DE60109936T2

DE60109936T2 - Additivzusammensetzung für mitteldestillatbrennstoffe und diese enthaltende mitteldestillat-brennstoffzusammensetzungen

Info

Publication number: DE60109936T2
Application number: DE60109936T
Authority: DE
Inventors: A. David Ashbourne DUNCAN; A. Glen BLYTHE; J. David Belper MORETON
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: ATE292665T1; EP1303577A1; DE60109936D1; WO2002006428A1; EP1303577B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Additivzusammensetzungen für Mitteldestillatbrennstoffe und Mitteldestillatbrennstoffzusammensetzungen, die Tendenzen dazu zeigen, die Bildung von Brennstoffinjektorablagerung merklich zu vermindern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mitteldestillatbrennstoffe werden in einer Reihe von Anwendungen verwendet wie bei einer Heizausrüstung und in Motoren, z.B. Flugzeugmotoren und Dieselmotoren. Die Brennstoffe werden häufig der Verbrennungskammer über Brennstoffinjektoren zugeführt. Da die Injektoren sich sehr nahe zu der Verbrennungskammer befinden, werden sie hohen Temperaturen ausgesetzt. Ablagerungen können aus einem Abbau des Brennstoffs entstehen, der erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.
Brennstoffadditive werden zur Verbesserung der Leistung verwendet. Eine große Vielzahl von Additiven ist bekannt, einschließlich Verbesserer der Cetanzahl, die die Entzündungsqualität des Brennstoffs verbessern, Stabilisatoren, Rauch-vermindernder Additive, Korrosionsinhibitoren und Detergenzien/Dispergiermitteln.
Dieselmotoren sind Motoren mit Kompressionszündung. Eine Kompression des Luft/Brennstoff-Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer erzeugt die Wärme, die benötigt wird, um den Brennstoff zu entzünden. In dem Dieselverbrennungsverfahren sind eine Kraftstoffaufbereitung und ein wirksames Mischen mit verfügbarer Luft beim Gewährleisten einer wirksamen Verbrennung unerlässlich. Die Brennstoffinjektionsausrüstung stellt die mechanischen Mittel dafür bereit, dies zu erreichen, und ihre Leistung ist entscheidend beim Steuern der Geschwindigkeit der Brennstoffinjektion und -atomisierung. Eine optimale Leistung wird nur dann erreicht, wenn das Brennstoffinjektionssystem frei von Ablagerungen ist und übereinstimmend mit den Spezifikationen des Herstellers eingestellt wird. Wie beschrieben, gibt es eine Tendenz für Kraftstoffe, dass sie Ablagerungen während einer Verteilung und Verbrennung bilden. Diese Ablagerungen können das Verbrennungsverfahren merklich beeinflussen.
Kritische Ablagerungen können sich in zwei grundlegenden Bereichen bilden. Eine Bildung von Gummi oder harzartigen Abbauprodukten kann in dem Injektionssystem auftreten. Probleme treten oft an isolierten Zylindern eines Motors auf, wobei die sich ergebende Fehlzündung einen Verlust an Leistung und einen erhöhten Abgasqualm verursacht. Kohlenstoffablagerungen auf Teilen von Injektoren, die heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt sind, beeinflussen sowohl einen Brennstofffluss als auch die Brennstoffatomisierung. Ein Verlust von Leistung, ein erhöhter Abgasqualm und ein schlechtes Starten sind deutliche Motorleistungsprobleme.
Ablagerungen können sich in anderen Bereichen bilden, die dem Brennstoff ausgesetzt sind.
Ein Fouling von Dieselbrennstoffinjektordüsen durch Brennstoff- und Ölabbauprodukte führt zu einem mangelhaften Versorgen hinsichtlich der Menge und Sprührichtung des zu der Verbrennungskammer zugeführten Brennstoffs. Fahrfähigkeitsschwierigkeiten, eine verminderte Brennstoffökonomie, nachteilige Emissionsleistung und ein Verschleiß des Kolbenlaufmantels sind einige der möglichen Folgen eines solchen Foulings.
Chemische Additive wurden verwendet, um eine Bildung von Ablagerungen zu steuern. Herkömmlicherweise sind diese Dispergiermittel des aschefreien Typs, d.h. sie sind im Wesentlichen frei von Metallen. Im Allgemeinen waren die Additive zahlreiche stickstoffhaltige Verbindungen.
Die Kosten sind eine Hauptüberlegung, wenn Materialien als leistungsverbessernde Additive für Brennstoffe in Betracht gezogen werden. Dispergiermittel werden allgemein bei Minimalmengen verwendet, um eine annehmbare Leistung bereitzustellen. Öl und andere Verdünnungsmittel werden häufig in Minimalmengen als Verdünnungsmittel für Dispergiermittel verwendet, um die Handhabung davon zu vereinfachen, z.B. die Viskosität zu vermindern, etc. Diese Verdünnungsmittel sind typischerweise Leichtölfraktionen, z.B. 100 Lösungsmittelneutralöle. Die als Ver dünnungsmittel verwendeten Öle werden normalerweise nicht dahingehend betrachtet, dass sie irgendeine signifikante Wirkung auf Detergie- oder Dispergiereigenschaften aufweisen.
Sugimoto, US-PS 6,051,039 , beschreibt Dieselbrennstoffzusammensetzungen, die eine Additivzusammensetzung enthalten, die durch Mischen oder Umsetzen A) mindestens einer Dicarbonsäure mit etwa 8 bis 500 Kohlenstoffatomen oder eines reaktiven Äquivalents davon und B) mindestens eines Amins mit etwa 6 bis etwa 80 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls mindestens einer Monocarbonsäure mit etwa 8 bis etwa 28 Kohlenstoffatomen oder eines reaktiven Äquivalents davon hergestellt wird.
Dorer, US-PS 3,658,494 , beschreibt Brennstoffzusammensetzungen, die eine Hauptmenge eines normalerweise flüssigen Brennstoffs und eine kleinere Menge einer Additivkombination umfassen, die mindestens eine Oxy-Verbindung, ausgewählt aus Monoethern von Glykolen und Polyglykolen, und mindestens ein brennstofflösliches Dispergiermittel umfasst, einschließlich unter anderem Imiden von im Wesentlichen gesättigten Carbonsäuren, die durch das Vorhandensein innerhalb des Acylrests von mindestens 30 aliphatischen Kohlenstoffatomen charakterisiert sind.
