MXPA99001532A - Composiciones de combustible que contienen esteraminas - Google Patents

Abstract

La presente inevención se refiere a:Los depósitos de máquina son reducidos al agregar una cantidad efectiva controladora de depósitos de una esteramina para combustible de hidrocarburo.

Description

COMPOSICIONES DE COMBUSTIBLE QUE CONTIENEN ESTERAMINAS MEMORIA DESCRIPTIVA La descripción se refiere a composiciones de combustible que contienen aditivos para control de depósitos y métodos para reducir los depósitos en la superficie de los componentes de la máquina y dentro de la cámara de combustión. Más específicamente, esta descripción se refiere a composiciones de combustibles que contienen una cantidad controladora de depósitos de esteraminas para inhibir y controlar los depósitos de las máquinas. Es muy conocido que las máquinas automotrices tienden a formar depósitos dentro de la cámara de combustión y en la superficie de los componentes de la máquina como entradas y salidas del carburador, cuerpos obturadores, inyectores de combustible, conexiones de entrada, válvulas de entrada, partes superiores de los pistones y cabezas de cilindros debido a la evaporación, oxidación y polimerización del combustible de hidrocarburo. Estos depósitos, aun cuando están presentes en cantidades relativamente menores, a menudo causan problemas notables de capacidad de impulso tales como pérdida de velocidad y aceleración deficiente. Además, los depósitos de las máquinas pueden aumentar significativamente el consumo de combustible del automóvil en la producción de contaminantes del tubo de escape. Por lo tanto, el desarrollo de detergentes efectivos de combustible o aditivos para "control de depósitos" para evitar o controlar dichos depósitos es de importancia considerable . Ahora se ha descubierto que ciertas esteraminas son sorprendentemente útiles para reducir depósitos de las máquinas cuando se emplean como aditivos de combustible en las composiciones de combustible. Nuevas composiciones de combustible descritas en la presente incluyen una cantidad mayor de gasolina y una cantidad efectiva controladora de depósitos de al menos de una esteramina de fórmula general : (R1-C (O) O-R2) ?NR3yR4z donde R es un grupo de hidrocarburo derivados de coco, sebo o seboácido hidrogenado.; x es 2 ó 3 ; y y z son seleccionadas individualmente 0, 1 o 2 ; x+y+z=3; R se selecciona del grupo que consiste de grupos alquileno de C1-C5 y grupos de - (R50) nR donde cada R puede ser el mismo o diferente y es seleccionado independientemente del grupo que consiste de grupos lineales o ramificados de alquileno de C1-C5 y n es 1 a 60. R y R pueden ser el mismo o diferente y son seleccionados individualmente del grupo que consta de grupos alquilo de C1-C5, grupos (R 0)nH donde R y n son como se definió anteriormente y grupos -R6NR7R donde R es un grupo ramificado y lineal de alquileno de C]_ a C5, y R y R pueden ser los mismos o diferentes y son individualmente seleccionados del grupo que consta de grupos de R3, R4 y (R1-C(0)0-R2) donde R1 R2, R3 y R4 son como se definió anteriormente . En modalidades particularmente útiles, la esteramina se prepara haciendo reaccionar el ácido graso con una alcanolamina, una polialcanolamina, una amina alcoxilada o una poliamina alcoxilada. La esteramina puede ser di-, tri- o tetraéster y puede usarse sola o con otros aditivos para control de depósitos. En una modalidad particularmente útil, los aditivos de esteramina descritos en la presente se utilizan en combinación con un conocido aditivo de polieteramina. La combinación resultante de aditivos provee sorprendentemente un efecto sinergístico con respecto a la reducción de depósitos de la máquina . Varias