DE60103920T2

DE60103920T2 - Antistatischer schmierzusatz für ultrawenigschwefeldieseltreibstoffe

Info

Publication number: DE60103920T2
Application number: DE60103920T
Authority: DE
Inventors: F. Mark WILKES; A. David Shirley DUNCAN; P. Shaun Kilburn CARNEY
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: CA2403136A1; US20040118033A1; US6793695B2; AU2001247349B2; WO2001088064A8; EP1328609A2; ES2222362T3; WO2001088064A3; WO2001088064A2; DE60103920D1; ATE269384T1; AU4734901A; EP1328609B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft verbesserte Kraftstoffzusammensetzungen mit niedrigem Schwefelgehalt, die eine verminderte statische Aufladung und gute Schmierfähigkeit aufweisen.
Als eine Folge der Raffinationsverfahren, die zur Verminderung des Dieselschwefel- und -aromatengehalts verwendet werden, benötigt die Mehrheit von Dieselkraftstoffen mit ultraniedrigem Schwefelgehalt (maximal 50 ppm w/w Schwefel), die gegenwärtig vertrieben werden, eine Behandlung mit einem Zusatz, um die Schmierfähigkeit wieder herzustellen. Eine weitere Folge der Schwefelentfernung von dem Kraftstoff ist eine Verminderung seiner elektrischen Leitfähigkeit. Der höhergradig isolierende Charakter des Kraftstoffs mit ultraniedrigem Schwefelgehalt stellt ein zusätzliches Risiko für Refiner, Ölfirmen und gleichsam Verbraucher aufgrund des möglichen Ausbildens von hohen statischen Ladungen dar. Ein statisches Aufladen kann während Pumpvorgängen auftreten. Bei solchen Vorgängen kann der Fluss einer Flüssigkeit mit niedriger Leitfähigkeit durch Röhren und Filter zusammen mit dem Platzen einer Flüssigkeitssäule und Spritzen während eines Tankbefüllens bei hoher Geschwindigkeit zu einem statischen Aufladen führen. Ein solches statisches Aufladen kann zu einer Funkenerosion mit einem katastrophalen Potential bei hochgradig entzündlichen Umgebungen führen.
Die Ableitung von statischer Ladung durch z. B. die Zugabe eines leitfähigkeitsverbessernden Additivs zu dem Kraftstoff wird eine zunehmend wichtige Aufgabe, da Dieselschwefelmengen stufenweise vermindert werden. Ein Feldexperiment zeigte, dass das Leitfähigkeitsadditiv eine verbesserte Leitfähigkeit innerhalb des Kraftstoffs bereitstellen sollte, um die Ausbildung einer statischen Ladung zu vermeiden, und keine ungewünschten Nebenwirkungen aufweisen sollte. Solche Nebenwirkungen können umfassen: Vermindern der Eigenschaften des Grundkraftstoffs, Wechselwirken mit Kurbelgehäuseschmierölen und Vermindern des Leistungsvorteils von Schmier- oder anderen Kraftstoffadditiven.
Der weltweite legislative Druck zur Verminderung von Automobilemissionen führte zu einer weit verbreiteten Verminderung von Schwefelmengen in Dieselkraftstoffen. Es wurde gezeigt, dass der in Dieselkraftstoffen vorhandene Schwefel mehrere nachteilige Folgen für die Umwelt aufweist.
