RU2374304C1 - Multifunctional additive to motor petrol - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to oil refining and petrochemistry, specifically to composition of a multifunctional additive to motor petrol based on monomethylaniline. The multifunctional additive to motor petrol contains aromatic amine, an admixture of amines, polyester and corrosion inhibitor. The additive is distinguished by that, it also contains a colour stabiliser, which is polyethylenepolyamine of general formula H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, where n=1-5, or hydrazine-hydrate, as well as a solvent, with the following ratio of components, wt %: admixture of amines, polyester or corrosion inhibitor 0.5 to 3.5; polyethylenepolyamine of general formula H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, where n=1-5, or hydrazine-hydrate 0.01 to 0.2; solvent 20.0 to 35.0; aromatic amine up to 100. The solvent is selected from: 2-ethylhexanol, toluene, xylene etc.

EFFECT: additive made in the proposed interval and ratio of components has high colour stability after 1 year of storage, along with good anti-detonation, detergent and anticorrosion properties.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину на основе монометиланилина.The invention relates to the field of oil refining and petrochemicals, specifically to the composition of a multifunctional additive to motor gasoline based on monomethylaniline.

Известно использование в составах автомобильных бензинов антидетонационных присадок на основе монометиланилина, который получил широкую известность в качестве октаноповышающей добавки (А.М.Данилов. Применение присадок в топливах. Справочное издание. М., Мир, 2005, с.20-30).It is known to use antiknock additives based on monomethylaniline in automobile gasoline compositions, which is widely known as an octane-enhancing additive (A.M. Danilov. Use of additives in fuels. Reference publication. M., Mir, 2005, p.20-30).

Известны добавки к автомобильным бензинам на основе монометиланилина, в состав которых входят оксигенаты и металлоорганические присадки.Monomethylaniline-based additives to motor gasolines are known, which include oxygenates and organometallic additives.

Например, в пат. РФ№2276683, 2006 г., заявлена добавка к бензину, содержащая 15-30 мас.% монометиланилина, 0,5-5 мас.% уксусного альдегида, 0,001-1,0 мас.% металлоорганического соединения, 1,0-1,5 мас.% углеводородной фракции и до 100 мас.% этилового спирта. В качестве металлоорганического соединения используют дициклопентадиенилжелеза, ферроцена и/или альфагидроксиизопропилферроцен, циклопентадиенилтрикарбонилмарганца и другие. Добавка дополнительно может содержать антиокислитель в количестве 1,0-1,5 мас.% и/или до 6 мас.% моющей присадки.For example, in US Pat. RF No. 2276683, 2006, a gasoline additive is declared containing 15-30 wt.% Monomethylaniline, 0.5-5 wt.% Acetic aldehyde, 0.001-1.0 wt.% Organometallic compounds, 1.0-1, 5 wt.% Hydrocarbon fraction and up to 100 wt.% Ethyl alcohol. Dicyclopentadienyl iron, ferrocene and / or alpha-hydroxyisopropylferrocene, cyclopentadienyltricarbonyl manganese and others are used as the organometallic compound. The additive may additionally contain an antioxidant in an amount of 1.0-1.5 wt.% And / or up to 6 wt.% Detergent additives.

Недостатком указанной добавки к автомобильному бензину является наличие в ней этилового спирта (как правило, обводненного), который при добавлении к автомобильному бензину может привести к фазовой нестабильности, то есть расслоению при низких температурах. Добавление спирта приводит также к повышению коррозионной агрессивности бензоспиртовых смесей по отношению к металлам. К недостаткам также можно отнести наличие в добавке металлоорганических соединений на основе железа и марганца, которые при сгорании топлива образуют твердые оксиды железа и марганца, что может привести к повышенному износу деталей двигателя и негативно отразиться на работе свечей зажигания.The disadvantage of this additive to motor gasoline is the presence of ethyl alcohol (usually waterlogged), which, when added to motor gasoline, can lead to phase instability, i.e., delamination at low temperatures. The addition of alcohol also leads to an increase in the corrosiveness of gas-alcohol mixtures with respect to metals. The disadvantages also include the presence in the additive of organometallic compounds based on iron and manganese, which, when the fuel is burned, form solid oxides of iron and manganese, which can lead to increased wear of engine parts and adversely affect the operation of spark plugs.

