NO141519B - Brennstoff paa bensinbasis samt additiv for anvendelse deri - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et forbedret brennstoff på bensinbasis til forbrenningsmotorer samt en to-komponent additiv-kombinasjon for bruk i dette brennstoff. Spesielt er oppfinnelsen knyttet til den oppdagelse at tilsetning av en additiv-kombinasjon eller -blanding til bensin gir en mindre beleggdannelse i bensin/luftinntakets ovre del, blant annet området omkring forgasser-blandingssylinderen, enn man finner i bensinblandinger som inneholder et enkelt additiv fra ovenstående kombinasjon.

Moderne forbrenningsmotorer gjennomgår vesentlige forandringer for å oppfylle visse krav som gjelder eksosutslip-pet. En hovedforandring ved motorkonstruksjonen som for tiden tas i utstrakt bruk er å fore gjennomslagsgasser som er kommet ned i veivkassen ut av motoren ved omledning til luftinntaket foran forgasseren i stedet for å fc5re gjennomslagsgassene til atmosfæren som tidligere. Disse gjennomslagsgassene inneholder vesentlige mengder beleggavsettende stoffer og man har funnet at enkelte av disse stoffene danner belegg i og omkring spjeldområdet i forgasseren. Avsetningene hindrer luftgjen-nomstrSmningen gjennom forgasseren og tomgangsdysen ved lav hastighet slik at man får en overrik blanding. Tilstanden- gir opphav til ujevn tomgang, motorstans og utslipp av uforbrente hydrokarboner i eksosgassene.

I tillegg til å avhjelpe ovenstående problem vil tilsetning av foreliggende additiver gi en korrosjonsinhibering og anti-isingsvirkning.

Bruk av aminderivater som amider, imider , aminer, imidazoliner, triaziner, pyrimidiner, polyamider, lavmolekylære polymerer, organofosfater og aminfosfater og vanlige ammonium-salter av slike forbindelser er velkjente brennstoffadditiver som delvis oker forgassersystemets effekt. Eksempler på U.S. patenter som beskriver bruk av alkylsubstituerte diaminoamid-derivater er U.S. patenter nr. 2.805.135, 2.922.707, 2.996.365, 3.251.853, 3.313.607, 3-589.877, 3.653.853, 3.704.109, 3.707.361 og 3.813.228.

De belegg som avsettes i forgassersystemet kan delvis skyldes egne bestanddeler i bensinen som brukes, men man antar at beleggene i hoyere grad skyldes fremmedstoffer som kommer inn i forgasseren gjennom luftinntaket siden luftfil-trene aldri er fullstendig effektive. Hovedårsaker til luft-forurensningen er damper og gasser fra veivkassen, eksosgas-ser, stbv, rbyk og lignende. Problemet med hensyn på forgasser-avleiringer fra luftforurensning blir ennå storre ved veivkasse-ventilasjonssystemet tilbake til forgasseren, som ovenfor nevnt, i mange av de nyere motortyper. I motorer forsynt med positiv veivkasse-ventilasjon (resirkulasjon av gjennomslagsgasser fra veivkassen tilbake til forgasseren), fores rbyk og gasser fra veivkassen gjennom en målerventil inn i motorens luftinntakssystem. Selv om dette systemet hjelper til å redusere rbykutslipp til atmosfæren, vil det derimot oke problemet med avleiringer i forgasseren. Slike belegg finner man ikke bare i forgasseren, men også i delene i målerventilen som benyttes i forbindelse med nevnte postive veivkasse-venti-las jon.

En annen kilde til avleiringer i forgasseren er brennstoffets egen sammensetning og forhistorie. Sporfor-urensninger i brennstoffet som skyldes fremstillingsprosessene, lagring og geografisk opprinnelse antas å være ansvarlig for de lakk- og gummibelegg av hbymolekylær sammensetning som blir avleiret etter langvarig bruk.

