WO2021240116A1 - Composition d'additifs pour carburant moteur - Google Patents

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WO2021240116A1
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Totalenergies Marketing Services
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Definitions

  • TITLE Composition of additives for motor fuel
  • the present invention relates to a composition of additives for fuel comprising at least a first additive chosen from quaternary ammonium salts other than betaines, and at least one second additive chosen from amido alkyl betaines.
  • the composition is such that the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range from 1: 4 to 4: 1.
  • the invention also relates to a fuel concentrate, comprising said additive composition, mixed with an organic liquid inert to the first and second additives and miscible with said fuel.
  • the invention further relates to a fuel composition comprising a fuel derived from one or more sources selected from the group consisting of mineral, animal, plant and synthetic sources, and mixtures thereof; and said composition of fuel additives.
  • the invention also relates to the use of the additive composition, or of the fuel composition, or of the fuel concentrate, for maintaining cleanliness (keep-clean effect) and / or cleaning (clean-up effect) deposits. in at least one of the internal parts of an engine, gasoline or diesel, preferably diesel, chosen from the following, the combustion chamber and the fuel injection system.
  • the invention is aimed at preventing and / or reducing deposits of coke, and / or soaps and / or varnishes on the injectors or the needles of the injectors, as well as reducing the consumption of fuel for an engine, preferably Diesel, (“Fuel Eco” action) and / or minimizing the loss of power from said engine, and / or reducing pollutant emissions.
  • Liquid internal combustion engine fuels contain components that can be degraded during engine operation.
  • the problem of deposits in the internal parts of combustion engines is well known to engine manufacturers. It has been shown that the formation of these deposits has consequences on engine performance and in particular has a negative impact on fuel consumption and particle emissions. Advances in fuel additive technology have made it possible to tackle this problem. So-called detergent additives used in fuels have already been proposed to maintain engine cleanliness by limiting deposits ("keep-clean” effect) or by reducing deposits already present in the internal parts of the combustion engine (“effect" clean-up ”in English). We can cite as an example the document
  • the new gasoline direct injection systems expose the injectors to more severe pressure and temperature conditions, which favors the formation of deposits.
  • these new injection systems have more complex geometries to optimize spraying, in particular, more holes with smaller diameters but which, on the other hand, induce a greater sensitivity to deposits.
  • the presence of deposits can alter combustion performance, in particular increase pollutant emissions and particulate emissions.
  • the new diesel direct injection systems expose the injectors to more severe pressure conditions and temperature which favors the formation of deposits.
  • these new injection systems have more complex geometries to optimize the spraying, in particular, more numerous holes having smaller diameters but which, on the other hand, induce a greater sensitivity to deposits.
  • the phenomenon of coking induces a loss of engine power and therefore in particular overconsumption of fuel.
  • This phenomenon is measured thanks to the XUD9 engine which makes it possible to determine the flow rates of the injectors and therefore the presence of coking or not.
  • Coking is to be distinguished from “lacquering” (soap and / or varnish) which occurs in diesel direct injection engines, on the needles of injectors. Lacquering does not concern deposits which are present outside the injection system and which are linked to coking, causing clogging and partial or total clogging of the injection nozzles. Lacquering and coking are therefore two very distinct phenomena, both in terms of the causes of these deposits, the conditions for the appearance of these deposits and the place where these deposits occur.
  • composition of fuel additives according to the invention are: - protection of pumps, injection systems and all moving parts with which this additive comes into contact in an engine,
  • a subject of the present invention is thus a composition of fuel additives comprising:
  • RI is a linear or branched C 1 to C 34 hydrocarbon chain
  • R2 is a hydrogen atom or a C 1 to C 15 hydrocarbon chain
  • R3 is a C1 to C15 hydrocarbon chain
  • R4 and R5 are identical or different and chosen independently of one another from a hydrogen atom and a C 1 to C 10 , preferably C 1 to C 6 hydrocarbon chain, it being understood that the groups R4 and R5 may contain a. or more nitrogenous groups and / or can be linked together to form one or more rings; and wherein the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range of 1: 4 to 4: 1.
  • the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range from 1: 1 to 2.5: 1, preferably from to 1.5: 1 to 2.1: 1 .
  • the invention also relates to a fuel concentrate comprising the composition of additives, mixed with an organic liquid, said organic liquid being inert to the first and second additives, and miscible with said fuel.
  • a subject of the invention is also a fuel composition
  • a fuel composition comprising: (1) a fuel base obtained from one or more sources chosen from the group consisting of mineral, animal, plant and synthetic sources, and preferably chosen from hydrocarbon fuels, non-essentially hydrocarbon fuels and mixtures thereof; and (2) a fuel additive composition as defined in the present application.
  • the liquid fuel composition is chosen from hydrocarbon fuels, non-essentially hydrocarbon fuels, and mixtures thereof, for example gasolines or gas oils.
  • the fuel (hydrocarbon) is chosen from diesel oils, also called diesel fuel, and which corresponds to the fuels used in diesel engines.
  • the composition of additives, the fuel composition or the concentrate, according to the invention is used to prevent (keep-clean effect) and / or to eliminate (clean-up effect) deposits in the fuel.
  • internal parts of an engine selected from the following: the combustion chamber, the engine intake system and the fuel injection system, and preferably the fuel injection system.
  • said composition is used in liquid fuel to limit or prevent the formation of deposits in at least one of the internal parts of said engine and / or reduce the deposits existing in at least one of the internal parts of said engine.
  • composition according to the invention is used to prevent, reduce or eliminate deposits chosen from coke, and / or soaps and / or varnishes on the injectors or the needles of the fuel injectors, and / or the coke, soap and / or sticking (or valve-sticking) of the fuel inlet valves in the combustion chamber.
  • composition according to the invention also makes it possible to reduce the fuel consumption of an engine, preferably diesel, (“Fuel Eco” action) and / or to minimize the loss of power of said engine, and / or to reduce pollutant emissions, in particular, particulate emissions from the combustion engine.
  • an engine preferably diesel
  • Fluel Eco (“Fuel Eco” action)
  • pollutant emissions in particular, particulate emissions from the combustion engine.
  • the engine is a gasoline engine.
  • the internal combustion engine is an engine compression ignition, also known as a diesel engine.
  • the present invention also relates to a method of maintaining the cleanliness and / or cleaning of at least one of the internal parts of an engine, preferably of a compression ignition engine or diesel engine, comprising at least the following steps :
  • C N OR CN compound or group denotes a compound or a group containing in its chemical structure N carbon atoms.
  • the first additive quaternary ammonium
  • the composition according to the invention comprises a first additive consisting of a quaternary ammonium salt, other than betaines.
  • said first additive is obtained by reaction with an agent for the quaternization of a nitrogenous compound comprising a tertiary amine function, this nitrogenous compound being the product of the reaction of an acylating agent substituted with a group.
  • the quaternary ammonium salt is chosen from quaternized PIBA (polyisobutylene-amine) compounds, or from quaternized polyether-amines.
  • said nitrogenous compound is the product of the reaction of an acylating agent substituted with a hydrocarbon group and of a compound comprising both an oxygen atom or a d atom.
  • nitrogen capable of condensing with said acylating agent that is to say at least one group chosen from primary amines, secondary amines and alcohols
  • a tertiary amine group that is to say at least one group chosen from primary amines, secondary amines and alcohols
  • the acylating agent is advantageously chosen from mono-or poly-carboxylic acids and their derivatives, in particular their ester, amide or anhydride derivatives.
  • the acylating agent is preferably chosen from succinic, phthalic and propionic acids and the corresponding anhydrides.
  • the acylating agent is substituted with a hydrocarbon group.
  • hydrocarbon means any group having a carbon atom directly attached to the rest of the molecule (ie to the acylating agent) and having mainly an aliphatic hydrocarbon character.
  • Hydrocarbon groups according to the invention can also contain non-hydrocarbon groups.
  • they can contain up to one non-hydrocarbon group per ten carbon atoms provided that the non-hydrocarbon group does not significantly modify the predominantly hydrocarbon character of the group.
  • hydroxyl groups hydroxyl groups, halogens (in particular chloro- and fluoro- groups), alkoxy, alkylmercapto and alkyl sulfoxy groups.
  • the hydrocarbon substituents do not contain such non-hydrocarbon groups and are purely aliphatic hydrocarbons.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent preferably comprises at least 8, preferably at least 12 carbon atoms. Said hydrocarbon substituent may comprise up to about 200 carbon atoms.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent preferably has a number average molecular weight (Mn) of between 160 to 2800, for example between 250 to 1500, more preferably between 500 to 1500 and, even more preferably between 500 to 1300. A range of value of M n between 700 and 1300 is particularly preferred, for example from 700 to 1200.
  • hydrocarbon groups substituting the acylating agent mention may be made of n-octyl, n-decyl, n-dodecyl, tetrapropenyl, n-octadecyl, oleyl, octadecyl or triacontyl groups.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent can also be obtained from homo- or inter-polymers (for example copolymers, terpolymers) of mono- and di-olefins having from 2 to 10 carbon atoms, for example from ethylene, propylene, 1 - butene, isobutene, butadiene, isoprene, 1 - hexene or 1 - octene.
  • these olefins are 1-mono-olefins.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent can also be chosen from derivatives of halogenated analogues (for example chlorinated or brominated) of these homopolymers or inter-polymers.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent can be obtained from other sources, for example from high molecular weight alkenes monomers (eg, 1 - tetracontene) and their chlorinated analogues or hydrochlorinated, aliphatic petroleum fractions, e.g. paraffin waxes, their cracked, chlorinated and / or hydrochlorinated analogues, white oils, synthetic alkenes, e.g. produced by the Ziegler-Natta process (e.g. polyethylene greases ) and other sources known to those skilled in the art.
  • high molecular weight alkenes monomers eg, 1 - tetracontene
  • aliphatic petroleum fractions e.g. paraffin waxes
  • white oils e.g. paraffin waxes
  • synthetic alkenes e.g. produced by the Ziegler-Natta process (e.g. polyethylene greases ) and other sources known to those skilled in the art.
  • any unsaturation present in the hydrocarbon group of the acylating agent can optionally be reduced or eliminated by hydrogenation according to any known process.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent is preferably substantially saturated, i.e., it does not contain more than one carbon-to-carbon unsaturated bond for each slice of ten carbon-to-carbon single bonds. present.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent advantageously contains no more than one non-aromatic carbon-to-carbon unsaturated bond per every 50 carbon-to-carbon bonds present.
  • the hydrocarbon substituent of the acylating agent is a polyisobutene group also called polyisobutylene (PIB).
  • PIB polyisobutylene
  • PIB polyisobutylene
  • Highly reactive polyisobutenes (PIB) are understood to mean polyisobutenes (PIB) in which at least 50 mol%, preferably at least 70 mol% or more, of the terminal olefinic double bonds are of the vinylidene type as described in document EP0565285.
  • preferred PIBs are those having more than 80 mole% and up to 100 mole% of vinylidene end groups as described in EP1344785.
  • the acylating agent substituted with a hydrocarbon group is a polyisobutenyl succinic anhydride (PIB SA).
  • polyisobutenyl succinic anhydride can be prepared by mixing a polyolefin with maleic anhydride and then passing chlorine through the mixture (GB949981).
  • hydrocarbon groups comprising an internal olefin, for example such as those described in application WO2007 / 015080, can also be used as a substituent of the acylating agent.
  • internal olefin is understood to mean any olefin containing mainly a non-alpha double bond, which is a beta olefin or of a higher position.
  • these materials are essentially beta-olefins or higher position olefins, for example containing less than 10% by mass of alpha-olefin, advantageously less than 5% by mass or less than 2% by mass.
  • Internal olefins can be prepared by isomerization of alpha-olefins according to any known process.
  • the compound comprising both an oxygen atom or a nitrogen atom capable of condensing with the acylating agent and a tertiary amine group can, for example, be chosen from the group consisting of: dimethylaminopropylamine, N, N-diethylaminopropylamine, N, N- dimethylamino-ethylamine, N, N-dimethyl-amino ethylamine ethylenediamine, 1, 2-propylenediamine, 1, 3-propylene diamine, butylenediamines (isomers), diethylenetriamine, dipropylenetriamine, dibutylenetriamine, triethylenetetraamine, teraethylenepentaamine, pentaethylenehexaamine, hexamethylenetetramine, bis (hexametliylene) triamine, diaminobenzenes
  • Said compound can also be chosen from heterocyclic compounds substituted by alkylamines such as l - (3- aminopropyl) -imidazole, 4- (3-aminopropyl) morpholine, l- (2-aminoethyl) piperidine, 3 , 3-diamino-N-methyldipropylamine, diaminopyridines, and 3'3-bisamino (N, N-dimethylpropylamine).
  • alkylamines such as l - (3- aminopropyl) -imidazole, 4- (3-aminopropyl) morpholine, l- (2-aminoethyl) piperidine, 3 , 3-diamino-N-methyldipropylamine, diaminopyridines, and 3'3-bisamino (N, N-dimethylpropylamine).
  • the compound comprising both an oxygen atom or a nitrogen atom capable of condensing with the acylating agent and a tertiary amine group can also be selected from alkanolamines, including, but not limited to. , triethanolamine, trimethanolamine, N, N-dimethylaminopropanol, N, N-dimethylaminoethanol, N, N- diethylaminopropanol, N, N-diethylaminoethanol, N, N- diethylaminobutanol, N, N, N-tris (hydroxyethyl ) amine, N, N, N- tris (hydroxymethyl) amine, laN, N, N tris (aminoethyl) amine, N, N- dibutylaminopropylamine and N, N, N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl- bisaminoethyl ether, N, N-bis (3-dimethylamino-propyl)
  • said compound comprising at least one tertiary amine group and at least one group chosen from primary amines, secondary amines and alcohols is chosen from the following amines of formula (I) or (II):
  • R6 and R7 are the same or different and represent, independently of each other, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably having 1 to 5 carbon atoms;
  • X is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms; m is an integer between 1 and 5; n is an integer between 0 and 20; and
  • R8 is a hydrogen atom or a C1 to C22 alkyl group.
  • Said compound is preferably chosen from the amines of formula (I).
  • R8 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group of Cl to C16, preferably an alkyl group of Cl to CIO, more preferably an alkyl group having C l to C6.
  • R8 can, for example, be selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, propyl, butyl and their isomers.
  • R8 is a hydrogen atom.
  • n is preferably an integer between 0 to 15, more preferably between 0 to 10, even more preferably between 0 to 5.
  • n is 0.
  • said nitrogenous compound is the product of the reaction of the acylating agent substituted with a hydrocarbon group and of a diamine of formula (I).
  • R6 and R7 may represent, independently of one another, alkyl C l to C16, preferably an alkyl group Cl CI O;
  • R6 and R7 can represent, independently of one another, a methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl group or their isomers.
