УЛУЧШАЮЩАЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИСАДКА ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ
ADDITIVE FOR FUEL COMPOSITION, IMPROVING OPERATIONAL CHARACTERISTICS, AND ITS APPLICATION METHOD

Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к улучшающей эксплуатационные характеристики присадке для топливной композиции, к топливной композиции, содержащей улучшающую эксплуатационные характеристики присадку, и к способу ее применения.
Область техники и необходимость настоящего изобретения
Современные дизельные двигатели с инжекционной системой становятся более энергосберегающими.
Таким образом, в промышленности требуется присадка, которая может улучшать эксплуатационные характеристики топлива, в частности, для уменьшения потери мощности в случае применения в дизельном двигателе.
Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить улучшающую эксплуатационные характеристики присадку для топливной композиции, топливную композицию, содержащую улучшающую эксплуатационные характеристики присадку, и способ ее применения.
Проблема, решаемая настоящим изобретением
Таким образом, настоящее изобретение предназначено для предложения решения проблем потери мощности современных дизельных двигателей.
Задача настоящего изобретения
Следовательно, основная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить улучшающую эксплуатационные характеристики присадку для топливной композиции, топливную композицию, содержащую улучшающую эксплуатационные характеристики присадку, и способ ее применения.
Другие задачи и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными из следующего описания при его рассмотрении в сочетании с примерами, которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
Описание и предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения
С целью предложения решения проблем потери мощности дизельных двигателей автором настоящего изобретения обнаружено, что когда комбинацию или смесь амида кислоты и обработанного оксидом амина добавляют в топливо, получаемая в результате топливная композиция демонстрирует неожиданное и удивительное улучшение эксплуатационных характеристик дизельного двигателя или топлива посредством уменьшения потери мощности двигателя.
Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение относится к улучшающей эксплуатационные характеристики присадочной композиции, содержащей комбинацию или смесь (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В),
Таким образом, согласно другому варианту осуществления настоящее изобретение также относится к применению улучшающей эксплуатационные характеристики присадочной композиции, содержащей комбинацию или смесь (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В) для улучшения эксплуатационных характеристик двигателя или топлива, используемого для двигателя, посредством уменьшения потери мощности двигателя.
Таким образом, согласно следующему варианту осуществления настоящее изобретение относится к топливной композиции, содержащей (А) топливо, используемое в современном двигателе; и (В) улучшающую эксплуатационные характеристики присадочную композицию, содержащую комбинацию или смесь (i) амида кислоты и (ii) обработанного оксидом производного амина.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, амид кислоты (компонент А) представляет собой продукт реакции полиизобутиленянтарного ангидрида (PIBSA) и тетраэтиленпентамина (ТЕРА),
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, PIBSA специфически реагирует с ТЕРА при температуре, составляющей менее чем приблизительно 100°С, В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, обработанное оксидом производное амина (компонент В) представляет собой продукт реакции оксида и амина,
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, оксид выбран из группы, включающей этиленоксид (ЕО), пропиленоксид (РО), бутиленоксид (ВО) и другие подобные оксиды.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, амин представляет собой предпочтительно третичный амин, предпочтительнее третичный амин, содержащий одну или несколько гидроксильных групп в составе алкильной цепи, еще предпочтительнее триизопропаноламин (TIPA),
Таким образом, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, обработанное оксидом производное амина выбрано из группы, включающей обработанное этиленоксидом (ЕО) производное амина, обработанное пропиленоксидом (РО) производное амина и обработанное бутиленоксид (ВО) производное амина.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, обработанное оксидом производное амина может быть получено любым известным способом, предпочтительно посредством реакции амина и оксида, взятых, соответственно, в массовом соотношении, составляющем от приблизительно 0,5:4 до приблизительно 2:16, предпочтительнее посредством реакции амина и оксида, взятых, соответственно, в массовом соотношении, составляющем от приблизительно 1:8 до приблизительно 2:16, еще предпочтительнее посредством реакции, амина и оксида, взятых, соответственно, в массовом соотношении, составляющем приблизительно 1:8.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, обработанное оксидом производное амина получают посредством реакции амина и оксида в присутствии гидроксида или спиртового раствора гидроксида, предпочтительно гидроксида калия.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, комбинация или смесь (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В) согласно настоящему изобретению может быть получена посредством смешивания или объединения компонента А и компонента В в любом молярном соотношении или в любом массовом соотношении. Например, массовое соотношение амида кислоты и обработанного оксидом амина может составлять от приблизительно 99:1 до приблизительно 1:99. Обработанный оксидом амин может быть получен посредством смешивания амина и оксида в молярном соотношении, составляющем от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:50.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанная выше присадочная композиция может дополнительно содержать моющее вещество (компонент С).
