RU2151169C1 - Compounded additive for motor gasolines - Google Patents

Abstract

FIELD: liquid fuels. SUBSTANCE: additive is composed of, wt %: n-methylaniline 20-25, aniline 0.5-5, N,N-dimethylaniline 0.5-5, nitrobenzene 5-6, ethanol 10- 15, iso-butanol (tert-butanol) 8-12, iso-pentanol 5-10, methyl tert-butyl ether up to 100. EFFECT: improved antiknock property. 5 tbl

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к составу композиционной добавки, предназначенной для использования в автомобильных бензинах. The invention relates to oil refining and petrochemicals, specifically to the composition of a composite additive intended for use in motor gasolines.

Известно использование N- метиланилина в качестве антидетонационной добавки к моторному топливу (Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. -М.: Химия, 1979. -84 с.). В России допущены к применению как чистый N-метиланилин, так и технический, содержащий до 10% анилина и N,N-диметиланилина (экстралин или присадка АДА). Эти добавки наиболее эффективны для прямогонных бензинов с низким содержанием ароматических углеводородов. Однако, из-за легкой окисляемости их содержание в топливе ограничено 1,3 об.%, при этом прирост основного октанового числа не превышает 4-6 пунктов (Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. /А.М. Данилов. -М.:Химия, 1996. - С.102-105. См. табл. 18 и рис. 66). It is known to use N-methylaniline as an antiknock additive to motor fuel (Lerner, M.O. Chemical Regulators of Combustion of Motor Fuels. -M.: Chemistry, 1979. -84 p.). In Russia, both pure N-methylaniline and technical one, containing up to 10% aniline and N, N-dimethylaniline (extraline or ADA), are approved for use. These additives are most effective for straight-run gasolines with a low content of aromatic hydrocarbons. However, due to their easy oxidizability, their content in fuel is limited to 1.3 vol.%, While the increase in the basic octane number does not exceed 4-6 points (Additives and additives. Improving the environmental characteristics of petroleum fuels. / A.M. Danilov. - M.: Chemistry, 1996. - S.102-105. See tab. 18 and Fig. 66).

В качестве антидетонаторов используются также кислородсодержащие соединения, которые в химмотологической литературе называются оксигенатами. Эта группа антидетонаторов включает низкомолекулярные спирты, простые эфиры и их смеси (Патент РФ N2102437, МКП C 10 L, 1996; Патент РФ N2110561, МКП C 10 L, 1996). Основным недостатком оксигенатов при их самостоятельном использовании является их невысокая антидетонационная активность и необходимость использования в значительных концентрациях (10-15%), приводящая к удорожанию моторного топлива. Oxygen-containing compounds, which are called oxygenates in the chemotological literature, are also used as antiknock agents. This group of antiknock agents includes low molecular weight alcohols, ethers and mixtures thereof (RF Patent N2102437, MKP C 10 L, 1996; RF Patent N2110561, MKP C 10 L, 1996). The main disadvantage of oxygenates when they are used independently is their low antiknock activity and the need for use in significant concentrations (10-15%), which leads to an increase in the cost of motor fuel.

Известна также многокомпонентная добавка к углеводородным топливам для двигателей внутреннего сгорания (Патент РФ N2078118, МКП C 10 L, 1995), включающая ароматические амины с 6-8 атомами углерода в молекуле, продукты взаимодействия алифатических аминов с 10-40 атомами углерода в молекуле (или ароматических аминов с 6- 8 атомов углерода в молекуле) с окисленными углеводородами или с высшими жирными кислотами с добавлением метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) в смеси с изо-бутанолом, метанолом или этанолом, маслом или спиртами - производными диоксана. Also known is a multicomponent additive to hydrocarbon fuels for internal combustion engines (RF Patent N2078118, MKP C 10 L, 1995), including aromatic amines with 6-8 carbon atoms in a molecule, the products of the interaction of aliphatic amines with 10-40 carbon atoms in a molecule (or aromatic amines with 6-8 carbon atoms in the molecule) with oxidized hydrocarbons or with higher fatty acids with the addition of methyl tert-butyl ether (MTBE) in a mixture with isobutanol, methanol or ethanol, oil or alcohols - dioxane derivatives.

