RO120916B1

RO120916B1 - Compoziţie de aditiv pentru combustibili şi metodă pentru tratarea combustibililor

Info

Publication number: RO120916B1
Application number: ROA200100307A
Authority: RO
Inventors: Edward T. Jones
Original assignee: American Energy Group, Inc.
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2006-09-29
Also published as: JP5020435B2; ZA200102004B; JP2002526597A; JP2002526596A; ATE521685T1; JP5020434B2; US6183525B1; PT1123364E; KR20010089264A; AP1348A; EP1117752A1; EP1117752B1; CA2343296C; TR200100770T2; CA2343296A1; US6419715B1; AU768172B2; PL346615A1; BR9913781B1; PL191060B1

Abstract

Invenţia se referă la o compoziţie pentru combustibili şi la metoda pentru tratarea combustibililorlichizi cu acest aditiv utilizat la motoare cu ardere internă. Compoziţia conform invenţiei este constituită din 5...15% ulei mineral izolator, 40...60% spirt medicinal, 20...40% etilen sau propilenglicol alchil eter şi 2...15% cel puţin un surfactant, procentele fiind exprimate în greutate.

Description

Invenția se referă la compoziție de aditiv pentru combustibili, pe bază de hidrocarburi lichide, și la o metodă pentru tratarea combustibililor lichizi cu acest aditiv utilizat la motoare cu ardere internă.

Controlul emisiilor la motorul cu ardere internă constituie de mulți ani o problemă de analiză continuă, în încercările de a reduce degajările de monoxid de carbon și hidrocarburi nearse, din arderea unor astfel de combustibili. Controlul poluării este în atenția întregii lumi, în încercărea de a se obține aditivi moderni pentru combustibili, având capacitatea de a conduce la benzine cu ardere mai curată. Au fost efectuate diferite studii în domeniu, în scopul de a formula aditivi care să reducă poluarea generată de astfel de combustibili, dar în general, cu succes limitat.

De exemplu, s-a propus utilizarea diferiților alchi eteri în scopul de a controla poluarea generată de combustibilii sub formă de benzină. Astfel de încercări sunt descrise în brevetele reprezentative US 2089580,2104021,2221839,2563101,2786745,2930681, 3032971, 3103101, 3270497, și 5425790. După cum este descris în aceste brevete, se practică frecvent utilizarea unor astfel de eteri fie singuri, fie în combinație cu alcooli, pentru a obține caracteristici cu performanțe îmbunătățite, la o mare varietate de combustibili sub formă de hidrocarburi lichide.

Au fost efectuate încercări de a purifica acești combustibili, prin încorporarea în combustibili, ca aditivi, diferiți detergenți aromatici, conținând unul sau mai multe inele aromatice, la care sunt legate diferite grupe alchilen oxid, în efortul de a reduce degajările de hidrocarburi. Un astfel de studiu este descris în brevetele US 3328284 și 3615295. Stadiul tehnicii a propus diverse combinații de aditivi, pentru a purifica sistemele de combustibili. Un astfel de exemplu este brevetul US 3658494, care descrie o combinație de oxi compuși sub forma de monoeteri ai glicolilorși poliglicolilor în combinație cu dispersanți derivați de la acizii carboxilici cu masă moleculară ridicată, și în particular esterii, amidele, imidele, amidinele și aminele lor. Brevetul US 4384872 descrie un aditiv pentru combustibil, formulat ca o combinație a unui alcool inferior cu un surfactant, pentru a realiza o toleranță mărită la apă a compozițiilor de combustibili. Studii similare sunt descrise în brevetul US 4516981, care se referă la un dispersant pe bază de gudron formulat dintr-un alcool, un glicol eter și un fenol polietoxilat. Și brevetul US 4877416 descrie o combinație a unei hidrocarburi substituite cu amină sau poliamină și un poli(oxialchilen)monool.

Au fost efectuate încercări de a utiliza agenți de oxidare în combinație cu glicoli și glicol eteri. Un astfel de exemplu este prezentat în brevetul US 5314511, descriind combinația între un peroxid organic cu un alchilen glicol eter inferior, pentru a reduce degajările. Brevetul US 5409507 descrie un aditiv pentru combustibili, care este formulat din poli (oxialchilen) eteri aromatici, substituiți cu grupe nitro, amine sau N-alchilamino, în combinație cu antioxidanți, dezactivatori metalici, dezemulsionanți și aditivi cunoscuți. Brevetul US 5782936 descrie un aditiv pentru combustibili pentru gaz de petrol lichefiat (LPG) sau LPG conținând o fracție metanolică din petrol și un alchil fenol etoxilat.

