Результат интеллектуальной деятельности: КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА К АВТОМОБИЛЬНЫМ БЕНЗИНАМ

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии и может быть использовано для изготовления комплексной добавки к бензину, применяемому в качестве топлива для автомобилей с искровым зажиганием.

Известна комплексная антидетонационная беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам, содержащая до 70% (по массе) N-метиланилина и не менее 30% (по массе) фэтерола с добавлением моющей присадки АВТОМАГ [RU 2139914 С1, С10L 1/18, 20.10.1999].

Недостатком этой добавки является ее невысокая антидетонационная активность, составляющая не более 6 единиц.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является композиционная добавка к автомобильным бензинам на основе метил-трет-бутилового эфира с добавлением N-метиланилина, N,N-диметиланилина, анилина, нитробензола и спиртов, в качестве которых используется смесь этанола, изопентанола, изобутанола или трет-бутанола при следующем соотношении компонентов, мас.% [RU 2151169 С1, С10L 1/18, 20.06.2000]:

N-метиланилин - 20-25

Анилин - 0,5-5,0

N,N-диметиланилин - 0,5-5,0

Нитробензол - 5-6

Этанол - 10-15

Изобутанол или трет-бутанол - 8-12

Изопентанол - 5-10

Метил-трет-бутиловый эфир - до 100%

Недостатком этой композиционной добавки является относительно высокое осмоление бензина, поскольку в композиционную добавку входят легко окисляющиеся анилин и диметиланилин, что отрицательно влияет на потребительские свойства топлива.

Кроме того, к недостаткам этой композиционной добавки относится и ее токсичность, поскольку в ее составе присутствует нитробензол.

Еще одним недостатком композиционной добавки является отрицательное воздействие на металлы, вызванное присутствием воды, растворенной в этаноле, что приводит и к ухудшению коррозионных свойств металлов, находящихся с ним в контакте, а также к фазовой нестабильности бензина.

Требуемый технический результат заключается в создании комплексной добавки к автомобильным бензинам, обладающей высоким уровнем антидетонационной активности и в то же время сохраняющей высокие эксплутационные и экологические показатели топлива.

Для решения поставленной задачи предлагается комплексная добавка к автомобильным бензинам с содержанием ее в бензине до 10% массы, содержащая октаноповышающий компонент на основе монометиланилина (как чистого вещества с содержанием не менее 98%), алифатических спиртов и их эфиров, взятых в следующем соотношении, мас.%:

монометиланилин: 15-18

метилбензоат: 5-6

а спирты и эфиры взяты в соотношении между собой, мас.%:

спирты в сумме: 20-40

эфиры в сумме - остальное

В групповой состав спиртов входят: изопропиловый, и/или изоамиловый, и/или изобутиловые спирты в равных пропорциях.

В групповой состав эфиров входят: диизопропиловый, и/или метил-трет-бутиловый, и/или метил-трет-амиловый, и/или этил-трет-бутиловый, и/или этил-трет-амиловые эфиры в равных пропорциях.

Кроме перечисленных компонентов, в состав комплексной добавки к автомобильным бензинам входит метилбензоат, который позволяет увеличить энергетические характеристики автомобильных бензинов с предлагаемой комплексной добавкой и повысить их октановое число.

Содержание комплексной добавки в бензине до 10% массы. Таким образом, общее содержание монометиланилина в бензине составляет не более 1,8%, а кислорода - не превышает 2,7%.

Надо отметить, что в современных двигателях с искровым зажиганием, потребляющих высоооктановые бензины (марок Аи-92, Аи-95 и Аи-98) процесс окисления топлива происходит скоротечно (частота вращения коленчатого вала 3000-5000 мин^-1) под большим давлением (за счет увеличения степени сжатия до е=12÷14) и, следовательно, при более высокой температуре в камере сгорания. Кроме того, атомарный кислород, находящийся в составе оксигенатов, вовлеченных в бензин, способствует дополнительному окислению топлива. В результате этого происходит более полное сгорание, в том числе продуктов осмоления N-метиланилина.

Также обязательным условием является введение в состав современных высокооктановых бензинов моющих добавок, способствующих выносу продуктов осмоления в зону горения и их последующего окисления.

