不具有低分子量損失的柴油清凈劑的制作方法
【專利說明】不具有低分子量損失的柴油清凈劑
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明組合物涉及季銨鹽清凈劑和這類季銨鹽清凈劑在燃料組合物中減少柴油 噴油器沉積物以及除去或清洗柴油噴油器上的現(xiàn)有沉積物的用途。
[0003] 熟知液體燃料包含在發(fā)動機(jī)操作期間可能降解并形成沉積物的組分。這些沉積物 可導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，導(dǎo)致較高的排放和較差的燃料經(jīng)濟(jì)性。燃料添加劑，例如清凈劑 是在液體燃料中幫助控制或者使沉積物形成最小化的熟知添加劑。由于發(fā)動機(jī)持續(xù)推進(jìn)的 動力學(xué)和力學(xué)，燃料的要求必須發(fā)展以與這些發(fā)動機(jī)發(fā)展保持一致。例如，目前的發(fā)動機(jī)具 有噴油器系統(tǒng)，所述噴油器系統(tǒng)具有較小的容限并在較高的壓力下操作以增強(qiáng)向壓縮或燃 燒室中的燃料噴射。在這些新發(fā)動機(jī)中的沉積物防止和沉積物減少變得對目前發(fā)動機(jī)的最 佳操作而言是關(guān)鍵的。燃料添加劑如清凈劑的發(fā)展能使燃料與這些發(fā)動機(jī)發(fā)展保持一致。 因此，需要能夠提供液體燃料中可接收的性能以促進(jìn)目前發(fā)動機(jī)的最佳操作的清凈劑。
[0004] US 5, 000, 792公開了可通過使2份聚羥基羧酸與1份二亞烷基三胺反應(yīng)而得到的 聚酯胺清凈劑。
[0005] US 4, 171，959公開了包含琥珀酰亞胺的季銨鹽的發(fā)動機(jī)燃料組合物。季銨鹽具有 鹵化物、磺酸酯或羧酸酯的抗衡離子。
[0006] US 4, 338, 206和US 4, 326, 973公開了包含琥珀酰亞胺的季銨鹽的燃料組合物， 其中銨離子為雜環(huán)芳族的（吡啶.鐵離子）。
[0007] US 4, 108, 858公開了包含具有800-1400的Mw并用吡啶銷'鹽鹽化的(：2-(；聚烯 烴的燃料或潤滑油組合物。
[0008] US 5, 254, 138公開了燃料組合物，所述燃料組合物包含聚烷基琥珀酸酐與聚氨基 羥基烷基季銨鹽的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0009] US 4, 056, 531公開了潤滑油或燃料，其包含結(jié)合在三亞乙基二胺上的具有 350-3000的Mw的烴的季銨鹽。季銨鹽抗衡離子選自鹵化物、磷酸鹽、烷基磷酸鹽、二烷基磷 酸鹽、硼酸鹽、烷基硼酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽和〇, O-二烷基二硫 代磷酸鹽。
[0010] US 4, 248, 719公開了包含琥珀酰亞胺與單羧酸酯的季銨鹽的燃料或潤滑油。US 4, 248, 719沒有教導(dǎo)、暗示或者公開低硫燃料、流化劑的存在等。實施例1教導(dǎo)了具有DMPA 的聚異丁烯琥珀酰亞胺作為胺。然后使琥珀酰亞胺與水楊酸鹽反應(yīng)。
[0011] US 4, 253, 980和US 4, 306, 070公開了包含酯-內(nèi)酯的季銨鹽的燃料組合物。
[0012] US 3, 778, 371公開了潤滑油或燃料，其包含具有350-3000的Mw的烴的季銨鹽； 且季氮上的其余基團(tuán)選自C1-C 2tl烷基、C 2-c8羥烷基、C 2-c2(l鏈烯基或環(huán)狀基團(tuán)。
[0013] 2011年12月15日出版的Fang等人的US 2011/0302828公開了包含具有 500-10, 000的數(shù)均分子量的柴油燃料添加劑的柴油燃料組合物，其中小于25重量％的添 加劑具有400或更小的分子量。
[0014] 因此，本發(fā)明通過降低沉積物形成、使沉積物形成最小化和控制沉積物形成而促 進(jìn)最佳的發(fā)動機(jī)操作，即提高的燃料經(jīng)濟(jì)性、較好的車輛駕駛性能、降低的排放和較少的發(fā) 動機(jī)維護(hù)。
[0015] 發(fā)明概沐
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步提供給內(nèi)燃機(jī)加燃料的方法，所述方法包括：
[0017] A.向所述發(fā)動機(jī)中供入：
[0018] I.在室溫下為液體的燃料；和
[0019] II.包含以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物的季銨鹽：
[0020] (a)包含⑴至少一個叔氨基和（ii)具有約100至約500的數(shù)均分子量的烴基取 代基的化合物；和
[0021] (b)適于將（a)⑴的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑，
[0022] 其中季銨化劑選自硫酸二烷基酯、芐基鹵、烴基取代碳酸酯；烴基環(huán)氧化物、與酸 組合的烴基環(huán)氧化物，或其混合物。
[0023] 本發(fā)明還提供包含季銨鹽的組合物，其中季銨鹽包含以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：
[0024] (a)包含（i)至少一個叔氨基和（ii)具有約100至約500的數(shù)均分子量的烴基取 代基的化合物；和
[0025] (b)適于將（a)⑴的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0026] 上述組合物還可包含季銨鹽，其中所述季銨鹽包含以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：
[0027] a)包含（i)至少一個叔氨基，和（ii)衍生自具有約500至約5000的數(shù)均分子量 的烴的烴基取代基的化合物；和
