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

Description

Vynález sa týká přísady do paliv pre vznětové alebo tryskové motory, ktorá zlepšuje ich protioderové vlastnosti.

Na základe najnovších poznatkov možno uviesť, že náročné požiadavky cestnej a leteckej dopravy na palivo sa nedajú splnit len prostredníctvom súčasných alebo perspektivných technologií spracovania ropy. Z hladiska spol’ahlivej činnosti palivovej sústavy vznětového a tíež aj tryskového motora js nevyhnutné, aby sa z paliva v širokom teplotnom intervale nevylučovala žiadna pevná fáza, či už vo formě kryštálikov n-alkánov, ladu, alebo vo formě živičných látok, ktoré by zhoršovali prietok paliva a zvyšovali opotrebovanie súčastí palivovej sústavy. Ukázalo sa, že prídavkom zušlachťujúcich přísad do paliv pře vznětové a tryskové motory možno účinné zlepšit ich užitkové vlastnosti. Přísady aplikované pri výrobě leteckého petroleja a motorovej nafty musia byť v nich dobré rozpustné, nesmú sa z nich vylúčiť ani za extrémně nízkých teplot a vymývat’ sa vodou. Taktiež při dlhodobom skladovaní paliva obsahujúceho aditív sa nesmie měnit jeho chemické zloženie a účinnost’.

Hydrogenačne vysokorafinované pálivá pre vznětové a tryskové motory zbavené heteroorganických polárných látok majú nedostatočné mazacie vlastnosti, od ktorých v značnej miere závisí spolahlivosť palivovej sústavy. Výsledky dlhodobých aplikačných skúšok paliva pre tryskové motory poukázali na to, že jedným z vážných faktorov vplývajúcich na opotrebovanie sférických ploch plunžérov palivových čerpadiel sú protioderové a protizáderové vlastnosti leteckého petroleja. Danů problematiku možno riešiť prídavkom přísad zlepšujúcich protioderové vlastnosti paliva. Přísady zlepšujúce mazivosť spevňujú mazací film tým spůsobom, že sa viažu na kovové plochy. Uplatňujú sa tam, kde je nebezpečenstvo přechodu z hydrodynamického režimu mazania do hraničnému režimu, alebo do konca suchého trenia. V súčasnosti přísady tohto typu sa pridávajú do leteckého petroleja a do motoro- * vých náft vyrábaných pře extrémně nízké klimatické podmienky, alebo obsahujúcich komponenty získané při hydrogenačnom krakovaní olejových destilátov. Středné destiláty z hydrokraku sú příliš suché, ich nedostatečná mazivosť móže spůsobiť zvýšené opotrebenie alebo zadieranie vstrekovacích čerpadiel vznětových motorov.

Motorové nafty sa zušlachťujú najma přísadami zlepšujúcimi ich nízkoteplotně, spal’ovacie a skladovacie vlastnosti. Mazivostné vlastnosti suchých motorových náft získaných zo středných destilátov produktu hydrogenačného krakovania možno zlepšit’ prídavkom 3 až 7 % hmot, rafinovaného minerálneho oleja, čo však zhoršuje spal’ovacie vlastnosti takejto motorovej nafty, najma v smere zvýšenia dymenia dieselových motorov. Do leteckého petroleja sa zvyčajne pridávajú rožne aditívy na zvýšenie rozpustnosti vody na báze etylénglykoléterov zabraňujúce tvorbě ladu v palivovej sústave tryskového motora, aditívy zabraňujúce vzniku statickej elektřiny pri přečerpávaní paliva a antioxidačné přísady na zlepšenie jeho tepelnochemickej stálosti. V súčasnosti známe a v priemyselnom meradle aplikované přísady zlepšujúce protioderové vlastnosti paliv sú prevažne na báze dimérov mastných kyselin buď samotných alebo obsahujúcich zvyškové množstva katalyzátore použitého pri ich syntéze vo forme esterov kyseliny fosforečnej. Taktiež sú známe aditívy na báze naftenových kyselin získaných z frakclí s destilačným rozmedzím v rozsahu teplůt 130 až 390 °C nachádzajúcich sa v rope so špeciálnym typovým zložením. Spomínané protioderové přísady zaručujú dostatočné mazacie vlastnosti pálívám pre vznětové a tryskové motory, avšak nevýhodou napr. naftenových kyselin je, že majú vysokú hustotou a kinematické viskozitu pri nižších teplotách, pri manipulaci! s nimi je třeba dodržiavať zvláštně bezpečnostně předpisy, nakolko ich koncentrovaný roztok je silné korozívny. Naviac, surovinové zdroje pře ich výrobu sú obmedzené. Nevýhoda použitia polárných látok napr. na báze diméru kyseliny linolovej spočívá v tom, že při ich aplikácii sa znižuje vodný separometrický index leteckého petroleja a ich pozitivny účinok na mazivostné vlastnosti sa prejavuje až při vyšších koncentráciach (40 až 00 ppm hmot.).

