DE102007019536A1

DE102007019536A1 - Dieselkraftstoffzusammensetzungen

Info

Publication number: DE102007019536A1
Application number: DE102007019536A
Authority: DE
Inventors: Dennis J. Malfer; May D. Thomas
Original assignee: Afton Chemical Corp
Current assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-10-31
Also published as: CN101063057B; CN101063057A; BE1017796A3; US20070245620A1

Abstract

Dieselkraftstoffzusammensetzung mit einer Mischung aus einem Hauptanteil aus einem Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff und einem geringeren Anteil aus einem Additiv, das ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Amins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der Formel I $F1 ist, wobei R<SUP>1</SUP> ein Polyalkenylradial mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von ca. 600 bis ca. 850 ist.

Description

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Erfindung betrifft Dieselkraftstoffzusammensetzungen und insbesondere Dieselkraftstoffzusammensetzungen einschließlich eines Dispergiermittels.
Hintergrund der Erfindung
Es ist seit langem gewünscht worden, die Kraftstoffeinsparung und Leistung in Dieselmotoren zu maximieren, während eine Beschleunigung verbessert wird, ein Klopfen verhindert wird und eine Verzögerung verhindert wird. Es ist bekannt, eine Leistung eines benzinangetriebenen Motors durch Verwenden von Dispergiermitteln zu verbessern, um Ventile und Kraftstoffeinspritzer sauber zu halten. Jedoch sind in Benzin verwendete Dispergiermittel nicht notwendigerweise in Dieselkraftstoff wirksam. Der Grund für diese Unvorhersehbarkeit liegt in den vielen Unterschieden, wie Dieselmotoren und Benzinmotoren arbeiten, und in den chemischen Unterschieden zwischen Dieselkraftstoff und Benzin.
Über die Jahre sind Dispergiermittelzusammensetzungen für Dieselkraftstoff entwickelt worden. Dispergiermittelzusammensetzungen nach dem Stand der Technik zur Verwendung in Dieselkraftstoff umfassen Zusammensetzungen, die Polyalkylensuccinimide aufweisen, welches die Reaktionsprodukte von Polyalkylenbernsteinsäureanhydriden und -aminen sind. Beispielsweise lehrt US 5,752,989 , ausgegeben am 19. Mai 1998 an Henly et al., Zusammensetzungen, die eine Mischung aus Polyalkylensuccinimid-Dispergiermitteln aufweisen, als auch mindestens einen oxidierten Träger, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche polyalkoxylierten Ether, polyalkoxyliertes Phenol, polyalkoxylierten Ester und polyoxyalkyliertes Amin enthalten. US 4,482,356 , ausgegeben am 13. November 1984 an Hanlon ("Hanlon '356") lehrt Zusammensetzungen, die Hydrocarbyl-substituierte Succinimide und einen organischen Nitratzündbeschleuniger enthalten. US 4,482,357 , ausgegeben am 13. November 1984 an Hanlon ("Hanlon '357") lehrt Zusammensetzungen, die Hydrocarbylsubstituierte Succinimide, ein Hydrocarbylamin mit 3 bis 60 Kohlenstoffatomen und 1 bis 10 Stickstoffatomen und N,N'-Disalicyliden-1,2-diaminopropan aufweisen US 5,575,823 , ausgegeben am 19. November 1996 an Wallace et al., lehrt Dieselkraftstoffe, die ein Asche-loses Dispergiermittel aufweisen, wie beispielsweise Alkenylsuccinimide eines Amins und cyclomatisches Mangantricarbonyl. Die Offenbarungen dieser Dispergiermittelzusammensetzungen, die durch Henly et al., Hanlon '356, Hanlon '357 und Wallace et al. offenbart sind, werden hiermit vollinhaltlich einbezogen.
