Топливная композиция

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам с присадками, в частности к пожаробезопасным вводно-топливным микроэмульсиям. Описана топливная композиция, содержащая дизельное топливо, воду, диэтаноламид олеиновой кислоты, диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, диэтаноламин, дополнительно содержащая моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина, композицию спиртов С4-C7, а в качестве дизельного топлива композиция содержит дизельное топливо зимнее при следующем соотношении компонентов, мас.%: диэтаноламид олеиновой кислоты 3,960-4,840; диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 1,199-1,465; диэтаноламин 0,507-0,620; моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина 0,400-0,488; композиция спиртов C4-C7 0,594-0,727; вода 9,0-11,0; дизельное топливо зимнее - остальное до 100. Технический результат - расширение температурного интервала применения пожаробезопастных дизельных топлив. 3 табл.

 

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам с присадками, в частности к пожаробезопасным водно-топливным микроэмульсиям, и может найти применение на дизельных двигателях, работающих в условиях повышенной пожароопасности.

Использование водно-топливных эмульсий (ВТЭ) в двигателях внутреннего сгорания имеет большое практическое значение. Например, обратные водно-топливные эмульсии, а именно, когда дисперсионной средой является углеводородное топливо, а дисперсной фазой - вода, позволяют уменьшить расход углеводородного топлива, снизить токсичность отработавших газов, уменьшить теплонапряженность двигателя.

Уже известны топливные композиции, содержащие углеводородное топливо, воду и поверхностно-активные вещества, так называемые эмульгаторы (В.М.Иванов. «Топливные эмульсии», М.: Из-во АН СССР, 1962 г., с.10-15).

Известна топливная композиция на основе дизельного топлива, содержащая воду, диэтаноламид олеиновой кислоты (60%), диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты (8-14%), диэтаноламин (16-24%) и олеиновую кислоту (0-7,5) (Патент США № 4173455, C10L 1/18, опубл. 1979 г.).

Несмотря на то, что в известной композиции использовано относительно небольшое количество эмульгатора (8% на 10% воды), стабильность эмульсии недостаточна (6 месяцев).

Известна топливная эмульсия на основе углеводородного топлива с добавлением воды (5-20%), эмульгатора - олеата моноэтаноламина (3-5%), алифатических спиртов (13-20%) и метанола (4-6%) (Авт.св. № 1225849, C10L 1/32, 1984 г.)

Известная эмульсия, как отмечают авторы, стабильна при низких температурах, однако содержание до 20% алифатических спиртов делает ее пожароопасной при эксплуатации, а 6% метанола токсичной и экологически вредной.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению и взятой за прототип является топливная композиция, в состав которой входят летнее дизельное топливо, вода (1,0-20,0%) и эмульгатор, состоящий из диэтаноламида олеиновой кислоты (0,227-4,505%), диэтаноламинового мыла олеиновой кислоты (0,066-1,314%), моноэфира олеиновой кислоты и диэтаноламина (0,084-1,664%), моноэфира аминоспирта и олеиновой кислоты (0,104-2,056%) и диэтаноламина (0,053-1,060%) RU (Патент России № 2266947, C10L 1/22, 11.08.2004 г.).

Несмотря на то, что известная топливная композиция, являясь микроэмульсией, обладает повышенной стабильностью (до 1 года) и пожаробезопасностью при одновременном снижении содержания вредных выбросов в атмосферу, она может применяться только в летнее время года аналогично летним дизельным топливам, рекомендуемым для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°C и выше.

Технический результат изобретения - расширение температурного интервала применения пожаробезопасных дизельных топлив, возможность применения топливной композиции в осенне-весенний период при температуре минус 10°C, т.е. увеличение номенклатуры зимних дизельных топлив при сохранении повышенной стабильности композиции и пожаробезопасности при одновременном снижении содержания вредных выбросов в атмосферу.

