, 7C10L1/18.1/30, 2000 рік 7 Патент UА №35303, 7C10L1/18, Бюл №2, 2001 рік 8 А Б Виппер, М В Ермолаев Нефтепереработка и нефтехимия, №6, 1999г ,стр 50 - 55 53589 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24