Cu toate eforturile din domeniul îmbunătățirii performanței unor astfel de combustibili, din punctul de vedere al controlului poluării, până în prezent, nici un produs nu a fost capabil să satisfacă riguros standardele de poluare în vigoare sau preconizate.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă din elaborarea unei compoziții de aditiv pentru combustibil de tip benzină, care reduce poluarea generată de sistemul de combustie.

Compoziția de aditiv pentru combustibil, pentru utilizare la tratarea combustibililor de tip hidrocarburi lichide, elimină dezavantajele menționate, prin aceea că este constituită din

RO 120916 Β1

5...15% ulei mineral izolator, 40...60% spirt mineral, 20...40% etilen sau propilenglicol alchil 1 eter și 2...15% cel puțin un surfactant, procentele fiind în greutate, în care uleiul mineral izolator este un distilat petrolier având un punct de fierbere de peste 250*C, de preferință, 3 în intervalul 27O...37O‘C, spirtul mineral este o fracțiune petrolieră cu punct de fierbere în intervalul 15O...22O°C, etilenglicol eterul are formula structurală: 5

HO-CH₂ -CH₂ -O-R, 7 în care R, este o grupare alchil C₃-C₆. 9

Prin aplicare invenției, se obțin următoarele avantaje:

- prezența aditivului în compoziția de combustibili conduce la micșorarea semni- 11 ficați vă a caracteristicilor de poluare, atunci când sunt utilizați la motoarele cu ardere internă;

- aditivul are capacitatea de a mări performanța caracteristicilor combustibililor sub 13 formă de hidrocarburi lichide;

- prin tratarea combustibilului sub formă de hidrocarburi lichide cu aditiv pentru corn- 15 bustibili a rezultat o scădere semnificativă a emisiilor care au loc în timpul combustiei în motoarele cu benzină. 17

Este în consecință unul dintre obiectivele invenției prezente acela de a furniza o compoziție de aditiv pentru combustibili care să depășească dezavantajele de mai sus. 19

Alt obiectiv al invenției este de a furniza o metodă pentru tratarea combustibililor hidrocarburi lichide, care să aibă capacitatea de a micșora semnificativ caracteristicile 21 poluării unor astfel de combustibili, atunci când sunt utilizați la motoarele cu ardere internă.

Un alt obiectiv și mai specific al invenției prezente este de a furniza o compoziție de 23 aditiv pentru combustibili, care să poată fi adăugată unor combustibili sub formă de hidrocarburi lichide, având capacitatea de a micșora semnificativ caracteristicile de poluare ale 25 unor astfel de combustibili, atunci când sunt utilizați la motoarele cu ardere internă.

Un alt obiectiv și mai specific al invenției prezente este de a furniza o compoziție de 27 aditiv pentru combustibili, care să poată fi adăugată unor combustibili sub formă de hidrocarburi lichide, pentru a determina o combustie mai curată, mai eficientă a motoarelor cu 29 ardere internă.

Alt obiectiv, la care se referă invenția, este de a propune o metodă pentru tratarea 31 combustibililor sub formă de hidrocarburi lichide cu o compoziție de aditiv pentru combustibili, în care poluarea produsă de combustibilul tratat să fie substanțial redusă. 33

Acestea și alte obiective și avantaje ale invenției se vor desprinde mai clar în continuare din următoarea descriere a invenției. 35

Conceptele invenției prezente constau într-o nouă compoziție de aditiv pentru combustibili, care să fie nu numai simplă și ieftină la manipulare, dar și să aibă capacitatea 37 de a mări performanța caracteristicilor combustibililor sub formă de hidrocarburi lichide, astfel încât combustibilii tratați, atunci când au fost consumați într-un motor cu ardere internă, să 39 ardă mai eficient, cu degajări substanțial mai mici. în concordanță cu conceptele invenției, compoziția de aditiv pentru combustibili este formulată ca o nouă combinație de componente 41 care funcționează împreună, pentru a reduce semnificativ degajările de hidrocarburi la arderea combustibililor în care aditivul a fost combinat în motoarele cu ardere internă. 43

Compoziția de aditiv pentru combustibili, utilizată în practică, în invenția prezentă, este astfel formulată, încât să conțină ulei mineral izolator (“mineral seal oii”), spirt mineral, 45 un etilenglicol alchil eter și cel puțin un fenol etoxilat cu catenă lungă ca surfactant. Modul exact în care combinațiile de mai sus funcționează în combinație unele cu altele nu este pe 47 deplin înțeles în prezent. Fără a limita invenția la o teorie, totuși, se bănuiește că uleiul