Wir haben nun festgestellt, dass Gemische von Monosuccinimid-artigen Dispergiermitteln und Ölen innerhalb eines bestimmten Viskositätsbereichs, die in spezifischen relativen Mengen verwendet werden, unerwarteterweise eine verbesserte Sauberkeit von Injektoren in Dieselmotoren und anderen Mitteldestillat-versorgten Vorrichtungen bereitstellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Additivzusammensetzung zum Verbessern von Mitteldestillatbrennstoffölen, die (A) 35 bis 55 Gewichtsteile eines Hydrocarbyl-substituierten Monosuccinimid-Dispergiermittels mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen in der Hydrocarbylgruppe und (B) 75 bis 40 Gewichtsteile eines Öls, das eine Viskosität von 300 bis 350 Centistokes bei 40°C aufweist, umfasst. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Brennstoffzusammensetzung, die eine Hauptmenge eines Mitteldestillatbrennstofföls und eine ausreichende Menge der Additivzusammensetzung umfasst, um 35 bis 55 Gewichtsteile (A) eines Hydrocarbyl-substituierten Monosuc cinimid-Dispergiermittels mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen in der Hydrocarbylgruppe und 75 bis 40 Gewichtsteile (B) eines Öls, das eine Viskosität von 300 bis 350 Centistokes bei 40°C aufweist, jeweils pro Million Gewichtsteile an Brennstofföl, bereitzustellen. In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermindern von Fouling von Brennstoffölinjektoren, das ein Versorgen einer Vorrichtung, die mit den Injektoren ausgestattet ist, mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzusammensetzung umfasst. In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Kompressionszündung, das ein Bereitstellen der erfindungsgemäßen Brennstoffölzusammensetzung als den Brennstoff umfasst, wodurch ein Fouling von Brennstoffölinjektoren des Motors vermindert wird.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie hierin verwendet, betrifft der Ausdruck "Kohlenwasserstoff" eine Gruppe, die ein reiner Kohlenwasserstoff ist, d.h. eine Verbindung aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen, die keine Heteroatome enthält. Die Begriffe "Hydrocarbylgruppe" oder "auf Kohlenwasserstoffbasis" bedeuten, dass die beschriebene Gruppe einen vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter innerhalb des Zusammenhangs der Erfindung aufweist. Hydrocarbylgruppen und Gruppen auf Kohlenwasserstoffbasis beinhalten Gruppen, die reine Kohlenwasserstoffe sind, d.h. sie enthalten lediglich Kohlenstoff- und Wasserstoffatome. Sie können auch Gruppen beinhalten, die Nichtkohlenwasserstoffsubstituenten oder -atome enthalten, die den vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter der Gruppe nicht verändern. Solche Substituenten können Halogen-, Alkoxy-, Nitrogruppen, etc. beinhalten. Diese Gruppen können auch Heteroatome enthalten. Geeignete Heteroatome werden dem Fachmann bekannt sein und beinhalten z.B. Schwefel-, Stickstoff- und Sauerstoffatome. Folglich können diese Gruppen, während sie hinsichtlich des Charakters vorherrschend Kohlenwasserstoffe im Zusammenhang mit der Erfindung bleiben, von Kohlenstoffatomen verschiedene Atome enthalten, die in einer Kette oder einem Ring vorhanden sind, die/der ansonsten aus Kohlenstoffatomen aufgebaut ist. Folglich sind die Begriffe "Hydrocarbylgruppe" und "auf Kohlenwasserstoffbasis" breiter als der Begriff "Kohlenwasserstoff", da alle Kohlenwasserstoffgruppen auch Hydrocarbylgruppen oder Gruppen auf Kohlenwasserstoffbasis sind, während die Hydrocarbylgruppen oder Gruppen auf Kohlenwasserstoffbasis, die Heteroatome enthalten, keine Kohlenwasserstoffgruppen sind.
Im Allgemeinen werden nicht mehr als etwa drei Nichtkohlenwasserstoffsubstituenten oder Heteroatome, und vorzugsweise nicht mehr als ein Nichtkohlenwasserstoff-substituent oder Heteroatom für jeweils 10 Kohlenstoffatome in den Hydrocarbylgruppen oder Gruppen auf Kohlenwasserstoffbasis vorhanden sein. Am meisten bevorzugt sind die Gruppen reine Kohlenwasserstoffe, d.h. sie sind im Wesentlichen frei von von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen verschiedenen Atomen.
Die Hydrocarbylgruppen und Gruppen auf Kohlenwasserstoffbasis sind vorzugsweise frei von acetylenischer Ungesättigtheit. Ethylenische Ungesättigtheit, falls vorhanden, wird im Allgemeinen derart sein, dass nicht mehr als eine ethylenische Bindung für jeweils 10 Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen vorhanden ist. Die Gruppen sind oft vollständig gesättigt und enthalten daher keine ethylenische Ungesättigtheit.
Wie in der Beschreibung und in den angehängten Ansprüchen verwendet, beinhalten die Singularformen "einer/eine/ein" und "der/die/das" den Plural, wenn nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Folglich beinhaltet z.B. ein Bezug auf ein Polymer Gemische von Polymeren, ein Bezug auf ein Acylierungsmittel beinhaltet Gemische von Acylierungsmitteln, etc.
Hydrocarbyl-substituiertes Succinimid-Dispergiermittel
Wie hierin beschrieben, umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ein Hydrocarbyl-substituiertes Monosuccinimid-Dispergiermittel mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen in der Hydrocarbylgruppe. Diese können durch die allgemeine Formel
dargestellt werden, worin R der Hydrocarbylsubstituent ist und X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Hydrocarbylgruppen mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise aliphatischen Hydrocarbylgruppen, -Alkylen-OR³-Gruppen, worin R³ H oder eine Hydrocarbylgruppe, vorzugsweise H oder eine Niederalkylgruppe ist, und Gruppen der Formel
worin n einen durchschnittlichen Wert von 1 bis 10 aufweist, die "Alkylen"-Gruppe 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist und jede Gruppe R₅ unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine aliphatische Gruppe oder eine Hydroxy-substituierte oder eine amino-aliphatische Gruppe mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen ist. Vorzugsweise ist die "Alkylen"-Gruppe eine Ethylen- oder Propylengruppe.
Erfindungsgemäß verwendete Monosuccinimide werden durch bekannte Verfahren hergestellt. Sie werden typischerweise dadurch hergestellt, dass ein Hydrocarbylgruppen-substituiertes Bernsteinsäureacylierungsmittel mit Ammoniak oder mindestens einem Amin mit mindestens einer kondensierbaren H-N<-Gruppe umgesetzt wird.
