WO2009145674A1 - Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива - Google Patents

Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива Download PDF

Info

Publication number
WO2009145674A1
WO2009145674A1 PCT/RU2009/000266 RU2009000266W WO2009145674A1 WO 2009145674 A1 WO2009145674 A1 WO 2009145674A1 RU 2009000266 W RU2009000266 W RU 2009000266W WO 2009145674 A1 WO2009145674 A1 WO 2009145674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gasoline
alcohols
tool according
alcohol
compound
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000266
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Дмитриевич ВАРФОЛОМЕЕВ
Григорий Алексеевич НИКИФОРОВ
Виолетта Борисовна ВОЛЬЕВА
Геннадий Григорьевич МАКАРОВ
Лев Ильич ТРУСОВ
Original Assignee
Учреждение Российской Академии Наук Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Ран (Ибхф Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2008121078/04A external-priority patent/RU2365617C1/ru
Application filed by Учреждение Российской Академии Наук Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Ран (Ибхф Ран) filed Critical Учреждение Российской Академии Наук Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Ран (Ибхф Ран)
Priority to EP09755123.8A priority Critical patent/EP2298851B1/en
Priority to US12/994,668 priority patent/US20110154725A1/en
Priority to EA201001729A priority patent/EA018090B1/ru
Publication of WO2009145674A1 publication Critical patent/WO2009145674A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/185—Ethers; Acetals; Ketals; Aldehydes; Ketones
    • C10L1/1852—Ethers; Acetals; Ketals; Orthoesters
    • C10L1/1855—Cyclic ethers, e.g. epoxides, lactides, lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/02—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/10—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving the octane number
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/1817—Compounds of uncertain formula; reaction products where mixtures of compounds are obtained
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/182—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof
    • C10L1/1822—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms
    • C10L1/1824—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms mono-hydroxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/182—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof
    • C10L1/1822—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms
    • C10L1/1826—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms poly-hydroxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/14—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving low temperature properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0407—Specifically defined hydrocarbon fractions as obtained from, e.g. a distillation column
    • C10L2200/0415—Light distillates, e.g. LPG, naphtha
    • C10L2200/0423—Gasoline
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin

Definitions

  • the invention relates to means that increase the octane number of gasoline automobile fuel, including alcohol-containing gasoline automobile fuel, and can be used to improve consumer characteristics of these types of automobile fuel.
  • oxygenates are used as antiknock agents, including a wide range of oxygen-containing compounds.
  • it is difficult to control in composition mixtures containing alcohols, simple and complex alkyl ethers, carbonyl compounds, and products of their interaction.
  • Most of them under the influence of atmospheric oxygen, are capable of being converted to peroxides, which lead to a decrease in the chemical stability of the fuel and accumulation of carboxylic acids, which cause corrosion of the engine and fuel storage tanks.
  • a serious drawback of methyl tert-butyl ether, which is currently widely used, is its noticeable toxicity and low degradability, which leads to the spread and accumulation of toxic products in soil and water bodies.
  • cyclic ketals obtained by the interaction of glycols with carbonyl compounds (1,3-dioxolanes) in the composition of fuel compositions contribute to improving the environmental performance of automobile engines. For example, they reduce the content of particulate matter and toxic products of incomplete combustion in the exhaust gases of diesel engines [US 2004025417, publ. 02/12/2004, FR 2833607, publ. 06/20/2003, AT 311428T, publ. 12/15/2005, JP 7331262, publ. 12/19/1995], improve ecological characteristics of biodiesel [US 2006199970, publ. 09/07/2006, WO
  • Oxygenate is the product of the interaction of glycerol with a carbonyl compound, for example acetone, alkylated with a tertiary olefin.
  • the need for alkylation is associated with the insufficient solubility of 1,3-dioxolanes having a free hydroxyl group in hydrocarbon fuel. This circumstance is a significant limitation for the use of glycerol-based 1,3-dioxolanes as an additive to gasoline.
  • the alkylation of glycerol with isobutylene is described in order to obtain glycerol polyalkyl esters as an additive to gasoline [DE 4445635, publ. 06.27.1996, EP 0718270, publ. 06/26/1996].
  • the reaction mixture is a mixture of tert-butyl esters of glycerol with varying degrees of substitution mixed with free glycerol, and also additionally contains cyclic ketal - 2,2-dimethyl-4-tert-butoxymethyl-l, 3-dioxolane and an admixture of 2,2-dimethyl-4-hydroxymethyl-l, 3-dioxolane containing free hydroxyl.
  • reaction mixtures when added to gasoline, exhibit the properties of effective octane enhancing additives.
  • it is necessary to alkylate the free hydroxyl groups of glycerol, which is associated with additional labor and energy costs.
  • monoalkylated glycerol in the mixture increases the likelihood of delamination of the gasoline composition comprising this additive.
  • the complex variable composition of the additive depending on the reaction conditions in a multicomponent system, causes the variability and unpredictability of its antiknock properties.
  • Known multifunctional additive for gasoline based on ethyl alcohol providing an increase in octane number (OCh), lowering the temperature turbidity, reduction of toxicity of emissions, containing, along with ethyl alcohol, N-methylaniline, acetic aldehyde, crotonic aldehyde, ethyl ether, multifunctional additive AUTOMAT [RU 2148077, publ. 04/27/2000].
  • Known additive to gasoline based on ethyl alcohol [RU 2068871, Cl, publ. 10.11.1996], containing as a stabilizer co-solvent, which is a waste of the hydrolysis production of ethyl alcohol from wood raw materials, the so-called "Aldehyde-ether-alcohol fraction" in the amount of 8 to 80 mass. %
  • the introduction of this additive in gasoline in an amount of 2 to 20 mass. % allows you to increase the octane number and get automotive fuel, not stratified at low temperatures.
  • the hydrolysis production waste included in the additive is a mixture of C 3 -C 5 aliphatic alcohols, methyl and ethyl alcohols and formic and acetic acids, furfural and other organic compounds.
  • Known additive for gasoline based on stabilized ethyl alcohol including N-methylaniline, ferrocene and / or its derivatives, and to stabilize ethyl alcohol use lower aliphatic alcohols, esters or aldehyde-alcohol fraction obtained from waste products from the production of ethyl alcohol from wood raw materials [RU 2129141, publ. 04/20/1999].
  • the objective of the present invention is to provide a universal tool for gasoline automobile fuel with a higher octane-increasing ability, which can easily be obtained from available chemical products or from waste or intermediate products of processing carbohydrate-containing raw materials.
  • the aforementioned problem is solved in that, as a means for increasing the octane number of gasoline automobile fuel, a combination of alcohol and a reaction product of a carbonyl compound with a compound containing at least two hydroxy groups allowing the formation of cycles with carbonyl compounds, or mixtures of these products.
  • saccharides or dihydric, trihydric and polyhydric alcohols are used as compounds containing at least two hydroxy groups allowing the formation of rings with carbonyl compounds.
  • said saccharides are monosaccharides, however, oligosaccharides that are converted into monosaccharides by reaction with carbonyl compounds can also be used.
  • pentoses or hexoses can be used, as well as mixtures thereof, which can be obtained by mixing individual monosaccharides, or in technological processes for processing carbohydrate-containing raw materials.
  • xylose or arabinose is mainly used, and glucose is used as hexose.
  • Glycols for example, ethylene glycol
  • glycerin is used as trihydric alcohols
  • erythrites for example, pentaerythritol
  • polyhydric alcohols for example, ethylene glycol
  • carbonyl compound a compound relating to lower aldehydes or lower ketones is used, for example, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone.
  • Aliphatic alcohols containing up to five carbon atoms mainly ethanol, are used as alcohol.
  • Gasoline automobile fuel in the context of the present invention means gasoline or in the alcohol-gasoline composition.
  • the order of introduction of the alcohol and the product of the interaction of the carbonyl compound with the compound containing at least two hydroxy groups that allow the formation of cycles with carbonyl compounds does not affect the achievement of the octane-raising effect of the claimed agent.
  • the only significant thing is the presence of a combination of these components, regardless of whether they were mixed before being introduced into automotive gasoline fuel or whether this mixing occurred in automobile gasoline fuel itself.
  • the tool exhibits octane enhancing effect both in the case of gasoline and in the case of alcohol-containing gasoline compositions.
  • alcohol in the additive eliminates the problem of phase compatibility with gasoline of cyclic ketals and acetals having free hydroxyl groups. In the presence of alcohol, these compounds, regardless of the nature of the alkyl substituents, form a single-phase stable system with gasoline.
  • cyclic ketals based on glycerol increase the phase stability of alcohol-containing gasoline [GB 811406, publ. 04/02/1959, US 4390344, publ. 06/28/1983].
  • the addition of cyclic ketals or mixtures of cyclic ketals based on monosaccharides in an amount of 3 to 8 weight. % to a two-phase system containing gasoline and 10 vol.% of watered ethanol leads to a homogeneous system.