Nedostatky tohto druhu odstraňuje protioderová (mazivostná) přísada do paliv pre vznětové alebo tryskové motory podlá vynálezu, ktorej hlavnou zložkou tvoriacou minimálně 85 % hmot, celej přísady je zmes esterov jednofunkčných a/alebo dvojfunkčných a/alebo trojfunkčných a/alebo štvorfunkčných alkoholov a karboxylových kyselin připravená synteticky a/alebo

CS 275894 B 6 získaná z rastlinných prekurzorov, pričom počet atómov uhlíka v alkoholové] časti esterov je v intervale od 2 do 18 a počet atómov uhlíka v acylových častiach esterov je v intervale od 3 do 45. Karboxylové kyseliny můžu byť typické mastné kyseliny získané z různých prírodných surovin, ako sú rastlinné oleje a živočišné oleje. Taktiež to můžu byť aj kyseliny petrochemického původu připravené napr. na báze n-alkánov 0^ až C^g, ako aj na báze alfa-olefínov získaných polymerizáciou etylénu.

Výhodné vlastnosti přísady podlá vynálezu sa dosiahnu, ak tieto karboxylové kyseliny obsahujú dvojné vazby a hotové estery obsahujú různé druhy kyselin tak z hl’adiska dížky uhlíkatého reťazca, ako aj počtu dvojných vazieb v tomto reťazci.

Ako je tedy zřejmé, přísady podl’a vynálezu možno připravit’ synteticky esterifikáciou vyššie uvedených alkoholov karboxylovými kyselinami alebo je možné ich získat’ z prírodných, prevažne rastlinných surovin.obsahujúcich chemické zlúčeniny podlá vynálezu. Sú to teda prevažne rafinované rastlinné oleje, napr. řepkový olej, slnečnicový olej, podzemnicový olej, kličkový kukuřičný olej, sójový olej a podobné.

Výhodou aplikácie protioderovej přísady podlá vynálezu je to, že nemá žiadne sekundárné nevhodné vplyvy na ostatně kvalitativně ukazovatele paliv pre vznětové a tryskové motory. V motorových naftách naviac zvyšuje aj cetánové číslo o 1 až 2 jednotky a zlepšuje ich nízkoteplotně vlastnosti. Pri aplikácii přísady podlá vynálezu sa nepozorovala žiadna korozívnosť. Doporučená koncentrácia pře aditívu podfa vynálezu na zlepšenie mazivosti paliv pre vznětové alebo tryskové motory je 0,0015 až 0,0040 % hmot.

Naledovné příklady dokumentujú výhody protioderovej přísady podlá vynálezu avšak bez toho, že by uvádzané skutečnosti v akomkofvek smere obmedzovali predmet vynálezu.

Příklad 1

V laboratórnom meradle sa připravili modelové zmesi leteckého petroleja PL.l až PL.3, které obsahovali 0,003 ¾ hmot., protioderovej přísady A podl’a. vynálezu,: resp. Ba·' □ .5 mimo vynálezu. Modelová zmes PL.l obsahovala mazovostnú přísadu na báze rafinovaného,řepkového oleja, který je zmesou esterov mastných kyselin s glycerolom. Po hydrolýze řepkového oleja sa zistilo, že získaná zmes mastných kyselin obsahuje 57,5 % hmot, kyseliny olejovej, 19 ¾ hmot, kyseliny linolovej a 9 ¾ hmot, kyseliny linolénovej a 0,5 ¾ hmot, kyseliny erukovej.