  • R6 and R7 represent, independently of one another, a C1 to C4 group, preferably a methyl group;
  • - X represents an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, preferably from 1 to 12 carbon atoms, more preferably from 1 to 8 carbon atoms, for example from 2 to 6 carbon atoms or from 2 to 5 carbon atoms. carbon.
  • X particularly preferably represents an ethylene, propylene or butylene group, in particular a propylene group.
  • the nitrogen-containing compound is the reaction product of a succinic acid derivative substituted with a hydrocarbon group, preferably a polyisobutenyl-succinic anhydride, and of an alcohol or of an amine also comprising a tertiary amine group, in particular a compound of formula (I) or (II) as described above and more preferably a compound of formula (I).
  • the succinic acid derivative substituted with a hydrocarbon group reacts with the amine also comprising a tertiary amine group under certain conditions to form a succinimide (closed form).
  • the reaction of the succinic acid derivative and the amine can also result under certain conditions in a succinamide, that is to say, a compound comprising an amide group and a carboxylic acid group (open form).
  • an alcohol also comprising a tertiary amine group reacts with the succinic acid derivative to form an ester also comprising a carboxyl group - free CO2H (open form).
  • the nitrogenous compound may be the reaction product of a succinic acid derivative and an amine or an alcohol which is an ester or an amide and which further also comprises a carboxyl group -CO 2 H unreacted (open form).
  • the quaternary ammonium salt forming the first additive according to the present invention is obtained directly by reaction between the nitrogenous compound described above comprising a tertiary amine function and a quaternization agent.
  • the quaternization agent is chosen from the group constituting dialkyl sulphates and carboxylic acid esters; alkyl halides, benzyl halides, hydrocarbon carbonates, and hydrocarbon epoxides optionally mixed with an acid, alone or as a mixture, preferably carboxylic acid esters.
  • quaternizing agent containing such an element
  • a quaternary ammonium salt formed by reaction with an alkyl halide can then be used. reaction with sodium hydroxide and the sodium halide salt removed by filtration.
  • the quaternizing agent can include halides such as chloride, iodide or bromide; hydroxides; sulfonates; bisulfites; alkyl sulphates such as dimethyl sulphate; sulfones; phosphates; C 1-12 alkylphosphates ; C 1-C12 dialkylphosphates; borates; C1-C12 alkylborates; nitrites; nitrates; carbonates; bicarbonates; alkanoates; C 1 -C12 0,0-dialkyldithiophosphates , alone or as a mixture.
  • halides such as chloride, iodide or bromide
  • hydroxides such as chloride, iodide or bromide
  • sulfonates such as dimethyl sulphate; sulfones
  • phosphates C 1-12 alkylphosphates ; C 1-C12 dialkylphosphates; borates; C1-
  • the quaternization agent can be chosen from derivatives of dialkylsulphates such as dimethyl sulphate, of N-oxides, of sulphones such as propane- and butanesulfone, of alkyl halides. , acyl or aralkyl, such as methyl and ethyl chloride, benzyl bromide, iodide or chloride, and hydrocarbon carbonates (or alkylcarbonates).
  • the aromatic ring is optionally substituted by one or more alkyl or alkenyl groups.
  • the hydrocarbon (alkyl) groups of the hydrocarbon carbonates can contain from 1 to 50, from 1 to 20, from 1 to 10 or from 1 to 5 carbon atoms per group. According to one embodiment, the hydrocarbon carbonates contain two hydrocarbon groups which may be identical or different. By way of example of hydrocarbon carbonates, mention may be made of dimethyl or diethyl carbonate.
  • the quaternization agent is chosen from the hydrocarbon epoxides represented by the following formula (III): in which R9, RI O, R11 and R12 may be the same or different and independently of each other represent a hydrogen atom or a C 1 to C 50 hydrocarbon group .
  • R9, RI O, R11 and R12 may be the same or different and independently of each other represent a hydrogen atom or a C 1 to C 50 hydrocarbon group .
  • R9, RI O, R11 and R12 may be the same or different and independently of each other represent a hydrogen atom or a C 1 to C 50 hydrocarbon group .
  • R9, RI O, R11 and R12 may be the same or different and independently of each other represent a hydrogen atom or a C 1 to C 50 hydrocarbon group .
  • R9, RI O, R11 and R12 may be the same or different and independently of each other represent a hydrogen atom or a C 1 to C 50 hydrocarbon group .
  • hydrocarbon epoxides can be used as a quaternizing agent in combination with an acid, for example with acetic acid.
  • the hydrocarbon epoxides can also be used alone as a quaternization agent, in particular without additional acid.
  • a protic solvent is used for the preparation of the quaternary ammonium salt.
  • protic solvents such as water, alcohols (including polyhydric alcohols) can be used alone or as a mixture.
  • Preferred protic solvents have a dielectric constant greater than 9.
  • the quaternization agent is chosen from the compounds of formula (IV): wherein R13 is an optionally substituted alkyl, alkenyl, aryl and aralkyl group, and R14 is a C1 to C22 alkyl, aryl or alkylaryl group.
  • the compound of formula (IV) is a carboxylic acid ester capable of reacting with a tertiary amine to form a quaternary ammonium salt.
  • Compounds of formula (IV) are selected, for example, from esters of carboxylic acids having a pKa of 3.5 or less.
  • the compound of formula (IV) is preferably chosen from esters substituted aromatic carboxylic acid, alpha-hydroxycarboxylic acid and polycarboxylic acid.
  • the ester is a substituted aromatic carboxylic acid ester of formula (IV) in which R13 is a substituted aryl group.
  • R13 is a substituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, preferably a phenyl or naphthyl group, more preferably a phenyl group.
  • R13 is advantageously substituted with one or more groups chosen from the carboalkoxy, nitro, cyano, hydroxy, SR15 and NR15R16 radicals.
  • Each of the groups R 15 and R 6 can be a hydrogen atom or an optionally substituted alkyl, alkenyl, aryl or carboalkoxy group.
  • Each of the groups R15 and Ri 6 represents, advantageously, the hydrogen atom or an optionally substituted C1 to C22 alkyl group, preferably the hydrogen atom or a C 1 to C 16 alkyl group , more preferably 1 hydrogen atom or a C1 to C10 alkyl group , even more preferably the hydrogen atom or a C 1 to C4 alkyl group.
  • R 15 is preferably a hydrogen atom and R 6 a hydrogen atom or a C 1 to C 4 group.
  • R15 and Ri 6 are both hydrogen.
  • R13 is an aryl group substituted by one or more groups chosen from hydroxyl, carboalkoxy, nitro, cyano and NH2 radicals.
  • R13 can be a polysubstituted aryl group, for example trihydroxyphenyl.
  • R13 is a monosubstituted aryl group, preferably ortho substituted.
  • R13 is, for example, substituted by a group chosen from the OH, NH2, NO2 or COOMe radicals, preferably OH or NH2.
  • R13 is preferably a hydroxy-aryl group, in particular 2-hydroxyphenyl.
  • R14 is an alkyl or alkylaryl group.
  • R14 can be a C 1 to C16 , preferably C 1 to C 10, advantageously C1 to C8 alkyl group.
  • R14 can be a C1 to C16, preferably C 1 to Cio , advantageously C 1 to C8 alkylaryl group.
  • R14 can for example be chosen from among methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, benzyl groups or their isomers.
  • R14 is a benzyl or methyl group, more preferably methyl.
  • a particularly preferred compound is methyl salicylate. According to a particular embodiment, the compound of formula
  • (IV) is an ester of an alpha-hydroxycarboxylic acid corresponding to the following formula (Y): wherein R17 and R18 are the same or different and are independently selected from the group consisting of the hydrogen atom, alkyl, alkenyl, aryl or aralkyl groups. Such compounds are for example described in document EP 1254889.
  • Examples of compounds of formula (IV) in which R13COO is the residue of an alpha-hydroxycarboxylic acid include methyl-, ethyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, phenyl-, benzyl- or allyl- 2-hydroxy-isobutyric acid esters; 2-hydroxy-2-methylbutyric acid methyl-, ethyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, benzyl-, phenyl- or allyl-esters; 2-hydroxy-2-ethylbutyric acid methyl-, ethyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, benzyl-, phenyl- or allyl-esters; methyl-, ethyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, benz
  • the compound of formula (IV) is an ester of a polycarboxylic acid chosen from dicarboxylic acids and carboxylic acids having more than two acid functions.
  • the carboxylic functions are preferably all in esterified form.
  • Preferred esters are C 1-4 alkyl esters.
  • the compound of formula (IV) can be chosen from diesters of oxalic acid, diesters of phthalic acid, diesters of maleic acid, diesters of malonic acid or diesters of citric acid.
  • the compound of formula (IV) is dimethyl oxalate.
  • the compound of formula (IV) is a carboxylic acid ester having a pKa of less than 3.5. For cases where the compound comprises more than one acidic group, reference will be made to the first dissociation constant.
  • the compound of formula (IV) can be chosen from one or more carboxylic acid esters chosen from oxalic acid, phthalic acid, salicylic acid, maleic acid, malonic acid, citric acid. , nitrobenzoic acid, aminobenzoic acid and 2,4,6-trihydroxybenzoic acid.
  • Preferred compounds of formula (IV) are dimethyl oxalate, methyl 2-nitrobenzoate and methyl salicylate.
  • the quaternary ammonium salt used in the invention is formed by reaction of a hydrocarbon epoxide, preferably chosen from those of formula (III) above and more preferably propylene oxide. , with the reaction product of a polyisobutenyl succinic anhydride in which the polyisobutylene group (PIB) has a number-average molecular mass (Mn) of between 700 and 1000 and dimethyl-aminoprop y lamin.
  • PIB polyisobutenyl succinic anhydride in which the polyisobutylene group (PIB) has a number-average molecular mass (Mn) of between 700 and 1000 and dimethyl-aminoprop y lamin.
  • the additive (1) is chosen from polyisobutylene succinimides functionalized with a quaternary ammonium group.
  • the composition according to the invention comprises the first additive (s) as described above in a preferential content ranging from 5 to 10,000 ppm by weight, preferably from 5 to 1000 ppm by weight, more preferably from 10 to 500 ppm by weight , more preferably from 15 to 200 ppm by weight, and better still from 20 to 150 ppm by weight, relative to the total weight of the fuel composition.
  • the second additive betaine
  • composition according to the invention comprises a second additive (2) chosen from amido alkyl betaines, of formula (I) below: in which :
  • RI is a linear or branched C 1 to C 34 hydrocarbon chain
  • R2 is a hydrogen atom or a hydrocarbon chain -C 15
  • R3 is a hydrocarbon chain -C 15, and
  • R4 and R5 are identical or different and chosen independently of one another from a hydrogen atom and a C 1 to C 10 , preferably C 1 to C 6 , hydrocarbon chain, it being understood that the groups R 4 and R 5 can contain one or more nitrogenous groups and / or can be linked together to form one or more rings.
  • R1 is a linear or branched C 8 to C 30 hydrocarbon-based chain, preferably C 12 to C 24 , more preferably C 6 to C 20 .
  • R2 is a hydrogen atom or a C 1 to C 5 hydrocarbon chain , preferably a hydrogen atom.
  • R3 is a C 1 to C 8 , preferably C 2 to C 4, hydrocarbon chain.
  • R4 and R5 are identical or different and chosen independently of one another from a hydrogen atom and a C 1 to C 6 hydrocarbon chain , it being understood that the groups R 4 and R 5 may contain one or more nitrogenous groups and / or may be linked together to form a ring; more preferably R4 and R5 are identical and represent a methyl group or an ethyl group and more preferably still a methyl group.
  • the second additive can be obtained by reacting:
  • R4 , R5 are as defined above for formula (I), the preferred meanings of these groups for formula (I) also being preferred for said tertiary amine;
  • R ′ 3 denotes a group of formula -R3-N (R2) -CO-RI, where R 1, R2 and R3 are as defined above for formula (I), the preferred meanings of these groups for formula (I) also being preferred for said tertiary amine; with
  • reaction product is substantially free of non-covalent anionic species.
  • compound (ii) is acetic acid substituted with halogen, or a salt thereof.
  • Salts can include alkali or alkaline earth metals, or ammoniums, including but not limited to sodium, lithium, calcium, potassium, magnesium, triethyl ammonium or triethanol ammonium salts.
  • chloroacetic acid or sodium or potassium chloroacetate salts are used.
  • the molar ratio of the amount of carboxylic acid / ester / amide or a salt thereof (ii) to the amount of tertiary amine (i) is advantageously in the range from 1: 0.1 to 0.1: 1.0.
  • the additive (2) is the reaction product:
  • compound (i) is oleylamido propyl dimethylamine and compound (ii) is sodium chloroacetate.
  • composition according to the invention is such that the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range from 1: 4 to 4: 1.
  • the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range from 1: 1 to 2.5: 1, preferably from 1.5: 1 to 2.1: 1.
  • the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range going from 1: 3 to 3: 1, preferably from 1: 2 to 2: 1.
  • the mass ratio of the amount of the first additive to the amount of the second additive is in the range from 1: 3 to 1.5: 1, preferably from 1: 2.5 to 1. : 1.
  • the additive composition may also comprise one or more additional additive (s), different from said additives (1) and (2) described above.
  • This or these other additives may for example be chosen, in a nonlimiting manner, from detergent additives, anti-corrosion agents, dispersants, demulsifiers, anti-foam agents, biocides, tracers or markers, reodorants, procetane additives, friction modifiers, lubricity additives or lubricity additives, combustion aid agents (catalytic combustion and soot promoters), cold resistance additives and in particular agents improving the point of cloudiness, pour point, TLF ("Limit Filterability Temperature”), anti-sedimentation agents, antiwear agents and conductivity modifiers.
  • detergent additives anti-corrosion agents, dispersants, demulsifiers, anti-foam agents, biocides, tracers or markers, reodorants, procetane additives, friction modifiers, lubricity additives or lubricity additives, combustion aid agents (catalytic combustion and soot promoters), cold resistance additives and in particular agents improving the point of cloudiness, pour point, T
  • procetane additives in particular (but not limited to) chosen from alkyl nitrates, preferably 2-ethylhexyl nitrate, aryl peroxides, preferably peroxide benzyl, and alkyl peroxides, preferably tert-butyl peroxide;
  • anti-foam additives in particular (but not limited to) chosen from polysiloxanes, oxyalkylated polysiloxanes, and fatty acid amides obtained from vegetable or animal oils.