Um die Emissions- und Kraftstoffwirksamkeitsziele zu erfüllen, untersuchen die Hersteller von Originalautomobilausrüstung die Verwendung von NOx-Fallen, Partikelfallen und Direkteinspritzungsverfahren. Solche Fallen- und Katalysatorsysteme neigen dazu, Schwefel nicht zu tolerieren, und folglich wurde eine weitere Kategorie für einen Dieselkraftstoff für Märkte mit erweiterten Erfordernissen für eine Emissionssteuerung eingeführt. Diese neue Dieselkategorie wird verwendet, um die saubersten Verbrennungskraftstoffe zu definieren, die benötigt werden, um anspruchsvolle zu verwendende Nachbehandlungstechnologien zu ermöglichen. Der neue "Dieselkraftstoff der Kategorie 4" spezifiziert "schwefelfreien" Diesel (maximal 5–10 ppm) (Reference World-Wide Fuel Charter, April 2000, herausgegeben von ACEA, Alliance of Automobile Manufacturers, EMA und JAMA). Dies ist die benötigte Spezifikation, um eine Einhaltung der Emissionserfordernisse über die gesamte verwendbare Lebenszeit dieser neuesten technologischen Generation von Fahrzeugen sicherzustellen. Kraftstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt und ultraniedrigem Schwefelgehalt werden auch zunehmend für herkömmliche Dieselmotoren benötigt, da Regierungen eine weitere Gesetzgebung zur Verminderung des Partikelgehalts einbringen.
Eine primäre Folge der Entfernung von Schwefel aus Kraftstoffen ist die Entfernung von vielen natürlichen Schmiereigenschaften des Kraftstoffs. Als eine sekundäre Folge werden die Mengen von leitenden Spezies wie Aromaten und Heteroaromaten während eines Hydrodesulfurierungsverfahrens bei der Raffination vermindert. Mit Zunahme der Konzentration an leitenden Spezies in einem Kraftstoff nehmen allgemein sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch das Potential einer statischen Aufladung zu. Dies setzt sich fort, bis ein maximales Aufladungspotential erreicht ist. Da die Leitfähigkeit über diesen kritischen Wert weiter ansteigt, wird die Aufladungswirkung durch Ableitung durch den Kraftstoff verbessert und die Funkenerosionsneigung wird vermindert. Ein statisches Aufladen ist daher am signifikantesten bei Kraftstoffen mit einer Leitfähigkeit um oder unter dem vorstehend beschriebenen kritischen Wert.
Die möglicherweise katastrophalen Probleme, die mit statischem Aufladen bei Kraftstoffpumpanwendungen in Verbindung stehen, wurden zuerst in der Düsenflugzeugindustrie in Angriff genommen, bei der die notwendigen hohen Pumpgeschwindigkeiten des Kraftstoffs mit niedrigem Schwefelgehalt (UK-Durchschnitt von 400 ppm w/w) zu einem unvermeidbaren statischen Aufladen führten. Das Problem einer statischen Aufladung ist derart, dass die Standardspezifikationen für Düsenflugzeugkraftstoffe den Zusatz eines Additivs zum Erhöhen ihrer Leitfähigkeit umfassen. Gewöhnlich wird mit einem Industriestandard-spezifizierten Additiv bei einer Menge von ~2 ppm w/w behandelt. Das Minimal-Leitfähigkeitserfordernis für Düsenflugzeugkerosin wird allgemein als 50 Picosiemens m^–1 angegeben.
In Dieselanwendungen war das Vorhandensein von hohen Konzentrationen an schwefelhaltigen Molekülen (> 500 ppm) ausreichend, um eine signifikante intrinsische Leitfähigkeit derart zu ergeben, dass Probleme einer statischen Aufladung kein Problem waren. Jedoch, als Schwefelmengen in Diesel vermindert wurden, erhöhte sich das Risiko einer statischen Aufladung während Pumpvorgängen signifikant. Dies führte zu mehreren Berichten von Tanklasterexplosionen in Europa nach der Einführung von Diesel mit ultraniedrigem Schwefelgehalt (ULSD) trotz der Verwendung von Erdungsanschlüssen. Diese Zwischenfälle waren spezifisch auf durch statische Aufladung induzierte Funkenentzündung von Kraftstoffdampf während Kraftstoffübertragungsvorgängen zurückzuführen.
Zunehmend wird die Zugabe von Schmieradditiven zu Diesel bei der Raffinerie bewirkt. Es ist daher wünschenswert, die Schmier- und Leitfähigkeitsprobleme, die mit ULSD verbunden sind, mit einer einzigen Additiveinheit anzugehen.
