CZ148598A3

CZ148598A3 - Detergentní aditivní prostředek pro dieselové palivo, prostředek dieselového paliva, který ho obsahuje, způsob jeho výroby, způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru a způsob zabránění jejich tvoření

Info

Publication number: CZ148598A3
Application number: CZ981485A
Authority: CZ
Inventors: Elaine C. Decanio; Sheldon Herbstman; Benjamin J. Kaufman; Brian L. Papke
Original assignee: Texaco Development Corporation
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1998-12-16
Also published as: EP0885276A1; MX9803942A; NO982253D0; US5925151A; NO982253L; BR9706779A; ID21020A; CA2238000A1; JP2000500823A; TR199800879T1; PL326606A1; SK65398A3; EE9800142A; BA98309A; AU4421997A; KR19990067688A; YU21898A; GEP20002097B; MD980146A; WO1998012282A1

Description

Detergentní aditivní prostředek pro dieselové palivo, prostředek dieselového paliva, který ho obsahuje, způsob jeho výroby, způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru a způsob zabránění jejich tvoření

Oblast techniky

Předložený vynález se týká detergentního aditivního prostředku pro dieselové palivo, prostředku dieselového paliva, který ho obsahuje, způsobu výroby tohoto prostředku, způsobu odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru a způsobu zabránění jejich tvoření. Podrobněji - tento vynález se týká detergentních aditivních prostředků, které obsahují polyisobutylenmonosukcinimid polyethylenpolyaminu s nízkou molekulovou hmotností a aromatické uhlovodíkové ředidlo. Tento vynález se dále týká způsobů, které používají takové detergentní aditivní prostředky v dieselových palivech pro odstraňování a zabránění koroze a usazenin v palivových a mazacích částech motoru.

Dosavadní stav techniky

Komerční dieselová paliva obsahují nečistoty, která mohou vést k ukládání pevných látek a pryskyřic v motorech během spalování paliva. Tyto problémy s usazeninami v motoru jsou významnější u dieselových paliv než u benzínových paliv, protože dieselová paliva obvykle obsahují větší koncentrace materiálů s vysokou molekulovou hmotností. Tepelný rozklad těchto materiálů vytváří nerozpustné usazeniny v motoru, které mohou snižovat účinnost motoru a nakonec mohou vést ke korozi nebo blokování vstřikovačů paliva a dalších rozhodujících pracovních prvků motoru. Nerozpustné částice mohou být zavedeny také z vnějšího prostředí během zpracování, dopravy nebo čerpání paliva.

Jednou žádoucí funkcí palivového aditiva je dát palivové směsi takové detergentní vlastnosti, aby se zabránilo nechtěnému ukládání pevných látek během normální funkce motoru. V ideálním případě se dříve usazené materiály mohou přidaným de9 ♦· tergentním Činidlem rozpouštět, což potenciálně zvyšuje výkon motoru. Materiály, které způsobují vlastnosti chránící proti korozi, jsou žádoucí také pro prodloužení životnosti motoru.

Jako detergentní činidla pro palivové a pro mazací prostředky se používají sukcinimidové sloučeniny, při čemž sukcinimidové sloučeniny jsou obecně rozpustné ve zředěné kapalině olejů nebo glykolů. Například USA patent Č. 5 518 511 popisuje použití benzínového detergentního prostředku obsahujícího polyisobutylensukcinimidy a ředící oleje, jako je polypropylenglykol, na jednom konci uzavřený, stejně jako jiné složky, jako jsou antioxidační činidla, činidla snižující kouřivost a nemrznoucí činidla.