Аналогичными недостатками обладают добавки к автомобильным бензинам, заявленные в пат. РФ №2129141, 1999 г. и в пат. РФ №2161639, 2001 г., в которых наряду с монометиланилином также содержится этиловый спирт и металлоорганические соединения на основе железа и марганца.Similar disadvantages have additives to gasoline, as claimed in US Pat. RF №2129141, 1999 and in US Pat. RF №2161639, 2001, which along with monomethylaniline also contains ethyl alcohol and organometallic compounds based on iron and manganese.

Известны также октаноповышающие добавки, в состав которых входит монометиланилин и оксигенаты и не входят металлоорганические соединения.Octane enhancing additives are also known, which include monomethylaniline and oxygenates and do not include organometallic compounds.

Например, известна добавка к автомобильным бензинам, которая содержит 5,0-30 мас.% монометиланилина, 0,5-10,0 мас.% третичного бутилового спирта, 0,5-30 мас.% метилового спирта, 10,0-45,0 мас.% метилтретбутилового эфира, 0,3-0,7 мас.% уксусного альдегида, 0,5-1,5 мас.% углеводородной фракции, выкипающей в интервале температур 60-200°С и до 100% этилового спирта (Пат. РФ №2276682, 2006 г.).For example, a motor gasoline additive is known which contains 5.0-30 wt.% Monomethylaniline, 0.5-10.0 wt.% Tertiary butyl alcohol, 0.5-30 wt.% Methyl alcohol, 10.0-45 , 0 wt.% Methyl tert-butyl ether, 0.3-0.7 wt.% Acetic aldehyde, 0.5-1.5 wt.% Hydrocarbon fraction, boiling in the temperature range 60-200 ° C and up to 100% ethyl alcohol ( Pat. Of the Russian Federation No. 2276682, 2006).

Недостатком добавки, описанной в данном патенте, является присутствие в ней большого количества компонентов, что затрудняет процесс ее приготовления, а также, как было указано выше, наличие в составе добавки этилового спирта.The disadvantage of the additive described in this patent is the presence of a large number of components in it, which complicates the process of its preparation, as well as, as mentioned above, the presence of ethyl alcohol in the composition of the additive.

Наиболее близкой к заявляемой является добавка к автомобильным бензинам, содержащая 10-35 мас.% ароматического амина, 0,1-1,5 мас.% присадки, представляющей собой смесь аминов, полиэфира и ингибитора коррозии и специальных минеральных масел (Керопур 3430 Н), 0,1-0,5 мас.% органического производного марганца и до 100 мас.% оксигената. Оксигенат выбирают из группы: метиловый спирт, этиловый спирт, метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) или их смесь (Пат. РФ №2260034, 2005 г.).Closest to the claimed is an additive to gasoline containing 10-35 wt.% Aromatic amine, 0.1-1.5 wt.% Additives, which is a mixture of amines, polyester and a corrosion inhibitor and special mineral oils (Keropur 3430 N) , 0.1-0.5 wt.% Organic manganese derivative and up to 100 wt.% Oxygenate. The oxygenate is selected from the group: methyl alcohol, ethyl alcohol, methyl tert-butyl ether (MTBE) or a mixture thereof (US Pat. RF No. 2260034, 2005).

Недостатками добавки, описанной в прототипе, является наличие в составе органического производного марганца, что приводит к повышенному износу деталей двигателя, снижению надежности работы свечей зажигания. Кроме того, отсутствует отечественное производство этого дорогостоящего продукта. Это ограничивает возможность применения добавки.The disadvantages of the additives described in the prototype is the presence of an organic derivative of manganese, which leads to increased wear of engine parts, reducing the reliability of the spark plugs. In addition, there is no domestic production of this expensive product. This limits the use of the additive.

