Результат интеллектуальной деятельности: Топливная композиция дизельного топлива

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, а именно к композиции дизельного топлива.

Наиболее востребованным нефтепродуктом как на мировом, так и российском рынках остается дизельное топливо. Основной его потребитель -железнодорожный, водный и грузовой автомобильный транспорт, а также различные электрогенераторы, военная и сельскохозяйственная техника.

Современное дизельное топливо является глубокогидроочищенным продуктом с различными присадками, обеспечивающими требуемые экологические и эксплуатационные свойства.

Важнейшим показателем качества дизельного топлива, характеризующим его испаряемость является цетановое число, оптимальное значение которого обеспечивает хорошие пусковые свойства топлива, а также меньшее количество вредных выбросов с отработавшими газами.

Для улучшения воспламеняемости дизельных топлив применяются промоторы воспламенения. В настоящее время в России в качестве промоторов воспламенения применяются присадки на основе 2-этилгексилнитрата. Однако наряду с преимуществами 2-этилгексилнитрат имеет ряд недостатков: взрывоопасен, может разлагаться со взрывом, ускоряет окисление топлива, содержит азот, коррозионно агрессивен по отношению к металлам, ухудшает противоизносные свойства дизельного топлива. Известно, что в присутствии промотора воспламенения на основе 2-этигексилнитрата, концентрацию противоизносной присадки приходится увеличивать для достижения требуемой смазывающей способности топлива. Также исследователями отмечается снижение цетановых чисел дизельных топлив в процессе их хранения, объясняемое разложением (гидролизом) 2-этилгексилнитрата в присутствии воды.

За рубежом в связи с ограничением содержания азота в дизельном топливе Калифорнийский совет воздушных ресурсов (CARB) предусматривает постепенный переход на выпуск дизельных топлив с пероксидами.

Известна присадка для низкосернистого дизельного топлива для снижения расхода топлива в дизельном двигателе, отличающаяся тем, что содержит пероксид в количестве от 0,001% масс, до 10% масс.(Заявка WO 2016/174176 А1, 2016 г. )

Недостатком данной присадки является недостаточная эффективность по повышению смазывающей способности дизельного топлива, не позволяющая улучшить данный показатель до требований стандартов.

Известна топливная композиция дизельного топлива, которое содержит синергическую комбинацию органической пероксидной добавки, такой как ди-трет-бутилпероксид, в сочетании с пропилен или бутиленгликолевым моноалкиловым эфиром или полиолом, сочетание добавок, обеспечивающих снижение потребления топлива. (Патент US №5314511, 1994 г. )

Недостатком данной композиции является высокое содержание серы в топливной композиции - до 500 мг/кг серы, в то время как в настоящее время современные дизельные топлива содержат до 10 мг/кг серы. При испытании полученных образцов топливной композиции исследовали влияние добавки на расход топлива и оценивали токсичность выбросов, т.е. оценивали экологические свойства, а не эксплуатационные.

Ближайшим аналогом предполагаемой топливной композиции является состав дизельного топлива, содержащий присадку из предварительно смешанных циклогексилнитрата или 2-этилгексилнитрата и пероксидов, выбранных из группы: дитретбутилпероксид, дикумилпероксид, кумилгидропероксид при массовом соотношении указанных компонентов от 3:1 до 1:3, в количестве присадки 0,1-0,5% масс. (Патент RU №2451718, 2012 г.)

Недостатком данной композиции является присутствие дизельного топлива, выработанного по ГОСТ 305-82, которое отличается повышенным содержанием сернистых соединений (до 0,05% масс.). Такие дизельные топлива обладают хорошими смазывающими свойствами и не требуют добавки противоизносных присадок. Также данное топливо вырабатывают только для поставки по Гособоронзаказу и на экспорт. Также в составе данной топливной композиции содержатся нитраты, что не позволяет снизить содержание оксидов азота в отработавших газах до минимума.

Задачей изобретения является создание топливной композиции низкосернистого дизельного топлива с использованием органических перекисей в качестве промоторов воспламенения и отвечающей требованиям ГОСТ 32511-2013, ГОСТ Р 52368-2005, EN 590, ГОСТ Р 55475-2013, TP ТС 013/2011.