  • CFI Cold flow improvement additives
  • EVA ethylene / vinyl acetate
  • EVE ethylene / vinyl propionate copolymers
  • EVE ethylene / vinyl ethanoate
  • EMMA ethylene / methyl methacrylate
  • cloud point additives in particular (but not limited to) chosen from the group consisting of long-chain olefin / (meth) acrylic ester / maleimide terpolymers, and polymers of fumaric / maleic acid esters. Examples of such additives are given in FR2528051, FR2528051, FR2528423, EP 112195, EP1727
  • additives examples include: EP680506, EP860494, WO98 / 04656, EP915944, FR2772783, FR2772784; g) friction or friction modifiers, in particular (but not limited to) chosen from the group consisting of acids or esters fatty acids or mixtures of acids or fatty acid esters, for example oleic, linoleic, resin or palmitic acids; or from fatty acid dimers, or mono or di-propoxylated esters; sorbitan esters; sucrose stearates; or from glycerol and its derivatives; or esters of pentaerythritol; or amines; and preferably chosen from esters of glycerol or polyglycerol, or acids or esters of fatty acids, or mixtures thereof; h) detergent additives other than additives (1) and (2), in particular (but not limited to) chosen from the group consisting of succinimides and polyetheramines.
  • a subject of the present invention is also a fuel concentrate comprising an additive composition as defined above, mixed with an organic liquid, said organic liquid being inert with respect to the first and second additives, and miscible with said. fuel.
  • the organic liquid is advantageously inert with respect to the constituents of the additive composition, and miscible with liquid fuels, in particular those obtained from one or more sources chosen from the group consisting of mineral sources, preferably petroleum. , animal, vegetable and synthetic.
  • miscible is understood to mean the fact that the additives and the organic liquid form a solution or a dispersion so as to facilitate the mixing of the additives according to the invention into liquid fuels according to conventional fuel additivation processes.
  • the organic liquid is preferably chosen from aromatic hydrocarbon solvents such as the solvent sold under the name “SOLVESSO”, alcohols, ethers and other oxygenated compounds, and paraffinic solvents such as hexane, pentane or isoparaffins, alone or as a mixture.
  • the concentrate can also comprise one or more additional additive (s), different (s) from said additives according to the invention, as defined above.
  • the present invention also relates to a fuel composition
  • a fuel composition comprising:
  • a fuel base obtained from one or more sources chosen from the group consisting of mineral, animal, plant and synthetic sources, preferably chosen from hydrocarbon fuels, non-essentially hydrocarbon fuels and mixtures thereof;
  • the fuel according to the present invention contains a base resulting from one or more sources chosen from the group consisting of mineral, animal, vegetable and synthetic sources, and is preferably chosen from hydrocarbon fuels, non-essentially hydrocarbon fuels and theirs. mixtures.
  • Oil will preferably be chosen as the mineral source.
  • the fuel is advantageously chosen from hydrocarbon-based fuels and non-essentially hydrocarbon-based fuels, alone or as a mixture.
  • hydrocarbon fuel is understood to mean a fuel consisting of one or more compounds consisting solely of carbon and hydrogen.
  • Gasoline and diesel are hydrocarbon fuels.
  • non-essentially hydrocarbon-based fuel is understood to mean a fuel consisting of one or more compounds consisting not essentially of carbon and of hydrogen, that is to say which also contain other atoms, in particular oxygen atoms.
  • the fuel composition may comprise at least one hydrocarbon fuel chosen from middle distillates with a boiling temperature of between 100 and 500 ° C, preferably 150 to 450 ° C, preferably 150 to 400 ° C, from preferably 150 to 370 ° C, or the lighter distillates having a boiling point between 50 and 260 ° C.
  • distillates can for example be chosen from the distillates obtained by direct distillation of crude hydrocarbons, the vacuum distillates, the hydrotreated distillates, the distillates resulting from the catalytic cracking and / or from the hydrocracking of vacuum distillates, the distillates resulting from ARDS (atmospheric residue desulfurization) and / or visbreaking type conversion processes, distillates resulting from the upgrading of Fischer Tropsch cuts.
  • Hydrocarbon fuels are typically gasoline and diesel fuel (also called diesel fuel).
  • the fuel composition is chosen from gas oils or gasolines, preferably from gas oils.
  • Gasolines include, in particular, any commercially available spark ignition engine fuel compositions.
  • gasolines meeting the NF EN 228 standard may be cited.
  • the gasolines generally have sufficiently high octane numbers to avoid the knocking phenomenon.
  • gasoline type fuels marketed in Europe, conforming to standard NF EN 228 have an engine octane number (MON in English "Motor Octane Number") greater than 85 and a research octane number (RON in English " Research Octane Number ”) of a minimum of 95.
  • Gasoline-type fuels generally have a RON ranging from 90 to 100 and an MON ranging from 80 to 90, the RON and MON being measured according to the standard ASTM D 2699- 86 or D 2700-86.
  • Gas oils fuels for diesel engines
  • Gas oils include, in particular, all commercially available diesel engine fuel compositions. Mention may be made, by way of representative example, of gas oils meeting standard NF EN 590.
  • Non-essentially hydrocarbon-based fuels include in particular oxygenates, for example distillates resulting from the BTL (“biomass to liquid”) conversion of plant and / or animal biomass, taken alone or in combination; biofuels, for example oils and / or esters of vegetable and / or animal oils; the biodiesels of animal and / or vegetable origin and bioethanols.
  • the mixtures of hydrocarbon fuel and non-essentially hydrocarbon fuel are typically gas oils of type B x or gasolines of type E x .
  • diesel type B x diesel is meant a diesel fuel which contains x% (v / v) of esters of vegetable or animal oils (including used cooking oils) transformed by a chemical process called transesterification, obtained by reacting this oil with an alcohol in order to obtain fatty acid esters (EAG). With methanol and ethanol, methyl esters of fatty acids (FAME) and ethyl esters of fatty acids (EEAG) are obtained, respectively.
  • FAME methyl esters of fatty acids
  • EEAG ethyl esters of fatty acids
  • a B99 contains 99% of EAG and 1% of middle distillates of fossil origin (mineral source), B20, 20% of EAG and 80% of middle distillates of fossil origin etc.
  • Bo type gas oils which do not contain oxygenated compounds
  • Bx type gas oils which contain x% (v / v) esters of vegetable oils or fatty acids, most often methyl esters (VME or FAME), x denoting a number ranging from 0 to 100.
  • VME or FAME methyl esters
  • gasoline type E x for spark ignition engine is meant a gasoline fuel which contains x% (v / v) of oxygenates, generally ethanol, bioethanol, methyl-tertio-butyl-ether (MTBE) and / or ethyl-tertio-butyl-ether (ETBE), x denoting a number ranging from 0 to 100.
  • x% (v / v) of oxygenates generally ethanol, bioethanol, methyl-tertio-butyl-ether (MTBE) and / or ethyl-tertio-butyl-ether (ETBE), x denoting a number ranging from 0 to 100.
  • the sulfur content in the fuel composition is less than or equal to 1500 ppm by weight, preferably less than or equal to 1000 ppm by weight, preferably less than or equal to 500 ppm by weight and preferably less than or equal to 50 ppm by weight, even more preferably less than or equal to 10 ppm by weight, relative to the total weight of the composition, and advantageously without sulfur.
  • additional additives may be present in said fuel composition, such as those defined above.
  • the content of each of said first and second additives (1) and (2) ranges from 5 to 10,000 ppm by weight, preferably from 5 to 1000 ppm by weight, more preferably from 10 to 500 ppm by weight. weight, more preferably from 12 to 400 ppm by weight, and better still from 15 to 350 ppm by weight relative to the total weight of the fuel composition.
  • Another object of the invention is the use of the additive composition, or of the fuel composition, or of the fuel concentrate, for maintaining cleanliness (keep-clean effect) and / or cleaning (effect clean-up) deposits in at least one of the internal parts of an engine, preferably Diesel, chosen from the following: the air intake system, and the engine's air and fuel intake system, the combustion chamber and the fuel injection system, and preferably the fuel injection system.
  • Another object of the invention is the use of the additive composition, or of the fuel composition, or of the fuel concentrate for preventing and / or reducing coke deposits, and / or soaps and / or varnish on injectors or injector needles; and / or the soap and / or the gluing (or valve-sticking) of the valves of the gasoline engines, preferably to prevent and / or reduce the deposits of soaps, and of coking and the varnishes on the injectors or the needles of the injectors in Diesel engines.
  • Deposits are distinguished according to the type of internal combustion engine and the location of the deposits in the internal parts of said engine.
  • the internal combustion engine is a compression ignition engine or a diesel engine, in particular a direct injection diesel engine or an indirect injection diesel engine, in particular a diesel engine with a Common injection system.
  • - Rail CCDI in English "Common Rail Direct Injection”
  • the targeted deposits are located in at least one of the internal parts of said diesel engine.
  • the targeted deposits are located in the injection system of the diesel engine, preferably, located on an external part of an injector of said injection system, for example the nose of the injector and / or on an internal part. of an injector of said injection system (IDID in English “Internai Diesel Injector Deposits”), for example on the surface of an injector needle.
  • the deposits may consist of deposits associated with the phenomenon of coking (“coking” in English) and / or deposits of the soap and / or varnish type (in English “lacquering”).
  • the fuel composition according to the invention is used to reduce the fuel consumption of an engine, preferably Diesel (“Fuel Eco” action) and / or minimize the loss of power of said gasoline engine or Diesel, and / or reduce pollutant emissions, in particular, particulate emissions from the combustion engine.
  • Another object of the invention is the use of said composition of additives to reduce fouling (that is to say prevent and / or eliminate deposits) in the area of the segments and / or pistons and / or the pistons. or engine liners.
  • the engine is preferably Diesel, with direct injection, said loss of power being able to be determined according to the standardized engine test method CEC F-98-08, but can also be a Diesel engine with indirect injection.
  • Said compound (s) according to the invention can advantageously be used in fuel to reduce and / or avoid restriction of the flow of fuel emitted by the injector of a diesel engine.
  • the engine is preferably Diesel, with indirect injection, said flow restriction being able to be determined according to the standardized engine test method CEC F-23-01.
  • the fuel composition according to the invention can be used to supply engines used in all types of applications, for example in light vehicles (light vehicles), heavy goods vehicles (PL), stationary vehicles, off-road vehicles. (mines, construction, works public %), agricultural machinery, thermal vehicles or hybrid vehicles (rechargeable or not) ...
  • the additive composition or concentrate according to the invention can be used in "severe” or “easier to process” gas oils.
  • “Harsh” gas oils differ from “easy to process” gas oils in that they require a higher additive compound processing rate to be effective than "easy to process” gas oil.
  • the fuel composition according to the invention can be prepared according to any known process, by adding a liquid fuel base as described above with at least the two additives as described above, and optionally one or more other additives other than the additives according to the invention, as described above.
  • the invention also relates to a method of maintaining the cleanliness and / or cleaning of at least one of the internal parts, preferably of a diesel engine, comprising at least the following steps: the preparation of a fuel composition by additivation of a fuel with at least the two additives (1) and (2) as described above, or with a concentrate comprising them, then - the combustion of said fuel composition in said engine.
  • the engine is a controlled ignition engine, or gasoline engine, with direct or indirect injection.
  • the internal part kept clean and / or cleaned of the spark ignition engine is preferably selected from the engine intake system, in particular the intake valves (IVD), the combustion chamber (CCD or TCD) and the injection system fuel, in particular the injectors of an indirect injection system (PFI) or the injectors of a direct injection system (DISI).
  • the internal combustion engine is a compression ignition or diesel engine, preferably a direct injection diesel engine, in particular a common rail injection system (CRDI) diesel engine.
  • a compression ignition or diesel engine preferably a direct injection diesel engine, in particular a common rail injection system (CRDI) diesel engine.
  • CCDI common rail injection system
  • the internal part kept clean (keep-clean) and / or cleaned (clean-up) of the Diesel engine is preferably the injection system of the Diesel engine, preferably an external part of an injector of said injection system , for example the nose of the injector and / or one of the internal parts of an injector of said injection system, for example the surface of an injector needle.
  • the step of preparing a fuel composition above is preceded by a preliminary step of determining the content of hydrocarbon compound (s) to be incorporated into said fuel composition in order to achieve a specification given relating to the detergency properties of the fuel composition.
  • This preliminary step is common practice in the field of fuel additivation and involves defining at least one characteristic representative of the detergency properties of the fuel composition as well as a target value.
  • the characteristic representative of the detergency properties of the fuel will depend on the type of internal combustion engine, for example Diesel or spark ignition, the direct or indirect injection system and the location in the engine of the deposits targeted for cleaning and / or maintaining cleanliness.
  • the characteristic representative of the detergency properties of the fuel may, for example, correspond to the loss of power due to the formation of deposits in the injectors or the restriction of the flow of fuel emitted by the injector to the fuel. during the operation of said engine.
  • the characteristic representative of the detergency properties can also correspond to the appearance of deposits of the lacquering type at the level of the injector needle (IDID).
  • IDID injector needle
  • B7 diesel containing 6.8% by volume of fatty acid methyl ester, representative of diesel engine fuels used in Europe, and the characteristics of which are detailed in Table 1 below;
  • B0 diesel which does not contain oxygenated compounds, representative of fuels for diesel engines used outside Europe, and the characteristics of which are detailed in Table 2 below.
  • Fuel compositions were prepared by adding to each of the gas oils B0 and B7 the following additives A1 and A2:
  • Al quaternary ammonium salt, formed by reaction of propylene oxide with the condensation product of a polyisobutenyl succinic anhydride, the polyisobutylene group (PIB) of which has a number average molecular mass (Mn) of 1000 g / mol and dimethyl-aminopropylamine;
  • PIB polyisobutylene group
  • A2 amido alkyl betaine, obtained by reacting oleylamidopropyl dimethylamine with sodium chloroacetate.
  • the performances in terms of detergency of each of the above fuel compositions were evaluated using the XUD9 engine test, consisting in determining the flow loss defined as corresponding to the restriction of the flow of a diesel fuel emitted by the injector d. 'a pre-chamber Diesel engine during operation, according to the standardized engine test method CEC F-23-1-01.
  • the objective of this test is to evaluate the ability of the additive composition tested to reduce deposits on the injectors of a Peugeot XUD9 A / L four-cylinder engine with pre-chamber Diesel injection.
  • the tests were carried out with a Peugeot XUD9 A / L four-cylinder diesel pre-chamber injection engine fitted with clean injectors, the flow rate of which was determined beforehand.
  • Phase 1 of fouling or “dirty up” with the reference diesel without additives (B7 or B0)
  • the loss of flow evaluated after this first phase is 80% on average.
  • Phase 2 of cleaning or “clean up" with the candidate fuel.
  • the flow rate of the injectors is evaluated again.
  • the flow loss is measured on the four injectors.
  • the results are expressed as a percentage loss of flow for different needle lifts.
  • the fouling values are compared with 0.1 mm of needle lift because they are more discriminating and more precise and repeatable (repeatability ⁇ 5%).
  • the evolution of the loss of flow before / after the test makes it possible to deduce the loss of flow as a percentage. Taking into account the repeatability of the test, a significant detergent effect is affirmable for a reduction in flow loss, ie a gain in flow greater than 10 points (> 10%).
  • compositions according to the invention (B7-3 and BO-3) containing the combination of additives A1 and A2 lead to very good results in terms of cleaning the clogged injectors (“clean-up” effect. ").
