作为燃料或润滑剂添加剂的季铵化合物的制作方法_4

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选2:1至1:1的酰化剂:氨基化合物的摩尔比的反应来 形成。在尤其优选的实施方案中,酰化的氮化合物通过为1.8 :1至1:1.2,优选1.6 :1至1: 1.2,更优选1.4:1至1:1.1且最优选1.2:1至1:1的酰化剂对氨基化合物的摩尔比的反应所 形成。该类型的酰化的氨基化合物和它们的制备是本领域技术人员公知的,且描述于例如 EP0565285 和 US5925151 中。
[0175] 在一些优选的实施方案中,所述组合物包含由聚异丁烯取代的琥珀酸衍生的酰化 剂和多亚乙基多胺反应形成的类型的清净剂。合适的化合物例如描述在W02009/040583中。
[0176] 在一些实施方案中,柴油燃料组合物包含羧酸衍生的酰化剂和肼的反应产物。
[0177] 合适地所述添加剂包含烃基取代的琥珀酸或酸酐和肼之间的反应产物。
[0178] 优选地,烃基取代的琥珀酸或酸酐的烃基包括C8_C36基团,优选C8_C 18基团。可替代 地,烃基可为聚异丁烯基团,其数均分子量为200至2500,优选800至1200。
[0179] 肼具有式NH2-NH2。肼可为水合或非水合的。一水合肼是优选的。
[0180]烃基取代的琥珀酸或酸酐和肼之间的反应产生多种产物,例如在US 2008/ 0060259中所公开的。
[0181]在一些实施方案中,柴油燃料组合物包含通过羧酸与二正丁胺或三正丁胺的反应 形成的盐。该类型的示例性的化合物描述于US 2008/0060608中。
[0182]此类添加剂可合适地为式[R'(C00H)x]y,的脂肪酸的二正丁胺或三正丁胺盐,其 中每个R'独立地为2至45个碳原子的烃基团,且X是1至4的整数。
[0183] 在优选的实施方案中,所述羧酸包括松浆油脂肪酸(T0FA)。
[0184] 该类型的添加剂的进一步优选的特征描述于EP1900795中。
[0185] 在一些实施方案中,柴油燃料组合物包含烃基取代的二羧酸或酸酐和胺化合物或 盐的反应产物,所述产物包含至少一个氨基三唑基团。
[0186] 该类型的添加剂合适地为烃基取代的二羧酸或酸酐和具有下式的胺化合物的反 应产物:
其中R选自氢和含有约1至约15个碳原子的烃基,且R1选自氢和含有约1至约20个碳原 子的烃基。
[0187] 所述添加剂合适地包含具有下式的胺化合物:
和下式的烃基羰基化合物:
的反应产物,其中R2是烃基,其数均分子量为约100至约5000,优选200至3000。
[0188] 不被任何理论所束缚,据信胺和烃基羰基化合物的反应产物是氨基三唑,例如下 式的双-氨基三唑化合物:
包括互变异构体,其数均分子量为约200至约3000,含有约40至约80个碳原子。该三唑 的五元环被认为是芳香性的。
[0189] 该类型的添加剂化合物的进一步优选的特征如US2009/0282731中所定义的那样。
[0190] 在一些实施方案中,柴油燃料组合物包含取代的多环芳族清净剂添加剂。
[0191] 该类型的一种优选的化合物为乙氧基化的萘酚和低聚甲醛的反应产物,其然后与 烃基取代的酰化剂反应。
[0192] 这些清净剂的进一步优选的特征描述于EP1884556中。
[0193] 在一些实施方案中,所述燃料组合物可为汽油燃料组合物。
[0194] 合适地季铵盐添加剂以至少O.lppm,优选至少1 ppm,更优选至少5 ppm,合适地为 至少10 ppm,例如至少20 ppm或至少25 ppm的量存在于汽油燃料组合物中。
[0195] 合适地季铵盐添加剂以小于lOOOOppm,优选小于1000 ppm,,优选小于500 ppm,优 选小于250 ppm,合适地小于200 ppm,例如小于150 ppm,或小于100 ppm的量存在于汽油燃 料组合物中。
[0196] 本发明的第五方面的汽油燃料组合物可包含第一方面的两种或更多种季铵盐的 混合物。在此类实施方案中,上面的量是指组合物中存在的全部此类添加剂的总量。
