控制沉积物的方法技术

技术编号:24105316 阅读:89 留言:0更新日期:2020-05-09 16:23
改善燃料的沉积物控制性能的方法包括将具有以下化学结构的添加剂与所述燃料混合,所述化学结构包含与6‑或7‑元饱和杂环共用两个相邻的芳族碳原子的6‑元芳环,所述6‑或7‑元饱和杂环包含与所述共用碳原子之一直接键合的氮原子和与另一个共用碳原子直接键合的选自氧或氮的原子,所述6‑或7‑元杂环中的其余原子是碳。所述添加剂还可以用于控制包含所述燃料的系统中的沉积物,例如火花点火式内燃机中的沉积物。

Methods of sediment control

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制沉积物的方法
本专利技术涉及改善燃料特性的方法。特别地,本专利技术涉及用于改善燃料的沉积物控制(保持清洁或净化)性能的方法中的添加剂。所述添加剂可用于控制包含燃料的系统,例如火花点火式内燃机中的沉积物。本专利技术还涉及添加剂,以及包含沉积物控制添加剂的燃料组合物和添加剂组合物。
技术介绍
内燃机广泛用于家用和工业二者中的动力。例如,内燃机通常用于为汽车工业中的车辆(例如乘用车)提供动力。随着时间经过,含碳物质的聚集体会在发动机的内表面上积聚并形成沉积物。这些含碳物质可以是发动机中使用的燃料和润滑剂的燃烧或氧化产物。发动机的性能会受到发动机表面上的沉积物的不利影响。例如,发动机燃料输送系统中的沉积物可能影响驾驶性能,例如通过减少动力输出和加速,而活塞或汽缸表面上的沉积物可能导致活塞环附着。沉积对于现代发动机技术尤为重要,在现代发动机技术中,趋势继续朝着更高压的燃料直喷以改善燃油效率的方向发展。沉积物控制添加剂,通常称为清净剂,通常是具有高极性端基和非极性烃尾的分子。极性基团能够与存在于沉积物中的含氧极性官能团连接,从而通过氢键或强离子相互作用形成聚集体。非极性尾部提高了清净剂在燃料中的溶解度。极性基团和非极性基团的组合通过若干种机理促进沉积物的去除,所述机理为例如磨损(由于超过键合力的强气动力)、断裂(由于高剪切应力)和冲刷(由于燃料的高速流动以及清净剂作为增溶剂的效果)。WO2006/015818公开了具有至少一个末端仲胺官能团或叔胺官能团的直链多胺作为燃料和润滑剂的清净剂添加剂的用途。WO2012/004300公开了在无酸条件下制备季铵化含氮添加剂的方法。该添加剂在柴油发动机中用作清净剂。US2012/149617公开了聚四氢苯并噁嗪作为柴油燃料中的清净剂添加剂的用途。这些清净剂可以与其它各自具有特定功能的添加剂一起使用。期望的是,添加剂能够有效地用作清净剂添加剂,同时还在燃料中发挥另一种功能。GB2308849公开了用作抗爆剂的二氢苯并噁嗪衍生物。然而,没有公开该衍生物具有任何沉积物控制作用。需要进一步的方法来控制发动机中的沉积物(既保持表面清洁无沉积物,又从表面清除沉积物)。
技术实现思路
令人惊讶地,现已发现具有以下化学结构的添加剂提供了燃料的沉积物控制性能的显著改善,所述化学结构包含与6-或7-元饱和杂环共用两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环,所述6-或7-元饱和杂环包含与所述共用碳原子之一直接键合的氮原子和与另一个共用碳原子直接键合的选自氧或氮的原子,所述6-或7-元杂环中的其余原子是碳。因此,本专利技术提供了改善燃料的沉积物控制性能的方法,所述方法包括将具有以下化学结构的添加剂与所述燃料组合,所述化学结构包含与6-或7-元饱和杂环共用两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环,所述6-或7-元饱和杂环包含与所述共用碳原子之一直接键合的氮原子和与另一个共用碳原子直接键合的选自氧或氮的原子,所述6-或7-元杂环中的其余原子是碳。本专利技术还提供了控制使用燃料的系统中的沉积物的方法,所述方法包括将本文所述的沉积物控制添加剂与燃料组合。还提供了在使用燃料的发动机中减少油的降解、改善驾驶性能、改善燃料经济性和改善耐久性中的至少一项的方法,所述方法包括将本文所述的沉积物控制添加剂与燃料组合。还提供了本文所述的沉积物控制添加剂在燃料中作为沉积物控制添加剂的用途,以及所述沉积物控制添加剂用于控制使用燃料的系统中的沉积物,以及用于以下至少一项中的用途:在发动机中减少油的降解、改善驾驶性能、改善燃料经济性和改善耐久性。