Brevet FR2496120A1 — publié le 19820618

La présente invention concerne des additifs pour carburants hydrocarbonés liquides et, plus particulière- ment, des carburants hydrocarbonés liquides améliorés par l'ad- dition d'une proportion mineure d'un additif de type monoet/ou di-azido. La combustion, l'efficacité ou la qualité de celle-ci et-le rendement thermique des carburants ont pris une importance primordiale dans l'industrie automobile. Non seulement il est vital d'obtenir des carburants la quantité optimale d'énergie qu'ils peuvent dégager, mais il est de mime important de brûler complètement ces combustibles et carburants sans former de la suie ni d'autres matières polluantes. Il a été trouvé que l'on peut introduire dans des essences ou com- bustibles pour moteurs Diesel divers additifs pour augmenter la vitesse de combustion et son efficacité, améliorer l'indice d'octane de l'essence et l'indice de cétane d'un combustible pour moteur Diesel, et, en général, améliorer la qualité de la combustion dans un moteur à combustion interne ou un moteur de type Stirling. En outre, il a été trouvé que l'on peut amélio- rer la qualité de l'inflammation d'un carburant ou combustible en lui ajoutant de faibles quantités de certains adjuvants jouant le role d'accélérateur de l'inflammation. Cela offre un moyen d'améliorer les meilleures sortes de combustibles pour moteur Diesel et d'essences et il en résulte un élargisse- ment de la gamme des sortes et qualités de combustibles et car- burants disponibles, par élévation, à un point permettant de les utiliser de façon satisfaisante, de la qualité de l'inflam- mation des sortes inférieures de carburants et combustibles. Selon la présente invention, celle-ci propose une famille, connue sous le nom d'azides ou de composés azido, d'additifs pour carburants hydrocarbonés liquides. En particu- lier, les composés azido de la présente invention répondent aux formules générales suivantes N3-R1' N3-R2-N3, N\3-R3-0-R4-N3 N3-R30C02-R4-N3, CH2-CH-CH2-N3 ON HO CH2 CH0 Hl (CH2)x - C - (CH2N3)2, et LH N CH 23 2 CH2N 3 HO--CH 2 O- 20 CH2N3 dans lesquelles R est un radical alkyle, hydroxy alkyle, éther d'alkyle primaire, esterd'alkyle, nitro alkyle, au nitrato alkyle R2 représente un radical alkyle inférieur; R3 et R4, iden- tiques ou différents, représentent chacun un radical alkyle inférieur; x est un nombre entier valant 1 à 5; y est un nombre entier valant 3 à 20 environ et de préférence 5 à ; et z est un nombre entier valant 3 à 20 et de préféren- ce 5 à 10. Ces adjuvants sont particulièrement utiles pour améliorer la combustion, augmenter la rendement thermique et diminuer la quantité des matières polluantes engendrées pen- dant la combustion. La présente invention vise donc 3 proposer un carburant hydrocarboné liquide: - comportant des additifs capables d'en amé- liorer la combustion; - - comportant des additifs capables d'en amé- liorer le rendement thermique - comportant un additif capable d'améliorer les caractéristiques d'inflammation; - comportant un additif capable de diminuer la quantité des sous-produits polluants engendrés pendant la com- bustion; - comportant un additif capable d'augmenter l'indice d'octane de l'essence; et - comportant un additif capable d'augmenter l'indice de cétane d'un combustible pour moteur Diesel. Ces objets, avantages et caractéristiques nou- velles de la présente invention ressortiront à l'examen de la description détaillée suivante, faite à titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. Selon la présente invention, celleci propose une famille d'additifs, connue sous le nom d'azides ou de com- posés azido, pour carburants hydrocarbonés liquides. En particulier, il a été trouvé que les azides alkyliques de for- mule N3R1, les composés di-azido de formule générale N3-R2-N3, les éthers oxydes de type di-azido et les esters de type di-azido, de formule générale N 3-R 3-0-R 4-N3 et N3-R3-Co2-R4-N3 mu g n 3 3 4 3 3 R3-C2-4 respectivement, l'azide de glycidyle monomère et son polymère de formules générales: CH -- CHCH2N3* et HO CH2CHO H 0y 0 CH N CH2N3 et le polyméthylène cyclique substitué de formule générale (1H2)x I - (CH2N3)2 O- CH2 et son polymère CH2N3 1 HOCH -C-CH O0 H 2 2 H2N3 et leurs mélanges, sont particulièrement utiles pour améliorer la combustion, en accroître l'efficacité et diminuer la quan- tité des matières polluantes engendrées dans les moteurs à com- bustion interne et les moteurs du type Stirling. Il a été trouvé que pour les azides ci-dessus, R1 peut représenter un radical alkyle, hydroxy alkyle, éther d'al'kyle primaire, ester d'alkyle, nitro alkyle ou nitrato alkyle. RI représente un radical alkyle inférieur. Les radicaux alkyles inférieurs préférés sont les radicaux méthyle, éthyle, propyles et butyles, et l'on préfère surtout les radicaux méthyle et éthyle. Les symboles R3 et R4 représentent des radicaux identiques ou différents qui sont des radicaux alkyles inférieurs. x est un nombre entier valant 1 à 5; y est un nombre entier valant environ 3 à environ 20 et de préférence 5 à 10 et z est un nombre entier valant 3 à 20 et de préférence 5 à 10. On peut ajouter les adjuvants ci-dessus au car- burant pétrolier en n'importe quelle