Hydrocarbylgruppen-substituierte Bernsteinsäureacylierungsmittel, die bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Monosuccinimid-Dispergiermittel verwendet werden, sind Hydrocarbylgruppen-substituierte Bernsteinsäuren und reaktive Äquivalente davon. Ein reaktives Äquivalent ist ein Reaktant, der in einer Weise reagieren wird, die ähnlich zu der einer Hydrocarbylgruppen-substituierten Bernsteinsäure ist, um Derivate zu bilden, die im Wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen, die aus der Bernsteinsäure erhalten werden. Zum Beispiel werden sich Anhydride, Niederalkylester, Säureniederalkylester und Acylhalogenide mit Aminen umsetzen, um im Wesentlichen ähnliche Produkte wie die entsprechenden Säuren zu bilden. Anhydride, Niederalkylester, Säureniederalkylester und Acylhalogenide werden alle dahingehend betrachtet, dass sie reaktive Äquivalente zu der entsprechenden Bernsteinsäure sind.
Die Gruppe "R" ist eine Hydrocarbylgruppe, vorzugsweise eine Gruppe auf Kohlenwasserstoffbasis. Mehr bevorzugt ist die Gruppe "R" eine aliphatische Gruppe. Die Hydrocarbylgruppe "R" enthält 30 bis 200 Kohlenstoffatome, oft von 30, öfter von 50 bis zu 100 Kohlenstoffatome. Die Hydrocarbylgruppe ist am meisten bevorzugt eine aliphatische Gruppe, die sich von homopolymerisierten und copolymerisierten Polyolefinen ableitet, wobei die Olefine, gewöhnlich 1-Olefine, 2 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten. Oft sind die Olefine niedere Olefine, vorzugsweise Ethylen, Propylen und Butene, typischerweise 1-Buten und Isobutylen und Gemische davon, insbesondere Isobutylen.
Wie hierin verwendet, definiert der Ausdruck "Polyolefin" ein Polymer, das sich von Olefinen ableitet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform leitet sich R von Polypropylen ab. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform leitet sich R von Ethylen-alpha-Olefin-Polymeren ab, einschließlich Ethylen-α-Olefin-Dien-Polymeren, insbesondere derjenigen, bei denen das Dien ein nicht konjugiertes Dien ist. Beispiele für solche Polymere sind die Ethylen-Propylen-Copolymere und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere.
Eine bevorzugte Quelle von Hydrocarbylgruppen R sind Polybutene, die durch Polymerisation eines C₄-Raffinationsstroms mit einem Butengehalt von 35 bis 75 Gew.-% und einem Isobutylengehalt von 15 bis 60 Gew.-% in Gegenwart eines Lewis-Säure-Katalysators wie Aluminiumtrichlorid oder Bortrifluorid erhalten werden. Diese Polybutene enthalten vorherrschend (mehr als 80% der gesamten sich wiederholenden Einheiten) sich wiederholende Isobutylen-Einheiten der Konfiguration
Diese Polybutene sind typischerweise monoolefinisch, d.h. sie enthalten nur eine olefinische Bindung pro Molekül.
In einer Ausführungsform sind die monoolefinischen Gruppen vorherrschend Vinylidengruppen, d.h. Gruppen der Formel
insbesondere diejenigen der Formel
obwohl die Polybutene auch andere olefinische Konfigurationen umfassen können.
In einer Ausführungsform ist das Polybuten im Wesentlichen monoolefinisch, wobei es mindestens 30 Mol-%, vorzugsweise mindestens 50 Mol-% Vinylidengruppen, öfter mindestens 70 Mol-% Vinylidengruppen umfasst. Solche Materialien und Verfahren zum Herstellen derselben sind in den US-PSen 5,071,919, 5,137,978, 5,137,980, 5,286,823 und 5,408,018 und in der veröffentlichten EP-Patentanmeldung 646103-A1 beschrieben. Sie sind z.B. unter den Handelsnamen ULTRAVIS^® (BP Chemicals) und GLISSOPAL^® (BASF) käuflich erhältlich.
In einer Ausführungsform ist der Hydrocarbylsubstituent eine Polyisobutenylgruppe mit einem M_n-Wert von 400 bis 2500, öfter 800 bis 1200.
Molekulargewichte der Polymere werden unter Verwendung bekannter in der Literatur beschriebener Verfahren bestimmt. Beispiele für Verfahren zur Bestimmung der Molekulargewichte sind Gelpermeationschromatographie (GPC) (auch als Größenausschlusschromatographie bekannt), Lichtstreuung und Dampfphasenosmometrie (VPO). Die GPC-Technik verwendet Standardmaterialien, gegen die die Proben verglichen werden. Um beste Ergebnisse zu erhalten, werden Standards verwendet, die chemisch ähnlich zu denjenigen der Probe sind. Zum Beispiel wird für Polystyrol-Polymere ein Polystyrol-Standard, vorzugsweise mit einem ähnlichen Molekulargewicht, verwendet. Wenn die Standards den Proben nicht ähnlich sind, können im Allgemeinen relative Molekulargewichte verwandter Polymere bestimmt werden. Zum Beispiel können unter Verwendung eines Polystyrol-Standards relative, aber nicht absolute Molekulargewichte für eine Reihe von Polymethacrylaten bestimmt werden. Diese und andere Verfahren sind in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben, einschließlich:
P.J. Flory, "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press (1953), Kapitel VII, Seiten 266-316,
"Macromolecules, an Introduction to Polymer Science", F.A. Bovey und F.H. Winslow, Herausgeber, Academic Press (1979), Seiten 296-312, und
W.W. Yau, J.J. Kirkland und D.D. Bly, "Modern Size Exclusion Liquid Chromatography", John Wiley and Sons, New York, 1979.
Bernsteinsäureacylierungsmittel und die Herstellung davon sind jeweils dem Fachmann bekannt. Sie werden zweckmäßigerweise dadurch hergestellt, dass ein Polyolefin mit Maleinsäure oder einem reaktiven Äquivalent davon umgesetzt wird. Reaktive Äquivalente sind Acylhalogenide, Ester, insbesondere Niederalkylester, Säureester und Maleinsäureanhydrid. Maleinsäureanhydrid ist bevorzugt. Die Umsetzung kann thermisch, d.h. durch einfaches Vereinigen und Erhitzen der Reaktanten, oder unter der Zugabe von Chlor während der Umsetzung erfolgen. Alternativ dazu kann der Maleinsäurereaktant mit einem halogenierten, gewöhnlich chlorierten, Polyolefin umgesetzt werden. Eine Monosuccinierung des Polyolefins ist erwünscht. Demzufolge werden typischerweise etwa 0,95 bis etwa 1,1, am meisten bevorzugt 1 Mol an Maleinsäure oder reaktivem Äquivalent davon mit 1 Mol, basierend auf dem M_n-Wert des Polyolefins, umgesetzt. Beispiele für Hydrocarbylgruppen-substituierte Bernsteinsäureacylierungsmittel und Verfahren für deren Herstellung sind in zahlreichen Patenten beschrieben, einschließlich der US-PSen 3,172,892, 3,454,607, 3,215,707 und 6,051,039.
