Патент на изобретение №2378323

(54) ПРИСАДКА К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ, ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО

(57) Реферат:

Настоящее изобретение относится к области нефте- и газохимии, конкретно к составу присадки к дизельному топливу и дизельному топливу нефтяного или газоконденсатного происхождения, содержащему эту присадку. Предлагается присадка к дизельному топливу, содержащая алкил(С₃-С₂₀)нитрат, алкил(С₁-С₂₅)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты и сульфонат кальция. Кроме вышеперечисленных компонентов присадка дополнительно содержит сополимер высших эфиров С₆-С₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером. Предлагается также дизельное топливо на основе базового топлива, содержащее эту присадку в количестве 0,001-1,0% мас. В качестве базового топливо содержит газоконденсатное дизельное топливо, летнее или зимнее дизельное топливо нефтяного происхождения. Предлагаемая присадка позволяет улучшить пусковые и низкотемпературные характеристики и повысить смазывающие свойства дизельных топлив. Предлагаемое дизельное топливо полностью соответствует требованиям, предъявляемым к дизельным топливам Европейским Стандартом (ЕН 590) и новым ГОСТ Р 52368-2005. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Настоящее изобретение относится к области нефте- и газохимии, конкретно к составу присадки к дизельному топливу и дизельному топливу нефтяного (ДТ) или газоконденсатного происхождения (ГКДТ), содержащему эту присадку.

Известны депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства ДТ, на основе полимеров этилена, сополимеров этилена с винилацетатом или алкилметакрилатов, где алкил содержит 6-16 атомов углерода. (Патент США 4175926, С10L 1/18, 1979 г.)

Известна депрессорная присадка к ДТ, содержащая сополимер на основе этилена с молекулярной массой 3.000-7.000 и амид янтарной кислоты. (Заявка Японии 59-8790, С10L 1/22, 1984 г.)

Однако эти присадки недостаточно эффективны в ДТ, используемых в зимних условиях Крайнего Севера. Кроме того, они не улучшают пусковых свойств ДТ при низких температурах.

Известна присадка к ДТ, содержащая 3-24% сополимера этилена с винилацетатом с молекулярной массой 800-120.000; 4-41% алкилнитрата с числом углеродных атомов в алкильной группе 4-16; 2-12% алифатических спиртов C₁-C₄ и 12-91% ароматического растворителя с температурой кипения 135-288°C.

Там же указано, что присадка вводится в ДТ, полученные из соответствующих фракций продуктов переработки нефти, сланцев и битумных песков. (Патент США 4365973, С10L 1/22, 1982 г.)

Известна присадка к ДТ, содержащая в % мас.:

Оксипропилированный жирный спирт
C6-C16 с молекулярной массой 300-2.000	5-15
Сульфонат щелочноземельного металла	5-15
Сополимер фракции алкилметакрилатов
C8-C24 с винилацетатом с молекулярной
массой 1.000-10.000	10-25
Алкил(C3-C18)нитрат	до 100

(Патент РФ 2057790, С10L 1/18, 1/22, 1996 г.)

Недостаточно высокая депрессорная способность этих присадок ограничивает их применение в составе ДТ, например в ГКДТ расширенного фракционного состава.

Известна также присадка к ДТ, содержащая в % мас.:

Сополимер высших эфиров C8-C24 акриловой или
метакриловой кислоты с этиленненасыщенным
мономером	до 90
Сульфонат щелочноземельного металла	не более 10
Сополимер этилена с альфа-олефинами
молекулярной массы
1.000-20.000	до 100

Дополнительно присадка содержит алкил(C₃-C₁₈)нитрат в количестве 1-30% мас.

Там же описано ДТ, полученное на основе летней или зимней марок ДТ, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,001-0,5% мас. (Патент РФ 2119528, С10L 1/18, 1/22, 1998 г.)

Однако известная присадка недостаточно эффективно влияет на низкотемпературные характеристики ДТ.

Известна присадка к ДТ, содержащая в % мас.:

Алкил(C3-C20)нитрат	до 55
Алкилсукцинимид, где алкил C1-C25	0,1-15
Сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или
метакриловой кислоты с этиленненасыщенным
мономером	до 100

Там же описано ДТ на основе базового топлива, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,01-0,8% мас.

При этом в качестве базового ДТ содержит ГКДТ расширенного фракционного состава или ДТ нефтяного происхождения. (Патент РФ 2280069, С10L 1/18, 1/22, 2005 г.)

Однако эта присадка при использовании ее в составах малосернистых ДТ не обеспечивает им требуемых смазывающих свойств.

Наиболее близкой к заявляемой является присадка, содержащая алкил(C₃-C₂₀)нитрат, алкил(C₁-C₂₅)сукцинимид, сополимер высших эфиров C₆-C₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Алкил(C3-C20)нитрат	до 55
Алкил(C1-C25)сукцинимид	0,1-15,0
Сополимер высших эфиров C6-C28 акриловой или
метакриловой кислот с этиленненасыщенным мономером	до 60
Ненасыщенная жирная кислота или ее амид	до 100

Известно также ДТ на основе базового топлива, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 0,01-1,0% мас.