Указанный технический результат достигается тем, что известная топливная композиция, содержащая дизельное топливо, воду, диэтаноламид олеиновой кислоты, диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, диэтаноламин, согласно изобретению дополнительно содержит моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина, композицию спиртов С47, а в качестве дизельного топлива содержит дизельное топливо зимнее при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диэтаноламид олеиновой кислоты 3,960-4,840
Диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 1,199-1,465
Диэтаноламин 0,507-0,620
Моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина 0,400-0,488
Композиция спиртов С47 0,594-0,727
Вода 9,0-11,0
Дизельное топливо зимнее остальное до 100

Совокупность используемых компонентов направлена на повышение эффективности топливной композиции за счет использования ее в осенне-весенний период при температуре минус 10°C, т.е. увеличение номенклатуры зимних дизельных топлив при сохранении повышенной стабильности композиции и пожаробезопасности при одновременном снижении содержания вредных выбросов в атмосферу.

Следует отметить, что если топливная композиция не использована в осенне-весенний период, то ее можно применять наравне с пожаробезопасным дизельным топливом летним (ПБД-Л).

Эмульгатор, состоящий из диэтаноламида олеиновой кислоты, диэтаноламинового мыла олеиновой кислоты, диэтаноламина, моноэфира олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина, получили в результате синтеза олеиновой кислоты (ТУ 9145-172-7431297-94 «Олеиновая кислота. Технические условия») и диэтаноламина (ТУ 6-09-2652-86 «Диэтаноламин. Технические условия»), проводимого при определенных соотношениях названных компонентов и режимных параметров, полученных экспериментально авторами. В конечный продукт синтеза добавляют композицию спиртов С47. Композиция спиртов С47 (бутиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый и т.д.) оптимизировалась по показателям температуры помутнения и предельной температуры фильтруемости.

Готовую смесь авторы условно назвали эмульгатор «Амикром КС», который контролируют по кислотному числу по ГОСТ 5985-59 «Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа», значение которого должно находиться в пределах 25,0-30,0 мг КОН/г, и по аминному числу по п.5.3. ТУ 0257-067-04838697-2007 в пределах 80,0-90,0 мг HCl/г. Эмульгатор «Амикром КС» представляет собой легко текучую светло-коричневую жидкость.

Для обоснования количественного состава топливной композиции были приготовлены образцы, состав которых представлен в таблице 1.

Таблица 1
Компонентный состав топливных композиций
Компоненты топливной композиции Содержание компонентов, мас.% в композиции
По прототипу Образцы
№1 №2 №3 №4 №5 №6
2 3 4 5 6 7 8
1 Диэтаноламид олеиновой кислоты 2,267 3,520 3,960 4,400 4,840 5,280
2 Диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 0,661 1,066 1,199 1,332 1,465 1,598
3 Диэтаноламин 0,533 0,451 0,507 0,564 0,620 0,677
4 Моноэфир олеиновой кислоты и диэтаноламина 0,837 - - - - -
5 Моноэфир аминоспирта и олеиновой кислоты 1,035 - - - - -
6 Моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина - 0,355 0,400 0,444 0,488 0,533
7 Композиция спиртов С47 - 0,528 0,594 0,660 0,727 0,792
8 Вода 10,00 8,000 9,000 10,000 11,000 12,000
9 Дизельное топливо летнее 84,667 - - - - -
10 Дизельное топливо зимнее - 86,080 84,340 82,600 80,860 79,120

Представленные в таблице 1 образцы прошли лабораторные испытания.

