RU2326157C2 - Топливная композиция - Google Patents

Abstract

Использование: при получении высокооктановых бензинов. Сущность изобретения: композиция в качестве антидетонационной присадки содержит 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен в количестве 0,032-0,12 мас.%, предпочтительно в количестве до 0,042 мас.%. Технический результат: улучшение антидетонационных свойств. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Данное изобретение относится к топливным композициям на основе бензинов с добавлением антидетонационных присадок и может быть использовано при приготовлении высокооктановых бензинов.

Известна топливная композиция на основе бензина, содержащая в качестве антидетонационной присадки тио-бис-(алкилфенол-феноляты) переходных металлов, например кобальта, железа (US 4536192, 20.08.1985, C10L 1/30).

Недостатком известной композиции является незначительное увеличение октанового числа основы, т.е. всего на 0,4-2 пункта.

Более близкой к предлагаемой топливной композиции по сущности и достигаемому результату является композиция на основе бензина, содержащего в качестве антидетонационной присадки ферроцен (Fc) и его алкилпроизводные с добавлением карбоновых кислот и их сложных эфиров, а также нелетучих полярных соединений (US 4525174, 25.06.1985, а также US 4525174, 24.04.1985, C10L 1/18).

Недостатком этой композиции является сложность приготовления и сложный состав химических продуктов, использование в больших количествах экологически вредных продуктов, а также возможность использования только при достаточно высоких октановых числах бензина и невозможность использования в низкооктановых бензинах.

Целью заявленного изобретения является расширение ассортимента используемых в качестве основы бензинов, а также обеспечение экологической безопасности.

Поставленная цель достигается топливной композицией на основе бензина с добавлением в качестве антидетонационной присадки 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена (МЖФПФ) в количестве 0,032-0,12 мас.%, предпочтительно до 0,042 мас.%.

Использование МЖФПФ в качестве антидетонационной присадки эффективно тем, что введение изоструктурного заместителя, содержащего алкилароматические радикалы, в формулу ферроцена, с одной стороны, за счет увеличения молекулярной массы самого соединения (421 ед.), позволяет снизить содержание железа почти в 2,5 раза по сравнению с ферроценом. В частности, в МЖФПФ, так же как и в ферроцене, содержится 56 ед. железа, но молекулярная масса ферроцена равна 186 ед., т.е. в 2,5 раза меньше.

С другой стороны, это дает возможность увеличить общий расход самого соединения для достижения цели, т.е. для увеличения октанового числа топлива.

При использовании больших количеств ферроцена возникают серьезные проблемы, связанные с отложением металла и его оксидов в камере сгорания, на поверхностях клапанов и свечах зажигания при сгорании топлива, что тем самым приводит к нарушению их работы, перегрузке и коррозии, поверхностному воспламенению и, в конечном счете, к ухудшению мощностных и экономических характеристик двигателя, преждевременному выходу его из строя.

Таким образом, при допустимой норме железа 37 мг/л возможно увеличение концентрации 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена почти в 2,5 раза.

Кроме этого, предложенная присадка может быть использована в бензинах с различным октановым числом, равным от 65 до 92.

Предложенная присадка обладает также отличной растворимостью в различных органических растворителях.

Способ получения 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена. К смеси 1,76 г (0,1 ммоль) ферроцена и 2,16 г (0,1 ммоль) ди-альфа-метилстирола, охлажденной до минус 13-15°С, в течение 20 мин добавляют Н₂SO₄. Затем температуру смеси медленно поднимают до 25°С и перемешивают в течение 1 часа. Затем реакционную смесь выливают в 10%-ный водный раствор NaHCO₃ и экстрагируют петролейным эфиром (3х40 мл). Экстракт упаривают и получают 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен с выходом 70,8% (считая на ферроцен). Брутто-формула С₂₈Н₃₀Fe. Молекулярный вес 422. Т.плавления 68-69°С. Результаты элементного анализа: вычислено С - 79,6, Н - 7,1, Fe - 13,3; найдено С - 79,1, Н - 7,3, Fe - 13,6. Структурная формула синтезированного соединения С₅Н₅FeC₅Н₄ССН₃(Ph)СН₂С(Pb)(СН₃)₂

Антидетонационная способность (преемственность) 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцена и ферроцена в различных марках бензинов отражена в табл.1.

В табл.2 приведены оптимальные концентрации использования МЖФПФ для получения стандартных бензинов.

В табл.3 приведены результаты испытаний МЖФПФ.

В табл.4 приведены сравнительные характеристики ферроцена и МЖФПФ в различных марках бензина и органических растворителях.

Как видно из представленных результатов, МЖФПФ превосходит ферроцен по антидетонационным свойствам, почти в 8-40 раз лучше растворяется в бензинах и в 2-50 раз в органических растворителях.

