Очищающая присадка к топливам для двигателей внутреннего сгорания и топливо для двигателей внутреннего сгорания

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БШТАРУСЬ(54) ОЧИПЗДАЮЩАЯ ПРИСАДКА К ТОПЛИВАМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ТОПЛИВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯаминоспирта общей формулы ЫКСН 2340 НЬс органическим карбонатом общей формулыэфироспиртом брутто-формулы С 21 Н 44 О 2, полученный при взаимодействии указанныхкомпонентов при молярном соотношенииповышении температуры в интервале 100 180 С, в качестве очищающей присадки к пФ топливам для двигателей внутреннего сгораП ния. 1-1 2. Топливо для двигателей внутреннего ц сгорания на основе жидкого топлива с Щдобавлением присадки, отличающееся тем,что в качестве присадки оно содержит(72) Авторы Эмилио Гатти Паоло Кок ,Антонио Тонтодонати (1 Т)0,01-0,1 мас. продукта взаимодействия третичного аминоспирта общей формулыЫКСНЭАЮНЬ с органическим карбонатом общей формулыО где В С 1 - Сд-алшал, а и первичным алифатическим синтетическим эфироспиртом брутто - формулы С 21 Н 4402полученньш при взаимодействии утшзат-пчьж компонентов при молярном соопюшении 14 О,33 соответственно в присутствии катализатора трансэфирофшшшш, такого, как дибугилштторит олова, при СТУПСНЧЗТОМ ПОВЬПЦСШШ температуры в интервале 100-180 С.Настоящее изобретение относится к Присадкам хсущшипк топлив, более конкретно К присадкам топлива типа бензина, обладающим очищающими свойствами и являющимися продуктом взаимодействия третичного аминоспирта и первичного алифатического синтетического эфироспирта.Указанные присадки предназначены к применению в двигателях внутреннего сгоРЗНИЯ Термодинамического Цикла Отто или Дизеля с целью обеспечения чистоты их системы топливоподачи от осадка и загрязнений, которые, в противном случае, могли бы уменьшить проходное сечение тракта и создать помехи во взаимном перемещении деталей, подлежащих регулировке, со снижением их работоспособности и падением Кодффициента полезного действия двигаТбе ля.Из опыта отрасли известны некоторые составы, которые используются отдельно или в смеси как дезинфицирующие присадки к топливам. Например, известны следующие составы алконилсаксинимидьт полиаминов полиамины с замещением Полиизобутиленовыми группами, основные Соединения Манниха (Мартен) подтиизобутенилфенолов, из 2, поушоксиалтсиленашжнокарбаматы, полиоксиштюыень спииноэфиров полиоксиалтсиленьт полиаминсв, соли аммония жирных полиоксиалтшленаминов и кислот.Эти составы вьшоштятогг свое назначение как очистители, но обладают в различной степени недостатками, которые заключаются в образовании в камере сгорания либо на элементах системы заэтшгания отложений, которые ведут к загрязнению горячих деталей двигателя И не позволяют выполнить требования к чистоте этих деталей.Кроме того, приготовление этих составов требует осуществления многоступенчатого процесса синтеза, а во многих случаях использования токсичных реагентов. таких. например, как хлориньт, формальдегид,фосген, гидрохлорная кислота.Целью настоящего изобретения является создание класса очищающих присадок,которые выполняют свое Назначение как по отношению к холодным деталям двигателя,Например, карбюраторам, трубопроводам. инжекторам, впускным клапанам и т. д, так и по отношению к горячим деталям двигателя, например, цилиндрам, поршням, выпускным клапанам и т. п причем эти присадки могут быть получены в результате легко осуществляемого одноэтапного проЦесса с использованием менее токсичных. менее опасных исходных веществ.В процессе исследования установлено. что углеводородные эфиры высокомолеку 4 Лярных спиртов, включающие функциональную аминогруппу, обнаруживаютзаметные очищающие свойства в составе топливных смесей без признаков загрязнения горячих деталей двигателя. Очищающие присадки в соответствии с изобретением получают путем трансэфирофикации третичного аминоспирта, имеющего структурную формулу К-М--(СН 2)4-0 Н 11 з (1)где п - целое число, заключенное в диапазоне чисел от 1 до 4, где К- дРУГаЯ ГРУППа(СН 2) - ОН или алкиловьтй радикал, содержащий 1-20 атомов углерода, с органическим карбонатом формулыгде К- алкиловая группа, содержащая 1-4 атома углерода, или ариловая группа со спиртом с общей формулойгде 113 представляет собой прямую или разветвленнуто алтшловую группу (либо комбинацию прямых и разветвленных алкштовьос групп) с числом атомов углерода от 6 до 30.Наличие в группе 113 кислородных атомов эфира не оказывает существенного влияния на характеристики конечного продукта при условии, что отношение числа кислородных атомов эфира к числу атомов углерода не превышает 0,5.В соответствии с предпочтительным практическим примером осуществления изобретения состав, тлеющий общую формулу (1), представляет собой триэтштоламуш ИЛИ полибутилдиэтаноламин, в котором коэффициент п 2 а К представляет собой гущроксиэтил или бутил, состав, отвечающий обшей формуле (11), является диметилкарбонатом или дифенилкарбонатом. состав, соответствующий обшей формуле(111), представляет собой смесь алифатических спиртов с линейной или разветвленной цепью, включающих от 7 до 26 атомов углерода, которые получены, например, в результате окислительного синтеза олефинов с линейной или разветвленной цепью и окиси углерода, а также путем димеризации таких спиртов или как смесь первичных спиртов, вюпочаютцщ одну либо более эфирных гругпт в их алхшловой цепи. полученных,например, как попуптые продукты конденсации спиртов в процессе окислительного синтеза спиртов из олефинов и СО или моноэфира полиоксипропилена. такого. например, как монобутилэфир полпоксътпроптшена е мол. м. не более 1000.Целью изобретения является также получение топлива, содержащего значительнуюдолю жидкого топлива, конкретно бензина,и некоторое количество присадки в соответствии с изобретением, выступающей как очиститель. Предлагаемая присадка эффективна уже в небольших количествах массовое содержание от 0,005 до 0,1 и предпочтительно от 0,02 до 0,06 может считаться достаточньтм.Продукт, полученный путем трансэфирофикации в соответствии с изобретением,представляет собой маслянистую ншдкость,обладающую довольно высокой вязкостью и в связи с этим его употребление может представлять определенные трудности. В целях их преодоления присадка может вводиться в топливо в виде раствора, например, при весовой концентрации 25-95 и предпочтительно 50-70 продукта в растворе. В качестве растворителя могут применяться спирты, эфиры, сложные эфиры,углеводородные соединения, хорошо растворяющие данньтй продукт.В соответствии с предпочтительным примером осуществления изобретения в качестве растворителя используют основное топливо, в которое предполагается ввести присадку, а именно бензин, сэкиженный газ, керосин. Например, в конце реакции синтеза продукт растворяют в этом же самом реакторе, добавляя растворитель в необходимом количестве с использованием тех же средств перемешивания.Предлагаемая присадка как в концентрированном виде, так и в ее обычном виде совместима с другими присадками, обычно используемыми в топливах двигателей внутреннего сгорания, такие, как антидетонационньте присадки, диэмульсификаторы,дисперсантьт, противопенные и антикоррозийные присадки.49,5 г (0,33 моль) триэтаноламина с концентрацией 98, 328 (1,33 моль) эфирного спирта С 21 (спиртовой эфир С 21 Н 44 Од может быть получен от фирмьт Еххоп С 11 ет 1 са 15 как продукт, имеющий обозначение МВ-ЕА-21, 100 г (1,1 моль) диметилкарбоната и 5 г дибутилдилорита олова загружаются в реактор объемом 1,5 л,оборудованный рубашкой подогрева, лопаточным смесителем, термопарой, соединенной с указывающим прибором, капельной воронкой и 10-сантиметровой фракционной колонкой, соединенной с конденсатором Клейзена (К 1 а 1 зеп) с термометром.Температура в реакторе повышается приблизительно до 115 С за счет подачи жидкого теплоносителя из емкости с контролируемой температурой в рубашку реактора. Внутри реактора создается и выдерживается нейтральная атмосфера из азота. Реакция6 идет с преобразованием метанола, который дистиллируется по мере образования, в результате образуется азотропическая смесь диметилкарбоната и метанола с соотношением компонентов около 11. Процесс реакции управляется выдерживат-шем температуры ниже 65 С. В процессе реакции ведется попол нение диметилкарбоната из азотропической смеси в количестве приблизительно 65 т через капельную воронку с некоторым избьттком диметилкарбоната в зоне реакции. Через 2 часа температура в верхней части реактора постепенно в течение 4 час повышается до достижения значения 110 С. Этот температурный режим выдерживается затем в течение последующих 10 час и после сбора 110 г азотропической смеси в ходе реакции осуществляется контроль с ИКанализом на наличие гидроксильной труппьт. Процесс завершается приблизительно через 16 час с падением гидроксильного числа ниже величины около 10 мг от КОН/г. Продукты реакции затем вь 1 тесняются азотом при рабочей температуре 185 С и при расходе азота 100 см 3/мин в течение одного часа. Продукт реакции, обозначенный как Присадка А, представляет собой жидкость светло-желтого цвета со следующими физическими характеристиками(массовое) 1 , 13 гидроксштьное чис ло (АБТМВ 1957) общее базовое число(АБТМВ 445) 11 с Ст вязкость при 40 Стермогравиметрический анализ, выполненньтй с использованием прибора Ретктп Е 1 гпег Т 3 а 7 с отбором навески 1,2 мг, которая нагревается от температуры 5 ОС до 500 С при темпе увеличения температурьт 10 град/мин в атмосфере потока азота с расходом 25 см 3/мин показывает потерю 100 продукта при температуре 350 С(1,0 моль) изотридецилового спирта (спирт с преимущественно разветвленной молекулярной цепью, полученной в результате 30 оксисинтеза из тетрамеров пропилена фирмой Непкы), 100 г (1,1 моль) диметилкарбоната и 3,9 г дибутилдилорита олова вводятся в реактор, описанный в предыдущем примере.Смесь компонентов нагревается до температуры 115 С, затем через капельную воронку добавляется еще 65 г диметилкарбоната. Через 2 час тевптература постепенно в течение 8 час увеличивается до 180 С. Указах-шея температура выдерживается в течение 6 час и после сбора 110 г азотропической смеси ход реакции контротшруется с ИК-анализом смеси компонентов. Процесс завершается примерно через 16 час при уменьшет-ши гидроокисного числа до значения 8 мг от КОН/г. Затем под умеренным воздействием азота смесь продуктов реакции выдается(при температуре 180 С и расходе азота 100 см 3/мин). Продукт реакции, обозначенный Присадка Б представляет собой жидкость светло-желтого цвета со следующими физическими характеристиками(АБТМВ 445) 6,62 с Ст вязкость при 40 СЭффективность раскрытых составов и их смесей в поддержании в чистом состоянии впускных клапанов двигателя внутреннего сгорания оценивалась на испытательном стенде с использованием двигателя Мегсеаез М 102 Е.Максимальный крутящий мо мент при частоте вращенияколенвала 3500 об/шш, Нм 206. Шппедтьносгь испьгганшй составила 60 часпри условиях, оговоренных нормативным до кументом Испытание чистоты впускныхВ качестве топлива использовался бензинбез свинцовых присадок марки Еигозиреггазонпе, содержащий 3,86 МТВЕ в ка честве антидетонационной присадки и 400объемных частей на 105 объемных частейТопливо имело следующие характеристикиУдельный вес при 15 С 0,749 кг/л(АЗТМВ 1319) смолистые вещества (АЗТМВ 381) коррозия по меди (АБТМВ 130) 1 а.Четыре впускных клапана двигателя бь 1 ли взвешены до и после испытаний. Разница в массе клапанов, выраженная в мг,показывает величину отложений, образовавшихся в процессе испьгганшй. Внешний вид отложений затем оценивался визуально сравнением со стандартными клапанами. Оценка выражалась степенями чистоты от 1 до 10 в соответствии с инструктшейМэ 5 (СКС Мапва 1 М 95) (степень 10 соответствует полностью чистому двигателю). Результаты испытаний с использованием топлива с присадкой А, осредненньге по двум стендовым испытаниям, характеризуются следующими показателямиСредний вес отложений 108 мг Степень чистоты 8,96. Пример 4.Очищающая присадка А, приготовленная в соответствии с примером 1, оценивалась по влиянию на общее загрязнение системы топливоподачи (впускных клапанов, деталей карбюратора) при испытаниях двигателя Оре 1 Кадет 1.25. Испытания вьгподнялись по известной методике. В контрольное топливо (бензин) в количестве 400 объемных частей на 105 объемных частей топлива добавлена присадка А, приготовленная в соответствии с примером 1.Испытания выполнялись с подачей топлива через систему независимых карбюраторов, причем в два цилиндра подавалась смесь с топливом без присадки, а в два остальных Цилиндра смесь с тем же топливом, но содержащим испытуемую присадку(загрязнение клапанов и степеней загрязнения деталей карбюратора) пары цилиндров, работающих на топливе без присадки,и пары цилиндров, работающих на топливе