USA patent číslo 5 334 228 popisuje aditivní činidla pro regulaci usazenin a palivové prostředky obsahující polyalkenylsukcinimidy a diamondoidové nosné kapaliny, jako je adamantan, diamantan, triamantan a tetramantan. USA patent č. 5 114 435 popisuje prostředek, který obsahuje polyalkylensukcinimid, polyalkylen a minerální olej pro odstraňování a zabránění usazeninám v motoru pro použití v benzínových a dieselových palivech. USA patent Č. 5 264 004 popisuje reakční produkt aldehydu, uhlovodíkového sukcinimiddimeru a heteroatomem substituované kyseliny benzoové jako vícefunkčního aditiva pro palivo a mazadlo. Disukcinimidový produkt se vyrábí s minerálním olejem, syntetickým olejem nebo směsí tuků. USA patent 4 501 597 popisuje použití polyalkylenamin-sukcinimid-oxamidů jako palivových detergentních činidel, při čemž alespoň 30 % aminových skupin je derivatizováno kyselinou šťavelovou.

V oblasti techniky existuje potřeba zlepšených detergentních aditivních prostředků pro dieselová paliva, která odstraňují nebo zabraňují usazeninám v motoru a která odstraňují nebo zabraňují jejich korozním účinkům.

Detergentní aditivní prostředky podle předloženého vynálezu obsahují polyisobutylenmonosukcinimid obecného vzorce • 9 • *

v němž R znamená polyisobutylenovou skupinu s číselným průměrem molekulových hmotností mezi 900 a 1100 a M znamená číslo od 1 do 5, a aromatické uhlovodíkové ředidlo. Detergentní aditivní prostředek podle vynálezu se s výhodou používá v dieselovém palivu pro odstraňování nebo zabránění vzniku usazenin v motoru a pro odstranění nebo zabránění jejich korozních účinků.

Polyisobutylenmonosukcinimidová sloučenina používaná v detergentních aditivních prostředcích podle vynálezu znamená s výhodou polyisobutylenmonosukcinimid polyethylenpolyaminu s nízkým číselným průměrem molekulových hmotností, s výhodou v rozmezí 900 až 1100, nejvýhodněji 1000. Polyethylenpolyamin je s výhodou vybrán ze skupiny sestávající z ethylendiaminu, diethylentriaminu, triethylentetraminu, tetraethylenpentaminu a pentaethylenhexaminu, výhodněji znamená triethylentetramin. Polyisobutylenmonosukcinimid polyethylenpolyaminu se může připravovat konvenčními způsoby z bezprostředních prekursorů komerčně dostupných od Amoco chemical Company and Aldrich Chemical Company.

Polyisobutylenmonosukcinimidová sloučenina je s výhodou v detergentním aditivním prostředku přítomna v množství od 50 do 80 % hmotn., výhodněji v množství 70 % hmotn. Jestliže se detergentní aditivní prostředek přidává k dieselovému palivu, polyisobutylenmonosukcinimidová sloučenina je s výhodou v tomto prostředku dieselového paliva přítomna v množství 2,2664 až 67,992 KSTL (kg na 100 000 1 paliva), výhodněji v množství 4,5325 až 33,996 KSTL, nejvýhodněji 5,666 až 22,664 KSTL.

Detergentní aditivní prostředek s výhodou obsahuje uhlovo···« · ♦ · 4 · * ··

A · · · · · ··· · ·♦· · · **· · · · · · · «· ** *« ·· · dikové ředidlo, které s výhodou znamená aromatické uhlovodíkové ředidlo. Uhlovodíkovým ředidlem může být toluenový extrakt a rozpouštědlo Shellsolv AB, xylen, Aromatic 150, Aromatic 100, Aromatic 200 a HAN 857, výhodněji Shellsolv AB. Shellsolv AB je komerčně dostupný od Shell Chemical Company. Toluenový extrakt, xylen, Aromatic 150, Aromatic 100, Aromatic 200 a HAN 857 jsou komerčně dostupné od Exxon Chemical Company. Uhlovodíkové ředidlo je s výhodou přítomno v detergentním aditivním prostředku v množství 20 až 50 % hmotn., výhodněji v množství 30 % hmotn.

