очищающая присадка к топливу и топливо для двигателей внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Очищающая присадка к топливу, содержащая азотсодержащие органические вещества, растворитель и ферроцен, отличающаяся тем, что дополнительно содержит диметилформамид, конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:



и азот- и кислородсодержащие органические вещества общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R₃ ),

где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода;

R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=H; CH3; C2H5O,

в качестве азотсодержащих органических веществ используют вещества общей формулы (R₁)(R₂)N(CH ₂)_xN(R₃)(R₄),

где R1=H; CH3; R₃=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода,

R₃=H; CH3; CH3C(O)

R₄=H; CH3; CH3C(O)

x = не менее 2,

а в качестве растворителей используют ароматический углеводородный растворитель общей формулы

C₆H₃ (R₁)(R₂)(R₃), где

R ₁=H; CH3;

R₂=H; CH3;

R₃ =Н; CH3

и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

азотсодержащие органические вещества
общей формулы (R1 )(R2)N(CH2)xN(R3)(R 4)	5-30
азот- и кислородсодержащие органические
вещества общей формулы R 1C(O)N(R2)(R3)	20-80
диметилформамид	10-30
ароматический углеводородный растворитель
общей формулы (R6 H3(R1)(R2)(R3)	0,5-5
конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы

0,5-5

ферроцен	0,01-0,5
алифатический углеводородный растворитель с температурой кипения не ниже 90°C
и температурой конца кипения не более 260°C	остальное

2. Топливо для двигателей внутреннего сгорания на основе углеводородного топлива, содержащее, по крайней мере одну очищающую присадку, отличающееся тем, что в качестве очищающей присадки оно содержит присадку по п.1 в количестве от 1·10 ^-4 до 30 об.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится в присадкам к топливу, в частности к очищающим присадкам, а также к топливам, включающим их.

Известная очищающая присадка к топливу, содержащая азот- и/или кислородсодержащее поверхностно-активное вещество, в качестве которого используют соединение карбоновых кислот формулы R₁-СООН, где R₁ - содержит 12-18 атомов углерода с низкомолекулярными аминами формулы:

R₂-N(-R₃)₂, где R₂ =H-; CH₃-; C₂H₅-; R₃ =CH₃-; C₂H₅-; С₃Н ₇-; С₄Н₉- в сочетании с жидкими азот- и/или кислородсодержащими веществами с молекулярной массой от 46 до 500 у.е., способными растворяться в воде при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Карбоновые кислоты - 20-60;

Низкомолекулярные амины жидкие азот- и/или кислородсодержащие вещества - остальное (см. патент RU № 2155212, М. кл. C10L 1/18, C10L 1/22, опубл. 27.08.2000 г.)

Техническим результатом, на решение которого направлена известная присадка, является значительное снижение количеств отложений не только в топливной системе, но и на поверхности деталей внутрицилиндрового пространства, в том числе и на поршневых кольцах.

Однако, известный состав присадки в своем составе содержит карбоновые кислоты, которые не эффективны в двигателях, имеющих систему впрыска. А низкомолекулярные амины обладают повышенной летучестью, пары которых токсичны. Кроме того, низкомолекулярные амины имеют недостаточную стабильность.

Известна полиалкенаминная композиция, предназначенная в качестве присадки для топлива или смазочного материала, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая, по меньшей мере, один полиалкенамин в растворителе, выбранном из группы, включающей смеси компонентов L1, L2, где L1 представляет собой, по меньшей мере, один n- или изо-С₁₀-С₁₄ - парафин, а L2 представляет собой, по меньшей мере, один С₁₀ С₁₄ - нафтен, причем L1 и L 2 взяты в соотношении от 10:90 до 90:10. Технический результат состоит в улучшении технологических свойств полиалкенаминовой композиции, в частности к применению данных композиций в качестве присадок для улучшения очищающего действия топлива во впускных системах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным зажиганием. Другой, обычной присадкой, добавляемой к топливу вместе с заявляемой присадкой в виде предварительно подготовленного композиции, являются металлоцены, такие как ферроцен (см. патент RU № 2337116, М. кл. C08L 23/26, C10L 1/22 и др. опубл. 10.05.2006 г.).

