Топливная композиция, способ ее производства и присадка для жидкого топлива


 


Владельцы патента RU 2478693:

Житницкий Александр Леонидович (RU)

Изобретение относится к композиции жидкого топлива с присадками для обеспечения антизадирных, противоизносных и антиокислительных свойств жидких топлив, таких как углеводородное, моторное, биодизельное топливо и их смеси. Композиция жидкого топлива включает основное количество жидкого топлива и наноразмерной присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов, общей формулы Full Hall2x, где Full - фуллерен С60, С70, С72, С76, С78, C82, C84, C90, С94, С96, Hall - в виде F, Cl, Br, a x - 1-50, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

присадка - 0,0001-0,5;

вспомогательные компоненты - 0,01-15%;

жидкое топливо - остальное.

Способ получения композиции жидкого топлива характеризуется подачей основного количества топлива и наноразмерных присадок на основе галогенпроизводных фуллеренов в кавитатор с получением в нем композиции жидкого топлива. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к композиции жидкого топлива с присадками для обеспечения антизадирных, противоизносных и антиокислительных свойств жидких топлив, таких как углеводородное, моторное, биодизельное топливо и их смеси.

Известно, что противоизносные свойства топливам придают соединения серы и связанные с ними ароматические и полярные соединения. Однако ароматические углеводороды ухудшают процесс сгорания в цилиндре дизеля и способствуют отложению смолистых веществ на деталях ТНВД. Стремление к заметному снижению содержания вредных компонентов в выбросах при сжигании жидких топлив обусловлено рядом экологических факторов. Так, например, предпринимаются попытки свести к минимуму выброс диоксида серы в результате сгорания жидких топлив. Как следствие, предпринимаются попытки свести к минимальному содержание серы в топливах. Хотя в последнее время типичные жидкие топлива содержат 1 вес.% или более серы (в пересчете на элементарную серу), в настоящее время считается необходимым снижение ее содержания предпочтительно до 0,05 вес.%, более предпочтительно до менее 0,01 вес.%.

Дополнительная очистка жидких топлив, необходимая для достижения столь низкого содержания серы, часто приводит к снижению содержания полярных компонентов. Кроме того, определенные процессы очистки позволяют снизить содержание конденсированных ароматических соединений, входящих в состав таких жидких топлив.

Снижение содержания одного или нескольких таких продуктов, как сера, конденсированные ароматические или полярные компоненты жидкого топлива, может привести к ухудшению смазывающих характеристик этого топлива в отношении смазки системы впрыска двигателя до такой степени, при которой, например, насос для впрыска топлива двигателя выходит из строя уже на относительно ранней стадии срока эксплуатации двигателя. Поломки могут происходить в системах впрыска топлива высокого давления, таких как центробежные распределители высокого давления, рядные многоплунжерные топливные насосы и инжекторы.

Проблема неудовлетворительной смазывающей способности жидких топлив в будущем станет, вероятно, еще более острой при последующих усовершенствованиях двигателей (с целью дальнейшего уменьшения выбросов), которые будут предъявлять к смазывающей способности еще более жесткие требования, чем при эксплуатации современных двигателей. Так, например, появление инжекторных узлов высокого давления повысит требования к смазывающей способности жидкого топлива и, следовательно, возрастет необходимость в усиливающих смазывающую способность присадках.

Более того, существует постоянная необходимость в создании присадок с повышенной эксплуатационной смазывающей способностью.

В литературе, касающейся данной области техники, известен способ повышения смазывающей способности топлив с низким содержанием серы путем введения в их состав растительных масел, рапс-метилового эфира и других кислородсодержащих соединений растительного происхождения [Т.Н.Митусова, Е.В.Полинина, М.В.Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним. - М.: Издательство "Техника". ООО "ТУМА ГРУПП", 2002. - 64 с.].

Общим недостатком данных методов является вовлечение в состав топлива прямых или переработанных пищевых продуктов.

Известно техническое решение, которое относится к композициям жидких топлив (см. патент РФ №2158750), содержащих присадки, улучшающие их смазывающую способность, а также способам их производства. Композиция включает основное количество среднего дистиллятного жидкого топлива, содержание серы в котором составляет 0,2 мас.% или меньше, и небольшое количество повышающей смазывающую способность присадки, включающей (а) эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта и (б) эфир ненасыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта, содержащего по меньшей мере три гидроксильные группы, причем эфиры (а) и (б) различны.

