CS275894B6 - Protioderová přísada do paliv pře vznětové alebo tryskové motory - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká protioderovej přísady do paliv pre vznětové alebo tryskové motory zlepšujúcej ich mazivostné vlastnosti. Přísada podía vynálezu obsahuje zmes esterov jedno- a/alebo viacfunkčných alkoholov a karboxylových kyselin. Počet atómov uhlika v alkoholovej časti esterov je v intervale od 2 do 18 a počet atómov uhlíka v acylových častiach esterov je v intervale od 3 do 45. Acylové časti esterov můžu ale nemusia obsahovat’ dvojité vazby v uhlíkatom reťazci.

Description

1 CS 275894 B 6

Vynález sa týká přísady do paliv pře vznětové alebo tryskové motory, ktorá zlepšujeich protioderové vlastnosti.

Na základe najnovších poznatkov možno uviesť, že náročné požiadavky cestnej a letec-kej dopravy na palivo sa nedajú splnit’ len prostredníctvom súčasných alebo perspektivnýchtechnologií spracovania ropy. Z hladiska spolahlivej činnosti palivovej sústavy vznětovéhoa tiež aj tryskového motora je nevyhnutné, aby sa z paliva v širokom teplotnom intervalenevylučovala žiadna pevná fáza, či už vo formě kryštálikov n-alkánov, ladu, alebo vo forměživičných látok, ktoré by zhoršovali prietok paliva a zvyšovali opotrebovanie súčastí pa-livovej sústavy. Ukázalo sa, že prídavkom zušlachťujúcich přísad do paliv pře vznětovéa tryskové motory možno účinné zlepšit’ ich užitkové vlastnosti. Přísady aplikované při vý-robě leteckého petroleja a motorovej nafty musia byť v nich dobré rozpustné, nesmú sa znich vylúčiť ani za extrémně nízkých teplot a vymývat’ sa vodou. Taktiež při dlhodobomskladovaní paliva obsahujúceho aditív sa nesmie meniť jeho chemické zloženie a účinnost’.

Hydrogenačne vysokorafinované pálivá pře vznětové a tryskové motory zbavené hetero-organických polárných látok majú nedostatočné mazacie vlastnosti, od ktorých v značnejmiere závisí spol’ahlivosť palivovej sústavy. Výsledky dlhodobých aplikačných skúšok pa-liva pře tryskové motory poukázali na to, že jedným z vážných faktorov vplývajúcich naopotrebovanie sférických ploch plunžérov palivových čerpadiel sú protioderové a proti-záderové vlastnosti leteckého petroleja. Danů problematiku možno riešiť prídavkom přísadzlepšujúcich protioderové vlastnosti paliva. Přísady zlepšujúce mazivosť spevňujú mazacífilm tým spůsobom, že sa viažu na kovové plochy. Uplatňujú sa tam, kde je nebezpečenstvopřechodu z hydrodynamického režimu mazania do hraničnému režimu, alebo do konca suchéhotrenia. V súčasnosti přísady tohto typu sa pridávajú do leteckého petroleja a do motoro-vých naft vyrábaných pře extrémně nízké klimatické podmienky, alebo obsahujúcich kompo-nenty získané při hydrogenačnom krakovaní olejových destilátov. Středné destiláty z hydro-kraku sú příliš "suché", ich nedostatočná mazivosť móže spůsobiť zvýšené opotrebenie ale-bo zadieranie vstrekovacích čerpadiel vznětových niotorov.