  • the presence of these ketals stabilizes the phase uniformity of gasoline, making it possible to increase the threshold concentration of water, beyond which it is expelled into a separate phase. Therefore, to compound hydrocarbon and alcohol, it becomes possible to use not only dry ethanol, but also a rectified product containing 3.6% water and waterlogged alcohol containing up to 5% water.
  • One group of compounds containing at least two hydroxy groups allowing the formation of rings with carbonyl compounds are saccharides.
  • saccharides both individual monosaccharides and mixtures thereof, for example, the pentose fraction obtained as described below, from plant materials are used.
  • the feedstock is subjected to pre-treatment, including grinding with the formation of particles with a size of 2.0 - 0.5 mm, the chemical separation of related components (waxes, fats, terpenes, soluble pectins, proteins, lignins, inorganic substances) by extraction with ethanol-benzene, followed by acid hydrolysis and separation of the carbohydrate fraction by known methods [Yu.I. Holtin, “Technology of hydrolysis production)), M., Forestry, 1989].
  • the result is a mixture of monosaccharides in an amount of 25-30% of the weight of the feedstock, which is the so-called “pentose fraction)), containing mainly xylose and arabinose mixed with glucose.
  • composition of the products of pre-treatment and hydrolysis of raw materials of various kinds The composition of the products of pre-treatment and hydrolysis of raw materials of various kinds.
  • Products are obtained by the interaction of these substances with carbonyl compounds under conditions of acid catalysis with the removal of water formed by one of the known methods [Under. ed. N.K. Kochetkova “Methods of the chemistry of carbohydrates)), Mir, M., 1967, p. 165].
  • the reaction mixture is extracted with benzene or another suitable solvent, the extract is evaporated and used in the composition to increase the octane number.
  • Di- and oligosaccharides that hydrolyze in the course of reaction with carbonyl compounds and also produce mixtures of the corresponding products can also be used. Lower aldehydes or ketones can be used as carbonyl compounds.
  • the reaction is an acetalization reaction
  • the reaction products are cyclic acetals
  • the reaction is a ketalization reaction
  • the reaction products are cyclic ketals. .
  • Monosaccharide ketalization products are non-toxic.
  • preparations of cyclic diketals based on arabinose and glucose in olive oil administered to animals in doses from 100 to 6000 mg / kg, are well tolerated upon observation for 30 days animals and do not cause any changes in their condition.
  • Cyclic diketals of monosaccharides are stable in the composition for increasing the octane number, while they are capable of hydrolytic cleavage with the formation of non-toxic products, which is their significant advantage over toxic, non-degradable alkyl esters, in particular methyl tert-butyl ether, which is widely used in oxygenates .
  • Another group of compounds containing at least two hydroxy groups allowing the formation of rings with carbonyl compounds are di-, tri- and polyhydric alcohols.
  • the reaction product is a mixture of the corresponding cyclic compounds, which can also be used as part of the inventive octane-raising agent.
  • Cyclic acetals and ketals of di- and trihydric alcohols are liquids that are highly soluble in alcohol, their mixtures with alcohol are highly soluble in gasoline.
  • Pentaerythritol formal is the product of the interaction of pentaerythritol with formaldehyde.
  • Pentaerythritol is an available large-capacity chemical product and is a branched polyhydric alcohol containing four hydroxy groups that pairwise react with formaldehyde to form two dioxane rings.
  • Pentaerythritolformal is a solid soluble in alcohol.
  • Octane-increasing ability of the claimed funds investigated on n-heptane and model hydrocarbon mixtures of isooctane - n-heptane 1: 1 and 4: 1. Measurements are carried out by the standard method in accordance with GOST 8226-82 “Fuel for engines.
  • the research method for determining the octane number (method 1), and the express method (method 2), giving results close to standard methods.
  • the express method uses a gas detonation resistance meter Oktanometr OK-2m (PLUS PLADIO manufacturer), used to quickly determine the octane number of gasolines during process control manufacturing, during research work, while taking gasoline by the consumer.
  • the principle of operation of the 0K-2m Octanometer is based on measuring the reaction parameters of the cold flame oxidation of gasolines with subsequent determination of the detonation resistance from them, equivalent to motor and research methods.
  • the parameters of the reactions of cold flame oxidation of control fuels made according to GOST 511-92 are used as reference standards.
  • Tables 4 and 5 show examples illustrating the octane enhancing effect of agents containing various individual cyclic ketals and acetals and various aliphatic alcohols with respect to n-heptane and to model isooctane-n-heptane hydrocarbon mixtures.
  • Table 6 shows the octane-enhancing ability of ethanol-containing products in combination with mixtures of cyclic ketals of various structures.
  • Table 7 shows examples showing the octane enhancing effect of the claimed monosaccharide-based products in relation to motor gasoline.
  • Table 8 shows the test results of several options for fuel compositions, including straight-run gasoline fraction and octane-raising agents containing cyclic ketals based on glycerol and ethylene glycol and ethanol.
  • a ready-made alcohol-gasoline composition (SBC) is used as automobile gasoline fuel, then a cyclic ketal or a mixture of cyclic ketals is added in the required amount directly to the alcohol-gasoline composition.
  • SBC ready-made alcohol-gasoline composition
  • phase stability of alcohol-gasoline compositions quantitatively characterized by the stratification temperature is measured in accordance with GOST 5066-91 on a KRIO VT low-temperature thermostat (manufacturer TERMEX-P).
  • the data in Table 11 shows the effect of cyclic ketals based on glycerol and ethylene glycol on the phase stability of alcohol-gasoline compositions at low temperatures.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Предложено средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива, которое представляет собой комбинацию спирта и продукта взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, или смеси указанных продуктов. Предпочтительно в качестве соединений, содержащих, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, используют моно- или олигосахариды или двухатомные, трехатомные и многоатомные спирты. В качестве моносахаридов могут быть использованы пентозы, преимущественно ксилоза или арабиноза или гексозы, преимущественно глюкоза, а также их смеси. В качестве двухатомных спиртов используют гликоли, например, этиленгликоль, в качестве трехатомных спиртов используют глицерин, в качестве многоатомных спиртов используют эритриты, например, пентаэритрит. В качестве карбонильного соединения используют соединение, относящееся к низшим альдегидам или низшим кетонам, например, формальдегид, ацетальдегид, ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон или циклогексанон. Спирты представляют собой алифатические спирты, содержащие до пяти атомов углерода, преимущественно этанол. Бензиновое автомобильное топливо означает бензин или спирто-бензиновую композицию.

