Октаноповышающая добавка к бензину

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ быть использовано для повышения детонационной стойкости автомобильного бензина. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения - расширение базы высокооктановых топлив, создание простой по составу,легко воспроизводимые октаноповышающие добавки к бензину на основе соединений, которые легко могут быть получены из доступных продуктов химического производства. Для этого, в качестве октаноповыщающей добавки используют циклические ацетиленовые спирты,описываемые общей формулой, вводится в автомобильному концентрации 0,5-12 мас(72) Гилажов Есенгали Гилажович Сериков Толеуш Пауеденович Козырев Денис Вениаминович Сулейменов Еркин Борисович Гилажов Фараби Есенгалиевич Муфтахова Данагул Аскаровна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Атырауский институт нефти и газа Министерства образования и науки Республики Казахстан Изобретение относится к производству автомобильного топлива,конкретно к октаноповышающим добавкам бензина, и может быть использовано для повышения детонационной стойкости автомобильного бензина. Получение товарных топлив обычно осуществляют путем смешивания продуктов,получаемых в процессе переработки нефти и различных добавок (антидетонаторов, оксигенатов,антиоксидантов и др.),улучшающих их эксплуатационные характеристики. Важнейшей эксплуатационной характеристикой бензина является его детонационная стойкость,характеризующая способность противостоять воспламенению при сжатии. Повышение детонационной стойкости,характеризуемой октановым числом (ОЧ), достигается введением в состав бензина антидетонационных добавок, в том числе оксигенатов. В качестве таковых могут выступать кислородсодержащие соединения и их смеси, включая простые и сложные эфиры, спирты,карбонильные соединения и продукты их взаимодействия. До сих пор в качестве антидетонаторов наиболее широко применяются металлосодержащие присадки(добавки). В результате использование подобных добавок почти половина всех вредных выбросов в атмосферу приходится на автомобильный транспорт. Одним из решений проблемы сокращения вредных выбросов является разработка технологии получения более экологичного и высокооктанового топлива (далее - топливо) путем замены, либо ограничением вредных добавок. В качестве замены в производстве топлива предложены индивидуальные вещества или их смеси(для получения синергетического антидетонационного эффекта) с металлорганическими соединениями. Например,ферроцен и его производные, ароматические амины,например- метиланилин, и их смеси, оксигенаты.(Данилов. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. - М Химия, 1996, с.102-108). Известен способ получения автомобильных бензинов путем смешивания прямогонного бензина,либо смешивания бензина марки А-76 с много компонентной добавкой,содержащей-метиланилин, антиокислитель, ферроцен, анилин,моющую присадку АВТОМАГ и алифатические С 1-С 5-спирты нормальные или разветвленные или их смеси, и или простые эфиры формулы ,где 1-С 3-алкил первичный или вторичный,С 3-С 5-алкил нормальный или разветвленный, или их смеси ( 2132359 опубл. 27.06.1999 г.). Недостатком этого способа является сложность приготовления присадок,дефицитом и дороговизной составляющих компонентов и в целом, топлива при их использовании. Известна многофункциональная добавка к бензину на основе этилового спирта,обеспечивающее повышение октанового числа. А именно снижение температуры помутнения,уменьшение токсичности выбросов, содержащее 2 наряду с этиловым спиртом -метиланилин,уксусный альдегид, кротоновый альдегид, этиловый эфир, присадку АВТОМАГ (2148077, опубл. 27.04.2000 г). Недостатком данного способа является присутствие азотсодержащих соединений,соответственно увеличение содержания в выхлопных газах оксидов азота и других компонентов,ухудшающих экологические показатели работы двигателя. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является добавка к бензину на основе этилового спирта ( 2068871,опубл. 10.11.1996 г.). В добавке содержится сорастворитель в качестве стабилизатора,представляющая собой отходы гидролизного производства этилового спирта из древесного сырья,т.