Использование предлагаемых октаноповышающих компонентов на базе кислородсодержащих соединений ограничено по ряду причин: высокая токсичность метанола и МТБЭ, фазовая нестабильность и коррозионное действие этанола.The use of the proposed octane-raising components based on oxygen-containing compounds is limited for several reasons: the high toxicity of methanol and MTBE, phase instability and the corrosive effect of ethanol.

Следует отметить, что все добавки, содержащие в своем составе монометиланилин и описанные в приведенных выше патентах, имеют один общий существенный недостаток: склонность к изменению окраски продукта от светло-желтого до темно-коричневого цвета (цвет по АСТМ Д 1500 от 0,5 до 8) при хранении, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах добавки.It should be noted that all additives containing monomethylaniline and described in the above patents have one common significant drawback: the tendency to change the color of the product from light yellow to dark brown (color according to ASTM D 1500 from 0.5 to 8) during storage, which adversely affects the operational properties of the additive.

Задачей изобретения является разработка беззольной добавки к автомобильному бензину на основе ароматического амина, обладающей стабильностью цвета при хранении и высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами.The objective of the invention is to develop an ashless additive to motor gasoline based on aromatic amine, which has color stability during storage and high anti-knock, washing and anti-corrosion properties.

Для решения поставленной задачи предлагается многофункциональная добавка к автомобильному бензину, включающая ароматический амин, присадку, представляющую собой смесь аминов, полиэфира и ингибитора коррозии, которая отличается тем, что дополнительно содержит стабилизатор цвета, представляющий собой полиэтиленполиамины общей формулы H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, где n=1-5, или гидразингидрат, а также растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:To solve this problem, a multifunctional additive to motor gasoline is proposed, including aromatic amine, an additive that is a mixture of amines, polyester and a corrosion inhibitor, which is characterized in that it additionally contains a color stabilizer, which is polyethylene polyamines of the general formula H ₂ N- (CH ₂ - CH ₂ -NH-) _n H, where n = 1-5, or hydrazine hydrate, as well as a solvent in the following ratio of components, wt.%:

Присадка, представляющая собой смесь аминов,The additive is a mixture of amines,   полиэфира и ингибитора коррозииpolyester and corrosion inhibitor 0,5-3,50.5-3.5 полиэтиленполиамины общей формулыpolyethylene polyamines of the general formula   H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, где n=1-5,H ₂ N- (CH ₂ -CH ₂ -NH-) _n H, where n = 1-5,   или гидразингидратor hydrazine hydrate 0,01-0,20.01-0.2 РастворительSolvent 20,0-35,020.0-35.0 Ароматический аминAromatic amine до 100up to 100

Причем растворитель выбран из группы: 2-этилгексанол, толуол, ксилол и др.Moreover, the solvent is selected from the group: 2-ethylhexanol, toluene, xylene, etc.

Отличием заявляемого технического решения является содержание в составе добавки стабилизатора цвета и растворителя.The difference of the claimed technical solution is the content of the additive color stabilizer and solvent.

Указанное отличие позволяет обеспечить добавке наряду с антидетанационными, моющими и антикоррозионными свойствами достаточно высокую стабильность цвета при продолжительном хранении (не менее 1 года) и гомогенность раствора добавки.This difference makes it possible to provide the additive, along with the anti-detanation, washing and anti-corrosion properties, a sufficiently high color stability during prolonged storage (at least 1 year) and the homogeneity of the additive solution.

Сочетание в составе добавки перечисленных ингредиентов в заявленном соотношении является новым.The combination in the composition of the additive of the listed ingredients in the claimed ratio is new.

Использование предлагаемой добавки позволит улучшить качество и расширить ассортимент высокооктановых автомобильных бензинов, отвечающих современным требованиям.Using the proposed additives will improve the quality and expand the range of high-octane automobile gasolines that meet modern requirements.

Используемые в составе добавки компоненты являются продуктами промышленного производства.The components used in the additive are industrial products.

