PL188395B1

PL188395B1 - Wielofunkcyjny pakiet dodatków nowej generacji do benzyn silnikowych

Info

Publication number: PL188395B1
Application number: PL98329084A
Authority: PL
Inventors: Leszek Ziemiański; Winicjusz Stanik; Kazimierz Chłobowski; Jan Beberok; Marek Gadowski; Jerzy Łukaszek
Original assignee: Inst Technologii Nafty
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2005-01-31
Also published as: PL329084A1

Abstract

1. Wielofunkcyjny pakiet dodatków nowej generacji do benzyn silnikowych, znamienny tym, że zawiera zmieszane ze sobąw temperaturze od 20°C do 120°C, korzystnie od 20°C do 50°C: substancję aktywnąo własnościach detergentowych w ilości do 1do 70% (m/m), korzystnie od 5 do 35% (m/m), rozpuszczalnik organiczny w ilości od 5 do75% (m/m).

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielofunkcyjny pakiet dodatków nowej generacji do benzyn silnikowych. W silniku z zapłonem iskrowym występuje zjawisko tworzenia się osadów i nagarów na różnych jego elementach. Szczególnie daje się to zauważyć na powierzchniach zaworów dolotowych mieszanki paliwowo-powietrznej jak i w komorach spalania. Gromadzące się osady i nagary w komorze spalania wywołują tendencję do samozapłonu paliwa oraz zwiększenia zapotrzebowania oktanowego silnika Z.I., natomiast nagary i osady na powierzchniach grzybków zaworów zakłócają przepływ strumienia mieszanki paliwowo-powietrznej przez co ulega zakłóceniu dynamika silnika, co może zwiększyć zużycie paliwa i emisji toksycznych składników spalin. Gromadzące się osady i nagary absorbują pary paliwa, w efekcie prowadzi to do przyspieszenia procesu ich tworzenia. Aby zapobiec tym zjawiskom i równocześnie utrzymywać w czystości elementy układu zasilania silnika Z.I. do benzyn wprowadza się substancje chemiczne o określonej budowie chemicznej, wykazujące działanie myjąco-detergentowe, zwane dodatkami detergentowymi, które usuwaj ją istniejące już zanieczyszczenia oraz utrzymują w czystości układ zasilania silnika Z.I. Dobór dodatków detergentowych do benzyn silnikowych wiąże się nie tylko ze znalezieniem jednej określonej substancji chemicznej ale kilku, ściśle ze sobą współdziałających jak również innych komponentów spełniających inne funkcje. Istotny jest też dobór odpowiedniego stężenia poszczególnych składników pakietu dodatków o działaniu detergentowym ponieważ zarówno zbyt duże jak i zbyt małe stężenie dodatku detergentowego w benzynie silnikowej może prowadzić do zwiększenia ilości osadów i nagarów na elementach układu zasilania silnika Z.I, zamiast do poprawy jego stanu czystości. Według opisu patentowego RP 151 613 dodatek