Топливная композиция "визель" и способ ее получения

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2418845:

ТЕЛЛУС РЕНЬЮЭБЛС ЭлЭлСи (US)

Изобретение относится к топливной композиции для дизельных двигателей и к способу ее получения. Композиция включает нефтяное дизельное топливо, биологический компонент, такой как растительное или животное масло или жир, и смесь топливных присадок. Смесь топливных присадок содержит цетанповышающую присадку, обезвоживающую присадку, моющую присадку, смазывающую присадку и депрессорную присадку. Способ включает фильтрование биологического компонента через полиэфирный фильтр с доведением нерастворимых и неомыляемых веществ до определенного значения. Фильтрат отстаивается в конических резервуарах, осадок удаляют. Затем добавляют нефтяное дизельное топливо и перемешивают при определенной температуре. Далее к премиксу добавляют смесь топливных присадок и перемешивают. Полученную смесь перекачивают в конические резервуары, выдерживают при температуре окружающей среды, отстаивают и удаляют осадок. Затем смесь фильтруют, центрифугируют в центробежном сепараторе и перекачивают готовую топливную композицию в складские баки. Полученное топливо эквивалентно летнему дизельному топливу марки 2-D с точки зрения мощности и частоты оборотов двигателя, но обеспечивает более чистое горение и стоит значительно дешевле. Композиция действует также как биоцид для ингибирования роста бактерий. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Данная заявка была подана со ссылкой на приоритет временной заявки на выдачу патента США №60/739673, поданной 25 ноября 2005 года. Дата подачи данной патентной заявки в США 21 ноября 2006; название изобретения «VIESEL»; изобретатель Тимоти ВЕТЦЕЛЬ.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемое изобретение вообще имеет отношение к области топлив для двигателей. Более конкретно предлагаемое изобретение имеет отношение к топливным композициям для двигателей, получаемым смешиванием незначительной части нефтяного дизельного топлива с отработанными растительными или животным маслами и жирами в качестве основной части, и последующей модификацией присадками стабилизирующих химических веществ. Получаемое в результате гибридное топливо является наиболее подходящим для дизельных двигателей, но может быть полезно для других видов двигателей или нагревательных печей и других тепловых агрегатов. Композиция по изобретению может использоваться также как механическая смазка. Предлагаемое изобретение также относится к способу получения такого гибридного топлива.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В связи с истощением ресурсов минерального углеводородного сырья имеются насущные социально-экономические потребности в альтернативных топливах, получаемых из возобновляемых источников энергии. "Натуральные" растительные масла, получаемые обычно из семян растений либо из других компонентов растений, или из растительных отходов, обеспечивают практическое решение проблемы топливоснабжения.

Кроме того, в связи с проблемами глобального потепления, топлива на основе растительного масла сами по себе являются "углеродно-нейтральными" и их сгорание существенно не увеличивает концентрацию парникового газа или двуокиси углерода в атмосфере. Растительные масла, в конечном счете, произведены фотосинтезом, используя атмосферный углекислый газ как источник углерода. Следовательно, сгорание этих масел по существу только возвращает углерод в окружающую среду и не увеличивает общую углеродную нагрузку на атмосферу. В практических целях особенно важным, безусловно, является то обстоятельство, что топлива на основе растительного масла являются возобновляемыми, в отличие от нефтяных топлив, добыча которых ограничена природно-геологическими ресурсами.

Отработанное растительное масло (ОРМ) - энергоемкий ресурс, получаемый в больших количествах как побочный продукт пищевой промышленности, где растительные масла используются для жарки. Одно такое ОРМ общеизвестно, например, как "желтый жир" (ЖЖ), из-за цвета, который оно приобретает после использования в качестве средства для жарки. Различные топленые животные жиры или масла, такие как топленый говяжий жир, получаемый из говяжьего жира-сырца, и лярд, получаемый из свиного жира-сырца, являются также потенциальными топливами благодаря их высокой энергоемкости. ОРМ, ЖЖ, топленые жиры и масла требуют переработки или дальнейшей утилизации для предотвращения их накопления и экологического загрязнения. Все более и более привлекательным становится экономичное использование таких отходов пищевой промышленности в качестве сырья для производства топлива.

Биодизель, активно выступающий на рынке, является примером альтернативного топлива, сырьем для получения которого являются растительные масла, в том числе ОРМ. Биодизель - это возобновляемое топливо, произведенное трансэтерификацией растительных масел с основным катализатором для получения горючих метиловых и этиловых эфиров жирных кислот. После завершения реакции трансэтерификации эфиры отделяют от реакционной смеси, чтобы обеспечить чистые, энергоемкие материалы для дизельного топлива.

