ПРИСАДКА К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ, ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО
ADDITION TO DIESEL FUEL, AND DIESEL FUEL

Настоящее изобретение относится к области нефте- и газохимии, конкретно к составу присадки к дизельному топливу и дизельному топливу нефтяного (ДТ) или газоконденсатного происхождения (ГКДТ), содержащему эту присадку.
Известны депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства ДТ, на основе полимеров этилена, сополимеров этилена с винилацетатом или алкилметакрилатов, где алкил содержит 6-16 атомов углерода. (Патент США №4175926, С10L 1/18, 1979 г.)
Известна депрессорная присадка к ДТ, содержащая сополимер на основе этилена с молекулярной массой 3.000-7.000 и амид янтарной кислоты. (Заявка Японии №59-8790, С10L 1/22, 1984 г.)
Однако эти присадки недостаточно эффективны в ДТ, используемых в зимних условиях Крайнего Севера. Кроме того, они не улучшают пусковых свойств ДТ при низких температурах.
1
4
Известна присадка к ДТ, содержащая 3-24% сополимера этилена с винилацетатом с молекулярной массой 800-120.000; 4-41% алкилнитрата с числом углеродных атомов в алкильной группе 4-16; 2-12% алифатических спиртов C-C и 12-91% ароматического растворителя с температурой кипения 135-288°C.
Там же указано, что присадка вводится в ДТ, полученные из соответствующих фракций продуктов переработки нефти, сланцев и битумных песков. (Патент США №4365973, С10L 1/22, 1982 г.)
Известна присадка к ДТ, содержащая в % мас.:
Оксипропилированный жирный спирт
C<sub>6</sub>-C<sub>16</sub> с молекулярной массой 300-2.000
5-15
Сульфонат щелочноземельного металла
5-15
Сополимер фракции алкилметакрилатов
C<sub>8</sub>-C<sub>24</sub> с винилацетатом с молекулярной
массой 1.000-10.000
10-25
Алкил(C<sub>3</sub>-C<sub>18</sub>)нитрат
до 100
(Патент РФ №2057790, С10L 1/18, 1/22, 1996 г.)
Недостаточно высокая депрессорная способность этих присадок ограничивает их применение в составе ДТ, например в ГКДТ расширенного фракционного состава.
Известна также присадка к ДТ, содержащая в % мас.:
Сополимер высших эфиров C<sub>8</sub>-C<sub>24</sub> акриловой или
метакриловой кислоты с этиленненасыщенным
мономером
до 90
Сульфонат щелочноземельного металла
не более 10
Сополимер этилена с альфа-олефинами
молекулярной массы
1.000-20.000
до 100
3
18
Дополнительно присадка содержит алкил(C-C)нитрат в количестве 1-30% мас.
Там же описано ДТ, полученное на основе летней или зимней марок ДТ, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,001-0,5% мас. (Патент РФ №2119528, С10L 1/18, 1/22, 1998 г.)
Однако известная присадка недостаточно эффективно влияет на низкотемпературные характеристики ДТ.
Известна присадка к ДТ, содержащая в % мас.:
Алкил(C<sub>3</sub>-C<sub>20</sub>)нитрат
до 55
Алкилсукцинимид, где алкил C<sub>1</sub>-C<sub>25</sub>
0,1-15
Сополимер высших эфиров C<sub>6</sub>-C<sub>28</sub> акриловой или
метакриловой кислоты с этиленненасыщенным
мономером
до 100
Там же описано ДТ на основе базового топлива, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,01-0,8% мас.
При этом в качестве базового ДТ содержит ГКДТ расширенного фракционного состава или ДТ нефтяного происхождения. (Патент РФ №2280069, С10L 1/18, 1/22, 2005 г.)
Однако эта присадка при использовании ее в составах малосернистых ДТ не обеспечивает им требуемых смазывающих свойств.
3
20
1
25
6
28
Наиболее близкой к заявляемой является присадка, содержащая алкил(C-C)нитрат, алкил(C-C)сукцинимид, сополимер высших эфиров C-C акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Алкил(C<sub>3</sub>-C<sub>20</sub>)нитрат
до 55
Алкил(C<sub>1</sub>-C<sub>25</sub>)сукцинимид
0,1-15,0
Сополимер высших эфиров C<sub>6</sub>-C<sub>28 </sub>акриловой или
метакриловой кислот с этиленненасыщенным мономером
до 60
Ненасыщенная жирная кислота или ее амид
до 100
Известно также ДТ на основе базового топлива, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,01-1,0% мас.
Причем в качестве базового топливо содержит ГКДТ расширенного фракционного состава или ДТ нефтяного происхождения. (Патент РФ №2320706, С10L 1/188, 1/196, 1/224, 1/23, 2006 г.)