  • cleaning the clogged injectors For a total additive content which is otherwise identical (250 ppm), these results are significantly higher than those obtained with the comparative compositions containing only one of the two additives (compositions B7-1, B7-2, B0-1 and B0-2).

Abstract

La présente invention a pour objet une composition d'additifs pour carburant comprenant au moins un premier additif choisi parmi les sels d'ammonium quaternaire différents des bétaïnes, et au moins un second additif choisi parmi les amido alkyl bétaïnes, dans laquelle le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 4 à 4 : 1. L'invention a également pour objet un concentré d'additifs et une composition de carburant comprenant cette composition d'additifs, ainsi que leur utilisation pour prévenir et /ou éliminer les dépôts dans l'une au moins des parties internes d'un moteur.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Composition d’additifs pour carburant moteur La présente invention concerne une composition d’ additifs pour carburant comprenant au moins un premier additif choisi parmi les sels d’ ammonium quaternaire différents des bétaïnes, et au moins un second additif choisi parmi les amido alkyl bétaïnes. La composition est telle que le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 4 à 4 : 1 .
L’invention concerne également un concentré pour carburant, comprenant ladite composition d’ additifs, en mélange avec un liquide organique inerte vis-à-vis des premier et second additifs et miscible audit carburant. L’invention concerne en outre une composition de carburant comprenant un carburant issu d’une ou de plusieurs sources choisies parmi le groupe consistant en les sources minérales, animales, végétales et synthétiques, et leurs mélanges ; et ladite composition d’ additifs pour carburant. L’invention concerne également l’utilisation de la composition d’ additifs, ou de la composition de carburant, ou du concentré pour carburant, pour maintenir la propreté (effet keep-clean) et/ou nettoyer (effet clean-up) les dépôts dans l’une au moins des parties internes d’un moteur, essence ou Diesel, de préférence Diesel, choisies parmi les suivantes la chambre de combustion et le système d’injection de carburant.
Dans un mode de réalisation préféré, l’invention vise la prévention et/ou la réduction des dépôts de coke, et/ou des savons et/ou des vernis sur les injecteurs ou les aiguilles des injecteurs, ainsi que la réduction de la consommation de carburant d’un moteur, de préférence Diesel, (action « Fuel Eco ») et/ou la minimisation de la perte de puissance dudit moteur, et/ou la réduction les émissions de polluant. ETAT DE L'ART ANTERIEUR
Les carburants liquides de moteurs à combustion interne contiennent des composants pouvant se dégrader au cours du fonctionnement du moteur. La problématique des dépôts dans les parties internes des moteurs à combustion est bien connue des motoristes. Il a été montré que la formation de ces dépôts a des conséquences sur les performances du moteur et notamment a un impact négatif sur la consommation et les émissions de particules. Les progrès de la technologie des additifs de carburant ont permis de faire face à cette problématique. Des additifs dits détergents utilisés dans les carburants ont déjà été proposés pour maintenir la propreté du moteur en limitant les dépôts (effet « keep-clean » en anglais) ou en réduisant les dépôts déjà présents dans les parties internes du moteur à combustion (effet « clean-up » en anglais). On peut citer à titre d’exemple le document
US4171959 qui décrit un additif détergent pour carburant essence contenant une fonction ammonium quaternaire. Le document WO2006135881 décrit un additif détergent contenant un sel d'ammonium quaternaire utilisé pour réduire ou nettoyer les dépôts notamment sur les soupapes d'admission.
Néanmoins, la technologie des moteurs évolue sans cesse et les exigences sur les carburants doivent évoluer pour faire face à ces avancées technologiques des moteurs à combustion.
En particulier, les nouveaux systèmes d’injection directe essence exposent les injecteurs à des conditions plus sévères en pression et température ce qui favorise la formation de dépôts.
De plus, ces nouveaux systèmes d’injection présentent des géométries plus complexes pour optimiser la pulvérisation, notamment, des trous plus nombreux ayant des diamètres plus petits mais qui, en revanche, induisent une plus grande sensibilité aux dépôts. La présence de dépôts peut altérer les performances de la combustion notamment augmenter les émissions polluantes et les émissions de particules.
En outre, les nouveaux systèmes d’injection directe Diesel exposent les injecteurs à des conditions plus sévères en pression et température ce qui favorise la formation de dépôts. En outre, ces nouveaux systèmes d’injection présentent des géométries plus complexes pour optimiser la pulvérisation, notamment, des trous plus nombreux ayant des diamètres plus petits mais qui, en revanche, induisent une plus grande sensibilité aux dépôts.
Dans le cas des moteurs Diesel à injection indirecte, la combustion du carburant ne se fait pas directement dans la chambre de combustion comme pour les moteurs à injection directe. Comme décrit par exemple dans le document US4604102, il existe une préchambre avant la chambre de combustion dans laquelle s'effectue l'injection du carburant. La pression et la température dans une préchambre sont inférieures à celles d'une chambre à combustion de moteurs à injection directe. Dans ces conditions, la pyrolyse du carburant produit du charbon qui se dépose à la surface des buses des injecteurs (« throttling nozzle ou « fouling » en anglais ») et bouche les orifices des buses : ce phénomène est le cokage. Seules les surfaces de la buse exposées aux gaz de combustion présentent un risque de dépôt de charbon (cokage/coke/coking). Le cokage est un phénomène qui apparaît uniquement en aval d'un système d'injection Diesel. En termes de performance, le phénomène de coking induit une perte de puissance moteur et donc notamment une surconsommation de carburant. Ce phénomène est mesuré grâce au moteur XUD9 qui permet de déterminer les débits des injecteurs et donc la présence de coking ou non.
Le coking est à distinguer du « lacquering » (savon et/ou vernis) qui se produit dans les moteurs à injection directe Diesel, sur les aiguilles des injecteurs. Le lacquering ne concerne pas les dépôts qui sont présents à l'extérieur du système d'injection et qui sont liés à du cokage, à l'origine de l'encrassement et du bouchage partiel ou total des buses d'injection. Le lacquering et le cokage sont donc deux phénomènes bien distincts tant par les causes de ces dépôts, les conditions d'apparition de ces dépôts et le lieu où se produisent ces dépôts.
La présence de ces dépôts, lacquering et coking, dans les moteurs, peut altérer les performances de la combustion, et notamment augmenter les émissions polluantes et les émissions de particules. D’ autres conséquences de la présence excessive de dépôts ont été rapportées dans la littérature, telles qu’une augmentation de la consommation de carburant.
La prévention et la réduction des dépôts dans ces (nouveaux) moteurs sont essentielles pour un fonctionnement optimal des moteurs d'aujourd'hui. Il existe donc un besoin de proposer des additifs détergents pour carburants favorisant un fonctionnement optimal des moteurs à combustion, notamment mais non limitativement pour les nouvelles technologies moteur mais également les technologies de moteur plus anciennes/classiques.
Il subsiste également un besoin de solutions de détergence universelles, qui permettent de prévenir ou réduire toutes les sortes de dépôts sur les paries internes des moteurs à combustion interne, quelle que soit la technologie du moteur (Diesel ou essence, injection directe ou indirecte) et/ou les propriétés/la nature du carburant.
OBJET DE L’INVENTION
La demanderesse a découvert qu’une association particulière d’ additifs, tels que définis ci-après, possèdent des propriétés remarquables et inattendues de détergence pour les moteurs à combustion interne, essence ou Diesel, et de préférence dans les moteurs à allumage par compression ou moteurs Diesel. Cette association d’additifs permet de garantir et améliorer le pouvoir détergent des carburants destinés aux moteurs à allumage par compression. Elle produit également un effet synergique inattendu, par rapport à chacun des deux additifs considérés isolément.
Les avantages additionnels de la composition d’ additifs pour carburants selon l’invention sont : - la protection des pompes, des systèmes d’injection et de toutes les parties en mouvement avec lesquels cet additif entre en contact dans un moteur,
- un fonctionnement optimal du moteur,
- une réduction de la consommation de carburant,
- une économie due à moins d'entretien du moteur et à une moindre consommation,
- une réduction des émissions de particules.
La présente invention a ainsi pour objet une composition d’ additifs pour carburant comprenant :
(1) au moins un premier additif choisi parmi les sels d’ammonium quaternaire différents des bétaïnes, et
(2) au moins un second additif choisi parmi les amido alkyl bétaïnes, de formule (I) suivante :
Figure imgf000006_0001
dans laquelle
RI est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C34, linéaire ou ramifiée,
R2 est un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée en Ci à C15,
R3 est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C15, et
R4 et R5 sont identiques ou différents et choisis indépendamment l’un de l’ autre parmi un atome d’hydrogène et une chaîne hydrocarbonée en Ci à Cio, de préférence en Ci à Ce, étant entendu que les groupements R4 et R5 peuvent contenir un ou plusieurs groupements azotés et/ou peuvent être reliés ensemble pour former un ou plusieurs cycles ; et dans laquelle le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 4 à 4 : 1.
De préférence, le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 1 à 2,5 : 1 , de préférence de à 1 ,5 : 1 à 2, 1 : 1.
L’invention a également pour objet un concentré pour carburant comprenant la composition d’ additifs, en mélange avec un liquide organique, ledit liquide organique étant inerte vis-à-vis des premier et second additifs, et miscible audit carburant.
L’invention a également pour objet une composition de carburant comprenant : (1) une base carburant issue d’une ou de plusieurs sources choisies parmi le groupe consistant en les sources minérales, animales, végétales et synthétiques, et de préférence choisie parmi les carburants hydrocarbonés, les carburants non essentiellement hydrocarbonés et leurs mélanges ; et (2) une composition d’additifs pour carburant telle que définie dans la présente demande.
De préférence, la composition de carburant liquide est choisie parmi les carburants hydrocarbonés, les carburants non essentiellement hydrocarbonés, et leurs mélanges, par exemple les essences ou gazoles. Avantageusement, le carburant (hydrocarboné) est choisi parmi les gazoles, également appelés carburant gazoles, et qui correspond aux carburants employés dans les moteurs Diesel.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition d’ additifs, la composition de carburant ou le concentré, selon l’invention, est utilisé pour prévenir (effet keep-clean) et/ou éliminer (effet clean-up) les dépôts dans les parties internes d’un moteur choisies parmi les suivantes : la chambre de combustion, le système d’ admission du moteur et le système d’injection de carburant, et de préférence le système d’injection de carburant. En particulier, ladite composition est utilisée dans le carburant liquide pour limiter ou éviter la formation de dépôts dans au moins une des parties internes dudit moteur et/ou réduire les dépôts existant dans au moins une des parties internes dudit moteur.
En particulier, la composition selon l’invention est utilisée, pour prévenir, réduire ou éliminer les dépôts choisis parmi le coke, et/ou les savons et/ou les vernis sur les injecteurs ou les aiguilles des injecteurs de carburant, et/ou le coke, le savon et/ou le collage (ou valve-sticking) des soupapes d’ admission de carburant dans la chambre de combustion.
La composition selon l’invention permet également de réduire la consommation de carburant d’un moteur, de préférence Diesel, (action « Fuel Eco ») et/ou minimiser la perte de puissance dudit moteur, et/ou réduire les émissions de polluants, en particulier, les émissions de particules du moteur à combustion.
Dans un mode de réalisation, le moteur est un moteur essence. Dans un autre mode plus préféré, le moteur à combustion interne est un moteur à allumage par compression, également connu sous l’appellation de moteur Diesel.
La présente invention concerne également un procédé de maintien de la propreté et/ou de nettoyage d’au moins une des parties internes d’un moteur, de préférence d’un moteur à allumage par compression ou moteur Diesel, comprenant au moins les étapes suivantes :
- la préparation d’une composition de carburant par additivation d’un carburant avec au moins les deux additifs ( 1) et (2) tels que décrits ci- après , ou avec un concentré les comprenant, puis - la combustion de ladite composition de carburant dans ledit moteur.
D’ autres objets, caractéristiques, aspects et avantages de l’invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent.
Dans ce qui va suivre, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre » et « allant de ... à ... ». Par ailleurs, les expressions « au moins un » et « au moins » utilisées dans la présente description sont respectivement équivalentes aux expressions « un ou plusieurs » et « supérieur ou égal ». Enfin, de manière connue en soi, on désigne par composé ou groupe en CN OU en CN un composé ou un groupe contenant dans sa structure chimique N atomes de carbone.
DESCRIPTION DETAILLEE
Le premier additif : ammonium quaternaire La composition selon l’invention comprend un premier additif constitué d’un sel d’ ammonium quaternaire, différent des bétaïnes.
Dans un premier mode de réalisation, ledit premier additif est obtenu par réaction avec un agent de quaternisation d’un composé azoté comprenant une fonction amine tertiaire, ce composé azoté étant le produit de la réaction d’un agent d’ acylation substitué par un groupement hydrocarboné et d’un composé comprenant au moins un groupement amine tertiaire et au moins un groupement choisi parmi les amines primaires, les amines secondaires et les alcools.
Dans un second mode de réalisation, le sel d’ ammonium quaternaire est choisi parmi les composés PIBA (polyisobutylène-amine) quaternisés, ou parmi les polyéthers-amines quaternisés.
Selon le premier mode de réalisation, qui est préféré, ledit composé azoté est le produit de la réaction d'un agent d'acylation substitué par un groupement hydrocarboné et d'un composé comprenant à la fois un atome d'oxygène ou un atome d'azote capable de se condenser avec ledit agent d'acylation (c’est-à-dire au moins un groupement choisi parmi les amines primaires, les amines secondaires et les alcools) et un groupement amine tertiaire.
L'agent d'acylation est, avantageusement, choisi parmi les acides mono-ou poly-carboxyliques et leurs dérivés, notamment leurs dérivés ester, amides ou anhydrides. L'agent d'acylation est préférentiellement choisi parmi les acides succiniques, phtaliques et propioniques et les anhydrides correspondants.
Dans ce mode de réalisation, l’agent d’ acylation est substitué par un groupement hydrocarboné. On entend par groupement "hydrocarboné" , tout groupement ayant un atome de carbone directement fixé au reste de la molécule (ie à l’ agent d’ acylation) et ayant principalement un caractère hydrocarboné aliphatique.
Des groupements hydrocarbonés selon l’invention peuvent également contenir des groupements non hydrocarbonés. Par exemple, ils peuvent contenir jusqu'à un groupement non-hydrocarboné pour dix atomes de carbone à condition que le groupement non-hydrocarboné ne modifie pas de façon significative le caractère principalement hydrocarboné du groupement. On peut citer à titre d’exemple de tels groupements bien connus de l'homme de l'art, les groupements hydroxyle, les halogènes (en particulier les groupements chloro- et fluoro-), les groupements alcoxy, alkylmercapto, alkyle sulfoxy.