Как правило, биодизель смешивают с дизельными топливами на основе нефти, такими как летнее дизельное топливо (напр., дизельное топливо марки 2-D) или зимнее дизельное топливо (напр., дизельное топливо марки 1-D), чтобы получить гибридные топлива с приемлемыми рабочими характеристиками и сроками хранения. Основные стандарты качества для топлив в США установлены Американским обществом по испытанию материалов ASTM (American Society of Testing Materials). Для дизельных топлив таким стандартом является стандарт ASTM D975 (подобным стандартом в Российской Федерации, например, является ГОСТ 305-82).

Например, гибридное топливо В20 получают путем смешивания 20% биодизеля с 80% нефтяного дизельного топлива по объему. Аналогично, гибридное топливо В50 содержит 50% биодизеля по объему.

Топливо В20 - очень востребованное дизельное топливо, недавно ставшее коммерчески более доступным, с хорошим цетановым числом и другими благоприятными свойствами. Топливо В20 содержит меньше серы, чем летнее дизельное топливо марки 2-D, потому что биологический компонент топлива по существу свободен от серы, и поэтому топливо В20 и другие биодизельные гибридные смеси сгорают более чисто, чем, например, летнее дизельное топливо марки 2-D. Топливо В20 соответствует требованиям стандарта ASTM D6751, определяющего качество и характеристики биодизельного топлива.

Известны также так называемые эмульгированные топлива, включающие нефтяные, в том числе дизельные, топлива, биологический компонент в виде растительных и животных масел или жиров, а также топливные присадки (патент РФ 2167920).

Имеются, тем не менее, и недостатки биодизельных и эмульгированных топлив. Хорошо известно, например, что спиртовые компоненты, используемые в производстве биодизеля (см., например, патент США №4300912), особенно метанол, являются ядовитыми и требуют специальной обработки. Эти спиртовые компоненты летучи и очень огнеопасны, и могут быть взрывчатым веществом. Основной катализатор реакции, в качестве которого часто выступает гидроокись натрия, является также очень коррозийным и вредным веществом, которое требует специальной защиты и осторожного обращения. Наконец, глицерин, относительно нетоксичный побочный продукт реакции трансэтерификации, требует специального хранения и размещения.

Основным недостатком эмульгированных топлив является динамическая нестабильность водотопливной эмульсии в силу разности динамического коэффициента вязкости и плотности воды и дизельного топлива. В результате, как биодизели, так и эмульгированные дизельные топлива имеют ограниченный срок хранения (около трех месяцев), тогда как согласно ГОСТ обычное дизельное топливо может храниться около пяти лет. Кроме того, эмульгированные топлива имеют пониженные смазочные свойства. Предлагаемое изобретение позволяет устранить или уменьшить эти недостатки. Первая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить низкоэмиссионное, более эффективное, более рентабельное топливо для дизельных двигателей и для других применений. Предметом изобретения является гибридная топливная смесь растительных и животных масел и жиров в сочетании с относительно небольшим количеством нефтяных дизельных топлив. Растительные и животные жиры предпочтительно являются отработанными маслами. Чтобы обеспечивать приемлемые характеристики топлива, указанное гибридное топливо дополнительно смешано с небольшим количеством смеси химических модификаторов, называемых вместе «смесь топливных присадок».

Готовая топливная композиция имеет превосходные смазочные свойства. Гибридное топливо дешевле в производстве, чем биодизель, и при его изготовлении образуется минимум экологически вредных побочных продуктов. Настоящее описание раскрывает состав и способ получения нового гибридного топлива.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы получить гибридное дизельное топливо, сырьем для которого могут служить в основном растительные и животные отходы с включением минимума нефтяного дизельного топлива.

Другой задачей предлагаемого изобретения является получение топлива, которое может использоваться в стандартных дизельных двигателях, без дальнейшей модификации двигателей. Такое топливо должно соответствовать стандартам, которые определяют качество топлив, предназначенных для использования в дизельных двигателях.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы получить топливо, которое загрязняет окружающую среду меньше, чем обычные дизельные топлива, используемые в двигателях или топках.

Еще она задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить менее вредную для окружающей среды и более дешевую альтернативу дизельным и биодизельным топливам. Нами обнаружено, что топливные композиции, содержащие от 10% до 50% коммерческих дизельных топлив и до 90% отработанных растительных и животных масел и жиров, хорошо и эффективно сгорают в дизельных двигателях. Испытания показали, что нет ни существенной потери мощности двигателя или крутящего момента, ни повышенного износа по сравнению с обычным летним дизельным топливом. Частично из-за более низкого содержания серы, такое гибридное топливо меньше загрязняет окружающую атмосферу, чем нефтяные дизельные топлива. Испытание в полевых условиях показало, что указанные топливные композиции нормально функционируют при экстремальных климатических условиях.

Дизельное топливо действует как смазочный агент для рабочих деталей дизельного двигателя, которые соприкасаются с топливом. В дополнение к тому, что композиция по изобретению является топливом, она также действует, как улучшенная смазка по сравнению с летним дизельным топливом. Еще одно преимущество - то, что использование в качестве топлива композиции по изобретению уменьшает детонацию в дизельном двигателе.