Недостатком известной присадки является то, что она не позволяет улучшить экологию воздушного бассейна, уменьшая содержание в воздухе вредных выбросов (ΔBB), образующихся в том числе и от работы автомобильного транспорта на дизельных двигателях.
В настоящее время в Странах ЕС в рамках осуществления мер по охране окружающей среды качество ДТ регламентируется Европейским Стандартом EN 590, согласно которому предусмотрено использование только малосернистых ДТ 3-х видов. Содержание сернистых соединений в ДТ вида 1 должно быть не более 350 мг/кг, в ДТ вида 2 не более 50 мг/кг и ДТ вида 3 не более 10 мг/кг. Однако, несмотря на то что при работе дизелей на малосернистых ДТ выбросы вредных оксидов серы будут снижены, что, безусловно, приведет к улучшению экологических показателей работы дизеля, малосернистое ДТ обладает плохими противоизносными (смазывающими) свойствами, по сравнению с высокосернистыми топливами. Для контроля и обеспечения смазывающих свойств ДТ в ЕН 590 введен показатель «диаметр пятна износа», значение которого не должно превышать 460 мкм. Норма на показатель «ЦЧ» в Странах ЕС составляет, не ниже 51 ед. Наконец, по низкотемпературным свойствам, согласно ЕН 590, ДТ классифицируют на 6 сортов (A, B, C, D, E, F), отличающихся по показателю «предельная температура фильтруемости», которая изменяется от плюс 5°C для сорта А до минус 20°C для сорта F, с интервалом между сортами в 5°C. Удовлетворить требованиям, предъявляемым к ДТ в Европе, можно, используя соответствующие присадки. В России, начиная с 2008 года, Постановлением Правительства РФ №118 от 27.02.08 введен новый ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004) «Топливо дизельное Евро. Технические условия». Новый ГОСТ, в отличие от действующего до настоящего времени ГОСТ 305-82, полностью соответствует Европейскому Стандарту, ЕН 590.
Задачей настоящего изобретения является разработка присадки к ДТ и ДТ, содержащего эту присадку, обладающего улучшенными пусковыми, низкотемпературными, смазывающими свойствами и обеспечивающего улучшение экологических показателей работы дизельных двигателей.
3
20
1
25
Для решения поставленной задачи предлагается присадка к ДТ, содержащая алкил(C-C)нитрат, алкил(C-C)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты и сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Алкил(C<sub>3</sub>-C<sub>20</sub>)нитрат
до 40
Алкил(C<sub>1</sub>-C<sub>25</sub>)сукцинимид
0,1-10,0
Сульфонат кальция
до 20
Ненасыщенная жирная кислота или ее амид
до 100
6
28
Кроме вышеперечисленных компонентов присадка дополнительно содержит сополимер высших эфиров C-C акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером в количестве до 20% мас.
Предлагается также ДТ на основе базового топлива, содержащее эту присадку в количестве 0,001-1,0% мас.
В качестве базового топливо содержит ГКДТ, летнее или зимнее ДТ нефтяного происхождения.
Отличия предлагаемого технического решения состоят в дополнительном содержании в составе присадки сульфоната кальция и в соотношении компонентов.
Несмотря на то что все компоненты, входящие в состав присадки, являются известными, промышленными продуктами, в заявляемом соотношении и сочетании их предлагается использовать впервые. Подобранное экспериментальным путем соотношение компонентов позволило получить присадку, обладающую комплексом требуемых свойств.
6
28
Использование предлагаемой присадки в составе ДТ, как летних, так и зимних марок, позволит увеличить производство высококачественных топлив, соответствующих современным требованиям европейских стандартов. Для производства высококачественных ДТ зимних марок на базе летних в их составе целесообразно использовать присадку, содержащую сополимер высших эфиров C-C акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, ответственный за улучшение низкотемпературных свойств ДТ.
Предлагаемую присадку готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре и перемешивании в течение 0,5-2,0 ч.
Присадку вводят в состав ДТ в виде 5%, 10%, 35% и 50%-ного концентрата в ДТ или другом углеводородном растворителе. В приготовленных образцах присадка вводилась в топливо в виде 35%-ного концентрата в ДТ.
Все используемые для приготовления присадки компоненты являются продуктами промышленного производства.
3
20
Компонент А - алкил(C-C)нитрат, например циклогексилнитрат, изопропилнитрат, норборнилнитрат. В приготовленных образцах присадки использован наименее дефицитный 2-этилгексилнитрат.
1
25
16
18
Компонент Б - алкил(C-C)сукцинимид. В качестве алкилсукцинимида может быть использована присадка С-5А или другая сукцинимидная присадка отечественного или импортного производства. В образцах присадки использован алкил(C-C)сукцинимид.
Компонент В - олеиновая, линолевая или линоленовая кислоты. Для приготовления образцов присадки была использована олеиновая кислота (пример 1) и линолевая кислота (пример 2), использование линоленовой кислоты приводит к аналогичному результату.