Исследования приготовленных композиций проводились следующими лабораторными методами: стабильность по междуведомственному методу, входящему в ТУ 0251-015-081511164-2007, цетановое число по ГОСТ 3122 «Топливо дизельное. Метод определения цетановых чисел по совпадению вспышек», кинематическая вязкость по ГОСТ 33 «Нефтепродукты. Метод определения кинематической вязкости», предельная температура фильтруемости по ГОСТ 22254 «Топливо дизельное. Метод определения предельной температуры фильтруемости», температура помутнения по ГОСТ 5066 «Топливо моторное. Методы определения температуры помутнения и начала кристаллизации», температура застывания по ГОСТ 20287 «Нефтепродукты. Методы определения температуры застывания» и вероятность воспламенения и вспышки по методам, входящим в «Комплекс методов оценки пожарной опасности горюче-смазочных материалов и специальных жидкостей», в полигонных условиях при прямом воздействии стандартных средств поражения на топливные баки, заполненные топливными композициями.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты испытаний топливных композиций
Показатели Требования ТУ 0251-015-081511164-2007 Композиции
По прототипу Образцы
№1 №2 №3 №4 №5 №6
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Внешний вид Однородная прозрачная или с опалесценцией жидкость Однородная с опалесценцией жидкость Однородная с опалесценцией жидкость Однородная с
опалесценцией жидкость
Однородная прозрачная жидкость Однородная прозрачная жидкость Однородная с опалесценцией жидкость
2 Стабильность, месяц Не менее 12 12 12 12 12 12 12
3 Цетановое число, ед. Не менее 40 42 48 48 48 46 42
4 Кинематическая вязкость при 20°С, мм/с Не более 15,0 11,2 4,5 6,0 7,3 8,0 8,7
5 Температура помутнения, °C Не выше минус 12 Минус 5 Минус 16 Минус 13 Минус 12 Минус 12 Минус 9
6 Температура застывания, °C Не выше минус 25 - Ниже минус 45 Ниже минус 45 Ниже минус 45 Ниже минус 45 Ниже минус 45
7 Предельная температура фильтруемости, °C. Не выше минус 12 Минус 5 Минус 19 Минус 18 Минус 17 Минус 16 Минус 10
8 Вероятность воспламенения, % 0 100 0 0 0 0
9 Вероятность вспышки, % 50 100 55 50 45 45

По результатам проведенных исследований было определено действие каждого компонента эмульгатора, а именно:

диэтаноламид олеиновой кислоты является основным поверхностно-активным компонентом эмульгатора, обеспечивающим дробление капель;

диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты регулирует оптимальный гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ) эмульгатора;

диэтаноламин облегчает получение микроэмульсии;

моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина улучшает стабильность микроэмульсии при температурах ниже 0°С;

композиция спиртов C4-C7 улучшает низкотемпературные свойства микроэмульсии.

Согласно требованиям ТУ 0251-015-081511164-2007 «Топливо пожаробезопасное дизельное зимнее (ПБД-3)» норме на показатель «Цетановое число» не менее 40 удовлетворяют образцы № 2-6, норме на кинематическую вязкость при 20°С не более 15,0 мм /с удовлетворяют образцы № 2-6, норме на предельную температуру фильтруемости не выше минус 12°С удовлетворяют образцы № 2-5. По оценке показателей вероятности воспламенения и вспышки лучшими характеристиками обладают образцы № 3-6.

Таким образом, образцы № 3-5 по всем показателям соответствуют требованиям ТУ 0251-015-081511164-2007 «Топливо пожаробезопасное дизельное зимнее (ПБД-З)».

По образцу 4 (оптимальный вариант) была приготовлена опытная партия в автотопливомаслозаправщике АТМ3-5-4320 объемом 5000 литров.

Топливная композиции приготавливаются путем смешения компонентов в конкретной емкости (топливозаправщике, резервуаре, бочке, канистре и т.д.).

Температура всех компонентов перед приготовлением должна быть не ниже минус 10°С. Для приготовления композиции в емкость закачивается необходимое количество дизельного зимнего топлива 4130 литров (рассчитанное, исходя из объема используемой емкости и согласно таблице 1, образец № 4), затем в него добавляют рассчитанное количество эмульгатора, 370 литров (согласно изобретению), и перемешивают в течение 10 минут насосом, включенном «на кольцо» (если композиция приготавливается в бочке, то простым перекатыванием).

В полученную смесь при включенном насосе добавляют необходимое количество воды, в данном случае 500 литров (из системы водоснабжения г.Москвы), продолжают перемешивание в течение времени, необходимого для перекачки всего объема резервуара, в котором происходит перемешивание используемым насосом (если это бочка или канистра, то после добавления воды перекатывание емкости осуществляется в течение 20 минут).

Критерием окончания перемешивания служит внешний вид отбираемой пробы, которая должна быть прозрачной или с опалесценцией жидкостью.

Внешний вид получаемой эмульсии является главным критерием ее качества (стабильности), т.к. прозрачность полученной жидкости свидетельствует о том, что размер частиц дисперсной фазы менее 1 мкм. Эмульсии с таким размером частиц дисперсной фазы относятся к микроэмульсиям, которые являются термодинамическими стабильными системами (Миттел К. Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии. - М.: Мир, 1980. - 597 с., ил).