Ve výhodném provedení prostředek dieselového paliva podle vynálezu obsahuje jako hlavní část palivový olej středního destilátu s teplotou varu v rozmezí od 171 do 317 °C a jako menší část detergentní dieselové palivo podle předloženého vynálezu. Dieselová paliva obsahující méně než 500 ppm síry jsou obvykle považována za dieselová paliva s nízkým obsahem síry. Detergentní aditivní prostředek podle vynálezu se s výhodou přidává k dieselovému palivu v takovém množství, které je dostatečné pro odstranění nebo zabránění usazenin v motoru, jestliže pracuje s tímto prostředkem dieselového paliva, a tak brání korozním účinkům těchto usazenin. Výhodněji se detergentní aditivní prostředek podle vynálezu přidává k dieselovému palivu v takovém množství, aby dieselové palivo obsahovalo od 2,2664 do 67,992 KSTL aktivního detergentu. Detergentní aditivní prostředek podle vynálezu se může používat v dieselovém palivu jak s vysokým tak s nízkým obsahem síry.

Následující příklady jsou zde uvedeny pro demonstraci výhodných provedení tohoto vynálezu. Odborníci z oblasti techniky by měli vzít v úvahu, že způsoby popsané v příkladech, které představují způsoby popsané autory vynálezu, fungují dobře v praktickém provádění vynálezu a jsou tedy považovány za příklady představující výhodné způsoby jejich praktického používání. Odborníci z oblasti techniky by však měli vzít v úvahu, že ve specifických provedeních, která jsou zde popsána, lze vzhledem k předloženému popisu provést mnoho změn a při tom se stále jei ště získává podobný výsledek bez toho, aby došlo k odchýlení se od ducha a rozsahu vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příprava prostředku polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu v aromatickém uhlovodíkovém ředidle

Anhydrid póly(isobutenyl)jantarové kyseliny (1315,0 g, 1,00 molu, připravený z pólyisobutylénu o přibližném Číselném průměru molekulové hmotnosti 1000 (Indopol H-100 dodávaný Amoco Chemical Company)), byl vložen do 51 trojhrdlé baňky opatřené mechanickým míchadlem, teploměrem, přívodem dusíku a zpětným chladičem. Přidá se aromatické uhlovodíkové rozpouštědlo Shellsolv AB (981,0 g), otevře se přívod dusíku a směs se zahřeje na 60 °C. Přidá se triethylentetramin (TETA, Aldrich Chemical, 131,62 g, 0,900 molu) a teplota se zvýší na 120 °C. Po 1 h se teplota zvýší na 160 °C a tato teplota se udržuje další 2,0 h. Teplá směs se zfiltruje pomocným materiálem filtru infuzoriové zeminy. Produkt (přibližně 70% (hmotn.) koncentrát) poskytl následující analýzu: 2,12 % hmotn. dusíku, číslo celkové kyselosti (TAN, ASTM D 974) = 1,55, číslo celkové bazicity (TBN, ASTM D 2896) = 50.

Příklad 2

Test Cummins N-14 ochrany proti korozi

Test ochrany proti korozi Cummins N-14 byl použit pro vyhodnocení ochrany polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu s číselným průměrem molekulové hmotnosti 1000 (H-100) a polysiobutylenmonosukcinimid-triethylentetraminového analogu s číselným průměrem molekulové hmotnosti 1290 (H-300) proti korozi. Test Cummins 154 měří změnu rychlosti toku kapaliny otvorem vstřigkovací trysky. Koroze vstřikovací trysky způsobí zvý6 šení rychlosti toku. Přidání ochranných Činidel ke kapalině může zabránit nebo minimalizovat zvýšení rychlosti toku otvorem. Zvýšení menší než 0,6 % je považováno za přijatelné, zatímco zvýšení menší než 0,03 % je považováno za mimořádně dobré.