В 1993 году в США был изменен Федеральный закон, в который было включено требование о том, чтобы содержание серы в дизельном топливе было меньше, чем 500 ppm (млн-1). Непреднамеренным следствием этого изменения явилось то, что обработка с целью уменьшения примесей серы уменьшала также смазочную способность топлива. Эта проблема может быть решена предлагаемым изобретением. Благодаря способности топливной композиции по изобретению действовать как смазка, дизельные двигатели, в которых в качестве топлива используется композиция по изобретению, работают более спокойно, сохраняют мощность и экономят топливо из-за меньших потерь на трение.

Для получения готовой композиции по изобретению, к премиксу, получаемому простым смешиванием коммерческих дизельных топлив и биологического компонента в виде отработанных растительных или животных масел или жиров, добавляют дополнительные компоненты под общим названием «смесь топливных присадок».

В частности, «смесь топливных присадок», добавленная в небольшом количестве, позволяет смеси нефтяного дизельного топлива и биологического масла иметь такие же смазочную способность, вязкость и текучесть, как и у обычных дизельных топлив. Кроме того, «смесь топливных присадок» поддерживает цетановое число топлива, очищает форсунки от твердых частиц нефти и масел, смазывает детали дизельных двигателей, деэмульгирует воду из топлива, предохраняет топливо от гелеобразования и уменьшает эмиссию серы (по сравнению с нефтяным компонентом гибридного топлива).

Для приготовления гибридной смеси в качестве отработанных растительных и животных жиров и масел могут использоваться наиболее известные отработанные коммерческие масла каждое в отдельности или в любой их комбинации. Масло может быть и свежим, но предпочтительно отработанным. В любом случае, масло должно быть отфильтровано и осветлено способом, подробно описанным ниже (см. А. Способ получения композиции по изобретению).

Нефтяное дизельное топливо может быть летним дизельным топливом, зимним дизельным топливом или «фермерским» дизельным топливом, т.е. дизельным топливом для сельскохозяйственной техники (высокосернистое дизельное топливо, разрешенное для использования в сельском хозяйстве). Эти нефтяные топлива могут использоваться по отдельности, или по желанию, в любой комбинации.

Как принято здесь, термин "растительное масло" относится к маслам натурального происхождения, которые получены из растительных материалов. Растительное масло может использоваться непосредственно после его производства (свежее растительное масло, СРМ) или после переработки, как ОРМ. Термин "животное масло" относится к маслам и полутвердым жирам, полученным из животных жиров и масел. Термин "биологический компонент" относится и к растительному, и животному маслу в любой комбинации. Термин "нефть" относится к углеводородам, полученным из минерального или геологического источников. Термин "топливо" в данном контексте используется применительно к любому топливу, которое может использоваться в дизельном двигателе или нагревателе (типа нагревательного котла или печи).

Как принято здесь, термин "дизельное топливо" относится к тем топливам, которые используются в двигателях с воспламенением от сжатия, которые не используют искровое зажигание для инициирования внутреннего сгорания, а также в таких установках, которые обычно используют дизельное топливо для обеспечения нагрева.

В данном контексте термин "биодизель" относится к дизельным топливам, синтезируемым из источников растительного масла, в которых исходные глицериновые эфиры жирных кислот заменены с помощью реакции трансэтерификации эфирами низкомолекулярных спиртов жирных кислот. Примеры таких низкомолекулярных спиртов - метанол и этанол.

Термин "гибридное топливо" используется здесь для обозначения смеси некоторого количества нефтяного дизельного топлива, биологического компонента или биодизеля, пригодной для использования в дизельном двигателе.

Нефтяное дизельное топливо - продукт перегонки сырой нефти, полученный путем отбора фракции, кипящей при атмосферном давлении в интервале температур примерно 250-350°C. В зависимости от условий применения согласно ГОСТ 305-82 устанавливаются три марки дизельного топлива, из которых наибольшее распространение имеют две: летнее дизельное топливо и зимнее дизельное топливо. Основное различие между ними в температуре предельной фильтруемости и температурах помутнения и застывания, указанной в стандартах на это топливо.

Летнее дизельное топливо рекомендуется для эксплуатации при температурах окружающего воздуха от 0°С. Плотность при 20°С: не более 860 кг/м3. Температура вспышки: не ниже 40°С. Температура застывания: -5°С. Цетановое число не менее 51 (согласно Техническому регламенту ЕврАзЭс «Требования к безопасности автомобильного бензина, дизельного топлива и мазута).

