CN103797097A - N-单甲基苯胺作为提高汽油氧化稳定性的成分 - Google Patents

N-单甲基苯胺作为提高汽油氧化稳定性的成分 Download PDF

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Abstract

本发明使用N-单甲基-4-甲氧基苯胺、N-单甲基-4-乙氧基苯胺和N-单甲基苯胺或它们的混合物作为发动机燃料的抗氧化添加剂，可用于改善发动机燃料的操作性能。本发明也属于含有指定化合物的燃料结构。

Description

N-单甲基苯胺作为提高汽油氧化稳定性的成分
本发明属于化工领域，以化合物为添加对象，从而达到抗氧化的稳定性，可用于稳定发动机燃料。
本发明属于化学成分，即汽油抗氧化添加剂，可以用于改善汽油的操作性能。
可燃碳氢燃料（主要来源于石油和天然气），由于已知典型的大部分碳氢化合物所固有的氧化机理（通过氧化过程渗透动力学进入到发动机燃料中）而受到氧化【文献目录1-7条】。碳氢化合物氧化作用的最初产品是过氧化氢，这是一种不稳定成分并会继续转化为其他成分的物质，转化为何种成分取决于氧化的碳氢化合物和氧化过程的条件。此时，碳氢化合物的氧化速度取决于分子量和结构。并且烃的分子量越大，氧化速度越快。
汽油是不同分子量的各类碳氢化合物的混合物，在汽油氧化时，一次氧化产品可以自行发生反应。这导致大量含氧化合物的形成，而含氧化合物可以对氧化作用的速度和方向产生根本影响。而且，如果存在不饱和烃可使碳氢化合物氧化，纯净的碳氢化合物是不氧化的，而如果在侧链带双键二烯烃和烷基芳烃的烃类混合物中存在不饱和烃，在常温下几乎可使所有碳氢化合物的混合物被空气中的氧气氧化。
汽油被氧化时，由于在无碳混合物（含氧或含硫化合物）的参与下一次氧化产品发生氧化聚合和氧化缩合，在汽油中形成高分子的胶质化合物。所以汽油的化学稳定性还取决于汽油中是否含有该化合物。
进入汽油（材料为原油）中的含氧化合物或在加工过程中形成的含氧化合物促使汽油发生氧化，从而降低汽油的化学稳定性，含硫化合物也有类似作用，所以要从加工原料中预先除去这些化合物。因此，现代石油的化学稳定性主要取决于其中的碳氢化合物成分和加入到汽油中的各种功能的添加剂。
众所周知，在热裂解汽油基础上获得的燃料，只能在其中加入专门的抗氧化添加剂后才能使用【文献目录第8条】。
汽油在石油基地的保存期限在平均气候条件下不少于五年【文献目录第9条】。
最有效和最广泛使用的抗氧化添加剂是烷基酚和胺类化合物【文献目录第10条】。我们还知道，在汽油中加入抗氧化添加剂会显著减少汽油中胶质的生成。抗氧化添加剂的使用实际上完全解决了提高（通过热裂解和催化裂化得到的）汽油的化学稳定性的问题。
我们知道，汽油在长期储存中会变黑，这首先是由有机硫化合物的氧化造成的，而不是由累积的高分子碳氢化合物氧化产品生成物造成的，原则上，该生成物不存在较深的颜色【文献目录第11、12条】。
已知石油的氧化速度与石油的成分无关，在储存过程中温度升高10°С汽油的氧化速度增加到1.33倍【文献目录第13条】。存在重金属（主要是催化该过程的铜和铁）是汽油氧化过程中的其他重要因素。并且甚至是少量存在都会加速过氧化物的形成，所以寻找新的抗氧化剂是十分迫切的。在2008年12月30日的第US7470292号专利中描述了由N,N-二氟-丁基-对苯二胺和曼尼希碱（通过对壬基酚与4-烷基胺和醛之间的反应获得，比值为1:3）制成的抗氧化剂。但是目前所使用的汽油抗氧化剂不能解决出现的所有问题，所以创造具有多功能的添加剂具有广泛的前景。
汽油被有效利用在内燃发动机中，它应通过加入一些添加剂来提供相应的性能，每一种添加剂都有确定的功能。添加剂在汽油中的含量百分比不大，但是由于汽油产量和需求量增长，添加剂的需求量也在不断增长。通常，现有添加剂只具有一个功能，需要进行独立生产，而这需要很大的劳动力消耗和财政开支。所以创造具有多功能的添加剂是十分迫切的并且是能带来经济效益的。
本发明的技术任务是研究并创造出具有综合性能的多功能汽油添加剂，可以只用一种添加剂同时实现几个功能。