Недостатком, присущим этой присадке, является ее относительно низкая антидетонационная активность (5 единиц - максимальный подъем октанового числа) и чрезмерное содержание N-метиланилина (3-3.7% по массе). Практическое использование диметиланилина ограничивается его содержанием в присадке, составляющим 1.3% (по объему). Кроме того, добавка содержит высокотоксичный и легколетучий метанол. Последний не допущен к применению в России в виде смесей с бензином (Данилов А. М. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. -М.: Химия, 1996, стр. 107). The disadvantage inherent in this additive is its relatively low antiknock activity (5 units - the maximum increase in the octane number) and excessive content of N-methylaniline (3-3.7% by weight). The practical use of dimethylaniline is limited by its content in the additive of 1.3% (by volume). In addition, the additive contains highly toxic and volatile methanol. The latter is not approved for use in Russia in the form of mixtures with gasoline (Danilov A. M. Additives and additives. Improving the environmental characteristics of petroleum fuels. -M.: Chemistry, 1996, p. 107).

Наиболее близкой по составу к предлагаемой композиционной антидетонационной добавке является беззольная высокооктановая добавка к автомобильным бензинам (БВД) (Патент РФ N2139914 С 1, C 10 L 1/18, 20/10/1999), содержащая до 70% (по массе) N- метиланилина и не менее 30% (по массе) МТБЭ или фэтерола с добавлением моющей присадки АВТОМАГ (прототип). Недостатком этой добавки является ее невысокая антидетонационная активность, составляющая 6 единиц (при добавлении БВД в концентрации 2.5% по массе к эталонной смеси изо-октана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана (70:30 по объему)). Кроме этого, с введением БВД в концентрации 2,5% (по массе) в топливо вводится 1.75% (по массе) N-метиланилина, что выше допустимого уровня на 0.45% (по массе). The closest in composition to the proposed composite antiknock additive is an ashless high-octane additive to motor gasolines (BVD) (RFPatent N2139914 С 1, C 10L 1/18, 20/10/1999), containing up to 70% (by weight) N- methylaniline and not less than 30% (by weight) of MTBE or Feterol with the addition of AUTOMAG detergent additive (prototype). The disadvantage of this additive is its low antiknock activity, which is 6 units (when adding BVD at a concentration of 2.5% by weight to the reference mixture of iso-octane (2,2,4-trimethylpentane) and n-heptane (70:30 by volume)). In addition, with the introduction of BVD at a concentration of 2.5% (by weight) 1.75% (by weight) of N-methylaniline is introduced into the fuel, which is higher than the permissible level by 0.45% (by weight).

Целью предлагаемого изобретения является создание композиционной добавки к автомобильным бензинам, обладающей высоким уровнем антидетонационной активности и в то же время сохраняющей высокие эксплутационные и экологические показатели топлива. The aim of the invention is the creation of a composite additive to motor gasolines with a high level of antiknock activity and at the same time maintaining high operational and environmental performance of the fuel.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая добавка имеет следующий состав, мас.%:
N-Метиланилин - 20-25
Анилин - 0,5-5
N,N-Диметиланилин - 0,5-5
Нитробензол - 5-6
Этанол - 1,0-15
Изо-Бутанол(трет-бутанол) - 8-12
Изо-Пентанол - 5-10
Метил-трет-бутиловый эфир - до 100
Отличие предлагаемого технического решения состоит в том, что добавка включает до 6% нитробензола, снижающего образование нагара в двигателе, а также в соотношении компонентов.The goal is achieved in that the proposed additive has the following composition, wt.%:
N-methylaniline - 20-25
Aniline - 0.5-5
N, N-Dimethylaniline - 0.5-5
Nitrobenzene - 5-6
Ethanol - 1.0-15
Iso-Butanol (tert-butanol) - 8-12
Iso-Pentanol - 5-10
Methyl tert-butyl ether - up to 100
The difference of the proposed technical solution is that the additive includes up to 6% nitrobenzene, which reduces the formation of carbon deposits in the engine, as well as in the ratio of components.

Повышение антидетонационной активности при использовании предлагаемой композиционной добавки обеспечивается проявлением синергизма в антидетонационном эффекте N-метиланилина и оксигенатов (спирты и МТБЭ) в указанном соотношении. Использование такой смеси позволяет обеспечить прирост октанового числа моторного топлива на 12.5 единиц при введении ее в концентрации 5% (по объему) к эталонному топливу (см. табл. 2). Предлагаемая добавка может вводиться в бензин любых марок в концентрации до 5 об.%. При этом общая концентрация N-метиланилина в топливе не превышает 1,25 мас.%. Снижение концентрации N-метиланилина в бензине, приготовленном с использованием указанной добавки, по сравнению с прототипом позволяет снизить количество отложений в системе подачи топлива и обеспечить более высокий уровень эксплутационных характеристик топлива. В состав предлагаемой добавки может входить и технический N-метиланилин, содержащий примесь анилина (до 5%), который за счет комплексообразования с оксигенатами не снижает химическую и фазовую устойчивость топлива. Использование антиоксидантов в предлагаемой добавке нецелесообразно, так как в составе технического N-метиланилина может содержаться до 5% N.N-диметиланилина. The increase in antiknock activity when using the proposed composite additives is provided by the manifestation of synergism in the antiknock effect of N-methylaniline and oxygenates (alcohols and MTBE) in the indicated ratio. The use of such a mixture makes it possible to provide an increase in the octane number of motor fuel by 12.5 units when it is introduced at a concentration of 5% (by volume) to the reference fuel (see Table 2). The proposed additive can be introduced into gasoline of any grades in a concentration of up to 5 vol.%. Moreover, the total concentration of N-methylaniline in the fuel does not exceed 1.25 wt.%. The decrease in the concentration of N-methylaniline in gasoline prepared using the specified additives, compared with the prototype allows to reduce the amount of deposits in the fuel supply system and to provide a higher level of fuel performance. The composition of the proposed additive may include technical N-methylaniline containing an aniline impurity (up to 5%), which, due to complexation with oxygenates, does not reduce the chemical and phase stability of the fuel. The use of antioxidants in the proposed additive is impractical, since the composition of technical N-methylaniline may contain up to 5% N.N-dimethylaniline.

Включение соответствующих спиртов в состав предлагаемой добавки позволяет расширить сырьевую базу, снизить ее себестоимость и повысить антидетонационные и эксплутационные свойства бензина, за счет комплексообразования с анилином, N- метиланилином и N,N-диметиланилином. Предлагаемая добавка может использоваться без моющей присадки, так как функции последней выполняются компонентами, входящими в состав композиционной добавки. The inclusion of the corresponding alcohols in the composition of the proposed additive allows you to expand the raw material base, reduce its cost and increase the antiknock and operational properties of gasoline due to complexation with aniline, N-methylaniline and N, N-dimethylaniline. The proposed additive can be used without a detergent additive, since the functions of the latter are performed by the components that make up the composite additive.

Технология получения предлагаемой композиционной добавки к автомобильным бензинам заключается в постадийном механическом смешении компонентов, входящих в ее состав, в адиабатических условиях, при температуре 5-30^oC.The technology for producing the proposed composite additive to motor gasolines consists in stepwise mechanical mixing of the components included in its composition under adiabatic conditions at a temperature of 5-30^o C.

В таблице 1 приведены составы предлагаемой добавки, в примерах 4, 5 представлены смеси, содержание компонентов в которых выходит за заявляемые пределы. Table 1 shows the compositions of the proposed additives, examples 4, 5 show the mixture, the content of the components in which is beyond the stated limits.

Значение октанового числа смесей определяли на установке УИТ-86 по ГОСТ 511-82 и ГОСТ 8226-82 по моторному и исследовательскому методам. Результаты приведены в таблицах 2, 3, 4 и показывают наличие синергетического эффекта при использовании оксигенатов с N-метиланилином и анилином за счет комплексообразования, что обеспечивает высокие антидетонационные свойства композиционной добавки. The octane number of the mixtures was determined on a UIT-86 installation according to GOST 511-82 and GOST 8226-82 by motor and research methods. The results are shown in tables 2, 3, 4 and show the presence of a synergistic effect when using oxygenates with N-methylaniline and aniline due to complexation, which provides high antiknock properties of the composite additive.

Фазовая стабильность добавки и ее смеси с бензином проверялась при их охлаждении до минус 50^oC. После охлаждения добавка и ее смесь с бензином не расслаивались и не выделяли осадка.The phase stability of the additive and its mixture with gasoline was checked when they were cooled to minus 50^o C. After cooling, the additive and its mixture with gasoline did not separate and no precipitate was formed.