Jedoch erzeugen diese Kraftstoffzusammensetzungen, die Dispergiermittel wie Succinimid-Dispergiermittel umfassen, häufig immer noch unerwünschte Ablagerungen an den Dieselmotoreinspritzern. Dementsprechend werden verbesserte Dispergiermittel gewünscht, die die Menge an Ablagerungen verringern können.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Offenbarungsgemäß betrifft ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Dieselkraftstoffzusammensetzung mit einer Mischung eines Hauptanteils aus einem Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff und einem geringeren Anteil eines Additivs, das ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Amins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der Formel I
ist, wobei R¹ ein Polyalkylenradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 600 bis ca. 850 ist.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Dieselkraftstoffadditiv, das ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Amins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der obigen Formel I ist, wobei R¹ ein Polyalkenylradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von ca. 600 bis ca. 850 ist.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dieselkraftstoffzusammensetzung, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Hauptanteils aus einem Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff, und Bereitstellen eines geringeren Anteils aus einem Additiv. Das Additiv weist ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel auf, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Polyamins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der obigen Formel I ist, wobei R¹ ein Polyalkenylradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von ca. 600 bis ca. 850 ist.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden teilweise in der folgenden Beschreibung ausgeführt und können durch die Praxis der Offenbarung erlernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden mittels der Elemente und Kombinationen realisiert und erreicht, welche insbesondere in den angehängten Ansprüchen ausgeführt sind.
Es sollte verstanden werden, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung und die folgende genaue Beschreibung lediglich beispielhaft und erklärend sind und die Offenbarung, so wie sie beansprucht wird, nicht beschränken.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Dispergiermittel der vorliegenden Anmeldung werden hergestellt durch Reagieren eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids mit einem Amin, um ein Polyalkylensuccinimid zu bilden. Der Polyalkylenteil oder -schwanz des Polyalkylensuccinimid-Moleküls wird als nichtpolar angesehen, während das Succinimid polar ist. Es ist herausgefunden worden, dass ein Verändern des Molekulargewichts des nichtpolaren Polyalkylenteils relativ zum Gewicht des polaren Teils des Moleküls einen Einfluss auf die Fähigkeit des Dispergiermittels haben kann, Einspritzerablagerungen in Dieselkraftstoffen zu verringern.
Das Polyalkylenbernsteinsäureanhydrid-Reaktionsmittel weist die folgende Formel I auf:
wobei R¹ ein Polyalkenylradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von ca. 600 bis ca. 850 und jeder Zahl dazwischen sein kann. Beispielsweise kann das Zahlenmittel des Molekulargewichts von R¹ von ca. 700 bis ca. 800 reichen, wie beispielsweise von ca. 720 bis ca. 780. Unter noch anderen Gesichtspunkten beträgt das Zahlenmittel des Molekulargewichts von R¹ ca. 750. Solange nicht anders angegeben, sind die Molekulargewichte in der vorliegenden Beschreibung Zahlenmittel des Molekulargewichts.
Die R¹-Polylkenylradikale können ein oder mehrere Polymereinheiten aufweisen, die aus linearen oder verzweigten Alkenyleinheiten ausgewählt werden. Unter einigen Gesichtspunkten können die Alkenyleinheiten von ca. 2 bis ca. 10 Kohlenstoffatome aufweisen. Beispielsweise kann das Polyalkenylradikal ein oder mehrere lineare oder verzweigte Polymereinheiten aufweisen, die aus Ethylenradikalen, Propylenradikalen, Butylenradikalen, Pentenradikalen, Hexen radikalen, Octenradikalen und Decenradikalen ausgewählt werden. Unter einigen Gesichtspunkten kann das R¹-Polyalkenylradikal in der Form beispielsweise eines Homopolymers, eines Copolymers oder eines Terpolymers vorliegen. Unter einem Gesichtspunkt ist das Polyalkylenradikal Isobutylen. Beispielsweise kann das Polyalkenylradikal ein Homopolymer von Polyisobutylen sein, das von ca. 10 bis ca. 60 Isobutylengruppen aufweist, wie beispielsweise von ca. 20 bis ca. 30 Isobutylengruppen. Die Polyalkenylverbindungen, die verwendet werden, um die R¹-Polyalkenylradikale zu bilden, können durch jegliche geeignete Verfahren gebildet werden, wie beispielsweise durch herkömmliche katalytische Oligomerisation von Alkenen.