Motorové nafty sa zušlachťujú najma přísadami zlepšujúcimi ich nízkoteplotně, spalo-vacie a skladovacie vlastnosti. Mazivostné vlastnosti "suchých" motorových náft získanýchzo středných destilátov produktu hydrogenačného krakovania možno zlepšit’ prídavkom 3 až7 % hmot. rafinovaného minerálneho oleja, čo však zhoršuje spalovacie vlastnosti takejtomotorovej nafty, najma v smere zvýšenia dymenia dieselových motorov. Do leteckého petrole-ja sa zvyčajne pridávajú různé aditívy na zvýšenie rozpustnosti vody na báze etylénglykol-éterov zabraňujúce tvorbě ladu v palivovej sústave tryskového motora, aditívy zabraňujúcevzniku statickej elektřiny pri přečerpávaní paliva a antioxidačné přísady na zlepšeniejeho tepelnochemickej stálosti. V súčasnosti známe a v priemyselnom meradle aplikovanépřísady zlepšujúce protioderové vlastnosti paliv sú prevažne na báze dimérov mastných ky-selin bu3 samotných alebo obsahujúcich zvyškové množstva katalyzátore použitého pri ichsyntéze vo formě esterov kyseliny fosforečnej. Taktiež sú známe aditívy na báze nafténo-vých kyselin získaných z frakcií s destilačným rozmedzím v rozsahu teplůt 130 až 390 °Cnachádzajúcich sa v ropě so špeciálnym typovým zložením. Spomínané protioderové přísadyzaručujú dostatočné mazacie vlastnosti pálívám pre vznětové a tryskové motory, avšak ne-výhodou napr. naftenových kyselin je, že majú vysokú hustotou a kinematické viskozitu prinižších teplotách, pri manipulácii s nimi je třeba dodržiavať zvláštně bezpečnostně před-pisy, nakolko ich koncentrovaný roztok je silné korozívny. Naviac, surovinové zdroje přeich výrobu sú obmedzené. Nevýhoda použitia polárných látok napr. na báze diméru kyselinylinolovej spočívá v tom, že při ich aplikácii sa znižuje vodný separometrický index le-teckého petroleja a ich pozitivny účinok na mazivostné vlastnosti sa prejavuje až při vyš-ších koncentráciach (40 až 00 ppm hmot.).

Nedostatky tohto druhu odstraňuje protioderová (mazivostná) přísada do paliv pre vzně-tové alebo tryskové motory podlá vynálezu, ktorej hlavnou zložkou tvoriacou minimálně 85 %hmot. celej přísady je zmes esterov jednofunkčných a/alebo dvojfunkčných a/alebo trojfunk-čných a/alebo štvorfunkčných alkoholov a karboxylových kyselin připravená synteticky a/alebo CS 275894 B 6 2 získaná z rastlinných prekurzorov, pričom počet atómov uhlíka v alkoholovej časti esterovje v intervale od 2 do 18 a počet atómov uhlíka v acylových častiach esterov je v interva-le od 3 do 45. Karboxylové kyseliny můžu byť typické mastné kyseliny získané z různýchprírodných surovin, ako sú rastlinné oleje a živočišné oleje. Taktiež to můžu byť aj ky-seliny petrochemického původu připravené napr. na báze n-alkánov až C^q, ako aj na bá-ze alfa-olefínov získaných polymerizáciou etylénu. Výhodné vlastnosti přísady podl’a vynálezu sa dosiahnu, ak tieto karboxylové kyselinyobsahujú dvojné vazby a hotové estery obsahujú různé druhy kyselin tak z hl’adiska dížkyuhlíkatého reťazca, ako aj počtu dvojných vazieb v tomto reťazci.

Ako je tedy zřejmé, přísady pódia vynálezu možno připravit’ synteticky esterifikáciouvyššie uvedených alkoholov karboxylovými kyselinami alebo je možné ich získat’ z prírod-ných, prevažne rastlinných surovin.obsahujúcich chemické zléčeniny podl’a vynálezu. Sú toteda prevažne rafinované rastlinné oleje, napr. řepkový olej, slnečnicový olej, podzemni-cový olej, kličkový kukuřičný olej. sójový olej a podobné. Výhodou aplikácie protioderovej přísady podlá vynálezu je to, že nemá žiadne sekun-dárné nevhodné vplyvy na ostatně kvalitativně ukazovatele paliv pre vznětové a tryskovémotory. V motorových naftách naviac zvyšuje aj cetánové číslo o 1 až 2 jednotky a zlepšu-je ich nízkoteplotně vlastnosti. Pri aplikácii přísady podlá vynálezu sa nepozorovalažíadna korozívnosť. Doporučená koncentrácia pře aditívu pódia vynálezu na zlepšenie ma-zivosti paliv pře vznětové alebo tryskové motory je 0,0015 až 0,0040 % hmot.