combinaison et en des quantités comprises entre plus de 0,0 et environ 1,0 % en vo- lume. Les gammes de pourcentage en volume préférées se situent entre environ 0,2 et 0,4. Les synthèses générales suivantes sont présen- tées pour les composés préférés de type azido. Elles ne sont présentées qu'à titre illustratif et ne doivent nullement ser- vir à limiter la présente invention. Procédé général de synthèse pour la préparation des azides alkyliques ou azotures alkyliques: par réaction des halogénures, sulfonates et nitrates alkyliques avec de l'azoture de sodium dans des sol- vants dipolaires aprotiques comme le diméthylformamide [DMF) et le diméthyl- sulfoxyde D(OMSO): R1A + NaN3 DMF/DMS0 R1N3 + NaA 1 3 13 A = C1 Br, CH3C6H4SO2, DNO2 Préparation des azido-hydroxy alkyles: HO [CH2) A + NaN3 HO (CH 2nN3 + NaA o n est un nombre entier valant 1 à 5. Préparation des azido-éthers d'alkyles: RO (CH2)n)A + NaN3R10 (CH2nN3 + NaA NaN3i CH 2CH2CH2 2 CH OCH2CH 2N3] 2o 2 2 Ni NO0 20CH2 CH2 C2CH20N02 -N3 CH2CH2OCH CH2N3 n 2 o n est un nombre entier valant de 1 à 5. Préparation des esters alKyliques: NaN3 R C2 CH2CH2A aN R1C02CH2CH2N3 + NaA Préparation des esters nitre alkyliques: NaN3 R1C(NO 2)2 CHCHCCHCHA R C( 2CH2 Co2CH2CH2N3+NaA Préparation d'un composé de type di-azido-alKyl:. A-R2-A + 2 NaN3 N3-R2-N3 Préparation d.'un éther-oxyde de di-azide: H22 i1 NaNC[1 i 0t H CH2Ci 0 TCH2CH2N3 + 2 NaCl -.22 Préparation d'un ester de type di-azido: NaN ClR3-OH + Cl-R4CO2H- Cl-R -C02-R4-Cl > N3 -R3CO2-R4N3+2NaCl 3 4 23 243 243 Il apparait ainsi que la présente invention pro- pose des adjuvants pour des carburants hydrocarbonés liquides. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'in- vention, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux adjuvants de type azido et aux carburants hydrocerbonés liquides, comprenant une proportion mineure d'au moins un com- posé azido, décrits ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Carburant hydrocarboné liquide,caractérisé en ce qu'il comporte une proportion mineure d'un additif qui est un composé azido de formule générale N3Rl, dans laquelle R1 représente un radical alkyle, hydroxy alkyle, éther d'alkyle, ester d'alkyle, nitro alkyle ou nitratao alkyle. 2. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le radicalalkyle du com- posé azido est choisi parmi -CH et -C2H9. 3 25 3. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que le radical alkyle du com- posé azido est -CH3. 4. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le radical hydroxy aikyle du composé azido est choisi parmi les radicaux -CH20H et -C2H4 OH. 2 4 5. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 4, caractérisé en ce que le radical hydroxy-alkyle du composé azido est -CH20H. 6. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le radical éther:alkyli- que du composé azido est choisi parmi -(CH2)x-O-(CH2)xCH3, et -(CH2CH20)x, o x est un nombre entier valant I à 5, et leurs mélanges. 7. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le radical ester.alkylique du composé azido est choisi parmi -C 02CH3 et -C 02C2H5. 8. Carburant hydrocarboné liquide, caractérisé en ce qu'il comporte une proportion mineure d'un additif qui est un composé de type di-azido répondant à la formule géné- rale N3-R2-N3, dans laquelle R2 représente un radical alky- lique. 9. Carburant hydrocarboné liquide selon la re- vendication 8, caractérisé en ce que le radical alkylique du composé di-azido est choisi parmi CH2 et C2H4. 10. Carburant hydrocarboné liquide selon la revendication 9, caractérisé en ce que le radical alkylique du composé di-azido est -CH2-. 11. Carburant hydrocarboné liquide, caracté- risé en ce qu'il comporte une proportion mineure d'un additif qui est un composé de type di-azido choisi parmi N3R3-O-R4-N3 et N3-R3-CO2R4-N3 et leurs mélanges, formules dans lesquelles R3 et R4, identiques ou différents, sont choisis parmi les radicaux alkyliques inférieurs ayant 1 à 5 atomes de car- bone. 12. Carburant hydrocarboné liquide, selon la revendication 11, caractérisé en ce que le composé di-azido répond à la formule générale N3-R3-O-R4-N3. 13. Carburant hydrocarboné liquide selon la revendication 11, caractérisé en ce que le composé di-azido répond à la formule générale N3-R3-C02-R4-N3. 14. Carburant hydrocarboné liquide, caractérisé en ce qu'il comporte une proportion mineure d'un additif qui est un azide de glycidyle de formule CH 2CH-CH2N3 ou son poly- \0 mère de formule générale HO - CH 2-CHO H L 1 l I J CH2N3 dans laquelle y est un nombre entier valant environ 3 à environ 20. 15. Carburant hydrocarboné liquide selon la revendication 14, caractérisé en ce que, dans la formule de l'additif, y est un nombre entier valant environ 5 à environ 10. 16. Carburant hydrocarboné liquide, caractérisé en ce qu'il comporte une proportion mineure d'un additif qui est un oxyde de polyméthylène cyclique à substituant azido repondant à la formule générale: (CH2x - - CH2N3)2 O CH2 ou son polymère de formule générale: H2N3 un nombre entier valant 3 à 20. 17. Carburant hydrocarboné liquide selon la revendication 16, caractérisé en ce que, dans la formule de l'additif, z est un nombre entier valant environ 5 à environ 10.