Monosuccinimid-Dispergiermittel leiten sich von der Umsetzung der Bernsteinsäureacylierungsmittel mit Ammoniak oder mindestens einem Amin mit mindestens einer kondensierbaren primären Aminogruppe ab.
Die Amine können Monoamine oder Polyamine, typischerweise Polyamine, vorzugsweise Ethylenpolyamine, Aminsümpfe oder Aminkondensate sein. Die Amine können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein, einschließlich aliphatisch-substituierter cycloaliphatischer, aliphatisch-substituierter aromatischer, aliphatisch-substituierter heterocyclischer, cycloaliphatisch-substituierter aliphatischer, cycloaliphatisch-substituierter heterocyclischer, aromatisch-substituierter aliphatischer, aromatisch-substituierter cycloaliphatischer, aromatisch-substituierter heterocyclischer, heterocyclisch-substituierter aliphatischer, heterocyclisch-substituierter alicyclischer und heterocyclisch-substituierter aromatischer Amine, und sie können gesättigt oder ungesättigt sein.
Erfindungsgemäß verwendbare Monoamine enthalten im Allgemeinen 1 bis 24 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 12 und mehr bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Beispiele für primäre Monoamine, die erfindungsgemäß geeignet sind, beinhalten Methylamin, Propylamin, Butylamin, Cyclopentylamin, Dodecylamin, Allylamin, Cocoamin und Stearylamin.
Das Monoamin kann ein Alkanolamin der Formel: H₂N-R'-OH sein, worin R' eine bivalente Hydrocarbylgruppe mit etwa 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist. Die Gruppe -R'-OH in solchen Formeln entspricht der Hydroxyhydrocarbylgruppe. R' kann eine acyclische, alicyclische oder aromatische Gruppe sein. Typischerweise ist R' eine acyclische geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe wie eine Ethylen-, 1,2-Propylen-, 1,2-Butylen-, 1,2-Octadecylengruppe, etc.
Beispiele für Alkanolamine beinhalten Monoethanolamin, Propanolamin, etc.
Die Hydroxyamine können auch Ether-N-(hydroxyhydrocarbyl)amine sein. Diese sind Hydroxypoly(hydrocarbyloxy)-Analoga der vorstehend beschriebenen Hydroxyamine (diese Analoga beinhalten auch Hydroxyl-substituierte Oxyalkylen-Analoga). Solche N-(Hydroxyhydrocarbyl)amine können zweckmäßigerweise z.B. durch Umsetzen von Epoxiden mit Ammoniak hergestellt werden und können durch die Formel: H₂N-(R'O)_x-H dargestellt werden, worin x eine Zahl von 2 bis 15 ist und R' wie vorstehend beschrieben ist.
Andere geeignete Amine beinhalten Etheramine der allgemeinen Formel R₆OR¹NH₂ worin R₆ eine Hydrocarbylgruppe, vorzugsweise eine aliphatische Gruppe, mehr bevorzugt eine Alkylgruppe, mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, R¹ eine bivalente Hydrocarbylgruppe, vorzugsweise eine Alkylengruppe, mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, mehr bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist. Besonders bevorzugte Etheramine sind diejenigen, die unter dem Namen SURFAM^® erhältlich sind, hergestellt und vertrieben von Sea Land Chemical Co., Westlake, Ohio.
Das Amin kann auch ein Polyamin sein. Das Polyamin kann aliphatisch, cycloaliphatisch, heterocyclisch oder aromatisch sein. Beispiele für geeignete Polyamine beinhalten Alkylenpolyamine, hydroxyhaltige Polyamine, Polyoxyalkylenpolyamine, Arylpolyamine und heterocyclische Polyamine.
Alkylenpolyamine werden durch die Formel
dargestellt, worin n einen durchschnittlichen Wert von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7, mehr bevorzugt 2 bis 5 aufweist und die "Alkylen"-Gruppe 1 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 2 bis 6, mehr bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist. Jede Gruppe R₅ ist unabhängig ein Wasserstoffatom, eine aliphatische Gruppe oder eine Hydroxy-substituierte oder Amino-substituierte aliphatische Gruppe mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise ist R₅ H oder eine Niederalkylgruppe, am meisten bevorzugt H.
Alkylenpolyamine beinhalten Methylen-, Ethylen-, Butylen-, Propylen-, Pentylen- und andere Polyamine. Höhere Homologe und verwandte heterocyclische Amine wie N-Aminoalkyl-substituierte Piperazine sind auch eingeschlossen. Spezifische Beispiele für solche Polyamine sind Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tris(2-aminoethyl)amin, Propylendiamin, N,N-Dimethylaminopropylamin, Trimethylendiamin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin, Hexaethylenheptamin, Pentaethylenhexamin, Aminoethylpiperazin, etc.
Höhere Homologe, die durch Kondensieren von zwei oder mehreren der vorstehend beschriebenen Alkylenamine erhalten werden, sind in ähnlicher Weise geeignet sowie Gemische von zwei oder mehreren der vorstehend beschriebenen Polyamine, mit der Maßgabe, dass das sich ergebende kondensierte Amin mindestens eine primäre Aminogruppe enthält.
Ethylenpolyamine wie einige der vorstehend beschriebenen sind bevorzugt. Sie sind genau unter der Überschrift "Diamines and Higher Amines" in Kirk Othmers "Encyclopedia of Chemical Technology", 4. Ausgabe, Band 8, Seiten 74-108, John Wiley and Sons, New York (1993), und in Meinhardt et al., US-PS 4,234,435 , beschrieben, die beide hierdurch hierin durch eine Referenz für ihre Beschreibung von geeigneten Polyaminen eingeschlossen sind. Solche Polyamine werden am zweckmäßigsten durch die Umsetzung von Ethylendichlorid mit Ammoniak oder durch Umsetzung eines Ethylenimins mit einem Ring-öffnenden Reagens wie Wasser, Ammoniak, etc. hergestellt. Diese Reaktionen führen zu der Herstellung eines komplexen Gemisches von Polyalkylenpolyaminen, einschließlich cyclischer Kondensationsprodukte wie der vorstehend beschriebenen Piperazine. Ethylenpolyamin-Gemische sind geeignet. Schwere Polyamine, wie die in der US-PS 5,936,041 beschriebenen, sind auch geeignet.