Зимнее дизельное топливо рекомендуется для эксплуатации при температурах окружающего воздуха до минус 30°С (температура предельной фильтруемости). Плотность при 20°С: не более 840 кг/м3. Температура вспышки: не ниже 30°С. Температура застывания: не выше -45°С. Цетановое число не менее 47 (согласно Техническому регламенту ЕврАзЭс).

В данном контексте, термины «летнее дизельное топливо» или «зимнее дизельное топливо» относятся соответственно к топливам, полученным из более низкокипящих компонентов и более высококипящих компонентов указанной фракции.

Также в данном контексте термин "фермерское дизельное топливо» или эквивалентно «дизельное топливо для сельскохозяйственной техники" относится к более низкокачественному нефтяному дизельному топливу, содержащему более высокие концентрации серы и используемому прежде всего в сельском хозяйстве. Фермерское дизельное топливо обычно не облагается налогом и известно также под названием "красный дизель" из-за красной краски, которая добавляется к нему, чтобы иметь возможность отличать это топливо от других дизельных топлив.

Используемый здесь термин «смесь топливных присадок» относится к комбинации компонентов, которая дополнительно модифицирует или доводит до определенной кондиции гибридное топливо, чтобы получить лучшие свойства хранения или характеристики сгорания. Примеры этих топливных характеристик: смазочная способность, вязкость, текучесть, температура гелеобразования, качество эмиссии, цетановое число, гомогенность, моющее действие, бактериальный рост. Термин «смесь топливных присадок» относится к составу, подробно представленному ниже в Таблице 1. Термин "премикс" относится к смеси дизельного топлива и биологического компонента, полученной в процессе приготовления топливной композиции по изобретению, до добавления в нее смеси топливных присадок.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению предлагается топливная композиция, которая составлена из незначительного количества нефтяного дизельного топлива, основного количества биологического компонента и стабилизатора. Количественный состав выражен в объемных процентах. Компонент нефтяного дизельного топлива отобран из группы, состоящей из летнего дизельного топлива, зимнего дизельного топлива и дизельного топлива для сельскогохяйственной техники. Биологический компонент отобран из группы, состоящей из арахисового масла, растительного шортенинга, хлопкового масла, соевого масла, рапсового масла, масла канолы, пальмового масла, отработанного растительного масла, животного жира, лярда и использованного кулинарного жира. Предлагаемое изобретение раскрывает также способ получения указанной топливной композиции.

Растительные или животные масла могут быть свежими, то есть неиспользованными с любой другой целью, но предпочтительно требуются отработанные масла; эти индивидуальные разновидности масел могут быть объединены и использованы в любом соотношении. Специалисту в данной области техники ясно, что отработанные кулинарные масла и жиры могут содержать любой из этих и других индивидуальных компонентов" растительных и животных жиров и масел в любой комбинации, полученных в результате извлечения жиров и масел из продуктов питания в процессе их жарки.

Готовая топливная композиция по изобретению дополнительно содержит смесь топливных присадок, предназначенных для поддержания цетанового числа топливной комбинации на уровне или выше, чем у обычного дизельного топлива, присадок, обладающих моющим действием (детергентов) для удаления отложений на форсунках и поддержания в чистоте топливной системы, смазывающих присадок (лубрикантов) для улучшения смазывающей способности топливной композиции, обезвоживающих присадок (деэмульгаторов) для отделения влаги из топливной композиции, и депрессорных присадок (антигелей) для снижения предельной температуры фильтруемости и температуры застывания топливной композиции.

В объемных процентах предлагаемая топливная композиция содержит примерно от 10% до 50% нефтяного дизельного топлива, предпочтительно примерно 10% нефтяного дизельного топлива, и примерно от 50% до 90% биологического компонента, предпочтительно примерно 90% биологического компонента. Топливная композиция содержит также примерно от 0,086% до 0,17% смеси топливных присадок, предпочтительно примерно 0,086% смеси топливных присадок. Основные компоненты смеси топливных присадок приведены в Таблице.

ТАБЛИЦА
Функция (тип присадки) Активный Компонент Соотношение компонентов (об.%, примерно)
Цетан-корректор цетанповышающая присадка, способствующая поддержанию цетанового числа на уровне значений для летнего дизельного топлива 1-ацетоксиэтилен 6,0-8,0
Тяжелая ароматическая сольвент-нафта 10,0-14,0
5-пентенилсукцинимид 1,0-2,0
Этилбензол 3,0-6,0
2-этилгексилнитрат 29,0-31,0
1,2,4-триметилбензол 2,0-4,0
1-(метилэтил)бензол 0,1
Ксилол 20,0-23,0
Деэмульгатор - обезвоживающая присадка, способствующая отделению влаги, содержащейся в топливной композиции 2-бутоксиэтанол 6,0-8,0
2-этилгексанол 0,1
Детергент - моющая присадка, способствующая удалению отложений на форсунках и поддержанию в чистоте топливной системы 1-гидрокси-3,6-диоксаоктан 0,4
Лубрикант - смазывающая присадка, способствующая улучшению смазывающей способности топливной композиции Жирная кислота талового масла 1,0
Антигель - депрессорная присадка, способствующая снижению предельной температуры фильтруемости и температуры застывания топливной композиции Легкая сольвент-нафта 10,0-14,0

Указанная в Таблице 1 "тяжелая ароматическая сольвент-нафта" - это фракция нефти, выкипающая в диапазоне температур от 140°F (60°С) до 240°F (116°С). "Легкая сольвент-нафта" - это фракция нефти, выкипающая в диапазоне температур от 120°F (49°С) до 200°F (93°С). "Ксилол" - это любая смесь 1, 2-, 1, 3-, и 1, 4-диметилбензолов.