В качестве ароматического амина в добавке используют монометиланилин технический по ТУ 2471-248-05800142-2005 или добавку на его основе, например АДА-СУПЕР по СТО 11605031-011-2007.Technical monomethylaniline is used as an aromatic amine in accordance with TU 2471-248-05800142-2005 or an additive based on it, for example, ADA-SUPER according to STO 11605031-011-2007.

В качестве растворителя используют 2-этилгексанол по ГОСТ 26624-85, или толуол нефтяной по ГОСТ 14710-78, или ксилол нефтяной марки А по ГОСТ 9410-78 и др.The solvent used is 2-ethylhexanol according to GOST 26624-85, or petroleum toluene according to GOST 14710-78, or xylene of oil grade A according to GOST 9410-78, etc.

В качестве стабилизатора цвета используют полиэтиленполиамины общей формулы H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, где n=1-5, мол. масса = 60-230, плотность d=0,95-1,05 г/см³ по ТУ2413-357-00203447-99 или гидразингидрат по ГОСТ 19505-88.As a color stabilizer use polyethylene polyamines of the General formula H ₂ N- (CH ₂ -CH ₂ -NH-) _n H, where n = 1-5, mol. mass = 60-230, density d = 0.95-1.05 g / cm ³ according to TU2413-357-00203447-99 or hydrazine hydrate according to GOST 19505-88.

В качестве присадки, представляющей собой смесь аминов, полиэфира и ингибитора коррозии, используют Керопур 3458 Н, представляющий собой смесь полиизобутиленмоноамина, полиэфира и ингибитора коррозии и выпускаемый фирмой БАСФ.As an additive, which is a mixture of amines, polyester and a corrosion inhibitor, Keropur 3458 N is used, which is a mixture of polyisobutylene monoamine, polyester and a corrosion inhibitor and manufactured by BASF.

Это прозрачная желтоватая вязкая жидкость, имеющая следующие характеристики:It is a clear, yellowish, viscous liquid with the following characteristics:

плотность при 15°С, около 0,88 г/см³;density at 15 ° C, about 0.88 g / cm ³ ;

вязкость при 20°С, около 70 мм²/с;viscosity at 20 ° C, about 70 mm ² / s;

температура вспышки, более 55°С;flash point, more than 55 ° С;

Дает прозрачный раствор в органических растворителях, практически нерастворима в воде.It gives a clear solution in organic solvents and is practically insoluble in water.

Предлагаемую добавку готовят по безотходной технологии с использованием стандартного оборудования путем смешения компонентов до получения однородного раствора.The proposed additive is prepared by non-waste technology using standard equipment by mixing the components to obtain a homogeneous solution.

Для иллюстрации заявляемого технического решения было приготовлено 3 образца предлагаемой добавки, состав которых приведен в таблице 1.To illustrate the claimed technical solution, 3 samples of the proposed additives were prepared, the composition of which is given in table 1.

Функциональные и эксплуатационные свойства приготовленных образцов приведены в таблице 2.The functional and operational properties of the prepared samples are shown in table 2.

Детонационная стойкость оценивалась моторным методом по АСТМ Д 2700-95(ГОСТ 511-82) на установке УИТ-85 по приросту октанового числа эталонной смеси «70» изооктана и н-гептана, взятых в соотношении 70:30 соответственно при концентрации добавки 1 мас.%. Чем больше прирост октанового числа, тем выше антидетонационные свойства добавки. Для испытуемых образцов прирост составляет от 2,5 до 3,2, в сравнении с эталонной смесью, для которой этот показатель 0.The detonation resistance was evaluated by the motor method according to ASTM D 2700-95 (GOST 511-82) at the UIT-85 installation by the increase in the octane number of the reference mixture “70” of isooctane and n-heptane taken in the ratio of 70:30, respectively, at an additive concentration of 1 wt. % The greater the increase in the octane number, the higher the antiknock properties of the additive. For the test samples, the increase is from 2.5 to 3.2, in comparison with the reference mixture, for which this indicator is 0.