detergentowy wytwarzany jest przez zmieszanie dikarbaminianu, mineralnego oleju podstawowego, inhibitora korozji i rozpuszczalnika organicznego. Według opisu patentowego RP 152 501 dodatek detergentowy do benzyn silnikowych jest mieszaniną dikarbaminianu i monoalkenylobursztynoimidu, mineralnego oleju podstawowego, deemulgatorów rozpuszczalnych w fazie węglowodorowej i rozpuszczalnika organicznego. W opisie patentowym RP 153 996 przedstawiono sposób wytwarzania dikarbaminianowych dodatków o własnościach detergentowych do benzyn silnikowych. Dodatki detergentowe otrzymywane według opisów patentowych RP 151 613 i RP 153 996 wykazują dobre własności termiczne, natomiast dodatek otrzymywany zgodnie z opisem patentowym RP 152 501 wykazuje znacznie lepsze własności myjące chociaż stabilność termiczna wchodzących w jego skład monoalkenylobursztynoimidów jest dalece niewystarczająca. W opisie wynalazku patentowym nr 165 946 przedstawiono sposób otrzymywania zmodyfikowanych alkenylobursztynoimidów i alekenylobursztynoamidów, umożliwiający otrzymywanie substancji detergentowych o ^so^kij skuteeznośei działc^r^ii^, wchodzących w sldad pakietów dodatków do benzyn pik nikowych, przy podwyższonej stabilności termicznej, co jak do tej pory było podstawową wadą związków tego typu. W opisie patentowym RP 170 272 przedstawiono metodę otrzymywania pakietu dodatków do benzyn silnikowych, w którego sóła0 mogą wchodzić alkenyloeursztcodimiOc, alUencloeursztcnoamiOc, ich zmodyfikowane pochodne, otrzymywane zgodnie z opisem przedstawionym w pat. P 291 691, syntetyczne w^ośniki będące karbaminianami lub oóscdlldlowaocmi dlkilofeooldmί jak również substancje zapobiegające wybijaniu gniazd zaworów w silnikach nie posiaOąjącccO utwardzanych gniazd zaworów. Podstawową zaletą tej wersji dodatku do benzyn silnikowych jest wysoka skuteczność działania, podwyższona stabilność termiczna a wprowadzenie syntetycznych wynośników wspomaga detergentowe działanie substancji dUtcwoyhh. Główocm celem wynalazku jest zastosowanie nowego pakietu dodatków o działaniu detergentowym, przehiwOzidłającegd gromadzeniu się i tworzeniu osadów, żywic i laków na elementach układu zasilania silnika Z.I., wykazującego wysoką odporność termiczną oraz wysoką skuteczność działania, w benzynach silnikowych, w skład którego wchodzą dłóilodminc i/lub ich pochodne, syntetyczne wynośniki oraz inne komponenty takie jak oraz deemulgatory. Nieoczekiwanie stwierdzono, że taki wielofunkcyjny pakiet dodatków do benzyn silnikowych zawiera zmieszane ze sobą w temperaturze od 10°C do 120°C, korzystnie od 20°C do 50°C, substancję aktywną o własnościach