Die Öl- und Additivindustrien entwickelten eine große Reihe von Tests, um die Unschädlichkeitsleistung von Additiveinheiten und -komponenten zu bewerten. Erfindungsgemäß wird eine neue Schmier-/antistatische Additiveinheit bereitgestellt, die zum Erfüllen der Erfordernisse von ULSD-Kraftstoff geeignet ist.
Die erfindungsgemäßen Additiveinheiten stellen einen Schutz gegen die Ausbildung von statischer Ladung ohne signifikante unerwünschte Wirkungen auf die Kraftstoff- oder Schmieradditivleistung bereit. Die Möglichkeit einer Wechselwirkung zwischen antistatischen Additiven und typischen Schmiereinheiten und der sich ergebende mögliche Einfluss auf eine Produktleistung und schließlich auf eine Kraftstoffqualität werden minimiert.
Verschiedene Schmieradditive sind bekannt. Die US-PS 5,833,722 , Davies et al., 10. November 1998, beschreibt ein Verbessern der Schmierfähigkeit von Kraftstoffen mit niedrigem Schwefelgehalt durch Einbau eines schmierverbessernden Additivs wie eines Carbonsäureesters zusammen mit einer Stickstoffverbindung, die eine oder mehrere Substituenten der Formel >NR¹³ trägt, worin R¹³ eine Hydrocarbylgruppe mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen darstellt. Die europäische Patentanmeldung 798 364, 1. Oktober 1997, beschreibt ein Dieselkraftstoffadditiv, umfassend ein Salz einer Carbonsäure und eines aliphatischen Amins oder ein Amid, das durch Dehydratisierungskondensation davon erhalten wird. Das Additiv vermindert die Menge an Ablagerungen und verbessert die Schmierfähigkeit des Kraftstoffs. Es soll auch Antiverschleißeigenschaft an den Dieselkraftstoff mit niedrigem Schwefelgehalt verleihen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Kraftstoffzusammensetzung, die verbesserte antistatische Eigenschaften aufweist, bereitgestellt, umfassend:
einen flüssigen Kraftstoff, der weniger als 500 Gewichtsteile pro Million Schwefel enthält,
0,001 bis 1 Gewichtsteil pro Million mindestens eines Hydrocarbylmonoamins oder N-Hydrocarbyl-substituierten Poly(alkylenamins) und
10 bis 500 Gewichtsteile pro Million mindestens einer Fettsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eines Esters davon mit einem Alkohol oder Polyol mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen werden nachstehend durch nichtbegrenzende Veranschaulichung beschrieben.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffkomponente ist ein flüssiger Kraftstoff wie ein Kohlenwasserstoffkraftstoff, obwohl alkoholhaltige Kraftstoffe und natürliche Esterölkraftstoffe auch umfasst sind. Der Kraftstoff ist vorzugsweise ein Dieselkraftstoff. Die Dieselkraftstoffe, die erfindungsgemäß verwendbar sind, können ein jeglicher Dieselkraftstoff sein. Der Dieselkraftstoff macht typischerweise den Hauptanteil (mindestens etwa 90 Gew.-% und in einer Ausführungsform mindestens etwa 95 Gew.-%) der erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffzusammensetzung aus. Der Dieselkraftstoff umfasst diejenigen, die durch die ASTM-Spezifikation D396 definiert sind. Ein jeglicher Kraftstoff mit einem Siedebereich und einer Viskosität, die für eine Verwendung in einem Motor des Dieseltyps geeignet sind, kann verwendet werden. Diese Kraftstoffe weisen typischerweise eine Temperatur bei einem 90%igen Destillationspunkt von 300 bis 390°C und in einer Ausführungsform 330 bis 350°C auf. Die Viskosität von Dieselkraftstoffen reicht typischerweise von 1,3 bis 24 mm²/s (Centistokes) bei 40°C. Die Dieselkraftstoffe können als eine jegliche der Güten Nr. 1-D, 2-D oder 4-D klassifiziert werden, wie in ASTM D 975 mit dem Titel "Standard Specification for Diesel Fuel Oils" spezifiziert. Diese Dieselkraftstoffe können Alkohole und Ester enthalten.
Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe sind Kraftstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt oder schwefelfreie Kraftstoffe. Diese enthalten weniger als 500 oder 400 Teile pro Million Schwefel, vorzugsweise weniger als 200 oder 100 Teile pro Million. Die bevorzugten Kraftstoffe mit ultraniedrigem Schwefelgehalt enthalten weniger als 70 ppm, 50 ppm oder 40 ppm Schwefel und mehr bevorzugt weniger als 30 oder 20 Teile pro Million. Die so genannten schwefelfreien Kraftstoffe enthalten weniger als 10 oder 5 ppm oder sogar 1 ppm Schwefel. Der Schwefelgehalt kann durch das Testverfahren bestimmt werden, das in ASTM D 2622-87 mit dem Titel "Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by X-Ray Spectrometry" spezifiziert ist.
Die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt umfassen diejenigen, die durch Verfahren wie der Hydrodesulfurierung der Dieselkraftstofffraktion (die durch die atmosphärische Destillation von Rohöl erhalten wird) bei einer hohen Reaktionstemperatur unter einem hohen Wasserstoffpartialdruck oder unter Verwendung eines hochgradig aktiven Hydrodesulfurierungskatalysators erhalten werden, aber das Desulfurierungsverfahren ist nicht spezifisch begrenzt. Zusätzlich umfassen die erfindungsgemäßen Kraftstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt Kraftstoffe, die aus Komponenten mit niedrigem Schwefelgehalt gemischt sind, "Biodiesel"-Kraftstoffe und Kraftstoffe, die aus verschiedenen Gas-zu-Flüssigkeits-Verfahren abstammen.
Ein Leitfähigkeitstesten von Kraftstoffproben erfolgt gemäß ASTM 2624 unter Verwendung eines Emcee^TM-Digital-Leitfähigkeitsmessgeräts (Modell 1152), das einen Bereich von 0–2000 Picosiemens m^–1 (pSm^–1) aufweist. Das Instrument ist selbstkalibrierend und nullabgleichend und wird gemäß dem Verwenderhandbuch und Experimentierverfahren verwendet. Alle Leitfähigkeitswerte werden innerhalb des Temperaturbereichs von 17,3 bis 20,8°C gemessen. Alle Leitfähigkeitsmessungen sind in Picosiemens m^–1 angegeben, die auch als CU oder Leitfähigkeitseinheiten bekannt sind.
Die Variationen der Leitfähigkeit aufgrund der Konzentration und Art einer antistatischen Komponente (ASC) wird auf zwei Wegen bewertet. Anfangsexperimente erfolgen, in denen eine Leistung der einzelnen Komponenten alleine in dem additivfreien ULSD getestet wird. Diese Tests werden ohne die erfindungsgemäßen Schmieradditive abgeschlossen, um die Hauptfunktion und -leistung der Testkomponenten zu bewerten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 sind die Komponenten 1 und 2 käufliche antistatische Additivzusammensetzungen, die als Tolad^TM 3511 bzw. Tolad^TM 3512 erhältlich sind. Es wird angenommen, dass Komponente 1 eine Formulierung von 1–5% N-Alkylpropylendiamin zusammen mit 1–5% Ethandiol, 10–30% 2-Butoxyethanol und 30–60% leichtem aromatischem Lösungsmittelnaphtha ist. Es wird angenommen, dass Komponente 2 eine Formulierung von 1–5% Cocoalkylamin zusammen mit 1–5% Ethandiol, 5–10% Methylisobutylketon, 10–30% 2-Butoxyethanol und 30–60% Alkylbenzolen (C₉-C₁₀) ist.
Tabelle 1: Leitfähigkeit in Picosiemens m^–1
Es wird festgestellt, dass die Leitfähigkeit des ULSD signifikant unter diejenige fällt, die für Düsenflugzeugkraftstoffanwendungen (50 Picosiemens m^–1) benötigt wird, und dass sie als solche zu Ableitungsproblemen von statischer Ladung während einer Übertragung führen kann. Jede ASC erhöht eventuell die Kraftstoffleitfähigkeit auf annehmbare Niveaus. Weitere Tests erfolgen, in denen die käuflichen antistatischen Komponenten 1 und 2 zusammen mit den erfindungsgemäßen Schmiereinheiten (LP) in ULSD verwendet werden. Die Schmiereinheiten werden ausgewählt, um diejenigen darzustellen, die eine Vielzahl von Leis tungsniveaus in dem Diesel-HFRR-Schmiertest (nachstehend beschrieben) bereitstellen.
