ДОБАВКА К БЕНЗИНУ И КОМПОЗИЦИЯ, ЕЕ СОДЕРЖАЩАЯ
GASOLINE ADDITIVE AND COMPOUND CONTAINING THIS ADDITIVE

Настоящее изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно - к составу октаноповышающей добавки к бензину и композиции, содержащей эту добавку, предназначенной для использования в двигателях внутреннего сгорания. Добавка к бензину на основе ароматических аминов и спирта включает, масс.%: 49-54 - мета-толуидина, 24-27 - орто-толуидина, 16-22 - изобутилового спирта, 3-5 - продукта конденсации растительного масла, диэтаноламина и борной кислоты при мольном соотношении 0,75-1,0:3:0,5-1.
Композиция на основе бензина содержит вышеуказанную добавку в количестве  1-3% об.
Предлагаемое изобретение относится к добавке, повышающей антидетонационную стойкость углеводородных горючих топлив-бензинов, в частности автомобильных бензинов. Известно, что бензины прямой перегонки состоят из устойчивых углеводородов. Они могут храниться в бензохранилищах без заметного смолообразования. Однако использование таких бензинов в двигателях внутреннего сгорания вызывает детонацию, что способствует преждевременному его износу, уменьшению мощности, увеличению расхода топлива и неполному его сгоранию.
Современные требования к автомобильным бензинам существенно ограничивают возможности улучшения антидетонационных свойств топлива, поскольку предусматривают запрет на применение металлорганических добавок и ограничивают содержание в бензинах высокооктановых ароматических углеводородов. Все присутствующие на рынке РФ октаноповышающие присадки («Каскад3», «Каскад4», «БВД-премиум») в своем составе содержат N-метиланилин (ММА), не позволяющий согласно ГОСТ P5 1105-97 получать бензин марки Регуляр-92 экологического класса 5 и ГОСТ Р5 1866-2002 бензин марки Премиум-95.
С 01.01.2016 года ММА запрещен во всех марках бензина. В связи с этим разработка октаноповышающей добавки, не содержащей ММА, - является актуальной. Наиболее близкой к заявленному техническому решению является добавка к бензину, содержащая, масс.%: 16 - смесь толуидинов, 1,5 - кротоновый альдегид, 2,0 - уксусный альдегид, 0,5 - Фероз (производное дициклопентадиенил железа), этиловый спирт до 100 (Патент RU 2161639 С1, опубл. 10.01.2001, взят в качестве прототипа).
Однако данная добавка из-за содержания металлорганики не может быть использована для повышения октанового числа бензина.
Предлагаемая добавка разработана с целью создания синергетической композиции, не содержащей метиланилин, металлорганические соединения и проявляющей высокую антидетонационную активность, позволяющей выпускать бензины высокого класса. В известном патенте РФ 2161639 сама смесь толуидинов (без указания процентного содержания изомеров) и этилового спирта не показывает высокого антидетонационного эффекта, а только при наличии железосодержащей присадки Фероз и концентрации - 5 масс.%. В заявленном техническом решении указано строгое соотношение мета- и орто-толуидинов для получения нужного синергетического эффекта. Присутствие в составе добавки изобутилового спирта позволяет улучшить растворимость бората и приводит к синергетическому повышению октанового числа.
В известных патентах RU 2355733 С1 (опубл. 20.05.2009), RU 2355734 С1 (опубл. 20.05.2009), RU 2355735 С1 (опубл. 20.05.2009), RU 2400528 С1 (опубл. 27.09.2010) продукты конденсации растительных масел, диэтаноламина и борной кислоты используются в качестве противокоррозионных, моющих добавок к бензину, а также для снижения давления насыщенных паров бензина и потерь бензина от испарения.