RO 120916 Β1 mineral izolator servește pentru a determina lubrifierea cilindrului superior ca parte a procesului de ardere. Spirtul mineral pare a determina o oxidare rapidă a combustibilului sub formă de hidrocarburi, cu care aditivul este combinat, și glicol eterul în combinație cu surfactantul pare a dispersa apa conținută în sistemul de combustibili conținând aditivul astfel, încât să nu interfereze cu arderea completă a combustibilului tratat. Testele au arătat că benzina care a fost tratată cu aditivul pentru combustibili din invenția prezentă poate să determine imediat, virtual, la motoarele cu ardere internă, respectarea și câteodată depășirea standardelor curente de poluare, chiar la motoare cu ardere internă care sunt prost reglate.

Conform unui alt concept din invenție, prezenta invenție se referă de asemenea la o metodă de tratare a combustibililor sub formă de hidrocarburi lichide cu aditivi pentru combustibili. Conform metodei din invenție, compoziția de aditiv pentru combustibili este adăugată unui combustibil sub formă de hidrocarburi lichide, care poate fi apoi ars într-un motor cu ardere internă. Tratarea combustibilului sub formă de hidrocarburi lichide cu o compoziție de aditiv pentru combustibili s-a găsit că scade dramatic emisiile care au loc în timpul combustiei în motoarele cu benzină.

Compoziția de aditiv pentru combustibili, utilizată în invenția prezentă, este formulată astfel încât să includă, ca unul dintre componenți, uleiul mineral izolator (“mineral seal oii”). Prin termenul “ulei mineral izolator”, utilizat ca în cuprinsul invenției, specialiștii în domeniu înțeleg uleiurile lubrifiante bine cunoscute, uleiuri minerale și distilate din petrol cu punct înalt de fierbere, având puncte de fierbere peste 250’C, și preferabil în intervalul de la 270 la 370’C. Astfel de uleiuri sunt bine cunoscute specialiștilor în domeniu și sunt descrise în detaliu în brevetul US 4443348, a cărui descriere este inclusă în invenție ca referință. După cum este indicat mai sus și fără a limita invenția la o teorie, se bănuiește că uleiul mineral izolator servește la determinarea lubrifierii cilindrului superior, atunci când în motorul cu ardere internă este consumat un combustibil conținând compoziția de aditiv pentru combustibil din invenția prezentă.

Un alt component utilizat în formularea compoziției de aditivi pentru combustibili din invenția prezentă se referă la spirt mineral, alt termen a cărui semnificație este descrisă în brevetul US 4443348. Termenul “spirt mineral” acoperă fracțiile din petrol cu puncte scăzute de fierbere, care fierb la o temperatură de cel puțin 150°C și preferabil la o temperatură în intervalul de la 150 la 220°C. Din nou, fără a limita invenția la o teorie, se bănuiește că spirtul mineral, component al compoziției pentru tratarea combustibililor, servește cel puțin în parte la controlul arderii combustibilului sub formă de benzină, cu care este combinat aditivul.

Alt component utilizat în practica invenției prezente este un etilenglicol monoalchil eter. Preferați pentru noi în practica invenției prezente sunt acei eteri având următoarea formulă structurală:

HO-CH₂-CH₂-O-R, în care R₁ este o grupă alchil conținând 3 până la 6 atomi de carbon (de exemplu, grupe propil, butii, izobutil, pentil și hexil). Corespunzători de asemenea pentru utilizarea în practica invenției sunt propilenglicol eterii corespunzători. Pe lângă monoalchil eteri, se pot utiliza de asemenea dialchil eteri atât din etilenglicol și propilenglicol. Eterul preferat, utilizat în practica invenției prezente, este etilenglicol monobutil eterul.