Die Polyalkylenbernsteinsäureanhydride können hergestellt werden unter Verwendung jeglichen geeigneten Verfahrens. Geeignete Verfahren zum Bilden von Polyalkylenbernsteinsäureanhydriden sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Ein Beispiel für ein bekanntes Verfahren zum Bilden von Polyalkylenbernsteinsäureanhydriden weist ein Vermischen von Polyalkylen auf, wie beispielsweise den oben beschriebenen, und einem Maleinsäureanhydrid. Die Polyalkylen- und Maleinsäureanhydrid-Reaktionsmittel werden auf Temperaturen von beispielsweise ca. 150°C bis ca. 250°C, optional unter Verwendung eines Katalysators, wie beispielsweise Chlor oder Peroxid, aufgeheizt. Unter einigen Gesichtspunkten kann 1 mol Maleinsäureanhydrid mit 1 ml Polyalkylen zur Reaktion gebracht werden, so dass das sich ergebende Polyalkenylbernsteinsäureanhydrid ca. 0,8 bis ca. 1 Bernsteinsäureanhydridgruppe pro Polyalkylensubstituent aufweist. Unter Gesichtspunkten kann das Gewichtsverhältnis von Bernsteinsäureanhydridgruppen zu Alkylengruppen von ca. 0,5 bis ca. 3,5 reichen, wie beispielsweise von ca. 1 bis ca. 1,1. Ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Herstellen der Polyalkylenbernsteinsäureanhydride ist in US 4,234,435 beschrieben, welches hiermit durch Bezug vollinhaltlich einbezogen wird.
Unter einigen Gesichtspunkten kann das Amin (das mit dem Polyalkylenbernsteinsäureanhydrid in Reaktion zu bringen ist) ein lineares, verzweigtes oder cyclisches Alkylenamin sein. Beispielsweise kann das Amin ein Ethylenamin sein, wie beispielsweise ein Ethylenamin der folgenden Formel II:
wobei R² ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit niedrigem Molekulargewicht von ca. 1 bis ca. 6 Kohlenstoffatomen und n eine ganze Zahl sein kann, die von ca. 1 bis ca. 6 reicht. Unter einigen Gesichtspunkten kann R² ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit ca. 1 bis ca. 2 Kohlenstoffatomen sein, und n kann eine ganze Zahl sein, die von ca. 2 bis ca. 4 reicht. Repräsentative Beispiele von R²-Alkylgruppen umfassen Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl.
Repräsentative Beispiele geeigneter Ethylenamine umfassen Ethylendiamin, Propylendiamin, Butylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylentriamin und Tripropylentetramin. Unter einem Gesichtspunkt ist das Amin ein lineares, verzweigtes oder cyclisches Tetraethylenpentamin. Die Amine können auch ein Polymer oder Copolymer jeder der obigen Ethylenamine sein, und zwar im Molekulargewicht, von ca. 100 bis ca. 600 reichend. Unter einigen Gesichtspunkten können Mischungen von zwei oder mehreren der obigen Ethylenamine verwendet werden.
Unter einigen Gesichtspunkten können das Polyalkylenbernsteinsäureanhydrid der Formel I und das Amin der Formel II miteinander unter einem Molverhältnis von ca. 1 bis ca. 2 mol Polyalkylenbernsteinsäureanhydrid zu 1 mol des Amins zur Reaktion gebracht werden. Beispielsweise kann das Molverhältnis ca. 1,5 bis ca. 2 mol von Polyalkylenbernsteinsäureanhydrid von Formel I zu 1 mol des Amins von Formel II reichen. Beispiele geeigneter Polyalkylensuccinimide weisen die Formeln III und IV auf, wobei R¹, n und R² wie oben definiert sind:
Vorgehensweisen zum Herstellen des Polyalkylensuccinimids werden in US 3,219,666 und US 4,098,585 beschrieben, welche hiermit durch Bezug vollinhaltlich eingeführt werden.
Unter einigen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung können die Dispergiermittelprodukte dieser Anmeldung zusammen mit einem Dieselkraftstofflöslichen Träger verwendet werden. Solche Träger können von verschiedenen Arten sein, wie beispielsweise Flüssigkeiten oder Feststoffe, z.B. Wachse. Beispiele flüssiger Träger umfassen Mineralöl und Oxygenate, wie beispielsweise flüssige polyalkoxylierte Ether (auch bekannt als Polyalkylenglykole oder Polyalkylenether), flüssige polyalkoxylierte Phenole, flüssige polyalkoxylierte Ester, flüssige polyalkoxylierte Amine, und Mischungen davon. Beispiele der oxidierten Träger lassen sich in US 5,752,989 , ausgegeben am 19. Mai 1998 an Henly et al., finden, deren Beschreibung dieser Träger hierin durch Bezug vollinhaltlich eingeführt wird. Zusätzliche Beispiele oxidierter Träger umfassen alkylsubstituierte Arylpolyalkoxylate, wie in US 2003/0131527, veröffentlicht am 17. Juli 2003 an Colucci et al., beschrieben, deren Beschreibung hiermit unter Bezug vollinhaltlich einbezogen wird.