Byly vyrobeny směsi s množstvím 11,332, 22,664 a 33,996 KSTL (kg na 100 000 litru paliva) H-300 polyisobutylenmonosukcinimid triethylentetraminu v Howellově základním palivu a směs H-100 polyisobutylenmonosukcinimid triethylentetraminu v množství 16,998 KSTL. Tyto čtyři směsi a kontrolní kapalina Howellova základního paliva bez aditiva chránícího proti korozi byly testovány testem Cummins N-14 ochrany proti korozi. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1

Test ochrany proti korozi Cummins N-14 palivové aditivum zvýšení průtoku v % obj.

žádné (Howellovo základní palivo) 11,332 KSTL H-300 polyisobutylen-monosukcinimidu TETA 22,664 KSTL H-300 polyisobutylen-monosukcinimidu TETA 33,996 KSTL H-300 polyisobutylen-monosukcinimidu TETA 16,998 KSTL H-100 polyisobutylen-monosukcinimidu TETA

7.2 % 3.3 % 2,1 % 2,1 % 0,2 %

Výsledky zřetelně ukazují účinnost H-100 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu při ochraně vstřikovací trysky před korozí. Paliva obsahující H-300 polyisobutylenmonosukcinimid triethylentetraminu vykazují větší ochranu proti korozi při srovnání s neošetřeným palivem, při čemž vykazují vyšší zvýšení rychlosti průtoku než 0,6 % nutných pro přijatelné hodnocení. Palivo, které obsahuje H-100 polyisobutylenmonosukcinimid triethylentetramin v množství 16,998 KSTL, vykazuje ochranu před korozí s přijatelným hodnocením pod 0,6% zvýšením rychlosti toku.

Příklad 3

Test detergence Cummins L-10

Test detergence Cummins L-10 byl použit pro srovnání detergentních vlastností H-100 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu a analoga H-300 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu. Usazenina Cummins L-10 měří čistotu vstřikovací trysky po projití paliva. Usazeniny na vstřikovací trysce vedou ke snížení rychlosti toku. Přidání činidel s detergentními vlastnostmi k palivu může zabránit nebo minimalizovat ukládání materiálů na vstřikovací trysku. Snížení rychlosti toku menší než 7 % je hodnoceno jako přijatelné, zatímco snížení menší než 6 % je hodnoceno jako mimořádně dobré. CRC hodnocení menší než 25 je považováno za přijatelné, zatímco hodnocení menší než 10 je považováno za mimořádně dobré.

Byly vyrobeny směsi H-300 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu v množství 11,332, 22,664 a 33,996 KSTL v dieselově palivu a směs H-100 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu v množství 16,998 KSTL. Tyto čtyři směsi a kontrolní kapalina dieselová paliva bez detergentního aditiva byly testovány testem detergence Cummins N-10. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 2.

* · ·

· 4 · ··» · ··· · * · · · · · · 4

Tabulka 2

Výsledky testu detergence Cummins N-10

palivové aditivum zákl	adní	snížení rychlosti	CRC hod-
dusík	toku v % obj.	nocení
žádné (dieselovo palivo)	0	5,4	25-27
11,332 KSTL H-300 polyisobu-
tylen-monosukcinimidu TETA	0,38	4,2	22,8
22,664 KSTL H-300 polyisobu-
tylen-monosukcinimidu TETA	0,76	4,3	13,1
33,996 KSTL H-300 polyisobu-
tylen-monosukcinimidu TETA	1,14	4,8	16,2
16,998 KSTL H-100 polyisobu-
tylen-monosukcinimidu TETA	0,75	1,0	9,4

Tyto výsledky ukazují výborné detergentní vlastnosti H-100 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu při měření jak snížení rychlosti toku tak na stupnici CRC hodnocení. Na základě obsahu dusíku by se očekávalo, že dieselové palivo obsahující 33,996 KSTL H-300 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu by mělo mít nejlepší provedení testu detergence L-10, protože obsah základního dusíku je obecným indikátorem detergentních vlastností. Mimořádně dobré provedení H-100 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu tedy směřuje proti předpovědím založeným na obsahu dusíku.