modalidades se describen en la presente con referencia a los dibujos que se caracterizan porque: la figura 1 es una gráfica que ilustra depósitos de una válvula de entrada de una máquina medidos que resultan de una operación de 80 horas de una máquina de cuatro ciclos, que utiliza combustible que contiene varias composiciones aditivas, incluyendo las composiciones aditivas para control de depósitos de esteramina descritas aquí y la figura 2 es una gráfica que ilustra depósitos de una máquina medidos que resultan de una operación de 80 horas de una máquina de cuatro ciclos, que utiliza combustible que contiene varias composiciones aditivas, incluyendo las composiciones aditivas para control de depósitos con esteramina descritas aquí y que muestra los efectos sinérgicos obtenidos cuando los aditivos para control de depósitos descritos en la presente se combinan con un conocido aditivo de polieteramina. El ácido graso se hace reaccionar con una alcanolamina para proveer una esteramina. La aminas que tienen 2 ó 3 sitios activos pueden emplearse para producir di- o triésteres, respectivamente. De esta forma, por ejemplo, la trietanolamina se puede hacer reaccionar con un ácido graso para proveer un triéster. La metildietanolamina producirá un diéster cuando reaccione con el ácido graso. Las condiciones bajo las cuales las aminas pueden reaccionar con ácidos grasos para producir las esteraminas de la presente invención son conocidas para los expertos en la técnica. Dichas condiciones de reacción se describen, por ejemplo, en la publicación del PCT No. WO 91/01295, cuya descripción se incorpora aquí por esta referencia. Asimismo, es posible emplear una amina alcoxilada o poliamina alcoxilada al preparar los aditivos de esteramina de la presente. De esta forma, por ejemplo, las aminas que tienen r- cr 2 o más grupos de (R30)nH, donde R y n son como se mencionaron anteriormente, pueden usarse como material de partida para producir los aditivos para control de depósitos de esteramina de la presente. Dichas aminas alcoxiladas están disponibles, por ejemplo, bajo los nombres Propomeen y Ethomeen de Akzo Nobel Chemicals Inc., Chicago, ILL. Preferentemente, R se selecciona de etileno, propileno y mezclas de los mismos. Las condiciones bajo las cuales las aminas acoxiladas reaccionan con ácidos grasos para producir esteraminas son también conocidas y se describen, por ejemplo, en patente de E.U.A. No. 5,523, 433, cuya descripción se incorpora aquí por referencia. Asimismo, es posible sintetizar esteraminas adecuadas haciendo reaccionar el ácido graso con una diamina que tiene al menos dos grupos de alcanol de fórmula general: R2N-R6-NR2, donde R8 es como se mencionó anteriormente; R puede ser el mismo o diferente en cada ejemplo, se selecciona de H, de alquilo saturado o insaturado, substituido o no substituido, ramificado o no ramificado de C^-C5,y alcanol de C^-Cg. De esta forma, por ejemplo, un tetraéster puede prepararse al reaccionar un ácido graso con una diamina de la fórmula: (HOCH2CH2) 2NCH2CH2CH2N(CH2CH2OH) 2 Otros materiales de partida para formar esteraminas que utilizan diaminas como material de partida pueden ser evidentes para los expertos en la técnica. Las esteraminas adecuadas para usarse junto con las composiciones de combustible descritas aquí deben ser solubles en el combustible y no deben poseer excesiva sensibilidad del agua al combustible. Las esteraminas útiles en la presente invención están disponibles de Akzo Noble Chemicals Inc., Chicago, ILL. Estas composiciones de combustible contienen una cantidad efectiva controladora de depósitos de aditivos de esteramina. La cantidad exacta de aditivo que es efectiva al controlar los