Unter anderen Gesichtspunkten brauchen die Zusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung kein Trägermittel zu enthalten. Beispielsweise mögen einige Zusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung kein Mineralöl oder keine Oxygenate enthalten, wie beispielsweise die oben beschriebenen Oxygenate.
Ein oder mehrere zusätzliche optionale Verbindungen können in den Kraftstoffzusammensetzungen dieser Anmeldung vorhanden sein. Beispielsweise können die Kraftstoffe herkömmliche Mengen von Cetanverbesserern, Korrosionsinhibitoren, Kaltfliessverbesserern (CFPP-Additive), Stockpunktunterdrücker, Lösungsmittel, Demulgatoren, Schmieradditiven, Reibungsmodifikatoren, Aminstabilisatoren, Verbrennungsverbesserungsmitteln, Dispergiermitteln außer den oben beschriebenen, Antioxidiermitteln, Wärmestabilisatoren, Leitfähigkeitsverbesserern, Metalldeaktivatoren, Markierungsfarbstoffen, organischen Nitratzündbeschleunigern, zyklomatischen Mangantricarbonyl-Verbindungen und dergleichen aufweisen. Unter einigen Gesichtspunkten können die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ca. 10 Gew.-% oder weniger betragen, oder unter anderen Gesichtspunkten ca. 5 Gew.-% oder weniger, und zwar beruhend auf dem Gesamtgewicht des Additivkonzentrats oder eines oder mehrerer der obigen Additive. Auf ähnliche Weise können die Kraftstoffe geeignete Mengen herkömmlicher Kraftstoffbeimischungskomponenten, wie Methanol, Ethanol, Dialkylether und dergleichen, aufweisen.
Unter einigen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung umfassen geeignete optionale organische Nitratzündbeschleuniger aliphatische oder cycloaliphatische Nitrate, in welchen die aliphatische oder cycloaliphatische Gruppe gesättigt ist, bis zu ca. 12 Kohlenstoffatome enthält und optional mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen substituiert sein mag. Beispiele organischer Nitratzündbeschleuniger, die verwendet werden können, sind Methylnitrat, Ethylnitrat, Propylnitrat, Isopropylnitrat, Allylnitrat, Butylnitrat, Isobutylnitrat, sec-Butylnitrat, Tert-Butylnitrat, Amylnitrat, Isoamylnitrat, 2-Amylnitrat, 3-Amylnitrat, Hexylnitrat, Heptylnitrat, 2-Heptylnitrat, Octylnitrat, Isooctylnitrat, 2-Ethylhexylnitrat, Nonylnitrat, Decylnitrat, Undecylnitrat, Dodecylnitrat, Cyclopentylnitrat, Cyclohexylnitrat, Methylcyclohexylnitrat, Cyclododecylnitrat, 2-Ethoxyethylnitrat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylnitrat, Tetrahydrofuranylnitrat und dergleichen. Mischungen solcher Materialien können ebenfalls verwendet werden.
Unter noch weiteren Gesichtspunkten enthalten die Zusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung keine organischen Nitratzündbeschleuniger, wie die oben aufgeführten organischen Nitratzündbeschleuniger.
Beispiele für geeignete optionale Metalldeaktivatoren, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung nützlich sind, sind in US 4,482,357 , ausgegeben am 13. November 1984, beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezug vollinhaltlich einbezogen wird. Solche Metalldeaktivatoren umfassen beispielsweise Salicyliden-o-aminophenol, Disalicylidenethylendiamin, Disalicylidenpropylendiamin und N,N'-Disalicyliden-1,2-diaminopropan.
Unter noch weiteren Gesichtspunkten enthalten die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung keine Metalldeaktivatoren, wie sie oben offenbart sind. Beispielsweise mögen einige Zusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung weder Salicyliden-o-aminophenol, Disalicylidenethylendiamin, Disalicylidenpropylendiamin oder N,N'-Disalicyliden-1,2-diaminopropan aufweisen.
Geeignete optionale cyclomatische Mangantricarbonylverbindungen, welche in den Zusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden können, umfassen beispielsweise Cyclopentadienylmangantricarbonyl, Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl, Indenylmangantricarbonyl und Ethylcyclopentadienylmangantricarbonyl. Noch weitere Beispiele geeigneter cyclomatischer Mangantricarbonylverbindungen sind in US 5,575,823 , ausgegeben am 19. November 1996 und in US 3,015,668 , ausgegeben am 2. Januar 1992 offenbart, deren beider Offenbarungen in ihrer Gesamtheit durch Bezug einbezogen sind.
