МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДОБАВКА К АВТОМОБИЛЬНОМУ БЕНЗИНУ И ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ЕЕ СОДЕРЖАЩАЯ
MULTI-FUNCTIONAL ADDITIVE TO AUTOMOBILE PETROLEUM, AND FUEL COMPOSITION WHICH CONTAINS IT

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину и к топливной композиции, содержащей эту добавку.
Известно широкое использование в составах автомобильных бензинов антидетонационных добавок на основе N-метиланилина (N-MA) (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах. Справочное издание. М., Мир, 2005, с.20-30).
Известна также добавка к автомобильным бензинам на основе метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), N-MA, метанола и моющей присадки (Автомаг) при следующем соотношении компонентов, % мас.: 6,5-70 N-MA; 0,5-5 N,N-диметиланилина, 0,5-27 третичного бутилового спирта; 0,5-30 метанола; моющей присадки - не более 6, МТБЭ до 100.
Добавка вводится в автомобильные бензины в концентрации до 20% мас.
(Пат. РФ №2139914, 1999).
Недостатком указанной добавки является высокое содержание метанола, которое повышает ее токсичность и гигроскопичность, а также снижает стабильность бензинов при хранении. Моющая присадка Автомаг эффективна для устаревших карбюраторных двигателей и практически непригодна для современных двигателей с непосредственным впрыском топлива из-за низкой эффективности по устранению смолистых отложений на впускных клапанах и инжекторах.
2
2
2
2
2
n
2
7
20
Наиболее близкой к заявляемой является добавка к автомобильным бензинам, содержащая, % мас.: 6,5-70 N-MA, 0,2-27 третичного бутилового спирта, не более 6,0 моющей присадки, 0,1-25 эфиров уксусной кислоты и сивушного масла и до 100 МТБЭ. В качестве моющей присадки используют присадку, содержащую продукт конденсации полиамина общей формулы NH-(CH)-(NH-CH-CH)-NH, где n=0-4, с С-С - жирными кислотами. Добавка предназначена для использования в автомобильных бензинах в концентрации до 20% мас.
(Пат. РФ №2155793, 2000).
Недостатком добавки является наличие моющей присадки с низкой термостабильностью, не обеспечивающей возможность ее применения при эксплуатации инжекторных двигателей внутреннего сгорания.
Существенным недостатком добавки также является склонность к изменению цвета при хранении от светло-желтого до темно-коричневого (цвет по АСТМ Д 1500 от 0,5 до 8,0), а также к повышению количества отложений на впускных клапанах, особенно при использовании добавки в составе бензинов, содержащих продукты крекинга.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка многофункциональной добавки к автомобильным бензинам на основе ароматического амина, обладающей стабильностью цвета при хранении и высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами, а также топливной композиции включающей эту добавку.
Для решения поставленной задачи предлагается многофункциональная добавка к автомобильному бензину, содержащая % мас.:
Метил-трет-бутиловый эфир
20-40
Моющая присадка, включающая
модификатор трения (Хайтек 6437)
до 10
Стабилизатор цвета диэтиламин или триэтилентетрамин
0,01-0,2
Антидетонационная добавка на основе
ароматических аминов, включающая
в качестве основного компонента
N-метиланилин
остальное
Также предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина, содержащая вышеуказанную многофункциональную добавку в количестве 0,3-3,0% мас.
Отличием заявляемого технического решения является содержание в составе добавки стабилизатора цвета диэтиламина или триэтилентетрамина и моющей присадки, включающей модификатор трения (Хайтек 6437).
Использование в составе добавки моющей присадки, включающей модификатор трения и показавшей высокие антикоррозионные свойства в композициях с ароматическими аминами, позволяет поддержать в чистоте основные элементы двигателей.
Введение в состав добавки диэтиламина или триэтилентетрамина позволяет повысить химическую стабильность, что приводит к стабилизации цвета добавки.
Добавка может использоваться как для корректировки антидетанационных свойств товарных бензинов в системе обращения, восстановления их качества, так и при разработке технологии производства ассортимента высокооктановых автомобильных бензинов, отвечающих требованиям технического регламента.
Используемые в составе добавки компоненты являются продуктами промышленного производства.
