TWI572707B - 汽油辛烷値促進劑組合物及汽油辛烷値促進劑 - Google Patents

Description

汽油辛烷值促進劑組合物及汽油辛烷值促進劑

本發明係關於一種汽油辛烷值促進劑組合物及一種由該汽油辛烷值促進劑組合物所製備之汽油辛烷值促進劑。

汽油在汽缸中燃燒時如果未燃的油氣產生自燃會造成爆震現象，俗稱敲缸。爆震(knocking)產生的原因是燃燒室內油氣因火星塞點火後，火焰波尚未完全擴散，遠端未燃的油氣即因為壓縮行程所造成的高溫或高壓而自燃，所產生的火焰波與正常點火燃燒油氣所產生的火焰波相互撞擊而產生極大壓力，進而撞擊汽缸壁而產生不正常的敲擊聲。爆震現象會造成汽缸內溫度和壓力急劇上升，除了撞擊汽缸壁而產生敲擊聲外，還會導致發動機效率降低，嚴重時會毀損發動機內部零件。

已知汽油辛烷值(octane number)是決定汽油在汽缸內抗爆震性的一項重要指標，辛烷值越高，抗爆震的能力越好。因此，提高汽油的辛烷值可有效防止爆震現象發生。實驗結果顯示，直鏈烷烴的辛烷值低，而高支鏈烷烴及芳香烴的辛烷值高。

辛烷值測定是以正庚烷及異辛烷作為標準油，其 中，燃燒正庚烷的震爆情形最為嚴重，其辛烷值設定為0，而異辛烷之辛烷值則設定為100。任何汽油之辛烷值係以其在標準引擎試驗所產生的爆震程度與前述二標準油品所產生之爆震程度進行比較而定，若所測試之汽油所產生的引擎爆震與98%異辛烷及2%正庚烷之混合油的爆震程度相同，即稱此汽油之辛烷值為98，且通常以油品之辛烷值來稱呼之。例如，98無鉛汽油之辛烷值是98，而95無鉛汽油之辛烷值是95。

對於辛烷值低的汽油，可在汽油中加入適量的辛烷 值促進劑，以提升其辛烷值並因而降低或消除其燃燒時所產生的爆震。因此，辛烷值促進劑亦常稱為抗爆劑。一般而言，辛烷值促進劑可分為兩大類，第一類為金屬有灰類，第二類為有機無灰類。

關於第一類之金屬有灰類辛烷值促進劑，錳基有機 化合物(甲基環戊二烯三羰基錳，MMT)是目前品質最好的辛烷值促進劑之一，然而，MMT的主要缺點在於MMT中之錳會殘留在發動劑、火星塞、催化器等部件表面，造成火星塞點火故障、汽車的三元催化器堵塞等問題。至於第二類之有機無灰類辛烷值促進劑，其主要成份為含氧有機化合物和含氮有機化合物，例如，甲基叔丁基醚(MTBE)、N-甲基苯胺等等。相較於無機有灰類辛烷值促進劑，有機無灰類辛烷值促進劑的主要優點則在於燃燒後不會在發動機內沉積而造成堵塞的問題。

如上述，有機無灰類辛烷值促進劑常使用N-甲基苯 胺作為主要成份，舉例而言，例如，中國專利CN 1394940和CN 1613979所揭示之抗爆劑。然而，N-甲基苯胺有臭味、毒性大、是一種致癌物質、對於塑料及橡膠等材質有浸潤作用、且燃燒後產生大量的氮氧化物(NOx)。

基於各國物於汽油添加劑之使用近年來均有著更嚴 格的規範，因此，仍需要一種具備商業價值且不含N-甲基苯胺及其衍生物的汽油辛烷值促進劑。本發明即針對此一需求所為之研發成果，提供一種主要成份是經由醚類與酯類化合物反應所合成的含有醚基及酯基的多元衍生有機化合物，其具有良好的抗爆性能、不會增加油品的毒性、且可降低汽車排放廢氣中之氮氧化物(NOx)。

本發明之目的在於提供一種新穎的汽油辛烷值促進劑組合物，其係包含：30至96重量份之對氨基苯乙醚(p-phenetidine)，1至60重量份之對甲氨基苯甲醚(p-methylamino anisole)，1至20重量份之二元酯，1至20重量份之丁醇，以及0.05至4.80重量份之激發劑。

本發明之另一目的在於提供一種汽油辛烷值促進劑，其係由包括以下步驟之方法所獲得： (1)將本發明之汽油辛烷值促進劑組合物於氧氣含量小於0.1體積%之厭氧氛圍、60-90℃之溫度下反應歷時2至5小時，得到一反應產物；以及(2)視需要於該反應產物中添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑。