Несмотря на то, что детонационная стойкость бензина и его испаряемость тесно связаны между собой, однако точной закономерности такого влияния не выявлено. Использование данных соединений для повышения октанового числа бензина или его стойкости к детонации неизвестно. Кроме того, во всех вышеуказанных патентах получаемые бораты имели аминные числа 60-80 мг HCl/г и при анализе по ГОСТ 6307 на содержание водорастворимых щелочей дают положительную реакцию, что недопустимо при использовании в составе бензина. Кроме того, бораты по патентам RU 2355733 и RU 2355734 имеют высокие показатели по смоле и сере. Авторами настоящей заявки был получен борат согласно патенту RU 2400528. Полученный продукт имел аминное число 75 мг HCl/г и положительную реакцию на водорастворимую щелочь. В техническом решении согласно настоящей заявке аминное число достигается не более 30 мг HCl/г и дает отрицательную реакцию на содержание водорастворимых щелочей. Это является неотъемлемым условием получения качественной добавки.
Задачей настоящего изобретения является разработка добавки для повышения октанового числа и использование добавки с высокими антидетонационными свойствами в составе композиции на основе бензина, создание синергетической композиции, а также получение качественной добавки, не содержащей металлорганических добавок и ММА, в которой используемые бораты имеют аминное число не более 30 мг HCl/г, что дает отрицательную реакцию на содержание водорастворимых щелочей, в отличие от вышеуказанных известных композиций бензина.
Для решения поставленной задачи предлагается октаноповышающая добавка к бензину на основе толуидинов и спирта, которая содержит синергетическую композицию смеси мета- и орто-толуидинов, изобутилового спирта и продукта конденсации растительного масла, диэтаноламина и борной кислоты при мольном соотношении компонентов растительного масла, диэтаноламина и борной кислоты 0,75-1:3:0,5-1 при следующем соотношении компонентов, масс.%: мета-толуидин - 49-54, орто-толуидин - 24-27, изобутиловый спирт - 16-22, продукт конденсации - 3-5.
Предлагается также композиция на основе бензина, содержащая вышеуказанную добавку в количестве 1-3 об.%. Отличием заявляемого технического решения является содержание в составе добавки изобутанола и продукта конденсации растительного масла, диэтаноламина, борной кислоты и соотношения компонентов.
Используемые вещества в составе добавки являются продуктами промышленного производства. Орто- и мета-толуидины применялись по ТУ 6-09-2949-88 с массовой долей основного вещества не менее 99%. Изобутиловый спирт - по ГОСТ 6016.
Предлагаемую октаноповышающую добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования путем смешивания компонентов для получения однородного раствора.
В качестве растительного масла используют: подсолнечное, соевое, льняное, оливковое и др. Способ получения продукта конденсации заключается в следующем: на примере соевого масла - в реактор, снабженный ловушкой для воды и термометром, механической мешалкой, загружается один моль соевого масла и три моля диэтаноламина. Реакционную массу нагревают при перемешивании до 100 и добавляют один моль борной кислоты. Температуру поднимают до 180 градусов и выдерживают до получения продукта с аминным числом не более 30 мг HCl/г и растворимым в бензине. Для иллюстрации заявляемого технического решения было подготовлено 2 образца добавки путем смешения компонентов при комнатной температуре и постоянном перемешивании (Таблица 1). Приготовленные образцы были испытаны в составе топливной композиции, содержащей предлагаемую добавку.
Образец №2 под торговым наименованием «Октаноповышающая добавка «R&TOctane» выпускается по ТУ 0257-00663538901-2014.
Результаты испытаний, приведенные в Таблицах 2 и 3, показывают высокую эффективность предлагаемой октаноповышающей добавки и позволяют получать бензины класса 5 без ММА.
Кроме того, для иллюстрации настоящего технического решения были также приготовлены образцы предлагаемой добавки и добавки, содержащей борат согласно патенту RU 2400528, состав которых приведен в таблице 4.
Функциональные и эксплуатационные свойства приготовленных образцов представлены в таблице 5. Влияние добавки на детонационную стойкость оценивалось 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 испытанных образцов прирост составляет от 4,1 до 4,3 в сравнении с эталонной смесью (добавкой для сравнения).
Образец №1 был испытан в составе бензинов. Физико-химические показатели представлены в таблице 6.