Compoziția de aditiv pentru combustibili din invenția prezentă este în același timp formulată pentru a include cel puțin un surfactant alchil aromatic etoxilat. Din nou, fără a limita invenția la o teorie, se bănuiește că surfactantul și eterul se asociază pentru a minimiza efectele apei conținute în combustibil, în timp ce are loc combustia. în practica preferată din invenția prezentă, surfactantul este cel puțin un component având formula:

RO 120916 Β1

O—(CHa—CH^—O)n—R₃ în care R₂ este o grupă alchil cu catenă lungă, și preferabil conținând 6 până la 12 atomi de 7 carbon (de exemplu, heptil, octil, nonil, decil etc.). R₃ este selectat din grupa constând în hidrogen și alchil inferior (de exemplu, metil, etil, propil) și n este un întreg, variind de la 2 la 9 12. Este frecvent preferată, în practica invenției prezente, utilizarea combinației dintre surfactanții de mai sus. De exemplu, este posibil și uneori de dorit utilizarea unui etoxilat în care 11 R₃ este alchil inferior și/sau un compus etoxilat în care R₃ este hidrogen. Astfel de surfactanți sunt accesibili comercial sub marca de TERGITOL. De exemplu, TERGITOL NP-4 este un 13 nonil fenol polietoxilat, în timp ce TERGITOL NR-9 este un nonil fenol polietilenglicol eter. Sau obținut rezultate în particular eficiente în reducerea degajărilor de hidrocarburi atunci când 15

TERGITOL NP-4 și TERGITOL NP-9 sunt utilizați în combinație.

Se pot utiliza și alți surfactanți. în general, compoziția de aditiv pentru combustibili din 17 invenția prezentă poate fi formulată incluzând cel puțin un surfactant neionic lichid. Surfactanții preferați sunt selectați din grupul constând în surfactanți alcooli etoxilați și 19 surfactanți aromatici substituiți oxigenați. în primul grup, alcoolii etoxilați sunt derivați de la alcooli C₆ la C₁₈, conținând de la 1 la 10 grupe etoxilate legate. De exemplu, pot fi utilizați, 21 drept surfactanți, decil alcooli etoxilați. în cel de-al doilea grup, pot fi utilizați compușii de mai sus fenolici oxigenați, conținând de la 12 la 30 atomi de carbon în moleculă 23

Compoziția de aditiv pentru combustibili din invenția prezentă poate de asemenea să fie formulată cu alți componenți care nu afectează material compoziția. De exemplu, este 25 frecvent de dorit ca formula compoziției să conțină un colorant, pentru a permite lucrătorilor să manipuleze compoziția, distingând între compoziția de aditiv și ceilalți produși petrolieri. 27 S-a găsit că poate fi utilizat un colorant albastru, pentru a distinge compoziția de aditiv atunci când se dorește acest lucru. 29

Compoziția conform invenției este sensibilă la variațiile în cantitățile de componenți utilizați. în general, uleiul mineral izolator constituie de la aproximativ 5 până la aproximativ 31 15% în greutate din compoziția de aditiv, în timp ce spirtul mineral reprezintă în mod obișnuit aproximativ 40 până la 60% în greutate din compoziție. Glicol eterul ar trebui să fie utilizat 33 într-o cantitate de aproximativ 20 până la aproximativ 40% în greutate din compoziție; cantitatea totală de surfactant variază între aproximativ 2 și 15% din compoziție. 35 în general, compoziția de aditiv din invenția prezentă este preparată prin tehnici convenționale. în general, este preferat ca spirtul mineral să fie amestecat cu ulei mineral 37 izolator, timp de aproximativ 0,5 la 20 min, pentru a asigura amestecarea celor două componente. După aceea, este adăugat eter glicolul în compoziție și apoi este adăugat 39 surfactantul, urmat de amestecarea cu surfactantul. Atunci când este utilizat un colorant, colorantul este utilizat într-o cantitate suficientă, pentru a realiza o culoare uniformă a 41 compoziției. în mod obișnuit, este utilizat un colorant albastru, într-o cantitate în intervalul de la aproximativ 3 până la 150 ml (0,1...5 uncii), pentru fiecare 1140 I (300 galoane) de 43 compoziție de aditiv pentru combustibili.

Compoziția de aditiv pentru combustibili, conform invenției, prezintă o utilitate particu- 45 Iară la tratarea combustibililor sub formă de hidrocarburi lichide, și preferabil benzină (incluzând atât benzină cu plumb și fără plumb și benzină conținând alcool denaturat). Sunt 47

RO 120916 Β1 incluși și combustibilii bazați pe kerosen, incluzând kerosenul însuși și combustibilii pentru avioane, incluzând combustibilii cu jet. La tratarea combustibililor sub formă de hidrocarburi lichide, este suficientă amestecarea aditivului pentru combustibili cu combustibilul, într-o cantitate suficientă, pentru a reduce poluarea și emisiile generate la arderea combustibilului la care se adaugă aditivul amestecat. în general, cantitatea de aditiv utilizată variază de la aproximativ 0,005 până la aproximativ 0,1 părți în volume de aditiv pe parte de volum de combustibil. După cum pot aprecia specialiștii în domeniu, cantitatea de aditiv pentru combustibili utilizată variază în funcție de natura combustibilului cu care este amestecat. Testele au arătat, totuși, că automobilele și autobuzele care folosesc combustibili sub formă de benzină, în care a fost amestecat aditiv pentru combustibili, prezintă o descreștere marcantă a emisiilor poluante, în timpul combustiei.