Недостатком аналога является использование в составе большого количества компонентов, что делает композицию нестабильной, а способ производства трудоемким.

Задачей настоящей группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков.

Обобщенный технический результат заключается в повышении антизадирных, противоизносных и антиокислительных свойств с обеспечением простого и надежного способа производства.

Технический результат заключается в том, что композиция жидкого топлива включает основное количество жидкого топлива и наноразмерной присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов, общей формулы Full Hall2x, где Full - фуллерен С60, С70, С72, C76, C78, C82, C84, C90, C94, C96, Hall - в виде F, Cl, Br, a x - 1-50, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

присадка - 0,0001-0,5;

вспомогательные компоненты - 0,01-15%;

жидкое топливо - остальное.

В соответствии с частными случаями осуществления изобретение имеет следующие особенности.

В качестве топлива композиция содержит углеводородное топливо.

В качестве углеводородного топлива композиция содержит бензин.

В качестве углеводородного топлива композиция содержит дизельное топливо.

В качестве топлива композиция содержит биоэтанольное топливо.

В качестве топлива композиция содержит биодизельное топливо.

В качестве биодизельного топлива она содержит эфиры метиловые и этиловые.

В качестве топлива композиция содержит смесь углеводородного топлива с биоэтанольным.

В качестве топлива композиция содержит смесь углеводородного топлива с биодизельным.

Кроме того, технический результат обеспечивается тем, что присадка для жидкого топлива выполнена в виде наноразмерной присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов, общей формулы Full Hall2x, где Full - фуллерен С60, C70, C72, C76, C78, C82, C84, C90, C94, C96, Hall - в виде F, Cl, Br, a x - 1-50.

Технический результат обеспечивается также тем, что способ получения композиции жидкого топлива характеризуется подачей основного количества топлива и наноразмерных присадок на основе галогенпроизводных фуллеренов в кавитатор с получением в нем композиции жидкого топлива.

Предложенная группа изобретений может быть осуществлена и использована следующим образом.

В качестве присадок к жидким топливам используют наноразмерные присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов, общей формулы Full Hall2x, где Full - фуллерен С60, С70, C72, C76, C78, C82, C84, C90, C94, C96, Hall - в виде F, Cl, Br, а х - 1-50.

Галогенпроизводные фуллерены - это продукты химической модификации фуллеренов галогенами.

Настоящее изобретение предусматривает использование хлорированных, фторированных и бромированных фуллеренов для получения присадок.

При этом хлорированный фуллерен синтезируют по реакции фуллерена с монохлоридом йода по методике, описанной в Troshin, P.A. Some New Aspects of Chlorination of Fullerenes / P.A.Troshin, O.Popkov, R N.Lyubovskaya // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2003. - Vol.11. - N2. - P.165-185.

Бромирование фуллерена проводят избытком жидкого брома в течение одной недели по методике, описанной в Synthesis and Single-Crystal X-ray Structure of a Highly Symmetrical C60 Derivative, C60Br24 / F.N.Tebbe, R.L.Harlow, D.B.Chase et al. // Science. - Vol.256. - Issue 5058. - P.822-825.

Фторированную производную фуллерена синтезируют по методике, описанной в Selective Synthesis and Structure Determination of C60F48 / A.A.Gakh, A.A.Tuinman, J.L.Adcock [et al.] // J. Am. Chem. Soc. - 1994. - Issue 116. - P.819-820.

Для получения наноразмерных присадок галогенпроизводные фуллерены вместе с алкановыми спиртами подают в ультразвуковой кавитатор для структурообразования. В качестве кавитатора может быть использован ультразвуковой турбулизированный кавитатор для нефтепродуктов.

Так, для получения этанола с содержанием галогенпроизводных фуллеренов 0,0001 мас.% на 100 мл (79,9 г) этилового спирта с содержанием воды 0,2 мас.% необходимо взять 0,0001·0,799=0,000079 г фуллерена.

Полученные наноразмерные присадки подают вместе с жидким топливом вспомогательными компонентами на обработку в ультразвуковой кавитатор для получения готовой топливной композиции.

Для приготовления топливной композиции используется этиловый спирт, содержащий определенные концентрации галогенпроизводных фуллеренов.

Например, были созданы следующие композиции моторного биоэтанольного топлива.

