Результат интеллектуальной деятельности: АНТИКОРРОЗИОННАЯ ПРИСАДКА К МОТОРНОМУ ТОПЛИВУ

Предлагаемое изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к присадке к моторному топливу, используемому в двигателях внутреннего сгорания.

Для улучшения эксплуатационных свойств бензинов в их состав вводят присадки, обладающие антикоррозионными свойствами.

Известны и допущены к использованию в составах пакетов присадок к бензинам такие антикоррозионные присадки, как ингибитор коррозии DCI-11 (Патент РФ №2264434, C10L 1/22, C10L 1/18, опубл. 10.07.2005 г.) и другие.

В ряде случаев в моющей и антикоррозионной присадке к автомобильным топливам активный компонент содержит имино- и имидогруппы и представляет собой продукт конденсации основания Манниха (Патент РФ №2291186, C10L 1/223, опубл. 10.01.2007 г.).

В качестве антикоррозионных присадок широко применяется бензотриазол (до 10-20% мас.) и его производные, например, 1-(диалкил(С₂-С₈)аминометил)бензотриазол или N-(диэтиламинометил)бензотриазол (Агафонкина М.О. «Ингибирование коррозии черных и цветных металлов в нейтральных средах 1,2,3-бензотриазолом и его композициями с солями карбоновых кислот», 05.17.2003, дисс. на соиск. уч. степ. канд. химич. наук, М., 2011 г.). Однако данные присадки имеют очень сложную технологию получения.

Известна присадка к топливу "Автомаг", содержащая продукт конденсации полиамина с монокарбоновой кислотой и алифатический спирт C₃-C₄, отличающаяся тем, что в качестве продукта конденсации полиамина с монокарбоновой кислотой содержит продукт конденсации полиамина общей формулы NH₂-(CH₂)₂-[NH-CH₂-CH₂]-_nNH₂, где n=0-4, с синтетическими жирными кислотами C₇-C₂₀ и дополнительно содержит углеводородную фракцию, выкипающую в интервале 180-350°C, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- Продукт конденсации полиамина общей формулы 5-10.

- Алифатический спирт C₃-C₄ 25-40.

- Углеводородная фракция до 100.

(Патент РФ №2009174, C10L 1/18, 1/22, 15.03.1994 г.).

Недостатком этой присадки является недостаточный уровень моющих свойств, присадка усиливает склонность топлива к образованию эмульсии при контакте с водой, кроме того, в настоящее время ее производство остановлено в связи с прекращением выработки основного сырья - синтетических жирных кислот.

Наиболее близкой к заявляемой присадке является присадка к моторному топливу (прототип), включающая продукт взаимодействия моноэтаноламина и/или диэтаноламина с монокарбоновой кислотой формулы: R-COOH, где R - изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, взятыми в молярном соотношении амин : кислота, равном 1:2-1:3, и углеводородную фракцию, выкипающую в интервале 250-500°C при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Продукт взаимодействия 10-50;

Углеводородная фракция до 100.

(Патент РФ №2255961, C10L 1/22, опубл. 10.07.2005 г.)

Предлагаемая присадка может быть использована в моторном топливе для придания ему моющих и антикоррозионных свойств, а также как компонент композиционных добавок для моторного топлива.

Действительно, известно, что имиды и имины кислот, содержащие изопарафиновый, олефиновый или алкилциклопарафиновый углеводородный радикал, содержащий от 10 до 30 атомов углерода, обладающие в первую очередь, моющими свойствами, обладают некоторыми, но относительно слабыми, антикоррозионными свойствами. В частности, недостатком этой присадки является низкий уровень антикоррозионных свойств, даже при высоких ее концентрациях в топливе. Кроме того, некоторое улучшение антикоррозионных свойств присадка обеспечивает исключительно для углеводородных топлив. В то же время постоянно повышаются требования к бензинам, особенно возрастающие к их антикоррозионным свойствам, в связи с широким использованием кислородсодержащих октаноповышающих добавок, таких как спирты и простые эфиры. Присутствие последних приводит к резкому усилению электрохимической коррозии конструкционных материалов автомобиля. Решение этой проблемы не может быть достигнуто за счет наличия у моющих присадок побочного незначительного антикоррозионного эффекта. Необходима разработка специальных высокоэффективных антикоррозионных присадок.

Задачей изобретения является разработка присадки на базе доступного нефтехимического сырья, которая эффективно защищает топливную систему автомобиля при добавлении ее как в чисто углеводородные топлива, так и в бензины, содержащие кислородсодержащие октаноповышающие компоненты.

Для решения поставленной задачи предлагается присадка к моторному топливу, включающая продукт взаимодействия амина с органической кислотой, отличающаяся тем, что она содержит продукт взаимодействия метилдиэтаноламина (МДЭА) с алкилсалициловой кислотой формулы: OH-R(R₁)-COOH, где R - ароматическое кольцо, а R₁ - парафиновый углеводородный радикал, содержащий от 16 до 18 атомов углерода, взятых в молярном соотношении амин : кислота, равном 1:0,95-1:1,05.