Se dau, în continuare, 2 exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. O cantitate de 12 părți în greutate de ulei mineral izolator este amestecată cu 48 de părți în greutate de spirt mineral, și amestecul rezultant este amestecat timp de aproximativ 5 min, pentu a asigura o amestecare uniformă. După aceea, 32 de părți în greutate de etilenglicol butii eter sunt adăugate în amestec, cu agitare în continuare. La sfârșit, sunt adăugate 7 părți în greutate de TERGITOL NP-9 și întregul amestec este amestecat timp de 10 min, la temperatura camerei. Astfel, aditivul pentru combustibili a prezentat următoarea compoziție:

Ulei mineral izolator	12% în greutate
Spirt mineral	48% în greutate
Etilenglicol butii eter	32% în greutate
TERGITOL NP-9	7% în greutate

Compoziția de mai sus a fost testată cu benzină fără plumb și a rezultat o descreștere semnificatovă a emisiilor poluante, în timpul combustiei.

Exemplul 2. Folosind procedeul descris în exemplul 1, a fost preparată următoarea compoziție:

Ulei mineral izolator	10% în greutate
Spirt mineral	50% în greutate
Etilenglicol butii eter	30% în greutate
TERGITOL NP-4	5% în greutate
TERGITOL NP-9	5% în greutate

După ce a fost preparată compoziția, este adăugat un colorant albastru. Atunci când este amestecată cu benzina, compoziția de aditiv pentru combustibili din invenția prezentă conduce la o scădere a poluanților degajați, chiar și atunci când este testată la automobile prost reglate.

Se va înțelege că pot fi efectuate diferite modificări și schimbări în detaliile procedeului, a formulării și a utilizării, fără a se îndepărta de la obiectul invenției, definit în revendicări.

Claims

Revendicări

1. Compoziție de aditiv pentru combustibil, pentru utilizare la tratarea combustibililor 3 de tip hidrocarburi lichide, caracterizată prin aceea că este constituită din 5...15% ulei mineral izolator, 40...60% spirt mineral, 20...40% etilen sau propilenglicol alchil eter și 2...15% cel 5 puțin un surfactant, procentele fiind în greutate.
2. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că uleiul mineral izo- 7 lator este un distilat petrolier, având un punct de fierbere de peste 250°C.
3. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că uleiul mineral izo- 9 lator are un punct de fierbere în intervalul 270...370*C.
4. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că spirtul mineral 11 este o fracțiune petrolieră cu punct de fierbere în intervalul 15O...22O’C.
5. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că etilenglicol eterul 13 are formula structurală:

HO-CH₂ -CH₂ -O-Ri în care R, este o grupare alchil C₃-C₆.
6. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că surfactantul are structura:

0 (CHj -CHî O), Η., în care R₂ este o grupare alchil θ6*^₁₂, R₃ este hidrogen sau alchil C_r C₃ și n este un număr 25 întreg de la 2 la 12.
7. Compoziție conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că include doi surfac- 27 tanți, un surfactant fiind corespunzător formulei în care R₃ este hidrogen, iar celălalt este un surfactant corespunzător formulei în care R₃ este alchil C,- C₃.29
8. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că etilenglicol eterul este etilenglicol mono butii eter.31
9. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că include doi sur- factanți, unul fiind nonil fenol polietoxilat și celălalt fiind nonil fenol polietilenglicol eter.33
10. Metodă pentru tratarea combustibilor de tip hidrocarburi lichide, caracterizată prin aceea că se adaugă într-un astfel de combustibil compoziția de aditiv pentru combustibil 35 de tip hidrocarburi lichide, definită la revendicarea 1.
11. Metodă conform revendicării 10, caracterizată prin aceea că, combustibilul de 37 tip hidrocarburi lichide este benzina.
12. Compoziție de combustibil pentru utilizarea la motoare cu ardere internă, 39 caracterizată prin aceea că aceasta conține 0,005 până la 0,1 părți volumetrice compoziție de aditiv pentru combustibil definit la revendicarea 1, la o parte volumetrică combustibil de 41 tip hidrocarburi lichide.
13. Compoziție conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că, combustibilul 43 de tip hidrocarburi lichide este benzina.