Mange markedsførte bensiner og brennstoffer inneholder additiver som brukes til enten å holde inntakssystemet fri for ytterligere avsetninger ("selvrens") og/eller å fjerne allerede avsatte avleiringer ("opprensing"), og deretter holde systemet rent. Sistnevnte opprensingsvirkning krever mye hoyere doseringer av additiver enn til selvrensvirkning.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et brennstoff på bensinbasis som inneholder en mindre mengde additiv-kombinasjon som virker som rensemiddel ved å holde inntakssystemet i en forbrenningsmotor fri for ytterligere avleiringer eller renser opp allerede avsatte belegg og deretter holder systemet relativt rent.

Ifblge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et brennstoff på bensinbasis og dette brennstoff er kjennetegnet ved at det inneholder 0,003 - 0,15 vekt-% av en to-komponent additiv-kombinasjon bestående av minst én forbindelse med generell formel A:

og minst én forbindelse med generell formel B: hvor R betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 10 - 20 C-atomer, R' betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 9-19 C-atomer, og R" betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 10 - 15 C-atomer, idet vektforholdet mellom komponent A og komponent B ligger i området 1:9 til 9:1. Det er foretrukket at komponent A er N-"talg"-propylendiaminomonooleat og at komponent B er N-(3-tridecyloksypropyl)propylendiaminomono-oleat.

Videre er det ifblge oppfinnelsen tilveiebragt en to-komponent additiv-kombinasjon for bruk i det ovenfor angitte brennstoff, og denne additiv-kombinasjon er kjennetegnet ved at den består av et reaksjonsprodukt fra omsetning av en monokarboksylsyre med 10 - 20 C-atomer med en blanding av et N-alkylsubstituert propylendiaminderivat hvor alkylsubstituenten er en alifatisk gruppe med 10 - 20 C-atomer og et N-(3-tridecyloksypropyl)propylendiamin, slik at molforholdet mellom monokarboksylsyren i reaksjonsblandingen og hvert av propylen-diaminderivatene er 2:1.

Den fbrste ovenfor angitte komponent med rensende virkning fremstilles således ved å omsette et monoalkyl-N-substituert propylendiaminderivat med monokarboksylsyrer for fremstilling av N,N'-amidderivatet. Spesielle eksempler på slike N-alifatisk-substituerte propylendiaminer er N-nonyl-propylendiamin, N-tetradecylpropylendiamin, N-tetradecenpro-pylendiamin, N-heksadecylpropylendiamin, N-eicosylpropylendi-amin, N-eicosenylpropylendiamin, N-docosylpropylendiamin, og N-docosenylpropylendiamin. De forbindelser hvor den alifatiske N-substituent er en alkyl- eller alkenylgruppe som inneholder minst 12 og fortrinnsvis 16 - 20 C-atomer synes særlig å være effektive. Eksempler på N-alifatisk-substituerte propylendiaminer som synes å danne særlig effektive forbindelser er N-dodecyl- og N-heksadecyl-propylendiaminer og særlig 18 C alkyl-, alkenyl- og alkadienyl-substituerte propylendiaminer som N-oktadecyl-, N-oktadecenyl- og N-oktadecadienylpropylen-diamin. Blandinger av N-alifatisk-substituerte propylendiaminer som dannes når den alifatiske N-substituent er avledet av blandede fettsyrer fra naturlige fett og oljer danner meget effektive forbindelser for bruk i sammensetninger ifblge oppfinnelsen. I slike tilfeller er den alifatiske N-substituent et rettkjedet, enverdig hydrokarbonradikal med fra 10 - 20 C-atomer. Eksempler på slike blandinger av N-alifatisk-substituerte propylendiaminer er N-"talg"("kvegfett")-propylendiamin, N-"soyaolje"-propylendiamin og N-"kokosolje"-propylendiamin hvor de respektive N-substituenter er blandede alkyl- og innet-tede alkylgrupper avledet fra animalskeHalg-fettsyrer (C-^-C-^g), soyabbnneol je-f ettsyrer (C-^g-C20): og kokosnbtt-f ettsyrer (Cg-C18).