Антикоррозионная эффективность добавки определялась по методу АСТМ Д 66 5 в эталонном топливе ИТ (смесь 80% изооктана и 20% толуола по объему) в присутствии дистиллированной воды при концентрации добавки С=1,8 мас.% при температуре 38°С в течение 4-х часов. В соответствии с рекомендациями указанного метода для определения степени коррозии поверхности стержня после испытания приняты визуальные критерии оценки, по которым максимальная степень коррозии (более 5% поверхности стержня покрыты продуктами коррозии) оценивается в 3 балла (этот показатель получен для эталонного топлива ИТ); поверхность стержня, свободная от следов коррозии (чистый стержень), оценивается в 0 баллов; для испытуемых образцов этот показатель составляет от 0 до 2-х баллов.The anticorrosive effectiveness of the additive was determined by the ASTM D 66 5 method in IT reference fuel (a mixture of 80% isooctane and 20% toluene by volume) in the presence of distilled water at an additive concentration of C = 1.8 wt.% At 38 ° C for 4- x hours. In accordance with the recommendations of this method, to determine the degree of corrosion of the surface of the rod after the test, visual assessment criteria were adopted, according to which the maximum degree of corrosion (more than 5% of the surface of the rod is covered with corrosion products) is estimated at 3 points (this indicator was obtained for reference fuel IT); the surface of the rod, free from traces of corrosion (clean rod), is rated at 0 points; for tested samples, this indicator is from 0 to 2 points.

Моющая эффективность по оценке склонности автомобильного бензина к образованию отложений определялась краткосрочным методом на установке УИТ-85 (ОАО «ВНИИ НП») по количеству отложений, накопленных на пластине за время испытаний. Исходный товарный бензин АИ-92 при испытании давал 64,1 мг массы отложений на пластине, тогда как для испытуемого образца этот показатель составил от 2,4 до 29,0 мг.The washing efficiency for assessing the tendency of motor gasoline to form deposits was determined by the short-term method at the UIT-85 installation (VNII NP OJSC) according to the number of deposits accumulated on the plate during the tests. Initial commercial gasoline AI-92 during the test gave 64.1 mg of the mass of deposits on the plate, while for the test sample this figure was from 2.4 to 29.0 mg.

Оценка цвета добавки после 1 года хранения проведена визуально и по методу АСТМ Д 1500. В соответствии с указанным методом оценка цвета проводится в единицах АСТМ от 0,5 до 8 (от светло-желтого до темно-коричневого цвета). Чем больше единиц АСТМ, тем темнее цвет продукта. Из результатов, представленных в таблице 2, следует, что после 1 года хранения цвет добавки визуально остался без изменения или слегка потемнел (до желтого). По методу АСТМ Д 1500 установлено, что цвет соответствует от 1,5 до 4 единиц.Assessment of the color of the additive after 1 year of storage was carried out visually and according to the ASTM D 1500 method. In accordance with the specified method, color assessment is carried out in ASTM units from 0.5 to 8 (from light yellow to dark brown). The more ASTM units, the darker the color of the product. From the results presented in table 2, it follows that after 1 year of storage, the color of the additive visually remained unchanged or slightly darkened (to yellow). According to the ASTM D 1500 method, it was found that the color corresponds to from 1.5 to 4 units.

Таким образом, из данных, представленных в таблице 2, видно, что разработанная добавка в заявленном интервале и соотношении компонентов наряду с высокими антидетонационными, моющими и антикоррозионными свойствами обладает стабильностью цвета после 1 года хранения.Thus, from the data presented in table 2, it is seen that the developed additive in the claimed range and ratio of components along with high antiknock, detergent and anticorrosive properties has color stability after 1 year of storage.

Аналогичные данные получены при использовании в качестве стабилизатора цвета гидразингидрата, в качестве растворителя - толуола или ксилола, в качестве ароматического амина - добавки на основе монометиланилина - АДА-СУПЕР.Similar data were obtained using hydrazine hydrate as a color stabilizer, toluene or xylene as a solvent, and ADA-SUPER as an aromatic amine — an additive based on monomethylaniline.