Příklad 4

Olejový test usazenin MWM-B

Olejový test usazenin MWM-B stanovuje tendence usazování v oblasti pístu jednoválcového dieselového motoru pracujícího při 2200 ot/min po dobu 50 hodin. V naší modifikaci tohoto tes• ♦ · · * · * · • · · · * * · · • · · · · · ··♦ ♦ ·♦· ♦ · ·«··* ♦ ♦ · · ·*· *« ·· ·· ♦· *· tu bylo základní palivo a olej konstantní a měnilo se množství a typ aditiva v palivu. Paliva obsahující aditiva byla srovnávána s referenčním dieselovým palivem s vysokým obsahem síry (obsah síry 1 % hmotn.). Byl stanoven účinek aditiva na váznutí kroužků, na opotřebení a na akumulaci usazenin hodnocením pístu, při čemž vyšší hodnoty znamenají lepší provedení pístu.

Tabulka 3

Test čistoty pístu MWM-B

palivové	aditivum	hodnocení pístu
základní	palivo	56
základní	palivo a H-300 polyisobutylen-
monosukcinimid TETA	46
základní	palivo a H-100 polyisobutylen-
monosukcinimid TETA	61,8

Tyto výsledky ukazují příznivé účinnky H-100 polyisobutylenmonosukcinimidu triethylentetraminu v tomto testu při srovnání jak se základním palivem tak se základním palivem obsahujícím H-300 polyisobutylenmonosukcinimid triethylentetraminu.

I když prostředky a způsoby podle tohoto vynálezu byly popsány v pojmech výhodných provedení, odborníkovi z oblasti techniky bude zřejmé, že u zde popsaného způsobu lze použít změny, aniž by tím došlo k odchýlení se od konceptu, ducha a rozsahu vynálezu. Všechny podobné substituce a modifikace zřejmé odborníkům z oblasti techniky jsou považovány za substituce a modifikace v duchu, rozsahu a konceptu tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Detergentní aditivní prostředek pro dieselové palivo, vyznačující se tím, že obsahuje polyisobutylenmonosukcinimid obecného vzorce v němž R znamená pólyisobutylenovou skupinu s číselným průměrem molekulových hmotností mezi 900 a 1100 a M znamená číslo od 1 do 5, a aromatické uhlovodíkové ředidlo.
2. Detergentní aditivní prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že koncentrace polyisobutylenmonosukcinimidu v tomto detergentním aditivním prostředku je 50 až 80 % hmotn.
3. Detergentní aditivní prostředek podle nároku 2, vy- značující se tím, že koncentrace polyisobutylenmonosukcinimidu v tomto detergentním aditivním prostředku je 70 % hmotn.

4. Detergentní aditivní prostředek podle nároku 1, vy- z n a č u j í c í s e tím, že M znamená číslo 3. 5. Detergentní aditivní prostředek podle nároku 1, vy-

značující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená aromatické rozpouštědlo, které je vybráno ze skupiny sestávající z toluenového extraktu a rozpouštědla Shellsolv AB, xylen, Aromatic 150, Aromatic 100, Aromatic 200 a HAN 857.

9 * ««·

6.

Detergentní aditivní prostředek podle nároku 5, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená Shellsolv AB.

7.

Detergentní aditivní prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená Shellsolv AB a M znamená číslo 3.

Prostředek dieselového paliva, vyzná se t í m, že obsahuje dieselové palivo a detergentní aditivní prostředek obsahující polyi sobuty1enmonosukeinimid obecného vzorce v němž R znamená pólyisobutylenovou skupinu s průměrem molekulových hmotností mezi 900 a 1100 mená číslo od 1 do 5, a aromatické uhlovodíkové ředidlo.

číselným a M zna9.

Prostředek dieselového paliva podle nároku 8, značující se tím, že aromatické kové ředidlo znamená aromatické vybráno ze skupiny sestávající z rozpouštědla Shellsolv AB, xylen, 100, Aromatic 200 a HAN 857.

v y — uhlovodíkteré je

10.