Andere geeignete Arten von Polyamingemischen sind diejenigen, die sich aus einem Abstreifen der vorstehend beschriebenen Polyamingemische ergeben, um als Rückstand zurückzulassen, was oft als "Polyaminsümpfe" bezeichnet wird. Im Allgemeinen können Alkylenpolyaminsümpfe dadurch gekennzeichnet werden, dass sie weniger als zwei, gewöhnlich weniger als 1% (nach Gewicht) Material aufweisen, das unter etwa 200°C siedet. Eine typische Probe solcher Ethylenpolyaminsümpfe, die von der Dow Chemical Company aus Freeport, Texas, erhalten und als "E-100" bezeichnet wird, weist eine spezifische Dichte bei 15,6°C von 1,0168, einen Stickstoffgehalt von 33,15% und eine Viskosität bei 40°C von 121 Centistokes auf. Eine Gaschromatographieanalyse einer solchen Probe zeigt, dass sie etwa 0,93% "Leichte Enden" (am wahrscheinlichsten Diethylentriamin), 0,72% Triethylentetramin, 21,74% Tetraethylenpentamin und 76,61% Pentaethylenhexamin und Höheres (nach Gewicht) enthält. Diese Alkylenpolyaminsümpfe beinhalten cyclische Kondensationsprodukte wie Piperazin und höhere Analoga von Diethylentriamin, Triethylentetramin und dergleichen.
Ein weiteres geeignetes Polyamin ist ein Kondensationsprodukt, das durch Umsetzung mindestens einer Hydroxyverbindung mit mindestens einem Polyaminreaktanten, der mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe enthält, erhalten wird. Die Hydroxyverbindungen sind vorzugsweise mehrwertige Alkohole und Amine mit mehreren Alkoholgruppen. Vorzugsweise sind die Hydroxyverbindungen Amine mit mehreren Alkoholgruppen. Amine mit mehreren Alkoholgruppen beinhalten ein jegliches der vorstehend beschriebenen Monoamine, die mit einem Alkylenoxid (z.B. Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, usw.) mit zwei bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise zwei bis vier Kohlenstoffatomen umgesetzt werden. Beispiele für Amine mit mehreren Alkoholgruppen beinhalten Tri(hydroxypropyl)amin, Tris(hydroxymethyl)aminomethan, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol, N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylendiamin und N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylendiamin.
Polyaminreaktanten, die sich mit dem mehrwertigen Alkohol oder dem Amin mit mehreren Alkoholgruppen umsetzen, um die Kondensationsprodukte oder kondensierten Amine zu bilden, sind vorstehend beschrieben. Bevorzugte Polyaminreaktanten beinhalten Triethylentetramin (TETA), Tetraethylenpentamin (TEPA), Pentaethylenhexamin (PEHA) und Gemische von Polyaminen, wie die vorstehend beschriebenen "Aminsümpfe".
Die Kondensationsreaktion des Polyaminreaktanten mit der Hydroxyverbindung erfolgt bei einer erhöhten Temperatur, gewöhnlich bei 60°C bis 265°C, in Gegenwart eines Säurekatalysators.
Die Aminkondensate und Verfahren zum Herstellen derselben sind in Steckel (US-PS 5,053,152) beschrieben.
Die Polyamine können hydroxyhaltige Polyamine sein, mit der Maßgabe, dass sie mindestens eine kondensierbare primäre Aminogruppe enthalten. Diese beinhalten hydroxyhaltige Polyamin-Analoga von Hydroxymonoaminen, insbesondere alkoxylierte Alkylenpolyamine. Solche Polyamine können dadurch hergestellt werden, dass die vorstehend beschriebenen Alkylenamine mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Alkylenoxiden umgesetzt werden.
Spezifische Beispiele für alkoxylierte Alkylenpolyamine beinhalten N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin, N,N-Di(2-hydroxyethyl)ethylendiamin, Mono(hydroxypropyl)substituiertes Tetraethylenpentamin, N-(3-Hydroxybutyl)tetramethylendiamin, etc. Höhere Homologe, die durch Kondensation der vorstehend beschriebenen hydroxy-haltigen Polyamine über Aminogruppen oder über Hydroxygruppen erhalten werden, sind auch geeignet. Eine Kondensation über Aminogruppen führt zu einem höheren Amin, begleitet von einer Entfernung von Ammoniak, während eine Kondensation über die Hydroxygruppen zu Produkten führt, die Etherbindungen enthalten, begleitet von einer Entfernung von Wasser. Gemische von zwei oder mehreren von jeglichen der vorstehend beschriebenen Polyamine sind auch geeignet.
Die Polyamine können Polyoxyalkylenpolyamine sein, einschließlich Polyoxyethylen- und Polyoxypropylendiaminen und der Polyoxypropylentriamine mit durchschnittlichen Molekulargewichten von 200 bis 2000. Polyoxyalkylenpolyamine, einschließlich Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Polyaminen, sind z.B. unter dem Handelsnamen JEFFAMINE^® von der Texaco Chemical Co. käuflich erhältlich. Die US-PSen 3,804,763 und 3,948,800 enthalten Beschreibungen von Polyoxyalkylenpolyaminen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Polyamin ein heterocyclisches Polyamin sein. Die heterocyclischen Polyamine umfassen Aminoalkyl-substituierte heterocyclische Polyamine wie N-Aminoalkylthiomorpholine, N-Aminoalkylmorpholine, N-Aminoalkylpiperazine, N,N'-Bisaminoalkylpiperazine und Gemische von zwei oder mehreren dieser heterocyclischen Amine. Bevorzugte heterocyclische Amine sind die gesättigten 5- und 6-gliedrigen heterocyclischen Amine, die nur Stickstoff- oder Stickstoff- mit Sauerstoff- und/oder Schwefelatomen in dem Heteroring enthalten, insbesondere die Piperidine, Piperazine, Thiomorpholine, Morpholine, Pyrrolidine und dergleichen. Aminoalkyl-substituierte Piperidine, Aminoalkyl-substituierte Piperazine, Aminoalkyl-substituierte Morpholine, Pyrrolidin und Aminoalkyl-substituierte Pyrrolidine sind besonders bevorzugt. Gewöhnlich sind die Aminoalkylsubstituenten an einem Stickstoffatom substituiert, das einen Teil des Heterorings bildet. Spezifische Beispiele für solche heterocyclischen Amine beinhalten N-Aminopropylmorpholin, N-Aminoethylpiperazin und N,N'-Diaminoethylpiperazin.