本发明的技术成果是，使用我们推荐的使用N-单甲基-4-烷氧基苯胺类制成的提高辛烷值的添加剂【专利2309944，俄罗斯联邦，МPКС07С217/82，С07С235/24，C10L1/223，C10L1/224。提高烃燃料爆炸稳定性的衍生对甲氧基苯胺和燃料结构（草案）/伊万诺夫Ю.A.，弗罗洛夫A.Ю.等人第2006111933/04号，申请日2006年4月12日，公开日2007年11月10日，公告№31；专利2309943，俄罗斯联邦，МPКС07С217/82,С07С235/24，C10L1/223，C10L1/224。使用提高烃燃料爆炸稳定性的衍生对乙氧基苯胺和燃料结构（草案）/伊万诺夫Ю.A.，弗罗洛夫A.Ю.等人-№2006108236/04，申请日2006年3月16日，公开日2007年11月10日，公告第31号】作为汽油的抗氧化剂。
使用从N-单甲基苯胺类（即属于简单混合醚的N-单甲基-4-甲氧基苯胺和/或N-单甲基-4-乙氧基苯胺）和/或防止汽油氧化的N-单甲基苯胺中提取的提高辛烷值的添加剂可实现技术成果。
众所周知，带有完全被隔离的亚胺和酚醛组的芳香胺和芳香酚是高效抗氧化剂。同时，不被隔离或轻微隔离的酚、亚胺通常不表现出抗氧化活性。但是我们所推荐的汽油抗氧化剂N-单甲基苯胺被甲基组轻微隔离，在汽油防氧化稳定性方面表现出良好的抗氧化活性，是新型的未被大家熟知的产品。
我们推荐的N-单甲基-4-烷氧基苯胺是简单的混合醚，能有效地提高汽油氧化的稳定性，所以，在这种情况下，它被确定为有效的抗氧化剂。而且，大部分具有良好抗氧化性的物质都是低毒性的。此外，我们推荐的化合物，可以促使显著降低聚合物、松脂状和其他沉积在内燃发动机各部件（尤其是耐热部件）中的汽油氧化产物的形成。同时，由于其分子中含有的醚基，包括保证汽油有效性和充分燃烧的氧气，减少了尾气中排放到空气中的有毒物质的形成。这样，使用我们推荐的N-单甲基-4-烷氧基苯胺作为汽油成分，将显著提高汽油的质量，相应增加内燃发动机的使用寿命，并改善空气环境。
本发明通过经以下测试结果证实
实验的进行符合俄罗斯国家标准EN ISO7536-2007，ASTM B525/1Р《氧化稳定性的确定》。诱导期法。
实验方法的本质是确定处于压力700千帕、温度100°С下的氧气中的汽油不被氧化的时间。
Figure BDA00001885230200041
在热裂解汽油和焦化汽油的汽油馏分中得到了类似的结果。
比较我们推荐的防止汽油氧化的N-单甲基苯胺和其中的4-烷氧基取代亚胺基衍生物都被甲基取代基轻微隔离，但是在位置4的4-烷氧基取代烷氧基衍生物（是施电子基）中，简化了胺基的形成，同时隔离第四位，从而难以形成不稳定共振结构，使N-单甲基-4-烷氧基衍生物在形成胺基方面更加稳定，其抗氧化剂的效用比N-单甲基苯胺更好。而且，N-单甲基-4-乙氧基苯胺的抗氧化剂活性比N-单甲基-4-甲氧基苯胺高一些，这显然是因为更有效地隔离了第4位和电子供体与单甲基取代亚胺的相互作用。
在理论上和在汽油中添加N-单甲基苯胺、N-单甲基-4-甲氧基苯胺、N-单甲基-4-乙氧基苯胺获得的抗氧化剂活性的试验数据上，说明属于简单混合醚的N-单甲基-4-烷氧基取代苯胺，在抗氧化剂效果上大大超过N-单甲基苯胺。因此，单甲基苯胺不作为汽油抗氧化剂使用，没有单独的发明通式，只是作为我们所推荐的N-单甲基-4-烷氧基取代苯胺的组合成分。
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Claims (3)

1.使用N-单甲基-4-甲氧基苯胺和/或N-单甲基-4-乙氧基苯胺作为汽油抗氧化剂。
2.根据权利要求1，其中燃料中含有抗氧化添加剂的添加量的重量百分比为0.001-3%。
3.根据权利要求1，其中燃料中含有抗氧化添加剂和N-单甲基苯的添加量的重量百分比为0.001-3%。
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Denomination of invention: N-monomethylaniline as a component to improve the oxidation stability of gasoline

Effective date of registration: 20220211

Granted publication date: 20161026

Pledgee: Financial growth" Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Evertop Co.,Ltd.

Registration number: Y2022990000082

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