視需要地，可於步驟(2)添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑之前，先進行一分離步驟，以移除步驟(1)反應產物中的乙醇。

本發明所提供汽油辛烷值促進劑並不含有法令管制之毒性物質，如N-甲基苯胺及其衍生物。因此，採用本發明之汽油辛烷值促進劑，不但可以提升油品的辛烷值，且不會增加油品的毒性，不僅可提供更安全的勞工作業環境，亦可降低汽車排放廢氣中之氮氧化物(NOx)的含量。

為讓本發明之上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以多種具體實施態樣進行詳細說明。

以下將具體地描述根據本發明之部分具體實施態樣；惟，在不背離本發明之精神下，本發明尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於說明書所陳述者。此外，除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後述申請專利範圍中)所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。

本發明汽油辛烷值促進劑組合物主要係包含醚類、酯類化合物為主要成份。本發明不使用N-甲基苯胺及其衍生物，而改用醚類、酯類化合物為主要成份，反應合成含有醚基及酯基的多元衍生有機化合物。所產生之多元衍生有機化合物不含重金屬、熔點低、不結晶、沸點高、不易蒸發損失、在室溫下可溶於汽油而不溶於水、在空氣中不會分解、不會增加油品的毒性、具有良好的抗爆性能。因此，使用本發明所提供之辛烷值促進劑可節油減汙、減少發動機燃油沉積物及減經發動機磨損作用。

特定言之，本發明所提供之汽油辛烷值促進劑組合物係包含：30至96重量份之對氨基苯乙醚；1至60重量份之對甲氨基苯甲醚；1至20重量份之二元酯；1至20重量份之丁醇；以及0.05至4.80重量份之激發劑。

於根據本發明一較佳實施態樣中，所提供之汽油辛烷值促進劑組合物係包含：40至80重量份之對氨基苯乙醚；10至50重量份之對甲氨基苯甲醚；3至15重量份之二元酯；3至15重量份之丁醇；以及0.10至2.00重量份之激發劑。

於根據本發明另一較佳實施態樣中，所提供之汽油辛烷值促進劑組合物係包含：45至70重量份之對氨基苯乙醚；15至40重量份之對甲氨基苯甲醚；5至15重量份之二元酯；4至12重量份之丁醇；以及0.15至1.00重量份之激發劑。

於根據本發明又一較佳實施態樣中，所提供之汽油辛烷值促進劑組合物係包含：45至65重量份之對氨基苯乙醚；20至35重量份之對甲氨基苯甲醚；5至12重量份之二元酯；4至10重量份之丁醇；以及0.20至0.60重量份之激發劑。

於根據本發明再一較佳實施態樣中，所提供之汽油辛烷值促進劑組合物係包含：50至65重量份之對氨基苯乙醚；25至35重量份之對甲氨基苯甲醚；7至12重量份之二元酯；5至10重量份之丁醇；以及0.25至0.56重量份之激發劑。

於根據本發明又再一較佳實施態樣中，所提供之汽 油辛烷值促進劑組合物係包含：45至60重量份之對氨基苯乙醚；20至30重量份之對甲氨基苯甲醚；5至8重量份之二元酯；4至6重量份之丁醇；以及0.13至0.36重量份之激發劑。

更佳地，本發明所提供之汽油辛烷值促進劑組合物係包含：50至60重量份之對氨基苯乙醚；25至35重量份之對甲氨基苯甲醚；7至8重量份之二元酯；5至6重量份之丁醇；以及0.25至0.36重量份之激發劑。

於根據本發明之汽油辛烷值促進劑組合物中，可採用任何合宜之二元酯，較佳為二羧酸酯。舉例言之，合宜之二元酯包括，但不限於，丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、及前述之任意組合。更佳地，該二元酯係選自由以下所組成之群組：戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、及前述之任意組合。

適用於本發明汽油辛烷值促進劑組合物之激發劑的例子包括，但不限於，異戊烯、異戊二烯、雙環戊二烯、聚異戊二烯、及前述之任意組合。較佳地，該激發劑係選自由以下所組 成之群組：異戊烯、異戊二烯、及前述之任意組合。

除了汽油辛烷值促進劑組合物外，本發明亦提供一種汽油辛烷值促進劑，其係由包括以下步驟之方法所獲得：(1)將本發明之汽油辛烷值促進劑組合物於氧氣含量小於0.1體積%之厭氧氛圍、60-90℃之溫度下反應歷時2至5小時，得到一反應產物；以及(2)視需要於該反應產物中添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑。