н. альдегидно-эфиро-спиртовую фракцию в количестве 8-80. Входящие в добавку отходы представляют собой смесь алифатических спиртов С 3-С 5, сложных эфиров, этилового спирта,муравьиного и уксусного кислот, фурфорола и других органических соединений. Введение этой добавки в бензин в количестве 2-20 мас. позволяет повышать октановое число и получить автомобильное топливо. Недостатком добавки является то, что она недостаточно эффективно повышает октановое число бензина. Сложные трудноконтролируемые по составу смеси, включающие широкий спектр кислородсодержащих соединений. Большинство из них способны к переоксидным превращениям в процессе их автоокисления кислородом воздуха. При этом снижается химическая стабильность топлива, накапливаются карбоновые кислоты,вызывающие коррозию двигателя и емкостей для хранения топлива. Результат взаимодействия компонентов в такой сложной системе зависит не только от ее количественного и качественного состава, но и от других, не всегда поддающихся учету факторов, в частности характеристики исходного топлива, условий и технологии смешения, хранения, транспортировки и других внешних факторов. Включение в состав добавки большого количества компонентов усложняет технологию приготовления добавки и увеличивает ее стоимость и стоимость топлива. С практической точки зрения представляет интерес поиск более простых по составу добавок, обеспечивающих улучшение октановых характеристик и не ухудшающих при этом другие потребительские качества топлива. В этой связи заслуживает внимания циклические ацетиленовые спирты, получаемые конденсацией циклических кетонов с ацетиленом. Задачей настоящего изобретения является расширение базы высокооктановых топлив,создание простой по составу,легко воспроизводимой октаноповышающей добавки к бензину на основе соединений, которые легко могут быть получены из доступных продуктов химического производства. Технический результат достигается тем, что в качестве октаноповыщающей добавки используются циклические ацетиленовые спирты описываемые общей формулой, отличаются от всех известных оксигенатов(кислородсодержащих добавок к бензинам),используемых в настоящее время для повышения октанового число бензина. Определение октанового числа бензиновых композиций, содержащие предлагаемые добавки,проводили экспресс методом на измерителе детонационной стойкости бензинов на Октанометре ПЭ-7300 М (Фирма изготовитель ЗАО НПО Экросс), применяемом для быстрого определения октанового числа бензинов при контроле технологического процесса их изготовления, для проведения исследовательских работ, при приеме бензинов потребителем. При этом в качестве эталонов сравнения использованы параметры,которые соответствует ГОСТ Р 51313-99. Октаноповышающая способность предлагаемых добавок первоначально выявлено на модельных системах, в качестве которых были использованы стандартная смесь гептанизооктан 4060,характеризующаяся ОЧ (октановое число) 60 и чистый гептан, ОЧ которого, по определению равно к нулю. Как видно из таблицы 1, добавка циклических ацетиленовых спиртов значительно повышает октановое число модельной смеси по исследовательскому методу (ОЧИ) от 8,5 до 40,1 и моторному (ОЧМ) - от 3 до 11,8. Эффективность предложенных нами соединений,также определялась по приросту октанового числа и на бензинах прямой гонки из нефти, бензина риформинга (стабильного катализата) и на бензине коксования (УЗК). вводится в автобензин в концентрации 0,5 - 12 мас Указанные циклические ацетиленовые спирты получают одностадийным синтезом из доступных продуктов промышленного производства(циклогексанон, циклопентанон) по известной методике, путем конденсации циклических кетонов с ацетиленом, под влиянием порошкообразного едкого калия (И.Н.Назаров Избранные труды. - М. издательство АН СССР, 1960 г., с.76-83). Проведенный анализ известных технических решений показал, что предлагаемая совокупность компонентов новая,так как соединения,включающая циклические ацетиленовые спирты,описываемые общей формулой, в качестве октаноповышающей (оксигената) добавки к бензину предлагается использовать впервые. Циклические ацетиленовые спирты, как все известные октаноповышающие добавки(оксигенаты), в составе молекулы имеют третичные алкильные радикалы, гидроксильный радикал и дополнительно в их молекуле содержатся ацетиленовая группа. Таким образом, предложенные нами соединения Таблица 1 Октановое число модельной композиции гептанизооктан 4060, при введении циклических ацетиленовых спиртов Таблица 2 Октановое число прямогонного бензина, при введении циклических ацетиленовых спиртов Октановое число, ИМ Без С Прирост добавки добавки ОЧИ 67,6 Октановое число, ММ Без С Прирост добавк добавк ОЧМ и и 66,8 72,8 6,0 Октановое число, ИМ Без С Прирост добавки добавки ОЧИ Октановое число, ММ Без С Прирост добавк добавк ОЧМ и и Октановое число прямогонного стабильного катализата ЛГ (бензина риформинга), при введении циклических ацетиленовых спиртов Октановое число бензина УЗК, при введении циклических ацетиленовых спиртов-//-// Результаты испытания показывают (таблица 2,3,4) что, применение предлагаемых добавок позволяет существенно повысить октановое число исходных бензинов. При этом видно, что во всех случаях этинилциклопентанол повышает октановое 4 С Прирост добавко ОЧИ й 90,1 6,3 91,5 6,7 92,3 7,5 93,0 8,2 96,3 11,5 98,9 14,5 104,5 20,1 91,1 8 92,5 9,4 94,2 11,1 С Прирост добавк ОЧМ ой 81,1 3 82,9 4,8 84,2 6,1 84,8 6,7 86,7 8,6 88,4 103 89,9 11,8 82,4 3,9 84,5 6 85,5 7 число исходных бензинов даже при его содержание в меньшем количестве, чем этинилциклогексанол. Примеры, иллюстрирующие