Таким образом, согласно следующему варианту осуществления настоящее изобретение относится к улучшающей эксплуатационные характеристики присадочной композиции, содержащей (I) комбинацию или смесь (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В) и (II) моющее вещество (компонент С).
Таким образом, согласно следующему варианту осуществления настоящее изобретение также относится к применению улучшающей эксплуатационные характеристики присадочной композиции, содержащей (I) комбинацию или смесь (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В) и (II) моющее вещество (компонент С) для улучшения эксплуатационных характеристик двигателя или топлива, используемого для двигателя, посредством уменьшения потери мощности двигателя.
Таким образом, согласно следующему варианту осуществления настоящее изобретение относится к топливной композиции, содержащей (I) улучшающую эксплуатационные характеристики присадочную композицию, содержащую комбинацию или смесь (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В); (II) моющее вещество (компонент С) и (III) топливо, используемое в современном двигателе.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, моющее вещество представляет собой полиизобутиленсукцинимид (PIBSI).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, полиизобутиленсукцинимид (PIBSI) представляет собой продукт реакции полиизобутиленянтарного ангидрида (PIBSA) и тетраэтиленпентамина (ТЕРА).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, PIBSA специфически реагирует с ТЕРА при повышенной температуре, составляющей более чем приблизительно 1000С.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, PIBSA может быть получен любым известным способом, предпочтительно он может быть получен из обладающего высокой реакционной способностью полиизобутилена (HRPIB).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, традиционные полиизобутилены и так называемые «обладающие высокой реакционной способностью полиизобутилены» (см., например, ЕР-В-0565285) являются подходящими для применения в настоящем изобретении. В данном контексте обладающий высокой реакционной способностью полиизобутилен определен как полиизобутилен, в котором, по меньшей мере, 50% и предпочтительно 70% или более концевых олефиновых двойных связей относятся к винилиденовому типу, как, например, в соединениях GLISSOPAL, поставляемых компанией BASF.
Можно отметить, что в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, моющее вещество (компонент С) может быть смешан или объединен с комбинацией или смесью (i) амида кислоты (компонент А) и (ii) обработанного оксидом производного амина (компонент В), или, в качестве альтернативы, моющее вещество (компонент С) может быть смешано или объединено с (i) амидом кислоты (компонент А) и (ii) обработанным оксидом производным амина (компонент В) с образованием композиции согласно настоящему изобретению.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, (i) амид кислоты (компонент A), (ii) обработанное оксидом производное амина (компонент В) и (iii) моющее вещество (компонент С) согласно настоящему изобретению могут быть смешаны или объединены в любом молярном соотношении или в любом массовом соотношении. Например, массовое соотношение амида кислоты и обработанного оксидом амина может составлять от приблизительно 99:1 до приблизительно 1:99. Обработанный оксидом амин может быть получен посредством реакции амина и оксида в молярном соотношении, составляющем от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:50. Кроме того, амид кислоты, обработанный оксидом амин и моющее вещество могут быть смешаны или объединены в массовом соотношении, составляющем от приблизительно 1:0,1:0,1 до приблизительно 0,1:1:1.
Таким образом, согласно следующему варианту осуществления настоящее изобретение также относится к способу улучшения эксплуатационных характеристик используемого в двигателе топлива и двигателя посредством уменьшения потери его мощности с применением улучшающих эксплуатационные характеристики присадочных композиций согласно настоящему изобретению.
Согласно одному из примерных вариантов осуществления настоящего изобретения моющее вещество представляет собой полиизобутиленсукцинимид (PIBSI), который может быть получен способом, известным в технике. Предпочтительно PIBSI может быть получен в две стадии посредством следующих реакций.
