Brevet FR2491946A1 — publié le 19820416

La présente invention concerne des additifs pour carburants hydrocarbonés liquides et, plus particuliè- rement des carburants hydrocarbonés liquides améliorés par l'addition d'une proportion mineure d'un composé polynitro alKylique de formule générale R 1-C(N2)2-R2. La combustion, l'efficacité de celle-ci et le rendement thermique des carburants ont pris une importance primordiale dans l'industrie automobile. En outre, non seu- lement il est vital d'obtenir des carburants et combustibles la quantité optimale d'énergie qu'ils peuvent fournir, mais il est de même important de brûler complètement ces carburants et combustibles sans former de la suie ni d'autres matières polluantes. Il a été trouvé que l'on peut introduire divers additifs dans des combustibles pour moteur Diesel ou dans des essences pour en augmenter la vitesse de combustion, améliorer les indices d'octane de l'essence et les indices de cétane du combustible pour moteur Diesel et, en général, améliorer la qualité de la combustion dans un moteur à combustion interne ou un moteur du type Stirling. En outre, il a été trouvé que l'on peut amélio- rer la qualité de l'inflammation du combustible en lui ajou- tant de faibles quantités de certains adjuvants jouant le râle d'accélérateursde l'inflammation. Cela offre un moyen d'amé- liorer les meilleures sortes de combustibles pour moteur Diesel et d'essences et, par suite, d'élargir la gamme des qualités des carburants et combustibles disponibles en élevantjusqu'à un point permettant de les utiliser de façon satisfaisante, la qualite de l'inflammation des sortes inférieures de combus- tibles et carburants. Selon la présence invention, celle-ci propose une famille d'additifs pour carburants hydrocarbonés liquides, ces additifs étant connus sous le nom de composés polynitro alKyliques répondant à la formule générale R -C(NO R En particulier, les composés dinitro alkyliques géminés (ou gem.dinitro-alkyliques), dans la formule desquels R1 est un radical alkyle inférieur et les composés trinitrométhyliques dans la formule desquels R1 est un radical NO, ainsi que leurs mélanges, sont particulièrement utiles pour améliorer la combustion, en augmenter l'efficacité et le rendement ther- mique et diminuer la quantité des matières polluantes engen- drées dans des moteurs à combustion interne et des moteurs du type Stirling. La présente invention vise donc à proposer un carburant hydrocarboné liquide: - comportant des additifs capables d'en amélio- rer la combustion: - comportant des additifs capables d'en amélio- rer le rendement thermique; - comportant un additif capable d'en améliorer les caractéristiques d'inflammation - comportant un additif capable de diminuer la quantité des sous-produits polluants engendrés au cours de la combustion; - comportant un additif capable d'augmenter l'indice d'octane de l'essence; et - comportant un additif capable d'augmenter l'indice de cétane du combustible pour moteur Diesel. D'autres objets, avantages et nouvelles carac- téristiques de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée suivante de l'invention, -Faite à titre illustratif et nullement limitatif. Selon la présente invention, celle-ci propose une famille d'additifs pour carburants hydrocarbonés liquides, cette famille étant connue sous le nom ce composés polynitro- alkyliques répondant à la formule générale R 1-C(NC22-R2. En particulier, il a été trouvé que les composés gem.-dinitro- alkyliques, dans la formule desquels R1 est H ou un radical alkyle inférieur, et les composés trinitrométhyliques, dans la formule desquels R1 est un radical -N002, ainsi que leurs mélan- ges, sont particulièrement utiles pour augmenter le rendement de la combustion et diminuer la quantité des matières pollu- antes engendrée dans des moteurs à combustion interne et des moteurs du type Stirling. Dans le cas des composés gem.-dinitro-alkyli- ques comme dans celui des composés trinitrométhyliques, R2 représente un radical choisi parmi les radicaux alkyles, hydroxy-alkyles, cyano-alkyles, éthers d'alkyles secondaires, esters alkyliques, nitro alkyles et esters nitriques. Ces adju- vants peuvent être ajoutés au carburant pétrolier en n'importe quelle combinaison et en des quantités comprises entre un peu plus de 0 et moins d'environ 1,0O en volume. Le pourcentage en volume préféré se situe entre environ 0,2 et 0,4. Pour les composés gem.-dinitro-alkyliques R1 représente H ou un radical alkyle inférieur choisi parmi les radicaux méthyle, éthyle, propyles et butyles. Les radicaux alkyles préférés sont les radicaux méthyle et éthy- le, et l'on préfère surtour le radical méthyle. On va maintenant présenter, à titre d'exemples illustratifs et nullement limitatifs, les radicaux-et équa- tions de réactions qui suivent: Les, radicaux alkyles préférés sont -CH3 et -CH2H5 et surtout -CH3. Le composé trinitrométhyl -alkylique que l'on préfère le plus peut être préparé selon la réaction sui- vante: KC(NO2)3 + CH3I --. (NO2)3C CH3 + KI De même, le composé gem.