Dans un mode de réalisation, de préférence les substituants hydrocarbonés ne contiennent pas de tels groupements non- hydrocarbonés et sont purement des hydrocarbures aliphatiques. Le substituant hydrocarboné de l’ agent d'acylation comprend, de préférence, au moins 8, de préférence, au moins 12 atomes de carbone. Ledit substituant hydrocarboné peut comprendre jusqu'à environ 200 atomes de carbone. Le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation a, de préférence, une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 160 à 2800, par exemple entre 250 à 1500, plus préférentiellement entre 500 à 1500 et, encore plus préférentiellement entre de 500 à 1300. Une gamme de valeur de Mn comprise entre 700 et 1300 est particulièrement préférée, par exemple de 700 à 1200.
A titre d’exemple de groupements hydrocarbonés substituant l'agent d'acylation, on peut citer les groupements n-octyle, n-décyle, n- dodécyle, tétrapropényle, n-octadécyle, oléyle, octadécyle ou triacontyle.
Le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation peut également être obtenu à partir d'homo- ou d'inter-polymères (par exemple de copolymères, terpolymères) de mono-et di-oléfines ayant de 2 à 10 atomes de carbone, par exemple à partir d'éthylène, de propylène, de 1 - butène, d'isobutène, de butadiène, d'isoprène, de 1 -hexène ou de 1 - octène. De préférence, ces oléfines sont des 1-mono-oléfines. Le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation peut également être choisi parmi les dérivés d’ analogues halogénés (par exemple chlorés ou bromés) de ces homo-ou inter-polymères.
Selon une variante, le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation peut être obtenu à partir d'autres sources, par exemple à partir de monomères d’ alcènes à haut poids moléculaire (par exemple, 1 - tétracontène) et leurs analogues chlorés ou hydrochlorés, de fractions de pétrole aliphatiques, par exemple les cires de paraffine, leurs analogues craqués, chlorés et/ou hydrochlorés, d’huiles blanches, d’ alcènes synthétiques, par exemple produits par procédé Ziegler-Natta (par exemple les graisses de polyéthylène) et d'autres sources connues de l'homme de l'art.
Toute insaturation présente dans le groupement hydrocarboné de l'agent d'acylation peut éventuellement être réduite ou éliminée par hydrogénation selon tout procédé connu. Le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation est, de préférence, essentiellement saturé, c'est-à-dire qu'il ne contient pas plus d'une liaison insaturée carbone-carbone pour chaque tranche de dix liaisons simples carbone-carbone présentes. Le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation ne contient, avantageusement, pas plus d'une liaison insaturée carbone-carbone non- aromatique tous les 50 liaisons carbone-carbone présentes.
Selon un mode de réalisation préféré, le substituant hydrocarboné de l'agent d'acylation est un groupement polyisobutène aussi appelé polyisobutylène (PIB). On préfère tout particulièrement les polyisobutènes (PIB) dits hautement réactifs. On entend par polyisobutènes (PIB) hautement réactifs des polyisobutènes (PIB) dans lesquels au moins 50% en moles, de préférence au moins 70% en moles ou plus, des doubles liaisons oléfiniques terminales sont du type vinylidène comme décrit dans le document EP0565285. En particulier, les PIB préférés sont ceux ayant plus de 80% en moles et jusqu’ à 100% en moles de groupements terminaux vinylidène tel que décrits dans le document EP1344785.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l’ agent d'acylation substitué par un groupement hydrocarboné est un anhydride polyisobutényl-succinique (PIB SA).
La préparation d’anhydrides polyisobutényl-succiniques est connue en soi, et largement décrite dans la littérature. On peut citer à titre d’exemple les procédés comprenant la réaction entre des polyisobutènes (PIB) et de l'anhydride maléique décrits dans les documents US3361673 et US3018250 ou le procédé comprenant la réaction d'un polyisobutène (PIB) halogéné, en particulier chloré, avec de l'anhydride maléique (US3172892).
Selon une variante, l'anhydride polyisobutényl-succinique peut être préparé en mélangeant une polyoléfine avec de l'anhydride maléique puis en passant du chlore à travers le mélange (GB949981).
D'autres groupements hydrocarbonés comprenant une oléfine interne, par exemple tels que ceux décrits dans la demande W02007/015080, peuvent également être utilisés comme substituant de l'agent d'acylation. On entend par oléfine interne, toute oléfine contenant principalement une double liaison non-alpha, qui est une oléfine bêta ou de position supérieure.
De préférence, ces matériaux sont essentiellement des bêta- oléfines ou des oléfines de position supérieure, par exemple contenant moins de 10% massique d'alpha-oléfine, de manière avantageuse moins de 5% massique ou moins de 2% massique.
Les oléfines internes peuvent être préparées par isomérisation d’ alpha-oléfines selon tout procédé connu. Le composé comprenant à la fois un atome d'oxygène ou un atome d'azote capable de se condenser avec l’ agent d'acylation et un groupement amine tertiaire peut, par exemple, être choisi parmi le groupe consistant en : la diméthylaminopropylamine, la N,N-diéthylaminopropylamine, la N, N- diméthylamino- éthylamine, la N,N-diméthyl-amino éthylamine éthylènediamine, la 1 ,2-propylènediamine, la 1 ,3-propylène diamine, les butylènediamines (isomères), la diéthylènetriamine, la dipropylènetriamine, la dibutylènetriamine, la triéthylènetétraamine, la téraethylènepentaamine, la pentaéthylènehexaamine, l’hexaméthylènetétramine, la bis(hexametliylène) triamine, les diaminobenzènes, et les pentanediamines, hexanediamines, heptanediamines, et de préférence la N, N- diméthylaminopropylamine.
Ledit composé peut en outre être choisi parmi les composés hétérocycliques substitués par des alkylamines tels que la l -(3- aminopropyl)-imidazole, la 4-(3-aminopropyl)morpholine, la l-(2- aminoéthyl)pipéridine, la 3,3- diamino-N-methyldipropylamine, les diaminopyridines, et la 3'3-bisamino(N,N-diméthylpropylamine).
Le composé comprenant à la fois un atome d'oxygène ou un atome d'azote capable de se condenser avec l’ agent d'acylation et un groupement amine tertiaire peut également être choisi parmi les alcanolamines, y compris, mais sans s'y limiter, la triéthanolamine, la triméthanolamine, le N,N-diméthylaminopropanol, le N,N-diméthylaminoéthanol, N,N- diéthylaminopropanol, le N,N-diéthylaminoéthanol, N,N- diethylaminobutanol, la N,N,N-tris(hydroxyéthyl)amine, la N,N,N- tris(hydroxyméthyl)amine, laN,N,N tris(aminoéthyl)amine, la N,N- dibutylaminopropylamine et le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthyl- bisaminoéthyléther, la N,N-bis(3-diméthylamino-propyl)-N- isopropanolamine, la N-(3-diméthylamino-propyl)-N,N- diisopropanol amine, la N'-(3-(Diméthylamino)propyl)-N,N-diméthyl- 1 ,3- propanediamine; le 2-(2-diméthylaminoéthoxy)éthanol et la N,N,N’ - triméthylaminoéthyléthanolamine, ou leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit composé comprenant au moins un groupement amine tertiaire et au moins un groupement choisi parmi les amines primaires, les amines secondaires et les alcools est choisi parmi les amines de formule (I) ou (II) suivantes :
Figure imgf000013_0001
(P) dans lesquelles :
R6 et R7 sont identiques ou différents et représentent, indépendamment l’un de l’ autre, un groupement alkyle ayant de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence ayant de 1 à 5 atomes de carbone ;
X est un groupement alkylène ayant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone ; m est un nombre entier compris entre 1 et 5 ; n est un nombre entier compris entre 0 et 20 ; et
R8 est un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle de C l à C22.
Ledit composé est choisi de préférence parmi les amines de formule (I).
Lorsque le composé azoté comprend une amine de formule (I), R8 est avantageusement un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en Cl à C16, de préférence un groupement alkyle en Cl à CIO, encore plus préférentiellement un groupement alkyle en C l à C6. R8 peut, par exemple, être choisi parmi le groupe consistant en l’hydrogène, méthyle, éthyle, propyle, butyle and leurs isomères. De manière préférée R8 est un atome d'hydrogène.
Lorsque le composé azoté comprend une amine de formule (II), m est de préférence égal à 2 ou 3, plus préférentiellement égal à 2 ; n est de préférence un entier compris entre 0 à 15, plus préférentiellement entre 0 à 10, encore plus préférentiellement entre 0 à 5. Avantageusement, n vaut 0.
Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit composé azoté est le produit de la réaction de l’ agent d'acylation substitué par un groupement hydrocarboné et d’une diamine de formule (I).
Dans ce mode de réalisation :
- R6 et R7 peuvent représenter, indépendamment l’un de l’autre, un groupement alkyle en C l à C16, de préférence un groupement alkyle en Cl à CI O ;
- R6 et R7 peuvent représenter, indépendamment l’un de l’ autre, un groupement méthyle, éthyle, propyle, butyle, pentyle, hexyle, heptyle, octyle ou leurs isomères. Avantageusement, R6 et R7 représentent indépendamment l’un de l’ autre, un groupement en C l à C4, de préférence un groupement méthyle ;
- X représente un groupement alkylène ayant 1 à 16 atomes de carbone, de préférence de 1 à 12 atomes de carbone, plus préférentiellement de 1 à 8 atomes de carbone, par exemple de 2 à 6 atomes de carbone ou de 2 à 5 atomes de carbone. X représente de manière particulièrement préférée un groupement éthylène, propylène ou butylène, en particulier un groupe propylène.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le composé azoté est le produit de réaction d'un dérivé d'acide succinique substitué par un groupement hydrocarboné, de préférence un anhydride polyisobutényl-succinique, et d'un alcool ou d'une amine comportant également un groupe amine tertiaire, notamment un composé de formule (I) ou (II) telle que décrite ci-avant et plus préférentiellement un composé de formule (I). Selon une première variante, le dérivé d'acide succinique substitué par un groupement hydrocarboné réagit avec l’ amine comprenant également un groupement amine tertiaire sous certaines conditions pour former un succinimide (forme fermée). La réaction du dérivé d'acide succinique et de l'amine peut également aboutir sous certaines conditions à un succinamide c’est-à-dire, un composé comprenant un groupe amide et un groupe acide carboxylique (forme ouverte).
Selon une seconde variante, un alcool comprenant également un groupement amine tertiaire réagit avec le dérivé de l'acide succinique pour former un ester comprenant également un groupement carboxyle - CO2H libre (forme ouverte). Ainsi, dans certains modes de réalisation le composé azoté peut être le produit de réaction d'un dérivé d'acide succinique et d'une amine ou un alcool qui est un ester ou un amide et qui comprend en outre également un groupement carboxyle -C02H n'ayant pas réagi (forme ouverte).
Le sel d'ammonium quaternaire formant le premier additif selon la présente invention est directement obtenu par réaction entre le composé azoté décrit ci-dessus comprenant une fonction amine tertiaire et un agent de quaternisation.
Selon un mode de réalisation particulier, l'agent de quaternisation est choisi parmi le groupe constituant en les dialkyle sulfates, les esters d'acide carboxylique ; les halogénures d'alkyle, les halogénures de benzyle, les carbonates hydrocarbonés, et les époxydes hydrocarbonés éventuellement en mélange avec un acide, seuls ou en mélange, de préférence les esters d'acide carboxylique.
Pour les applications de carburant, il est souvent souhaitable de réduire la teneur en halogène, soufre et les composés contenant du phosphore. Ainsi, si un agent de quaternisation contenant un tel élément est utilisé, il peut être avantageux d'effectuer une réaction ultérieure pour échanger le contre-ion. Par exemple, un sel d'ammonium quaternaire formé par réaction avec un halogénure d'alkyle peut ensuite être mis en réaction avec de l'hydroxyde de sodium et le sel d'halogénure de sodium éliminé par filtration.
L'agent de quaternisation peut comprendre des halogénures tels que les chlorure, iodure ou bromure ; des hydroxydes ; des sulfonates ; des bisulfites; des alkylsulfates tels que le sulfate de diméthyle; des sulfones; des phosphates; des alkylphosphates en C l -C12; des dialkylphosphates en C 1-C12; des borates; des alkylborates en C1 -C12; des nitrites; des nitrates; des carbonates; des bicarbonates; des alcanoates; les 0,0-dialkyldithiophosphates en C 1 -C12, seuls ou en mélange.
Selon un mode de réalisation particulier, l'agent de quaternisation peut être choisi parmi les dérivés de dialkylsulfates tels que le sulfate de diméthyle, de N-oxydes, de sulfones tels que le propane- et butane- sulfone, d’halogénures d’ alkyle, d’ acyle ou d’ aralkyle tels que le chlorure de méthyle et éthyle, le bromure, iodure ou chlorure de benzyle, et les carbonates hydrocarbonés (ou alkylcarbonates).
Si l'halogénure d'acyle est le chlorure de benzyle, le noyau aromatique est éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyle ou alcényle. Les groupements hydrocarbonés (alkyles) des carbonates hydrocarbonés peuvent contenir de 1 à 50, de 1 à 20, de 1 à 10 ou 1 à 5 atomes de carbone par groupement. Selon un mode de réalisation, les carbonates hydrocarbonés contiennent deux groupements hydrocarbonés qui peuvent être identiques ou différents. A titre d’exemple de carbonates hydrocarbonés, on peut citer le carbonate de diméthyle ou de diéthyle.
Selon un mode de réalisation préféré, l'agent de quaternisation est choisi parmi les époxydes hydrocarbonés représentés par la formule (III) suivante:
Figure imgf000016_0001
dans laquelle R9, RI O, Rl l et R12 peuvent être identiques ou différentes et représentent indépendamment les uns des autres un atome d’hydrogène ou un groupement hydrocarboné en Ci à C50. A titre d’exemple non limitatif, on peut citer l'oxyde de styrène, l'oxyde d'éthylène, l’ oxyde de propylène, l’ oxyde de butylène, l'oxyde de stilbène et les époxydes en en Ci à C50. L'oxyde de styrène et l’ oxyde de propylène sont particulièrement préférés, et mieux encore l’ agent de quaternisation est l’oxyde de propylène.
De tels époxydes hydrocarbonés peuvent être utilisés comme agent de quaternisation en combinaison avec un acide, par exemple avec l'acide acétique. Les époxydes hydrocarbonés peuvent également être utilisés seuls comme agent de quaternisation, notamment sans acide supplémentaire.
Sans être lié par cette hypothèse, il semblerait que la présence de la fonction acide carboxylique dans la molécule favorise la formation du sel d'ammonium quaternaire. Dans un tel mode de réalisation n’utilisant pas acide supplémentaire, un solvant protique est utilisé pour la préparation du sel d'ammonium quaternaire. A titre d’exemple, les solvants protiques comme l'eau, les alcools (y compris les alcools polyhydriques) peuvent être utilisés seul ou en mélange. Les solvants protiques préférés ont une constante diélectrique supérieure à 9.