В предлагаемом составе добавки предпочтительно использование ароматического амина (N-MA) с минимальной примесью анилина, имеющего более низкую химическую стабильность и требующего применения антиокислителя.
В качестве ароматического амина в многофункциональной добавке используют N-MA технический улучшенный по СТО 00204168-001-2008 с содержанием N-MA 98,0% мас. или антидетонационную добавку на основе ароматических аминов АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007 с содержанием N-MA 98,5% мас.
В качестве оксигената используют МТБЭ по ТУ 38.103704-90 с изм. 1-5.
В качестве стабилизатора цвета используют диэтиламин технический по ГОСТ 9875-88 или триэтилентетрамин, выпускаемый фирмой AKZO NOBEL (Швеция).
В качестве моющей присадки, включающей модификатор трения, используют присадку Хайтек 6437, выпускаемую фирмой Afton Chemical (Великобритания).
3
Присадка Хайтек 6437 представляет маслянистую жидкость с плотностью при 15°С 0,9134 г/см; температурой вспышки (РМС) 60°С; температурой застывания <-43°С; вязкостью при 40°С 9,44 сСт.
В органических растворителях присадка Хайтек 6437 образует прозрачный раствор и практически нерастворима в воде.
Предлагаемую многофункциональную добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования при температуре 15÷35°С путем смешения компонентов до получения однородного раствора.
Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца предлагаемой добавки, состав которых приведен в табл.1.
Функциональные и эксплуатационные свойства приготовленных образцов приведены в табл.2.
Влияние добавки на детонационную стойкость оценивалось моторным методом по АСТМ Д 2700-95(ГОСТ 511-82) на установке УИТ-85 по приросту октанового числа эталонной смеси «70» изооктана и н-гептана, взятых в соотношении 70:30 (по объему). Чем больше прирост октанового числа, тем выше антидетонационные свойства добавки. Для испытуемых образцов прирост составляет от 2,1 до 3,3 в сравнении с эталонной смесью.
Антикоррозионная эффективность добавки определялась по модифицированному методу АСТМ Д 66 5 в эталонном топливе ИТ (80% изооктана и 20% толуола по объему) в присутствии дистиллированной воды при температуре 38°С в течение 4-х часов. В соответствии с рекомендациями указанного метода для определения степени коррозии поверхности стержня после испытания приняты визуальные критерии оценки, по которым максимальная степень коррозии (более 5% поверхности стержня покрыты продуктами коррозии) оценивается в 3 балла (этот показатель получен для эталонного топлива ИТ); поверхность стержня, свободная от следов коррозии (чистый стержень), оценивается в 0 баллов; для испытуемых образцов этот показатель составляет от 0 до 2-х баллов.
Моющая эффективность по оценке склонности автомобильного бензина к образованию отложений определена испытаниями в стендовых условиях на полноразмерном двигателе ВАЗ 2101 по методу СТО АНН 40488460-001-2004 предлагаемых образцов добавки в бензине типа АИ-95 в сравнении с исходным бензином.
Моющие свойства бензина АИ-95 с предлагаемой добавкой, не содержащей моющей присадки Хайтек 6437, по методу СТО АНН 40488460-001-2004 составляют 98 мг/клапан. При наличии в добавке моющей присадки Хайтек-6437 с модификатором трения моющие свойства бензина АИ-95 значительно улучшаются (табл.2).
Оценка цвета добавки после 1 года хранения проведена визуально и по методу АСТМ Д 1500. В соответствии с указанным методом оценка цвета проводится в единицах АСТМ от 0,5 до 8 (от светло-желтого до темно-коричневого цвета). Чем больше единиц АСТМ, тем темнее цвет продукта. Из результатов, представленных в таблице 2, следует, что после 1 года хранения цвет образцов добавки визуально остался без изменения или слегка потемнел (от светло-желтого до желтого). По методу АСТМ Д 1500 установлено, что цвет соответствует от 1 до 4 единиц.
Таким образом, из данных, представленных в табл.2, видно, что разработанная добавка в заявленном интервале и соотношении компонентов наряду с высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами обладает стабильностью цвета после 1 года хранения. Наибольшую эффективность по моющим, антидетанационным и антикоррозионным свойствам показал образец №1. В те топливные композиции, где в основном используются стабильные компоненты и не применяются спирты, можно вводить составы добавки типа 3, в остальные композиции целесообразно вводить образцы добавки типа 1 или 2.
