RU2226206C2

RU2226206C2 - Gasoline additive, fuel composition

Info

Publication number: RU2226206C2
Application number: RU2002114910/04A
Authority: RU
Inventors: А.М. Бакалейник; ненко Е.А. Демь; Е.А. Демьяненко; О.А. Дружинин; нов В.Е. Емель; В.Е. Емельянов; В.М. Манаенков; ков Б.В. Пол; Б.В. Поляков; А.В. Сачивко; А.Л. Санников; В.П. Твердохлебов; С.В. Хандархаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ачинский нефтеперерабатывающий завод ВНК"
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-03-27

Abstract

FIELD: petroleum processing and petrochemistry. SUBSTANCE: gasoline additive for use in internal combustion engines contains 10-20% monomethylalanine, 0.05-0.15% ferrocene and/or (α- hydroxyisopropyl)ferrocene, 0.05-0.15% product of condensation of polyamine

Description

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к составу добавки и топливной композиции, предназначенной для использования в двигателях внутреннего сгорания и содержащих в качестве октаноповышающих компонентов оксигеаты (простые спирты, эфиры, алафатические спирты), антидетонационные добавки (α-гидроксиизопропил) ферроцен (ФК), ферроцен (Ф), монометиланилин.The invention relates to oil refining and petrochemistry, and specifically to the composition of the additive and fuel composition intended for use in internal combustion engines and containing oxyheates (simple alcohols, ethers, alafatic alcohols), antiknock additives (α-hydroxyisopropyl) ferrocene (FC) , ferrocene (F), monomethylaniline.

Известны добавки этилового спирта (Патент РФ № 2068871 С 10 L 1/18.1996 г. - аналог), композиции, содержащие ферроцен и его соединения (Патент РФ № 2019559, C 10 L 1/18.1994 г.), растворы ферроценов с монометиламином, в простом эфире (Патент РФ № 2061736, C 10 L 1/18.1996 г.) и этиловом спирте (Патент РФ № 2129141, C 10 L 1/18.1999 г. - прототип). В настоящее время в связи с экологическими запретами, исключением или ограничениями установленными предельных норм на применение таких широко известных средств повышения октановых чисел каким являлись антидетонационные присадки на основе свинца, высокооктановые компоненты на основе ароматических углеводородов и метил-трет-бутиловый эфира значительный практический интерес представляют добавки на основе простых спиртов, поскольку они соответствуют современным требованиям по защите окружающей среды, позволяют использовать в составе топлива компоненты из возобновляемых источников растительного происхождения (древесное сырье), снижает выбросы окиси углерода и полиароматических углеводородов.Ethyl alcohol additives are known (RF Patent No. 2068871 C 10 L 1 / 18.1996 - analogue), compositions containing ferrocene and its compounds (RF Patent No. 2019559, C 10 L 1 / 18.1994), solutions of ferrocene with monomethylamine, in ether (RF Patent No. 2061736, C 10 L 1 / 18.1996) and ethyl alcohol (RF Patent No. 2129141, C 10 L 1 / 18.1999 - prototype). Currently, due to environmental prohibitions, the exclusion or restrictions of the limit standards for the use of such widely known means of increasing octane numbers as lead-based antiknock additives, high-octane components based on aromatic hydrocarbons and methyl tert-butyl ether, additives are of considerable practical interest. based on simple alcohols, since they comply with modern requirements for environmental protection, they can be used in e fuel components from renewable sources of plant origin (wood raw materials), reduces emissions of carbon monoxide and polyaromatic hydrocarbons.

Применение только антидетонационных присадок на основе соединений ферроцена и ароматических аминов с учетом ограниченных предельных концентраций, более жестких ограничений, вызванных внедрением новых систем контроля отработавших газов, не обеспечивает необходимого улучшения антидетонационных свойств бензинов. Использование их в комплексной рецептуре совместно с этиловым спиртом дает возможность существенно повысить октановые числа (прототип), однако совместное содержание основных носителей антидетонационного эффекта (этилового спирта, монометиланилина, соединений железа) в композиции приводит в эксплуатации к ряду отрицательных побочных эффектов, ограничивающих их применение по концентрациям добавки и составу базовых бензинов.The use of only antiknock additives based on compounds of ferrocene and aromatic amines, taking into account limited limit concentrations, more stringent restrictions caused by the introduction of new exhaust gas control systems, does not provide the necessary improvement in the antiknock properties of gasolines. Using them in a complex formulation together with ethyl alcohol makes it possible to significantly increase octane numbers (prototype), however, the combined content of the main carriers of the antiknock effect (ethyl alcohol, monomethylaniline, iron compounds) in the composition leads to a number of negative side effects that limit their use in additive concentrations and base gasoline composition.