Die Schmiereinheit wird an die Formulierung 10 bis 500 Gewichtsteile pro Million, vorzugsweise 20 bis 300 ppm und mehr bevorzugt 25 bis 210 ppm mindestens einer Fettsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eines Esters davon mit einem Alkohol oder Polyol mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen zuführen. Die Fettsäure kann ein Gemisch von Fettsäuren sein und vorzugsweise enthält sie durchschnittlich 16 bis 20 Kohlenstoffatome, d. h. etwa 18 Kohlenstoffatome. Die Fettsäure oder -säuren können lineare oder verzweigte und gesättigte oder ungesättigte Säuren sein. Ein Beispiel für ein geeignetes käufliches Säurematerial ist Tallölfettsäure, von dem angenommen wird, dass es ein Gemisch von vorherrschend Öl- und Linolsäuren ist. Beispiele für Ester umfassen Methyl- und Ethylester und Glycerinester wie Glycerinmonooleat und -dioleat.
Drei Schmiereinheiten werden als beispielhaft dargestellt.
LP-A ist eine Zusammensetzung von mehr als 60 Gew.-% Tallölfettsäure (TOFA) zusammen mit Lösungsmittel, Korrosionsinhibitor und Demulgator.
LP-B ist eine Zusammensetzung aus 15–40% Tallölfettsäure zusammen mit Antioxidationsmittel, Korrosionsinhibitor und Lösungsmitteln.
LP-C ist eine weitere Zusammensetzung aus 15–40% Tallölfettsäure zusammen mit Antioxidationsmittel, Korrosionsinhibitor, Dispergiermittel, Demulgator, Antischaummittel und Lösungsmitteln.
Die Testergebnisse von Zusammensetzungen, die diese Schmiereinheiten (dargestellt als Menge an Tallölfettsäure ["TOFA"]) enthalten, sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2: Leitfähigkeit (in pSm^–1) von ULSD in Gegenwart von Kombinationen von Schmiereinheiten und antistatischen Zusammensetzungen
LP-A weist einen geringen Einfluss auf die Leitfähigkeit des ULSD ohne eine antistatische Zusammensetzung auf. Die Reaktion auf jede ASC ist ähnlich zu derjenigen, die bei den Anfangstests mit ULSD allein festgestellt wurde, ist aber in jedem Fall gemäßigt.
In dem Fall von LP-B ist die Leitfähigkeit des ULSD ohne eine antistatische Zusammensetzung bei Einbau der LP leicht erhöht. Die Reaktion des sich ergebenden ULSD mit Additiv auf die antistatischen Additive steht im Gegensatz zu derjenigen, die für den gleichen ULSD festgestellt wird, wenn er mit LP-A behandelt wird. Mit LP-B sind ASC-1 und ASC-2 beim Erhöhen der Leitfähigkeit des ULSD bei den gegebenen Behandlungsmengen wirksam. Ein Vergleich zwischen der Leitfähigkeit des ULSD und des mit LP-B behandelten ULSD, wenn beide mit ASC-1 und ASC-2 bei 2 ppm behandelt werden, zeigt, dass die Kombination von LP-B und den antistatischen Komponenten eine synergistische Wirkung auf eine Erhöhung der Leitfähigkeit aufweist.
Die antistatische Zusammensetzung umfasst im Allgemeinen mindestens ein Hydrocarbylmonoamin oder N-Hydrocarbyl-substituiertes Poly(alkylenamin). Der Hydrocarbylsubstituent ist vorzugsweise eine Alkylgruppe, die linear, verzweigt oder cyclisch sein kann. Der Hydrocarbylsubstituent enthält ausreichend Kohlenstoffatome, um die Aminverbindung in geeigneten Kohlenwasserstofflösungsmitteln und Dieselkraftstoff löslich zu machen. Er enthält typischerweise 5 bis 20 oder vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatome. Das Poly(alkylenamin) kann einen oder mehrere solcher Hydrocarbylsubstituenten bis maximal zu der Zahl an austauschbaren Wasserstoffatomen tragen, die ansonsten in dem Molekül vorhanden sein würden. Vorzugsweise ist ein solcher Substituent vorhanden.