depósitos dependerá de una variedad de factores, incluyendo el tipo de gasolina empleada, el tipo de máquina y la presencia de otros aditivos de combustible. En general, la concentración de esteramína en la gasolina tendrá una escala de aproximadamente 50 alrededor de 2500 partes por millón (ppm) en peso, preferentemente de 75 a 1,000 ppm, más preferentemente de 200 a 500 ppm. Cuando otros aditivos para control de depósitos están presentes, puede usarse una cantidad menor del aditivo presente. Los aditivos de esteramina de la presente pueden también formularse como un concentrado que utiliza un oleofílico estable inerte (por ejemplo, disuelto en gasolina) , solvente orgánico que ebulle en la escala de aproximadamente 150°F a 400°F (aproximadamente 65°C a 205°C) . Preferentemente, se utiliza un solvente alifático o de hidrocarburo aromático como benceno, tolueno, xileno o adelgazadores aromáticos aromáticos de alto punto de ebullición. Los alcoholes alifáticos que contienen aproximadamente de 3 a 8 átomos de carbono, como isopropanol, isobutilcarbinol, n-butanol y similares, en combinación con solventes de hidrocarburo son también adecuados para utilizarse con los aditivos de la presente. En el concentrado, la cantidad del aditivo tendrá generalmente una escala de aproximadamente 10 a alrededor de 70% en peso, preferentemente a 50% en peso, más pareferentemente de 20 a 40% en peso. En combustibles de gasolina, otros aditivos de combustible pueden emplearse con los aditivos de la presente invención, incluyendo por ejemplo, oxigenatos, como éter t-butil-metílico, agentes antidetonantes, como tricarbonilo de metilciclopentadienilmanganeso y otros dispersantes/ detergentes, como aminas de hidrocarbilo, aminas de hidrocarbilopoli- (oxialquileno) o succinamidas. Además, pueden estar presentes antioxidantes, desactivadores y de emulsificantes de metal. Un fluido o aceite de vehículo no volátil y soluble en combustible puede usarse también con los aditivos de esteramina descritos aquí . El fluido del vehículo es un vehículo líquido químicamente inerte y soluble en hidrocarburo, que aumenta substancialmente el residuo no volátil (NVR) , o fracción líquida libre de solventes de la composición aditiva del combustible, aun cuando no contribuye de sobremanera al aumento del requisito de octano. El fluido del vehículo puede ser un aceite natural o sintético como aceite mineral, aceites de petróleo refinado, polialcanos y alcanos sintéticos, incluyendo polialfaolefinas hidrogenadas y no hidrogenadas, aceites derivados de polioxialquilenos sintéticos, esteres y poliésteres. Los fluidos portadores se emplean típicamente en cantidades con una escala de aproximadamente 100 a alrededor de 5,000 ppm en peso del combustible de hidrocarburo, preferiblemente de 400 a 3000 ppm del combustible. Preferiblemente, la relación del fluido del vehículo para depositar el aditivo de control tendrá una escala de aproximadamente 0.5:1 a alrededor 10:1, más preferiblemente de 1:1 a 4:1; más preferiblemente aún de alrededor de 2:1. Cuando se emplea un concentrado de combustible, los fluidos del vehículo por lo general estarán presentes en cantidades que tendrán una escala de aproximadamente alrededor de 60 peso , preferiblemente de 30 a 50 peso por ciento.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos se presentan para ilustrar modalidades específicas de las presentes composiciones y métodos. Las composiciones que contienen Esteramina I son ejemplos comparativos. En los siguientes ejemplos, las referencias a las esteraminas I-VII se refieren a los siguientes compuestos: I. Ester de cocoato de N,N-dimetiletanolamina. II Ester de di (seboato hidrogenado) de N-metildietanolamina.

