ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
FUEL COMPOSITION

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к топливной композиции, предназначенной для двигателей внутреннего сгорания.
Известна топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания, которая содержит 2-54% мас. рафината бензольного или рафината бензольно-толуольного, 15-30% мас. толуола, 1-15% мас. широкой фракции легких углеводородов НК-70°С, 1-15% изопентана, 0,3-1,3% мас. монометиланилина и до 100% бензина каталитического риформинга. (Пат. РФ №2198202, 2003 г.).
Недостатком известной композиции является использование в высоких концентрациях компонентов, содержащих ароматические углеводороды, концентрация которых в современных бензинах ограничивается.
Известна также топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания, которая включает 1-7% мас. гидростабилизированного бензина пиролиза, 26-45% мас. бензина каталитического крекинга и/или бензина прямой перегонки, 4-7% мас. пентан-амиленовой фракции, 0,3-1,3% мас. монометиланилина, 0,3-3,0% мас. метил-трет-бутилового эфира или его смеси с трет-бутиловым спиртом, до 20% мас. толуола и/или ксилола, до 5,5% мас. бензина замедленного коксования, остальное - бензина каталитического риформинга. (Пат. РФ №2203310, 2003 г.).
Недостатком описанной композиции является использование в высоких концентрациях компонентов, содержащих ароматические углеводороды, и наличие нестабильных компонентов каталитических и термических процессов, которое создает проблемы с выполнением ограничений по содержанию в современных бензинах серы и приводит в сочетании с монометиланилином к повышенным отложениям на элементах впускной системы.
10
30
Наиболее близкой к заявляемой является топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания, которая содержит 1-10% мас. этилового спирта, 1-5% мас. сивушного масла, 0,3-1,5% мас. присадки на основе ароматического амина, 0,001-0,1% мас. смеси пропоксилированного спирта легкого нейтрализованного дистиллята и нафталина или продукта взаимодействия высших карбоновых кислот С-С полиалканоламинов или их алкилпроизводных и до 100% мас. углеводородной основы. Топливная композиция в качестве углеводородной основы содержит смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С, а в качестве ароматического амина - монометиланилин или присадку АДА. (Пат. РФ №2230775, 2004 г.).
Недостатком этой топливной композиции является наличие в ней этилового спирта (как правило, обводненного), который при добавлении к автомобильному бензину может привести к фазовой нестабильности, то есть расслоению при низких температурах. Добавление спирта приводит также к повышению коррозионной агрессивности бензоспиртовых смесей по отношению к металлам. Повышенная агрессивность и склонность к образованию отложений на элементах двигателя проявляется особенно при одновременном присутствии в топливной композиции этилового спирта и монометиланилина.
Задачей изобретения является разработка топливной композиции на основе продуктов промышленного производства, обладающей высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами.
2
2
2
n
Для решения поставленной задачи предлагается топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на углеводородной основе, включающая ароматический амин. Топливная композиция отличается тем, что дополнительно содержит многофункциональную присадку, представляющую собой смесь полиизобутилен-моноамина, полиэфира и ингибитора коррозии, полиэтиленполиамины общей формулы HN-(CH-CH-NH-)H, где n=1-5, и растворитель при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Ароматический амин
0,6-1,6
Многофункциональная присадка
0,03-0,07
Полиэтиленполиамины
0,0001-0,004
Растворитель
0,2-0,7
Углеводородная основа
до 100
Причем растворитель выбран из группы 2-этилгексанол, толуол, ксилол.
В качестве углеводородной основы топливная композиция содержит смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С.
Предлагаемую топливную композицию готовят путем введения компонентов в углеводородную основу при перемешивании.
Для приготовления образцов топливной композиции были использованы следующие компоненты, которые являются продуктами промышленного производства.
В качестве ароматического амина в топливной композиции используют монометиланилин технический по ТУ 2471-248-05800142-2005 или добавку на его основе, например АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007.
В качестве многофункциональной присадки используют Керопур 3458 Н, выпускаемый фирмой БАСФ, и представляющий собой смесь полиизобутилен-моноамина, полиэфира и ингибитора коррозии.
Это прозрачная желтоватая вязкая жидкость, имеющая следующие характеристики:
3
плотность при 15°С, около 0,88 г/см;
2
вязкость при 20°С, около 70 мм/с;
температура вспышки более 55°С.
Дает прозрачный раствор в органических растворителях, практически не растворима в воде.
2
2
2
n
3
В топливной композиции используют полиэтиленполиамины общей формулы HN-(CH-CH-NH-)H, где n=1-5, мол. масса = 60-230, плотность d=0,95-l,05 г/см по ТУ 2413-357-00203447-99.
В качестве растворителя используют 2-этилгексанол по ГОСТ 26624-85 или толуол нефтяной по ГОСТ 14710-78, или ксилол нефтяной марки А по ГОСТ 9410-78 и др.