11.

rozpouštědlo, toluenového extraktu a

Aromatic 150, Aromatic

Prostředek dieselového paliva podle značující se tím, že kové ředidlo znamená Shellsolv AB.

nároku 9, aromatické v y uhlovodíProstředek dieselového paliva podle nároku 8, «· 4 44444···
4 «44 « 44 4 4 444 • 4 «44 · 44« 4 444 44

444 44 ·444

44444 ·· ·444 4» značující se tím, že M znamená číslo 3.

12. Způsob výroby prostředku dieselového paliva, vyzna- čující se tím, Že zahrnuje smíchání dieselového paliva s detergentním aditivním prostředkem obsahujícím polyisobutylenmonosukcinimid obecného vzorce v němž R znamená pólyisobutylenovou skupinu s číselným průměrem molekulových hmotností mezi 900 a 1100 a M znamená číslo od 1 do 5, a aromatické uhlovodíkové ředidlo.

13. Způsob výroby prostředku dieselového paliva podle nároku

12, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená aromatické rozpouštědlo, které je vybráno ze skupiny sestávající z toluenového extraktu a rozpouštědla Shellsolv AB, xylen, Aromatic 150, Aromatic 100, Aromatic 200 a HAN 857.

14. Způsob výroby prostředku dieselového paliva podle nároku

13, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená Shellsolv AB.

15. Způsob výroby prostředku dieselového paliva podle nároku 12, vyznačující se tím, že M znamená číslo 3.

16. Způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru, vyznačující se tím, že se dieselový motor nechá běžet s palivem, které obsahuje efektivní množství detergentního aditivního prostředku obsahujícího polyisobutylenmonosukcinimid obecného vzorce v němž R znamená polyisobutylenovou skupinu s Číselným průměrem molekulových hmotností mezi 900 a 1100 a M znamená číslo od 1 do 5, a aromatické uhlovodíkové ředidlo.

17. Způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 16, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená aromatické rozpouštědlo, které je vybráno ze skupiny sestávající z toluenového extraktu a rozpouštědla Shellsolv AB, xylen, Aromatic 150, Aromatic 100, Aromatic 200 a HAN 857.

18. Způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 17, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená Shellsolv AB.

19. Způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 16, vyznačující se tím, že M znamená číslo 3.

20. Způsob odstraňování motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 16, vyznačující se tím, že efektivní množství detergentního aditivního činidla je 2,2664 až 67,992 kg na 100 000 litrů.

21. Způsob zabránění tvoření motorových usazenin v dieselovém motoru, vyznačující se tím, že se dieselový motor nechá běžet s palivem, které obsahuje efek-

• ·· ♦ · ·* • · «· 9 • * * • · • « 9 ♦ • 9 • 9 • • · ♦ · • • ·« · • • • · · • · • • • « ·· · ·· • ♦ ·· a · « ·

tivní množství detergentního aditivního prostředku obsahujícího polyisobutylenmonosukcinimid obecného vzorce v němž R znamená polyisobutylenovou skupinu s číselným průměrem molekulových hmotností mezi 900 a 1100 a M znamená číslo od 1 do 5, a aromatické uhlovodíkové ředidlo.

22. Způsob zabránění tvoření motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 21, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená aromatické rozpouštědlo, které je vybráno ze skupiny sestávající z toluenového extraktu a rozpouštědla Shellsolv AB, xylen, Aromatic 150, Aromatic 100, Aromatic 200 a HAN 857.

23. Způsob zabránění tvoření motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 22, vyznačující se tím, že aromatické uhlovodíkové ředidlo znamená Shellsolv AB.

24. Způsob zabránění tvoření motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 21, vyznačující se tím, že M znamená číslo 3.

25. Způsob zabránění tvoření motorových usazenin v dieselovém motoru podle nároku 21, vyznačující se tím, že efektivní množství detergentního aditivního činidla je 2,2664 až 67,992 kg na 100 000 litrů.