本专利技术还提供了燃料组合物,所述燃料组合物包含按添加剂重量/基础燃料重量计10ppm-500ppm、优选20ppm-400ppm、更优选50ppm-300ppm的量的本文所述的沉积物控制添加剂。还提供了用于燃料的沉积物控制添加剂组合物,所述组合物包含:本文所述的沉积物控制添加剂;烃基取代的芳族化合物;和聚亚烷基胺;并提供了燃料组合物,其包含:本文所述的沉积物控制添加剂;烃基取代的芳族化合物;和聚亚烷基胺。本专利技术还提供了用于燃料的沉积物控制添加剂,所述添加剂为包含具有下式的阳离子的盐的形式:其中:R1选自烷基和含聚合物的基团;R2、R3、R4、R5、R11和R12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺基团和叔胺基团;R6、R7、R8和R9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺基团和叔胺基团;X选自-O-或-NR10-,其中R10选自氢和烷基;n为0或1;并且R13选自烷基、-R15OH和-R15COOH,其中R15选自亚烷基。附图说明图1a-图1f示出了在使用由本文所述的沉积物控制添加剂处理的燃料运转发动机之前和之后,在火花点火式内燃机的活塞上观察到的沉积物的图像。具体地说,图1a-图1c示出了运转发动机之前的活塞图像;并且图1d-图1f示出了运转发动机之后的活塞图像。图2a-图2h示出了在使用由本文所述的沉积物控制添加剂处理的燃料运转发动机之前和之后,在另一火花点火式内燃机的活塞上观察到的沉积物的图像。具体地说,图2a-图2d示出了运转发动机之前的活塞图像;并且图2e-图2h示出了运转发动机之后的活塞图像。图3a-图3c示出了当采用不同量的本文所述的沉积物控制添加剂处理时,燃料的辛烷值(RON和MON二者)的变化的曲线图。具体地说,图3a示出了在添加添加剂(additisation)前具有90的RON的E0燃料的辛烷值的变化的曲线图;图3b示出了在添加添加剂前具有95的RON的E0燃料的辛烷值的变化的曲线图;并且图3c示出了在添加添加剂前具有95的RON的E10燃料的辛烷值的变化的曲线图。图4a-图4c示出了将当采用本文所述的沉积物控制添加剂和N-甲基苯胺处理时,燃料的辛烷值(RON和MON二者)的变化进行对比的曲线图。具体地说,图4a示出了E0和E10燃料的辛烷值变化相对于处理比率的曲线图;图4b示出了在0.67%w/w的处理比率下E0燃料的辛烷值的变化的曲线图;并且图4c示出了在0.67%w/w的处理比率下E10燃料的辛烷值的变化的曲线图。专利技术详述沉积物控制添加剂本专利技术提供了使用添加剂来改善燃料的沉积物控制性能(例如保持清洁或净化性能)的方法和用途。所述添加剂具有以下化学结构:包含与6-或7-元原本饱和杂环共用两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环,所述6-或7-元饱和杂环包含与所述共用碳原子之一直接键合的氮原子和与另一个共用碳原子直接键合的选自氧或氮的原子,所述6-或7-元杂环中的其余原子是碳(简称为本文所述的沉积物控制添加剂)。可以理解的是,除了那两个共用碳原子,与6元芳环共用两个相邻的芳族碳原子的6-或7-元杂环可被认为是饱和的,因此可以被称为“原本饱和的”。或者说,本专利技术中使用的沉积物控制添加剂可以是取代或未取代的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.改善燃料的沉积物控制性能的方法,所述方法包括将具有以下化学结构的添加剂与所述燃料组合,所述化学结构包含与6-或7-元饱和杂环共用两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环,所述6-或7-元饱和杂环包含与所述共用碳原子之一直接键合的氮原子和与另一个共用碳原子直接键合的选自氧或氮的原子,所述6-或7-元杂环中的其余原子是碳。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170814 GB 1713019.61.改善燃料的沉积物控制性能的方法,所述方法包括将具有以下化学结构的添加剂与所述燃料组合,所述化学结构包含与6-或7-元饱和杂环共用两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环,所述6-或7-元饱和杂环包含与所述共用碳原子之一直接键合的氮原子和与另一个共用碳原子直接键合的选自氧或氮的原子,所述6-或7-元杂环中的其余原子是碳。