Таблица 1 Преемственность Fe и МДФПФ к различным маркам бензинов
Марки бензинов	Концентрации при нижнем пределе допустимости, мас.%		Концентрации при верхней пределе допустимости, мас.%		Преемственность в %
					нижний предел		верхний предел
	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ
Прямогонная Фракция 35-180°С с ОЧ 65	0,0124	0,0320	0,0186	0,0421	100	100	100	100
Стабильный газобензин с ОЧ 64	0,0150	0,0380	0,0220	0,0365	80	86	58	84
Бензин А-80	0,0250	0,0390	0,0310	0,0370	88	50	34	86
Бензин АИ-82	0,0310	0,0400	0,0370	0,0390	32	89	31	88
Бензин АИ-83	0,0550	0,0420	0,680	0,0480	24	92	28	92

Таблица 2 Оптимальная концентрация МДФПФ, используемая для получения стандартных марок бензинов
№	Марки бензинов	Количество МДФПФ, мас.%	Марки бензинов после добавления МДФПФ
1	Прямогонный бензин с ОЧ 65	0,0420	А-80
2	Стабильный газобензин с ОЧ 64	0,0380	А-80
3	Бензин с ОЧ А-80 (ИМ)	0,0320	АИ-82
4	Бензин с ОЧ АИ-82 (ИМ)	0,0420	АИ-85

Таблица 3 Результаты испытаний топливных антидетонационных присадок на основе моноалкилзамещенного ферроцена - 4-метил-2.4-дифенилпентилферроцена
Наименование показателя	Прямогонная фракция 35-180°С		Бензин А-76		Бензин АИ-92
	Исходный	0,032% образец-1	исходный	0,043% образец-2	исходный	0,12% образец-3
Детонационная стойкость
Октановое число по моторному методы	65,2
Октановое число по исследовательскому методу	-	-	-	-
Фракционный состав:
Температура начала перегонки, °С	34	32	29	29	34	34
10% бензина перегоняется при температуре, °С	52	52	55	55	72	72
50% бензина перегоняется при температуре, °С	95	95	105	108	115	117
90% бензина перегоняется при температуре, °С	140	140	105	168	180	180
конец кипения, С	170	170	200	200	204	204
остаток в колбе, об.%	1	1	0,9	0,9	0,8	0,8
остаток и потери, об.%	2,5	2,5	2,5	2,5	2,2	2,2
Давление насыщенных паров бензина мм рт.ст.	585	580	620	620	420	420
Кислотность мг КОН на 100 см3 бензина	0,05	0,05	0,07	0,07	0,03	0,03
Содержание фактических смол, мг на 100 см3	2,1	2,1	2,4	2,4	1,9	1,9
Индукционный период, мин	выше 900	выше 900	выше 900	выше 900	выше 900	выше 900
Испытания на медной пластинке	выдерж.	выдерж.	выдерж.	выдерж.	выдерж.	выдерж.
Механические примеси и вода	отсутствие	отсутствие	отсутствие	отсутствие	отсутстви	отсутствие

Таблица 4 Сравнительная растворимость ферроцена и МДФПФ в различных марках бензинов и других растворителях, мас.%
Марки бензинов, бензиновые фракции, органические растворители	МДФПФ				Температуры растворения
	Fe		МДФПФ		20°С		40°С		60°С		80°С
	min	max	min	max	Fe	МДФПФ,	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ	Fe	МДФПФ
Стабильный газобензин
с ОЧ 64	27	42	135	160	27	140	30	142	33	155	42	160
с ОЧ 69	27	44	166	195	27	166	29	171	30	188	44	195
Фракция прямогон.
бензина	17	25	172	205	17	172	20	185	23	198	25	205
с ОЧ 54	17	25	175	210	17	175	19	189	24	198	25	210
Бензин с ОЧ 70	22	30	220	250	22	220	26	230	28	242	30	220
Базовый бензин с ОЧ 76	26	38	350	420	26	350	29	375	36	395	38	350
Бензин с ОЧ 80	31	44	550	780	31	550	34	640	40	710	44	780
Бензин с ОЧ 83	33	55	780	890	33	780	40	870	48	895	55	890
Ацетон	55	120	1250	1530	55	120	120	1250
Этанол	25	39	780	890	25	780	39	890
Изопропанол + 86%	29	42	675	855	29	675	40	855
воды	20	38	670	850	20	670	38	670

Claims (2)

1. Топливная композиция на основе бензина с добавлением антидетонационной присадки, отличающаяся тем, что в качестве антидетонационной присадки содержит 4-метил-2,4-дифенилпентилферроцен в количестве 0,032-0,12 мас.%.

2. Топливная композиция на основе бензина по п.1, отличающаяся тем, что содержит присадку в количестве до 0,042 мас.%.