Композиция 1

ароматические амины - 0,05 мас.%,

стабилизатор - 0,01 мас.%,

углеводородная фракция (н.к. - 60) - 10,0 мас.%,

галогенпроизводные фуллерены - 0,0001 мас.%,

биоэтанол - остальное

Композиция 2

ароматические амины - 0,05 мас.%,

стабилизатор - 0,5 мас.%,

углеводородная фракция (н.к. - 60) - 5,0 мас.%,

галогенпроизводные фуллерены - 0,5 мас.%,

биоэтанол - остальное

В качестве стабилизатора используют гетероциклические ароматические спирты (С36).

Было установлено, что наноразмерные присадки обладают антизадирными, противоизносными и антиокислительными свойствами как при добавлении их к моторному биоэтанольному топливу, так и к неполярным органическим жидкостям.

Изготовленные композиции были испытаны по физико-химическим показателям для моторного топлива. Физико-химические показатели испытаний критической нагрузки задира для компонента моторного биоэтанольного топлива, а также изооктана с добавлением C60F48 с содержанием около 0,1% приведены в таблице 1.

Таблица 1
Физико-химические показатели испытаний критической нагрузки задира для компонента моторного биоэтанольного топлива (этанол 99,97%), а также изооктана с добавлением C60F48 в концентрации около 0,1%
Образец Значение, Н Метод контроля
Этанол 99,97% без присадки 50 Согласно ASTM D 2783
Этанол 99,97% с C60F48 в концентрации около 0,1% 500
Изооктан без присадки 80
Изооктан с C60F48 в концентрации около 0,1% 500

Антиокислительные свойства галогенированных фуллеренов были исследованы стандартным модельным методом путем изучения кинетики поглощения кислорода при инициированном окислении бензилового спирта кислородом при температуре 323 К с дальнейшим определением скорости окисления. Результаты опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Антиокислительные свойства продуктов бензилового спирта с присадками
Название продукта Начальная концентрация фуллерена C60F48 в бензиловом спирте Скорость окисления Коэффициент уменьшения скорости окисления
Бензиловый спирт 0,001·10-4 моль/дм3 12,6·10-7 моль/дм3 1,00
Бензиловый спирт с добавкой фуллерена 1,8·10-4 моль/дм3 8,5·10-7 моль/дм3·c 1,48
2,8·10-4 моль/дм3 7,2·10-7 моль/дм3·с 1,75
5,8·10-4 моль/дм3 4,6·10-7 моль/дм3·c 2,74
8,6·10-4 моль/дм3 2,8·10-7 моль/дм3·с 4,50
Бензиловый спирт С C60F48 0,49·10-4 моль/дм3 8,70·10-7 моль/дм3·c 1,45
1,23·10-4 моль/дм3 2,22·10-7 моль/дм3·с 5,68
2,45·10-4 моль/дм3 0,19·10-7 моль/дм3·с 66,32

Приведенные данные в таблицах 1 и 2 подтверждают, что наноразмерные присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов повышают антизадирные свойства для компонентного моторного биоэтанольного топлива и изооктана в 6-10 раз и антиокислительные свойства бензилового спирта в 2-66 раз.

1. Композиция жидкого топлива, включающая основное количество жидкого топлива и наноразмерной присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов, общей формулы Full Hall2x, где Full - фуллерен С60, С70, С72, С76, С78, С82, С84, С90, С94, C96, Hall - в виде F, Cl, Br, a х -1÷50, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Присадка 0,0001-0,5
Вспомогательные компоненты 0,01-15
Жидкое топливо Остальное

2. Композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве топлива она содержит углеводородное топливо.

3. Композиция по п.2, характеризующаяся тем, что в качестве углеводородного топлива она содержит бензин.

4. Композиция по п.2, характеризующаяся тем, что в качестве углеводородного топлива она содержит дизельное топливо.

5. Композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве топлива она содержит биоэтанольное топливо.

6. Композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве топлива она содержит биодизельное топливо.

7. Композиция по п.6, характеризующаяся тем, что в качестве биодизельного топлива она содержит эфиры метиловые и этиловые.

8. Композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве топлива она содержит смесь углеводородного топлива с биоэтанольным.

9. Композиция по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве топлива она содержит смесь углеводородного топлива с биодизельным.

10. Присадка для жидкого топлива, выполненная в виде наноразмерной присадки на основе галогенпроизводных фуллеренов, общей формулы Full Hall2x, где Full - фуллерен С60, С70, С72, С76, С78, С82, С84, С90, С94, C96, Hall - в виде F, Cl, Br, а х - 1÷50.