В качестве углеводородной основы используют смесь углеводородных фракций, выкипающих в интервале температур 25-220°С, содержащих в % мас.: стабильный бензин каталитического крекинга 10-80; рафинат 1-6; стабильный изомеризат 1-25; алкилат 1-20, метил-трет-бутиловый эфир до 15; стабильный катализат риформинга - до 100.
При приготовлении образцов предлагаемой топливной композиции в качестве углеводородной основы использовали, % мас.:
Образец 1
стабильный бензин каталитического крекинга - 80;
рафинат - 6;
стабильный изомеризат 1;
алкилат - 1;
метил-трет-бутиловый эфир - 1;
стабильный катализат риформинга - до 100.
Образец 2
стабильный бензин каталитического крекинга - 30;
рафинат - 1;
стабильный изомеризат 23;
алкилат - 4;
метил-трет-бутиловый эфир - 7;
стабильный катализат риформинга - до 100.
Образец 3
стабильный бензин каталитического крекинга - 10;
рафинат - 1;
стабильный изомеризат 18;
алкилат - 14;
метил-трет-бутиловый эфир - 15;
стабильный катализат риформинга - до 100.
Для иллюстрации существа изобретения было приготовлено 3 образца предлагаемой топливной композиции, состав которой приведен в таблице 1.
В таблице 2 приведены результаты сравнительных стендовых испытаний топливных композиций на двигателе ВАЗа (методика СТО АНН 40488460-001-2004).
Из данных, представленных в таблице 2, следует, что предлагаемые составы топливных композиций обеспечивают низкий уровень склонности бензинов к образованию отложений и превосходят этот показатель по сравнению с прототипом в ~ 6-10 раз.
Аналогичные данные получены при использовании в топливных композициях других растворителей - толуола или ксилола.
Физико-химические характеристики и результаты испытаний приготовленных образцов топливной композиции приведены в таблицах 3-5.
Следует отметить, что основная масса автомобильных бензинов вырабатывается в РФ по ГОСТ Р 51105-97, применение которых обеспечивает надежную эксплуатацию автомобилей с нормами по токсичности отработавших газов Евро-2. Топливные композиции - образец 1 и образец 2 - были испытаны на соответствие нормам этого стандарта (таблицы 3 и 4). Результаты испытаний показали соответствие топливной композиции - образец 1 - нормам бензина АИ-92 (Регуляр-92), а топливной композиции - образец 2 - нормам бензина АИ-95 (Премиум-95).
В последние годы наблюдается рост в автомобильном парке страны доли современных импортных машин, удовлетворяющих требованиям Евро-3, Евро-4. Эксплуатация современных иномарок требует применения соответствующих топлив. В 2005 г. ОАО «ВНИИНП» разработаны технические условия ТУ 38.401-58-350-2005 на бензины для автомобилей класса Евро-4. Топливная композиция - образец 3 - была испытана на соответствие нормам этого стандарта (таблица 5) и показала полное соответствие неэтилированному бензину АИ-98 (СуперЕвро-98).
Таким образом, предлагаемая топливная композиция обладает высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами и готовится на основе продуктов промышленного производства. Использование изобретения позволит получать высококачественные топлива для автомобильных марок: АИ-92 (Регуляр-92), АИ-95 (Премиум-95), АИ-98 (СуперЕвро-98).
Таблица 1
Состав образцов предлагаемой топливной композиции
№ п/п
Наименование компонентов
Содержание компонентов, % мас.
Образец 1
Образец 2
Образец 3
1
монометиланилин
1,6
1,0
-
АДА-супер
-
-
0.6
2
Керопур 3458 Н
0,07
0,06
0,03
3
полиэтиленполиамины
0,004
0,001
0.0001
4
2-этилгексанол
0,2
0,4
0,7
5
углеводородная основа
до 100
до 100
до 100
Таблица 2
Результаты сравнительных стендовых испытаний топливных композиций на двигателе ВАЗа (методика СТО АНН 40488460-001-2004)
Образование отложений на двигателе ВАЗа
Углеводородная основа
Топливная композиция
Прототип Пат. РФ №2230775Топливо АИ-92 с присадками (содер. спирта 10% мас., ММА 1,3% мас.)