Основным недостатком такой топливной комплексной добавки являлось усиление процессов образования отложений и коррозии в пограничном с металлической поверхностью слое. Даже при сохранении в объеме топлива физической однородности, обеспечиваемой применением в качестве стабилизаторов высших спиртов, эфиров и ароматических аминов, при хранении, на поверхности образуется пленка воды, усиливаются процессы коррозии металла и образования отложений на элементах впускной системы. Это особенно характерно при вовлечении добавки в базовые бензины с компонентами каталитического крекинга, содержащими олефиновые углеводороды.The main disadvantage of such a fuel complex additive was the strengthening of the processes of deposit formation and corrosion in the layer bordering the metal surface. Even if physical uniformity is maintained in the fuel volume, provided by the use of higher alcohols, esters, and aromatic amines as stabilizers during storage, a water film forms on the surface, corrosion of the metal and formation of deposits on the elements of the intake system intensify. This is especially true when the additive is involved in base gasolines with catalytic cracking components containing olefinic hydrocarbons.

Задачей предполагаемого изобретения являлась разработка стабильной композиции добавки с высокой антидетонационной эффективностью при концентрациях до 8 мас.%, хорошими защитными и моющими свойствами.The objective of the proposed invention was the development of a stable additive composition with high antiknock efficiency at concentrations up to 8 wt.%, Good protective and washing properties.

Поставленная цель достигалась экспериментальным выбором совокупности совместимых соединений, позволяющих обеспечивать стабильный антидетонационный эффект, хорошие защитные и моющие свойства. Добавка легко растворима в бензинах при следующем содержании компонентов, мас.%: монометиланилина от 10 до 20%, от 0,05 до 0,15% ферроцена и/или (α-гидроксиизопропил) ферроцена, продукт конденсации полиамина NH₂-(СН₂)₂-(NH-CH₂-CH₂)_n-NH₂, где n=0-4 с карбоновыми кислотами С₇-С₂₀ в концентрации от 0,05 до 0,8%, четвертичные аммониевые соли высших карбоновых кислот и полиэтилен (или пропилен) полиаминов с числом аминогрупп от 2 до 8 или их смесь в концентрации от 0,01 до 0,1%, остальное этиловый спирт со стабилизатором.The goal was achieved by the experimental selection of a combination of compatible compounds, allowing to provide a stable antiknock effect, good protective and washing properties. The additive is readily soluble in gasolines with the following components, wt.%: Monomethylaniline from 10 to 20%, from 0.05 to 0.15% ferrocene and / or (α-hydroxyisopropyl) ferrocene, a condensation product of polyamine NH ₂ - (CH ₂ ) ₂ - (NH-CH ₂ -CH ₂ ) _n -NH ₂ , where n = 0-4 with C ₇ -C ₂₀ carboxylic acids in a concentration of 0.05 to 0.8%, the quaternary ammonium salts of higher carboxylic acids and polyethylene (or propylene) of polyamines with the number of amino groups from 2 to 8 or their mixture in a concentration of from 0.01 to 0.1%, the rest is ethyl alcohol with a stabilizer.

Отличие заявляемого технического решения от известных состоит в совместном содержании в составе добавки совместимых компонентов в заявленных концентрациях. Это отличие позволяет получить однородную, стабильную легко растворимую в бензинах добавку, расширить пределы применения и увеличить ее антидетонационную эффективность при получении композиций бензинов А-80, Аи-92 и Аи-95 - счет преодоления ограничений, вызванных явлениями коррозии и образования отложений на элементах впускной системы. Это достигалось вовлечением в состав добавки продукта конденсации полиамина с карбоновыми кислотами и/ или четвертичных аммониевых солей высших карбоновых кислот и полиэтилен (или пропилен) полиаминов.The difference between the claimed technical solutions from the known ones is the joint content of compatible components in the declared concentrations in the additive composition. This difference makes it possible to obtain a homogeneous, stable additive easily soluble in gasoline, to expand the range of applications and increase its antiknock efficiency in the preparation of gasoline compositions A-80, AI-92 and AI-95 - by overcoming the limitations caused by corrosion and deposits on the intake elements system. This was achieved by involving in the additive the condensation product of polyamine with carboxylic acids and / or quaternary ammonium salts of higher carboxylic acids and polyethylene (or propylene) polyamines.

Предлагаемую добавку готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Добавка имеет специфический запах, не характерный для этилового спирта, что исключает ошибочное использование его как пищевого.The proposed additive is prepared by mixing the components at room temperature with constant stirring. The additive has a specific odor that is not characteristic of ethyl alcohol, which eliminates the erroneous use of it as food.