Description

СРЕДСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ОКТАНОВОГО ЧИСЛА БЕНЗИНОВОГО
АВТОМОБИЛЬНОГО ТОПЛИВА
Область техники
Изобретение относится к средствам, повышающим октановое число бензинового автомобильного топлива, в том числе спиртосодержащего бензинового автомобильного топлива, и может быть использовано для улучшения потребительских характеристик указанных видов автомобильного топлива.
Предшествующий уровень техники
Прогресс в области конструкции автомобильных двигателей и повышение требований к экологическим показателям автомобильного топлива определяют все увеличивающуюся потребность в высокооктановом бензине, обеспечивающем уровень токсичности отработавших газов, отвечающий современным стандартам. Рост доли производства высокооктановых бензинов невозможен без широкого использования антидетонационных добавок, способствующих увеличению детонационной стойкости бензинового топлива.
В настоящее время в качестве антидетонаторов используют оксигенаты, включающие широкий спектр кислородсодержащих соединений. Как правило, это трудно контролируемые по составу смеси, содержащие спирты, простые и сложные алкиловые эфиры, карбонильные соединения, продукты их взаимодействия. Большинство из них под действием кислорода воздуха способны к превращению в пероксиды, приводящие к снижению химической стабильности топлива, накоплению карбоновых кислот, вызывающих коррозию двигателя и емкостей для хранения топлива. Серьезным недостатком широко применяемого в настоящее время метил- трет-бутилового эфира, является заметная токсичность и низкая способность к разложению, что приводит к распространению и накоплению токсичных продуктов в почве и водоемах.
Известно, что циклические кетали, получаемые взаимодействием гликолей с карбонильными соединениями (1,3-диoкcoлaны) в составе топливных композиций способствуют улучшению экологических характеристик автомобильных двигателей. Например, они снижают содержание твердых частиц и токсичных продуктов неполного сгорания в составе выхлопных газов двигателей, работающих на дизельном топливе [US 2004025417, опубл. 12.02.2004, FR 2833607, опубл. 20.06.2003, AT 311428T, опубл. 15.12.2005, JP 7331262, опубл. 19.12.1995], улучшают экологические характеристики биодизеля [US 2006199970, опубл. 07.09.2006, WO
2006084048, опубл. 10.08.2006] и бензина [US 4390345, опубл. 28.06.1983, WO 8903242, опубл. 20.04.1989].
В изобретении, защищенном патентом CA 2530219, опубл. 03.02.2005, описан способ получения оксигената и применение его в качестве добавки, повышающей способность бензина к воспламенению и уменьшающей содержание вредных выбросов в атмосферу. Оксигенат представляет собой продукт взаимодействия глицерина с карбонильным соединением, например ацетоном, алкилированный третичным олефином. Необходимость алкилирования связана с недостаточной растворимостью 1,3-диoкcoлaнoв, имеющих свободную гидроксильную группу, в углеводородном топливе. Это обстоятельство является существенным ограничением для использования 1,3-диoкcoлaнoв на основе глицерина в качестве добавки к бензину.
В указанных выше документах не содержится информации о способности 1,3- диоксоланов проявлять антидетонационные свойства по отношению к бензину.
Описано алкилирование глицерина изобутиленом с целью получения полиалкиловых эфиров глицерина в качестве добавки к бензину [DE 4445635, опубл. 27.06.1996, EP 0718270, опубл. 26.06.1996]. Если в качестве растворителя используют ацетон, реакционная смесь представляет собой смесь трет-бутиловых эфиров глицерина с разной степенью замещения с примесью свободного глицерина, а также дополнительно содержит циклический кеталь - 2,2-димeтил-4-тpeт-бyтoкcимeтил-l,3- диоксолан и примесь 2,2-димeтил-4-гидpoкcимeтил-l,3-диoкcoлaнa, содержащего свободный гидроксил. Показано, что эти реакционные смеси при их добавлении к бензину проявляют свойства эффективных октаноповышающих добавок. Для обеспечения фазовой совместимости необходимо проводить алкилирование свободных гидроксильных групп глицерина, что связано с дополнительными трудо- и энергозатратами. Тем не менее, наличие в смеси моноалкилированного глицерина, а также примесей свободного глицерина и неалкилированного 4-гидpoкcимeтил-l,3- диоксолана повышает вероятность расслоения бензиновой композиции, включающей эту добавку. Сложный непостоянный состав добавки, зависящий от условий проведения реакции в многокомпонентной системе, обусловливает непостоянство и непредсказуемость ее антидетонационных свойств.
Известна многофункциональная добавка к бензину на основе этилового спирта, обеспечивающая повышение октанового числа (ОЧ), снижение температуры помутнения, уменьшение токсичности выбросов, содержащая, наряду с этиловым спиртом, N-метиланилин, уксусный альдегид, кротоновый альдегид, этиловый эфир, многофункциональную присадку АВТОМАТ [RU 2148077, опубл. 27.04.2000].
Известна добавка к бензину на основе этилового спирта [RU 2068871, Cl, опубл. 10.11.1996], содержащая в качестве стабилизатора сорастворитель, представляющий собой отходы гидролизного производства этилового спирта из древесного сырья, т.н. «aльдeгидo-эфиpo-cпиpтoвyю фpaкцию» в количестве 8 — 80 масс. %. Введение этой добавки в бензин в количестве 2 - 20 масс. % позволяет повысить октановое число и получить автомобильное топливо, не расслаивающееся при пониженных температурах. Входящие в добавку отходы гидролизного производства представляют собой смесь алифатических спиртов C3-C5, сложных эфиров метилового и этилового спиртов и муравьиной и уксусной кислот, фурфурола и других органических соединений.
Известна добавка к бензину на основе стабилизированного этилового спирта, включающая N-метиланилин, ферроцен и/или его производные, причем для стабилизации этилового спирта используют низшие алифатические спирты, эфиры или альдегидоэфироспиртовую фракцию, полученную из отходов производства этилового спирта из древесного сырья [RU 2129141, опубл. 20.04.1999].
Задачей настоящего изобретения является создание универсального средства для бензинового автомобильного топлива, обладающего более высокой октаноповышающей способностью, которое легко может быть получено из доступных продуктов химического производства или из отходов или промежуточных продуктов переработки углеводсодержащего сырья.
Раскрытие изобретения
В результате проведенных исследований было обнаружено, что комбинация спирта с продуктом взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, или смеси указанных продуктов, позволяет повысить октановое число бензина значительно более эффективно, чем каждый из указанных компонентов индивидуально, проявляя синергетический эффект.
Кроме того, устраняется проблема фазовой несовместимости с бензиновым топливом, возникающая за счет наличия свободной гидроксильной группы в продуктах взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями.
Таким образом, указанная выше задача решается тем, что в качестве средства для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива используют комбинацию спирта и продукта взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, или смеси указанных продуктов.
Предпочтительно в качестве соединений, содержащих, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, используют сахариды или двухатомные, трехатомные и многоатомные спирты.
Предпочтительно указанные сахариды представляет собой моносахариды, однако, могут быть использованы и олигосахариды, превращающиеся в процессе взаимодействия с карбонильными соединениями в моносахариды.
В качестве моносахаридов могут быть использованы пентозы или гексозы, а также их смеси, которые могут быть получены смешением индивидуальных моносахаридов, или в технологических процессах переработки углеводсодержащего сырья.
В качестве пентоз преимущественно используют ксилозу или арабинозу, а в качестве гексозы используют глюкозу.
В качестве двухатомных спиртов используют гликоли, например, этиленгликоль, в качестве трехатомных спиртов используют глицерин, в качестве многоатомных спиртов используют эритриты, например, пентаэритрит.
В качестве карбонильного соединения используют соединение, относящееся к низшим альдегидам или низшим кетонам, например, формальдегид, ацетальдегид, ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон, циклогексанон.
В качестве спирта используют алифатические спирты, содержащие до пяти атомов углерода, преимущественно этанол.
Бензиновое автомобильное топливо в контексте настоящего изобретения означает бензин или в спирто-бензиновую композицию.
Присутствие в заявляемом средстве для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива спирта в комбинации с продуктами взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, способным образовывать циклы с карбонильными соединениями, или смесями указанных продуктов является существенным условием, необходимым для обеспечения высокой октаноповышающей способности. Так, спирты сами по себе являются недостаточно эффективными антидетонаторами: по нашим данным, а также согласно [US 4541836, опубл. 17.09.1985], введение в бензин безводного этилового спирта в количестве до 10% увеличивает октановое число топлива на 2-4 единицы.