Die Kohlenwasserstoffgruppe kann auch Gemische von Alkylgruppen umfassen, die für natürlich vorkommende Materialien charakteristisch sind. Die Alkylgruppen können linear, verzweigt oder cyclisch sein und können gesättigt oder ungesättigt sein. In einer Ausführungsform ist das Hydrocarbylamin Cocoamin, von dem angenommen wird, dass es ein Gemisch von C₈- bis C₁₈-Aminen ist, einschließlich insbesondere C₁₄- bis C₁₈-Aminen.
Das Poly(alkylenamin), das den Hydrocarbylsubstituenten trägt, kann 2 bis 6 Stickstoffatome enthalten. Es ist vorzugsweise ein Alkylendiamin, mehr bevorzugt ein Propylendiamin wie 1,3-Propylendiamin oder 1,2-Propylendiamin.
Die wirksame Menge der aktiven antistatischen Chemikalie, die in einer gegebenen Formulierung bereitgestellt wird, wird sowohl von der Menge an zugesetzter antistatischer Zusammensetzung als auch der Menge an aktiver Chemikalie in dieser Zusammensetzung abhängen. Erfindungsgemäß beträgt die Menge an antistatischer Zusammensetzung am allgemeinsten 0,1 bis 5 Gewichtsteile pro Million, vorzugsweise 0,5 bis 4 Teile pro Million, mehr bevorzugt 1 bis 3 Teile pro Million. Da die Menge an aktiven Komponenten in ASC-1 und ASC-2 1 bis 5% beträgt, wird dies einer tatsächlichen Behandlungsmenge von 0,001 bis 0,25 oder sogar 1 Teil pro Million in einer breiten Ausführungsform entsprechen. Dementsprechend würden mehr bevorzugte Ausführungsformen Behandlungsmengen der aktiven Komponente von 0,005 bis 0,2 ppm, 0,01 bis 0,15 ppm, 0,02 bis 0,1 ppm und 0,04 bis 0,08 ppm widerspiegeln.
Die wirksame Menge des Schmieradditivs wird in ähnlicher Weise sowohl von der Menge der zugesetzten Additivzusammensetzung als auch der Menge der aktiven Chemikalie in dieser Zusammensetzung abhängen. Erfindungsgemäß beträgt die Menge des Schmieradditivs, ausgedrückt als die Menge an aktiver Komponente (wie Tallölfettsäure), am allgemeinsten 10 bis 500 Gewichtsteile pro Million, vorzugsweise 20 oder 40 bis 300 ppm, 50 bis 250 ppm oder 60 bis 210 ppm.
Erfindungsgemäß sind auch die antistatischen Additive und Schmieradditive in einer Konzentratform umfasst, die zu einem flüssigen Kraftstoff gegeben werden kann, um die vorstehend beschriebenen Gemische zu erhalten. Konzentrate sind bekannt und umfassen im Allgemeinen die aktiven chemischen Komponenten in einem Verdünnungsmittel oder Lösungsmittel in einer konzentratbildenden Menge. Das Verdünnungsmittel für eine Kraftstoffanwendung ist normalerweise ein verbrennbares Lösungsmittel. Dessen Menge wird den Rest des Konzentrats nach Berücksichtigen der antistatischen Formulierung, der Schmieradditivformulierungen und jeglicher anderer herkömmlicher Komponenten, die in dem Konzentrat vorhanden sein können, umfassen. Typischerweise wird ein Konzentrat zu einem Kraftstoff bei einer Menge von etwa 0,1% nach Gewicht oder nach Volumen gegeben. Dementsprechend kann die Konzentration der Komponenten innerhalb des Konzentrats etwa dreimal größer sein als in der endgültigen Kraftstoffzusammensetzung. Das heißt, die Menge des Hydrocarbylmonoamins oder N-Hydrocarbyl-substituierten Poly(alkylenamins) kann 1 bis 1000 Gewichtsteile pro Million betragen und die Menge der Fettsäure oder des Esters kann 1 bis 50 Gew.-% des Konzentrats betragen.