[0197] 在此类实施方案中,所述组合物可包含选自以下的一种或多种汽油清净剂: (P)烃基取代的聚氧亚烷基胺或聚醚胺; (q) 酰化的氮化合物,其为羧酸衍生的酰化剂和胺的反应产物; (r) 烃基取代的胺,其中烃基取代基基本上为脂族的且含有至少8个碳原子; (s) 曼尼希碱添加剂,其包括酚、醛和伯胺或仲胺的含氮缩合物; (t) 聚烷基苯氧基烧醇(polyalkylphenoxyalkanol)的芳族酯; (u) 另外的季铵盐添加剂,其不是第一方面的季铵化合物;和 (v) 具有最多30个碳原子的烃基叔胺。
[0198] 合适的烃基取代的聚氧亚烷基胺或聚醚胺(p)描述于US 6217624和US 4288612 中。其它合适的聚醚胺为在US 5089029和US 5112364中所教导的那些。
[0199] 本发明的汽油组合物可包含作为添加剂的酰化的氮化合物(q ),其为羧酸衍生的 酰化剂和胺的反应产物。此类化合物优选如本文之前关于可添加到本发明的柴油燃料组合 物的添加剂的组分(iii)所定义的那样。
[0200] 适合用于本发明的汽油燃料组合物中的烃基取代的胺(r)是本领域技术人员公知 的,且描述于多个专利中。其中包括美国专利第3,275,554号;第3,438,757号;第3,454, 555号;第3,565,804号;第3,755,433号和第3,822,209号。这些专利描述了用于本发明的合 适的烃基胺,包括它们的制备方法。
[0201] 曼尼希添加剂(s)包括酚、醛和伯胺或仲胺的含氮缩合物,且合适地如关于适用于 柴油燃料组合物的添加剂的组分(ii)所定义的那样。
[0202] 本发明的汽油组合物还可包含作为添加剂(t)的聚烷基苯氧基烷醇的芳族酯。
[0203] 可用于添加剂组合物的芳族酯组分为聚烷基苯氧基烷醇的芳族酯,且其具有以下 的通式:
或其一种或多种可溶于燃料的盐,其中R是羟基、硝基或-(CH2)x-NR5R6,其中RdPR 6独 立地为氢或具有1至6个碳原子的低级烷基,且X是0或1; Ri是氢、羟基、硝基或-NR7R8,其中R?和Μ虫立地为氢或具有1至6个碳原子的低级烷基; R2和R3独立地为氢或具有1至6个碳原子的低级烷基;和 R4是聚烷基基团,其平均分子量为约450至5,000。
[0204]这些芳族酯化合物的优选特征如W02011141731中所描述的那样。
[0205] 另外的季铵盐添加剂(u)合适地如关于适合用于柴油燃料组合物中的添加剂的组 分(i)所定义的那样。
[0206] 适用于本发明的汽油燃料组合物中的烃基叔胺(v)是式R1!?2!?%的叔胺,其中R\R 2 和R3是相同或不同的&_(:2()烃基残基,且碳原子的总数不超过30。合适的实例为N,N_二甲基 正十二烷胺、3-(N,N_二甲氨基)丙醇和N,N-二(2-羟基乙基)_油胺。这些烃基叔胺的优选 特征如US2014/0123547中所描述的那样。
[0207]汽油组合物还可包含载体油。
[0208] 载体油可具有任何合适的分子量。优选的分子量为500至5000。
[0209]在一个实施方案中,载体油可包括具有润滑粘度的油,包括具有润滑粘度的天然 油或合成油,源自加氢裂化、氢化、加氢精制的油,未精炼的、精炼的和再精炼的油的油,或 它们的混合物。
[0210]天然油包括动物油、植物油、矿物油或它们的混合物。合成油可包括烃油,例如通 过费托反应所生产的那些,且通常可为加氢异构化的费托烃或蜡。
[0211] 在另一个实施方案中,所述载体油可包括聚醚载体油。在优选的实施方案中,所述 聚醚载体油是单封端的聚亚烷基二醇,尤其是单封端的聚丙二醇。该类型的载体油将是本 领域技术人员已知的。
[0212] 本发明的汽油燃料组合物可含有一种或多种惯常添加至汽油的其它添加剂,例如 其它清净剂、分散剂、抗氧化剂、防冰剂、金属钝化剂、润滑性能添加剂、摩擦改进剂、去雾 剂、腐蚀抑制剂、染料、标记物、辛烧值改进剂、抗阀座回退添加剂(anti-valve-seat recession additive)、稳定剂、破乳剂、消泡剂、气味遮蔽剂、传导性改进剂和燃烧改进剂。
[0213] 本发明的季铵盐可用作用于燃料和润滑油组合物的清净剂添加剂。已经发现在燃 料组合物中包含这些添加剂减少了燃料在其中燃烧的发动机内的沉积物。这可通过以下方 式实现:阻止或减少沉积物的形成,即保持发动机清洁,或可除去现有的沉积物,即清理结 垢的发动机。
