Противоизносная присадка к ультрамалосернистому топливу

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к присадкам к ультрамалосернистым топливам содержанием серы менее 10 ppm для дизельных двигателей. В соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза ТР/ТС 013/2011 дизельное топливо, вырабатываемое и поступающее в свободное обращение в России, должно соответствовать по качеству классу 5, в частности содержать не более 10 ppm серы. Практически полное удаление серы из топлива существенно улучшает его экологические характеристики, но ухудшает противоизносные (смазывающие) свойства. Так как дизельное топливо одновременно является смазкой для прецизионных пар трения двигателя (топливных насосов высокого давления, форсунок и т.д.), это приводит к повышенному износу деталей двигателя и снижает его ресурс.

Для улучшения смазывающих свойств топлива в него вводят противоизносные присадки. В основном, это карбоновые кислоты, их эфиры или амиды (A.M. Данилов. Применение присадок в топливах. 3-е издание. СПб: Химиздат. 2010. 364 с.).

Известны присадки, содержащие дистиллированные кислоты таллового масла или выделяемые из него жирные кислоты в смесит с различными растворителями (Пат. Рос. 2410414, 2011 [Афтон], Пат. России 2267518, 2006), полиэтиленполиамин и технические алкил-(С₁₆-С₁₈)-салициловые кислоты (Пат. РФ 2529648, 2014), композиции ненасыщенных жирных кислот (Пат. России 2332442).

Недостатком этих присадок является плохая совместимость с водой и моторным маслом. Это требование в обязательном порядке предъявляется к топливам, содержащим противоизносные присадки. Кроме того, большинство из этих присадок в ультрамалосернистых топливах проявляют недостаточно высокую эффективность, в результате чего их применение невыгодно.

Наиболее близкой к заявляемой присадке по составу и назначению является присадка, представляющая собой композицию жирных кислот масла таллового с пентамерами пропилена при массовом соотношении компонентов (3-9):1 (Патент РФ №2289612: С10L 1/18, С10L 1/08, С10L 1/16. Патентообладатель - ООО «Пластнефтехим»).

Недостатком известной композиции является неудовлетворительная совместимость содержащего ее топлива с водой.

Задачей настоящего изобретения является создание присадки, обеспечивающей совместимость содержащего ее топлива с водой.

Для решения поставленной задачи предложена присадка к ультрамалосернистому дизельному топливу, содержащая жирные кислоты таллового масла и дополнительно метилалкиловые эфиры С₅-С₆ при следующем соотношении компонентов (% мас.):

- жирные кислоты таллового масла - 80-90,

- метилалкиловые эфиры С₅-С₆ - 10-20.

Новизной предлагаемого технического решения является качественный и количественный состав присадки, обеспечивающий достигаемый эффект. Ранее подобная присадка в топливах не использовалась и не предлагалась. Ее полная совместимость с водой не вытекает явным образом из известных теоретических положений.

В соответствии с данным изобретением, кроме предлагаемой присадки дизельное топливо может содержать присадки другого назначения: промоторы воспламенения, депрессорно-диспергирующие, антистатические и др.

Согласно изобретению, присадку получают смешением расчетных количеств жирных кислот таллового масла с метилалкиловыми эфирами при 20-50°С.

Для иллюстрации предлагаемого технического решения были приготовлены образцы присадки с использованием следующих компонентов:

1. Жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ):

1.1. Производства Илим Пайп (Россия) (ЖКТМ-1):

1.2. Производства «Аризона Кемикал (Финляндия) (ЖКТМ-2)

2. Метилалкиловые эфиры:

2.1. Метилтретбутиловый эфир C₅ (МТБЭ):

2.2. Метилтретамиловый эфир С₆ (ТАМЭ):

Для оценки эксплуатационных свойств присадки было взято дизельное топливо производства ПАО «Ангарская нефтехимическая компания» с содержанием серы <10 ppm. Основные показатели качества базового гидроочищенного дизельного топлива приведены ниже.

Были приготовлены следующие образцы присадок.

Испытания образцов проводили по методу DGMK-531 I-B «Взаимодействие с водой (эмульгируемость)», включенному в российский комплекс методов квалификационной оценки дизельных топлив. Этот метод позволяет оценивать склонность топлива к образованию стабильных эмульсий «топливо-вода». Он заключается в перемешивании дизельного топлива с испытуемой присадкой с дистиллированной водой с последующим отстаиванием и оценкой состояния границы раздела фаз. Для этого используют следующую оценочную таблицу:

Такую операцию проводят пять раз. Топливо считается выдержавшим испытания, если после пятого раза граница раздела фаз оценивается не более чем в 2 балла.

Результаты испытаний образцов присадки на эмульгируемость представлены в таблице.

Таким образом, образцы присадки, начиная с образца 1, проявляют хорошую совместимость содержащего их топлива с водой. Однако увеличивать концентрацию эфиров свыше 20% нельзя, так как композиция по образцу 5 фазово нестабильна и расслаивается при хранении.

Исходя их этого, следует заключить, что оптимальной является композиция, содержащая соответственно 80-90% ЖКТМ и 10-20% метилалкиловых эфиров. Для проверки факультативных свойств была изготовлена присадка, содержащая 90% ЖКТМ и 10% МТБЭ (образец 4). Ее характеристики представлены ниже.

Оценивалась также совместимость топлива с предлагаемой присадкой с моторным маслом. Для этого 10 г присадки и 10 г масла смешивали, гомогенизировали и растворяли в 500 мл топлива. Этот раствор хранили в течение 3 суток при 90°С, затем охлаждали до температуры окружающей среды и оценивали визуально. Кроме того, определяли фильтруемость раствора по методике SEDAB. После хранения образец топлива с присадкой и маслом по внешнему виду не отличался от исходного топлива. Время его фильтрации составило: для чистого топлива - 90 с, для топлива с маслом без присадки - 464 с, для топлива с маслом и присадкой - 330 с. Таким образом, была установлена полная совместимость присадки с моторным маслом.

Как следует из результатов, представленных выше, предлагаемая присадка полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к присадкам этого типа.