Die meisten Dieselkraftstoffe, die eine Behandlung mit einem antistatischen Additiv benötigen, müssen auch mit einem Schmieradditiv behandelt werden. Eine Hauptbewertung von antistatischen Additiven muss daher die Untersuchung der Wirkung des antistatischen Additivs auf die Leistung von typischen Schmiereinheiten sein. In diesem Test wird die Wirkung der antistatischen Komponenten 1 und 2 auf die Leistung jeder der drei Schmiereinheiten A, B und C bewertet.
Ein HFRR-Schmiertesten erfolgt gemäß dem Testverfahren CEC RF-06-A-96 unter Verwendung des gleichen additivfreien ULSD-Kraftstoffs, wie er bei dem Leitfähigkeitstest verwendet wird. Die antistatischen Formulierungen werden bei einer Konzentration einer oberen Behandlungsmenge von 2 ppm getestet. Die Menge der Schmiereinheit ist die gleiche wie bei dem Test für Tabelle 2. Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 3 als berichtigte Verschleißkratzerdurchmesser (WSD) in μm angegeben. Die HFRR-Testvarianz beträgt etwa ±30 μm. Der europäische Standard für Dieselkraftstoff, EN590, spezifiziert einen Maximalwert für WSD von 460 μm.
Tabelle 3: Verschleißkratzerdurchmesser in μm
Der Zusatz einer jeden LP führt zu signifikanten Verbesserungen der Antiverschleißleistung des ULSD-Kraftstoffs, der ohne die Additivbehandlung den EN590-Standard nicht erfüllt.
Wie hierin verwendet, wird der Begriff "Hydrocarbylsubstituent" oder "Hydrocarbylgruppe" in seiner herkömmlichen Bedeutung verwendet, die dem Fachmann bekannt ist. Insbesondere betrifft er eine Gruppe, die ein Kohlenstoffatom, das direkt an den Rest des Moleküls gebunden ist, und einen vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter aufweist. Beispiele für Hydrocarbylgruppen umfassen:
Hydrocarbylsubstituenten, d. h. aliphatische (z. B. Alkyl- oder Alkenyl-), alicyclische (z. B. Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-) Substituenten und aromatisch-, aliphatisch- und alicyclisch-substituierte aromatische Substituenten als auch cyclische Substituenten, wobei der Ring durch einen weiteren Teil des Moleküls vervollständigt wird (z. B. bilden zwei Substituenten zusammen einen Ring),
substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten, d. h. Substituenten mit Nicht-Kohlenwasserstoffgruppen, die im Zusammenhang mit der Erfindung den vorherrschenden Kohlenwasserstoffsubstituenten nicht verändern (z. B. Halogen-(insbesondere Chlor- und Fluor-), Hydroxy-, Alkoxy-, Mercapto-, Alkylmercapto-, Nitro-, Nitroso- und Sulfoxygruppen),
Heterosubstituenten, d. h. Substituenten, die, während sie einen vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter im Zusammenhang mit der Erfindung aufweisen, von Kohlenstoffatomen verschiedene Atome in einem Ring oder einer Kette enthalten, der/die ansonsten aus Kohlenstoffatomen aufgebaut ist. Heteroatome umfassen Schwefel-, Sauerstoff-, Stickstoffatome und umfassen Substituenten wie Pyridyl-, Furyl-, Thienyl- und Imidazolylsubstituenten. Im Allgemeinen werden nicht mehr als zwei, vorzugsweise nicht mehr als ein Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituent für jeweils 10 Kohlenstoffatome in der Hydrocarbylgruppe vor handen sein. Typischerweise wird kein Nicht-Korlenwasserstoffsubstituent in der Hydrocarbylgruppe vorhanden sein.