"Жирная кислота таллового масла" - смесь жирных кислот, полученная из таллового масла, побочного продукта при производстве целлюлозы. Жирная кислота таллового масла с содержанием 1-10% смолы получена фракционной дистилляцией таллового масла. Специалисту в данной области техники понятно, что незначительные уровни неопознанных химических примесей будут, естественно, присутствовать в материалах, перечисленных в Таблице 1, и что примеси эти не будут значительно влиять на функцию смеси.

А. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

Предварительно профильтровали свежее или отработанное биосинтетическое масло через 25-микронный полиэфирный фильтр при температуре примерно от 105°F (40,6°С) до 125°F (51,7°С). Проанализировали фильтрат на содержание воды, нерастворимых и неомыляемых веществ (ВНН). Довели содержание воды, нерастворимых и неомыляемых веществ (ВНН) до значения, равного или меньшего, чем 1,5%. Повторно профильтровали через 25-микронный фильтр при температуре примерно от 105°F (40,6°С) до 120°F (48,9°С). Затем профильтровали в пределах того же диапазона температур от 105°F (40,6°С) до 120°F (48,9°С) через 10-микронный полиэфирный фильтр. После чего дополнительно профильтровали через 5-микронный полиэфирный фильтр. Оставили фильтрат отстаиваться в течение примерно 3 часов в конических резервуарах. Удалили осадок из основания конических резервуаров. Добавили от 10 до 50 объемных процентов нефтяного дизельного топлива и смешали при температуре примерно 110°F (43,3°С). Выдерживали полученную смесь без перемешивания в течение примерно 120 минут.

Добавили смесь стабилизаторов (от 0,086 до 0,17 объемных процентов) к указанной смеси и смешивали при температуре примерно 100°F (37,8°С) в течение 60 минут. Перекачали полученную смесь в конические резервуары и выдерживали при температуре окружающей среды. Оставили смесь отстаиваться в течение примерно 2 часов. Удалили осадок из конических резервуаров. Пропустили смесь через 5-микронный полиэфирный фильтр в накопительный бак. Перекачали смесь в жидкостный центробежный сепаратор модели ClNC и центрифугировали ее в течение примерно 13 минут с частотой вращения 2700 об/мин. Перекачали готовое гибридное топливо в складские баки.

В. ПРИМЕРЫ

В предпочтительном примере осуществления изобретения (Композиция А) 6 галлонов (22,7 литра) смеси присадок добавили к 7000 галлонов (26500 литров) топливного премикса в составе 70 объемных процентов ОРМ и 30 об.% летнего дизельного топлива марки 2-D (соответствующего требованиям стандарта ASTM D975), чтобы получить в результате концентрацию присадок 0,086 об.%. Типичный объем партии - 7000 галлонов. Специалисту в данной области техники понятно, что количество присадок изменяется в зависимости от вязкости отфильтрованного масла; чем более тонким и более чистым будет биологический компонент, тем меньше потребуется присадок. Однако, обязательный минимум - 1 галлон (3,78 литра) смеси присадок на 1167 галлонов (4418 литров) премикса (0,086 об.%), независимо от особенностей биологического компонента. В другом примере (Композиция В), 12 галлонов (45,4 литров, 0,17 об.%) смеси присадок добавили к 7000 галлонов (26500 литров) топливного премикса в составе 70 об.% говяжьего жира и 30 об.% летнего дизельного топлива марки 2-D. Поскольку этот премикс более вязкий, чем премикс, полученный с использованием ОРМ, требуется большее количество присадок.

Следующие дополнительные примеры, на базе объемных процентов, иллюстрируют другие предпочтительные композиции по изобретению, которые пригодны для различных применений топлива и для различных климатических условий. Следующие примеры композиций основаны на полном объеме премикса 7000 галлонов (26500 литров):

Композиция С, для зимы, в дорожных и внедорожных условиях движения: (25% ОРМ + 25% говяжий жир + 45% летнее дизельное топливо марки 2-D + 5% зимнее дизельное топливо марки 1-D) + 12 галлонов смеси присадок (0,17 об.%).