1
9
1
12
2
8
Компонент Г - в качестве амида непредельной жирной кислоты могут быть использованы алкил(C-C)амиды, алкилол(C-C)амиды и т.д. В приготовленных образцах предлагаемой присадки были использованы этиламид (C) линоленовой кислоты (пример 3) и октиламид (C) олеиновой кислоты (пример 4). Использование других указанных амидов позволит расширить ассортимент выпускаемых присадок, обладающих улучшенными пусковыми, низкотемпературными и смазывающими свойствами.
6
28
Компонент Д - сополимер высших эфиров C-C акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером является основой промышленных депрессорных присадок к ДТ, типа ПДП, ЭДЕП-Т и др. При приготовлении образцов присадки использована основа присадки ПДП.
Компонент Е - сульфонат кальция - присадка C-150, или C-300. При приготовлении образцов присадки использована присадка C-150. Выбор в качестве компонента Е именно сульфоната кальция обусловлен тем, что сульфонаты других щелочноземельных металлов, например бария или магния, при использовании их в ДТ добавляют в состав вредных выбросов, образующихся при сжигании ДТ, еще и токсичные оксиды бария или магния. В то же время образующийся при использовании сульфоната кальция оксид кальция не является токсичным продуктом. Об эффективности улучшения экологических показателей работы дизельного двигателя судили по показателю «количество ВВ», который измеряли с помощью переносного прибора «БОШ», присоединенного к выхлопной трубе двигателя, работающего на ДТ без присадки и в присутствии присадки. По уменьшению значений «количество ВВ» в присутствии присадки (ΔBB) можно сделать вывод о ее эффективности, в частности, по показателю «улучшение экологических показателей работы дизеля».
Вышеуказанным способом было приготовлено 6 образцов предлагаемой присадки, состав которых приведен в таблице 1.
Кроме того, были приготовлены образцы предлагаемого ДТ, содержащие 0,1% мас., присадки. Сравнительные испытания приготовленных образцов ДТ и образцов базового топлива без присадки приведены в таблице 2.
В качестве базового топлива было использовано ГКДТ широкого фракционного состава, утяжеленное кубовыми остатками стабильного конденсата (ГКДТ «ГШЗ»), ДТ летнее, марки «Л» (ДТ «Л») и ДТ зимнее, марки «З-35» (ДТ З-35) нефтяного происхождения.
Данные, приведенные в таблице 2, подтверждают, что предлагаемая присадка позволяет улучшить пусковые и низкотемпературные характеристики и повысить смазывающие свойства ДТ. Предлагаемое ДТ полностью соответствует требованиям, предъявляемым к ДТ Евро ЕН 590 и новому ГОСТ Р 52368-2005.
Таблица 1Состав образцов присадок
№ п.п
А, % мас.
Б, % мас.
В, % мас.
Г, % мас.
Д, % мас.
Е, % мас.
1.
10,0
0,1
79,9
0,0
5,0
5,0
2.
20,0
0,5
62,5
0,0
7,0
10,0
3.
25,0
1,0
0,0
64,0
10,0
0,0
4.
30,0
5,0
0,0
35,0
15,0
15,0
5.
35,0
7,0
41,0
0,0
17,0
0,0
6.
40,0
10,0
10,0
0,0
20,0
20,0
7.
40,0
0,1
39,9
0,0
0,0
20,0
Таблица 2Результаты испытаний ДТ с образцами присадок, состав которых приведен в таблице 1
№ п.п
ДТ/ДТ с присадкой
ЦЧ, ед.
Т-ра помутненияТ<sub>п</sub>, °C
Т-ра застывания T<sub>з</sub>, °C
Предельная т-ра фильтруемости T<sub>ф</sub>, °C
ΔBB (по сравнению с базовым топливом), %
Диаметр пятна износа, мкм
1.
ГКДТ «ГШЗ»
41
-31
-42
-32
-
530
2.
ГКДТ «ГШЗ» + №1
51
-35
-48
-40
60
460
3.
ГКДТ «ГШЗ» + №6
55
-37
-50
-22
70
400
4.
ДТ «Л»
45
-5
-10
-6
-
620
5.
ДТ «Л» + №2
48
-5
-35
-17
60
420
6.
ДТ «Л» + №5 (сравнит.)
51
-5
-35
-16
-
540
7.
ДТ «Л» + №6
53
-5
-43
-22
75
380
8.
ДТ «Л» + №7 (сравнит.)
53
-5
-10
-6
75
390
9.
ДТ «З-35»
45
-25
-35
-27
-
540
10.
ДТ «З-35» + №3 (сравнит.)
47
-27
-40
-35
-
420
11.
ДТ «З-35» + №4
51
-32
-50
-48
60
400
*) Образцы присадок представляли собой 35% концентрат в ДТ;**) Концентрация образцов присадок в ДТ - 0,1% мас.