С использованием предлагаемой добавки были приготовлены лабораторные образцы автомобильных бензинов различного компонентного состава типа Регуляр-92, Премиум-95, Супер-98 (табл.3). Образцы отвечали основным требованиям европейских стандартов и национального Технического регламента. При этом использование добавки в технологии приготовления бензина не привело к каким-либо побочным эффектам влияния на физико-химические показатели, регламентируемые стандартом (табл.4).
Таблица 1
Состав образцов предлагаемой добавки
№ п/п
Наименование компонентов
Содержание компонентов в образцах, % мас.
1
2
3
1
МТБЭ
20
30
40
2
Диэтиламин
0,2
-
0,01
3
Триэтилентетрамин
-
0,1
-
4
Моющая присадка, включающая модификатор трения (Хайтек 6437)
10,0
5,0
0
5
N-MA
до 100
до 100
до 100
Таблица 2
Функциональные и эксплуатационные свойства образцов предлагаемой добавки
№ п/п
Наименование показателей
Значение показателей образцов
1
2
3
1
Прирост октанового числа эталонной смеси «70» при концентрации добавки С=1% мас.
3,3
3,1
2,1
2
Антикоррозионная эффективность (степень коррозии стержня, баллы) при концентрации добавки С=2,0% мас. в ИТ.
0
1
2
3
Моющая эффективность, масса отложений, мг при концентрации добавки С=2,0% мас. в товарном бензине АИ-95.
2,7
6,0
98
Цвет добавки визуально
4
исходный
светло-желтый
светло-желтый
светло-желтый
после 1 года хранения
без изменения
без изменения
темно-желтый
Цвет по АСТМ Д 1500
5
исходный
1,0
1,0
1,0
после 1 года хранения
1,5
2,0
4,0
Таблица 3
Компонентный состав лабораторных образцов высокооктановых бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки (массовые доли, %)
№ п/п
Наименование компонента
Регуляр-92
Премиум-95
Супер-98
1
Бензин каталитического риформинга
41
68
69
2
Бензин каталитического крекинга
39,5
10
4
3
Прямогонная фракция НК-85°С
9
2
0
4
Газовый бензин
9
12
5
5
Алкилат
0
0,5
6
6
МТБЭ (оксигенат)
0
5
14
7
Предлагаемая добавка
1,5**
2,5***
2,0*
Примечание. Содержание ароматических углеводородов, % об.
33
41
41,5
* - образец №3, см. табл.1
** - образец №1, см. табл.1
*** - образец №2, см. табл.1
Таблица 4
Физико-химические и антидетонационные показатели лабораторных образцов автомобильных бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки
№ п/п
Наименование показателей
Норма (ГОСТ Р 51105)
Регуляр-92
Премиум-95
Супер-98
1
2
3
4
5
6
1
Детонационная стойкость: октановое число, не менее по исследовательскому методу
92,0/95,0/98,0
92,2
95,2
99,0
по моторному методу
83,0/85,0/88,0
83,0
85,3
88,0
2
Концентрация свинца, мг на 1 дм<sup>3</sup> бензина, не более
5
отсутствие
отсутствие
отсутствие
3
Л-5 Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
725-780
749
765
776
4
Массовая доля серы, %, не более
0,0150
0,005
0,003
0,002
5
Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см<sup>3</sup> бензина, не более
5
1,0
0,8
1,5
6
Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале
Класс 1
Класс 1
Класс 1
Класс 1
7
Внешний вид
Прозрачный, чистый
Прозрачный, чистый
Прозрачный, чистый
Прозрачный, чистый
8
Объемная доля бензола, %, не более
5,0
0,8
1Д
1Д
9
Давление насыщенных паров (ДНП), кПа
45-80
54
52
45
10
Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре:
15-45
22
26
28
70°С
15-45
22
26
28
100°С
40-70
42
41
42
180°С, не менее
85
94
96
96
Конец кипения бензина, °С, не вышеОстаток в колбе, % об., не более
2152
2001,0
2001,0
2001,0
11
Индекс испаряемости (ИПП)
1000
691
702
647
Таблица №4
Физико-химические и антидетонационные показатели лабораторных образцов автомобильных бензинов, полученных с использованием предлагаемой многофункциональной добавки