11. Способ получения композиции жидкого топлива по любому из пп.1-9, характеризующийся подачей основного количества топлива и наноразмерных присадок на основе галогенпроизводных фуллеренов в кавитатор с получением в нем композиции жидкого топлива.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок.

Изобретение относится к области присадок к топливам, в частности к способу повышения стабильности дизельного биотоплива при хранении. .
Изобретение относится к антидымной присадке, включающей координационное соединение редкоземельных элементов - гидроксокарбонат лантана. .
Изобретение относится к антидымной присадке, включающей координационное соединение редкоземельных элементов - декааква-2-сульфобензоат эрбия. .

Изобретение относится к технологиям окисления и может быть использовано в системах сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива, применяемых в промышленности (обжиг, плавка, пирометаллургия и т.п.), коммунальном хозяйстве (сжигание отходов, бойлерные и т.п.), энергетике (различные виды двигателей внутреннего сгорания, теплоэнергетические установки и т.п.) для получения работы и/или получения энергии.
Изобретение относится к получению присадки к мазуту, содержащей органические активные компоненты, растворенные в дизельном топливе, где в качестве органических активных компонентов она содержит магниевую соль кислот талового масла лиственных пород древесины и терпеновые спирты при следующем соотношении компонентов, %: магниевая соль кислот талового масла лиственных пород древесины 18-22, терпеновые спирты 65-68 и дизельное топливо остальное.
Изобретение относится к многофункциональной добавке, включающей ацетамид и четвертичную аммониевую соль, отличающейся тем, что она дополнительно содержит бутанол или этанол при следующем соотношении указанных компонентов по отношению к массе углеводородного топлива (мас.%): четвертичная аммониевая соль 0,01-0,12; ацетамид 0,32-3,6; бутанол или этанол 5,0-19,0.
Изобретение относится к добавкам для различных видов жидкого углеводородного топлива, а также твердого, как правило микродисперсного, топлива, в том числе и угля, улучшающих характеристики его сгорания, в частности теплотворную способность топлива и количество вредных примесей в продуктах сгорания, т.е.

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способу получения дизельного топлива для холодного климата из продуктов прямой перегонки нефти. .

Изобретение относится к металлсодержащим присадкам к топливам и способу их получения и может быть использовано при сжигании топлива в технологических устройствах и энергетических установках.

Изобретение относится к термоотверждаемым порошковым композициям на основе эпоксидного олигомера и может использоваться для получения покрытий с повышенными барьерными свойствами.
Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного материала для термо- и хемостойких покрытий и планарных слоев с высокой диэлектрической проницаемостью.

Изобретение относится к способам получения углеродных нанотрубок и аппаратам для синтеза углеродных нанотрубок, в частности к способам и системам каталитического получения углеродных нанотрубок.

Изобретение относится к определенным актуальным областям нанотехнологий (В82В 3/00 - изготовление или обработка наноструктур), технической физики и водородной энергетики.
Изобретение относится к области нано- и микросистемной техники и полимерных нанокомпозитов и может быть использовано для создания элементов наноэлектроники с регулируемым сопротивлением, защитных и теплоотводящих пленочных покрытий.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности, может быть использовано в химической промышленности, электронике, медицине, машиностроении для изготовления пластмасс, компонентов топливных ячеек, аккумуляторов, суперконденсаторов, дисплеев, источников электронов, материалов для протезирования, а также в качестве компонента композиционных материалов, применяемых в авто- и/или авиастроении.

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и наноэлектроники, а именно к технологии формирования упорядоченных наноструктур на поверхности твердого тела, и может быть использовано для создания проводников, длина которых на несколько порядков превышает его диаметр (нанопроволоки).

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления отливок, предназначенных для получения деталей ответственного назначения, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 300-350°С, автомобильных двигателей, деталей водозаборной арматуры, ступеней погружного насоса для нефтегазового комплекса, деталей радиаторов отопления и др.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления полуфабрикатов и изделий из бета-титановых сплавов путем термомеханической обработки, сопровождающейся изменением свойств материала.

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано для получения отдельных кристаллов и массивов оксида цинка для применения в качестве активных элементов, материала для фотокаталитической очистки сред, пьезоэлектрических датчиков, а также для фундаментальных исследований кинетики роста кристаллов
Наверх