МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДОБАВКА К АВИАЦИОННЫМ БЕНЗИНАМ (ВАРИАНТЫ)
MULTIFUNCTIONAL AVIATION PETROL ADDITIVE (VERSIONS)

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к композиции многофункциональной добавки к авиационным бензинам.
Многофункциональная добавка предназначается для использования в составе авиационных бензинов с целью улучшения их антидетонационных свойств, химической стабильности, электрической проводимости, а также с целью их маркировки путем окрашивания.
Согласно нормативной документации авиационные бензины вырабатываются с обязательным вовлечением в их состав тетраэтилсвинца (ТЭС), который вырабатывается в виде композиционной присадки - этиловой жидкости, включающей помимо ТЭС вещество-выноситель свинца (галоидированные алканы), антиокислитель для обеспечения стабильности при хранении этиловой жидкости. Этиловая жидкость для ее маркировки может также содержать краситель.
В России до 2004 года этиловая жидкость согласно ГОСТ 988 выпускалась трех марок: П-2, P-9 и 1-TC, отличие этих марок в основном состоит в использовании разных выносителей свинца, в качестве которых применялись: 1,2-дибромпропан, бромэтан (бромистый этил) и 1,2-дибромэтан соответственно.
Для обеспечения стабильности при хранении в этиловую жидкость по ГОСТ 988 добавлялся антиокислитель - параоксидифениламин. Общим недостатком этиловых жидкостей марок П-2, Р-9 и 1-ТС является необходимость использования параоксидифениламина, производство которого в России в настоящее время отсутствует. Кроме того, параоксидифениламин представляет собой тяжело растворимое в углеводородных средах вещество, введение которого в состав этиловой жидкости за счет необходимости предварительного измельчения приводит к удорожанию производства. Помимо этого, в составах этиловой жидкости марок П-2, Р-9 и 1-ТС по ГОСТ 988 присутствует альфа-хлорнафталин, также выполняющий функцию антиокислителя. Однако наличие альфа-хлорнафталина приводит к снижению антидетонационной эффективности ТЭС в бензине (Гуреев А.А. Применение автомобильных бензинов. - М.: Химия, 1977, с. 169-170). Также присутствие альфа-хлорнафталина в бензине при его сгорании вызывает образование коррозионно-агрессивных соединений хлора.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является состав этиловой жидкости без альфа-хлорнафталина, содержащей, % масс.: 50,5-60,5 тетраэтилсвинца, 30,5-35,0 бромэтана (или 33,0-35,0 1,2-дибромпропана), до 19 наполнителя, 0,03-0,05 красителя, а также в качестве антиокислителей смеси 0,01-0,05 параоксидифениламина и 0,01-0,05 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола (патент № RU 2111233, 1998).
кип
Недостатком данного решения по вышеописанным причинам является наличие параоксидифениламина. Также к недостаткам следует отнести неудовлетворительную физическую стабильность данной этиловой жидкости в случае использования бромистого этила, поскольку он имеет высокую летучесть (t=38°C) и, следовательно, высокие потери его при хранении и применении.
В связи с принятием в 2003 г. закона «О запрете производства и оборота этилированного автомобильного бензина» существенно снизился спрос на этиловую жидкость, что стало причиной остановки ее производства в России. В настоящее время ряд организаций проводят работы по восстановлению производства авиационного бензина в России, для которого тетраэтилсвинец является обязательной присадкой. В связи с отсутствием этиловой жидкости отечественного производства возникает необходимость в ее импорте или импорте отдельных компонентов для восстановления ее производства.
В настоящее время этиловая жидкость в мире производится английской компанией Innospec, а также рядом производителей из Китая под маркой TEL-B, которая является близким аналогом отечественной марки 1-ТС, так как в качестве выносителя свинца в этих марках используется 1,2-дибромэтан. При этом этиловые жидкости с применением 1,2-дибромпропана в мире не производятся.
В табл. 1 приведены температуры кристаллизации и кипения тетраэтилсвинца и различных выносителей, используемых в составе этиловых жидкостей различных марок.
Как видно, 1,2-дибромэтан подходит для использования в составе авиационных бензинов, поскольку имеет высокую температуру кипения и, следовательно, меньший процент потерь при хранении, однако его температура кристаллизации также высока, что может вызвать определенные сложности с хранением, транспортированием и использованием этиловой жидкости, включающей 1,2-дибромэтан в качестве выносителя, в условиях холодного климата.
Учитывая вышеописанные проблемы, задачей изобретения является разработка экономичной и технологичной добавки к авиационным бензинам, включающей тетраэтилсвинец и в качестве выносителя - 1,2-дибромэтан, при этом обладающей удовлетворительными низкотемпературными свойствами и высокой стабильностью при хранении.
Поставленная задача решается двумя вариантами.