Стадия 1: синтез полиизобутиленянтарного ангидрида (PIBSA) (не является изобретением)
a) Приблизительно 1297,5 г обладающего высокой реакционной способностью полиизобутилена (HRPIB) с молекулярной массой 750 в товарной форме загружали в чистую и сухую четырехгорлую колбу; температуру повышали до приблизительно 125°С;
b) добавляли приблизительно 201,8 г малеинового ангидрида, и полученную в результате реакционную смесь продолжали нагревать до температуры, составляющей приблизительно 170°С, в течение приблизительно 2 часов;
c) реакционную смесь продолжали нагревать до приблизительно 205°С в течение приблизительно 3 часов и выдерживали при этой температуре, т.е. при температуре, составляющей приблизительно 205°С, в течение приблизительно 6 часов;
d) после этого отгоняли избыток малеинового ангидрида;
e) реакционную смесь разбавляли толуолом и получали PIBSA, который проявлял 85% активность в толуоле.
Стадия 2: синтез полиизобутиленсукцинимида (PIBSI) из PIBSA, полученного на стадии 1 [в примерах называется PDA1]
В чистую и сухую четырехгорлую колбу загружали приблизительно 400 г имеющего 85% активность PIBSA в толуоле, полученного на описанной выше стадии 1, и к нему добавляли приблизительно 76,1 г ТЕРА в процессе непрерывного перемешивания при комнатной температуре. Полученную таким способом реакционную смесь затем нагревали до температуры, составляющей приблизительно от 140°С до 150°С, предпочтительно для настоящего примера ее нагревали до температуры, составляющей приблизительно от 145 до 147°С и выдерживали при этой температуре в течение приблизительно 4 часов таким образом, чтобы завершить реакцию с образованием циклического кольцевого соединения (PIBSI). После этого толуол полностью отгоняли. Реакционную смесь разбавляли тяжелым ароматическим растворителем (HAR), который для настоящего примера представлял собой лигроиновый растворитель, с получением циклического кольцевого соединения (PIBSI), у которого были обнаружены следующие свойства:
w
• средняя молекулярная масса (M), составляющая приблизительно 750 дальтон при измерении методом гельпроникающей хроматографии (ГПХ);
• содержание азота, составляющее 7% при вычислении в процессе элементного анализа; и
• полное аминовое число, составляющее приблизительно 133 мг KOH/г при вычислении методом согласно стандарту ASTM D 2074-16.
Согласно одному из примерных вариантов осуществления настоящего изобретения амид кислоты представляет собой продукт реакции полиизобутиленянтарного ангидрида (PIBSA) и ТЕРА, который может быть получен способом, известным в технике. Предпочтительно амид кислоты может быть получен посредством следующих реакций. Стадия А: синтез амида кислоты (компонент А)
В чистую и сухую четырехгорлую колбу загружали приблизительно 200 г имеющего 85% активность PIBSA в толуоле, полученного на описанной выше стадии 1, к нему добавляли приблизительно 40,18 г ТЕРА в процессе перемешивания при комнатной температуре. Полученную таким способом реакционную смесь нагревали до температуры, составляющей от приблизительно 60°С до приблизительно 100°С, предпочтительно от приблизительно 70°С до приблизительно 90°С, для цели настоящего примера, в частности, приблизительно 80°С, и выдерживали в течение времени, составляющего вплоть до приблизительно 7 часов, предпочтительно вплоть до приблизительно 7 часов, для цели настоящего примера, в частности, вплоть до приблизительно 5 часов. Можно отметить, что настоящая реакция также может быть осуществлена при комнатной температуре, но не при температуре выше 100°С, потому что в таком случае образовалось бы циклическое кольцевое соединение (PIBSI) на описанной выше стадии 2, в то время как цель настоящего примера заключается в том, чтобы предотвратить образование циклического кольцевого соединения (PIBSI) на описанной выше стадии 2. После этого толуол отгоняли с получением амида кислоты, который для цели настоящего изобретения определен как компонент А. Было обнаружено, что компонент А (амид кислоты) имеет следующие свойства:
• кислотное число, составляющее приблизительно 18 мг KOH/г при вычислении методом согласно стандарту D664-16;
• содержание азота, составляющее 5% при вычислении в процессе элементного анализа; и
• полное аминовое число, составляющее приблизительно 123 мг KOH/г при вычислении методом согласно стандарту D 2074-16.