Hydrazin und substituiertes Hydrazin können auch verwendet werden, um stickstoffhaltige carboxylische Dispergiermittel zu bilden. Mindestens eines der Stickstoffatome im Hydrazin muss zwei Wasserstoffatome enthalten, die direkt daran gebunden sind. Die Substituenten, die an dem Hydrazin vorhanden sein können, beinhalten Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkarylgruppen und dergleichen. Gewöhnlich sind die Substituenten Alkylgruppen, insbesondere Niederalkylgruppen, Phenyl- und substituierte Phenylgruppen wie Niederalkoxy-substituierte Phenylgruppen oder Niederalkyl-substituierte Phenylgruppen. Spezifische Beispiele für substituierte Hydrazine sind Methylhydrazin, N,N-Dimethylhydrazin, Phenylhydrazin, N-(para-Nitrophenyl)hydrazin, N-(para-Nitrophenyl)-N-methylhydrazin, Aminoguanidinbicarbonat und dergleichen.
Während einer Umsetzung des Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureacylierungsmittels mit dem primären Aminreaktanten kann sich ein Nichtmonosuccinimid zusammen mit Monosuccinimidprodukten bilden. Diese beinhalten Aminsalze, Amide und Imidazoline als auch Gemische davon. Wünschenswerterweise werden mindestens 50 Mol-% des Bernsteinsäureacylierungsmittels zu Monosuccinimid umgewandelt, mehr bevorzugt werden mindestens 75% zu Monosuccinimid umgewandelt.
Um das Monosuccinimid aus den Aminen herzustellen, werden ein oder mehrere der Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureacylierungsmittel und ein oder mehrere Amine erhitzt, gegebenenfalls in Gegenwart eines normalerweise flüssigen, im Wesentlichen inerten organischen flüssigen Lösungsmittels/Verdünnungsmittels, bei Temperaturen von 50°C bis zu dem Zersetzungspunkt eines jeglichen der Reaktanten oder des Produkts, aber normalerweise bei Temperaturen von 100 bis zu 300°C, mit der Maßgabe, dass 300°C nicht den Zersetzungspunkt eines Reaktanten oder des Produkts übersteigt. Temperaturen von 100°C, häufig 125°C bis 250°C werden normalerweise verwendet. Das Bernsteinsäureacylierungsmittel und das Amin werden in einer Menge umgesetzt, die ausreicht, um etwa ein halbes Mol bis zu etwa 1,1 Mol an primärem Amin pro Mol des Bernsteinsäureacylierungsmittels bereitzustellen.
Eine Succinimid-Herstellung, einschließlich einer Monosuccinimid-Herstellung, ist z.B. in den nachstehenden Patenten beschrieben: US-PSen 2,992,708, 3,018,291, 3,024,237, 3,100,673, 3,172,892, 3,219,666 und 3,272,746. Diese Patente beschreiben die Herstellung einer großen Vielzahl von Succinimid-artigen Dispergiermitteln.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen mehrere Succinimid-Verbindungen. Die Produkte der Beispiele 1 und 4 veranschaulichen die erfindungsgemäßen Additivzusammensetzungen als auch Mittel zum Herstellen derselben. Es soll verstanden werden, dass diese Beispiele den Umfang der Erfindung nicht begrenzen sollen. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile Gewichtsteile und die Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Wenn die Mengen in Volumenteilen angegeben sind, ist die Beziehung zwischen Gewichtsteilen und Volumenteilen wie Gramm zu Milliliter. Reaktionen erfolgen unter Stickstoff. Jegliche Filtrationen erfolgen unter Verwendung einer Diatomeenerde-Filterhilfe. Analytische Werte werden durch tatsächliche Analyse erhalten.
Beispiel 1
Ein Succinimid wird durch Umsetzen von Polyisobutylen (M_n-Wert von etwa 1000 mit etwa 90% terminalen Vinylidengruppen (Glissopal 1000, BASF))-Succinat mit 0,87 mol Tetraethylenpentamin (Union Carbide) pro Succinatgruppe (2,2 N pro C=O) als eine 60 Gew.-%ige aktive Lösung in SN350-Mineralöl erhalten.
Beispiel 2
Teil A
Ein 316-Edelstahlgefäß wird mit 21 Teilen Polyisobutylen, das einen M _n-Wert von etwa 1000 aufweist und etwa 83 bis 85 Mol-% terminale Vinylidengruppen enthält (Ultravis 10, BP Chemicals), beschickt und auf 170°C erhitzt. Der Druck wird auf 200 Kilopascal (kPa) eingestellt und die Temperatur auf 220°C, wie Maleinsäureanhydrid eingebracht wird, erhöht. Insgesamt 4 Teile (2 mol pro Mol an Polyisobutylen) werden zugegeben, der erste Teil über 0,25 Stunden, der Rest über 1,5 Stunden. Die Reaktion wird sodann 2 Stunden bei 228°C/200 kPa erhitzt. Stark verminderter Druck wird sodann angelegt und ein Überschuss an Maleinsäureanhydrid (1,6 Teile) wird entfernt. Der Reaktor wird mit Stickstoff druckfrei gemacht und auf 150°C abgekühlt und eine Probe wird entnommen. Diese Probe (0,1 Teile) wird als "reines PIBSA mit einem Molekulargewicht von 1000, unfiltriert" identifiziert. Der Rest des Materials wird sodann in ein Filterzufuhrgefäß überführt und 10 Teile Kohlenwasserstofflösungsmittel (80% hochsiedendes aromatisches Lösungsmittel/20% aliphatisches Lösungsmittel, CAROMAX 26, erhältlich von Carless Refining and Marketing, UK) und 30 Teile Filterhilfe werden zugegeben. Die Lösung wird filtriert, was 33 Teile Filtrat mit einer Verseifungszahl von 99 ergibt.