Результаты проведенных исследований на базе Производственно-технологической лаборатории Волгоградской нефтебазы ООО «ЛУКОЙЛ -Нижневолжскнефтепродукт» в феврале 2011 г. показали возможность увеличения содержания N-метиланилина в высокооктановых бензинах марок Аи-92, Аи-95 и Аи-98 до 1,8% (об.) в комплексе с кислородосодержащими и моющими компонентами. Причем в процессе испытаний подтвердился синергетический эффект при использовании оксигенатов с N-метиланилином, что обеспечивает высокие антидетонационные свойства композиционной добавки.

Предлагаемая добавка может использоваться и без моющей присадки, так как функции последней выполняются компонентами, входящими в состав композиционной добавки.

Отличие предлагаемого решения состоит в совокупном содержании указанных выше компонентов, их соотношение является новым и обеспечивает получение добавки, обладающей более высокими свойствами по сравнению с известными добавками.

В результате введения в состав бензинов нескольких высших спиртов происходит стабилизация фазового состава при отрицательных температурах в случае попадания воды в бензин.

Также сохраняются энергетические характеристики бензинов и происходит растворение отложений на топливопроводной системе, впускных и выпускных трактах двигателя.

Кроме того, добавка включает до 6% метилбензоата, который обладает собственным октановым числом по моторному методу, равным 110 единицам.

Предлагаемую добавку готовят путем механического смешения компонентов. Компоненты необходимо вводить в добавку в полном объеме. Температуры кипения вводимых в добавку оксигенатов составляют от 55°С до 199,6°С, что позволяет добавке, как комплексу веществ, равномерно вписываться во фракционный состав бензина.

Указанным способом было приготовлено 6 образцов предлагаемой добавки, состав которых приведен в Таблице 1.

Значение октанового числа смесей определяли на установке УИТ-86 по ГОСТ 511-82 по моторному методу.

Ниже, в Таблице 2, приведены значения испытаний добавки на антидетонационную эффективность образца №6 из Таблицы 1 с различными композициями топлива по моторному методу ГОСТ 511-82.

Повышение антидетонационной стойкости при использовании предлагаемой добавки обеспечивается проявлением синергизма в антидетонационном эффекте N-метиланилина и оксигенатов в указанном соотношении.

Использование такой смеси позволяет обеспечить прирост октанового числа моторного топлива более 12 единиц при введении ее в концентрации 10% (по объему) к эталонному топливу (см. табл.2).

Предлагаемая добавка может вводиться в бензин любых марок в концентрации до 10% (об.). При этом общая концентрация N-метиланилина в топливе не превышает 1,8%.

Данные, приведенные в Таблице 3, подтверждают, что предлагаемая добавка позволяет улучшить антидетонационные свойства современных автомобильных бензинов.

В таблице 4 приведены свойства бензинов с предлагаемой добавкой по ГОСТ Р 51866-2002.

Фазовая стабильность добавки и ее смеси с бензином проверялась при их охлаждении до минус 50°С. После охлаждения добавка и ее смесь с бензином не расслаивались и не выделяли осадка.

Анализ токсичности выхлопа двигателя при работе на различных топливах проводили по концентрации вредных веществ (СО, СН) в отработанных газах и определяли в соответствии с методикой ОСТ 37.001.070-94.

Результаты испытаний показали, что при использовании бензина с предлагаемой добавкой мощностные показатели двигателя увеличились на 1,0-2,5%, а удельный расход топлива снизился на 2-4%. При использовании добавки в концентрации 10% (по объему) концентрация монооксида углерода снизилась на 3500-8000 ррm, концентрация углеводородов снизилась на 250-400 ррm, концентрация NO_x в отработанных газах при введении в бензин N-метиланилина в количестве до 2% (об.) не увеличивается.

Таким образом, предложенная комплексная добавка к автомобильным бензинам обеспечивает более высокий уровень антидетонационной активности, эксплутационных и экологических показателей топлива.

В частности, в результате введения в состав бензинов нескольких высших спиртов происходит стабилизация фазового состава при отрицательных температурах, сохраняются энергетические характеристики бензинов и происходит растворение отложений на топливных магистралях двигателя.