Исследование октаноповышающей способности циклических кеталей моносахаридов, являющихся одним из примеров продукта взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, на стандартной модельной углеводородной смеси показало, что чистые кетали, образованные моносахаридами и ацетоном, практически не увеличивают октановое число углеводородов. Например, введение кеталя ацетона и арабинозы в модельную смесь изооктан - н-гептан (4:1) в количестве около 8 вес. %, практически, не сказывается на ее октановом числе. Аналогичная картина имеет место и для кеталей на основе трехатомных спиртов: при 10%-нoм содержании в бензине циклического кеталя глицерина и ацетона прирост октанового числа составляет 1,4 ед., для кеталя глицерина и метилэтилкетона - 0,9 ед., для других кеталей прирост октанового числа не превышает погрешности измерений.
Добавление в систему этилового спирта приводит к увеличению октанового числа модельной смеси: на 10,4 ед. в случае кеталя арабинозы и ацетона (весовое соотношение кеталь : этанол 0,75:1,0), на 13,1 ед. - в случае кеталя ксилозы и ацетона (весовое соотношение кеталь : этанол 0,75:1,0), на 12,6 ед. - в случае кеталя глицерина и ацетона (весовое соотношение кеталь : этанол 1,0:1,0). Это свидетельствует о синергетическом эффекте пары «cпиpт — циклический кеталь », обеспечивающем высокую октаноповышающую способность заявляемых средств.
Особо следует отметить то обстоятельство, что порядок введения спирта и продукта взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, не влияет на достижение октаноповышающего действия заявленного средства. Существенным является только наличие комбинации указанных компонентов, независимо от того, смешали их до введения в автомобильное бензиновое топливо или это смешивание произошло в самом автомобильном бензиновом топливе. В связи с этим средство проявляет октаноповышающее действие как в случае бензина, так и в случае спиртсодержащих бензиновых композиций.
Наличие в составе добавки спирта снимает проблему фазовой совместимости с бензином циклических кеталей и ацеталей, имеющих свободные гидроксильные группы. В присутствии спирта эти соединения, независимо от природы алкильных заместителей, образуют с бензином однофазную стабильную систему.
Известно, что циклические кетали на основе глицерина способствуют повышению фазовой стабильности спиртосодержащего бензина [GB 811406, опубл. 02.04.1959, US 4390344, опубл. 28.06.1983]. Это в полной мере относится и к циклическим кеталям на основе моносахаридов. Например, добавление циклических кеталей или смесей циклических кеталей на основе моносахаридов в количестве 3 - 8 вес. % к двухфазной системе, содержащей бензин и 10 oб.% обводненного этанола, приводит к получению гомогенной системы. Таким образом, присутствие указанных кеталей стабилизирует фазовую однородность бензина, позволяя увеличить пороговую концентрацию воды, за которой происходит ее выслаивание в отдельную фазу. Поэтому для компаундирования углеводорода и спирта становится возможным использовать не только сухой этанол, но также ректификат, содержащий 3,6% воды, и обводненный спирт, содержащий до 5% воды.
Варианты осуществления изобретения
Продукт взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, необходимый для осуществления изобретения может быть получен следующим образом.
Одной группой соединений, содержащей, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, являются сахариды.
В качестве сахаридов используют как индивидуальные моносахариды, так и их смеси, например, пентозную фракцию, полученную как описано ниже, из растительного сырья.
В качестве источника смеси сахаридов для получения продуктов, используемых в составе заявляемого средства, целесообразно использовать дешевые отходы сельскохозяйственного производства, не имеющие пищевой и кормовой ценности, например, солому злаков и другие отходы зернопереработки, используемые для получения биоэтанола. Исходное сырье подвергают предварительной обработке, включающей измельчение с образованием частиц размером 2,0 - 0,5 мм, химическое отделение сопутствующих компонентов (воски, жиры, терпены, растворимые пектины, белки, лигнины, неорганические вещества) путем экстракции смесью этанол-бензол, последующий кислотный гидролиз и отделение углеводной фракции по известным методикам [Ю.И. Хольтин «Texнoлoгия гидролизных производств)), M., Лесная промышленность, 1989]. В результате получают смеси моносахаридов в количестве 25-30% от веса исходного сырья, представляющие собой так называемую «пeнтoзнyю фракцию)), содержащую, главным образом, ксилозу и арабинозу с примесью глюкозы.
В табл. 1 показан состав продуктов предварительной обработки и гидролиза сырья различного вида.
Таблица 1
Состав продуктов предварительной обработки и гидролиза сырья различного вида.
Figure imgf000009_0001
Продукты получают взаимодействием этих веществ с карбонильными соединениями в условиях кислого катализа с удалением образующейся воды одним из известных методов [Под. ред. Н.К. Кочеткова «Meтoды химии углеводов)), Мир, M., 1967, с.165]. Для отделения от побочных, плохо растворимых в углеводородах продуктов, реакционную смесь экстрагируют бензолом или другим подходящим растворителем, экстракт упаривают и используют в составе средства для повышения октанового числа. Также могут быть использованы ди- и олигосахариды, гидролизующиеся в процессе взаимодействия с карбонильными соединениями, и также дающие смеси соответствующих продуктов. В качестве карбонильных соединений могут быть использованы низшие альдегиды или кетоны, при этом в первом случае реакция взаимодействия представляет собой реакцию ацетализации, а продукты реакции представляют собой циклические ацетали, а во втором случае реакция взаимодействия представляет собой реакцию кетализации, а продукты реакции представляют собой циклические кетали.
Поскольку указанные моносахариды содержат, по меньшей мере, по две пары гидроксигрупп, способных при взаимодействии с карбонильными соединениями образовывать циклы, могут быть получены производные, содержащие как по одной, так и по две циклические группировки в расчете на одну молекулу моносахарида. В целях получения максимального октаноповышающего эффекта реакцию проводят в присутствии избытка карбонильного соединения, что обеспечивает максимальную глубину превращения с образованием продуктов, содержащих по два кислородсодержащих цикла. В качестве примера в табл. 2 приведены физико- химические характеристики продуктов взаимодействия сахаридов (индивидуальных моносахаридов, дисахаридов, смесей моносахаридов) с ацетоном.
Таблица 2
Физико-химические характеристики циклических продуктов, полученных взаимодействием моносахаридов и ацетона
Figure imgf000010_0001
Приведенные в табл. 2 циклические дикетали моносахаридов и ацетона представляют собой твердые при комнатной температуре или вязкие жидкие продукты, растворимые в спирте, их смеси со спиртом растворимы в бензине.
При использовании пентозной фракции, выделенной из гидролизата углеводсодержащего сырья, выход смеси циклических дикеталей составляет 57 - 70% в зависимости от того, из какого сырья получена пентозная фракция. Высушенные стебли мескантуса являются перспективным сырьем для получения заявляемых добавок, поскольку наиболее богаты пентозами и обеспечивают получение наиболее высокого выхода смеси циклических дикеталей. В табл. 3 приведен весовой состав смеси, полученной при кетализации ацетоном пентозной фракции, выделенной из сухих стеблей мескантуса.
Таблица 3
Состав смеси, полученной кетализацией ацетоном пентозной фракции, выделенной из сухих стеблей мескантуса
Figure imgf000011_0001
Продукты кетализации моносахаридов нетоксичны. В опытах на лабораторных мышах линии SHK (питомник «Cтoлбoвaя») показано, что препараты циклических дикеталей на основе арабинозы и глюкозы в оливковом масле, введенные рег оs животным в дозах от 100 до 6000 мг/кг, при наблюдении в течение 30 суток хорошо переносятся животными и не вызывают каких-либо изменений в их состоянии.
Циклические дикетали моносахаридов стабильны в составе средства для повышения октанового числа, при этом они способны к гидролитическому расщеплению с образованием нетоксичных продуктов, что является их существенным преимуществом перед токсичными, неразлагаемыми алкиловыми эфирами, в частности метил-трет-бутиловым эфиром, широко применяемым в составе оксигенатов. Другой группой соединений, содержащей, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, являются двух-, трех- и многоатомные спирты.
Продукты взаимодействия двух-, трех- и многоатомных спиртов с карбонильными соединениями - циклические ацетали и кетали - получают одностадийным синтезом из доступных крупнотоннажных продуктов промышленного производства (глицерин, этиленгликоль, пентаэритрит, параформ, ацетальдегид, ацетон, и др.) по известным методикам в условиях кислого катализа с азеотропной отгонкой реакционной воды [А. Терней «Coвpeмeнныe методы органической xимии» т. 2, M.: Мир, 1981, стр. 20]. В том случае, когда азеотропную отгонку реакционной воды проводят в присутствии метилэтилкетона, продукт реакции представляет собой смесь соответствующих циклических соединений, которая также может быть использована в составе заявляемого октаноповышающего средства.