Причем в качестве базового топливо содержит ГКДТ расширенного фракционного состава или ДТ нефтяного происхождения. (Патент РФ 2320706, С10L 1/188, 1/196, 1/224, 1/23, 2006 г.)

Недостатком известной присадки является то, что она не позволяет улучшить экологию воздушного бассейна, уменьшая содержание в воздухе вредных выбросов (BB), образующихся в том числе и от работы автомобильного транспорта на дизельных двигателях.

В настоящее время в Странах ЕС в рамках осуществления мер по охране окружающей среды качество ДТ регламентируется Европейским Стандартом EN 590, согласно которому предусмотрено использование только малосернистых ДТ 3-х видов. Содержание сернистых соединений в ДТ вида 1 должно быть не более 350 мг/кг, в ДТ вида 2 не более 50 мг/кг и ДТ вида 3 не более 10 мг/кг. Однако, несмотря на то что при работе дизелей на малосернистых ДТ выбросы вредных оксидов серы будут снижены, что, безусловно, приведет к улучшению экологических показателей работы дизеля, малосернистое ДТ обладает плохими противоизносными (смазывающими) свойствами, по сравнению с высокосернистыми топливами. Для контроля и обеспечения смазывающих свойств ДТ в ЕН 590 введен показатель «диаметр пятна износа», значение которого не должно превышать 460 мкм. Норма на показатель «ЦЧ» в Странах ЕС составляет, не ниже 51 ед. Наконец, по низкотемпературным свойствам, согласно ЕН 590, ДТ классифицируют на 6 сортов (A, B, C, D, E, F), отличающихся по показателю «предельная температура фильтруемости», которая изменяется от плюс 5°C для сорта А до минус 20°C для сорта F, с интервалом между сортами в 5°C. Удовлетворить требованиям, предъявляемым к ДТ в Европе, можно, используя соответствующие присадки. В России, начиная с 2008 года, Постановлением Правительства РФ 118 от 27.02.08 введен новый ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004) «Топливо дизельное Евро. Технические условия». Новый ГОСТ, в отличие от действующего до настоящего времени ГОСТ 305-82, полностью соответствует Европейскому Стандарту, ЕН 590.

Задачей настоящего изобретения является разработка присадки к ДТ и ДТ, содержащего эту присадку, обладающего улучшенными пусковыми, низкотемпературными, смазывающими свойствами и обеспечивающего улучшение экологических показателей работы дизельных двигателей.

Для решения поставленной задачи предлагается присадка к ДТ, содержащая алкил(C₃-C₂₀)нитрат, алкил(C₁-C₂₅)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или амид этой кислоты и сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Кроме вышеперечисленных компонентов присадка дополнительно содержит сополимер высших эфиров C₆-C₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером в количестве до 20% мас.

Предлагается также ДТ на основе базового топлива, содержащее эту присадку в количестве 0,001-1,0% мас.

В качестве базового топливо содержит ГКДТ, летнее или зимнее ДТ нефтяного происхождения.

Отличия предлагаемого технического решения состоят в дополнительном содержании в составе присадки сульфоната кальция и в соотношении компонентов.

Несмотря на то что все компоненты, входящие в состав присадки, являются известными, промышленными продуктами, в заявляемом соотношении и сочетании их предлагается использовать впервые. Подобранное экспериментальным путем соотношение компонентов позволило получить присадку, обладающую комплексом требуемых свойств.

Использование предлагаемой присадки в составе ДТ, как летних, так и зимних марок, позволит увеличить производство высококачественных топлив, соответствующих современным требованиям европейских стандартов. Для производства высококачественных ДТ зимних марок на базе летних в их составе целесообразно использовать присадку, содержащую сополимер высших эфиров C₆-C₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером, ответственный за улучшение низкотемпературных свойств ДТ.

Предлагаемую присадку готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре и перемешивании в течение 0,5-2,0 ч.

Присадку вводят в состав ДТ в виде 5%, 10%, 35% и 50%-ного концентрата в ДТ или другом углеводородном растворителе. В приготовленных образцах присадка вводилась в топливо в виде 35%-ного концентрата в ДТ.

Все используемые для приготовления присадки компоненты являются продуктами промышленного производства.

Компонент А – алкил(C₃-C₂₀)нитрат, например циклогексилнитрат, изопропилнитрат, норборнилнитрат. В приготовленных образцах присадки использован наименее дефицитный 2-этилгексилнитрат.

Компонент Б – алкил(C₁-C₂₅)сукцинимид. В качестве алкилсукцинимида может быть использована присадка С-5А или другая сукцинимидная присадка отечественного или импортного производства. В образцах присадки использован алкил(C₁₆-C₁₈)сукцинимид.

Компонент В – олеиновая, линолевая или линоленовая кислоты. Для приготовления образцов присадки была использована олеиновая кислота (пример 1) и линолевая кислота (пример 2), использование линоленовой кислоты приводит к аналогичному результату.