Naledovné příklady dokumentujú výhody protioderovej přísady pódia vynálezu avšak beztoho, že by uvádzané skutečnosti v akomkoivek smere obmedzovali predmet vynálezu. Příklad 1 V laboratórnom meradle sa připravili modelové zmesi leteckého petroleja PL.l ažPL.3, ktoré obsahovali 0,003 ¾ hmot., protioderovej přísady A podlá.vynálezu,: resp. Ba·"·□.}mimo vynálezu. Modelová zmes PL.l obsahovala mazovostnú přísadu na báze rafinovaného,řep-kového oleja, ktorý je zmesou esterov mastných kyselin s glycerolom. Po hydrolýze řepko-vého oleja sa zistilo, že získaná zmes mastných kyselin obsahuje 57,5 % hmot. kyselinyolejovej, 19 ¾ hmot. kyseliny linolovej a 9 ¾ hmot. kyseliny linolénovej a 0,5 ¾ hmot.kyseliny erukovej.

Modelová zmes PL.2 obsahovala aditív 8 na báze naftenových kyselin získaných z pro-duktov lúhovania uhlovodíkovéj frakcie s destilačným rozmedzím z rozsahu teplůt 150 až360 °C nachádzajúcej sa v ropě so špeciálnym typovým zložením.

Modelová zmes PL.3 obsahovala dimér kyseliny linolovej s obsahom'0,01 ¾ hmot. esterukyseliny fosforečnej.

Hlavně ukazovatele základového leteckého petroleja sú uvedené v tabulke 1.

Mazivostné vlastnosti modelových zmesí leteckého petroleja PL.l až PL.3 sa ověřovaliv trvaní 1 hodiny při otáčkách 1 500 min-''' a konštantnom zatažení guličiek 150 N podlá mo-difikovanej metodiky IP 300 na štvorguličkovom přístroji typu PLINT 4GP, pričom modelovézmesi neboli zohrievané. Po vykonaní skúšok sa stanovila hodnota priemeru oderovej stopypře každé modelovú zmes, ktorá zahrnuje v sebe velkost’ opotrebovania. -Namerané experimen-tálně výsledky sú uvedené v tabulke 2 a sú porovnané s velkosťou opotrebovania leteckéhopetroleja bez aditívu (PL.4). Na základe získaných výsledkov možno konstatovat, že proti-oderové vlastnosti leteckého petroleja obsahujúceho aditív A podl’a vynálezu sú významnélepšie v porovnaní s leteckým petrolejom bez aditívu, resp. s aditívmi B a C komerčnejvýroby, v čom sa teda prejavuje novost’ a vyšší účinok přísady podl’a vynálezu. Na základeexperimentálnych výsledkov možno konstatovat’, že mazivostná přísada podlá vynálezu nevplý-va negativné na ostatně úžitkové vlastnosti modelovej zmesi leteckého petroleja, kým proti-oderová přísada C má negativny vplyv na hodnotu separometrického indexu. Ukázalo sa, žeseparometrický index sa znižuje o 15 jednotiek při koncentrácii 30 ppm hmot. aditívu C 3 CS 275894 B 6 v porovnaní s leteckým petrolejom bez aditívu, resp. o 11 jednotiek vzhladom na aditív Apódia vynálezu. Z hiadiska spolahlivej činnosti palivovej sústavy tryskového motora danýparameter má tiež velký význam, nakolko charakterizuje 1’ahkosť oddelovania vody z palivapři prevádzkovaní motora. Příklad 2