Циклические ацетали и кетали двух- и трехатомных спиртов, являются жидкостями, хорошо растворимыми в спирте, их смеси со спиртом хорошо растворимы в бензине.
Еще одним примером циклического ацеталя, который может быть использован в составе заявляемого средства для повышения октанового числа, является диформаль пентаэритрита, являющийся продуктом взаимодействия пентаэритрита с формальдегидом. Пентаэритрит является доступным крупнотоннажным продуктом химического производства и представляет собой многоатомный спирт разветвленного строения, содержащий четыре гидроксигруппы, которые попарно взаимодействуют с формальдегидом с образованием двух диоксановых циклов. Диформаль пентаэритрита - твердое вещество, растворимое в спирте.
Октаноповышающая способность заявляемых средств, исследована на н-гептане и на модельных углеводородных смесях изооктан - н-гептан 1 :1 и 4:1. Измерения проводят стандартным методом по ГОСТ 8226-82 «Toпливo для двигателей. Исследовательский метод определения октанового чиcлa» (метод 1), и экспресс- методом (метод 2), дающим результаты, близкие к стандартным методам. В экспресс- методе используют измеритель детонационной стойкости бензинов Октанометр OK- 2м (фирма-изготовитель «ПЛЮC PAДИO»), применяемый для быстрого определения октанового числа бензинов при контроле технологического процесса их изготовления, при проведении исследовательских работ, при приеме бензинов потребителем. Принцип действия Октанометра 0K-2м основан на измерении параметров реакции холоднопламенного окисления бензинов с последующим определением по ним детонационной стойкости эквивалентно моторному и исследовательскому методам. При этом в качестве эталонов сравнения используют параметры реакций холоднопламенного окисления контрольных топлив, изготовленных по ГОСТ 511-92.
В таблицах 4 и 5 приведены примеры, иллюстрирующие октаноповышающее действие средств, содержащих различные индивидуальные циклические кетали и ацетали и различные алифатические спирты, по отношению к н-гептану и к модельным углеводородным смесям изооктан - н-гептан.
Таблица 4
Октаноповышающая способность средств на основе циклического кеталя глицерина и ацетона в присутствии спиртов различного строения по отношению к н- гептану
Figure imgf000013_0001
Таблица 5
Октаноповышающая способность средств, включающих различные индивидуальные циклические ацетали и кетали и различные спирты, по отношению к модельным смесям изооктан - н-гептан различного состава
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000015_0001
Данные таблиц 4 и 5 подтверждают известный факт, что, чем ниже октановое число исходной углеводородной смеси, тем больший эффект дает введение октаноповышающего средства. Величина октаноповышающего эффекта в исследованном диапазоне концентраций примерно пропорциональна весовому содержанию средства в смеси. Кроме того, эти данные показывают, что синергетический октаноповышающий эффект циклических кеталей и ацеталей проявляется в присутствии спиртов различного строения.
В таблице 6 показана октаноповышающая способность средств, содержащих этанол, в сочетании со смесями циклических кеталей различного строения. Таблица 6
Октаноповышающая способность этанолсодержащих средств, включающих смеси циклических кеталей, по отношению к модельной углеводородной смеси изооктан - н-гептан 4:1 (данные получены методом 1)
Figure imgf000016_0001
Для ряда октаноповышающих средств были проведены испытания на автомобильном бензине и прямогонной бензиновой фракции.
В таблице 7 приведены примеры, показывающие октаноповышающее действие заявляемых средств на основе моносахаридов по отношению к автомобильному бензину. Таблица 7
Октаноповышающая способность средств, содержащих циклические кетали и этанол по отношению к автомобильному бензину с 04 = 77,6 (данные получены методом 1)
Figure imgf000017_0001
результаты получены на коммерческом бензине AИ-80 В таблице 8 приведены результаты испытаний нескольких вариантов топливных композиций, включающих прямогонную бензиновую фракцию и октаноповышающие средства, содержащие циклические кетали на основе глицерина и этиленгликоля и этанол.
Таблица 8
Результаты испытаний различных вариантов октаноповышающих средств, содержащих циклические кетали на основе глицерина и этиленгликоля и этанол в бензиновой фракции.
Figure imgf000018_0001
Если в качестве автомобильного бензинового топлива используют готовую спирто-бензиновую композицию (СБК), то циклический кеталь или смесь циклических кеталей добавляют в требуемом количестве непосредственно к спиртобензиновой композиции.
Данные таблиц 9 и 10 показывают влияние циклических кеталей на октановые характеристики СБК.
Таблица 9
Влияние циклических дикеталей на основе моносахаридов на октановые характеристики СБК, содержащей 10 об. % этанола
Figure imgf000019_0001
Таблица 10.
Влияние циклических кеталей на основе этиленгликоля и глицерина на изменение октанового числа СБК
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000020_0001
Фазовую стабильность спиртобензиновых композиций количественно характеризуемую температурой расслоения, измеряют по ГОСТ 5066-91 на низкотемпературном термостате KRIO VT (фирма-производитель «TERMEX-П»). Данные Таблицы 11 показывают влияние циклических кеталей на основе глицерина и этиленгликоля на фазовую стабильность спиртобензиновых композиций при пониженных температурах.
Таблица 11
Стабилизирующая способность циклических кеталей по отношению к СБК
Figure imgf000020_0002
Таким образом, приведенные результаты показывают, что заявляемые средства проявляют выраженное октаноповышающее и стабилизирующее действие по отношению к спиртосодержащему бензиновому топливу.
Исследования на модельных системах показали, что октаноповышающие средства по изобретению имеют низкую склонность к смолообразованию. Так, при норме, закрепленной ГОСТом, допускающей содержание фактических смол до 6,0 мг/ 100см топлива, реальное смолообразование средства, содержащего 10% циклического кеталя ацетона и глицерина, составило 0,6 мг/ 100см топлива, а при содержании 30% - 3,0 мг/ЮОсм. Учитывая известное влияние указанных средств на уменьшение содержания вредных продуктов в выхлопных газах, можно утверждать, что они могут оказывать комплексное положительное влияние на работу двигателя.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива, представляющее собой комбинацию спирта и продукта взаимодействия карбонильного соединения с соединением, содержащим, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, или смеси указанных продуктов.
2. Средство по п.l, отличающееся тем, что в качестве соединения, содержащего, по меньшей мере, две гидроксигруппы, позволяющие образовывать циклы с карбонильными соединениями, используют сахариды, или двухатомные спирты, или трехатомные спирты, или многоатомные спирты.
3. Средство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве сахаридов используют моносахариды и олигосахариды.
4. Средство по п.З, отличающееся тем, что в качестве моносахаридов используют пентозы, предпочтительно, ксилозу или арабинозу, или гексозы, предпочтительно глюкозу, а также их смеси.
5. Средство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве двухатомных спиртов используют гликоли, например, этиленгликоль.
6. Средство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве трехатомных спиртов используют глицерин.
7. Средство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве многоатомных спиртов используют эритриты, например, пентаэритрит.
8. Средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве карбонильного соединения используют соединение, относящееся к низшим альдегидам или низшим кетонам, предпочтительно, формальдегид, ацетальдегид, ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон или циклогексанон.
9. Средство по п.l, отличающееся тем, что в качестве спирта используют алифатические спирты, содержащие до пяти атомов углерода, преимущественно этанол.
10. Средство по п.l, отличающееся тем, что в качестве бензинового автомобильного топлива используют бензин.
11. Средство по п.l, отличающееся тем, что в качестве бензинового автомобильного топлива используют спирто-бензиновую композицию.
PCT/RU2009/000266 2008-03-28 2009-05-27 Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива WO2009145674A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09755123.8A EP2298851B1 (en) 2008-05-28 2009-05-27 Gasoline automobile fuel comprising agent for increasing the octane number
US12/994,668 US20110154725A1 (en) 2008-03-28 2009-05-27 Agent for increasing the octane number of a gasoline automobile fuel
EA201001729A EA018090B1 (ru) 2008-05-28 2009-05-27 Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008121078 2008-03-28
RU2008121080 2008-03-28
RU2008121078/04A RU2365617C1 (ru) 2008-05-28 2008-05-28 Октаноповышающая добавка к бензину
RU2008121080 2008-05-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009145674A1 true WO2009145674A1 (ru) 2009-12-03