Ранее не известно использование в качестве компонента присадки к моторному топливу продукта на базе взаимодействия продукта взаимодействия метилдиэтаноламина с алкилсалициловой кислотой формулы: OH-R(R₁)-COOH, где R - ароматическое кольцо, а R₁ - парафиновый углеводородный радикал, содержащий от 16 до 18 атомов углерода.

Данный продукт позволяет получить эффективную присадку, которая при введении ее в бензин в количестве 0,001-0,015% мас. обеспечит антикоррозионную защиту топливной системы автомобиля.

Для получения продукта взаимодействия используют метилдиэтаноламин по ТУ 2423-005-11159873-2010.

В качестве карбоновой кислоты можно использовать алкил(C₁₆-C₁₈)салициловую кислоту формулы OH-R(R₁)-COOH (АСК), где R - ароматическое кольцо, a R₁ - парафиновый углеводородный радикал, содержащий от 16 до 18 атомов углерода.

Все компоненты, используемые для приготовления предлагаемой присадки, являются доступными и вырабатываются в промышленных масштабах.

Продукт взаимодействия получали путем конденсации алкиламина с алкил(C₁₆-C₁₈)салициловой кислотой в мольном соотношении 1:0,95-1:1,05 при температуре 80-90°C при непрерывном перемешивании и удалении из реактора образующейся в результате конденсации воды. Продолжительность синтеза - 2 часа. Получаемый продукт представляет собой в основном четвертичные аммониевые соли. Реакция взаимодействия алкиламина и карбоновой кислоты происходит очень селективно с количественным образованием соответствующей соли. Поэтому сколько-нибудь широкое отклонение соотношения реагентов от стехиометрического приводит к накоплению в реакционной массе непрореагировавших компонентов, взятых в избытке. Это приводит к удорожанию присадки и снижению ее качества за счет снижения чистоты активного вещества.

Для иллюстрации существа заявленного технического решения было приготовлено три образца присадки, состав и характеристики которых представлены в таблице 1.

Согласно описанию в примерах 1-3 прототипа (Патент РФ №2255961) присадка вводилась в бензин при относительно высоких концентрациях (0,03-0,1% мас.), а оценка эффективности антикоррозионного действия проводились по ГОСТ 18597-73 «Топлива для двигателей. Метод определения коррозионной активности в условиях конденсации воды».

Предлагаемая антикоррозионная присадка была использована в низких концентрациях (не более 0,015% мас.). Кроме того, в предлагаемой заявке использован метод оценки эффективности антикоррозионного действия по общепринятой в настоящее время (Патент РФ №2264434, C10L 1/22, C10L 1/18, опубл. 20.11 2005 г.) методике СТО 11605031-006-2006 «Бензины автомобильные. Методы определения защитных свойств». Сущность метода заключается в контакте стального (Ст3) стержня с эмульсией, полученной при смешении в стандартных условиях испытуемого топлива и водной фазы в течение 4 ч при 38°С. Коррозионная агрессивность оценивается визуально в баллах: от 0 - отсутствие следов коррозии, до 3 - поражение коррозией более 5% поверхности. Описанный метод, разработанный на базе метода ASTM D 665, гораздо жестче метода по ГОСТ 18597-73 и рекомендован только для бензинов, содержащих ингибиторы коррозии.

В связи с вышеизложенным, для обеспечения получения объективных данных по единому методу СТО 11605031-006-2006 в сопоставимых концентрациях в бензинах с предлагаемой присадкой, были синтезированы образцы присадки в условиях, идентичных приведенным в примерах 1-3 прототипа (примеры 4-6).

Все образцы присадки из табл. 1 и прототип были испытаны на эффективность антикоррозионного действия по методике СТО 11605031-006-2006 «Бензины автомобильные. Методы определения защитных свойств». Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Испытания проводили в среде базового топлива автобензина Регуляр-92 (АИ-92-К4, см. приложение А).

По методу СТО 11605031-006-2006 в качестве оксигенатной добавки допущено использование 5% спирта или 15% МТБЭ. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Анализ антикоррозионной эффективности предлагаемой присадки (образцы 1-3) в сопоставлении с образцами присадки, синтезированными в условиях прототипа (образцы 4-6) (табл. 2), показал, что наиболее эффективны образцы 1, 2 и 3. Введение присадки в концентрации 0,001-0,015% мас. обеспечивает отсутствие следов коррозии в виде пятен и точек (0 баллов).

Введение предлагаемой присадки в пониженной концентрации (0,001% мас.) обеспечивает не более шести темных точек и пятен диаметром не более 1 мм каждое.

Введение в обводненный бензин, или обводненный бензин с 15% МТБЭ, даже 0,015% мас. образцов присадки, синтезированных в условиях прототипа, не защищает металл от поражения коррозией более 5% поверхности (3 балла).

Следует отметить, что образец антикоррозионной присадки в концентрации, обеспечивающей необходимый уровень антикоррозионной эффективности, не изменяет основные физико-химические свойства товарного бензина.

Кроме автомобильных бензинов, предлагаемая присадка может быть использована для улучшения антикоррозионных свойств других моторных топлив, например, дизельных.