188 395 detergentowo-dyspergujących, w ilości od 1 do 70 % (m/m), korzystnie od 5 do 35% (m/m), rozpuszczalnik organiczny w ilości od 2 do 75% (m/m). W skład substancji aktywnej wchodzą alkenyloaminy i/lub polieteroaminy w ilości od 1 do 80% (m/m), korzystnie od 3 do 50% (m/m) i/lub oksyalkilowane alkilofenole i/lub polialkilo-etero-glikole i/lub ich pochodne, korzystnie estrowe w ilości od 1 do 80% (m/m), korzystnie od 3 do 50% (m/m) i/lub olej mineralny podstawowy w ilości od 3 do 70% (m/m).

Stosowane alkenyloaminy i/lub poleteroaminy są uwodornionymi zasadami Schiffa i/lub produktami aminowania amoniakiem i/lub aminami i/lub poliaminami o ilości atomów azotu w cząsteczce od 1 do 5, atomów węgla w cząsteczce od 1 do 24, korzystnie od od 2 do do 8 i/lub hydroksyaminami i/lub hydroksypoliaminami o ilości atomów azotu w cząsteczce od 1 do 5, atomów węgla w cząsteczce od 1 do 24, korzystnie od 2 do 8, ilości grup hydroksylowych od 1 do 5, korzystnie od 1 do 2, reaktywnych oligomerów alkenów i/lub izo-alkenów, o ilości atomów węgla w cząsteczce od 1 do 8, korzystnie od 2 do 4, zawierających co najmniej jedno wiązanie podwójne, nie zawierających chloru, otrzymywanych w procesie polimeryzacji przy zastosowaniu związku fluoru jako katalizatora. Stosowane oksyalkilowane alkilofenole, zawierające w cząsteczce alkilu do 24 atomów węgla, korzystnie od 7 do 12 atomów węgla, o masie cząsteczkowej od 100 do 5000 daltonów, korzystnie od 200 do 2000 daltonów, otrzymywane są w procesie oksyalkilacji alkilofenoli tlenkiem etylenu i/lub propylenu a stosowane polialkilo-etero-glikole, posiadające masę cząsteczkową od 100 do 2500 daltonów, korzystnie od 500 do 1500 daltonów, są produktem oksyalkilacji glikoli i/lub alkiloglikoli, przy czym liczba hydroksylowa uzyskiwanych oksyalkilowanych alkilofenoli i/lub polialkilo-etero-glikoli winna wynosić od 10 do 250 mg KOH/g, korzystnie od 30 do 150 mg KOH/g, natomiast pochodne oksyalkilowanych alkilofenoli i/lub polialkilo-etero-glikoli otrzymuje się w reakcji podwójnej wymiany z alkoholami alifatycznymi jednohydroksylowymi o zawartości atomów węgla w łańcuchu od 1do 15, korzystnie od 1do 8 oraz w reakcjach estryfikacji z kwasami alifatycznymi jednokarboksylowymi o ilości atomów węgla w podstawniku od od 1do 12, korzystnie od 1 do 10, przy czym zastosowanie otrzymanych pochodnych i/lub oksyalkilowanych alkilofenob i/lub polialkilo-etero-glikoli eliminuje ze składu pakietu konieczność stosowania deemulgatorów, rozpuszczalnych w fazie węglowodorowej a nierozpuszczalnych w fazie wodnej.

Olej podstawowy posiada lepkość kinematyczną od 5 do 50 mm²/s w 100°C a rozpuszczalnik organiczny jest ksylenem i/lub frakcją naftową o temperaturze zapłonu nie niższej niż 55°C i temperaturze płynięcia nie wyższej niż 15°C.

Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w poniższych przykładach wykonania, których jednakże nie można uważać za ograniczenie wynalazku, ponieważ mają charakter ilustracyjny.

Przykład 1

Do mieszalnika wyposażonego w mieszadło oraz ogrzewanie wprowadzono kolejno 200 kg oksypropylowanego dodecylofenolu o masie cząsteczkowej 1280 daltonów i liczbie hydroksylowej 35 mg KOH/g, 180 kg polibutenoaminy o zawartości chloru poniżej 100 mg/kg i masie cząsteczkowej 2100 daltonów oraz 620 kg frakcji naftowej o temperaturze zapłonu 65°C. Kompozycje mieszano przez 4 godziny w temperaturze od 40 do 50°C.

Przykład 2

Do mieszalnika wyposażonego jak w przykładzie 1 wprowadzono kolejno 200 kg oksypropylowanego alkiloglikolu o masie cząsteczkowej 980 daltonów i liczbie hydroksylowej 62 mg KOH/g, 180 kg polibutenoaminy o zawartości chloru poniżej 100 mg/kg i masie cząsteczkowej 2100 daltonów oraz 620 kg frakcji naftowej o temperaturze zapłonu 65°C. Kompozycje mieszano przez 4 godziny w temperaturze od 40 do 50°C.

Przykład 3

Do mieszalnika wyposażonego jak w przykładzie 1 wprowadzono kolejno 200 kg pochodnej estrowej oksypropylowanego alkilofenolu o masie cząsteczkowej 1100 daltonów i liczbie hydroksylowej 55 mg KOH/g, 180 kg polibutenoaminy o zawartości chloru poniżej

188 395

100 mg/kg i masie cząsteczkowej 2100 daltonów oraz 620 kg frakcji naftowej o temperaturze zapłonu 65°C. Kompozycje mieszano przez 4 godziny w temperaturze od 40 do 50°C.

Przykład 4

Do benzyny silnikowej A, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 600 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 1.

Przykład 5

Do benzyny silnikowej A, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 800 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 1.

Przykład 6

Do benzyny silnikowej A, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 600 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 2.