III. Ester de triseboato de trietanolaina. IV. Ester de diseboato de N-metildietanslamina. V. Ester de tetraseboato de N,N,N'N' -tetra (2 -hidroxietil) -1, 3-propandiamina . VI. Ester de diseboato de metilamina alcoxilado VII: Ester de diseboato N, -bis- (2-hidroxietil) -3-dimetilaminopropilamina .

EJEMPLOS 1-6 Las esteraminas I y II se utilizaron para formular seis composiciones de combustible, las cuales se probaron para evaluar la tendencia de las composiciones de combustible para formar depósitos en la superificies de metal calentadas. Los ejemplos 2 y 3 son ejemplos comparativos. Las composiciones se evaluaron utilizando un aparato de depósitos de sistema de inducción (ISD) que es una herramienta analítica a escala de laboratorio que estimula dos condiciones esenciales que ocurren en los sistemas de inducción de gasolina de máquinas de encedido por chispa: alta temperatura y oxidación de película delgada de gasolina atomizada. En una prueba ISD, una mezcla de combustible/aire se aspira en la superficie exterior de un tubo de depósito de metal calentado internamente, en un patrón plano de aspersión. Esto produce un depósito casi elíptico en la superficie del tubo cilindrico, el cual se pesa y se evalúa visualmente. Los resultados de la prueba de combustibles aditizados pueden interpretarse como una indicación de la efectividad relativa de los aditivos al reducir el depósitos que forma la tendencia del combustible en un ambiente simulado de sistema de inducción. Las muestras aditizadas para la prueba ISD se preparon tomando alícuotas apropiadas de soluciones de abastecimiento al 10 g/1 de los aditivos en la prueba de combustible. Se preparó 150 g de cada muestra y se filtró a través de un filtro de membrana de 0.8 micrómetros . Inmediatamente después de la filtración, se probaron 150 ml de cada muestra de prueba en el aparato ISD. La información de la prueba se registró como peso de depósitos a cerca de 0.1 mg. La información tabulada para combustible aditizado se presentó como el depósito "línea de base" producido por el combustible de prueba no aditizado. depósitos mg (combustible aditizado de línea de base= depósitos mg (combustible no aditizado x 100 Los parámetros de la prueba se utilizaron para todas las pruebas de la manera siguiente: Temperatura de la prueba 450°F (232°C) Tamaño de la prueba 150 ml Velocidad del flujo de combustible 2 ml/min Velocidad del flujo de aire 15 l/min Material del cilindro Alumino Combustible de prueba Formulado por Phillips Petroleum Co. para pruebas contaminadas de inyector de entrada Los resultados que se presentan en el Cuadro I demuestran que ambos productos de esteramina reducen el peso del depósito del combustible a 40 y 45% del nivel producido con combustible no aditizado cuando se utilizan por sí mismos a 300 ppm en peso en el combustible de prueba. Cuando la Esteramina II se utiliza en combinación con un aceite neutro solvente, la reducción del depósitos mejora significativamente (ver Ejemplos 4-6 en el Cuadro I) .

CUADRO I * La concentración del aditivo se da como ppm en peso en el combustible de prueba. ** El aceite neutro solvente se utiliza como Kendex600, Kendex/Amali Div. de Witco Corp.

EJEMPLOS 7-13 Siete composiciones de combustible que contienen aditivos de esteramina se formularon y probaron para evaluar efectividad del aditivo al reducir los depósitos en la máquina de operación. El ejemplo 7 es un ejemplo comparativo. Las composiciones de combustible indentificadas en el Cuadro II se utilizaron para operar prelimpias Honda Genset Engines durante 80 horas. Las máquinas fueron desensambladas posteriormente y cualquier depósito en la parte de abajo de las válvulas de entrada se removió y se pesó cuidadosamente . Cualquier depósito en la parte superior del pistón y en la cámara de combustión de estas máquinas de cuatro ciclos también se juntaron y pesaron cuidadosamente. Una línea de base se estableció al operar la máquina Honda Genset Engine que utiliza un combustible de prueba que no contenía ningún aditivo. Los resultados se mostraron enl Cuadro II y se representaron gráficamente en la Figura 1.

CUADRO II En cada caso, la concentración del aditivo identificado fue de 400 ppm y también se utizaron 500 ppm de un aceite solvente neutro. Como es evidente, de los valores reportados en el Cuadro II, los aditivos de esteramina de la presente disminuyeron los depósitos de la válvula de entrada a una reducción mínima de aproximadamente la mitad a cerca del 86% comparada con la cantidad de depósitos producido por un combustible no aditizado.

EJEMPLOS 14 Y 15 Las composiciones de combustible se prepararon agregando 400 ppm de Esteramina II utilizada en el Ejemplo 2 para los dos combustibles comerciales diferentes; es decir, gas sin plomo regular de octano Shell 87 y gas sin plomo regular de octano Exxon 87. La composición química de cualquier paquete de aditivo ya en los combustibles comerciales fue desconocida. Cada composición de combustible se utilizó para operar una Honda Genset Engine durante 80 horas. Posteriormente, cualquier depósito formado en la válvula de entrada y cámara de combustión se removió y pesó cuidadosamente como se describió anteriormente. Para propósitos de comparación, los combustibles comerciales se probaron sin la adición de los aditivos de esteramina de esta patente. Los resultados se mostraron en el Cuadro III.

CUADRO III Como se muestra la información en el Cuadro III, los aditivos de esteramina presentes aumentaron significativamente cualquier aditivo de control para depósitos contenidos en los combustibles comercialmente disponibles que se probaron.