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Образование отложений на двигателе ВАЗа
43
52
45
15
13
10
97
Таблица 3
Результаты испытаний топливной композиции №1 на соответствие нормам бензина Регуляр-92 по ГОСТ Р51105-97 класс 2
№ п/п
Наименование показателей
Норма
фактически
Метод испытания
1
Октановое число, не менее
по исследовательскому методу
92,0
92,6
ГОСТ 511
по моторному методу
83,0
83,6
ГОСТ 8226
2
Концентрация свинца, мг на 1 дм<sup>3</sup> бензина, не более
5*
отс
ГОСТ 28828
3
Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
725-780
740
ГОСТ Р 510693900
4
Массовая доля серы, %, не более
0,0150*
0,0035
ASTM D2622
5
Индукционный период бензина, мин, не менее
360
Более 360
ГОСТ 4039
6
Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см<sup>3</sup> бензина, не более
5
1,5
ГОСТ 1567
7
Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале
Класс 1
Класс 1
ГОСТ 6321
8
Внешний вид
Прозрачный, чистый
Прозрачный, чистый
визуально
9
Объемная доля ароматических углеводородов, %
42*
28
ASTM D1319
10
Объемная доля бензола, %, не более
3,0*
0,6
11
Давление насыщенных паров (ДНП), кПа
45-80
52
ГОСТ 1756
12
Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре:
ГОСТ 2177
70°С
15-45
23
100°С
40-70
52
180°С, не менее
85
91
Конец кипения бензина, °С, не выше
215
198
Остаток в колбе, % об., не более
2
1,2
13
Индекс испаряемости (ИПП)
1000
681
ГОСТ Р 51105 п.7.4
*Дополнительные региональные требования Москвы (№952-ПП от 28.12.2004 г)
Таблица 4
Результаты испытаний топливной композиции №2 на соответствие нормам бензина Премиум-95 по ГОСТ Р51105-97 класс 2
№ п/п
Наименование показателей
Норма
фактически
Метод испытания
1
Октановое число, не менее
по исследовательскому методу
95,0
95,4
ГОСТ 511
по моторному методу
85,0
86,1
ГОСТ 8226
2
Концентрация свинца, мг на 1 дм<sup>3</sup> бензина, не более
5*
отс
ГОСТ 28828
3
Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
725-780
735
ГОСТ Р 510693900
4
Массовая доля серы, %, не более
0,0150*
0,0019
ASTM D2622
5
Индукционный период бензина, мин, не менее
360
Более 360
ГОСТ 4039
6
Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см<sup>3</sup> бензина, не более
5
1,6
ГОСТ 1567
7
Коррозионное воздействие на медную пластину (3 ч при 50°С), единицы по шкале
Класс 1
Класс 1
ГОСТ 6321
8
Внешний вид
Прозрачный, чистый
Прозрачный, чистый
визуально
9
Объемная доля ароматических углеводородов, %, не более
42*
27
ASTM D1319
10
Объемная доля бензола, %, не более
3,0*
0,7
11
Давление насыщенных паров (ДНП), кПа
45-80
57
ГОСТ 1756
12
Фракционный состав: объемная доля испарившегося бензина, %, при температуре:
ГОСТ 2177
70°С
15-45
41
100°С
40-70
60
180°С, не менее
85
95
Конец кипения бензина, °С, не выше
215
197
Остаток в колбе, % об., не более
2
1,3
13
Индекс испаряемости (ИПП)
1000
857
ГОСТ Р 51105 п.7.4
*Дополнительные региональные требования Москвы (№952-ПП от 28.12.2004 г)
Таблица 5
Результаты испытаний топливной композиции №3 на соответствие нормам бензина неэтилированного бензина СуперЕвро-98 класс В ТУ 38.401-58-350-2005
№ п/п
Наименование показателя
Ед. измерения
Значения
Нормы для класса В по ТУ
Фактически
Октановое число:
1
- по исследовательскому методу
Не менее 98,0
98,8
- по моторному методу
Не менее 88
89
2
Концентрация свинца
мг/дм<sup>3</sup>
Не более 5
отс
3
Плотность при 15°С
кг/м<sup>3</sup>
720-775
743
4
Концентрация серы
мг/кг
Не более 50
10
5
Устойчивость к окислению
мин
Не менее 360
Более 360
6
Концентрация смол,
мг/100 см<sup>3</sup>
Не более 5
1,4
промытых растворителем,
мг на 100 см<sup>3</sup> бензина
7
Коррозия медной пластинки
единицы
Класс 1
Класс 1
(3 ч при 50°С)
по шкале
8
Внешний вид
Прозрачный и светлый
Прозрачный и светлый
9
Объемная доля
%
углеводородов
- олефиновых,
Не более 18,0
2
- ароматических
Не более 35,0
26
10
Объемная доля бензола
%
Не более 1,0
0,7
11
Массовая доля кислорода
%
Не более 2,7
2,7
12
Объемная доля оксигенатов
%
Не более
- метанола
3
0
- этанола
5
0
- изопропилового спирта
10
0
- изобутилового спирта
10
0
- трет-бутилового спирта
7
0
- эфиров (С<sub>5</sub> и выше)
15
15
- других оксигенатов
10
0
13
Давление насыщенных паров
кПа
45,0-70,0
56
14
Фракционный состав:
- Объемная доля испарившегося бензина, при температуре
%
- 70°С(И70)
22,0-48,0
30
100°С (И100)
46,0-71,0
49
150°С(И150)
Не менее 75,0
89
90% перегоняется при температуре,
°С,
Не выше 190
153
- конец кипения
°С
Не выше 210
197
- остаток в колбе, % (по объему),
%
Не более 2
1,2
15
Максимальный индекс паровой пробки (ИПП) ИПП=10ДНП+7(И70)
Не нормируется
860