Es ist bekannt, dass einige der vorstehend beschriebenen Materialien in der Endformulierung wechselwirken können, so dass die Komponenten der Endformulierung von denjenigen, die anfangs zugesetzt werden, verschieden sind. Zum Beispiel können Metallionen (von z. B. einem Detergenz) zu anderen sauren Stellen anderer Moleküle wandern. Die dadurch gebildeten Produkte, einschließlich der Produkte, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in ihrer beabsichtigten Verwendung gebildet werden, können einer einfachen Beschreibung nicht zugänglich sein. Nichtsdestotrotz sind alle solche Modifikationen und Reaktionsprodukte innerhalb des Umfangs der Erfindung eingeschlossen. Erfindungsgemäß ist diejenige Zusammensetzung eingeschlossen, die durch Mischen der vorstehend beschriebenen Komponenten hergestellt wird.
Wenn nicht anders angegeben, soll jede Chemikalie oder Zusammensetzung, auf die hierin Bezug genommen wird, als ein Material von käuflicher Güte angesehen werden, das die Isomere, Nebenprodukte, Derivate und andere solche Materialien enthalten kann, von denen normalerweise verstanden wird, dass sie in der käuflichen Güte vorhanden sind. Jedoch wird die Menge einer jeden chemischen Komponente ausschließlich eines jeglichen Lösungsmittels oder Verdünnungsöls angegeben, das herkömmlich in dem käuflichen Material vorhanden sein kann, wenn nicht anders angegeben. Es soll verstanden werden, dass die oberen und unteren Mengen-, Bereichs- und Verhältnisgrenzen, die hierin angegeben sind, unabhängig kombiniert werden können.

Claims

Kraftstoffzusammensetzung, die verbesserte antistatische Eigenschaften aufweist, umfassend: (a) einen flüssigen Kraftstoff, der weniger als 500 Gewichtsteile pro Million Schwefel enthält, (b) 0,001 bis 1 Gewichtsteil pro Million mindestens eines Hydrocarbylmonoamins oder N-Hydrocarbyl-substituierten Poly(alkylenamins) und (c) 10 bis 500 Gewichtsteile pro Million mindestens einer Fettsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eines Esters davon mit einem Alkohol oder Polyol mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff ein Dieselkraftstoff ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff weniger als 50 Teile pro Million Schwefel enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff weniger als 10 Teile pro Million Schwefel enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Material in (b) ein Hydrocarbylmonoamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Hydrocarbylmonoamin gemischte C₈- bis C₁₈-Alkylamine umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Hydrocarbylmonoamin Cocoalkylamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Material in (b) ein N-Hydrocarbyl-substituiertes Poly(alkylenamin) ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das N-Hydrocarbyl-substituierte Poly(alkylenamin) ein Alkyl-substituiertes Alkylendiamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das N-Hydrocarbyl-substituierte Poly(alkylenamin) ein Alkyl-substituiertes Propylendiamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Alkylgruppe 5 bis 20 Kohlenstoffatome enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Alkylgruppe 8 bis 18 Kohlenstoffatome enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge der Komponente (b) 0,01 bis 0,15 Gewichtsteile pro Million beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure in (c) 14 bis 20 Kohlenstoffatome enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure eine ungesättigte Säure umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure ein Gemisch aus Ölsäure und Linolsäure umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure Tallölfettsäuren umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure oder der Ester davon in (c) eine Fettsäure ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge der Komponente (c) 20 bis 300 Gewichtsteile pro Million beträgt.
Zusammensetzung, die durch Mischen der Komponenten von Anspruch 1 hergestellt wird.
Konzentrat, umfassend eine konzentratbildende Menge eines verbrennbaren Lösungsmittels und (b) 1 bis 1000 Gewichtsteile pro Million mindestens eines Hydrocarbylmonoamins oder N-Hydrocarbyl-substituierten Poly(alkylenamins) und (c) 1 bis 50 Gew.-% mindestens einer Fettsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eines Esters davon mit einem Alkohol oder Polyol mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen.