добавка к автомобильному бензину и топливная композиция

Формула изобретения

1. Добавка к автомобильному бензину на основе углеводородной фракции, содержащая бициклопентадиенилжелезо, отличающаяся тем, что в качестве углеводородной фракции она содержит гидрированный жидкий продукт пиролиза, выкипающий в пределах 35-200^oС, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Бициклопентадиенилжелезо - 0,15-0,25

Гидрированный жидкий продукт пиролиза, выкипающий в пределах 35-200^oС - До 100

2. Топливная композиция на основе бензина, содержащая добавку, отличающаяся тем, что содержит добавку по п. 1 в количестве 3-11 мас. %.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составам добавок и топлив с добавками, предназначенных для использования в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Отказ от использования свинецсодержащих антидетонаторов в составе автомобильных бензинов с целью снижения токсичности отработавших газов автомобильного транспорта приводит к необходимости замены их менее токсичными октаноповышающими добавками.

Известно использование в качестве антидетонаторов в составе автомобильных бензинов маслорастворимых железоорганических соединений, таких как ферроцен и его алкилпроизводные (М.О.Лернер "Горение и экология" Москва, МГП "Контекст", 1992 г. стр.166-168; Патент РФ 2066341, С 10 L 1/18, 1996). По сравнению с ферроценом его алкилпроизводные являются менее эффективными антидетонаторами, имеют более сложную технологию производства и высокую цену, вследствие чего использование их приводит к повышению цены на бензин. С целью обеспечения возможности использования ферроцена в технологии производства автомобильных бензинов он вводится в них как компонент в составе добавок, представляющих собой однородные жидкие продукты.

Известна добавка к топливу, содержащая метил-трет-бутиловый эфир, метанол, этанол, смесь спиртов С₃-С₈ и металлоорганические соединения, такие как нафтенат железа, ферроцен, нафтенат марганца или их смеси (Патент ПНР 108252, С 10 L 1/10, 1981 г.). Топливо, содержащее эту добавку, предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Эта присадка содержит большое количество метанола и этанола и при использовании в составе топлив повышает их гигроскопичность, снижает стабильность при хранении и антикоррозионные свойства.

Известна добавка к автомобильному бензину на основе диэтилбициклопентадиенилжелеза, содержащая бициклопентадиенилжелезо 1-99,5 мас.%, ароматический амин или углеводородную фракцию, выкипающую в пределах 100-360^oС, и топливная композиция на основе этой добавки (Патент РФ 2099395, С 10 L 1/18, 1/22, 20.12.1997 г). Недостатком этой добавки является малая эффективность при низких концентрациях. Увеличение концентрации добавки в топливной композиции приводит к повышению содержания в ней железа и увеличению износа топливной аппаратуры.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является топливная композиция, получаемая введением в бензин 5-15 мас.% добавки на основе простых эфиров алифатических спиртов C₁-C₅ или их смеси со спиртами C₁-C₅ с добавлением диэтилбициклопентадиенилжелеза 0,0005-1,0 мас.%, бициклопентадиенилжелеза (ферроцен) 0,0005-1,0 мас.%, ароматического амина или углеводородной фракции, выкипающей в пределах 80-360^oС (Патент РФ 2134714, С 10 L 1/18, 1998 г, прототип). Недостатком этой добавки является использование в ее составе высококипящей углеводородной фракции, приводящее к повышению фактических смол в бензине и несоответствию бензинов, содержащих эту добавку, действующей нормативно-технической документации по показателю фракционный состав. Высокая концентрация дефицитных и дорогостоящих оксигенатов в составе этой добавки способствует повышению ее гигроскопичности, снижению антикоррозионных свойств и стабильности при хранении добавки и бензинов, содержащих ее. Кроме того, введение этой добавки в состав бензинов приводит к повышению цены на бензин из-за использования дорогостоящего диэтилбициклопентадиенилжелеза.

Целью настоящего изобретения является разработка добавки к автомобильному бензину, обладающей высокими антидетонационными эксплуатационными свойствами, использование которой не приводит к повышению цены на бензин, и топливной композиции, содержащей эту добавку.

Для решения поставленной задачи предлагается добавка к автомобильному бензину на основе углеводородной фракции, содержащая бициклопентадиенилжелезо, которая в качестве углеводородной фракции содержит гидрированный жидкий продукт пиролиза, выкипающий в пределах 35-200^oС, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бициклопентадиенилжелезо - 0,15 - 0,25

Гидрированный жидкий продукт пиролиза, выкипающий в пределах 35-200^oС - До 100

Предлагается также топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания на основе бензина с добавлением 3-11 мас.% добавки указанного состава.

Новизной заявляемого технического решения является использование в составе предлагаемой добавки в качестве углеводородной фракции гидрированного жидкого продукта пиролиза, выкипающего в пределах 35-200^oС, при указанном соотношении компонентов.