Компонент Г – в качестве амида непредельной жирной кислоты могут быть использованы алкил(C₁-C₉)амиды, алкилол(C₁-C₁₂)амиды и т.д. В приготовленных образцах предлагаемой присадки были использованы этиламид (C₂) линоленовой кислоты (пример 3) и октиламид (C₈) олеиновой кислоты (пример 4). Использование других указанных амидов позволит расширить ассортимент выпускаемых присадок, обладающих улучшенными пусковыми, низкотемпературными и смазывающими свойствами.

Компонент Д – сополимер высших эфиров C₆-C₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером является основой промышленных депрессорных присадок к ДТ, типа ПДП, ЭДЕП-Т и др. При приготовлении образцов присадки использована основа присадки ПДП.

Компонент Е – сульфонат кальция – присадка C-150, или C-300. При приготовлении образцов присадки использована присадка C-150. Выбор в качестве компонента Е именно сульфоната кальция обусловлен тем, что сульфонаты других щелочноземельных металлов, например бария или магния, при использовании их в ДТ добавляют в состав вредных выбросов, образующихся при сжигании ДТ, еще и токсичные оксиды бария или магния. В то же время образующийся при использовании сульфоната кальция оксид кальция не является токсичным продуктом. Об эффективности улучшения экологических показателей работы дизельного двигателя судили по показателю «количество ВВ», который измеряли с помощью переносного прибора «БОШ», присоединенного к выхлопной трубе двигателя, работающего на ДТ без присадки и в присутствии присадки. По уменьшению значений «количество ВВ» в присутствии присадки (BB) можно сделать вывод о ее эффективности, в частности, по показателю «улучшение экологических показателей работы дизеля».

Вышеуказанным способом было приготовлено 6 образцов предлагаемой присадки, состав которых приведен в таблице 1.

Кроме того, были приготовлены образцы предлагаемого ДТ, содержащие 0,1% мас., присадки. Сравнительные испытания приготовленных образцов ДТ и образцов базового топлива без присадки приведены в таблице 2.

В качестве базового топлива было использовано ГКДТ широкого фракционного состава, утяжеленное кубовыми остатками стабильного конденсата (ГКДТ «ГШЗ»), ДТ летнее, марки «Л» (ДТ «Л») и ДТ зимнее, марки «З-35» (ДТ З-35) нефтяного происхождения.

Данные, приведенные в таблице 2, подтверждают, что предлагаемая присадка позволяет улучшить пусковые и низкотемпературные характеристики и повысить смазывающие свойства ДТ. Предлагаемое ДТ полностью соответствует требованиям, предъявляемым к ДТ Евро ЕН 590 и новому ГОСТ Р 52368-2005.

Таблица 1 Состав образцов присадок
п.п	А, % мас.	Б, % мас.	В, % мас.	Г, % мас.	Д, % мас.	Е, % мас.
1.	10,0	0,1	79,9	0,0	5,0	5,0
2.	20,0	0,5	62,5	0,0	7,0	10,0
3.	25,0	1,0	0,0	64,0	10,0	0,0
4.	30,0	5,0	0,0	35,0	15,0	15,0
5.	35,0	7,0	41,0	0,0	17,0	0,0
6.	40,0	10,0	10,0	0,0	20,0	20,0
7.	40,0	0,1	39,9	0,0	0,0	20,0

Таблица 2 Результаты испытаний ДТ с образцами присадок, состав которых приведен в таблице 1
п.п	ДТ/ДТ с присадкой	ЦЧ, ед.	Т-ра помутнения Тп, °C	Т-ра застывания Tз, °C	Предельная т-ра фильтруемости Tф, °C	BB (по сравнению с базовым топливом), %	Диаметр пятна износа, мкм
1.	ГКДТ «ГШЗ»	41	-31	-42	-32	–	530
2.	ГКДТ «ГШЗ» + 1	51	-35	-48	-40	60	460
3.	ГКДТ «ГШЗ» + 6	55	-37	-50	-22	70	400
4.	ДТ «Л»	45	-5	-10	-6	–	620
5.	ДТ «Л» + 2	48	-5	-35	-17	60	420
6.	ДТ «Л» + 5 (сравнит.)	51	-5	-35	-16	–	540
7.	ДТ «Л» + 6	53	-5	-43	-22	75	380
8.	ДТ «Л» + 7 (сравнит.)	53	-5	-10	-6	75	390
9.	ДТ «З-35»	45	-25	-35	-27	–	540
10.	ДТ «З-35» + 3 (сравнит.)	47	-27	-40	-35	–	420
11.	ДТ «З-35» + 4	51	-32	-50	-48	60	400
*) Образцы присадок представляли собой 35% концентрат в ДТ; **) Концентрация образцов присадок в ДТ – 0,1% мас.

Формула изобретения

1. Присадка к дизельному топливу, содержащая алкил(С₃-С₂₀)нитрат, алкил(С₁-С₂₅)сукцинимид, непредельную жирную кислоту, выбранную из группы олеиновая, линолевая, линоленовая, или ее амид, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сополимер высших эфиров С₆-С₂₈ акриловой или метакриловой кислоты с этиленненасыщенным мономером в количестве до 20 мас.%.

3. Дизельное топливо на основе базового топлива, содержащее присадку, отличающееся тем, что оно содержит присадку по п.1 в количестве 0,001-1,0 мас.%.