EJEMPLOS 16 Y 17 Los efectos sinergísticos no esperados de la esteramina de la presente cuando se combinan con un conocido aditivo de polieteramina se mostraron de la manera siguiente: Un combustible base de octano 87, que no contiene ningún aditivo, se probó en la forma descrita anteriormente para establecer una línea de base de depósitos en la válvula de entrada y en la cámara de combustión de una máquina de cuatro ciclos. Un aditivo de control de depósitos de esteramina de conformidad con esta descripción (Esteramina II) se agregó al combustible base a una concentración de 300 ppm y se probó la manera descrita anteriormente para determinar la cantidad de depósitos generados en la válvula de entrada y en la cámara de combustión. También se probó una composición de combustible similar que contiene el combustible base y 400 ppm de un aditivo de poliesteramina que está comercialmente disponible bajo el nombre comercial de Techron de Chevron Corp. Finalmente, se preparó y se probó una composición de combustible que contiene el combustible base, 200 ppm de Esteramina II y 300 ppm de polieteramina. Los resultados se resumieron en el Cuadro IV y se representaron gráficamente en la Figura 2.

CUADRO IV Como se muestra la información en el Cuadro IV y la Figura 2, con respecto a los depósitos de la válvula de entrada, los efectos combinados del aditivo de esteramina y el conocido aditivo de poliéter de la presente invención es mayor que cualquiera de los aditivos individualmente. Se entenderá que varias modificaciones pueden hacerse a las modalidades descritas aquí. Por lo tanto, la descripción mencionada anteriormente no debe interpretarse como limitante, sino como ilustraciones de modalidades preferidas. Los expertos en la técnica contemplarán otras modificaciones dentro del alcance y escencia de las reivindicaciones anexas a la presente .

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una composición de combustible que incluye una cantidad mayor de una gasolina y una cantidad efectiva de control de depósitos de un aditivo, el aditivo consiste escencialmente de al menos una esteramina de fórmula (R -C (0)0-R ) XNR yR z , donde R es un grupo hidrocarburo derivado de coco, sebo o ácido de sebo hidrogenado; x es 2 o 3; y y z son seleccionados individualmente de 0, 1 o 2; x+y+z=3:R se selecciona del grupo que consiste de grupos de alquileno de Cj_-Cg y grupos de - (R 0)nR , - donde cada R3 puede ser el mismo o diferente o es seleccionado independientemente del grupo que consiste de grupos lineales o ramificados de alquileno C^-C^ y n es 1 a 60, R y R puede ser el mismo o diferente y son seleccionados individualmente del grupo que consiste de grupos de alquilo de C1-C5, grupos de -(R50)nH donde R° y n son como se definieron anteriormente y grupos de RfiR7Rfi que se caracterizan porque R es un grupo lineal o ramificado de alquileno de ^ , a C5, y R7 y R8 pueden ser el mismo o diferente o son seleccionados individualmente del grupo que consiste de grupos de R3 , R4 y (R1-C (0) O-R2) -donde R1, R2, R3 y R son como se definieron anteriormente .

2.- Una composición de combustible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque la esteramina es una diesteramina, una triesteramina o tetraesteradiamina.

3. - Una composición de combustible de conformidad con la reivindicación 1 ó 2 , caracterizada además porque la esteramina está presente en una consentración de aproximadamente 50 a alrededor de 2500 ppm.

4.- Una composición de combustible de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizada además porque la consentración es de aproximadamente 200 a alrededor de 500 ppm.

5.- Una composición de combustible de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque incluye una polieteramina.

6.- Una composición de combustible de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque la esteramina se selecciona del grupo que consiste de: éster de (seboato hidrogenado) -metil dietanolamina; éster de triseboato trietanolamina; éster de diseboato trietanolamina; éster de diseboato N-metildietanolamina; éster de tetraseboato N/N,Np/Np-Tetra(2-hidroxietil) -1, 3-propandiamina; éster de diseboato metilamina alcoxilada; éster de diseboato N, N-bis- (2-hidroxietil) -3-dimetilaminopropilamina y mezclas de los mismos.