Стадия В: получение производного PO-TIPA (компонент В)
В автоклав загружали приблизительно 437 г TIPA, добавляли приблизительно 7,5 г гидроксида калия (KOH) и полученную в результате реакционную смесь нагревали до температуры, составляющей приблизительно 130°С, а затем в нее добавляли приблизительно 1062,5 г РО. Температуру полученной в результате реакционной смеси поддерживали на уровне, составляющем приблизительно 130°С, в течение приблизительно 2-3 часов, таким образом, чтобы в результате образовалось производное PO-TIPO. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры (RT) и выделяли производное PO-TIPA, которое для цели настоящего изобретения определено как компонент В. Было обнаружено, что компонент В (производное PO-TIPO) имеет следующие свойства:
• содержание азота, составляющее 3% при вычислении в процессе элементного анализа; и
• полное аминовое число, составляющее приблизительно 91 мг KOH/г при вычислении методом согласно стандарту D 2074-16,
Получение смеси или комбинации компонента А и компонента В [в примерах называется PDA71
Согласно одному из примерных вариантов осуществления настоящего изобретения комбинация или смесь компонента А и компонента В может быть получена с применением следующего способа [в примерах называется PDA7]
Приблизительно 150 г компонента А (амид кислоты), полученного на описанной выше стадии А, загружали в чистую и сухую четырехгорлую колбу, в которую добавляли приблизительно 95 г компонента В [производное PO-TIPA, полученное на описанной выше стадии В из TIPA и РО, взятых в массовом соотношении, составляющем приблизительно 1:8], и полученную в результате реакционную смесь нагревали до температуры, составляющей приблизительно от 78 до 80°С, в течение приблизительно 4 часов. Согласно наблюдениям это приводило к образованию двух отдельных слоев, что подтверждало отсутствие химической реакции, происходящей между компонентом А и компонентом В согласно настоящему изобретению даже при нагревании соответствующей реакционной смеси до температуры, составляющей приблизительно от 78 до 80°С, в течение приблизительно 4 часов.
При анализе этих двух отдельных слоев было обнаружено, что смешивание и нагревание компонента А и компонента В не приводило к образованию четвертичной соли, и, это, следовательно, подтверждает, что не происходила никакая химическая реакция между компонентом А и компонентом В согласно настоящему изобретению.
Согласно одному из примерных вариантов осуществления настоящего изобретения упомянутые выше два отдельных слоя, которые были получены таким способом, разбавляли толуолом с получением 50% активности, что приводило к образованию гомогенизированного единственного слоя, содержащего комбинацию или смесь компонента А и компонент В, которая представляет собой комбинацию или смесь согласно настоящему изобретению.
Анализ смеси или комбинации имеющего 50% активность компонента А и имеющего 50% активность компонента В
• Кислотное число, составляющее приблизительно 5 мг KОН/г при вычислении методом согласно стандарту D664-16;
• содержание азота, составляющее 3% при вычислении в процессе элементного анализа;и
• полное аминовое число, составляющее приблизительно 65 мг KОН/г при вычислении методом согласно стандарту D 2074-16,
Сокращения
В настоящем изобретении использованы следующие сокращения:
• TIPA представляет собой триизопропаноламин;
• PO-TIPA представляет собой пропиленоксидное (РО) производное TIPA;
w
• 750 PIBSI представляет собой полиизобутиленсукцинимид, имеющий среднюю молекулярную массу (M) 750 дальтон;
• HRPIB представляет собой обладающий высокой реакционной способностью полиизобутилен;
• ТЕРА представляет собой тетраэтиленпентамин;
• PIBSA представляет собой полиизобутиленянтарный ангидрид; и
• HAR представляет собой тяжелый ароматический растворитель.