Des sels d'ammonium quaternaire correspondants préparés à partir d'amides ou esters et des dérivés d'acide succinique sont décrits dans
WO2010/132259 ou dans EP1896555.
Selon un autre mode de réalisation, l'agent de quaternisation est choisi parmi les composés de formule (IV) :
Figure imgf000017_0001
dans laquelle R13 est un groupement alkyle, alcényle, aryle et aralkyle éventuellement substitué, et R14 est un groupement alkyle, aryle ou alkylaryle en Ci à C22.
Le composé de formule (IV) est un ester d'acide carboxylique apte à réagir avec une amine tertiaire pour former un sel d'ammonium quaternaire. Des composés de formule (IV) sont choisis, par exemple parmi les esters d'acides carboxyliques ayant un pKa de 3,5 ou moins. Le composé de formule (IV) est, de préférence, choisi parmi les esters d'acide carboxylique aromatique substitué, d’acide alpha- hydroxycarboxylique et d’ acide polycarboxylique.
Selon un mode de réalisation, l’ester est un ester d'acide carboxylique aromatique substitué de formule (IV) dans laquelle R13 est un groupement aryle substitué. De préférence, R13 est un groupement aryle substitué ayant 6 à 10 atomes de carbone, de préférence un groupement phényle ou naphtyle, plus préférentiellement un groupement phényle. R13 est avantageusement substitué par un ou plusieurs groupements choisis parmi les radicaux carboalcoxy, nitro, cyano, hydroxy, SR15 et NR15R16. Chacun des groupements R15 et Ri6 peut être un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle, alcényle, aryle ou carboalcoxy éventuellement substitué. Chacun des groupements R15 et Ri6 représente, avantageusement, l'atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en Cl à C22 éventuellement substitué, de préférence l'atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en C l à C 16, plus préférentiellement l'atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en Cl à CIO, encore plus préférentiellement l'atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en C l à C4. R15 est de préférence un atome d’hydrogène et Ri6 un atome d’hydrogène ou un groupement en C l à C4. Avantageusement, R15 et Ri6 sont tous les deux un atome d’hydrogène.
Selon un mode de réalisation, R13 est un groupe aryle substitué par un ou plusieurs groupements choisis parmi les radicaux hydroxyle, carboalcoxy, nitro, cyano et NH2. R13 peut être un groupement aryle polysubstitué, par exemple trihydroxyphényle. Avantageusement, R13 est un groupement aryle monosubstitué, de préférence, substitué en ortho. R13 est, par exemple, substitué par un groupement choisi parmi les radicaux OH, NH2, NO2 ou COOMe, de préférence OH ou NH2. R13 est, de préférence, un groupement hydroxy-aryle, en particulier le 2- hydroxyphényle. Selon un mode de réalisation particulier, R14 est un groupement alkyle ou alkylaryle. R14 peut être un groupement alkyle en C l à C16, de préférence en C l à C IO, avantageusement en Cl à C8. R14 peut être un groupement alkylaryle en Cl à C16, de préférence en C l à cio, avantageusement en C l à C8. R14 peut par exemple être choisi parmi les groupements méthyle, éthyle, propyle, butyle, pentyle, benzyle ou leurs isomères. De préférence, R14 est un groupement benzyle ou méthyle, plus préférentiellement méthyle.
Un composé particulièrement préféré est le salicylate de méthyle. Selon un mode de réalisation particulier, le composé de formule
(IV) est un ester d'un acide alpha-hydroxycarboxylique répondant à la formule (Y) suivante :
Figure imgf000019_0001
dans laquelle R17 et R18 sont identiques ou différents et sont indépendamment choisis parmi le groupe consistant en l’ atome d'hydrogène, les groupements alkyle, alcényle, aryle ou aralkyle. De tels composés sont par exemple décrits dans le document EP 1254889.
Des exemples de composés de formule (IV) dans laquelle R13COO est le résidu d'un acide alpha-hydroxycarboxylique comprennent les méthyl-, éthyl-, propyl-, butyl-,pentyl-, hexyl-, phényl-, benzyl- ou allyl- esters d’ acide 2-hydroxy-isobutyrique; les méthyl-, éthyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, benzyl-, phényl- ou allyl-esters d’ acide 2- hydroxy-2-méthylbutyrique; les méthyl-, éthyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, benzyl-, phényl- ou allyl-esters d’ acide 2-hydroxy-2- éthylbutyrique; les méthyl-, éthyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, benzyl-, phényl- ou allyl-esters d’ acide lactique et les méthyl-, éthyl-, propyl-, butyl-, pentyl-, hexyl-, allyl-, benzyl-ou phényl-esters d’ acide glycolique. De ce qui précède, le composé préféré est le méthyl-2- hydroxyisobutyrate.
Selon un mode de réalisation particulier, le composé de formule (IV) est un ester d'un acide polycarboxylique choisi parmi les acides dicarboxyliques et les acides carboxyliques ayant plus de deux fonctions acides. Les fonctions carboxyliques sont de préférence toutes sous forme estérifiée. Les esters préférés sont les esters d’ alkyle en C l à C4. Le composé de formule (IV) peut être choisi parmi les diesters d’ acide oxalique, les diesters d'acide phtalique, les diesters d'acide maléique, les diesters d'acide malonique ou les diesters d'acide citrique. De préférence, le composé de formule (IV) est l'oxalate de diméthyle. Selon une variante préférée, le composé de formule (IV) est un ester d'acide carboxylique ayant un pKa inférieur à 3,5. Pour les cas où le composé comprend plus d'un groupe acide, on se référera à la première constante de dissociation.
Le composé de formule (IV) peut être choisi parmi un ou plusieurs esters d'acide carboxylique choisi parmi l'acide oxalique, l'acide phtalique, l'acide salicylique, l'acide maléique, l'acide malonique, l'acide citrique, l'acide nitrobenzoïque, l'acide aminobenzoïque et le 2,4,6-acide trihydroxybenzoïque. Les composés préférés de formule (IV) sont l'oxalate de diméthyle, le 2-nitrobenzoate de méthyle et le salicylate de méthyle.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le sel d'ammonium quaternaire employé dans l’invention est formé par réaction d’un époxyde hydrocarboné, de préférence choisi parmi ceux de formule (III) ci-avant et plus préférentiellement l’ oxyde de propylène, avec le produit de la réaction d'un anhydride polyisobutényl-succinique dont le groupement polyisobutylène (PIB) a une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 700 et 1000 et de la diméthyl- aminoprop y lamine.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré l’ additif ( 1) est choisi parmi les polyisobutylènes succinimides fonctionnalisés par un groupement ammonium quaternaire.
La composition selon l’invention comprend le ou les premiers additifs tels que décrits ci-avant à une teneur préférentielle allant 5 à 10 000 ppm en poids, de préférence de 5 à 1000 ppm en poids, plus préférentiellement de 10 à 500 ppm en poids, plus préférentiellement de 15 à 200 ppm en poids, et mieux encore de 20 à 150 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition de carburant. Le second additif : bétaïne
La composition selon l’invention comprend un second additif (2) choisi parmi les amido alkyl bétaïnes, de formule (I) suivante :
Figure imgf000021_0001
dans laquelle :
RI est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C34, linéaire ou ramifiée,
R2 est un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée en Ci à C15 R3 est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C15, et
R4 et R5 sont identiques ou différents et choisis indépendamment l’un de l’autre parmi un atome d’hydrogène et une chaîne hydrocarbonée en Ci à Cio, de préférence en Ci à CÔ, étant entendu que les groupements R4 et R5 peuvent contenir un ou plusieurs groupements azotés et/ou peuvent être reliés ensemble pour former un ou plusieurs cycles.
De préférence, dans la formule (I), RI est une chaîne hydrocarbonée en C 8 à C30, linéaire ou ramifiée, de préférence en C12 à C24, plus préférentiellement en Ci6 à C20.
De préférence, dans la formule (I), R2 est un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée en Ci à Cs, de préférence un atome d’hydrogène. De préférence, dans la formule (I), R3 est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C 8, de préférence en C2 à C4.
De préférence, dans la formule (I), R4 et R5 sont identiques ou différents et choisis indépendamment l’un de l’ autre parmi un atome d’hydrogène et une chaîne hydrocarbonée en Ci à CÔ, étant entendu que les groupements R4 et R5 peuvent contenir un ou plusieurs groupements azotés et/ou peuvent être reliés ensemble pour former un cycle ; plus préférentiellement R4 et R5 sont identiques et représentent un groupe méthyle ou un groupe éthyle et plus préférentiellement encore un groupe méthyle. Dans un mode de réalisation, le second additif peut être obtenu en faisant réagir :
(i) une amine tertiaire de formule R^RsR’sN :
- où R4, R5 sont tels que définis ci-avant pour la formule (I), les significations préférées de ces groupements pour la formule (I) étant également préférés pour ladite amine tertiaire;
- où R’ 3 désigne un groupement de formule -R3-N(R2)-CO-RI , où Ri, R2 et R3 sont tels que définis ci-avant pour la formule (I), les significations préférées de ces groupements pour la formule (I) étant également préférés pour ladite amine tertiaire ; avec
(ii) l’ acide acétique substitué par au moins un halogène, ou un de ses sels, ou un de ses dérivés ester ou amide.
Selon un mode de réalisation préféré, le produit de réaction est substantiellement libre d’espèces anioniques non covalentes. De préférence, le composé (ii) est l’ acide acétique substitué par un halogène, ou un sel d’un tel acide.
Les sels peuvent inclure des métaux alcalins ou alcalino-terreux, ou des ammoniums, incluant mais sans être limités par les sels de sodium, lithium, calcium, potassium, magnésium, triéthyl ammonium ou triéthanol ammonium.
Dans un mode de réalisation préféré, on utilise l’ acide chloroacétique ou les sels de chloroacétate de sodium ou de potassium.
Le ratio molaire de la quantité d’acide carboxylique/ester/amide ou un de leurs sels (ii) sur la quantité de l’ amine tertiaire (i) est avantageusement compris dans la gamme allant de 1 : 0.1 à 0.1 : 1.0.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, l’additif (2) est le produit de réaction:
(i) d’une amine tertiaire substituée par un groupe hydrocarboné choisie parmi les (alkyle en C8-C30) amidopropyldi(alkyle en Ci-C4)amines et les (alcényle en C8-C30) amidopropyldi(alkyle en Ci-C4)amines; de préférence parmi les (alkyle en C8-C30) amidopropyldiméthylamines et les (alcényle en C8-C30) amidopropyldiméthylamines; avec
(ii) l’ acide acétique substitué par un halogène, ou un de ses sels, ou un de ses dérivés ester ou amide; ledit produit de réaction étant de préférence dépourvu d’espèces anioniques non covalentes.
De préférence, le composé (i) est l’ oléylamido propyl diméthylamine et le composé (ii) est le chloroacétate de sodium.
La composition d’ additifs
La composition selon l’invention est telle que le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 4 à 4 : 1.
De préférence, le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 1 à 2,5 : 1 , de préférence de 1 ,5 : 1 à 2, 1 : 1.
Selon un mode de réalisation alternatif, le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 3 à 3 : 1 , de préférence de 1 : 2 à 2 : 1.
Selon un autre mode de réalisation alternatif, le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 3 à 1 ,5 : 1 , de préférence de 1 : 2,5 à 1 : 1.
Autres additifs de la composition d’ additifs
La composition d’ additifs peut également comprendre un ou plusieurs additif(s) additionnel(s), différent(s) desdits additifs (1) et (2) décrits ci-avant.
Ce ou ces autres additifs peuvent être par exemple choisis, de manière non limitative, parmi les additifs détergents, les agents anti corrosion, les dispersants, les désémulsifiants, les agents anti-mousse, les biocides, les traceurs ou marqueurs, les réodorants, les additifs procétane, les modificateurs de friction, les additifs de lubrifiance ou additifs d'onctuosité, les agents d'aide à la combustion (promoteurs catalytiques de combustion et de suie), les additifs de tenue à froid et notamment les agents améliorant le point de trouble, le point d'écoulement, la TLF («Température limite de filtrabilité»), les agents anti-sédimentation, les agents anti-usure et les agents modifiant la conductivité.
Parmi ces additifs, on peut citer en particulier : a) les additifs procétane, notamment (mais non limitativement) choisis parmi les nitrates d'alkyle, de préférence le nitrate de 2-éthyl hexyle, les peroxydes d'aryle, de préférence le peroxyde de benzyle, et les peroxydes d'alkyle, de préférence le peroxyde de ter-butyle ; b) les additifs anti-mousse, notamment (mais non limitativement) choisis parmi les polysiloxanes, les polysiloxanes oxyalkylés, et les amides d'acides gras issus d'huiles végétales ou animales. Des exemples de tels additifs sont donnés dans EP861882, EP663000, EP736590 ; c) Les additifs fluidifiants à froid (CFI en anglais « Cold Flow Improver ») choisis parmi les copolymères d'éthylène et d'ester insaturé, tels que copolymères éthylène/acétate de vinyle (EVA), éthylène/propionate de vinyle (EVP), éthylène/éthanoate de vinyle (EVE), éthylène/méthacrylate de méthyle (EMMA), et éthylène/fumarate d'alkyle décrits, par exemple, dans les documents US3048479, US3627838, US3790359, US3961961 et EP261957 ; d) les additifs de point de trouble, notamment (mais non limitativement) choisis dans le groupe constitué par les terpolymères oléfine à chaîne longue/ester (méth)acrylique /maléimide, et les polymères d'esters d'acides fumarique /maléique. Des exemples de tels additifs sont donnés dans FR2528051 , FR2528051 , FR2528423, EP 112195, EP172758,
EP271385, EP291367 ; e) les additifs polyfonctionnels d'opérabilité à froid choisis dans le groupe constitué par les polymères à base d'oléfine et de nitrate d'alkényle tels que décrits dans EP573490 ; f) les additifs de lubrifiance ou agents anti-usure, notamment (mais non limitativement) choisis dans le groupe constitué par les acides gras et leurs dérivés ester ou amide, notamment le monooléate de glycérol, et les dérivés d'acides carboxyliques mono- et polycycliques. Des exemples de tels additifs sont donnés dans les documents suivants : EP680506, EP860494, WO98/04656, EP915944, FR2772783, FR2772784; g) les modificateurs de friction ou de frottements notamment (mais non limitativement) choisis dans le groupe constitué par les acides ou esters d’ acides gras ou mélanges d’ acides ou d’esters d’ acides gras, par exemple les acides oléique, linoléique, résiniques, palmitique ; ou parmi les dimères d’ acides gras, ou les esters mono ou di-propoxylés ; les esters de sorbitan ; les stéarates de sucrose ; ou parmi le glycérol et ses dérivés ; ou les esters de pentaérythritol ; ou les amines ; et de préférence choisis parmi les esters de glycérol ou polyglycérol, ou les acides ou esters d’ acides gras, ou leurs mélanges ; h) les additifs détergents différents des additifs (1 ) et (2), notamment (mais non limitativement) choisis dans le groupe constitué par les succinimides et les polyétheramines.