Гидрированный жидкий продукт пиролиза, выкипающий в пределах 35-200^oС, в составе предлагаемой добавки выполняет функции антидетонатора и растворителя бициклопентадиенилжелеза. Хорошая растворимость в нем бициклопентадиенилжелеза обеспечивает высокую стабильность предлагаемой добавки при низких температурах в условиях хранения и перевозок.

Предлагаемая добавка обладает высокими антидетонационными свойствами и может быть использована в составе бензинов в концентрации до 11%. При этом содержание железа в топливе остается в пределах нормы, не вызывающей повышенный износ двигателя.

Введение добавки предлагаемого состава в бензины не приводит к увеличению их фактических смол, и качество бензинов полностью соответствует действующей нормативно-технической документации по показателю - фракционный состав. Это достигается тем, что углеводородная фракция, используемая в предлагаемом составе, имеет конец кипения, соответствующий нормам действующей нормативно-технической документации на бензины, более низкий по сравнению с прототипом.

Технология производства предлагаемой добавки менее энергоемка в сравнении с прототипом. Технологический процесс ее производства состоит в смешении компонентов в смесителе любого типа при температуре 10-20^oС. Приготовленную добавку вводят в бензин при перемешивании без дополнительного нагревания.

В составе предлагаемой добавки может быть использовано бициклопентадиенилжелезо (ферроцен) в виде кристаллического продукта оранжевого цвета с температурой плавления 173-175^oС по ТУ-6-02-964.

В качестве гидрированного жидкого продукта пиролиза используется углеводородная фракция гидрированного жидкого продукта пиролиза прямогонной фракции бензина по ТУ38.402-62-130, имеющая следующие показатели качества:

содержание ароматических углеводородов 50-90 мас.%,

массовая доля воды не более 0,1%,

плотность при 20^oС не менее 0,790 г/см³,

температура начала кипения не ниже 35^oС,

температура конца кипения не выше 200^oС,

массовая доля общей серы, %, не более 0,05.

При необходимости повышения моющих свойств бензина предлагаемая добавка может быть использована в составе бензинов совместно с моющей присадкой любого типа.

Состав и свойства образцов предлагаемой добавки, приготовленных для испытаний, приведен в таблице 1. Результаты испытаний образцов предлагаемой добавки показывают, что она обладает высокой химической стабильностью и сохраняет однородность при низких температурах (до минус 50^oС). Добавка предлагаемого состава превосходит прототип по стабильности при низких температурах. Низкая растворимость бициклопентадиенилжелеза в эфирах алифатических спиртов C₁-C₅ или их смесях со спиртами C₁-C₅ приводит к нестабильности прототипа при температурах ниже минус 10-15^oС. Предлагаемая добавка обладает более высокими антикоррозионными свойствами по сравнению с прототипом. При испытаниях по ГОСТ 18597 потери веса металла в бензине А-76 с добавкой прототипа в 2-2,6 выше, чем в бензине с предлагаемой добавкой.

Приготовленные образцы предлагаемых добавок были испытаны в составе топливных композиций. В качестве основы топливных композиций использовали бензины: А-76 (ГОСТ 2084), АИ-92 (ТУ 38.001165) и прямогонную фракцию газового конденсата 35-180^oС. Концентрация железа в приготовленных топливных композициях не превышала 37 мг/дм³, так как более высокие концентрации будут приводить к повышенному износу двигателя. Предлагаемая добавка может быть введена и в другие бензины.

Результаты испытаний приготовленных топливных композиций, приведенные в таблице 2, показывают, что они полностью соответствуют нормам действующей нормативно-технической документации (ГОСТ 2084, ТУ 38.401-58-144).

Высокая антидетонационная эффективность предлагаемой добавки подтверждена тем, что на базе прямогонной фракции путем введения предлагаемой добавки может быть получен товарный бензин А-76. На базе бензинов А-76 и АИ-92 могут быть получены высокооктановые бензины АИ-92 и Аи-95 соответственно, обладающие высоким уровнем эксплуатационных свойств.

Результаты испытаний бензинов, полученных введением добавки прототипа, показали увеличение фактических смол в 2,7-3,5 раза и превышение нормы действующей нормативно-технической документации по показателю - температура конца кипения, остаток в колбе и тяжелые углеводороды.

По сравнению с прототипом использование предлагаемой добавки в составе автомобильных бензинов не приводит к увеличению фактических смол и полностью соответствует нормам действующей нормативно-технической документации.

Введение предлагаемой добавки в состав автомобильных бензинов позволяет повысить их экологические свойства. При оценке токсичности отработавших газов на бензине А-76, полученном на базе прямогонной фракции введением 11% образца 1 предлагаемой добавки, на двигателе 3М3-53 (ГАЗ) отмечено снижение выбросов оксида углерода (СО) на 18%, углеводородов (СН) на 11% по сравнению с неэтилированным бензином по ГОСТ 2084 без добавки.

Предлагаемый состав добавки обеспечивает ее высокие антидетонационные и физико-химические свойства. Использование ее в составе бензинов позволяет расширить ассортимент неэтилированных автомобильных бензинов, отвечающих высокому уровню эксплуатационных свойств без повышения цены бензина.