Unter noch weiteren Gesichtspunkten weisen die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung keine cyclomatischen Mangantricarbonylverbindungen, wie die oben offenbarten, auf.
Beim Formulieren der Kraftstoffzusammensetzungen dieser Anmeldung können die Additive in Mengen verwendet werden, die ausreichen, eine Bildung von Ablagerungen in einem Dieselmotor zu verringern oder zu verhindern. Unter einigen Gesichtspunkten können die Kraftstoffe geringe Mengen des Dispergiermittels enthalten, welches die Bildung von Motorablagerungen steuert oder verringert, beispielsweise Ablagerungen am Einspritzer in Dieselmotoren. Beispielsweise können die Dieselkraftstoffe dieser Anmeldung, auf der Grundlage aktiver Inhaltsstoffe, eine Menge des Dispergiermittels im Bereich von ca. 5 mg bis ca. 200 mg des Dispergiermittels pro kg Kraftstoff enthalten, wie beispielsweise im Bereich von ca. 20 mg bis ca. 120 mg Dispergiermittel pro kg Kraftstoff. Unter bestimmten Gesichtspunkten können, wo ein Träger verwendet wird, die Kraftstoffzusammensetzungen, auf Grundlage aktiver Inhaltsstoffe, eine Menge des Trägermaterials im Bereich von ca. 1 mg bis 100 mg des Trägermaterials pro kg Kraftstoff enthalten, wie beispielsweise ca. 5 mg bis ca. 50 mg Dispergiermittel pro kg Kraftstoff. Die Grundlage aktiver Inhaltsstoffe schließt das Gewicht von (i) nicht-reagierten Komponenten, wie beispielsweise Polyalkylenverbindungen, die dem Produkt zugeordnet sind und in ihm verbleiben, so wie es hergestellt und verwendet wird, aus, als auch (ii) Lösungsmittel, falls überhaupt, das/die bei der Herstellung des Dispergiermittels entweder während oder nach seiner Bildung, aber vor Hinzufügen eines Trägerstoffs, verwendet wird/werden, falls ein Trägerstoff verwendet wird.
Die Additive bzw. Zusatzstoffe der vorliegenden Anmeldung, einschließlich der Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel, Trägerstoffe und optionaler Additive, die beim Formulieren der Kraftstoffe dieser Erfindung verwendet werden, können individuell oder in verschiedenen Unterkombinationen in den Grunddieselkraftstoff eingemischt werden. In einigen Ausführungsformen können die Additiv komponenten der vorliegenden Anmeldung in den Dieselkraftstoff aufeinander folgend unter Verwendung eines Additivkonzentrats eingemischt werden, da dies den Vorteil einer gegenseitigen Kompatibilität und Bequemlichkeit ergibt, welche durch die Kombination der Inhaltsstoffe erreicht wird, wenn sie in der Form eines Additivkonzentrats vorliegen. Auch kann die Verwendung eines Konzentrats eine Einmischzeit verringern und die Möglichkeit von Mischfehlern verkleinern.
Daher betrifft, in bestimmten Ausführungsformen, die Erfindung ein Dieselkraftstoffadditiv bzw. einen Dieselkraftstoffzusatzstoff, der ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Polyamins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids ist, wie oben beschrieben. Das Additiv kann ein oder mehrere der oben aufgeführten zusätzlichen Inhaltsstoffe aufweisen. Das Additiv kann abgepackt und getrennt vom Dieselkraftstoff verkauft werden, beispielsweise in einer konzentrierten Form. Das Additiv kann dann mit dem Dieselkraftstoff durch den Kunden wie gewünscht vermischt werden.
Gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen auch Verfahren zur Herstellung einer Dieselkraftstoffzusammensetzung. Die Verfahren weisen beispielsweise ein Vermischen eines Hauptanteils aus einem Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff und einem geringeren Anteil eines Additivs auf, das ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist. Ein oder mehrere der oben beschriebenen Trägermittel und/oder optionalen Additive können ebenfalls in die Dieselkraftstoffzusammensetzungen eingemischt sein. Ein "Hauptanteil" wird so verstanden, dass er mehr oder gleich 50 % bedeutet, und ein "geringerer Anteil" wird so verstanden, dass er weniger als 50 bedeutet.