Le concentré pour carburant
La présente invention a également pour objet un concentré pour carburant comprenant une composition d’ additifs telle que définie ci- dessus, en mélange avec un liquide organique, ledit liquide organique étant inerte vis-à-vis des premier et second additifs, et miscible audit carburant.
Le liquide organique est avantageusement inerte vis-à-vis des constituants de la composition d’ additifs, et miscible aux carburants liquides, notamment ceux issus d’une ou de plusieurs sources choisies parmi le groupe consistant en les sources minérale, de préférence le pétrole, animale, végétale et synthétique. On entend par miscible, le fait que les additifs et le liquide organique forment une solution ou une dispersion de manière à faciliter le mélange des additifs selon l’invention dans les carburants liquides selon les procédés classiques d’ additivation des carburants.
Le liquide organique est de préférence choisi parmi les solvants hydrocarbonés aromatiques tels que le solvant commercialisé sous le nom « SOLVESSO », les alcools, les éthers et autres composés oxygénés, et les solvants paraffiniques tels que l’hexane, pentane ou les isoparaffines, seuls ou en mélange. Le concentré peut également comprendre un ou plusieurs additif(s) additionnel(s), différent(s) desdits additifs selon l’invention, tels que définis ci-dessus. La composition pour carburant
La présente invention concerne également une composition de carburant comprenant:
(1) une base carburant issue d’une ou de plusieurs sources choisies parmi le groupe consistant en les sources minérales, animales, végétales et synthétiques, de préférence choisie parmi les carburants hydrocarbonés, les carburants non essentiellement hydrocarbonés et leurs mélanges ; et
(2) la composition d’ additifs pour carburant définie ci-dessus.
Le carburant selon la présente invention contient une base issue d’une ou de plusieurs sources choisies parmi le groupe consistant en les sources minérales, animales, végétales et synthétiques, et est de préférence choisi parmi les carburants hydrocarbonés, les carburants non essentiellement hydrocarbonés et leurs mélanges.
On choisira, de préférence, le pétrole comme source minérale. Le carburant est avantageusement choisi parmi les carburants hydrocarbonés et les carburants non essentiellement hydrocarbonés, seuls ou en mélange.
On entend par carburant hydrocarboné, un carburant constitué d'un ou de plusieurs composés constitués uniquement de carbone et d'hydrogène. Les essences et les gazoles sont des carburants hydrocarbonés.
On entend par carburant non essentiellement hydrocarboné, un carburant constitué d'un ou de plusieurs composés constitués non essentiellement de carbone et d'hydrogène c'est-à-dire qui contiennent également d'autres atomes, en particulier des atomes d'oxygène.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition de carburant peut comprendre au moins un carburant hydrocarboné choisi parmi les distillais moyens de température d’ébullition comprise entre 100 et 500°C, de préférence 150 à 450°C, de préférence 150 à 400°C, de préférence 150 à 370°C, ou les distillats plus légers ayant une température d'ébullition comprise entre 50 et 260°C.
Ces distillats peuvent par exemple être choisis parmi les distillats obtenus par distillation directe d'hydrocarbures bruts, les distillats sous vide, les distillats hydrotraités, les distillats issus du craquage catalytique et/ou de l'hydrocraquage de distillats sous vide, les distillats résultant de procédés de conversion type ARDS (en anglais « atmospheric residue désulfuration ») et/ou de viscoréduction, les distillats issus de la valorisation des coupes Fischer Tropsch. Les carburants hydrocarbonés sont typiquement les essences et les gazoles (également appelé carburant Diesel).
Avantageusement, la composition de carburant est choisie parmi les gazoles ou les essences, de manière préférée parmi les gazoles.
Les essences comprennent, en particulier, toutes compositions de carburant pour moteur par allumage commandé disponibles dans le commerce. On peut citer à titre d’exemple représentatif, les essences répondant à la norme NF EN 228. Les essences ont généralement des indices d’octane suffisamment élevés pour éviter le phénomène de cliquetis. Typiquement, les carburants de type essence commercialisés en Europe, conformes à la norme NF EN 228 ont un indice d’octane moteur (MON en anglais « Motor Octane Number ») supérieur à 85 et un indice d’ octane recherche (RON en anglais « Research Octane Number ») d’un minimum de 95. Les carburants de type essence ont, généralement, un RON allant de 90 à 100 et un MON allant de 80 à 90, les RON et MON étant mesurés selon la norme ASTM D 2699-86 ou D 2700-86.
Les gazoles (carburants pour moteurs Diesel) comprennent, en particulier, toutes compositions de carburant pour moteur Diesel disponibles dans le commerce. On peut citer, à titre d’exemple représentatif, les gazoles répondant à la norme NF EN 590. Les carburants non essentiellement hydrocarbonés comprennent notamment les oxygénés, par exemple les distillats résultant de la conversion BTL (en anglais « biomass to liquid ») de la biomasse végétale et/ou animale, pris seuls ou en combinaison ; les biocarburants, par exemple les huiles et/ou esters d'huiles végétales et/ou animales ; les biodiesels d'origine animale et/ou végétale et les bioéthanols.
Les mélanges de carburant hydrocarboné et de carburant non essentiellement hydrocarboné sont typiquement les gazoles de type Bx ou les essences de type Ex. On entend par gazole de type Bx pour moteur Diesel, un carburant gazole qui contient x% (v/v) d’esters d’huiles végétales ou animale (y compris huiles de cuisson usagées) transformés par un procédé chimique appelé transestérification, obtenu en faisant réagir cette huile avec un alcool afin d'obtenir des esters d’ acide gras (EAG). Avec le méthanol et l’éthanol, on obtient, respectivement, des esters méthyliques d’ acides gras (EMAG) et des esters éthyliques d’ acides gras (EEAG). La lettre "B" suivie par un nombre indique le pourcentage d’EAG contenu dans le gazole. Ainsi, un B99 contient 99% de EAG et 1 % de distillais moyens d’ origine fossile (source minérale), le B20, 20% de EAG et 80% de distillais moyens d’ origine fossile etc.... On distingue donc les gazoles de type Bo qui ne contiennent pas de composés oxygénés, des gazoles de type Bx qui contiennent x% (v/v) d’esters d’huiles végétales ou d’ acides gras, le plus souvent esters méthyliques (EMHV ou EMAG), x désignant un nombre allant de 0 à 100. Lorsque l’EAG est utilisé seul dans les moteurs, on désigne le carburant par le terme B ioo.
On entend par essence de type Ex pour moteur par allumage commandé, un carburant essence qui contient x% (v/v) d’oxygénés, généralement de l’éthanol, du bioéthanol, du méthyl-tertio-butyl-éther (MTBE) et/ou l’éthyl-tertio-butyl-éther (ETBE), x désignant un nombre allant de 0 à 100.
De préférence, la teneur en soufre dans la composition de carburant est inférieure ou égale à 1500 ppm en poids, de préférence inférieure ou égale à 1000 ppm en poids, de préférence inférieure ou égale à 500 ppm en poids et préférentiellement inférieure ou égale à 50 ppm en poids, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 10 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition, et avantageusement sans soufre.
Dans un mode de réalisation, des additifs additionnels peuvent être présents dans ladite composition de carburant, tels que ceux définis ci- dessus. Dans un mode de réalisation, la teneur de chacun desdits premier et second additifs ( 1) et (2) va de 5 à 10 000 ppm en poids, de préférence de 5 à 1000 ppm en poids, plus préférentiellement de 10 à 500 ppm en poids, plus préférentiellement de 12 à 400 ppm en poids, et mieux encore de 15 à 350 ppm en poids par rapport au poids total de la composition de carburant.
L’utilisation Un autre objet de l’invention est l’utilisation de la composition d’ additifs, ou de la composition de carburant, ou du concentré pour carburant, pour maintenir la propreté (effet keep-clean) et/ou nettoyer (effet clean-up) les dépôts dans l’une au moins des parties internes d’un moteur, de préférence Diesel, choisies parmi les suivantes : le système d’ admission d’ air, et d’ admission d’ air et carburant du moteur, la chambre de combustion et le système d’injection de carburant, et de préférence le système d’injection de carburant.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation de la composition d’ additifs, ou de la composition de carburant, ou du concentré pour carburant pour prévenir et/ou réduire les dépôts de coke, et/ou les savons et/ou les vernis sur les injecteurs ou les aiguilles des injecteurs ; et/ou le savon et/ou le collage (ou valve-sticking) des soupapes des moteurs essence, de manière préférée pour prévenir et/ou réduire les dépôts de savons, et de cokage et les vernis sur les injecteurs ou les aiguilles des injecteurs dans les moteurs Diesel.
On distingue les dépôts en fonction du type de moteur à combustion interne et de la localisation des dépôts dans les parties internes dudit moteur.
Selon un mode préféré de réalisation, le moteur à combustion interne est un moteur à allumage par compression ou moteur Diesel, en particulier un moteur Diesel à injection directe ou un moteur Diesel à injection indirecte, en particulier un moteur Diesel à système d’injection Common- Rail (CRDI en anglais « Common Rail Direct Injection »). Les dépôts visés sont localisés dans au moins une des parties internes dudit moteur Diesel. Avantageusement, les dépôts visés sont localisés dans le système d’injection du moteur Diesel, de préférence, localisés sur une partie externe d’un injecteur dudit système d’injection, par exemple le nez de l’injecteur et/ou sur une partie interne d’un injecteur dudit système d’injection (IDID en anglais « Internai Diesel Injector Deposits »), par exemple à la surface d’une aiguille d’injecteur.
Les dépôts peuvent être constitués de dépôts liés au phénomène de cokage (« coking » en anglais) et/ou des dépôts de type savon et/ou vernis (en anglais « lacquering »). Dans un mode de réalisation, la composition de carburant selon l’invention est utilisée, pour réduire la consommation de carburant d’un moteur, de préférence Diesel (action « Fuel Eco ») et/ou minimiser la perte de puissance dudit moteur essence ou Diesel, et/ou réduire les émissions de polluants, en particulier, les émissions de particules du moteur à combustion.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation de ladite composition d’ additifs pour réduire l’encrassement (c’est-à-dire prévenir et/ou éliminer les dépôts) dans la zone des segments et/ou des pistons et/ou des chemises du moteur. Dans lesdites utilisations, le moteur est de préférence Diesel, à injection directe, ladite perte de puissance pouvant être déterminée selon la méthode d’essai moteur normée CEC F-98-08, mais peut également être un moteur Diesel à injection indirecte.
Ledit ou les composé(s) selon l’invention peuvent, avantageusement, être utilisés dans le carburant pour réduire et/ou éviter la restriction du flux de carburant émis par l’injecteur d’un moteur Diesel.
Dans un autre mode de réalisation, dans lesdites utilisations, le moteur est de préférence Diesel, à injection indirecte, ladite restriction de flux pouvant être déterminée selon la méthode d’essai moteur normée CEC F-23-01.
La composition de carburant selon l’invention peut être utiliser pour alimenter les moteurs employés dans tous types d’ applications, par exemple dans les véhicules légers (VL), les poids-lourds (PL), les engins stationnaires, les engins Off-road (mines, construction, travaux publics...), les engins agricoles, les véhicules thermiques ou véhicules hybrides (rechargeables ou non) ...
La composition d’additifs ou le concentré selon l’invention peuvent être utilisés dans des gazoles « sévères » ou « plus faciles à traiter ». Les gazoles « sévères » se distinguent des gazoles « faciles à traiter » en ce qu’ils nécessitent un taux de traitement en composition d’ additifs plus élevé pour être efficace qu’un gazole « facile à traiter ».
Procédé (ou méthode) de préparation de la composition de carburant
La composition de carburant selon l’invention peut être préparée selon tout procédé connu, en additivant une base carburant liquide telle que décrite précédemment avec au moins les deux additifs tels que décrits ci-dessus, et éventuellement un ou plusieurs autres additifs différents des additifs selon l’invention, tels que décrits précédemment.
Procédé pour améliorer la propreté du moteur
L’invention concerne également un procédé de maintien de la propreté et/ou de nettoyage d’ au moins une des parties internes, de préférence d’un moteur Diesel, comprenant au moins les étapes suivantes: - la préparation d’une composition de carburant par additivation d’un carburant avec au moins les deux additifs ( 1) et (2) tels que décrits ci- avant, ou avec un concentré les comprenant, puis - la combustion de ladite composition de carburant dans ledit moteur.
Toutes les caractéristiques des additifs, du carburant ou de l’utilisation sont applicables au procédé.
Selon un premier mode de réalisation, le moteur est un moteur à allumage commandé, ou moteur essence, à injection directe ou indirecte. La partie interne maintenue propre et/ou nettoyée du moteur à allumage commandé est, de préférence, choisie parmi le système d’ admission du moteur, en particulier les soupapes d’ admission (IVD), la chambre de combustion (CCD ou TCD) et le système d’injection de carburant, en particulier les injecteurs d’un système d’injection indirecte (PFI) ou les injecteurs d’un système d’injection directe (DISI).
Selon un second mode de réalisation, le moteur à combustion interne est un à allumage par compression ou moteur Diesel, de préférence un moteur Diesel à injection directe, en particulier un moteur Diesel à système d’injection Common-Rail (CRDI).
La partie interne maintenue propre (keep-clean) et/ou nettoyée (clean-up) du moteur Diesel est, de préférence, le système d’injection du moteur Diesel, de préférence une partie externe d’un injecteur dudit système d’injection, par exemple le nez de l’injecteur et/ou une des parties internes d’un injecteur dudit système d’injection, par exemple la surface d’une aiguille d’injecteur.
Selon une variante préférée, l’étape de préparation d’une composition de carburant ci-avant est précédée d’une étape préalable de détermination de la teneur en composé(s) hydrocarboné(s) à incorporer à ladite composition de carburant pour atteindre une spécification donnée relative aux propriétés de détergence de la composition de carburant.
Cette étape préalable relève de la pratique courante dans le domaine de G additivation des carburants et implique de définir au moins une caractéristique représentative des propriétés de détergence de la composition de carburant ainsi qu’une valeur cible.
La caractéristique représentative des propriétés de détergence du carburant dépendra du type de moteur à combustion interne, par exemple Diesel ou par allumage commandé, du système d’injection directe ou indirecte et de la localisation dans le moteur des dépôts visés pour le nettoyage et/ou le maintien de la propreté.
Pour les moteurs Diesel à injection directe, la caractéristique représentative des propriétés de détergence du carburant peut, par exemple, correspondre à la perte de puissance due à la formation des dépôts dans les injecteurs ou la restriction du flux de carburant émis par l’injecteur au cours du fonctionnement dudit moteur.