Modelová zmes PL.2 obsahovala aditív B na báze naftenových kyselin získaných z produktov lúhovania uhlovodíkové] frakcie s destilačhým rozmedzím z rozsahu teplůt 150 až 360 °C nachádzajúcej sa v rope so špeciálnym typovým zložením.

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

Hlavně ukazovatele základového leteckého petroleja sú uvedené v tabul’ke 1.

Mazivostné vlastnosti modelových zmesi leteckého petroleja PL.l až PL.3 sa ověřovali v trvaní 1 hodiny při otáčkách 1 500 min^-·'· a konštantnom zataženi guličiek 150 N podl’a modifikované] metodiky IP 300 na štvorguličkovom přístroji typu PLINT 4GP, pričom modelové zmesi neboli zohrievané. Po vykonaní skúšok sa stanovila hodnota priemeru oderovej stopy pře každú modelovú zmes, ktorá zahrnuje v sebe velkost’ opotrebovania. Namerané experimentálně výsledky sú uvedené v tabul’ke 2 a sú porovnané s velkosťou opotrebovania leteckého petroleja bez aditívu (PL.4). Na základe získaných výsledkov možno konštatovať, že protioderové vlastnosti leteckého petroleja obsahujúceho aditív A podl’a vynálezu sú významné lepšie v porovnaní s leteckým petrolejom bez aditívu, resp. s aditívmi B a C komerčnej výroby, v čom sa teda prejavuje novost’ a vyšší účinok přísady podl’a vynálezu. Na základe experimentálnych výsledkov možno konštatovať, že mazivostná přísada podlá vynálezu nevplýva negativné na ostatně úžitkové vlastnosti modelovej zmesi leteckého petroleja, kým protioderová přísada C má negativny vplyv na hodnotu separometrického indexu. Ukázalo sa, že separometrický index sa znižuje o 15 jednotiek pri kuncentrácii 30 ppm hmot, aditívu C

CS 275894 8 6 v porovnaní s leteckým petrolejem bez aditívu, resp. o 11 jednotiek vzhladom na aditív A podl’a vynálezu. Z hl’adiska spolahlivej činnosti palivovej sústavy tryskového motora daný parameter má tiež velký význam, nakolko charakterizuje lahkosť oddelovania vody z paliva při prevádzkovaní motora.

Příklad 2

Mazivostné vlastnosti modelových zmesi leteckého petroleja PL.l až PL.4 připravených v zmysle příkladu 1 boli ověřované podl’a metodiky stanovenej v ČSN 656254. Hlavným ukazovatelom výsledku hodnotenia je najvyššie zaťaženie, pri ktorom ešte nedójde k záderu guličiek. Stanovené hodnoty ČKS (číslo kuličkového stroje) sú uvedené v tabul’ke 3 a sú porovnané s kritickým namáháním při zadretí pre letecký petrolej PL.4 bez aditívu.

Z nametaných výsledkov vyplývá, že palivo obsahujúce aditív A podl’a vynálezu sa vyznačuje zlepšenými protizáderovými vlastnosťami a teda jeho chemické zloženie priaznivo pósobí v smere zníženia velkosti opotrebovania vyjadrenej hodnotou ČKS.

Příklad 3 ,

Esterifikáciou pentaerytritolu so zmesou karboxylových kyselin s počtom uhlíka od 5 do 12 bola synteticky připravená protioderová přísada D, ktorá bola přidávaná do leteckého petroleja v koncentrácii 0,0025 % hmot. (PL.5) a motorovej nafty získanej hydrokrakovaním vakuových destilátov v koncentrácii 0,005 % hmot. (NM.2). Mazivostné vlastnosti modelových zmesi PL.5 a NM.l až NM.2 boli ověřované na štvorguličkovom přístroji typu PLINT ₍ 4GP podlá metodiky popísanej v příklade 1. Získané výsledky sú uvedené v tabul’ke 4 a sú porovnané s hodnotami priemeru oderovej stopy pre letecký petrolej bez aditívu (PL.4) a neaditivovanou motorovou naftou NM.l.