Однако заявленная композиция имеет узкую область применения, она предназначена для карбюраторных двигателей и не предназначена для ее использования в системах впрыска топлива различной модификации и в дизельных двигателях.

Кроме того, она только в составе с другими присадками придает топливу необходимые очищающие свойства, то есть требуется наличие дополнительных присадок, дополнительное их смешивание, что ухудшает технологичность изготовления и требует дополнительных затрат.

В известной композиции используют полимерную основу, которая значительно снижает срок службы известной композиции - до 30 дней, что значительно ухудшает потребительскую составляющую данной присадки.

При этом, имеется вероятность несовместимости полимерной основы с некоторыми из многочисленных добавок в составе товарного бензина, что не исключает снижение температуры помутнения топлива при введении присадки в бензин неизвестного состава

Помимо этого, полимерный компонент известной присадки обладает полидисперсностью в очень широких пределах, что вызвано общими технологическими ограничениями на возможность контроля реакций полимеризаций и аминирования. В связи с этим, конечная композиция присадки, содержащая полиалкенамин, имеет нестабильность своих физических и химических параметров, что в конечном итоге приводит и к нестабильности показателей ее эффективности.

Используемые в известной композиции растворители являются продуктами последующей переработки продуктов первичной переработки нефти, что делает их менее доступными.

Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение является создание очищающей присадки к топливам, имеющей широкую область применения, значительный срок службы, стабильные высокие показатели эффективности, совместимость с различными иными добавками и использующей доступное сырье для своего изготовления.

Еще одним техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемого изобретения, является создание топлива, снабженного заявляемой присадкой, обеспечивающего более эффективное ремонтно-профилактическое воздействие на двигатель, имеющий отложения в топливной системе и на деталях внутрицилиндрового пространства, в том, числе на поршневых кольцах.

Указанный технический результат достигается тем, что очищающая присадка к топливу для двигателей внутреннего сгорания, содержащая азотсодержащие органические вещества, растворитель и ферроцен, согласно изобретению, дополнительно содержит диметилформамид, конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:

и азот- и кислородсодержащие органические вещества общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R ₃), где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода; R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=H; CH3; C2H5O, в качестве азотсодержащих органических веществ используют вещества общей формулы (R₁)(R₂)N(CH₂)_x N(R₃)(R₄), где R₁=H; CH3; R ₂=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода, R ₃=H; CH3; CH3C(О) R₄=H; CH3; CH3C(О) x = не менее 2, а в качестве растворителей используют ароматический углеводородный растворитель общей формулы C₆H ₃(R₁)(R₂)(R₃), где R ₁=H; CH3; R₂=H; CH3; R₃=H; CH3 и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Другой технический результат достигается тем, что в топливе для двигателей внутреннего сгорания на основе углеводородного топлива, содержащего, по крайней мере, одну очищающую присадку, согласно изобретению, в качестве очищающей присадки оно содержит присадку, используемую для решения первого технического результата, в количестве от 1·10^-4 до 30 мас.%

Заявителем экспериментально установлено, что дополнительное введение диметилформамида, конденсированных гетероциклических соединений на основе бензотриазола или его солей общей формулы

азот- и кислородсодержащих органических веществ общей формулы R₁C(O)N(R₂)(R ₃), где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода; R₂=H; CH3; C2H5O; R₃=Н; CH₃; C2H5O, и использование в качестве азотсодержащих органических веществ общей формулы (R₁)(R₂)N(CH ₂)_x N(R₃)(R₄), где R ₁=H; CH3; R₂=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода, R₃=Н; CH3; CH3C(О) R ₄=H; CH3; CH3C(О) x = не менее 2, а в качестве растворителей ароматический углеводородный растворитель общей формулы C ₆H₃(R₁)(R₂)(R₃ ), где R₁=H; CH3; R₂=H; CH3; R₃ =H; CH3 и алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C способствую достижению указанных технических результатов.