Mazivostné vlastnosti modelových zmesí leteckého petroleja PL.l až PL.4 připravenýchv zmysle příkladu 1 boli ověřované podl’a metodiky stanovenej v ČSN 656254. Hlavným ukazo-vateiom výsledku hodnotenia je najvyššie zaťaženie, pri ktorom ešte nedůjde k záderu guli-čiek. Stanovené hodnoty ČKS (číslo kuličkového stroje) sú uvedené v tabuike 3 a sú porovnáné s kritickým namáháním při zadretí pře letecký petrolej PL.4 bez aditívu. Z nameraných výsledkov vyplývá, že palivo obsahujúce aditív A podl’a vynálezu sa vy-značuje zlepšenými protizáderovými vlastnosfami a teda jeho chemické zloženie priaznivopůsobí v smere zníženia velkosti opotrebovanla vyjadrenej hodnotou ČKS. Příklad 3

Esterifikáciou pentaerytritolu so zmesou karboxylových kyselin s počtom uhlíka od 5do 12 bola synteticky připravená protioderová přísada D, ktorá bola přidávaná do letecké-ho petroleja v koncentrácii 0,0025 % hmot. (PL.5) a motorovej nafty získanej hydrokrakova-ním vakuových destilátov v koncentrácii 0,005 % hmot. (NM.2). Mazivostné vlastnosti mode-lových zmesí PL.5 a NM.l až NM.2 boli ověřované na štvorguličkovom přístroji typu PLINT (4GP pódia metodiky popísanej v příklade 1. Získané výsledky sú uvedené v tabuike 4 a súporovnané s hodnotami priemeru oderovej stopy pře letecký petrolej bez aditívu (PL.4) aneaditivovanou motorovou naftou NM.l. Příklad 4 V laboratórnom meradle bola urobená esterifikácia 1,6-hexándiolu so zmesou karboxy-lových kyselin majúcich počet uhlíkov od 28 do 35, ktoré boli připravené z alfa-olefínova s prídavkom kyseliny erukovej v koncentrácii 20 % hmot. Táto synteticky připravená pro-tioderová přísada E sa přidávala do základového leteckého petroleja (PL.4). Modelové zme-si leteckého petroleja obsahovali 0,002 % hmot., 0,003 hmot, a 0,004 % hmot, přísady E.Mazivostné vlastnosti modelových zmesí boli ověřované pódia metodiky ČSN 656254 a na štvor-guličkovom přístroji typu PLINT 4 GP pódia modifikovanéj metodiky IP 300 popísanej v pří-klade 1.

Namerané výsledky, ktoré sú uvedené v tabuike 5 a porovnané so získanými hodnotamipře letecký petrolej bez aditívu (PL.4) ukazujú, že při použití synteticky pripravenejprotioderovej přísady E sa dosahujú velmi dobré mazivostné vlastnosti modelových zmesíleteckého petroleja.

Tabulka 1

Kvalitativně ukazovatele leteckého petroleja bez přídavku přísady zlepšujúcej jehomazivostné vlastnosti

Kvalitativně ukazovatele Nameraná hodnota ' Hustota při 20 °C, kg.m_^ 792 2 -1 Kinematická viskozita, nim ,s - při 20 °C 1,52 - pri -40 °C 6,09 CS 275894 B 6

Tabulka 1- pokračovanie

Kvalitativně ukazovatele Nameraná hodnota Kyslosť, mgKOH/100 cn? paliva 0,03 Jódové číslo v gj/100 g paliva 0,07 Teplota vzplanutia v uzavretom kelímku, °C 47 Teplota kryštalizácie, °C -62 7 Termická stabilita statická, mg/100 cm 0,81 Termická stabilita dynamická podl’a metodiky JFTOT - strata tlaku na filtri 0 - úsady na predohrievači žiadne Výška nečadivého plamena, mm 25,60 Luminometrické číslo 58 Separometrický index 99 Obsah aromátov, % hmot. 14,300 Vodivost’, pSni-·*· 1,30