Указанным способом было приготовлено 5 образцов предлагаемой добавки. Для приготовления добавки можно использовать этиловый спирт, стабилизированный алифатическими спиртами С₃-С₅, например, метил-трет-бутиловым эфиром или альдегидо-эфиро-спиртовой фракцией, полученной из отходов производства этилового спирта. Фракция представляет собой смесь алифатических спиртов С₃-С₅, сложных эфиров метилового и этилового спиртов, муравьиной и уксусной кислот, фурфурола и других ароматических соединений, она отделяется в процессе ректификации от этилового спирта, получаемого из древесного сырья путем его гидролиза и последующего дрожжевого брожения.The specified method was prepared 5 samples of the proposed additives. Ethyl alcohol stabilized with C ₃ -C ₅ aliphatic alcohols, for example, methyl tert-butyl ether or the aldehyde-ether-alcohol fraction obtained from ethyl alcohol waste, can be used to prepare the additive. The fraction is a mixture of C ₃ -C ₅ aliphatic alcohols, esters of methyl and ethyl alcohols, formic and acetic acids, furfural and other aromatic compounds, it is separated in the process of rectification from ethyl alcohol obtained from wood raw materials by hydrolysis and subsequent yeast fermentation .

В таблице приведены примеры, поясняющие влияние заявленного состава добавки на ее защитные, моющие и антидетонационные свойства. Защитные свойства оценивались по величине поверхности контрольного стержня пораженной коррозией, при испытании в соответствии с процедурой ASTM D 655. Моющие свойства добавки оценивались сравнительными испытаниями бензина Аи-92 ГОСТ 2084 без добавки и с добавкой по изменению (% отн.) массы отложений на контрольной поверхности при испытании на одноцилиндровом карбюраторном двигателе. Антидетонационная эффективность оценивалась при испытании по ГОСТ 511, как повышение октанового числа эталонной смеси: 70% изооктана+30% нормального гептана от добавления 5 об.% предлагаемой добавки.The table contains examples explaining the effect of the claimed composition of the additive on its protective, washing and antiknock properties. Protective properties were evaluated by the value of the surface of the control rod affected by corrosion, when tested in accordance with ASTM D 655. The washing properties of the additive were evaluated by comparative tests of gasoline AI-92 GOST 2084 without additives and with the addition by the change (% rel.) Of the mass of deposits on the control surface when tested on a single cylinder carburetor engine. The antiknock efficiency was evaluated when tested according to GOST 511, as an increase in the octane number of the reference mixture: 70% isooctane + 30% normal heptane from the addition of 5 vol.% Of the proposed additives.

При введении образцов предлагаемой добавки в заявленном количестве (1,5-8 мас.%) в состав базовых бензинов, полученных на основе компонентов каталитического риформинга, каталитического крекинга и прямой перегонки, было отмечено, что топливные композиции бензинов А-80, Аи-92, Аи-95 с октановыми числами, предусмотренными ГОСТ, можно получить при меньших суммарных расходах октаноповышающих соединений (на 20-55 мас.%), чем при их раздельном использовании.With the introduction of samples of the proposed additives in the declared amount (1.5-8 wt.%) In the composition of base gasolines obtained on the basis of the components of catalytic reforming, catalytic cracking and direct distillation, it was noted that the fuel compositions of gasoline A-80, AI-92 , AI-95 with octane numbers stipulated by GOST can be obtained at lower total costs of octane-enhancing compounds (by 20-55 wt.%) Than with their separate use.

Claims

1. Additive to gasoline based on stabilized ethyl alcohol, N-methylaniline, ferrocene and / or α-hydroxyisopropyl ferrocene, characterized in that it further comprises a condensation product of polyamine NH ₂ - (CH ₂ ) ₂ - (NH-CH ₂ -CH ₂ ) _n -NH ₂ , where n = 0-4, with C ₇ -C ₂₀ carboxylic acids, quaternary ammonium salts of higher carboxylic acids and / or polyethylene (or propylene) polyamines with the number of amino groups from 2 to 8 and / or their mixture in the following ratio of components, wt.%:

N-methylaniline 10 - 20

Ferrocene and / or α-hydroxyisopropyl-ferrocene 0.05 - 0.15

Polyamine Condensation Product

with NH ₂ - (CH ₂ ) ₂ - (NH — CH ₂ —CH ₂ ) _n —NH ₂ ,

where n = 0-4 with carboxylic acids C ₇ -C ₂₀ 0.05 - 0.8

Higher Quaternary Ammonium Salts

carboxylic acids and / or polyethylene

(or propylene) polyamines with the number

amino groups from 2 to 8 and / or a mixture of 0.01 - 1

Stabilized Ethyl Alcohol Else

2. The additive according to claim 1, characterized in that it contains ethyl alcohol stabilized with C ₃ -C ₅ aliphatic alcohols or their esters, or an aldehyde-alcohol fraction obtained from waste products from the production of ethyl alcohol from wood raw materials.