Disse N-alifatisk-substituerte propylendiaminer kan fremstilles ved å omdanne markedsførte fettsyrer til deres tilsvarende nitriler og deretter redusere nitrilene med hydro-gen til det primære amin. Dette primære amin behandles så

med akrylnitril for fremstilling av det tilsvarende cyanpro-pyl(alifatisk)-amin som derpå hydrogeneres til alkylsubstituert propylendiamin. Eksempler på markedsførte N-alifatisk-substituerte propylendiaminer er "Duomeen-T" og "Duomeen-S" som har generelle formler RNHC^CI^CtL-jNf^, hvor R er avledet fra "talg"-fettsyrer og soya-fettsyre, respektivt.

Monokarboksylsyre-aminet i det alkylsubstituerte diamin fremstilles ved å blande syren med diaminet i ekvimolare mengder. Spesielle eksempler på foretrukne syrer er 2-etylheksanylsyre, oljesyre, stearinsyre, kaprinsyre, decylen-syre, undecylensyre, laurinsyre, myristinsyre, palmitinsyre, risinusoljesyre, linoljesyre, arakidisoljesyre, behensyre-olje, erucinsyreolje, oktacosinsyreolje og blandinger av disse opparbeidet fra kokosnottolje, talgolje og soyabonne-olje.

Spesielle eksempler på disse amidderivater er: N-heksadecylpropylendiaminmonooleat, N-oktadecylpropylendi-aminmonooleat, N-oktadecylpropylendiaminstearat, N-"talgol(je,,-propylendiaminmonooleat, N-"soyaolje"-propylendiamin-monooleat og N-"kokosnottolje"-propylendiaminstearat.

Et foretrukket rensemiddelderivat fra ovenstående klasse fremstilles ved å omsette 1 mol oljesyre som markeds-føres under varemerket "Acintol F.A. nr. 1" med 1 mol N-"talgolje"-propylendiamin forhandlet under varemerket "Kema-mine D-974" ved en temperatur mellom 50 og 105°C inntil 1 mol vann er fjernet.

Den andre rensemiddelbestanddel i blandingen fremstilles ved å omsette forbindelser med generell formel:

hvor R" betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 10 - 15 C-atomer, med en monokarboksylsyre med 10 - 20 C-atomer, valgt blant de som tidligere er beskrevet. Slike utgangsstoffer fås i handelen og kan omsettes ved temperaturer opptil ca. 105°C i ekvimolare mengder under eliminering av 1 mol vann.

En foretrukket forbindelse fremstilles ved å omsette 1 mol oljesyre ("Acintol F.A. nr. 1") med N-tridecyloksypropyletyl-endiamin ("Adogen 583").

Additiv-kombinasjonen med rensende virkning i hen-hold til oppfinnelsen kan også fremstilles ved samtidig å omsette, i en beholder, ekvimolare mengder N-alkylsubstituert propylendiamin samt N-alkoksypropyl-propylendiaminderivater med 2 ekvivalenter monokarboksylsyre for dannelse av en blanding av renseforbindelser. Ved fremstilling av slike kombiner-te renseblandinger foreligger som nevnt A- og B-diaminderi-vatene i sluttkombinasjonen i vektforholdet 1:9 til 9:1. Naturligvis kan de separat fremstilte rensemidler blandes i ovennevnte vektforhold og derpå tilsettes bensinen, slik at totalinnholdet av rensemiddel er 0,003 - 0,15 vekt-% av bensinen. Naturligvis kan også hvert enkelt rensemiddel tilsettes direkte til bensinen i egnede vektforhold og -konsentrasjoner.

De fordeler som kan oppnås ved bruk av oppfinnelsen kan forstås klarere i forbindelse med de folgende eksempler som viser de forbedrede resultater som oppnås ved tilsetning av den andre rensebestanddel til den fbrste. Man fant uventet at kombinasjonen av nevnte rensemidler ga overlegne resultater i forhold til bruk av bare den ene eller bare den andre tilsetning i like bensiner og under samme forhold.

Eksempel 1

I en forsoksapparatur med betegnelsen ISD (Induction System Deposit = system for fremkalte belegg) i form av en benkapparatur, målte man ytelsen for de aktuelle renseblandinger i en bensin beregnet spesielt på smbreolje-motorforsbk. Dette benke-anlegg ble konstruert spesielt for militære og kommersielle organisasjoner og er beskrevet detaljert i en publikasjon med tittel "A Bench Technique for Evaluating the Induction System Deposit Tendencies of Motor Gasolines" (Benke-teknikk for bedommelse av beleggtendenser for motor-bensiner) av A.A. Johnston og E. Dimitroff, SAE Transactions, bind 75 (1967')., publikasjon nr. 660783. Ved forsoket settes en strbm av brennstoff i en luftstrbm på et forveiet og oppvarmet belegg-oppsamlende ror av aluminium. Når bensinen treffer det oppvarmede roret, skjer en flash-avdamping fra en tynn film av bensin og etterlater varierende mengder belegg avhengig av brennstoffets avsetningstendenser.

For-å demonstrere den synergistiske virkning for en komponent i tillegg til den andre, med hensyn på okning av deres enkeltvirkninger som belegghindrende rensemidler, provet man forskjellige konsentrasjoner av N-"talgolje"-propylendi-aminmonooleat, med betegnelsen komponent A, og N-(3-tridecyl-oksypropyl)-propylendiaminmonooleat med betegnelsen komponent B, i ovenstående benke-prove, ved tilsetning til bensin med analyseverdier som beskrevet i tabell I.

I tabell II finnes resultatene av benke-forsoket og man ser at rensemiddel-kombinasjonen bevirker en vesentlig lav-ere avsetningshastighet eller mindre beleggmengde enn hvert additiv brukt separat.

Eksempel 2

Virkningen av additiv-blandingen demonstreres mer realistisk ved å sammenligne effekten som rensemiddel med hensyn på å holde ventiler og forgasser rene i en standard V-8 bilmotor med mindre modifikasjoner slik at to bensiner kan sammenlignes samtidig. Det ble anbragt uttakbare alumi-niumhylser i spjeldåpningene i to forsSksforgassere og belegg-vekten for avsetningen som ble oppsamlet på disse hylsene er et mål på additivets effekt. Resultatet av en 24 timers prove fremgår av tabell III med blyfattig bensin som brennstoff, av typen beskrevet i eksempel 1. Resultatene som fremgår av tabell III viser at additiv A forbedres med en faktor på ca. 10 prosent, mens additiv B forbedres med en faktor på ca. 20 prosent.

Claims (3)

1. Brennstoff på bensinbasis, karakterisert ved at det inneholder 0,003 - 0,15 vekt-% av en to-komponent additiv-kombinasjon bestående av minst én forbindelse med generell formel A: og minst én forbindelse med generell formel B: hvor R betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 10 - 20 C-atomer, R' betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 9-19 C-atomer, og R" betegner en alifatisk hydrokarbonrest med 10 - 15 C-atomer, idet vektforholdet mellom komponent A og komponent B ligger i området 1:9 til 9:1.

2. Brennstoff ifblge krav 1, karakterisert ved at komponent A er N-"talg"-propylendiaminomonooleat og komponent B er N-(3-tridecyloksypropyl)propylendiaminomono-oleat.

3. To-komponent additiv-kombinasjon for bruk i brennstoffet ifblge krav 1,karakterisert ved at den består av et reaksjonsprodukt fra omsetning av en monokarboksylsyre med 10 - 20 C-atomer med en blanding av et N-alkylsubstituert propylendiaminderivat hvor alkylsubstituenten er en alifatisk gruppe med 10 - 20 C-atomer og et N-(3-tride-cyloksypropyl)propylendiamin, slik at molforholdet mellom monokarboksylsyren i reaksjonsblandingen pg hvert av propylen-diaminderivatene er 2:1.