La caractéristique représentative des propriétés de détergence peut également correspondre à l’ apparition de dépôts de type lacquering au niveau de l’ aiguille de l’injecteur (IDID). Des méthodes d’évaluation des propriétés détergentes des carburants ont largement été décrites dans la littérature et relèvent des connaissances générales de l’homme du métier.
On citera, à titre d’exemple non limitatif, les essais normalisés ou reconnus par la profession ou les méthodes décrites dans la littérature suivants, pour les moteurs Diesel:
- la méthode DW10, méthode d’essai moteur normée CEC F-98-08, pour mesurer la perte de puissance des moteurs Diesel à injection directe ;
- la méthode XUD9, méthode d’essai moteur normée CEC F-23-01 , pour mesurer la restriction de flux de carburant émise par l’injecteur ; la méthode décrite par la demanderesse dans la demande W02014/029770 page 17 à 20, pour l’évaluation des dépôts lacquering (IDID). Les exemples ci-après sont donnés à titre d’illustration de l’invention, et ne sauraient être interprétés de manière à en limiter la portée.
EXEMPLES
Les exemples ci-après ont été réalisés à partir de deux carburants de type gazole :
- un gazole dit B7 contenant 6,8% en volume d’ester méthylique d’ acides gras, représentatif des carburants pour moteurs diesels employés en Europe, et dont les caractéristiques sont détaillées dans le tableau 1 ci-dessous ;
- un gazole dit B0 ne contenant pas de composés oxygénés, représentatif des carburants pour moteurs diesels employés hors d’Europe, et dont les caractéristiques sont détaillées dans le tableau 2 ci-dessous.
Tableau 1 : caractéristiques du gazole B7
Figure imgf000033_0001
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000035_0001
Tableau 2 : caractéristiques du gazole B0
Figure imgf000035_0002
Figure imgf000036_0001
Des compositions de carburant ont été préparées, en ajoutant à chacun des gazoles B0 et B7 les additifs Al et A2 suivants :
Al : sel d’ ammonium quaternaire, formé par réaction de l’ oxyde de propylène avec le produit de condensation d'un anhydride polyisobutényl-succinique dont le groupement polyisobutylène (PIB) a une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) de 1000 g/mol et de la diméthyl-aminopropylamine ;
A2 : amido alkyl bétaïne, obtenue par réaction de l’ oléylamidopropyle diméthylamine, avec le chloroacétate de sodium.
La quantité d’additif ajoutée à chaque composition est détaillée dans les tableaux 3 et 4 ci-dessous, dans lequel la teneur de chaque additif est indiquée en ppm en poids par rapport au poids total de la composition finale :
Tableau 3 : compositions de carburant à partir du gazole B7
Figure imgf000037_0001
Tableau 4 : compositions de carburant à partir du gazole BQ
Figure imgf000037_0002
Les performances en termes de détergence de chacune des compositions de carburant ci-dessus ont été évaluées en utilisant le test moteur XUD9, consistant à déterminer la perte de débit définie comme correspondant à la restriction du flux d'un gazole émis par l'injecteur d'un moteur Diesel à préchambre au cours de son fonctionnement, selon la méthode d'essai moteur normée CEC F-23- 1 -01. L'objectif de ce test est d'évaluer l'aptitude de la composition d'additifs testé(s) à réduire les dépôts sur les injecteurs d'un moteur Peugeot XUD9 A/L à quatre cylindres et à injection à préchambre Diesel.
Les tests ont été effectués avec un moteur Peugeot XUD9 A/L à quatre cylindres et à injection à préchambre Diesel équipé d'injecteurs propres dont on a déterminé le débit au préalable.
Le moteur suit le cycle d'essai détaillée dans le tableau 5 suivant répété 134 fois pour une durée totale de 10 heures et 3 minutes :
Tableau 5 :
Figure imgf000037_0003
Les conditions de test sont les suivantes :
Débit du liquide de refroidissement (étape 2 uniquement): 85 ± 5 1/min
Températures :
- Sortie liquide de refroidissement : 95 ± 2°C - Huile : 100 ± 5°C
- Entrée d’ air : 32 ± 2°C
- Carburant (à la pompe) : 31 ± 2°C
Pressions :
- A l’entrée de la pompe de carburant : -50 à + 100 mbar - A la sortie de la pompe de carburant : - 100 à + 100 mbar
- Pression de refoulement d’échappement (étape 2 uniquement) : 50 ± 10 mbar
- entrée d’air : 950 ± 10 mbar. Les deux phases consécutives suivantes ont été effectuées, avec la même méthode d’essai pour chaque phase :
- Phase 1 d’encrassement (ou « dirty up ») avec le gazole de référence non additivé (B7 ou B0) La perte de débit évaluée après cette première phase est de 80% en moyenne. - Phase 2 de nettoyage (ou « clean up ») avec le carburant candidat.
En fin d'essai, le débit des injecteurs est à nouveau évalué. La perte de débit est mesurée sur les quatre injecteurs. Les résultats sont exprimés en pourcentage de perte de débit pour différentes levées d'aiguille. Usuellement on compare les valeurs d'encrassement à 0, 1 mm de levée d'aiguille car elles sont plus discriminantes et plus précises et répétables (répétabilité < 5%). L'évolution de la perte de débit avant / après essai permet de déduire la perte de débit en pourcentage. Compte tenu de la répétabilité de l'essai, un effet détergent significatif est affirmable pour une réduction de perte de débit soit un gain en débit supérieure à 10 points (>10%).
En fin d'essai à l’issue de la phase de nettoyage, la perte de débit des injecteurs est à nouveau évaluée, et le pourcentage de décrassage des injecteurs en est déduit. Les résultats obtenus sont détaillés dans les tableaux 6 et 7 ci- dessous.
Tableau 6 : résultats avec les carburants de type B7 additivés
Figure imgf000039_0001
Tableau 7 : résultats avec les carburants de type BQ additivés
Figure imgf000039_0002
Les résultats ci-dessus montrent que les compositions selon l’invention (B7-3 et BO-3) contenant l’ association des additifs Al et A2 conduisent à de très bons résultats en termes de nettoyage des injecteurs encrassés (effet « clean-up »). A teneur totale en additifs identique par ailleurs (250 ppm), ces résultats sont significativement supérieurs à ceux obtenus avec les compositions comparatives contenant un seul des deux additifs (compositions B7- 1 , B7-2, B0- 1 et B0-2).
Ces résultats illustrent les effets synergiques procurés par l’ association des deux additifs selon la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition d’additifs pour carburant comprenant :
(1) au moins un premier additif choisi parmi les sels d’ ammonium quaternaire différents des bétaïnes, et
(2) au moins un second additif choisi parmi les amido alkyl bétaïnes, de formule (I) suivante :
Figure imgf000040_0001
dans laquelle
RI est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C34, linéaire ou ramifiée,
R2 est un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée en Ci à C15, R3 est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C15, et
R4 et R5 sont identiques ou différents et choisis indépendamment l’un de l’ autre parmi un atome d’hydrogène et une chaîne hydrocarbonée en Ci à Cio, étant entendu que les groupements R4 et R5 peuvent contenir un ou plusieurs groupements azotés et/ou peuvent être reliés ensemble pour former un ou plusieurs cycles ; et dans laquelle le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 4 à 4 : 1.
2. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en ce que dans la formule (I), RI est une chaîne hydrocarbonée en C 8 à C30, linéaire ou ramifiée, de préférence en C12 à C24, plus préférentiellement en Ci6 à C20.
3. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la formule (I), R2 est un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée en Ci à Cs, de préférence un atome d’hydrogène.
4. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la formule (I), R3 est une chaîne hydrocarbonée en Ci à C», de préférence en C2 à C4.
5. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la formule (I), R4 et R5 sont identiques ou différents et choisis indépendamment l’un de l’ autre parmi un atome d’hydrogène et une chaîne hydrocarbonée en Ci à Ce, étant entendu que les groupements R4 et R5 peuvent contenir un ou plusieurs groupements azotés et/ou peuvent être reliés ensemble pour former un cycle ; de préférence R4 et R5 sont identiques et représentent un groupe méthyle ou un groupe éthyle et plus préférentiellement un groupe méthyle
6. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ratio massique de la quantité du premier additif sur la quantité du second additif est compris dans la gamme allant de 1 : 1 à 2,5 : 1 , de préférence de 1 ,5 : 1 à 2, 1 : 1.
7. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit premier additif (1) est obtenu par réaction avec un agent de quaternisation d’un composé azoté comprenant une fonction amine tertiaire, ce composé étant le produit de la réaction d’un agent d’ acylation substitué par un groupement hydrocarboné et d’un composé comprenant au moins un groupement amine tertiaire et au moins un groupement choisi parmi les amines primaires, les amines secondaires et les alcools.
8. Composition selon la revendication précédente, dans laquelle l’agent d’ acylation substitué par un groupement hydrocarboné est choisi parmi les acides mono-ou poly-carboxyliques et leurs dérivés, notamment leurs dérivés ester, amides ou anhydrides, et de préférence l'agent d'acylation est choisi parmi les acides succiniques, phtaliques et propioniques et les anhydrides correspondants.
9. Composition selon l’une quelconque des revendications 7 et
8, dans laquelle l’ agent d’ acylation substitué par un groupement hydrocarboné est un anhydride polyisobutényl-succinique.
10. Composition selon l’une quelconque des revendications 7 à
9, dans laquelle le composé comprenant au moins un groupement amine tertiaire et au moins un groupement choisi parmi les amines primaires, les amines secondaires et les alcools est choisi parmi les amines de formule (II) ou (III) suivantes :
Figure imgf000042_0001
(III) dans lesquelles :
R6 et R7 sont identiques ou différents et représentent, indépendamment l’un de l’ autre, un groupement alkyle ayant de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence ayant de 1 à 5 atomes de carbone ;
X est un groupement alkylène ayant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone ; m est un nombre entier compris entre 1 et 5 ; n est un nombre entier compris entre 0 et 20 ; et
R8 est un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle de C l à C22 ; et de préférence ledit composé est choisi parmi les amines de formule
(P).
11. Composition selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans laquelle l'agent de quaternisation est choisi parmi le groupe constituant en les dialkyl sulfates, les esters d'acide carboxylique; les halogénures d'alkyle, les halogénures de benzyle, les carbonates hydrocarbonés, et les époxydes hydrocarbonés éventuellement en mélange avec un acide, seuls ou en mélange, de préférence parmi les époxydes hydrocarbonés ou les esters d’ acide carboxylique, plus préférentiellement parmi l'oxyde de styrène et l’oxyde de propylène et mieux encore l’ agent de quaternisation est l’ oxyde de propylène.
12. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’ additif (2) est le produit de réaction: (i) d’une amine tertiaire substituée par un groupe hydrocarboné choisie parmi les (alkyle en C8-C30) amidopropyldi(alkyle en Ci-C4)amines et les (alcényle en C8-C30) amidopropyldi(alkyle en Ci-C4)amines; de préférence parmi les (alkyle en C8-C30) amidopropyldiméthylamines et les (alcényle en C8-C30) amidopropyldiméthylamines; avec
(ii) l’ acide acétique substitué par un halogène, ou un de ses sels, ou un de ses dérivés ester ou amide ; ledit produit de réaction étant de préférence dépourvu d’espèces anioniques non covalentes.
13. Composition selon la revendication précédente, dans laquelle le composé (i) est G oléylamidopropyle diméthylamine, et le composé (ii) est le chloroacétate de sodium.
14. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend également d’ autres additifs, différents des additifs (1) et (2), choisis parmi les additifs détergents, les agents anti-corrosion, les dispersants, les désémulsifiants, les agents anti-mousse, les biocides, les traceurs ou marqueurs, les réodorants, les additifs procétane, les modificateurs de friction, les additifs de lubrifiance ou additifs d'onctuosité, les agents d'aide à la combustion (promoteurs catalytiques de combustion et de suie), les additifs de tenue à froid et notamment les agents améliorant le point de trouble, le point d'écoulement, la TLF («Température limite de filtr abilité» ) , les agents anti-sédimentation, les agents anti-usure et les agents modifiant la conductivité.
15. Concentré pour carburant, comprenant une composition d’ additifs selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, en mélange avec un liquide organique, ledit liquide organique étant inerte vis-à-vis des premier et second additifs, et miscible audit carburant.
16. Composition de carburant comprenant :
(1) une base carburant issue d’une ou de plusieurs sources choisies parmi le groupe consistant en les sources minérales, animales, végétales et synthétiques, et de préférence choisie parmi les carburants hydrocarbonés, les carburants non essentiellement hydrocarbonés et leurs mélanges ; et
(2) une composition d’ additifs telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 14.
17. Composition de carburant selon la revendication précédente, dans laquelle le carburant est choisi parmi les carburants gazoles.
18. Composition de carburant selon l’une quelconque des revendications 16 et 17, dans laquelle la teneur de chacun des additifs (1 ) et (2) est comprise dans la gamme de 5 à 10 000 ppm en poids, de préférence de 5 à 1000 ppm en poids, plus préférentiellement de 10 à 500 ppm en poids, plus préférentiellement de 12 à 400 ppm en poids, et mieux encore de 15 à 350 ppm en poids par rapport au poids total de la composition de carburant.
19. Utilisation de la composition d’ additifs telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 14, du concentré tel que défini dans la revendication 15, ou de la composition de carburant telle que définie dans l’une quelconque des revendications 16 à 18, pour prévenir (effet keep-clean) et/ou éliminer (effet clean-up) les dépôts dans l’une au moins des parties internes d’un moteur, de préférence un moteur Diesel, choisies parmi les suivantes : la chambre de combustion, le système d’ admission du moteur et le système d’injection de carburant, et de préférence le système d’injection de carburant.
20. Utilisation selon la revendication 19, pour prévenir et/ou éliminer les dépôts choisis parmi le coke, et/ou les savons et/ou les vernis sur les injecteurs ou les aiguilles des injecteurs de carburant.
21. Utilisation selon l’une des revendications 19 et 20, pour prévenir et/ou éliminer les dépôts dans la zone des segments et/ou des pistons et/ou des chemises du moteur.
22. Utilisation de la composition de carburant telle que définie dans l’une quelconque des revendications 16 à 18, pour réduire la consommation de carburant d’un moteur Diesel (action « Fuel Eco ») et/ou minimiser la perte de puissance dudit moteur, et/ou réduire les émissions de polluants, en particulier, les émissions de particules du moteur à combustion.
23. Procédé de maintien de la propreté et/ou de nettoyage d’ au moins une des parties internes d’un moteur, de préférence à allumage par compression ou moteur Diesel, comprenant au moins les étapes suivantes: - la préparation d’une composition de carburant par additivation d’un carburant avec au moins les deux additifs ( 1) et (2) tels que définis dans l’une quelconque des revendications 1 à 14, ou avec un concentré tel que défini dans la revendication 15, puis
- la combustion de ladite composition de carburant dans ledit moteur.
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