根據本發明，係於上述步驟(1)中，在氧氣含量小於0.1體積%之厭氧氛圍、60-90℃之溫度下，反應汽油辛烷值促進劑組合物中之對氨基苯乙醚、對甲氨基苯甲醚、二元酯、丁醇以及激發劑歷時2至5小時，得到一反應產物。可於任何本領域常用之反應器以進行前述反應，例如，不銹鋼反應釜。較佳地，該反應器係兼具攪拌功能者。

視需要地，可於步驟(1)反應產物中，添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑，以提升其效能。根據本發明，所採用之清淨劑可為本領域中所習用之任何合宜的清淨劑。舉例言之，但不以此為限，該清淨劑可為選自由以下所組成之群組：聚烯胺、聚醚胺、醯胺類、及前述之任意組合。較佳地，係於本發明採用係選自由以下所組成之群組之清淨劑：聚異丁烯胺、聚醚胺、及前述之任意組合。

於根據本發明之汽油辛烷值促進劑中，清淨劑的添 加量並無特別限制，可使用本領域技藝人士所常用之添加量。舉例言之，但不以此為限，以汽油辛烷值促進劑組合物之總重計，，清淨劑的添加量可為0.1至1重量%，較佳為0.1至0.5重量%。

根據本發明，可採用本領域中所習用之任何合宜的抗氧劑。舉例言之，但不以此為限，該抗氧劑可為選自由以下所組成之群組者：2,6-二叔丁基對甲酚、季戊四醇酯、4,4’-亞甲基雙(2,6-二叔丁基苯酚)、及前述之任意組合。較佳地，係於本發明採用選自以下所組成之群組之抗氧劑：2,6-二叔丁基對甲酚、及前述之任意組合。抗氧劑的添加量並無特別限制，可使用本領域技藝人士所常用之添加量。舉例言之，但不以此為限，以汽油辛烷值促進劑組合物之總重計，抗氧劑的添加量可為0.1至0.5重量%，較佳為0.1至0.4重量%。

可於本發明採用本領域中所習用之任何合宜的腐蝕抑制劑。舉例言之，但不以此為限，該腐蝕抑制劑可為選自由以下所組成之群組者：苯並三氮唑、異噻唑啉酮、4-苯基-1-丁醇、及前述之任意組合。較佳地，本發明所用之腐蝕抑制劑係苯並三氮唑。腐蝕抑制劑的添加量並無特別限制，可使用本領域技藝人士所常用之添加量。舉例言之，但不以此為限，在本發明汽油辛烷值促進劑中，腐蝕抑制劑的添加量，以該汽油辛烷值促進劑組合物之總重計，可為0.01至0.3重量%，較佳為0.03至0.2重量%。

經發現，根據本發明由對氨基苯乙醚、對甲氨基苯甲醚、二元酯、丁醇以及激發劑反應所得之產物中，會包含乙醇。 因此，較佳地，可在步驟(1)之後、視需要於該反應產物中添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑之前，先進行一分離步驟，以移除副產物乙醇。可使用任何本領域常用之分離方法以移除乙醇，例如，可使用蒸餾塔進行蒸餾以進行該分離步驟，但不以此為限。當以蒸餾塔進行蒸餾以進行該分離步驟時，可從塔頂以低沸點物的形式蒸餾移除乙醇，再將塔底得到的反應產物視需要地添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑，以製得本發明的辛烷值促進劑成品。

實施例

茲以下列具體實施態樣以進一步例示說明本發明，其中，所使用之測定油品辛烷值的方法如下。

研究法辛烷值(Research Octane Number,RON)，其係模擬中、低速溫和駕駛時的條件對辛烷值進行測定。

實施例1：製備辛烷值促進劑A

在帶攪拌的不銹鋼反應釜中依次投入50重量份對氨基苯乙醚、25重量份對甲胺基苯甲醚、7重量份己二酸二甲酯、5重量份丁醇、0.25重量份異戊烯為激發劑，氮氣置換至氧含量小於0.1體積%，反應釜在密閉條件下升溫至80℃，反應3小時。反應結束後，對反應產物進行常壓蒸餾以移除副產物乙醇，然後加入做為清淨劑之聚異丁醯胺0.262重量份、做為抗氧劑之二苯胺0.175重量份、及做為腐蝕抑制劑之苯並三氮唑0.044重量份，加以攪拌並降溫，即得本發明的辛烷值促進劑成品。