Przykład 7

Do benzyny silnikowej A, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 600 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 3.

Przykład 8

Do benzyny silnikowej B, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 600 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 1.

Przykład 9

Do benzyny silnikowej B, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 800 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 1.

Przykład 10

Do benzyny silnikowej B, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 600 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 2.

Przykład 11

Do benzyny silnikowej B, o własnościach podanych w tabeli 1, dodano 600 mg/kg pakietu dodatków, otrzymanego według przykładu 3.

Tabela 1

Własności	Benzyna silnikowa
A	B
Liczba oktanowa badawcza, LOB	95,6	94,6
Liczba oktanowa motorowa, LOM	84,5	87,5
Skład frakcyjny : - do temperatury 70°C destyluje % (m/m)	22,1	22,5
- -„- 100°C	46,5	53,5
- 110°C -„-	93,7	94,0
- koniec destylacji, °C	211	198
Okres indukcyjny, min.		>360
Zawartość ołowiu, g Pb/l	< 0,002	0,15
Zawartość EMTB, % (m/m)	5,9	-
Gęstość, 20°C, kg/m³	760	751

188 395

Przykład 12

Benzyny silnikowe A i B oraz benzyny silnikowe z przykładów od 4 do 11 poddano badaniom silnikowym według europejskiej normy CEC F-04-A-87, umożliwiającej ocenę czystości układu dolotowego mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku Opel - Kadett. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2

Badana benzyna	Wynik badania [mg nagarów i osadów/zawór dolotowy]
Benzyna silnikowa A	198
Benzyna silnikowa z przykładu 4	40
Benzyna silnikowa z przykładu 6	43
Benzyna silnikowa zprzykładu 7	24
Benzyna silnikowa B	233
Benzyna silnikowa z przykładu 8	48
Benzyna silnikowa z przykładu 10	43
Benzyna silnikowa z przykładu 11	27

Kryterium spełnienia wymagań badania silnikowego: nie więcej niż 50 mg nagarów/zawór

Przykład 13

Benzyny silnikowe A i B oraz benzyny silnikowe z przykładów 5 i 9 poddano badaniom silnikowym według europejskiej normy CEC F-05-A-93, umożliwiającej ocenę czystości układu dolotowego mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku Mercedes M 102 E. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 3

1 Badana benzyna	Wynik badania * [mg nagarów i osadów/zawór dolotowy]
Benzyna silnikowa A	350
Benzyna silnikowa z przykładu 5	20
Benzyna silnikowa B	415
Benzyna silnikowa z przykładu 9	18

*)

Kryterium spełnienia wymagań badania silnikowego: nie więcej niż 25 mg nagarów/zawór

Przykład 14

Benzynę silnikowa B oraz benzyny silnikowe z przykładów 8, 10 i 11 poddano badaniu na skłonność do emulgowania z wodą. Wyniki przedstawiono w tabeli 4.

188 395

Tabela 4

Badana benzyna	Wynik badania*
Zmiana objętości warstwy wodnej [ml]	1- Wygląd powierzchni międzyfazowej [pkt]	Stopień rozdziału ^[p^kt]
Benzyna silnikowa B	1	1	1
z przykładu 8	1	1b	1
- z przykładu 10	1	2	2
z przykładu 11	1	1b	1 _I

*

Dopuszczalny poziom oceny:

Zmiana objętości warstwy wodnej: nie więcej niż 1 ml Wygląd powierzchni międzyfazowej: ocena max 2 pkt. Stopień rozdziału: ocena max 2 pkt.