Вариант 1
Разработкой многофункциональной добавки к авиационным бензинам, включающей тетраэтилсвинец, 1,2-дибромэтан и 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, которая отличается тем, что имеет температуру начала кристаллизации не выше минус 40°С и содержит углеводородную фракцию, имеющую температуру конца кипения не выше 201°С, давление насыщенных паров при 38,7°С не более 51 кПа, содержащую не менее 10% масс. ароматических и не более 2% масс. непредельных углеводородов, при следующем соотношении компонентов, % масс.:
тетраэтилсвинец
5,0-50,0
1,2-дибромэтан
3,0-30,0
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол
0,1-1,0
углеводородная фракция
до 100
Вариант 2
Разработкой многофункциональной добавки к авиационным бензинам, включающей этиловую жидкость TEL-B, содержащую тетраэтилсвинец, 1,2-дибромэтан и 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, которая отличается тем, что имеет температуру начала кристаллизации не выше минус 40°C и содержит углеводородную фракцию, имеющую температуру конца кипения не выше 201°C, давление насыщенных паров при 38,7°C не более 51 кПа, содержащую не менее 10% масс. ароматических и не более 2% масс. непредельных углеводородов, при следующем соотношении компонентов, % масс.:
этиловая жидкость TEL-B
8,0-80,0
углеводородная фракция
до 100
Многофункциональная добавка может содержать дополнительное количество 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола до 1% масс. (для варианта 2), синий или зеленый краситель антрахинонового типа в количестве до 0,12% масс., а также антистатический компонент на основе органических полимерных соединений азота и серы до 0,17% масс.
Следует отметить, что содержание ароматических углеводородов в углеводородной фракции должно быть не менее 10% масс. для обеспечения удовлетворительных низкотемпературных свойств многофункциональной добавки.
Содержание непредельных углеводородов в углеводородной фракции должно быть не более 2% масс. для обеспечения высокой химической стабильности многофункциональной добавки и авиационного бензина ее содержащего.
Температура конца кипения углеводородной фракции ограничена 201°C, а давление насыщенных паров при 38,7°C - 51 кПа, чтобы исключить выход данных показателей за пределы нормы для авиационных бензинов с содержанием предлагаемой многофункциональной добавки, а также минимизировать потери за счет испарения предлагаемой многофункциональной добавки при ее транспортировке и хранении.
Все компоненты предлагаемой многофункциональной добавки - промышленного производства.
Тетраэтилсвинец получают воздействием хлорэтана на сплав свинца с щелочными металлами.
1,2-дибромэтан получают в процессе взаимодействия галогенов и галогенводородов с олефинами.
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол получают алкилированием n-крезола изобутиленом в присутствии кислотного катализатора либо алкилированием фенола изобутиленом. В России выпускается в виде присадки Агидол-1, Агидол-12, Ионол.
Красители антрахинонового типа получают путем внедрения различных заместителей в ядро антрахинона. Выпускаются на отечественных и зарубежных анилинокрасочных заводах.
Антистатический компонент получают полимеризацией серосодержащих и азотсодержащих органических соединений. Для производства авиационного бензина может применяться антистатический компонент, выпускаемый под торговым наименованием Stadis 450, фирма Innospec.
Приготовление предлагаемой многофункциональной добавки осуществляют с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов, указанных в табл.2, до получения однородного продукта. В качестве компонента многофункциональной добавки может быть использована товарная этиловая жидкость TEL-B, которая уже содержит смесь тетраэтилсвинца, 1,2-дибромэтана, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола и красителя антрахинонового типа. Однако наличие 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола и красителя антрахинонового типа в этиловой жидкости TEL-B обеспечивает химическую стабильность и окраску только для самой этиловой жидкости TEL-B и данного количества может быть недостаточно для обеспечения указанных свойств бензина, в который добавляется этиловая жидкость TEL-B. В таком случае этиловая жидкость TEL-B смешивается с углеводородной фракцией и при необходимости с 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом, красителем, а также с антистатическим компонентом.
Основные свойства компонентов предлагаемой многофункциональной добавки указаны в табл. 2.
В качестве углеводородной фракции - растворителя - могут быть использованы промышленные нефтепродукты, имеющие температуру конца кипения не выше 201°C, давление насыщенных паров при 38,7°C не более 51 кПа и содержащие не менее 10% масс. ароматических и не более 2% масс. непредельных углеводородов. Основные характеристики углеводородных фракций, использованных в составе образцов предлагаемой многофункциональной добавки, показаны в табл. 3.
Характеристики вариантов предлагаемой многофункциональной добавки, используемых в примерах для подтверждения предлагаемого изобретения, приведены в таблице 4.
Как видно из данных, приведенных в табл.4, предлагаемая многофункциональная добавка обладает лучшими низкотемпературными свойствами, чем этиловая жидкость TEL-B. Температура начала кристаллизации образцов предлагаемой добавки не превышает минус 40°C. Наличие антиокислителя и антистатического компонента не ухудшает ее низкотемпературных свойств.
Предлагаемая многофункциональная добавка удовлетворяет требованиям ГОСТ 988 на этиловую жидкость по антидетонационной эффективности и химической стабильности.