Die Dieselkraftstoffzusammensetzungen der vorliegenden Anmeldung können auf den Betrieb sowohl stationärer Dieselmotoren (z.B. Motoren, die in Stromerzeugungseinrichtungen, in Pumpstationen usw. verwendet werden) als auch mobiler Dieselmotoren (z.B. Motoren, die als Hauptbewegungsantriebe in Automobilen, Lastwagen, Straßenbauausrüstung, Militärfahrzeugen usw. verwendet werden) anwendbar sein. Dementsprechend betreffen Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung Verfahren zum Verringern der Menge an Ablagerungen am Einspritzer eines Dieselmotors mit mindestens einer Brennkammer und einem oder mehreren. Einspritzern in fluidischer Verbindung mit der Brennkammer. Unter einigen Gesichtspunkten weisen die Verfahren ein Einspritzen eines Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoffs auf, welcher die Polyalkylensuccinimid-Dispergiermitteladditive der vorliegenden Anmeldung aufweist, und zwar durch die Einspritzer des Dieselmotors in die Brennkammer, und Zünden des Kompressionszündkraftstoffs. Unter einigen Gesichtspunkten mag das Verfahren auch ein Mischen bzw. Einmischen mindestens eines der optionalen zusätzlichen oben beschriebenen Inhaltsstoffe in die Dieselkraftstoffzusammensetzung aufweisen.
BEISPIELE
Beispielhaftes Dispergiermittel
Ein Dispergiermittel gemäß der vorliegenden Anmeldung wurde durch Reaktion von 1 ml von Tetraethylenpentamin (TEPA) mit 1 mol von Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid ("polyisobutenylsuccinic anhydride"; PIBSA) präpariert, wobei das PIBSA hergestellt wurde durch Reaktion von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 750, und Maleinsäureanhydrid.
Vergleichsbeispiel – Dispergiermittel 1
Ein Dispergiermittel gemäß der vorliegenden Anmeldung wurde durch Reaktion von 1 mol TEPA mit 1 mol PIBSA präpariert, wobei das PIBSA hergestellt wurde durch Reagieren von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 1000 und Maleinsäureanhydrid.
Vergleichsbeispiel – Dispergiermittel 2
Ein Dispergiermittel gemäß der vorliegenden Anmeldung wurde präpariert durch Reaktion von 1 mol TEPA mit 1,4 mol von PIBSA, wobei das PIBSA hergestellt wurde durch Reagierenlassen von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 550 und Maleinsäureanhydrid.
Vergleichsbeispiel – Dispergiermittel 3
Ein Dispergiermittel gemäß der vorliegenden Anmeldung wurde präpariert durch Reaktion von 1 mol TEPA mit 1,4 mol von PIBSA, wobei das PIBSA hergestellt wurde durch Reagieren von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 450 und Maleinsäureanhydrid.
Vergleichsbeispiel – Dispergiermittel 4
Ein Dispergiermittel nach der vorliegenden Anmeldung wurde präpariert durch Reagierenlassen von 1 mol TEPA mit 1,4 mol PIBSA, wobei das PIBSA hergestellt wurde durch Reagierenlassen von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 350 und Maleinsäureanhydrid.
Das beispielhafte Dispergiermittel und die Vergleichsbeispiels-Dispergiermittel 1 bis 4, so wie sie oben beschrieben sind, wurden mit Dieselkraftstoff vermischt und unter Verwendung des Peugeot XUD9-Motorprüfverfahrens gemäß CEC-Testprotokoll CEC F-23-A-01 untersucht. Dieser Test umfasst die Verwendung eines PSA XUD 9 A/L 4-Zylinder-Reihen-, 4-Takt-1,9 Liter-, selbstansaugenden Indirekteinspritz-Dieselmotors. Der Motor wurde für eine Dauer von 10 Stunden unter zyklischen Bedingungen betrieben. Das Ziel dieses Ablaufs war es, ein Mittel zum Unterscheiden zwischen Kraftstoffen unterschiedlicher Einspritzdüsenkochneigung bereitzustellen. Die Neigung des Kraftstoffs, eine Bildung von Ablagerungen in den Kraftstoffeinspritzern zu provozieren, wurde bestimmt durch Messen des Einspritzdüsenluftflusses vor und nach dem Testbetrieb. Der bestimmte Dieselkraftstoff, der in diesen Untersuchungen verwendet wurde, war Dieselkraftstoff mit niedrigem Schwefelgehalt mit weniger als 500 ppm Schwefelanteil.