-dinitro-alkylique peut être préparé comme suit: KC(NO2)2CH3 + CH3I -> CH3(NO2)2C CH3+ KI Les radicaux hydroxy-alkyles préférés sont -CH2OH et -CH2H40H, et l'on préfère surtout-CH2OH. Le composé hydroxy alKyl-trinitrométhylique que l'on préfère le plus peut être préparé selon la réaction suivante: HC(N02)3 + CH20 -> (N02)3C CH20H De même le composé gem.-dinitro-hydroxy-alKy- lique peut être préparé comme suit: HC(NO2)2CH3 + CH20 -> CH3(NO2)2CCH2OH Les radicaux cyano-alkyles préférés sont -CH2CN et -C2H4CN, et l'on préfère surtout -C2H4CN. Le composé cyano- alkyl-trinitrométhylique que l'on préfère le plus peut être préparé selon la réaction suivante: HC(N02)3 + CH2 = CHCN -> (NO2)3 CCH2CH2 CN De même le composé gem.-dinitro-cyano-alkylique peut être préparé comme suit: HC(N02])2CH3+ CH2 = CHCN - CH3 (NO 2)2CCH2CH2CN Les éthers alKyliques secondaires préférés répondent à la formule CH2 = CHOR3, dans laquelle R3 est un radical alkyle ayant.1 à 5 atomes de carbone et ayant de préfé- rence I à 3 atomes de carbone. Les éthers alkyliques secondai- res de composés trinitrométhyliques préférés peuvent être pré- parés selon la réaction suivante: OR3 CH2 = CHOR3 + HC(NO2)3 3- CH3 - C - C (NO2)3 H De même, l'éther alkylique secondaire de com- posé gem.-dinitré peut se préparer comme suit: OR3 jl3 CH2 CHOR3 + HC(NO2)2CH3--- CH3 - C - C(N02)2CH3 H H Les e.sters alkyliques préférés sont ceux répon- dant à la formule générale R1C(NO2)2CH2CH2CO2R4, dans laquelle R1 est H, un radical alkyle inférieur ou nitro, et R4 est un radical choisi parmi les radicaux alkyles, hydroxy alkyles, cyano-alkyles, éthers alkyliques primaires, nitro alkyles et esters nitriques. Comme exemples,on peut indiquer que les esters alkyliques de composés trinitrométhylique préférés peu- vent être préparés selon les réactions suivantes: HC(N02) + CH2 = CHCO2H -+ (NO2)3CCH2CH2CO2H HOCH2CH3 - (NO2)3C(CH2)2CO2 CH2 CH3 HC(N0 2)3 + CH2 = CHCO2H. (N02)3CCH2CH2CO2H HOCH2CH20H > (N02)3C (CH2)2CO2(CH2)2OH HC(Nt2)3 + CH2 CHCO2H -- NO2)3 CCH2CH2Co2H HOCH2CH2CN _ (N02)3C (CH2)2Co2(CH2)2CN HC(N02)3 + CH2 =CHCO2H (NO2) CCH2CH2CO2H HOCH2CH20N02 - (NO2)3 C (CH2) 2CO2 (CH2 2 ONO2 2 2 2 2 2 2 HC(N02)3 + CH2 = CHCO2H - (N02)3CCH2CH2CO2H HOCH 2C(N02)3 2 3 (NO2) 3C(CH2) 2C022CHCN(23 De même, on peut préparer comme suit les esters alkyliques des composés gem.-dinitrés: HC(N 2)2CH3 + CH2 =CHCO2H -* CH3(N02)2CCH2CH2CO2H HOCH2CH3 - CH3(N02)2CCH2CH2CO2CH2CH3 HC(NO2)2CH3 +CH2 =CHCO2H - CH3(NO2)2CCH2CH2CO2H HOCH2 CHOH z>. CH3(NO2)2C (CH2)2Co2(CH22H HC(NO2 2CH3 + CH2 =CHCO2H --> CH3(NO2)2CCH2CH2CO2H HOCH2CH2CN CH (NO2)2 C(CH2)2Co2(CH2)2CN HC(NO 2)2CH3 + CH2 = CH2 CHCO2H -- CH3(N02)2CCH2CH2CO2H HOCH2CH ONO2 f- _CH3(N02)2C (CH2)2Co2(CH2)2 ONO2 HC(NO2)2CH3 + CH2 CH2 CHCO2H - CH3(NO2)2CCH2CH2CO2H HOCH2 CúN02)3 CH3(NO2)2 C (CH2)2CO2CH2C[NO2)3 Il apparait ainsi que la présente invention propose des adjuvants pour carburants hydrocarbonés liquides. Il va de soi.que, sans sortir du cadre de l'in- vention, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux carburants hydrocarbonés liquides comportant les adjuvants décrits. REVENDICATIONS 1. Carburant hydrocarboné liquide, caractérisé en ce qu'il comporte une proportion mineure d'un composé poly- nitro alkylique de formule générale R1C(NO2)2R2 dans laquelle R1 représente un radical choisi parmi H, -NO2, et des radicaux alkyles inférieurs, et R2 représente un radical choisi parmi un radical alkyle, hydroxy alkyle, cyano-alkyle, éther d'alkyle secondaire, ester alKylique, nitro alkyle et ester nitrique. 2. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que R1 est un radical -NO2. 3. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que R1 est un radical alkyle inférieur. 4. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 3, caractérisé en ce que le radical alkyle infé- rieur est choisi parmi un radical méthyle, éthyle, propyle et butyle. 5. Carburant hydrocarboné liquide selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que R2 représente un radical CH3 ou -CH2H5. 6. Carburant hydrocarboné liquide selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que R2 représente un radical -CH2OH ou -C2H4OH - 7. Carburant hydrocarboné liquide selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que R2 représente un radical -CH2CN ou -C2H4CN. 8. Carburant hydrocarboné liquide selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que R2 représente un groupe éther d'alkyle secondaire répondant à la formule CH3 = CHOR3, dans laquelle R3 représente un radical alkyle ayant i à 5 atomes de carbone. 9. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 8, caractérisé en ce que R3 représente un radi- cal alkyle ayant 1 à 3 atomes de carbone. 10. Carburant hydrocarboné liquide selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que R2 est un radical ester d'alkyle de formule générale -CH2CH2CO2R4, dans laquelle R4 représente un radical alkyle, hydroxy al- kyle, cyano-alkyle,éther d'alkyle primaire, nitro alkyle, ou ester nitrique.