[0028] b)適于將化合物（a)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0029] 發(fā)明詳沐
[0030] 下面通過非限定闡述描述各個優(yōu)選特征和實施方案。
[0031] 本發(fā)明涉及季銨鹽、包含所述季銨鹽的燃料組合物和用所述燃料組合物操作內(nèi)燃 機(jī)的方法。本發(fā)明組合物和方法使發(fā)動機(jī)中的沉積物形成最小化、減少和控制發(fā)動機(jī)中的 沉積物形成，這降低燃料消耗量，促進(jìn)駕駛性能、車輛維護(hù)并減少排放，賦予最佳的發(fā)動機(jī) 操作。
[0032] Mfi
[0033] 本發(fā)明組合物可包含在室溫下為液體且用于向發(fā)動機(jī)供燃料的燃料。該燃料通常 在環(huán)境條件，例如室溫（20_30°C )下為液體。燃料可以為烴燃料、非烴燃料或其混合物。烴 燃料可以為石油餾分，包括如ASTM說明D4814所定義的汽油或者如ASTM說明D975所定義 的柴油燃料。在本發(fā)明的一個實施方案中，燃料為汽油，在其它實施方案中，燃料為含鉛汽 油或無鉛汽油。在本發(fā)明另一實施方案中，燃料為柴油燃料。烴燃料可以為通過天然氣合 成油方法制備的烴，包括例如通過方法如費托法制備的烴。非烴燃料可以為含氧組合物，通 常稱為氧合物，包括醇、醚、酮、羧酸酯、硝基烷烴或其混合物。非烴燃料可包括例如甲醇、乙 醇、甲基叔丁基醚、甲乙酮、來自植物和動物的酯交換油和/或脂肪如油菜子甲酯和大豆甲 酯，和硝基甲烷。烴和非烴燃料的混合物可包括例如汽油和甲醇和/或乙醇、柴油燃料和乙 醇，以及柴油燃料和酯交換植物油如油菜子甲酯。在本發(fā)明一個實施方案中，液體燃料為水 在烴燃料、非烴燃料或其混合物中的乳液。在本發(fā)明的幾個實施方案中，燃料可具有基于重 量為5000ppm或更少、1000 ppm或更少、300ppm或更少、200ppm或更少、30ppm或更少，或者 IOppm或更少的硫含量。在另一實施方案中，燃料可具有基于重量為I-IOOppm的硫含量。 在一個實施方案中，燃料包含約Oppm至約lOOOppm、約O至約500ppm、約O至約lOOppm、約 0至約50ppm、約0至約25ppm、約0至約lOppm，或者約〇-5ppm的堿金屬、堿土金屬、過渡金 屬或其混合物。在另一實施方案中，燃料包含1-10重量ppm的堿金屬、堿土金屬、過渡金屬 或其混合物。本領(lǐng)域中熟知包含堿金屬、堿土金屬、過渡金屬或其混合物的燃料具有更大的 形成沉積物并因此結(jié)垢或堵塞共軌注油器的傾向。本發(fā)明燃料以通常大于50重量％的主 要量存在于燃料組合物中，在其它實施方案中，以大于90重量％、大于95重量％、大于99. 5 重量％，或者大于99. 8重量％存在。
[0034] 季銨鹽
[0035] 本發(fā)明季銨鹽包括以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i)包含至少一個叔氨基和衍生自數(shù)均 分子量為約100至約500,或者100至約450、150至約400,或者200至約350的烴的烴基 取代基的化合物；和（ii)適于將化合物（i)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0036] 數(shù)均分子量為約100至約500,或者100至約450、150至約400,或者200至約350 的烴基取代基可以為例如聚烯烴、聚亞烷基或者酯或聚酯。因此，示例的包含烴基取代基的 季銨鹽可包括例如以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i)至少一種化合物，所述化合物可包括：(a)烴 基取代酰化劑和具有能夠與?；瘎┛s合的氧或氮原子的化合物的縮合產(chǎn)物，其中縮合產(chǎn)物 具有至少一個叔氨基；(b)具有至少一個叔氨基的聚亞烷基取代胺；和（c)為包含至少一個 羥基的脂肪羧酸和具有能夠與所述酸縮合的氧或氮原子的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物的聚酯，其中 所述化合物包含叔氨基；和（ii)適于將（i)的叔氨基化合物轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0037] 本發(fā)明季銨鹽還包括以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i)包含至少一個叔氨基的化合物； 和（ii)適于將化合物（i)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0038] 示例季銨鹽可包括例如以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i)至少一種化合物，所述化合物 可包括：（d)具有至少一個叔氨基的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物，其中曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物衍生自烴基取 代苯酚、醛和胺，（e)具有叔胺官能的非季銨化酰胺和/或酯清凈劑；和（ii)適于將化合物 (i)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0039] 季銨化劑可包括硫酸二烷基酯、芐基鹵、烴基取代碳酸酯和烴基環(huán)氧化物，其中任 一種可與酸組合使用。
[0040] 下文更詳細(xì)描述的組分（i) (a)至（i) (e)的化合物包含至少一個叔氨基，且包括 可烷基化以在烷基化步驟以后包含至少一個叔氨基的化合物。
[0041] 季銨鹽的實例及其制備方法描述于美國專利：4, 253, 980 ;3, 778, 371 ; 4, 171，959 ;4, 326, 973 ;4, 338, 206 ;和 5, 254, 138 中。
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