Композиция D, в дорожных и внедорожных условиях движения: (55% топленый жир + 45% летнее дизельное топливо марки 2-D) + 12 галлонов смеси присадок (0,17 об.%).

Композиция Е, для лета, в дорожных и внедорожных условиях движения: (55% ОРМ + 45% летнее дизельное топливо марки 2-D) + 12 галлонов смеси присадок (0,17 об.%).

Композиция F, в дорожных и внедорожных условиях движения: (70% ОРМ + 30% летнее дизельное топливо марки 2-D) + 12 галлонов смеси присадок (0,17 об.%).

С.ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Два одинаковых грузовых автомобиля (грузовика) Форд F-350 с одинаковыми двигателями, трансмиссиями, рулевыми механизмами, передаточными отношениями главной передачи, возрастом и пробегом были подвергнуты сравнительным испытаниям как в летних (август 2003 года), так и в зимних условиях (февраль 2003 года). Один грузовик заправлялся летним дизельным топливом марки 2-D, а другой - топливной композицией согласно изобретению (Композиция А).

Оба грузовика выполняли ежедневные грузоперевозки при нормальных рабочих нагрузках по более чем 375-мильному маршруту. По результатам августовского испытания, в течение которого окружающая температура была 90°F (32,2°С), грузовик, заправлявшийся композицией А, показал увеличение экономии топлива на 3,4% по сравнению с грузовиком, заправлявшимся летним дизельным топливом марки 2-D.

Грузовики были подобным образом испытаны в феврале при температуре окружающей среды 36°F (2,2°С). И снова грузовик, заправлявшийся композицией А, показал увеличение экономии топлива примерно на 3% по сравнению с грузовиком, заправлявшимся летним дизельным топливом марки 2-D.

Оба грузовика были протестированы Департаментом контроля качества окружающей среды и воздуха (DEQ) штата Орегон (США) на содержание углеводорода и серы в выхлопных газах. Грузовик, заправлявшийся композицией А, имел снижение эмиссии углеводорода на 60% по сравнению с грузовиком, заправлявшимся дизельным топливом. Что касается окисей серы, SOx, то грузовик, заправлявшийся дизельным топливом, выбрасывал в атмосферу 615 млн-1 SOx (615 частей на миллион). Напротив, грузовик, заправлявшийся композицией по изобретению, выбрасывал меньше 300 млн-1 SOx (300 частей на миллион).

Никаких потерь мощности у грузовика, заправлявшегося композицией по изобретению, не было. Грузовик, заправлявшийся дизельным топливом, запускался с большим трудом и выпускал больше выхлопных газов в процессе холодного пуска. Грузовик, заправлявшийся композицией А, работал более спокойно и имел меньше стуков на холостом ходу, показывая лучшие характеристики смазывания и сгорания.

Обороты двигателя грузовика, заправлявшегося композицией А, заметно не менялись даже когда включались все аксессуары (например, кондиционирование воздуха, радио, фары, сигнал и т.д.), в отличие от грузовика, заправлявшегося дизельным топливом.

Когда оба грузовика тянули трейлеры с 2-хтонными грузами, плюс вес трейлера, по холмистой пересеченной местности, грузовик, заправлявшегося композицией А, меньше пробуксовывал и легче ускорялся; эти факты иллюстрировали улучшенную смазываемость и приемистость двигателя, обеспеченную композицией А.

Хотя предлагаемое изобретение было проиллюстрировано на конкретных примерах его осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что изобретение не ограничено представленными примерами. Предлагаемое изобретение может быть осуществлено с модификациями и изменениями, которые не выходят за пределы объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Топливная композиция для дизельных двигателей, включающая, по меньшей мере, одно нефтяное дизельное топливо; по меньшей мере, один биологический компонент, такой как растительное или животное масло или жир; и смесь топливных присадок, отличающаяся тем, что смесь топливных присадок содержит
a) по меньшей мере, одну цетанповышающую присадку (петан-корректор), способствующую поддержанию цетанового числа топливной композиции на уровне значений для летнего дизельного топлива, с активными компонентами, выбранными из группы, состоящей из 1-ацетоксиэтилена, тяжелой ароматической сольвент-нафты, 5-пентенилсукцинимида, этилбензола, 2-этилгексилнитрата, 1,2,4-триметилбензола, 1-(метилэтил)бензола и ксилола;
b) по меньшей мере, одну обезвоживающую присадку (деэмульгатор), способствующую отделению влаги из указанной топливной композиции, с активными компонентами, выбранными из группы, состоящей из 2-бутоксиэтанола и 2-этилгексанола;
c) по меньшей мере, одну моющую присадку (детергент), способствующую удалению отложений на форсунках и поддержанию в чистоте топливной системы, содержащую в качестве активного компонента 1-гидрокси-3,6-диоксаоктан;
d) по меньшей мере, одну смазывающую присадку (лубрикант), способствующую улучшению смазывающей способности топливной композиции, содержащую в качестве активного компонента жирную кислоту таллового масла;
е) по меньшей мере, одну депрессорную присадку (антигель), способствующую снижению предельной температуры фильтруемости и температуры застывания топливной композиции, содержащую в качестве активного компонента легкую сольвент-нафту.

2. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что биологический компонент выбран из группы, состоящей из арахисового масла, растительного шортенинга, хлопкового масла, соевого масла, рапсового масла, масла канолы, пальмового масла, отработанного растительного масла, животного жира, лярда и использованного кулинарного жира.

3. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что нефтяное дизельное топливо выбрано из группы, состоящей из летнего дизельного топлива, зимнего дизельного топлива и дизельного топлива для сельскохозяйственной техники.

4. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что нефтяное дизельное топливо составляет примерно от 10 до примерно 50 об.% указанной топливной композиции.

5. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что биологический компонент составляет примерно от 50 до примерно 90 об.% указанной топливной композиции.

6. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что смесь топливных присадок составляет примерно от 0,086 до примерно 0,17 об.% общего объема премикса, состоящего из нефтяного дизельного топлива и биологического компонента..

7. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанная смесь топливных присадок, содержащая в качестве активных компонентов 1-ацетоксиэтилен, тяжелую ароматическую сольвент-нафту, 5-пентенилсукцинимид, этилбензол, 2-этилгексилнитрат, 1,2,4-триметилбензол, 1-(метилэтил)бензол, ксилол, 2-бутоксиэтанол, 2-этилгексанол, 1-гидрокси-3,6-диоксаоктан, жирную кислоту таллового масла и легкую сольвент-нафту, характеризуется следующим соотношением активных компонентов, об.%:

1-ацетоксиэтилен 6,0-8,0
тяжелая ароматическая сольвент-нафта 10,0-14,0
5-пентенилсукцинимид 1,0-2,0
этилбензол 3,0-6,0
2-этилгексилнитрат 29,0-31,0
1,2,4-триметилбензол 2,0-4,0
(1-метилэтил)бензол примерно 0,1
ксилол 20,0-23,0
2-бутоксиэтанол 6,0-8,0
2-этилгексанол примерно 0,1
1-гидрокси-3,6-диоксаоктан примерно 0,4
жирная кислота таллового масла (ЖКТМ) примерно 1,0
легкая сольвент-нафта 10,0-14,0

8. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что биологический компонент представляет собой, по меньшей мере, одно повторно используемое растительное масло.

9. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что биологический компонент представляет собой, по меньшей мере, один повторно используемый животный жир.

10. Топливная композиция по п.1, содержащая от примерно 10 до примерно 50 об.% нефтяного дизельного топлива, от примерно 50 до примерно 90 об.% биологического компонента и от примерно 0,086 до примерно 0,17 об.% смеси топливных присадок.

11. Топливная композиция по п.10, отличающаяся тем, что биологический компонент выбран из группы, состоящей из арахисового масла, растительного шортенинга, хлопкового масла, соевого масла, рапсового масла, масла канолы, пальмового масла, отработанного растительного масла, животного жира, лярда и использованного кулинарного жира.

12. Топливная композиция по п.10, отличающаяся тем, что нефтяное дизельное топливо выбрано из группы, состоящей из летнего дизельного топлива, зимнего дизельного топлива и дизельного топлива для сельскохозяйственной техники.

13. Топливная композиция по п.10, отличающаяся тем, что указанная смесь топливных присадок, содержащая в качестве активных компонентов 1-ацетоксиэтилен, тяжелую ароматическую сольвент-нафту, 5-пентенилсукцинимид, этилбензол, 2-этилгексилнитрат, 1,2,4-триметилбензол, 1-(метилэтил)бензол, ксилол, 2-бутоксиэтанол, 2-этилгексанол, 1-гидрокси-3,6-диоксаоктан, жирную кислоту таллового масла и легкую сольвент-нафту, характеризуется следующим соотношением активных компонентов, об.%:

1-ацетоксиэтилен 6,0-8,0
тяжелая ароматическая сольвент-нафта 10,0-14,0
5-пентенилсукцинимид 1,0-2,0
этилбензол 3,0-6,0
2-этилгексилнитрат 29,0-31,0
1,2,4-триметилбензол 2,0-4,0
(1-метилэтил)бензол примерно 0,1
ксилол 20,0-23,0
2-бутоксиэтанол 6,0-8,0
2-этилгексанол примерно 0,1
1-гидрокси-3,6-диоксаоктан примерно 0,4
жирная кислота таллового масла (ЖКТМ) примерно 1,0
легкая сольвент-нафта 10,0-14,0

