RU2337129C1

RU2337129C1 - Ash-free high-octane additive to automobile gasoline

Info

Publication number: RU2337129C1
Application number: RU2007121236/04A
Authority: RU
Inventors: Михаил Анатольевич Гайворонский (RU); Михаил Анатольевич Гайворонский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Алтус" ООО "Алтус"
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2008-10-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: for composing of ash-free additive to automobile gasoline with high anti-knock properties, as well as high performance and good environmental characteristics that fully conform Euro-3 and Euro-4 standards, the ash-free high-octane additive to automobile gasoline, containing N-methyl aniline, N,N-dimethyl aniline, oxygenate, including tert-butyl alcohol, and cleaning agent "Avtomag" or Keropur 3430N", is proposed; it also contains aliphatic alcohols or ether-aldehyde fraction as an extra stabiliser, and oxygenate contains ethanol and ethyl-tert-butyl ether; the ingredients being rated as follows, in wt %: N-methyl aniline - 70-10, N,N-dimethyl aniline - 0.5-4, tert-butyl alcohol - 15-0.5, ethanol - 0.5-30.0, cleaning agent 1.5-5.0, stabiliser - 2.5-0.5, ethyl-tert-butyl ether - 10.0-50.0.

EFFECT: increase in motor power characteristics and fuel consumption lowering.

1 tbl

Description

Изобретение относится составу бензинов, а именно беззольной высокооктановой добавке, предназначенной для использования в автомобильных бензинах.The invention relates to a gasoline composition, namely an ashless high-octane additive intended for use in motor gasolines.

Известна беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам, принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая N-метиланилин, N,N-диметиланилин, оксигенат, включающий третичный бутиловый спирт, и моющую присадку «Автомаг» или «Keropur 3430N» (см. описание к патенту РФ №2139914, МПК С10L 1/18, 1/22, 1999 г.)Known ashless high-octane additive to motor gasolines, adopted as the closest analogue, containing N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, oxygenate, including tertiary butyl alcohol, and detergent additive "Automag" or "Keropur 3430N" (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2139914, IPC С10L 1/18, 1/22, 1999)

Известная добавка обладает высокими октаноповышающими свойствами, однако она содержит метанол и метил-трет-бутиловый эфир, которые являются токсичными компонентами, загрязняющими окружающую среду, а также повышающими гигроскопичность и снижающими стабильность бензина при хранении и перевозке. Кроме того, метил-трет-бутиловый эфир обладает низкой теплотой сгорания, высокой агрессивностью по отношению к резинам, а также высокой летучестью, что приводит к снижению детонационной стойкости бензина при хранении, особенно в летнее время.Known additive has high octane-enhancing properties, however, it contains methanol and methyl tert-butyl ether, which are toxic components that pollute the environment, as well as increase hygroscopicity and reduce the stability of gasoline during storage and transportation. In addition, methyl tert-butyl ether has a low heat of combustion, high aggressiveness with respect to rubbers, and high volatility, which leads to a decrease in the detonation resistance of gasoline during storage, especially in the summer.

Целью настоящего изобретения является создание беззольной добавки к автомобильным бензинам, обладающей высокой антидетонационной эффективностью, а также высокими эксплуатационными, а главное, экологическими свойствами, полностью соответствующей стандартам Евро-3 и Евро-4.The aim of the present invention is to provide an ashless additive to gasoline with high anti-knock efficiency, as well as high operational, and most importantly, environmental properties, fully complying with Euro-3 and Euro-4 standards.

Поставленная задача достигается тем, что беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам, содержащая N-метиланилин, N,N-диметиланилин, оксигенат, включающий третичный бутиловый спирт, и моющую присадку «Автомаг» или «Keropur 3430N», дополнительно содержит стабилизирующую добавку в виде алифатических спиртов или эфироальдегидной фракции, а оксигенат - в виде этилового спирта и этил-трет-бутилового эфира, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The task is achieved in that the ashless high-octane additive to motor gasolines containing N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, oxygenate, including tertiary butyl alcohol, and the detergent additive "Avtomag" or "Keropur 3430N" additionally contains a stabilizing additive in the form of aliphatic alcohols or an ether-aldehyde fraction, and oxygenate in the form of ethyl alcohol and ethyl tert-butyl ether, in the following ratio of components, wt.%:

N-метиланилинN-methylaniline 70-1070-10 N,N-диметиланилинN, N-dimethylaniline 0,5-40.5-4 третичный бутиловый спиртtertiary butyl alcohol 15-0,515-0.5 этиловый спиртethanol 0,5-30,00.5-30.0 моющая присадкаwashing additive 1,5-5,01,5-5,0 стабилизирующая добавкаstabilizing additive 2,5-0,52.5-0.5 этил-трет-бутиловый эфирethyl tert-butyl ether 10,0-50,010.0-50.0