Моющие свойства оценивали по коэффициенту на установке ИТ по методу квалификационной оценки. Detergents were evaluated by the coefficient on the installation of IT according to the method of qualification assessment.

Определено влияние предлагаемой добавки к товарному бензину на мощность, экономические и экологические показатели двигателя ЗИЛ-508.10. The influence of the proposed additive to commercial gasoline on the power, economic and environmental performance of the ZIL-508.10 engine is determined.

Программа испытания двигателя включала определение следующих характеристик:
1. Скоростной внешней от 800 до 3200 об/мин.The engine test program included determining the following characteristics:
1. High-speed external from 800 to 3200 rpm.

2. Нагрузочных 2000-3200 об/мин. 2. Load 2000-3200 rpm.

3. Холостого хода. 3. Idling.

4. Первичной детонационной (по ГОСТ 10373-78). 4. The primary detonation (according to GOST 10373-78).

Анализ токсичности выхлопа двигателя при работе двигателя на различных топливах проводили по концентрации вредных веществ (монооксида углерода, осколков углеводородов и оксидов азота) в отработанных газах и по их удельным выбросам, которые определяли по 13-ти ступенчатому испытательному циклу, в соответствии с методикой ОСТ 37.001.070-94. An analysis of the toxicity of engine exhaust during engine operation on various fuels was carried out by the concentration of harmful substances (carbon monoxide, fragments of hydrocarbons and nitrogen oxides) in the exhaust gases and by their specific emissions, which were determined by a 13-step test cycle, in accordance with the OST 37.001 methodology .070-94.

Результаты испытаний показали, что при использовании бензина с предлагаемой добавкой, в частности при измерении скоростной внешней характеристики на оптимальном угле опережения зажигания, мощностные показатели двигателя увеличились на 1,5-3,7%, а удельные расходы топлива снизились на 2-4%. При использовании добавки в концентрации 5% (по массе) концентрация монооксида углерода снизилась на 3500-8000 ppm, концентрация осколков углеводородов снизилась на 250-400 ppm, а концентрация оксидов азота практически не изменилась. The test results showed that when using gasoline with the proposed additive, in particular when measuring the external speed characteristics at the optimum ignition timing, the engine performance increased by 1.5-3.7%, and specific fuel consumption decreased by 2-4%. When using an additive at a concentration of 5% (by weight), the concentration of carbon monoxide decreased by 3500-8000 ppm, the concentration of fragments of hydrocarbons decreased by 250-400 ppm, and the concentration of nitrogen oxides remained practically unchanged.

Таким образом, предложенный состав композиционной добавки к автомобильным бензинам обладает высокой антидетонационной активностью, необходимой фазовой и химической стабильностью и приводит к снижению уровня токсичных компонентов в отработанных газах. Thus, the proposed composition of the composite additive to motor gasolines has a high antiknock activity, the necessary phase and chemical stability, and leads to a decrease in the level of toxic components in the exhaust gases.

Claims (1)

Translated fromRussian

Композиционная добавка к автомобильным бензинам на основе метилтрет-бутилового эфира с добавлением N-метиланилина, N,N-диметиланилина и спиртов, отличающаяся тем, что в качестве спиртов она содержит смесь этанола, изобутанола и трет-бутанола, изопентанола и дополнительно содержит анилин и нитробензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
N-метиланилин - 20 - 25
Анилин - 0,5 - 5,0
N,N-диметиланилин - 0,5 - 5,0
Нитробензол - 5 - 6
Этанол - 10 - 15
Изо-бутанол или трет-бутанол - 8 - 12
Изо-пентанол - 5 - 10
Метил-трет-бутиловый эфир - До 100иA composite additive to motor gasolines based on methyl tert-butyl ether with the addition of N-methylaniline, N, N-dimethylaniline and alcohols, characterized in that it contains a mixture of ethanol, isobutanol and tert-butanol, isopentanol and additionally contains aniline and nitrobenzene in the following ratio of components, wt.%:
N-methylaniline - 20 - 25
Aniline - 0.5 - 5.0
N, N-dimethylaniline - 0.5 - 5.0
Nitrobenzene - 5 - 6
Ethanol - 10 - 15
Iso-butanol or tert-butanol - 8 - 12
Iso-pentanol - 5 - 10
Methyl tert-butyl ether - Up to 100i

Images