Family

ID=41377310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000266 WO2009145674A1 (ru) 2008-03-28 2009-05-27 Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110154725A1 (ru)
EP (1) EP2298851B1 (ru)
EA (1) EA018090B1 (ru)
WO (1) WO2009145674A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101768485A (zh) * 2010-01-27 2010-07-07 陕西超能石化科技有限公司 大幅提高汽油辛烷值添加剂及制备方法
CN102229823A (zh) * 2011-06-10 2011-11-02 西安万德科技有限公司 一种萜烯碳酸异丙酯汽油抗爆剂

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102229813B (zh) * 2011-05-23 2013-07-17 陕西超能石化科技有限公司 一种fcc装置馏份油多功能脱硫助剂及制备方法
US9587190B2 (en) * 2014-10-17 2017-03-07 Afton Chemical Corporation Fuel composition and method of formulating a fuel composition to reduce real-world driving cycle particulate emissions
WO2017006142A1 (en) 2015-07-06 2017-01-12 Rodhia Poliamida E Especialidades Ltda Gasoline compositions with improved octane number
RU2609264C1 (ru) 2015-12-09 2017-01-31 Акционерное Общество "Газпромнефть - Московский Нпз" (Ао "Газпромнефть - Мнпз") Способ получения высокооктановых компонентов из олефинов каталитического крекинга
US11008525B2 (en) 2017-03-22 2021-05-18 Sabic Global Technologies B.V. Octane-boosting fuel additives, method of manufacture, and uses thereof

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB811406A (en) 1956-03-02 1959-04-02 Basf Ag Additives for gasoline fuels for internal combustion engines
US4390345A (en) 1980-11-17 1983-06-28 Somorjai Gabor A Fuel compositions and additive mixtures for reducing hydrocarbon emissions
US4390344A (en) 1980-03-26 1983-06-28 Texaco Inc. Gasohol maintained as a single mixture by the addition of an acetal, a ketal or an orthoester
US4541836A (en) 1982-12-09 1985-09-17 Union Carbide Corporation Fuel compositions
WO1989003242A2 (en) 1987-10-14 1989-04-20 Fuel Tech, Inc. Process for the reduction of nitrogen oxides in an effluent
JPH07331262A (ja) 1994-05-31 1995-12-19 Tonen Corp パティキュレート低減用添加剤及び該添加剤を用いたディーゼルエンジン用燃料組成物
EP0718270A2 (de) 1994-12-21 1996-06-26 Wessendorf, Richard, Dr. Verfahren zur Herstellung von Polyolalkylethern
RU2068871C1 (ru) 1995-06-14 1996-11-10 Хорский гидролизный завод Добавка к бензину, топливная композиция
RU2129141C1 (ru) 1998-06-23 1999-04-20 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ТСП" Добавка к бензину, топливная композиция
RU2148077C1 (ru) 1999-11-04 2000-04-27 Закрытое акционерное общество "Самарская нефтехимическая компания" Добавка к бензину и композиция, ее содержащая
FR2833607A1 (fr) 2001-12-19 2003-06-20 Inst Francais Du Petrole Compositions de carburants diesel contenant des acetals de glycerol
US20040025417A1 (en) 2001-12-19 2004-02-12 Institut Francais Du Petrole Diesel fuel compositions that contain glycerol acetal carbonates
CA2530219A1 (en) 2003-06-24 2005-02-03 Michiel Arjaan Kousemaker Method for producing an oxygen-containing compound used as fuel additive, in particular in diesel fuels, gasoline and rapeseed methyl ester
RU2246527C1 (ru) * 2003-12-22 2005-02-20 Бакланов Анатолий Васильевич Многофункциональная антидетонационная добавка к моторному топливу
RU2263135C2 (ru) * 2002-07-16 2005-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центр научных технологий "Стандарт" Многофункциональная добавка к моторному топливу
ATE311428T1 (de) 1999-09-06 2005-12-15 Agrofuel Ab Treibstoff für diesel-, gasturbinen- und turboeinspritzmotoren mit mindestens vier verschiedenen sauerstoff enthaltenden funktionellen gruppen wie alkohole, ether, aldehyde, ketone, ester, anorganische ester, azetate, epoxide und peroxide
WO2006084048A1 (en) 2005-02-02 2006-08-10 Jalin Technologies, Llc Bio-diesel fuel and manufacture of same
US20060199970A1 (en) 2005-03-01 2006-09-07 Michigan State University, Board Of Trustees Operating Process for production of a composition useful as a fuel

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE577436A (ru) * 1958-04-09
DE1127339B (de) * 1960-11-22 1962-04-12 Wacker Chemie Gmbh Verfahren zur Gewinnung von alkohol- und wasserfreien Acetalen durch extraktive Destillation
US3748344A (en) * 1971-12-27 1973-07-24 Monsanto Co Cyclic ketals and acetals of norbornane carboxyaldehyde
US5268007A (en) * 1986-12-29 1993-12-07 The Lubrizol Corporation Dioxolanes and thio analogs, derivatives thereof and lubricants and fuels containing same
US4792411A (en) * 1986-12-29 1988-12-20 The Lubrizol Corporation Dioxolanes and thio analogs, derivatives thereof and lubricants and fuels containing same
US6096692A (en) * 1994-08-29 2000-08-01 Kao Corporation Synthetic lubricating oil
US6514299B1 (en) * 2000-11-09 2003-02-04 Millennium Fuels Usa, Llc Fuel additive and method therefor
ES2201894B2 (es) * 2002-01-18 2005-03-01 Industrial Management, S.A Procedimiento para producir combustibles biodiesel con propiedades mejoradas a baja temperatura.
DE10312346A1 (de) * 2003-03-20 2004-09-30 Bayer Healthcare Ag Kontrolliertes Freisetzungssystem
US8419810B2 (en) * 2004-02-24 2013-04-16 IFP Energies Nouvelles Method for producing biofuels, transforming triglycerides into at least two biofuel families: fatty acid monoesters and ethers and/or soluble glycerol acetals