В предлагаемой добавке вместо токсичных и ядовитых оксигенатов - метанола и метил-трет-бутилового эфира, при сгорании которых образуются продукты, накопление которых приводит к заражению почвы и водоемов, используют экологически безопасные этиловый спирт и этил-трет-бутиловый эфир.In the proposed additive, instead of toxic and poisonous oxygenates - methanol and methyl tert-butyl ether, upon combustion of which products are formed, the accumulation of which leads to infection of the soil and water bodies, use environmentally friendly ethyl alcohol and ethyl tert-butyl ether.

Этил-трет-бутиловый эфир содержит 49,75% в массе (47% в объеме) этилового спирта, соединенного в химической форме с изобутаном. Этил-трет-бутиловый эфир менее летуч и менее ядовит, что позволяет производить бензин стандарта Евро-3 и Евро-4. Использование этил-трет-бутилового эфира в составе автомобильных бензинов обеспечивает их более полное сгорание. Кроме того, использование этил-трет-бутилового эфира снижает гигроскопичность и улучшает стабильность бензина при хранении и перевозке, увеличивает октановое число, а продукты сгорания бензина обладают меньшей токсичностью.Ethyl tert-butyl ether contains 49.75% by weight (47% by volume) of ethyl alcohol, combined in chemical form with isobutane. Ethyl tert-butyl ether is less volatile and less toxic, which allows the production of Euro-3 and Euro-4 gasoline. The use of ethyl tert-butyl ether in the composition of motor gasolines ensures their more complete combustion. In addition, the use of ethyl tert-butyl ether reduces hygroscopicity and improves the stability of gasoline during storage and transportation, increases the octane number, and gasoline combustion products have less toxicity.

Введение в предлагаемую добавку этилового спирта снижает ее токсичность, повышает антидетонационные и эксплуатационные свойства бензина за счет увеличения содержания фракций, выкипающих до 100°С.Introduction to the proposed additive of ethanol reduces its toxicity, increases the antiknock and operational properties of gasoline by increasing the content of fractions boiling up to 100 ° C.

Введение в состав добавки стабилизатора позволит предотвратить расслаивание бензина, увеличить срок хранения и улучшить его эксплуатационные свойства.The introduction of a stabilizer in the additive will prevent the delamination of gasoline, increase the shelf life and improve its operational properties.

Предлагаемая композиционная добавка вводится в бензин любых марок в концентрации 1,8-20 мас.%, при этом максимальная концентрация предлагаемой добавки в бензине определяется содержанием N-метиланилина и должна быть таковой, чтобы концентрация N-метиланилина не превышала 1,3 мас.%. Снижение концентрации N-метиланилина в бензине, приготовленном с использованием предлагаемой добавки, позволяет предотвратить образование большого количества отложений в системе подачи топлива и обеспечивает более высокий уровень эксплуатационных свойств.The proposed compositional additive is introduced into gasoline of any grades in a concentration of 1.8-20 wt.%, While the maximum concentration of the proposed additive in gasoline is determined by the content of N-methylaniline and should be such that the concentration of N-methylaniline does not exceed 1.3 wt.% . The decrease in the concentration of N-methylaniline in gasoline prepared using the proposed additives helps prevent the formation of a large amount of deposits in the fuel supply system and provides a higher level of performance.

Предлагаемую беззольную высокооктановую добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования путем смешения в смесителе компонентов, входящих в ее состав, при температуре 10-30°С до получения однородного раствора.The proposed ashless high-octane additive is prepared by non-waste technology using standard equipment by mixing in the mixer the components included in its composition at a temperature of 10-30 ° C until a homogeneous solution is obtained.

Для повышения химической стабильности в состав добавки вводят N,N-диметиланилин, или используется, например, технический N-метиланилин по ТУ 6-14-375 с содержанием N,N-диметиланилина до 7%, или антидетонационная добавка на основе ароматических аминов (N-метиланилин, стабилизированный антиокислителем Агидол) по ТУ 38.401-58-61-93.To increase chemical stability, N, N-dimethylaniline is introduced into the composition of the additive, or, for example, technical N-methylaniline according to TU 6-14-375 with N, N-dimethylaniline content up to 7%, or an antiknock additive based on aromatic amines (N -methylaniline stabilized by the antioxidant Agidol) according to TU 38.401-58-61-93.