Tabulka 2

Vplyv přídavku 0,003 % hmot. protioderovej přísady A podlá vynálezu, resp. B a C mimovynálezu na mazivostné vlastnosti leteckého petroleja a na jeho ďalšie užitkové vlast-nosti v porovnaní so základovým palivom bez aditívu

Letecký petrolej mimo vynálezu podlá vynálezu PL.l - PL.2 PL.3 PL.4 Typ aditívu B C - A Priemer oderovej stopy, ΠΙΠ1 0,834 0,896 0,916 0,813 Ďalšie užitkové vlastnosti Luminometrické číslo 59 58 58 59 Separometrický index 94 84 99 95 Termická stabilita statická,mg/100 cm^ vzorky 1,70 0,99 0,81 1,07 Termická stabilita dyna-mická podl’a metody JFTOT - strata tlaku 0 0 0 0 - úsady na predohrievači 0 0 0 0 Elektrická vodivost’ pSm-''' 1,50 1,37 1,30 1,35 5 CS 275894 B 6

Tabulka 3

Hodnoty kritického naniáhania při zadretí guličkového stroja

Modelová zmes Najvyššie zaťaženie, priktorom ešte nedojde k zá- deru (N) Najnižšie zaťaženie přiktorom už důjde k záderu (N) PL.l 981 1 099 PL.2 893 991 PL.3 912 1 030 PL.4 873 981

Tabulka 4

Hodnoty priemeru oderovej stopy namerané podlá modifikovanéj metodiky IP 300za použitia vzoriek leteckého petroleja PL.4 a PL.5 a modelových zmesí moto-rových naft HM.l až NM.2

Vzorky Hodnota priemeru oderovej stopy(mm) Letecký petrolej bez přísady (PL.4) 0,916 Letecký petrolej PL.5 0,805 Motorová nafta NM.l 0,873 Motorová nafta NM.2 0,754

Tabulka 5

Vplyv přídavku protioderovej přísady E na mazivostné vlastnosti leteckéhopetroleja

Koncentrácia přísady v leteckom petroleji (% hmot ) 0 0,002 0,003 0,004 Metodika IP 300: - priemer oderovej stopy, mm 0,916 0,796 0,702 0,632

Claims (2)

1. CS 275894 B 6 6 Tabulka 5 - pokračovanie Koncentrácia přísady v leteckom petroleji(% hmot.) 0 0,002 0,003 0,004 Podťa ČSN 656254: - najvyššie zaťaženie, priktorom ešte nedojde k záderu, N - najnižšie zaťaženie, při ktorom už dojde k záderu, N 873 981 971 1 070 1 050 1 128 1 109 1 168 PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Protioderová přísada do paliv pre vznětové alebo tryskové motory, vyznačujúca sa tým,že jej hlavnou zložkou tvoriacou minimálně 85 % hmot. celej přísady je zmes esterovjednoťunkčných a/alebo dvojťunkčných a/alebo trojťunkčných a/alebo štvorfunkčných alko-holov a karboxylových kyselin, pričom počet atómov uhlíka v alkoholovej časti esterovje v intervale od 2 do 18 a počet atómov uhlíka v acylových častiach esterov je v in-tervale od 3 do 45 a doplňkovou zložkou sú příslušné alkoholy a karboxylové kyseliny.
2. 2. Protioderová přísada do paliv podťa bodu 1, vyznačujúca sa tým, že karboxylové kyseli-ny a acylové časti esterov sú rovnakého alebo rozneho typu tak z hladiska dlžky uhlí-katého reťazca ako aj počtu dvojitých vázieb v uhlíkatou! reťazci, ktorých počet je odnula do pať.