[0214]已经发现本发明的季铵化合物在柴油发动机中,尤其是在具有高压燃料系统的现 代柴油发动机中是特别有效的。
[0215]由于消费者需求和法规,近年来柴油发动机已经变得节能得多,其显示出改进的 性能并具有减少的排放。
[0216]这些性能和排放方面的改进已经由燃烧过程中的改进所带来。为了实现对于该改 进的燃烧所必需的燃料雾化,已经开发了使用较高喷射压力和降低的燃料喷射器喷嘴孔直 径的燃料喷射设备。喷射喷嘴处的燃料压力如今通常超过1500 bar (1.5 X 108 Pa)。为了 实现这些压力,对于燃料所必须完成的工作也增加了燃料的温度。这些高压和高温可导致 燃料的降解。此外,燃料喷射的时机、量和控制已经变得日益精确。必须保持该精确的燃料 计量以实现最优性能。
[0217] 具有高压燃料系统的柴油发动机可包括但不限于重型柴油发动机和较小的乘用 车型柴油发动机。重型柴油发动机可包括非常大功率的发动机,例如MTU系列4000柴油机, 其具有20个气缸变体,主要设计用于船和发电,其具有高至4300 kW输出功率,或发动机例 如Renault dXi 7,其具有6个气缸和约240kW的输出功率。典型的乘用车柴油发动机是 Peugeot DW10,其具有4个气缸和100 kW或更小(取决于变体)的输出功率。
[0218] 在关于本发明的优选的柴油发动机中,常见特征是高压燃料系统。通常使用超过 1350 bar (1.35 X 108 Pa)的压力,但经常可存在高至2000 bar (2 X 108 Pa)或更高的压 力。
[0219]此类高压燃料系统的两个非限制性的实例为:共轨喷射系统,其中使用高压栗压 缩燃料,所述高压栗通过共轨将所述燃料供给至燃料喷射阀;和组合式喷射系统(unit injection system),其将高压栗和燃料喷射阀集成在一个组件中,实现了超过2000 bar (2 X 108 Pa)的最高可能喷射压力。在两个系统中,在使燃料增压过程中,燃料变热,通常 至约100 °C或高于100 °C的温度。
[0220] 在共轨系统中,在递送至喷射器之前,在高压下将燃料储存在中心蓄积器 (accumulator)轨道或单独的蓄积器中。通常,一些经加热的燃料返回至燃料系统的低压侧 或返回至燃料箱。在组合式喷射系统中,在喷射器内压缩燃料以产生高喷射压力。这反过来 增加了燃料的温度。
[0221] 在两个系统中,在喷射前燃料存在于喷射器体内,在其中由于来自燃烧室的热量 所述燃料被进一步加热。在喷射器尖端的燃料的温度可高至250 - 350 °C。
[0222] 因此在喷射前,将燃料在1350 bar (1.35 X 108 Pa)的压力下加压至超过2000 bar (2 X 108 Pa)并且温度从约100 °C至350 °C,有时在燃料系统内被再循环回去,由此增 加了燃料经历这些条件的时间。
[0223] 柴油发动机的常见问题是喷射器的结垢,特别是喷射器体和喷射器喷嘴的结垢。 结垢也可发生在燃料过滤器中。当喷嘴被来自柴油燃料的沉积物堵塞时发生喷射器喷嘴的 结垢。燃料过滤器的结垢可能与燃料再循环回燃料箱有关。随着燃料的降解沉积物增加。沉 积物的形式可为碳质的焦炭状残余物,漆沉积物(lacquer)或粘性或胶状残余物。越将柴油 燃料加热,特别是当在压力下加热时,柴油燃料就变得越来越不稳定。因此具有高压燃料系 统的柴油发动机可导致增加的燃料降解。近年来,对减少排放的需求已经导致对喷射系统 的不断的再设计以帮助满足更低的目标。这已经导致越来越复杂的喷射器和对沉积物更低 的耐受性。
[0224] 当使用任何类型的柴油燃料时均可能发生喷射器结垢的问题。然而,一些燃料可 能特别倾向于造成结垢,或当使用这些燃料时可能更快速地发生结垢。例如,含有生物柴油 的燃料和含有金属物质的燃料可以导致增加的沉积物。
[0225] 当喷射器被堵塞或部分堵塞时,对燃料的递送效率较低且燃料与空气的混合是差 的。随时间过去这导致发动机功率损失、增加的废气排放和差的燃料经济性。
[0226] 已知沉积物出现在喷射器的喷出通道中,导致降低的流动和功率损失。由于喷射 器喷嘴孔的尺寸减小,沉积物累积的相对影响变得更为显著。还已知沉
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