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB811406A (en) 1956-03-02 1959-04-02 Basf Ag Additives for gasoline fuels for internal combustion engines
US4390344A (en) 1980-03-26 1983-06-28 Texaco Inc. Gasohol maintained as a single mixture by the addition of an acetal, a ketal or an orthoester
US4390345A (en) 1980-11-17 1983-06-28 Somorjai Gabor A Fuel compositions and additive mixtures for reducing hydrocarbon emissions
US4541836A (en) 1982-12-09 1985-09-17 Union Carbide Corporation Fuel compositions
WO1989003242A2 (en) 1987-10-14 1989-04-20 Fuel Tech, Inc. Process for the reduction of nitrogen oxides in an effluent
JPH07331262A (ja) 1994-05-31 1995-12-19 Tonen Corp パティキュレート低減用添加剤及び該添加剤を用いたディーゼルエンジン用燃料組成物
EP0718270A2 (de) 1994-12-21 1996-06-26 Wessendorf, Richard, Dr. Verfahren zur Herstellung von Polyolalkylethern
DE4445635A1 (de) 1994-12-21 1996-06-27 Veba Oel Ag Verfahren zur Herstellung von Polyolalkylethern
RU2068871C1 (ru) 1995-06-14 1996-11-10 Хорский гидролизный завод Добавка к бензину, топливная композиция
RU2129141C1 (ru) 1998-06-23 1999-04-20 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ТСП" Добавка к бензину, топливная композиция
ATE311428T1 (de) 1999-09-06 2005-12-15 Agrofuel Ab Treibstoff für diesel-, gasturbinen- und turboeinspritzmotoren mit mindestens vier verschiedenen sauerstoff enthaltenden funktionellen gruppen wie alkohole, ether, aldehyde, ketone, ester, anorganische ester, azetate, epoxide und peroxide
RU2148077C1 (ru) 1999-11-04 2000-04-27 Закрытое акционерное общество "Самарская нефтехимическая компания" Добавка к бензину и композиция, ее содержащая
FR2833607A1 (fr) 2001-12-19 2003-06-20 Inst Francais Du Petrole Compositions de carburants diesel contenant des acetals de glycerol
US20040025417A1 (en) 2001-12-19 2004-02-12 Institut Francais Du Petrole Diesel fuel compositions that contain glycerol acetal carbonates
RU2263135C2 (ru) * 2002-07-16 2005-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центр научных технологий "Стандарт" Многофункциональная добавка к моторному топливу
CA2530219A1 (en) 2003-06-24 2005-02-03 Michiel Arjaan Kousemaker Method for producing an oxygen-containing compound used as fuel additive, in particular in diesel fuels, gasoline and rapeseed methyl ester
RU2246527C1 (ru) * 2003-12-22 2005-02-20 Бакланов Анатолий Васильевич Многофункциональная антидетонационная добавка к моторному топливу
WO2006084048A1 (en) 2005-02-02 2006-08-10 Jalin Technologies, Llc Bio-diesel fuel and manufacture of same
US20060199970A1 (en) 2005-03-01 2006-09-07 Michigan State University, Board Of Trustees Operating Process for production of a composition useful as a fuel

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Methods of carbohydrate chemistry", 1967, MIR, pages: 165
A. TERNEY, MODERN METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY, vol. 2, 1981, pages 20

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101768485A (zh) * 2010-01-27 2010-07-07 陕西超能石化科技有限公司 大幅提高汽油辛烷值添加剂及制备方法
CN102229823A (zh) * 2011-06-10 2011-11-02 西安万德科技有限公司 一种萜烯碳酸异丙酯汽油抗爆剂

Also Published As

Publication number Publication date
US20110154725A1 (en) 2011-06-30
EP2298851A1 (en) 2011-03-23
EP2298851A4 (en) 2011-09-28
EA018090B1 (ru) 2013-05-30
EP2298851B1 (en) 2014-10-08
EA201001729A1 (ru) 2011-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009145674A1 (ru) Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива
Shirazi et al. Effects of blending C3-C4 alcohols on motor gasoline properties and performance of spark ignition engines: A review
WO2001053436A1 (en) Motor fuel for spark ignition internal combustion engines
US20150113860A1 (en) Fuel compositions comprising hydrophobic derivatives of glycerine
US20100299991A1 (en) Hydroxymethylfurfural Ethers from Sugars and Olefins
AU2002223787A1 (en) Fuel composition
NO136201B (ru)
BR112018002482B1 (pt) Método para produzir uma formulação de combustível de gasolina
Olson et al. A concise review of glycerol derivatives for use as fuel additives
RU2365617C1 (ru) Октаноповышающая добавка к бензину
US20150376523A1 (en) Integrated process for the preparation of compounds useful as fuel components
JPH0558038B2 (ru)
WO2010011156A1 (ru) Автомобильное топливо и способ его получения
ITMI20091753A1 (it) Composizione di gasolio comprendente dietil carbonato da bioetanolo
MX2014005821A (es) Hidrogeno peroxido de terc-butilo (tbhp) como aditivo de diesel.
CN102627985B (zh) 汽、柴油添加剂组合物及其制备方法和用途
RU2522764C2 (ru) Способ получения оксигенатов, повышающих эксплуатационные свойства топлив для двигателей внутреннего сгорания (варианты)
RU2475472C2 (ru) Топливная композиция
JP2006022253A (ja) 低公害燃料
WO2014087369A1 (en) Homogeneous fuel blend and method of preparing the blend
RU2641108C1 (ru) Альтернативное топливо для автомобилей
Kremer et al. Butyl ethers and levulinates
RU2805916C1 (ru) Альтернативное топливо для бензиновых двигателей
RU2734918C1 (ru) Альтернативное автомобильное топливо для бензиновых двигателей, содержащее производное фурфурола
RU2068871C1 (ru) Добавка к бензину, топливная композиция

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09755123

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009755123

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201001729

Country of ref document: EA