188 395

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wielofunkcyjny pakiet dodatków nowej generacji do benzyn silnikowych, znamienny tym, że zawiera zmieszane ze sobą w temperaturze od 20°C do 120°C, korzystnie od 20°C do 50°C: substancję aktywną o własnościach detergentowych w ilości do 1 do 70% (m/m), korzystnie od 5 do 35% (m/m), rozpuszczalnik organiczny w ilości od 5 do 75% (m/m).
2. Wielofunkcyjny pakiet dodatków według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera substancję aktywną o własnościach detergentowych, w skład której wchodzą alkenyloaminy i/lub polieteroaminy w ilości od 1 do 80% (m/m), korzystnie od 3 do 50 % (m/m) i/lub oksyalkilowane alkilofenole i/lub polialkilo-etero-glikole i/lub ich pochodne, w ilości od 1 do 80% (m/m), korzystnie od 3 do 50% (m/m) i/lub olej mineralny podstawowy w ilości od 2 do 75% (m/m).
3. Wielofunkcyjny pakiet dodatków według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera substancję aktywną, o własnościach detergentowych, w skład której wchodzą alkenyloaminy i/lub polieteroaminy będące uwodornionymi zasadami Schiffa i/lub produktami aminowania amoniakiem i/lub aminami i/lub poliaminami o ilości atomów azotu w cząsteczce od 1 do 5, atomów węgla w cząsteczce od 1 do 24, korzystnie od od 2 do do 8 i/lub hydroksyaminami i/lub hydroksypoliaminami o ilości atomów azotu w cząsteczce od 1 do 5, atomów węgla w cząsteczce od 11 do 24, korzystnie od 2 do 8, ilości grup hydroksylowych od 1 do 5, korzystnie od 1 do 2, reaktywnych oligomerów alkenów i/lub izo-alkenów, o ilości atomów węgla w cząsteczce od 1 do 8, korzystnie od 2 do 4, zawierających co najmniej jedno wiązanie podwójne, nie zawierających chloru, otrzymywanych w procesie polimeryzacji przy zastosowaniu związków fluoru jako katalizatora.
4. Wielofunkcyjny pakiet dodatków według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera substancję aktywną o własnościach detergentowych, w skład której wchodzą oksyalkilowane alkilofenole, zawierające w cząsteczce alkilu do 24 atomów węgla, korzystnie od 7 do 12 atomów węgla, o masie cząsteczkowej od 100 do 5000 daltonów, korzystnie od 200 do 2000 daltonów, otrzymywane w procesie oksyalkilacji alkilofenoli tlenkiem etylenu i/lub propylenu i/lub polialkilo-etero-glikole, posiadające masę cząsteczkową od 100 do 2500 daltonów, korzystnie od 500 do 1500 daltonów, będące produktem oksyalkilacji glikoli i/lub alkiloglikoli, przy czym liczba hydroksylowa uzyskiwanych oksyalkilowanych alkilofenoli i polialkilo-etero-glikoli winna wynosić od 20 do 250 mg KOH/g, korzystnie od 30 do 150 mg KOH/g f/lub pochodne aksyalkilowanych alkilofenoli i/lub polialkilo-etero-glikoli, otrzymywane w reakcji podwójnej wymiany z alkoholami alifatycznymi jednohydroksylowymi, o zawartości atomów węgla w łańcuchu od 1 do 15, korzystnie od 1 do 8 i/lub w reakcjach estryfikacji z kwasami alifatycznymi jednokarboksylowymi, o ilości atomów węgla w podstawniku od od 1 do 12, korzystnie od 1 do 10, przy czym zastosowanie otrzymanych pochodnych i/lub oksyalkilowanych alkilofenoli i/lub polialkilo-etero-glikoli eliminuje ze składu pakietu konieczność stosowania deemulgatorów, rozpuszczalnych w fazie węglowodorowej a nie rozpuszczalnych w fazie wodnej.
5. Wielofunkcyjny pakiet dodatków według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera olej podstawowy o lepkości kinematycznej od 5 do 50 mm²/s w 100°C.
6. Wielofunkcyjny pakiet dodatków według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera rozpuszczalnik organiczny będący toluenem i /lub ksylenem i/lub wysokoaromatyczną frakcją naftową o temperaturze zapłonu nie niższej niż 55°C i temperaturze płynięcia nie wyższej niż - 15°C.

188 395