2.根据权利要求1的方法,其中所述添加剂具有下式:



其中:
R1选自氢、烷基和含聚合物的基团;
R2、R3、R4、R5、R11和R12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺基团和叔胺基团;
R6、R7、R8和R9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺基团和叔胺基团;
X选自-O-或-NR10-,其中R10选自氢和烷基;和
n为0或1,
或为其盐的形式。


3.根据权利要求2的方法,其中R2、R3、R4、R5、R11和R12各自独立地选自氢和烷基,优选选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基,更优选选自氢、甲基和乙基,并且甚至更优选选自氢和甲基。


4.根据权利要求2或权利要求3的方法,其中R6、R7、R8和R9各自独立地选自氢、烷基和烷氧基,优选选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基和丙氧基,更优选选自氢、甲基、乙基和甲氧基,并且甚至更优选选自氢、甲基和甲氧基。


5.根据权利要求2-4中任一项的方法,其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11和R12中的至少一个、并且优选R6、R7、R8和R9中的至少一个选自除氢以外的基团。


6.根据权利要求2-5中任一项的方法,其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11和R12中的不多于五个、优选不多于三个、更优选不多于两个选自除氢以外的基团。


7.根据权利要求2-6中任一项的方法,其中R2和R3中的至少一个是氢,并且优选其中R2和R3是氢。


8.根据权利要求2-7中任一项的方法,其中R4、R5、R7和R8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基,并且R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11和R12中的剩余部分是氢,优选地,其中R7和R8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基,并且R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11和R12中的剩余部分是氢。


9.根据权利要求8的方法,其中R4、R5、R7和R8中的至少一个是甲基,并且R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11和R12中的剩余部分是氢,优选地,其中R7和R8中的至少一个是甲基,并且R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11和R12中的剩余部分是氢。


10.根据权利要求2-9中任一项的方法,其中X是-O-或-NR10-,其中R10选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基,优选选自氢、甲基和乙基,并且甚至更优选是氢,优选其中X是-O-。


11.根据权利要求2-10中任一项的方法,其中n为0。


12.根据权利要求2-11中任一项的方法,其中R1是氢。


13.根据权利要求12的方法,其中所述添加剂选自:






优选选自:




14.根据权利要求2-12中任一项的方法,其中所述添加剂为盐的形式。


15.根据权利要求14的方法,其中所述盐包含具有下式的阳离子:



其中:
R1选自烷基和含聚合物的基团;
R2、R3、R4、R5、R11和R12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺基团和叔胺基团;
R6、R7、R8和R9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺基团和叔胺基团;
X选自-O-或-NR10-,其中R10选自氢和烷基;
n为0或1;并且
R13选自...

【专利技术属性】
技术研发人员:SV菲利普
申请(专利权)人:英国石油国际有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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