Teil B
10 Teile des Filtrats von Teil A dieses Beispiels werden in einen 316-Edelstahlreaktor gegeben und auf 175°C erhitzt. 1,8 Teile an HPAX (Polyethylenamindestillationssümpfe, Union Carbide, 0,87 mol HPAX, 2,6 N pro C=O) werden über 4 Stunden zugegeben. Die exotherme Reaktion wird auf 165°C abgekühlt, um ein übermäßiges Überkochen des Lösungsmittels abzustoppen. Das gesammelte Destillat sind 110 Teile Wasser und 480 Teile Lösungsmittel, die mit frischem Lösungsmittel in dem Produkt ersetzt werden, um die Konzentration konstant zu halten. Die Reaktion wird bei 165°C 2 Stunden gehalten, was 11,7 Teile Produkt mit 5,4% N ergibt.
Beispiel 3
Ein 1-Liter-Weithalsrundkolben wird mit 400 Teilen des Filtrats von Teil A von Beispiel 2 beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird unter Rühren auf 175°C unter einem positiven Druck an Stickstoff erhitzt, und an diesem Punkt wird Tetraethylenpentamin (52,8 Teile, 0,87 mol TEPA pro Bernsteinsäureanhydrid-Kopfgruppe, 2,2 N pro C=O) tropfenweise über einen druckausgleichenden Tropftrichter über 0,5 Stunden zugegeben. Eine Exotherme von 20°C wird festgestellt. Das Reaktionsgemisch wird sodann bei 175°C unter Rühren gehalten und der Stickstofffluss wird erhöht, um die Entfernung von Wasser über 3 Stunden zu unterstützen, was 428,8 Teile Produkt mit 4,4% N ergibt. Die Menge an gesammeltem Destillat sind 5 Teile Wasser und 9,9 Teile Lösungsmittel.
Beispiel 4
Ein Gefäß wird mit 1014,4 Teilen der Probe, die als "reines PIBSA mit einem Molekulargewicht von 1000, unfiltriert" bezeichnet und in Teil A von Beispiel 2 beschrieben ist und 434,7 Teilen SN350 Mineralöl (Total) beschickt. Die Materialien werden durch Rühren 0,5 Stunden bei 50°C gemischt. Die sich ergebende 60%ige Lösung wird sodann filtriert. Ein 1-Liter-Rundkolben wird mit 400 Teilen des Filtrats beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird sodann unter Rühren auf 175°C und einem positiven Druck von Stickstoff erhitzt, und an diesem Punkt wird Tetraethylenpentamin (TEPA) (51,7 Teile, 0,87 mol TEPA pro Bernsteinsäureanhydrid-Kopfgruppe, 2,2 N pro C=O) tropfenweise über einen druckausgleichenden Tropftrichter über einen Zeitraum von 0,5 Stunden zugesetzt. Eine Exotherme von 20°C wird festgestellt. Das Reaktionsgemisch wird sodann bei 175°C unter Rühren gehalten, und der Stickstofffluss wird erhöht, um die Entfernung von Wasser 3 Stunden zu unterstützen, was 436,7 Teile Produkt mit 3,9% N ergibt. Die Menge an gesammeltem Destillat beträgt 1,6 Teile.
Beispiel 5
Ein Succinimid wird wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Aminreaktant verwendet wird, um 1,81 N pro C=O bereitzustellen.
Beispiel 6
Ein Succinimid wird wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mineralöl 150 N ist.
Das Öl
Öle, die erfindungsgemäß verwendbar sind, können Mineralöle, synthetische Öle oder Pflanzenöle sein. Am häufigsten sind sie Mineralöle. Die Öle weisen eine Viskosität bei 40°C von 300 cSt bis 350 cSt auf.
Thermisch stabilere Öle sind bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Wasserstoff-behandelte Öle und Lösungsmittel-neutrale Öle.
Die erfindungsgemäßen Additivzusammensetzungen enthalten 75 bis 40 Gew.-% des Öls pro 35 bis 55 Gewichtsteile des Succinimid-Dispergiermittels.
Mitteldestillatbrennstoffe
Mitteldestillatbrennstoffe können sich von Erdöl oder von Pflanzenquellen oder Gemischen davon ableiten. Öfter sind sie für die erfindungsgemäßen Zwecke von Erdöl abgeleitete Materialien. Mitteldestillatbrennstofföle weisen typischerweise Siedepunkte von 80 bis 500°C auf. Diese beinhalten Heizöle, Kerosin, Düsenflugzeugbrennstoffe und Dieselbrennstoffe. Für alle diese Brennstoffarten ist vorgesehen, dass sie innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, aber Dieselbrennstoffe sind besonders bevorzugt. Diese sind Brennstofföle, die in dem Bereich von 160°C bis zu zwischen 290°C und 360°C sieden. Solche Materialien sind in der US-PS 5,997,592 , Shell Oil Co., beschrieben.
Eigenschaften von Dieselölen und Spezifikationen für verschiedene Güten davon sind in der Veröffentlichung "Ready Reference for Lubricant and Fuel Performance", Veröffentlichungs-Nr. 240-94R₅ (August, 1998) The Lubrizol Corporation, Seiten 84-92, angegeben.
Andere Materialien, die herkömmlicherweise als leistungsverbessernde Additive für Mitteldestillatbrennstoffe und insbesondere Dieselbrennstoffe verwendet werden, können in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in herkömmlichen Mengen eingebaut werden. Diese anderen Materialien beinhalten Kaltflussverbesserer, Stockpunkterniedriger, Lagerungsstabilisatoren, Korrosionsinhibitoren, Cetan-Verbesserer, antistatische Mittel, biozide Additive, Qualmunterdrückungsmittel. Diese Additive sind dem Fachmann bekannt. Beispiele für mehrere Arten dieser Additive sind in der US-PS 4,943,303 angegeben.
Erfindungsgemäße Additivzusammensetzungen werden dadurch hergestellt, dass die Komponenten (A) und (B) gemischt werden. In einer Ausführungsform kann das Mischen in dem Brennstoff stattfinden, nachdem jede Komponente der Additivzusammensetzung einzeln zu dem Brennstoff gegeben wurde. In einer weiteren Ausführungsform werden die Komponenten der Additivzusammensetzungen zuerst gemischt, zusammen mit anderen Additiven, falls erwünscht, um die Additivzusammensetzung zu bilden, die anschließend mit dem Brennstoff vereinigt wird. In einer noch weiteren Ausführungsform ist mindestens etwas des Öls (B) in dem Reaktionsgemisch vorhanden, was als ein Verdünnungsmittel während einer Herstellung des Dispergiermittels (A) fungiert.
Die Additivzusammensetzung umfasst 35 bis 55 Gewichtsprozent des Dispergiermittels (A) und 30 bis 200 Gewichtsteile des Öls (B). In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Additivzusammensetzung 35 bis 40 Gewichtsteile (A) und 60 bis 90 Gewichtsteile (B).