Таблица 1Table 1 Состав образцов предлагаемой добавкиThe composition of the samples of the proposed additives № п/пNo. p / p Наименование компонентовName of components Содержание компонентов в образцах, мас.%The content of components in the samples, wt.% 1one 22 33 1one 2-этилгексанол2-ethylhexanol 20twenty 30thirty 3535 22 ПолиэтиленполиаминыPolyethylene polyamines 0,20.2 0,10.1 0,010.01 33 Керопур 3458 НKeropur 3458 N 3,53,5 2,02.0 0,50.5 4four МонометиланилинMonomethylaniline до 100up to 100 до 100up to 100 до 100up to 100

Таблица 2table 2 Функциональные и эксплуатационные свойства образцов предлагаемой добавкиFunctional and operational properties of the samples of the proposed additives № п/пNo. p / p Наименование показателейThe name of indicators Значение показателей у образцовThe value of the indicators in the samples 1one 22 33 1one Прирост октанового числа эталонной смеси «70» при концентрации добавки С=1 мас.%The increase in the octane number of the reference mixture "70" at an additive concentration of C = 1 wt.% 3,23.2 2,72.7 2,52.5 22 Антикоррозионная эффективность (степень коррозии стержня, баллы) при концентрации добавки С=1,8 мас.%Anticorrosive efficiency (rod corrosion degree, points) at additive concentration C = 1.8 wt.% 00 1one 22 33 Моющая эффективность, масса отложений, мг при концентрации добавки С=1,8 мас.% в товарном бензине АИ-92Washing efficiency, weight of deposits, mg at additive concentration C = 1.8 wt.% In marketable AI-92 gasoline 2,42,4 11,011.0 29,029.0 4four Цвет добавки визуальноColor additives visually         исходныйsource светло-желтыйlight yellow светло-желтыйlight yellow светло-желтыйlight yellow   после 1 года храненияafter 1 year of storage без измененияwithout change без измененияwithout change желтыйyellow 55 Цвет по АСТМ Д 1500Color according to ASTM D 1500         исходныйsource 1,51,5 1,51,5 1,51,5   после 1 года храненияafter 1 year of storage 1,51,5 2,02.0 4,04.0

Claims (2)

1. Многофункциональная добавка к автомобильному бензину, включающая ароматический амин и присадку, представляющую собой смесь аминов, полиэфира и ингибитора коррозии, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стабилизатор цвета, представляющий собой полиэтиленполиамины общей формулы H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, где n=1-5, или гидразин-гидрат, а также растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Присадка, представляющая собой смесь аминов,   полиэфира и ингибитора коррозии 0,5-3,5 полиэтиленполиамины общей формулы   H₂N-(CH₂-CH₂-NH-)_nH, где n=1-5, или   Гидразин-гидрат 0,01-0,2 Растворитель 20,0-35,0 Ароматический амин до 100 1. A multifunctional additive to motor gasoline, including an aromatic amine and an additive, which is a mixture of amines, polyester and a corrosion inhibitor, characterized in that it further comprises a color stabilizer, which is a polyethylene polyamine of the general formula H ₂ N- (CH ₂ -CH ₂ -NH -) _n H, where n = 1-5, or hydrazine hydrate, as well as a solvent in the following ratio of components, wt.%:
The additive is a mixture of amines, polyester and corrosion inhibitor 0.5-3.5 polyethylene polyamines of the general formula H ₂ N- (CH ₂ -CH ₂ -NH-) _n H, where n = 1-5, or Hydrazine hydrate 0.01-0.2 Solvent 20.0-35.0 Aromatic amine up to 100 2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что содержит растворитель, выбранный из группы: 2-этилгексанол, толуол, ксилол. 2. The additive according to claim 1, characterized in that it contains a solvent selected from the group: 2-ethylhexanol, toluene, xylene.