Опытная партия прошла испытания в сравнении с топливной композицией-прототипом и зимнем дизельным топливам ДЗп с депрессорными присадками (ТУ 38.101889-2004), широко применяемым в практике в осенне-весенний период, также в сравнении с показателями стабильности топливной композиции по патенту России № 2266947 C10L 1/22. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3
Результаты сравнительных испытаний
Показатели Образцы композиций топлива
№ 1 (прототип) Патент России № 2266947 № 4 Опытная партия Зимнее дизельное топливо ДЗп с депрессорными присадками (ТУ 38.101889-2004)
1 2 3 4 5
1 Стабильность: склонность к расслоению в динамических условиях
при перемешивании со скоростью 100 мин-1 при
температуре 20°С, мес 12 12 -
2 Стабильность: склонность к расслоению в статических условиях при хранении, мес. при температуре:
0°С 12 12 -
Минус 10°С Менее суток 12 -
Минус 12°С Менее суток 3 -
3 Склонность к расслоению в статических условиях при резком изменении температуры:
Число циклов охлаждения (0°С в течение 12 часов) и нагревания (40°С в течение 12 часов) Более 10 циклов Более 10 циклов -
4 Цетановое число 42 48 45
5 Кинематическая вязкость при 20 С, мм/с. 11,2 7,26 4,5
Продолжение таблицы 3
Показатели Образцы композиций топлива
№1 (прототип)
Патент России №2266947
№4
Опытная партия
Зимнее дизельное топливо ДЗп с депрессорными присадками (ТУ 38.101889-2004)
1 2 3 4 5
6 Температура помутнения, °С Нет данных Минус 12 Минус 10
7 Температура застывания, °С Нет данных Ниже минус 45 Минус 38
8 Предельная температура фильтруемости, °С Минус 5 Минус 17 Минус 17
9 Вероятность воспламенения, % 0 0 100
10 Вероятность вспышки, % 100 50 100
11 Коэффициент закоксовывания распылителя форсунок:
- в сборе с запорной иглой. 2,3 1,9 11,8
12 Относительное изменение удельного расхода топлива, отн.%:
+ увеличение
- снижение -1,1 -1,1 +1,0
13 Относительное изменение дымности отработавших газов, отн.% 10,0 7,0 10,6

Из таблицы 3 видно, что заявляемая топливная композиция находится на уровне и даже значительно превосходит образцы, взятые для сравнения, по таким показателям, как стабильность (строки 1-3), температуры помутнения, застывания, предельной фильтруемости (строки 6, 7, 8), вероятность воспламенения и вспышки (строки 9, 10), коэффициент закоксовывания (строка 11), дымность ОГ (строка 13), а также позволяет уменьшить удельный расход топлива (строка 12).

Предлагаемая топливная композиции не требует при ее применении модификации топливной системы дизельного двигателя, так как размер дисперсной фазы позволяет прокачивать ее через все фильтры топливной системы одновременно, повышая пожаробезопасность объекта за счет высокой стабильности топливной композиции (таблица 3, строки 1-3).

Кроме того, в отработавших газах (ОГ) снижается концентрация окислов азота и углерода соответственно на 30% и 15%, уменьшается дымность ОГ и оценочные показатели склонности предлагаемой топливной композиции к закоксовыванию форсунок намного ниже, чем у товарного зимнего дизельного топлива ДЗп с депрессорными присадками (ТУ 38.101889-2004) (таблица 3, строки 11, 12, 13).

Несмотря на то, что в заявленной композиции используемый эмульгатор получают в процессе синтеза (ноу-хау заявителя), в целом топливная композиция проста в изготовлении (не требует мощных механических и др. перемешивающих устройств), эффективна (см. таблицы 2, 3) и готова к применению на автомобильном транспорте, эксплуатирующем дизельные двигатели.

Изобретение позволит расширить температурный интервал применения пожаробезопасных дизельных топлив и позволит применять топливную композицию в осенне-весенний период при температуре не ниже минус 10°С, т.е. повысить пожаробезопасность автомобильного транспорта, эксплуатируемого в системе МЧС, особенно при тушении пожаров, улучшить экологические характеристики выхлопа дизельного двигателя, снизит образование отложений на деталях форсунок дизельного двигателя, тем самым повысит срок его службы и даже сократит удельный расход углеводородного топлива (за счет улучшения процесса горения стабильной микроэмульсии).