Для получения предлагаемой добавки используют технический этиловый спирт по ГОСТ 18300-87. Одним из недостатков технического этилового спирта является поглощение влаги из окружающей среды, вызывающее расслаивание топливной смеси с образованием двухфазной системы, что нарушает эксплуатационные характеристики топлива и затрудняет устойчивую работу двигателя. Для устранения указанного недостатка в состав добавки водят стабилизатор в количестве до 2,5%. В качестве стабилизатора используют алифатические спирты С₃-C₅ или добавку «МКД» (по ТУ 38.401-58-338-2004), либо эфироальдегидная фракция по ГОСТ 10-217-98.To obtain the proposed additives use technical ethyl alcohol in accordance with GOST 18300-87. One of the drawbacks of technical ethyl alcohol is the absorption of moisture from the environment, causing the fuel mixture to delaminate with the formation of a two-phase system, which violates the fuel performance and impedes the stable operation of the engine. To eliminate this drawback, the stabilizer is added to the composition of the additive in an amount of up to 2.5%. As a stabilizer, C ₃ -C ₅ aliphatic alcohols or MKD additive (according to TU 38.401-58-338-2004), or an ether-aldehyde fraction according to GOST 10-217-98 are used.

В качестве моющей присадки в предлагаемой добавке используют многофункциональную присадку «Keropur 3430N» или, например, промышленно освоенную многофункциональную присадку «Автомаг» по ТУ 38401-58-33.As a washing additive in the proposed additive, a multifunctional additive "Keropur 3430N" or, for example, an industrially developed multifunctional additive "Avtomag" according to TU 38401-58-33 is used.

Присадка «Keropur 3430N» представляет собой смесь аминов, полиэфира, ингибитора коррозии и специальных минеральных масел и защищает и очищает впускные системы двигателя и камеру сгорания и предотвращает образование новых отложений на впускных клапанах, всасывающем патрубке, инжекторах и карбюраторах.The Keropur 3430N additive is a mixture of amines, polyester, a corrosion inhibitor and special mineral oils and protects and cleans the intake systems of the engine and the combustion chamber and prevents the formation of new deposits on the intake valves, suction pipe, injectors and carburetors.

Присадка «Автомаг» представляет собой раствор продукта конденсации полиамина с жирными карбоновыми кислотами, алифатического спирта, моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля с оксиэтиленовыми группами в углеводородной фракции с пределами выкипания 180-350°С и обладает высокими моющими, антикоррозионными, антиобледенительными свойствами, а также снижает содержание токсичных составляющих в отработавших газах автомобилей.The additive "Automag" is a solution of the condensation product of polyamine with fatty carboxylic acids, aliphatic alcohol, monoalkylphenyl ether of polyethylene glycol with oxyethylene groups in the hydrocarbon fraction with a boiling range of 180-350 ° C and has high detergent, anti-corrosion, anti-icing properties, and also reduces the toxic content components in the exhaust gases of cars.

В таблице приведены примеры составов предлагаемой беззольной высокооктановой добавки для автомобильных бензинов и результаты их испытаний.The table shows examples of the compositions of the proposed ashless high-octane additives for gasoline and the results of their tests.

Испытания образцов предлагаемого состава проводились в концентрациях, при которых содержание N-метиланилина в топливе составляло 1,3 мас.%. Прирост октанового числа определяли по ГОСТ 511-82 и ГОСТ 8226-82 моторным и исследовательским методами. Прирост октанового числа определялся в смеси изооктана и нормального гептана, взятых в соотношении (70:30) по объему.Tests of samples of the proposed composition were carried out at concentrations at which the content of N-methylaniline in the fuel was 1.3 wt.%. The increase in octane number was determined according to GOST 511-82 and GOST 8226-82 by motor and research methods. The increase in the octane number was determined in a mixture of isooctane and normal heptane taken in the ratio (70:30) by volume.

Испытание низкотемпературных свойств предлагаемой добавки показало, что при охлаждении до минус 50°С она сохраняет однородность, не расслаивается и не выделяет осадков, то есть обладает низкотемпературной стабильностью.Testing the low temperature properties of the proposed additive showed that when cooled to minus 50 ° C, it remains homogeneous, does not delaminate and does not precipitate, that is, it has low temperature stability.

Моющие свойства определяли на установке ИТ по методу квалификационной оценки.Detergent properties were determined on an IT installation using the qualification assessment method.

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.The phase stability of the additive and its mixture with gasoline was tested when they were cooled to minus 50 ° C. After cooling, the additive and its mixture with gasoline did not separate and no precipitate was formed.

Анализ токсичности выхлопа двигателя при работе двигателя на различных топливах проводили по концентрации вредных веществ (монооксида углерода, углеводородов и окислов азота) в отработанных газах и по их удельным выбросам, которые определяли по 13-ступенчатому испытательному циклу, в соответствии с методикой ОСТ 37.001.070-94.An analysis of the toxicity of engine exhaust during engine operation on various fuels was carried out by the concentration of harmful substances (carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides) in the exhaust gases and by their specific emissions, which were determined by a 13-step test cycle, in accordance with the OST method 37.001.070 -94.