Ergebnisse dieser Untersuchung sind in der Tabelle 1 weiter unten gezeigt. Die Behandlungsmenge in der Tabelle gibt die Menge des Dispergiermittels in mg pro kg Dieselkraftstoff an. Der verbleibende Fluss in Tabelle 1 bezieht sich auf den Prozentsatz an Fluss, der nach dem Testbetrieb verblieb, und zwar auf der Grundlage anfängliche Flüsse durch die Einspritzdüse vor dem Testbetrieb. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 oben gezeigt, weist das Beispielsadditiv, das unter Verwendung von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 750 hergestellt worden ist, einen im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 (hergestellt unter Verwendung von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 1000) und Vergleichsbeispielen 2 bis 4 (hergestellt unter Verwendung von Polyisobutylen mit Molekulargewichten von 550 oder weniger) erhöhte Restflüsse auf. Die erhöhten Flüsse geben an, dass das Beispielsadditiv eine erhöhte Detergenzaktivität aufweist, was zu einer verringerten Neigung des Kraftstoffs führt, eine Bildung von Ablagerungen in den Kraftstoffeinspritzern zu provozieren.
Für die Zwecke dieser Beschreibung und der angehängten Ansprüche sind, solange nicht anders angegeben, alle Zahlen, die Mengen, Prozentzahlen oder Proportionen und andere numerische Werte ausdrücken, die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, als jedes Mal durch den Ausdruck "ungefähr" modifiziert zu verstehen. Dementsprechend sind, solange nicht das Gegenteil angezeigt wird, die numerischen Parameter, die in der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen angegeben werden, Näherungen, die sich, abhängig von den gewünschten zu erlangen gesuchten Eigenschaften der vorliegenden Offenbarung, ändern können. Zu guter Letzt sollte, und nicht als ein Versuch, die Anmeldung der Äquivalenzlehre bezüglich des Umfangs der Ansprüche zu beschränken, jeder numerische Parameter mindestens im Lichte der Zahl der angegebenen signifikanten Stellen zusammengesetzt werden, und durch Anwenden üblicher Rundungstechniken.
Es ist anzumerken, dass, wie in dieser Beschreibung und den angehängten Ansprüchen verwendet, die Singularformen "ein", "eine" und "der/die/das" Pluralformen umfassen, solange nicht ausdrücklich und unmissverständlich auf einen Ausdruck beschränkt. Daher umfasst beispielsweise ein Bezug auf "eine Säure" zwei oder mehr unterschiedliche Säuren. Wie hierin verwendet, sind der Ausdruck "umfasst" und seine grammatikalischen Varianten nicht als beschränkend gemeint, so dass eine Wiedergabe von Gegenständen in einer Liste nicht zur Ausschließung anderer ähnlicher Gegenstände gedacht ist, welche für die aufgeführten Gegenstände substituiert oder diesen hinzugefügt werden können.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden sind, können Alternativen, Modifikationen, Variationen, Verbesserungen und wesentliche Äquivalente, die zur Zeit nicht vorhersagbar sind oder sein können, für die Anmelder oder andere Fachleute auftreten. Dementsprechend sind die angehängten Ansprüche, so wie sie eingereicht worden sind und wie sie angepasst werden können, dazu gedacht, alle solche Alternativen, Modifikationen, Variationen, Verbesserungen und wesentliche Äquivalente zu umfassen.

Claims

Dieselkraftstoffzusammensetzung, aufweisend eine Mischung aus: einem Hauptanteils aus einem Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff, und; einem geringeren Anteil aus einem Additiv, das ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Amins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der Formel I
ist, wobei R¹ ein Polyalkenylradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 600 bis ca. 850 ist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Polyalkenylradikal ein oder mehrere Polymereinheiten aufweist, die aus linearen oder verzweigten Alkenylradikalen mit ca. 2 bis ca. 10 Kohlenstoffatome ausgewählt werden.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Polyalkenylradikal ein oder mehrere lineare oder verzweigte Polymereinheiten aufweist, die aus Ethylenradikalen, Propylenradikalen, Butylenradikalen, Pentenradikalen, Hexenradikalen, Octenradikalen und Decenradikalen ausgewählt werden.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Polyalkenylradikal ein Polyisobutylenradikal ist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 4, bei der das Polyalkenylradikal ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 700 bis ca. 800 aufweist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Amin ein Polyalkylenamin ist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Amin die folgende Formel II:
aufweist, wobei R² ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit ca. 1 bis ca. 6 Kohlenstoffatomen ist; und n eine ganze Zahl von 1 bis ca. 6 ist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Amin ein lineares, verzweigtes oder cyclisches Ethylenamin ist, das aus Ethylendiamin, Propylendiamin, Butylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylentriamin und Tripropylentetramin ausgewählt wird.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Amin ein lineares, verzweigtes oder cyclisches Tetraethylenpentamin ist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Additiv mindestens einen zusätzlichen Inhaltsstoff aufweist, der aus Cetanverbesserern, Korrosionsinhibitoren, Kaltfliessverbesserern, Stockpunktunterdrücker, Lösungsmittel, Demulgatoren, Schmieradditiven, Reibungsmodifikatoren, Aminstabilisatoren, Verbrennungsverbesserungsmitteln, Antioxidiermitteln, Wärmestabilisatoren, Leitfähigkeitsverbesserern, Metalldeaktivatoren, organischen Nitratzündbeschleunigern, zyklomatischen Mangantricarbonyl-Verbindungen und Markierungsfarbstoffen ausgewählt wird.