Топливная композиция, содержащая дизельное топливо, воду, диэтаноламид олеиновой кислоты, диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, диэтаноламин, отличающаяся тем, что дополнительно содержит моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина, композицию спиртов С4-C7, а в качестве дизельного топлива содержит дизельное топливо зимнее при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диэтаноламид олеиновой кислоты 3,960-4,840
Диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 1,199-1,465
Диэтаноламин 0,507-0,620
Моноэфир олеиновой кислоты и диоксиэтилпиперазина 0,400-0,488
Композиция спиртов С47 0,594-0,727
Вода 9,0-11,0
Дизельное топливо зимнее остальное до 100


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу приготовления наноэмульсий вода в масле или масло в воде, в котором дисперсная фаза распределена в дисперсионной фазе в виде капель, имеющих диаметр от 1 до 500 нм, включающему: 1) приготовление гомогенной смеси (1) вода/масло, характеризующейся поверхностным натяжением менее 1 мН/м, включающей воду в количестве от 30 до 70 масс.%, по меньшей мере два поверхностно-активных вещества с различным ГЛБ, выбираемыми из неионных, анионных, полимерных поверхностно-активных веществ, причем указанные поверхностно-активные вещества присутствуют в таком количестве, чтобы сделать смесь гомогенной; 2) разбавление смеси (1) в дисперсионной фазе, состоящей из масла или воды с добавлением поверхностно-активного вещества, выбираемого из неионных, анионных, полимерных поверхностно-активных веществ, причем количество дисперсионной фазы и поверхностно-активного вещества является таким, чтобы получить наноэмульсию с ГЛБ, отличающимся от ГЛБ смеси (1).

Изобретение относится к топливным композициям и способам ее получения на основе нефтешлама, или мазута, для использования в качестве технологического топлива, в том числе на промышленных предприятиях теплоснабжения.
Изобретение относится к технологии сжигания углеводородных топлив и может быть использовано для интенсификации процессов сжигания бензина, дизельного топлива, мазута и нефтешламов.

Изобретение относится к области переработки и утилизации углеводородсодержащих отходов, в частности, предназначено для удаления избытка влаги из исходной углеводородной смеси и приготовления устойчивой дисперсной смеси, используемой затем в качестве жидкого топлива или добавок к жидкому топливу.
Изобретение относится к топливной энергетике и может быть использовано для сокращения потерь летучих углеводородов и попутных газов при добыче и переработке нефти, для повышения пожарной безопасности углеводородов.

Изобретение относится к области топливной энергетики, в частности к способам приготовления жидкого топлива на основе угля и воды без добавления других компонентов, пригодного для прямого сжигания в котлах, печах, различных энергетических установках, пригодного для трубопроводной транспортировки и длительного хранения, предназначенного для замены угля, мазута и газа на топливопотребляющих объектах.

Изобретение относится к способу переработки угля с легкоразмокаемой породой для приготовления деминерализованного суспензионного угольного топлива, включающий дробление и мокрое обогащение угля с получением концентрата кл.

Изобретение относится к производству моторных топлив, в частности получения высокооктанового бензина, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Изобретение относится к новым топливно-водным эмульсиям. .
Изобретение относится к новым водно-топливным эмульсиям. .
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии. .

Изобретение относится к применению алкилфеноло-альдегидных смол и азотсодержащих полимеров для улучшения электропроводности нефтяных дистиллятов с низким содержанием воды и к нефтяным дистиллятам с присадками.

Изобретение относится к применению алкилфеноло-альдегидных смол и растворимых в нефтяных дистиллятах полярных азотистых соединений для повышения электропроводности нефтяных дистиллятов с низким содержанием воды, а также к нефтяным дистиллятам с присадками.
Изобретение относится к топливной композиции для дизельных двигателей и к способу ее получения. .

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 машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к системам питания топливом двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам с присадками, в частности к пожаробезопасным вводно-топливным микроэмульсиям

Наверх