Результаты испытаний показали, что при использовании бензина с предлагаемой добавкой, в частности при измерении скоростной внешней характеристики на оптимальном угле опережения зажигания, мощностные показатели двигателя увеличились на 1,5-3,0%, а удельные расходы топлива снизились на 3,5%.The test results showed that when using gasoline with the proposed additive, in particular when measuring the external speed characteristics at the optimum ignition timing, the engine performance increased by 1.5-3.0%, and specific fuel consumption decreased by 3.5%.

При сравнении, например, состава №3 с прототипом, близким по количественному составу компонентов, можно сделать вывод, что предлагаемая добавка по октанповышающим свойствам превосходит прототип.When comparing, for example, the composition No. 3 with the prototype, similar in quantitative composition of the components, we can conclude that the proposed additive on octane-enhancing properties exceeds the prototype.

Согласно полученным результатам отмечено снижение выбросов оксида углерода (СО) на 30%, углеводородов (СН) на 11%. Содержание оксидов азота (NO₂) не изменилось. За цикл испытаний 20 часов количество отложений на впускном клапане снизилось на 45% по сравнению с неэтилированным бензином по ГОСТ Р51105 - 97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин» без добавки.According to the results, a decrease in carbon monoxide (CO) emissions by 30%, hydrocarbons (CH) by 11%. The content of nitrogen oxides (NO ₂ ) has not changed. For a test cycle of 20 hours, the amount of deposits on the intake valve decreased by 45% compared with unleaded gasoline according to GOST R51105 - 97 “Fuel for internal combustion engines. Unleaded gasoline "without additives.

КомпонентыComponents Содержание компонентов, мас.%The content of components, wt.% Прототип, мас.%Prototype, wt.% 1one 22 33 4four 55 N-метиланилинN-methylaniline 70,070.0 10,010.0 70,070.0 30,030,0 65,065.0 7070 N,N-диметиланилинN, N-dimethylaniline 4,04.0 0,50.5 4,04.0 1,51,5 3,03.0 55 Третичный бутиловый спиртTertiary butyl alcohol 0,50.5 15,015.0 3,53,5 5,05,0 0,50.5 4four Этил-трет-бутиловый эфирEthyl tert-butyl ether 10,010.0 50,050,0 19,819.8 30,030,0 26,526.5 -- Этиловый спиртEthanol 1010 20,520.5 1,01,0 30,030,0 0,50.5 -- Стабилизирующая добавкаStabilizing additive 0,50.5 2,52,5 -- 2,52,5 -- -- Моющая присадкаWashing additive 5,05,0 1,51,5 1,71.7 1,01,0 4,54,5 1,51,5 МТБЭMTBE -- -- -- -- -- 1919 МетанолMethanol -- -- -- -- -- 0,50.5 Концентрация ТБС в смеси МТБЭ и ТБСThe concentration of TBS in a mixture of MTBE and TBS -- -- -- -- -- 17,417.4 Свойства добавки и содержащих ее бензиновProperties of additives and gasolines containing it Концентрация добавки, мас.%The concentration of additives, wt.% 1,81.8 13,013.0 1,81.8 4,34.3 2,02.0 1,81.8 Химическая стабильность,Chemical stability 41,841.8 36,536.5 42,342.3 37,837.8 41,541.5 37,037.0 Моющие свойства, К см₃ %Detergent properties, K cm ₃ % 79,879.8 75,875.8 87,087.0 85,085.0 83,083.0 7979 Прирост октанового числа, прямогонная фракция, метод:Octane gain, straight run fraction, method: моторныйmotor 7,107.10 14,8014.80 6,906.90 9,309.30 7,507.50 6,56.5 исследовательскийresearch 7,507.50 15,6015.60 7,407.40 9,709.70 8,108.10 7,17.1

Claims

Ashless high-octane gasoline additive containing N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, oxygenate, including tertiary butyl alcohol, and Avtomag or Keropur 3430N detergent additive, characterized in that it additionally contains a stabilizing additive in the form of aliphatic alcohols or etheroaldehyde fraction, and oxygenate in the form of ethyl alcohol and ethyl tert-butyl ether in the following ratio of components, wt.%:

N-methylaniline 70-10 N, N-dimethylaniline 0.5-4 tertiary butyl alcohol 15-0.5 ethanol 0.5-30.0 washing additive 1,5-5,0 stabilizing additive 2.5-0.5 ethyl tert-butyl ether 10.0-50.0