實施例2：製備辛烷值促進劑B

在帶攪拌的不銹鋼反應釜中依次投入60重量份對氨基苯乙醚、30重量份對甲胺基苯甲醚、8重量份戊二酸二甲酯、6重量份丁醇、0.36重量份異戊二烯為激發劑，氮氣置換至氧含量小於0.1體積%，反應釜在密閉條件下升溫至75℃，反應3.5小時。反應結束後，對反應產物進行常壓蒸餾以移除副產物乙醇，然後加入做為清淨劑之聚醚胺0.417重量份、做為抗氧劑之2,6-二叔丁基對甲酚0.313重量份、及做為腐蝕抑制劑之苯並三氮唑0.104重量份，加以攪拌並降溫，即得本發明的辛烷值促進劑成品。

實施例3：辛烷值促進劑之辛烷值促進效益

將實施例1與實施例2所到的辛烷值促進劑A與辛烷值促進劑B以1%(體積比)之用量加入市售92無鉛汽油，並檢測油品於添加辛烷值促進劑前後之辛烷值，結果示於下表1。

並將實施例1所得之辛烷值促進劑以照1%(體積比)加入直餾汽油和催化汽油，檢測添加前後之辛烷值，結果示於下表2。

表2

從表1及表2所示之結果，可知本發明之汽油辛烷值促進劑能有效地提升不同工藝生產汽油的辛烷值。

經由上述說明及實施例之證實，可知本發明之汽油辛烷值促進劑(商品名：對甲醯氨基苯烷基醚)不但可有效地提高油品之辛烷值，以節油降汙，並可廣泛地應用在各種汽油上。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，並闡述本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者在不違背本發明之技術原理及精神下，可輕易完成之改變或安排，均屬本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。

Claims (12)

1. 一種汽油辛烷值促進劑組合物，其係包含：30至96重量份之對氨基苯乙醚(p-phenetidine)；1至60重量份之對甲氨基苯甲醚(p-methylamino anisole)；1至20重量份之二元酯；1至20重量份之丁醇；以及0.05至4.80重量份之激發劑。
2. 如請求項1之汽油辛烷值促進劑組合物，其係包含：40至80重量份之對氨基苯乙醚；10至50重量份之對甲氨基苯甲醚；3至15重量份之二元酯；3至15重量份之丁醇；以及0.10至2.00重量份之激發劑。
3. 如請求項1或2之汽油辛烷值促進劑組合物，其中，該二元酯係選自以下所組成之群組：戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、及前述之任意組合。
4. 如請求項1或2之汽油辛烷值促進劑組合物，其中，該激發劑係選自以下所組成之群組：異戊烯、異戊二烯、雙環戊二烯、聚異戊二烯、及前述之任意組合。
5. 一種汽油辛烷值促進劑，其係由包括以下步驟之方法所獲得：(1)將請求項1至4中任一項之汽油辛烷值促進劑組合物於氧氣含量小於0.1體積%之厭氧氛圍、60-90℃之溫度下反應歷時2至5小時，得到一反應產物；以及 (2)視需要於該反應產物中添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑。
6. 如請求項5之汽油辛烷值促進劑，其中，更包含於步驟(2)視需要於該反應產物中添加清淨劑、抗氧劑及/或腐蝕抑制劑之前，進行一分離步驟，以移除乙醇。
7. 如請求項5或6之汽油辛烷值促進劑，其中，該清淨劑係選自以下所組成之群組：聚異丁烯胺、聚醚胺、及前述之任意組合。
8. 如請求項7之汽油辛烷值促進劑，其中，該清淨劑之用量為0.1至1重量%，以該汽油辛烷值促進劑組合物之總重計。
9. 如請求項5或6之汽油辛烷值促進劑，其中，該抗氧劑係選自以下所組成之群組：2,6-二叔丁基對甲酚、季戊四醇酯、4,4’-亞甲基雙(2,6-二叔丁基苯酚)、及前述之任意組合。
10. 如請求項9之汽油辛烷值促進劑，其中，該抗氧劑之用量為0.1至0.5重量%，以該汽油辛烷值促進劑組合物之總重計。
11. 如請求項5或6之汽油辛烷值促進劑，其中，該腐蝕抑制劑係選自以下所組成之群組：苯並三氮唑、異噻唑啉酮、4-苯基-1-丁醇、及前述之任意組合。
12. 如請求項11之汽油辛烷值促進劑，其中，該腐蝕抑制劑之用量為0.01至0.3重量%，以該汽油辛烷值促進劑組合物之總重計。