14. Способ получения топливной композиции для дизельных двигателей по любому из предшествующих пунктов, включающий следующие операции:
предварительное фильтрование биологического компонента через 25-микронный полиэфирный фильтр при температуре приблизительно от 105°F (40,6°С) до 125°F (51,7°C);
проведение анализа фильтрата на содержание воды, нерастворимых и неомыляемых веществ (ВНН);
доведение содержания воды, нерастворимых и неомыляемых веществ (ВНН) до значения, равного или меньшего чем 1,5 об.%;
повторное фильтрование через 25-микронный фильтр при температуре приблизительно от 105°F (40,6°C) до 120°F (48,9°C);
последующее фильтрование в пределах того же диапазона температур от 105°F (40,6°C) до 120°F (48,9°C) через 10-микронный полиэфирный фильтр;
дополнительное фильтрование через 5-микронный полиэфирный фильтр;
отстаивание полученного фильтрата в течение примерно 3 ч в конических резервуарах;
удаление осадка из основания конических резервуаров;
добавление от 10 до 50 об.% нефтяного дизельного топлива и смешивание при температуре приблизительно 110°F (43,3°C);
выдерживание полученного премикса без перемешивания в течение примерно 120 мин;
добавление смеси топливных присадок (от 0,086 до 0,17 об.%) к указанному премиксу и смешивание при температуре около 100°F (37,8°C) в течение примерно 60 мин;
перекачивание полученной смеси в конические резервуары;
выдерживание при температуре окружающей среды;
отстаивание смеси в течение примерно 2 ч;
удаление осадка из конических резервуаров;
фильтрование смеси через 5-микронный полиэфирный фильтр в накопительный бак;
перекачивание смеси в жидкостный центробежный сепаратор модели CINC и центрифугирование в течение примерно 13 мин с частотой вращения 2700 об/мин;
и перекачивание готовой топливной композиции в складские баки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельского хозяйства и биоэнергетике. .
Изобретение относится к составу для получения твердого формованного топлива, которое может быть использовано как бытовое топливо, для коммунально-бытовых нужд, для отопления вагонов, в промышленности.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для изготовления твердотопливных элементов, в частности брикетов, гранул на основе углеродосодержащих материалов.

Изобретение относится к технологии брикетирования полезных ископаемых, вторичного сырья, отходов производства и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов. .
Изобретение относится к области производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов. .
Изобретение относится к угольной промышленности и может использоваться для предварительной обработки угля перед сжиганием с целью уменьшения выбросов серы и серосодержащих соединений в окружающую среду.
Изобретение относится к области утилизации древесных отходов и может быть использовано при производстве экологически чистых биотоплив для промышленных и коммунально-бытовых нужд.
Изобретение относится к производству твердого формованного топлива из биологических отходов, пищевых и деревообрабатывающих производств. .
Изобретение относится к производству твердого формованного топлива из биологических отходов, пищевых и деревообрабатывающих производств. .

Изобретение относится к применению тетрагидробензоксазинов формулы (I), в которой заместитель R1 означает остаток гидрокарбила, имеющий от 1 до 3000 атомов углерода, и заместители R2, R3, R4 и R5 независимо друг от друга означают атомы водорода, группы гидроксила или остатки гидрокарбила, имеющие соответственно от 1 до 3000 атомов углерода, и в которой заместители R3 и R4 или R4 и R5 с частичной структурой -O-CH 2-NR7-CH2-, присоединенной к бензольному ядру, также могут образовать второе кольцо тетрагидрооксазина, при этом R7 означает остатки гидрокарбила, имеющие от 1 до 3000 атомов углерода, при условии, что, по меньшей мере, один из заместителей R1, R2, R3 , R4, R5 или R7 является полиизобутенилом, имеющим до 3000 атомов углерода и остальные заместители из группы R1, R2, R3, R4, R 5 или R7, если они означают остатки гидрокарбила, имеют соответственно от 1 до 20 атомов углерода, в качестве антиокислителей для стабилизации продуктов минеральных масел и топлива против воздействия света, кислорода и тепла.

Изобретение относится к способу улучшения текучести смеси, содержащей воск и другие углеводороды, заключающийся в добавлении к смеси некоторого количества дендритного сильно разветвленного сложного полиэфирного амида, в котором кроме углеводородных флюидов, проходящих по трубопроводу и содержащих воск, присутствуют другие флюиды, такие как вода, соляной раствор или газ, при этом в смесь добавляют от более чем 1 до 10 мас.% дендритного соединения, в расчете на всю массу углеводородного флюида и дендритного соединения.
Изобретение относится к горючим для двигателей внутреннего сгорания. .
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. .
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину на основе монометиланилина.
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину на основе монометиланилина.
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к составу многофункциональной добавки к автомобильному бензину на основе монометиланилина.

Изобретение относится к способу получения алифатических спиртов сернокислотной гидратацией соответствующих олефинов - этилена и пропилена, в частности к применению их в качестве высокооктановой присадки к бензинам.
Наверх