Так расширение области применения заявляемой композиции обеспечивается за счет того, что благодаря заявляемому составу, она может использоваться не только для карбюраторных, но и для дизельных двигателей и для двигателей, имеющих систему впрыска топлива различных модификаций. При этом, срок хранения, без снижения очищающих и эксплуатационных свойств заявленной композиции составляет 3 года.

Заявляемая композиция обладает высокой стабильностью, что свидетельствует о значительной чистоте исходных компонентов и отсутствием нежелательных реакций между ними. Поверхностно-активные вещества, входящие в состав заявляемой композиции, обеспечивают высокую совместимость с различными добавками, находящимися в топливах, за счет чего они не изменяют температуру помутнения топлива и не приводят к нежелательным реакциям между добавками и присадкой.

Используемые в известной композиции растворители, являются продуктами первичной переработки нефти, что делает их более доступными.

Заявителем экспериментально подобран наиболее оптимальный количественный состав входящих в композицию ингредиентов, который подтвержден многочисленными испытаниями.

Технология производства заявляемой присадки.

1. В стальной резервуар с возможностью разогрева содержимого наливают алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не ниже 260°C например, керосин 100% закладки. Включают разогрев и нагревают до температуры 80°C.

2. В разогретый керосин вносят 100% закладки азотсодержащих органических веществ общей формулы (R₁)(R₂ )N(CH₂)_xN(R₃)(R₄), где R₁=H; CH3; R₂=CH3, или углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода, R₃=Н; CH3; CH3C(О) R ₄=Н; CH3; CH3C(О) x = не менее 2 и 100% закладки азот- и кислородсодержащих органических веществ общей формулы R ₁C(O)N(R₂)(R₃), где R₁ = углеводородный остаток смеси предельных и непредельных жирных кислот, содержащий от 12 до 24 атомов углерода; R₂ =H; CH3; C2H5O; R₃=Н; CH3; C2H5O.

3. Включают интенсивное перемешивание содержимого резервуара, поддерживая температуру 90-95°C.

4. По истечении 2 часов охлаждают получившийся раствор до температуры не более 30°C.

5. Аналогичным образом приготавливают раствор конденсированного гетероциклического соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:

и ферроцена в ароматическом углеводородной растворителе общей формулы C₆H₃(R₁ )(R₂)(R₃), где R₁=H; CH3; R ₂=H; CH3, например орто-ксилоле, или мета-ксилоле, или толуоле, или триметилбензоле.

6. При интенсивном перемешивании проводят смешивание приготовленных по п.4 и п.5 растворов.

7. При интенсивном перемешивании проводят смешивание приготовленного по п.6 раствора с диметилформамидом 100% закладки до получения однородного, прозрачного раствора.

8. Полученный конечный раствор разбавляют углеводородным топливом до требуемых значений концентрации присадки от 1·10 ^-4 до 30 об.%. Оценка эксплуатационных показателей:

Процедура тестирования проводиться в два этапа:

Этап 1 заключается в пропускании через загрязненную подложку потока раствора очищающей присадки в топливе

Этап 2 - промывка подложки потоком бензина.

Оценка моющей способности производится по изменению массы подложки после очистки.

Испытание по оценке моющей способности заключается в очистке заявляемым составом специально загрязненных латунных калибровочных сеток с диаметром ячейки 0,2 мм, нарезанных кругами диаметром 48 мм, загрязнения на которых повторяли устойчивые, не смываемые бензином отложения в форсунках инжектора. Время испытаний: 10 минут работы, 10 минут выключение на замачивание и снова 10 минут работы, после чего жидкость сливают, заливают бензин и еще 30 минут - имитации работы двигателя в штатном режиме. После этого, сетку вынимают, в течение часа сушат на бумажном фильтре, после чего происходит взвешивание и визуальное изучение площади очистки на просвет. Далее с целью выявления несмываемых отложений, в течение 3 часов сетку замачивают в специальной агрессивной жидкости и вновь взвешивают и изучают на просвет. Взвешивание осуществляют на электронных весах с точностью до 0,01 г.