Соответственно, согласно одному варианту осуществления улучшающая эксплуатационные характеристики присадочная композиция согласно настоящему изобретению содержит смесь/комбинацию (i) амида кислоты (представляющего собой продукт реакции PIBSA и ТЕРА, то есть компонента А, полученного на стадии А); и (ii) обработанного оксидом производного TIPA, такого как производное PO-TIPA (т.е. продукт реакции TIPA и РО, и представляющего собой компонент В, полученный на стадии В),
Соответственно, согласно второму варианту осуществления улучшающая эксплуатационные характеристики присадочная композиция согласно настоящему изобретению содержит смесь/комбинацию (i) амида кислоты (представляющего собой продукт реакции PIBSA и ТЕРА, то есть компонент А, полученный на стадии А) и (ii) обработанного оксидом производного TIPA, такого как производное PO-TIPA (представляющее собой продукт реакции TIPA и РО, то есть компонент В, полученный на стадии В) и дополнительно содержит (iii) PIBSI, представляющее собой моющее вещество (компонент С).
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения становятся очевидными из сопровождающих примеров, которые представлены для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
Примеры
3
2
3
Для оценки эффективности присадочных композиций, предложенных согласно настоящему изобретению, были получены разнообразные дизельные топливные композиции посредством применения имеющегося в продаже сравнительного топлива, подходящего для исследования используемого способа. Например, для метода исследования CEC-F-98-08 может быть использовано сравнительное топливо СЕС RF-79-07, которое имеется в продаже. Такое сравнительное топливо, как известно, имеет цетановое число, составляющее от приблизительно 52 до приблизительно 54 при измерении методом согласно стандарту EN ISO 5165, плотность при 15°С, составляющую от приблизительно 833 до приблизительно 837 кг/м при измерении методом согласно стандарту EN ISO 12185, температуру воспламенения, составляющую приблизительно 62°С или более при измерении методом согласно стандарту EN ISO 2719, вязкость при 40°С, составляющую от приблизительно 2,3 до приблизительно 3,3 мм/с при измерении методом согласно стандарту EN ISO 3104. Кроме того, может быть использовано сравнительное топливо СЕС RF 06 03, которое имеется в продаже. Такое сравнительное топливо, как известно, имеет цетановое число, составляющее от приблизительно 52 до приблизительно 54 при измерении методом согласно стандарту EN ISO 5165-98, плотность при 15°С, составляющую от приблизительно 833 до приблизительно 837 кг/м при измерении методом согласно стандарту EN ISO 3675-98, температуру воспламенения, составляющую приблизительно 55°С или более при измерении методом согласно стандарту EN ISO 22719, вязкость при 40°С, составляющую от приблизительно 2,3 до приблизительно 3,3 мм2/с при измерении методом согласно стандарту EN ISO 3104. В эти примерные композиции добавляли приблизительно 1 ч./млн. цинка в форме неодеканоата цинка. Полученные в результате композиции были исследованы методом CEC-F-98-08. Для этих экспериментов было использовано сравнительное топливо СЕС RF-79-07, которое представляет собой стандартное сравнительное топливо, рекомендованное Координационным европейским советом (СЕС) для испытания двигателей методом CEC-F-98-08. Можно отметить, что объем настоящего изобретения не является ограниченным ни методом, ни сравнительным топливом, используемым для данного метода исследования.
В следующих примерных композициях PDA1 и PDA7 являются такими же, как описано выше в настоящем документе.
Таблица 1
Как можно видеть из результатов исследований, представленных выше в таблице 1, базовое топливо, содержащее 74 ч./млн. присадки PDA1, представляет потерю мощности, составляющую 2,3%; базовое топливо, содержащее 100 ч./млн. присадки PDA7, представляет значительно меньшую потерю мощности, составляющую 0,9%, причем добавление PDA1, представляющего собой моющее вещество, в присадку PDA7 приводит к дополнительному значительному уменьшению потери мощности, составляющей 0,7% или 0,5%. Таким образом, композиции согласно настоящему изобретению продемонстрировали удивительные и неожиданные преимущества, представляющие собой синергетические эффекты.
Как можно видеть из результатов исследований, представленных выше в таблице 1, композиции согласно настоящему изобретению, содержащие PDA7 или PDA7 и PDA1, продемонстрировали улучшение эксплуатационных характеристик посредством уменьшения процентной потери мощности по сравнению с холостым образцом и образами, состоящими из присадки предшествующего уровня техники, представляющей собой присадку PDA1, не содержащую присадочной композиции согласно настоящему изобретению.