Результат интеллектуальной деятельности: Антикоррозионная присадка к автомобильному бензину

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

Для улучшения эксплуатационных свойств автомобильных 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) и другие.

Известна присадка к моторному топливу, 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 мольном соотношении амин : кислота равном 1:2-1:3, и углеводородную фракцию, выкипающую в интервале 250-500°С (Патент РФ №2255961). Продукт взаимодействия может быть получен путем конденсации алкилоламина с монокарбоновой кислотой в мольном соотношении 1:2-1:3 при температуре 140-180°С при непрерывном перемешивании и удалении из реактора образующейся в результате конденсации воды. Для более полного удаления из зоны реакции образующейся воды возможно применение ароматических углеводородов (толуола, ксилолов, изопропилбензола), образующих с водой азеотропную смесь. Получаемый продукт представляет собой в основном смесь эфирамидов и диэфирамидов. Известно, что имиды и имины кислот с изопарафиновыми, олефиновыми или алкилциклопарафиновыми углеводородными радикалами, содержащие от 10 до 30 атомов углерода, обладающие в первую очередь, моющими свойствами, имеют некоторые, но относительно слабые, антикоррозионные свойства. Недостатком этой присадки является низкий уровень антикоррозионных свойств даже при высоких ее концентрациях в топливе. Кроме того, присадка обеспечивает некоторое улучшение антикоррозионных свойств исключительно для углеводородных топлив. В то же время постоянно повышаются требования к антикоррозионным свойствам бензинов в связи с широким использованием в них кислородсодержащих октаноповышающих добавок, таких как спирты и простые эфиры. Присутствие таких спиртов и эфиров 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.

Наиболее близкой к заявляемой присадке является присадка к моторному топливу (Патент РФ №2570648), включающая продукт взаимодействия амина с органической кислотой, отличающаяся тем, что она содержит продукт взаимодействия метилдиэтаноламина (МДЭА) с алкилсалициловой кислотой (АСК) формулы: OH-R(R₁)-COOH, где R- ароматическое кольцо, a R₁ - парафиновый углеводородный радикал, содержащий от 16 до 18 атомов углерода, взятыми в мольном соотношении амин : кислота, равном 1,00:0,95 - 1,00:1,05.

Продукт взаимодействия получали путем конденсации МДЭА с алкил(С₁₆-С₁₈)салициловой кислотой в мольном соотношении 1:0,95 - 1:1,05 при температуре 80-90°С при непрерывном перемешивании и удалении из реактора образующейся в результате конденсации воды. Продолжительность синтеза - 2 часа. Предлагаемая присадка может быть использована в моторном топливе для придания ему антикоррозионных свойств, а также как компонент композиционных добавок для моторного топлива. Однако недостатком этой присадки является наличие коррозии в виде темных точек и пятен (1 балл по методике СТО 11605031-006-2006 «Бензины автомобильные. Методы определения защитных свойств») при ее концентрациях в топливе выше 0,001% мас. Необходимо получить присадку, эффективность которой будет выше, чем ранее известная, в условиях использования низких концентраций в бензине.

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

Для решения поставленной задачи предлагается присадка к автомобильному бензину, включающая продукт взаимодействия аминного компонента с алкилсалициловой кислотой (АСК) формулы OH-R(R₁)-COOH, где R - ароматическое кольцо, a R₁ - парафиновый углеводородный радикал, содержащий от 16 до 18 атомов углерода, отличающаяся тем, что продукт получен при химическом взаимодействии триэтаноламина (ТЭА) и кислоты в мольном соотношении от 1,00:2,90 до 1,00:3,10. Продукт взаимодействия получали путем конденсации ТЭА с алкил(С₁₆-С₁₈)салициловой кислотой при температуре 149-152°С при непрерывном перемешивании и удалении из реактора образующейся в результате реакции воды в виде азеотропа с о-ксилолом. Продолжительность синтеза - 6-8 часов. Сколько-нибудь широкое отклонение соотношения реагентов от заявляемого 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.

Ранее не известно использование в качестве компонента присадки к автомобильному бензину продукта на базе взаимодействия триэтаноламина с алкилсалициловой кислотой формулы: OH-R(R₁)-COOH, где R - ароматическое кольцо, a 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 менее 0,001% мас. обеспечит полную антикоррозионную защиту топливной системы автомобиля.

Для получения продукта взаимодействия используют триэтаноламин по ТУ 2423-168-00203335-2007 г., а в качестве карбоновой кислоты можно использовать АСК, причем эти компоненты, используемые для приготовления предлагаемой присадки, являются доступными и вырабатываются в промышленных масштабах в России для получения присадок к маслам.

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

^*)Образцы получены в условиях взаимодействия ТЭА и АСК при мольном соотношении, находящимся вне указанных в формуле изобретения пределов соотношения компонентов.

Предлагаемая антикоррозионная присадка была использована в низких концентрациях (не более 0,001% мас). В предполагаемой заявке, как и в прототипе, использован метод оценки эффективности антикоррозионного действия по общепринятой в настоящее время (Патент РФ 2264434) 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, 1 - не более шести темных точек и пятен диаметром не более 1 мм каждое, 2 - пятна и потускнения занимают не более 5% поверхности, 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.

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 6-8 табл. 2). 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. По методу СТО 11605031-006-2006 в качестве оксигенатной добавки допущено использование 5% этилового спирта или 15% МТБЭ. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

^*)Образцы получены в условиях взаимодействия ТЭА и АСК при мольном соотношении, находящимся вне указанных в формуле изобретения пределов соотношения компонентов.

**⁾Образцы присадки синтезированы в условиях, идентичных приведенным в примерах 1-3 (табл. 1) прототипа.

***⁾ Концентрация присадки приведена в расчете на активное вещество -продукт взаимодействия АСК с амином.

Анализ антикоррозионной эффективности предлагаемой присадки (образцы 1-3, табл. 2) в сопоставлении с образцами присадки, синтезированными при мольном соотношении компонентов, находящихся вне указанных в формуле изобретения пределов (образцы 4, 5, табл. 2), а также в условиях прототипа (образцы 6-8, табл. 2), показал, что наиболее эффективны образцы 1, 2 и 3. Введение присадки в концентрации 0,001% мас. обеспечивает отсутствие следов коррозии в виде пятен и точек (0 баллов).

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