Данные испытания показали следующие результаты:

- уменьшение веса сетки после промывки на установке (в мг): 48 мг;

- площадь очищенной поверхности после промывки на установке (в % от общей поверхности): 93%;

- площадь несмываемых отложений (в % от общей поверхности): нет.

Эффективность очистки заявляемого состава на детали автомобиля

- форсунке.

Суть эксперимента заключается в следующем:

1. С двигателя с пробегом 80-100 тыс.км снимают форсунки.

2. Снятые форсунки распиливают и извлекают иглу запорного клапана. Игла клапана при таком пробеге покрыта большим количеством отложений.

3. Иглу помещают в прозрачный корпус, через который течет подогретая - жидкость для промывки инжектора заявленного состава.

4. Через стеклянную стенку прозрачного корпуса следят за растворением отложений на игле.

5. Результат:

- более 50% загрязнений удаляются на первой минуте контакта с жидкостью заявленного состава;

- более 90% загрязнений удаляются за 5 минут контакта с жидкостью заявленного состава.

- 30-ти минутного цикла промывки форсунок с помощью жидкости заявленного состава более чем достаточно для гарантированной чистоты форсунок. При этом, высокая эффективность состава, позволяет проводить промывку на щадящих и не требующих повышенных оборотов двигателя режимах.

В состав заявляемых присадок заложен метод «вымывного» воздействия на углеводородные отложения. Именно этот метод позволяет обеспечить полную безопасность действия присадки. Эффект «мягкой» очистки достигается не за счет снижения агрессивности состава, а за счет принципиально иного способа воздействия. Заявленный состав химически активных компонентов вначале изменяет молекулярную структуру отложений, превращает их из смолистого и твердого состояния в подобие рыхлого желе, а затем происходит постепенное вымывание отложений от верхнего слоя к нижнему. За счет такого подхода обеспечивается, во-первых, бережная и безопасная очистка, т.к. присадка полностью исключает отслоение крупных частиц грязи, которые, как раз и засоряют фильтры, жиклеры, и т.п.«тонкие» места, а во-вторых, достигается уникальный по результативности эффект очистки всех узлов топливной системы двигателя, начиная с топливного бака и заканчивая камерой сгорания от любых типов грязевых отложений.

Заявляемый состав является универсальным, так как:

- значительно повышает моющие свойства топлива;

- снижает нагарообразование в двигателе и на свечах зажигания до 50%;

- снижает скорость коррозии в 5 раз;

- снижает токсичность отработавших газов;

- предупреждает процессы обледенения;

- не отравляет катализатор;

- при регулярном использовании снижает расход топлива гарантированно на 4%, по отзывам отдельных автовладельцев - до 12%.

Примеры использования заявляемой присадки.

Очистка систем впрыска инжекторных, карбюраторных и дизельных двигателей. Присадку в количестве 0,02 л предварительно смешивают с 0,3 л любого углеводородного растворителя и вносят в топливный резервуар с 40-60 литрами бензина. Концентрация присадки при этом составляет от 3,33·10^-2 до 5·10^-2 об.%.

В отличие от большинства активных добавок, не вызывает засорения форсунок у инжекторных и карбюраторных двигателей загрязнениями, накопившимися в топливных баках, трубопроводах и фильтрах, так как активируется непосредственно в работающем двигателе. Быстро удаляет вредные отложения из распылителей и их фильтров, промывает управляющий редукционный клапан. Очищает впускные клапаны и детали камер сгорания. Связывает воду, предупреждая процессы коррозии и обледенения. Рекомендуется использовать каждые 1,5-3,0 тыс.км.

Очистка топливной системы. Присадку в количестве 0, 0025 л предварительно смешивают с 0,3 л. бензина и вносят в топливный резервуар с 40-60 л бензина. Концентрация присадки при этом составляет от 41,6×10^-4 до 62,5×10 ^-4 об.%.

Механизм комплексного воздействия моющих компонентов на отложения гарантировано исключает возможность засорения деталей топливной системы. Обеспечивает полное сгорание топливной смеси. Одинаково эффективна для карбюраторных и инжекторных двигателей. Рекомендуется для регуляторного использования при каждой заправке автомобиля.