Dieselkraftstoffadditiv, aufweisend ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Polyamins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der Formel I
ist, wobei R¹ ein Polyalkenylradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 600 bis ca. 850 ist.
Dieselkraftstoffadditiv nach Anspruch 11, bei dem das Polyalkenylradikal ein oder mehrere Polymereinheiten aufweist, die aus linearen oder verzweigten Alkenylradikalen mit ca. 2 bis ca. 10 Kohlenstoffatome ausgewählt worden sind.
Dieselkraftstoffadditiv nach Anspruch 12, bei dem das Polyalkenylradikal ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 700 bis ca. 800 aufweist.
Dieselkraftstoffadditiv nach Anspruch 11, bei dem das mindestens eine Amin ein Polyalkylenamin ist.
Dieselkraftstoffadditiv nach Anspruch 11, bei der das Polyalkenylradikal ein mindestens eine Amin ein Polyisobutylenradikal ist und das mindestens eine Amin ein lineares, verzweigtes oder cyclisches Tetraethylenpentamin ist.
Dieselkraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 11, bei der das Additiv mindestens einen zusätzlichen Inhaltsstoff aufweist, der aus Cetanverbesserern, Korrosionsinhibitoren, Kaltfliessverbesserern, Stockpunktunterdrücker, Lösungsmittel, Demulgatoren, Schmieradditiven, Reibungsmodifikatoren, Aminstabilisatoren, Verbrennungsverbesserungsmitteln, Antioxidiermitteln, Wärmestabilisatoren, Leitfähigkeitsverbesserern, Metalldeaktivatoren, organischen Nitratzündbeschleunigern, zyklomatischen Mangantricarbonyl-Verbindungen und Markierungsfarbstoffen ausgewählt wird.
Verfahren für die Herstellung einer Dieselkraftstoffzusammensetzung, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Hauptanteils aus einem Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff, und; Bereitstellen eines geringeren Teils aus einem Additiv, das ein Polyalkylensuccinimid-Dispergiermittel aufweist, wobei das Dispergiermittel das Reaktionsprodukt mindestens eines Polyamins und mindestens eines Polyalkylenbernsteinsäureanhydrids der Formel I
ist, wobei R¹ ein Polyalkenylradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 600 bis ca. 850 ist.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Polyalkenylradikal ein Polyisobutylenradikal mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von ca. 700 bis ca. 800 aufweist und das mindestens eine Amin ein Polyalkylenamin ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner aufweisend ein Hinzusetzen mindestens eines zusätzlichen Inhaltsstoffs, der aus Cetanverbesserern, Korrosionsinhibitoren, Kaltfliessverbesserern, Stockpunktunterdrücker, Lösungsmittel, Demulgatoren, Schmieradditiven, Reibungsmodifikatoren, Aminstabilisatoren, Verbrennungsverbesserungsmitteln, Antioxidiermitteln, Wärmestabilisatoren, Leitfähigkeitsverbesserern, Metalldeaktivatoren, organischen Nitratzündbeschleunigern, zyklomatischen Mangantricarbonyl-Verbindungen und Markierungsfarbstoffen ausgewählt wird.
Verfahren zum Verringern der Menge an Ablagerungen an einem Einspritzer in einem Dieselmotor mit mindestens einer Brennkammer und einem oder mehreren Einspritzern in fluidischer Verbindung mit der Brennkammer, wobei das Verfahren aufweist: Einspritzen des Kohlenwasserstoff-basierten Kompressionszündkraftstoff nach Anspruch 1 durch die Einspritzer in die Verbrennungskammer; und Zünden des Kompressionszündkraftstoffs.