Příklad 4

V laboratórnom meradle bola urobená esterifikácia 1,6-hexándiolu so zmesou karboxylových kyselin majúcich počet uhlíkov od 28 do 35, ktoré boli připravené z alfa-olefínov a s přídavkem kyseliny erukovej v koncentrácii 20 % hmot. Táto synteticky připravená protioderová přísada E sa přidávala do základového leteckého petroleja (PL.4). Modelové zmesi leteckého petroleja obsahovali 0,002 % hmot., 0,003 % hmot, a 0,004 % hmot, přísady E. Mazivostné vlastnosti modelových zmesi boli ověřované podlá metodiky ČSN 656254 a na štvorguličkovom přístroji typu PLINT 4 GP podlá modifikovanéj metodiky IP 300 popísanej v příklade 1.

Namerané výsledky, ktoré sú uvedené v tabulke 5 a porovnané so získanými hodnotami pře letecký petrolej bez aditívu (PL.4) ukazujú, že při použití synteticky pripravenej protioderovej přísady E sa dosahujú velmi dobré mazivostné vlastnosti modelových zmesi leteckého petroleja.

Tabulka 1

Kvalitativně ukazovatele leteckého petroleja bez přídavku přísady zlepšujúcej jeho mazivostné vlastnosti

Kvalitativně ukazovatele	Nametaná hodnota
' Hustota pri 20 °C, kg.m-·5 2 -1 Kinematická viskozita, mm .s	792
- při 20 °C	1,52
- pri -40 °C	6,09

CS 275894 B 6

Tabulka 1- pokračovanie

Kvalitativně ukazovatele	Nameraná hodnota
Kyslosť, mgl<0H/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 podlá 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’, pSm-·'·	1,30

Tabulka 2

Vplyv přídavku 0,003 % hmot, protioderovej přísady A podlá vynálezu, resp. B a C mimo vynálezu na mazivostné vlastnosti leteckého petroleja a na jeho ďalšie užitkové vlastnosti 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, mm	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 dynamická podlá metody JFTOT - strata tlaku	0	0	0	0
- úsady na predohrievači	0	0	0	0
Elektrická vodivost’ pSm-1	1,50	1,37	1,30	1,35

CS 275894 B 6

Tabulka 3

Hodnoty kritického naniáhania při zadretí guličkového stroja

Modelová zmes	Najvyššie zaťaženie, pri ktorom ešte nedojde k záderu (N)	Najnižšie zaťaženie při ktorom 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 300 za použitia vzoriek leteckého petroleja PL.4 a PL.5 a modelových zmesí motorových naft NM.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 leteckého petroleja

	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

CS 275894 B 6

Tabulka 5 - pokračovanie

	Koncentrácia přísady v (% hmot	leteckom )	petroleji
	0	0,002		0	003	0,004
Podlá ČSN 656254:
- najvyššie zaťaženie, pri ktorom ešte nedojde k záderu, N	873	971		1	050	1 109
- najnižšie zaťaženie, při ktorom už dojde k záderu, N	981	1 070		1	128	1 168

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (2)

1. 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 esterov jednoťunkčných a/alebo dvojíunkčných a/alebo trojfunkčných a/alebo štvorfunkčných alkoholov a karboxylových kyselin, pričom počet atómov uhlíka 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 a doplňkovou zložkou sú příslušné alkoholy a karboxylové kyseliny.
2. 2. Protioderová přísada do paliv podlá bodu 1, vyznačujúca sa tým, že karboxylové kyseliny a acylové časti esterov sú rovnakého alebo rozneho typu tak z hladiska dlžky uhlíkatého reťazca ako aj počtu dvojitých vázieb v uhlíkatom reťazci, ktorých počet je od nula do pať.