Поставленная задача решается предлагаемой композицией дизельного топлива, которая включает дизельную фракцию, с содержанием серы менее 10 мг/кг, выкипающую в пределах 180-360°С, которая отличается тем, что содержит синергетическое сочетание в качестве промотора воспламенения органической перекиси (до 0,5% масс.) и противоизносной присадки на основе карбоновых кислот (до 0,1% масс.).

Топливная композиция может содержать присадки: депрессорно-диспергирующую, антистатическую, антиокислительную и другие, разрешенные стандартом на дизельное топливо.

Для приготовления базового дизельного топлива используют следующие компоненты: ультранизкосернистые (с содержанием серы ниже 10 мг/кг) = гидроочищенную дизельную фракцию и/или дизельную фракцию гирокрекинга, выкипающие в пределах 180-360°С.

В указанное базовое дизельное топливо вовлекают органическую перекись в концентрации до 0,5% масс., противоизносную присадку - до 0,1% масс., при необходимости: депрессорно-диспергирующую присадку - до 0,2% масс., антистатическую присадку не более 7 мг/кг дизельного топлива и антиокислитель 0,001-0,05% масс.

Приготовление предлагаемого дизельного топлива осуществляют с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов и присадок до получения однородного продукта.

Характеристики компонентов дизельного топлива, используемых в примерах для подтверждения предлагаемого изобретения, приведены в таблице 1.

В качестве примеров предлагаемого изобретения были приготовлены композиции дизельного топлива, результаты испытаний которых представлены в таблице 2, в которой для сравнения приведены результаты испытания дизельного топлива, содержащего в качестве промотора воспламенения 2- этилгексилнитрат.

Результаты испытаний показывают, что образцы дизельного топлива, содержащие органическую перекись в качестве промотора воспламенения, не уступают по приросту цетановых чисел дизельным топливам, содержащим в качестве промотора воспламенения 2-этилгексилнитрат.

Сочетание в составе дизельного топлива пакета присадок, содержащего органическую перекись и противоизносную присадку на основе карбоновых кислот, имеет синергетический эффект, по смазывающей способности топлива. В таблице 2 приводятся экспериментальные значения скорректированного диаметра пятна износа по методу HFRR для каждого из образцов дизельного топлива. Для сравнения в таблицах также приводятся данные по смазывающей способности образцов дизельных топлив, содержащих в качестве промотора воспламенения 2-этилгексилнитрат, при неизменных составе и концентрации противоизносной присадки. Неожиданно оказалось, что пероксидная присадка в пакете с противоизносной присадкой на основе карбоновых кислот не оказывает отрицательного воздействия на смазывающую способность дизельного топлива, в отличие от 2-этилгексилнитрата. Отличительной особенностью изобретения является синергетический эффект, наблюдаемый при совместном применении в дизельном топливе (с содержанием серы менее 10 мг/кг) органических перекисей в качестве промоторов воспламенения и противоизносной присадки на основе карбоновых кислот.

Известно, что 2-этилгексилнитрат способствует образованию смолистых соединений в дизельных топливах и ускорению окисления топлива. Полученные данные (таблица 2) позволяют сделать вывод о том, что промоторы воспламенения на основе органических перекисей оказывают меньшее влияние на образование осадка. Что является преимуществом по сравнению с промоторами воспламенения на основе 2-этилгексилнитрата. Количество адсорбционных смол в топливах, содержащих промоторы воспламенения на основе органических перекисей и 2-этилгексилнитрата сопоставимы и находятся в пределах воспроизводимости метода.

Эффективное сочетание промоторов воспламенения на основе органических перекисей и противоизносной присадки на основе карбоновых кислот может позволить снизить концентрацию последней. Что является преимуществом перед промоторами воспламенения на основе 2-этилгексилнитрата, при использовании которых необходимо увеличивать концентрацию противоизносной присадки для достижения требуемой смазывающей способности.

Таким образом, предлагаемая композиция дизельного топлива позволяет производить дизельное топливо, которое по показателям качества отвечает требованиям ГОСТ 32511-2013,

ГОСТ Р 52368-2005, EN 590, ГОСТ Р 55475- 2013 и TP ТС 013/2011.

Таблица 2 - Компонентный состав образцов предлагаемой композиции дизельного топлива, содержащей синергетическую композицию органической перекиси и противоизносной присадки на основе карбоновых кислот, и результаты ее испытаний в сравнении с композицией, содержащей 2- этилгексилнитрат