изобретение. Пример 1. Этинилциклогексанол количестве 0,5 мас. по отношению к эталонной топливной смеси дала прирост на 8,5 ед. (ОЧИ) и 7,8 ед. (ОЧМ). Пример 2. Этинилциклогексанол(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 1 мас. по отношению к эталонной топливной смеси дала прирост на 21,3 ед. (ОЧИ) и 18,4 ед. (ОЧМ). Пример 3. Этинилциклогексанол(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 1,5 мас. по отношению к эталонной топливной смеси дала прирост на 32,1 ед. (ОЧИ) и 23,2 ед. (ОЧМ). Пример 4. Этинилциклопентанол(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 4 мас. по отношению к эталонной топливной смеси дала прирост на 33,7 ед. (ОЧИ) и 25,3 ед. (ОЧМ). Пример 5. Этинилциклопентанол(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 8 мас. по отношению к эталонной топливной смеси дала прирост на 38,9 ед. (ОЧИ) и 28,9 ед. (ОЧМ). Пример 6. Этинилциклопентанол(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 10 мас. по отношению к эталонной топливной смеси дала прирост на 40,1 ед. (ОЧИ) и 29,9 ед. (ОЧМ). Пример 7. Этинилциклогексанол(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 0,5 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 8,2 ед. (ОЧИ) и 6,0 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 1 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 13 ед. (ОЧИ) и 9,8 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 1,5 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 19,4 ед. (ОЧИ) и 12,5 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 2 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 25,7 ед. (ОЧИ) и 16,4 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 2,5 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 25,9 ед. (ОЧИ) и 16,7 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 4 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 27,4 ед. (ОЧИ) и 18,3 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятая в количестве 8 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 31,6 ед. (ОЧИ) и 21 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 12 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 35,6 ед. (ОЧИ) и 22,5 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 0,5 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 11 ед. (ОЧИ) и 9,3 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 1 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 22,8 ед. (ОЧИ) и 14,7 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 1,5 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 24,7 ед. (ОЧИ) и 17,4 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 2 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 27,1 ед. (ОЧИ) и 19 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 3 мас. по отношению к прямогонного бензина дала прирост на 29,5 ед. (ОЧИ) и 20,3 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 0,5 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 0,9 ед. (ОЧИ) и 0,6 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 1 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 2,6 ед. (ОЧИ) и 1,7 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 1,5 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 3,4 ед. (ОЧИ) и 2,1 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 2 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 3,7 ед. (ОЧИ) и 2,2 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 4 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 5,2 ед. (ОЧИ) и 3,4 ед.(1 этинилциклогексанол-1) с Ткип 179 С, взятый в количестве 8 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 8,2 ед. (ОЧИ) и 4,2 ед. риформинга дала прирост на 2,2 ед. (ОЧИ) и 1,3 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 1 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 3,7 ед. (ОЧИ) и 2 ед.(1 этинилциклопентанол-1) с Ткип 157 С, взятый в количестве 11,51 мас. по отношению к бензину риформинга дала прирост на 4,6 ед. (ОЧИ) и 2,6 ед.(коксование) дала прирост на 6,3 ед. (ОЧИ) и 3 ед.(коксование) дала прирост на 6,3 ед. (ОЧИ) и 4,8 ед.(коксование) дала прирост на 7,5 ед. (ОЧИ) и 6,1 ед.(коксование) дала прирост на 8,2 ед. (ОЧИ) и 6,1 ед.(коксование) дала прирост на 11,5 ед. (ОЧИ) и 8,6 ед. (ОЧМ). Пример 33 Этинилциклогексанол(коксование) дала прирост на 20,1 ед. (ОЧИ) и 11,8 ед. (ОЧМ). Пример 35. Этинилциклопентанол(коксование) дала прирост на 8 ед. (ОЧИ) и 3,9 ед.(коксование) дала прирост на 9,4 ед. (ОЧИ) и 6 ед.(коксование) дала прирост на 11,1 ед. (ОЧИ) и 7 ед.(ОЧМ). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Октаноповышающая добавка к бензину,отличающаяся тем, что в качестве добавки для повышения октанового числа бензина, применяются циклические ацетиленовые спирты. 2. Октаноповышающая добавка к бензину по п.1,отличающаяся тем, что в качестве циклических ацетиленовых спиртов используют соединения,описываемые общей формулой