Защита от образования новых отложений в топливной системе автомобиля

Присадку в количестве 0,01 л предварительно смешивают с 0,3 л. бензина и вносят в топливный резервуар с 10000 л бензина. Концентрация присадки при этом составляет 1×10^-4 об.%.

Воздействие моющих компонентов предотвращает возникновение новых отложений и гарантировано исключает возможность засорения деталей топливной системы. Обеспечивается лучшее сгорание топливной смеси. Одинаково эффективна для карбюраторных и инжекторных двигателей. Рекомендуется для использования на нефтеперерабатывающих предприятиях в качестве функциональной добавке в составе товарных бензинов и дизельного топлива.

Промывка инжекторных систем. Используется как топливо. Концентрация присадки при этом составляет от 10 до 30 об.%. Используется на специальном оборудовании в автосервисах. Технология очистки:

отключается штатный подкачивающий насос, в топливную магистраль подключается пневмостанция (или другое устройство, способное подавать препарат под небольшим давлением, приблизительно 2,0-2,5 атм. Запускают двигатель непосредственно на препарате в качестве топлива и производят процедуру очистки в течение времени, пока не выработается вся порция препарата. Во время процедуры очистки рекомендуется делать небольшие перегазовки (до 2000-3000 об/мин). После процедуры очистки рекомендуется заменить свечи зажигания на новый комплект.

Для удобства фасовки, хранения и дозирования возможно предварительное разбавление заявляемой присадки любым углеводородным топливом до соотношения - присадка: топливо от 1:1 до 1:10000, как непосредственно перед внесением в топливо, так и заранее. Предварительное разбавление присадки в топливе не изменяет показатели допустимого срока хранения, показателей эффективности, стабильности и прочие функциональные характеристики.

Примеры составов заявляемой присадки приведены в таблице.

Ингредиенты (масс %)	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7	Пример 8
Азотсодержащие органические вещества, общей формулы (R1 )(R2)N(CH2)xN(R3)(R4)
Duomeen CD(N-кокоалкил-1,3-диаминопропан)	5					5
Duomeen N (N-таловыйалкил-1,3диаминопропан)		7
Duameen HT Flake (Nгидрогенированныйталовыйалкил-1,3-диаминопропан)			10				5
ACETADIAMIN T50 (N-таловыйалкил-1,3диаминопропан ацетат)				30
Duomac Т (N-таловыйалкил-1,3-диаминопропан диацетат)					25
TRIAMIN (N-таловыйалкил-этилендиамин)								15
Азот- и кислородсодержащие органические вещества общей формулы R1C(O)N(R2)R3)
Диэтаноламиды жирных кислот пальмового масла
Comperlan LS	15
Conco Emulsifier K		35	35
Crillon CDY				15
Ceclomide CD						70
Liethanolamine, coconut fatty asids conensate							80
Empilan 2502								5
Моноэтаноламиды жирных кислот пальмового масла
Loramine C212				5				45

Mackamide CMA	5
Mackpeart DR 14V			5		29
Ароматический углеводородный растворитель общей формулы C6H3(R1 )(R2)(R3)
Орто-ксилол	0,5				2,5
Мета-ксилол		4,0				3,0
Толуол			3,0				0,5	1,5
триметилбензол				5,0
Алифатический углеводородный растворитель с температурой начала кипения не ниже 90°C и температурой конца кипения не более 260°C
Керосин	62,99
Уайт-спирит		35,8			21,35			18,1
Нефрас-С4-150/200				37,2			3,99
Нефрас-С3-94/99			11,9			7,98
Конденсированные гетероциклические соединения на основе бензотриазола или его солей общей формулы:
1Н-1,2,3-Бензотриазол
RusminnR	1,5				2,0
Seetec ВТ		3,0				4,0
Seetec BT-R			5,0				0,5
Verzone Crista				0,5				1,0
Ферроцен	0,01	0,2	0,1	0,3	0,15	0,02	0,01	0,4
Диметилформамид	10	15	30	12	20	10	10	14