Erfindungsgemäße Additivzusammensetzungen werden in dem Brennstoff in Mengen verwendet, die ausreichen, um 35 bis 55 Gewichtsteile (A) eines Hydrocarbyl-substituierten Succinimid-Dispergiermittels mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen in der Hydrocarbylgruppe und 75 bis 40 Gewichtsteile (B) eines Öls mit einer Viskosität von 300 bis 350 cSt bei 40°C, jeweils pro Million Gewichtsteile an Brennstofföl, bereitzustellen.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen Brennstoffzusammensetzungen, einschließlich einer "guten" Grundlinienzusammensetzung, Vergleichsbrennstoffzusammensetzungen und erfindungsgemäßer Brennstoffzusammensetzungen. Der verwendete Grundbrennstoff ist Cat 1K Bezugsbrennstoff. Die angegebenen Produkte und das zugesetzte Öl, falls verwendet, werden in den Grundbrennstoff gemischt. Die Mengen an Dispergiermittel auf einer unverdünnten, lösungsmittelfreien Basis und Gesamtöl oder Lösungsmittel sind für jede Zusammensetzung aufgelistet. Mengen an Dispergiermittel (A), Öl (B) und Lösungsmittel sind in Teilen pro Millionen Teile (ppm) an Brennstoff angegeben.
Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Additivzusammensetzungen, Dieselmotorenbrennstoffinjektoren zu verbessern, wird unter Verwendung des Cummins (Cummins Corp., Columbus, IN, USA)-L-10-Injektor-Ablagerungstests bestimmt. Dieser Test verwendet zwei Cummins-L-10-Motoren, die in einer Tandemkonfiguration, Front an Rückenteil, befestigt sind, und wobei das Schwungrad an den vorderen Riemenscheibenadapter der Kurbelwelle über eine Antriebswelle verbunden ist. Die Betriebsbedingungen sind cyclisch, wobei ein Motor den anderen in gemessenen Intervallen antreibt. Die Maximalleistung, die durch den betriebenen Motor gebildet wird, ist die Reibpferdestärke des nicht laufenden Motors. Der Test läuft insgesamt 125 Stunden. Testergebnisse beinhalten Brennstoffflussdaten und Ablagerungsbewertungen von jedem Brennstoffinjektor. Eine Ablagerungsbewertung von 10 oder niedriger ist erwünscht.
Der Test ist in der US-PS 6,042,626 beschrieben. Spezifische Details dieses Tests sind von Engineering Test Services, einer Abteilung von Cummins Engine Co., Charleston, SC, USA, erhältlich.
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. Die Erfindung umfasst diejenige Zusammensetzung, 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 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 ist die Menge einer jeden chemischen Komponente ausschließlich eines jeglichen Lösungsmittels oder Verdünnungsöls angegeben, das herkömmlicherweise in dem käuflichen Material vorhanden sein kann, wenn nicht anders angegeben. Es soll verstanden werden, dass die hierin angegebenen oberen und unteren Mengen-, Bereichs- und Verhältnisgrenzen unabhängig voneinander kombiniert werden können. Wie hierin verwendet, erlaubt der Ausdruck "im Wesentlichen bestehend aus" die Aufnahme von Substanzen, die die grundlegenden und neuen Eigenschaften der unter Betracht stehenden Zusammensetzung nicht materiell beeinflussen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, soll verstanden werden, dass verschiedene Modifikationen davon dem Fachmann beim Lesen der Beschreibung ersichtlich werden. Folglich soll verstanden werden, dass die hierin beschriebene Erfindung solche Modifikationen umfassen soll, die in den Umfang der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Additivzusammensetzung zum Verbessern von Mitteldestillatbrennstoffölen, die umfasst: (A) 35 bis 55 Gew.-Teile eines Hydrocarbyl-substituierten Succinimiddispergiermittels mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen in der Hydrocarbylgruppe und (B) 75 bis 40 Gew.-Teile eines Öls, das eine Viskosität von 300 bis 350 Centistokes bei 40°C aufweist.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Hydrocarbylgruppe eine aliphatische Hydrocarbylgruppe ist.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Hydrocarbylgruppe 30 bis 100 Kohlenstoffatome enthält und von homopolymerisierten und copolymerisierten C_2-18-Olefinen abstammt.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die polymerisierten Olefine 1-Olefine sind.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die 1-Olefine ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, 1-Buten, Isobutylen und Gemischen davon.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Hydrocarbylgruppe eine Polyisobutenylgruppe mit einem M_n-Wert von 400 bis 2 500 ist.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Succinimid die allgemeine Formel
aufweist, worin R eine Hydrocarbylgruppe mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen ist und worin die Gruppe X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, einer aliphatischen Hydrocarbylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und
worin n einen durchschnittlichen Wert von 1 bis 10 aufweist, die "Alkylen"-Gruppe 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist und jede R⁵-Gruppe unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine aliphatische oder aminoaliphatische Gruppe mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen ist.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 7, wobei die "Alkylen"-Gruppe eine Ethylen- oder Propylengruppe ist.
Additivzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Öl (B) ein Mineralöl ist.
Brennstoffzusammensetzung, die eine Hauptmenge eines Mitteldestillatbrennstofföls und eine ausreichende Menge der Additivzusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst, um 35 bis 55 Gew.-Teile (A) eines Hydrocarbyl-substituierten Succinimiddispergiermittels mit 30 bis 200 Kohlenstoffatomen in der Hydrocarbylgruppe und (B) 75 bis 40 Gew.-Teile eines Öls, das eine Viskosität von 300 bis 350 Centistokes bei 40°C aufweist, jeweils pro Million Gew.-Teile an Brennstofföl, bereitzustellen.
Brennstoffzusammensetzung nach Anspruch 10, die 75 bis 130 Gew.-Teile der Additivzusammensetzung nach Anspruch 1 pro Million Gew.-Teile an Brennstofföl umfasst.
Brennstoffzusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das Mitteldestillatbrennstofföl ein Dieselöl ist.
Verfahren zum Vermindern von Fouling von Brennstoffölinjektoren, das ein Versorgen einer Vorrichtung, die mit den Injektoren ausgestattet ist, mit der Brennstoffzusammensetzung nach Anspruch 10 umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Kompressionszündung, das ein Bereitstellen der Brennstoffölzusammensetzung nach Anspruch 10 als dem Brennstoff umfasst, wodurch ein Fouling von Brennstoffölinjektoren des Motors vermindert wird.