Присадка к топливу и содержащее ее топливо
Изобретение относится к присадке к топливу на основе алифатических спиртов, карбамида (мочевины) и воды, отличающейся тем, что она дополнительно содержит борную кислоту при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Также изобретение относится к топливной композиции на основе жидкого или твердого топлива с добавлением указанной присадки в количестве 0,0001-0,1 мас.%. Присадка улучшает процесс сгорания топлива, обладает высокой растворимостью в любом виде топлива и повышенными каталитическими способностями. За счет высокой эффективности присадки ее можно добавлять в топливо в концентрации, в несколько раз меньшей, по сравнению с другими аналогичными присадками. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к нефтехимической промышленности, конкретно к присадкам к различным топливам и к топливной композиции с этой присадкой.
Известны присадки, которые повышают октановое число бензинов, улучшают топливную экономичность и повышают КПД двигателя, а также позволяют получать эмульсии из воды и углеводородов (патенты RU №№2128209, 2132359, 2139914, патенты США №№5752992, 5792223, патенты ЕР 0134380 А2, ЕР 0229089 А1 и другие).
Кроме того, все большее применение имеет жидкое топливо, представляющее собой по меньшей мере двухфазную эмульсию с водой (патенты RU №№2010842, 2109797, 2134715, 2144059, 3592779 и другие).
Вместе с тем ужесточенные требования к охране окружающей среды и высокие цены на энергоносители требуют разработки присадок, повышающих эффективность сгорания топлива.
Прототипом предлагаемого изобретения является универсальная присадка к топливам двигателей внутреннего сгорания, которая содержит алифатический C1-С4 спирт, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мочевину, уксусную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| алифатический C1-C4 спирт | 52-84 |
| мочевина (карбамид) | 4-12 |
| уксусная кислота | 4-12 |
| вода | 8-24 (патент RU 2034905) |
Эта присадка улучшает процесс сгорания топлива, благодаря чему снижаются затраты топлива и уменьшается количество вредных веществ, образующихся при сгорании топлива.
Недостатком описанной присадки является ее высокая коррозионная активность и крайне низкая растворимость в углеводородном топливе, что затрудняет ее применения и уменьшает область применения.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка присадки к топливу с меньшей коррозионной активностью, высокой растворимостью в любом виде топлива и повышенными каталитическими способностями.
Поставленная задача решается усовершенствованием рецептуры присадки. Для снижения коррозионной активности присадки на основе алифатических спиртов, мочевины и воды в ее составе снижено содержание кислоты, причем уксусная кислота заменена борной кислотой, а также в присадке увеличено содержание мочевины при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| алифатические спирты С2-С4 | 10-97,99 |
| карбамид (мочевина) | 1-30 |
| борная кислота | 0,01-3 |
| вода | 1-85 |
Присадка может дополнительно содержать жирную кислоту и глицерин или этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| алифатические спирты С2-С4 | 10-97,99 |
| карбамид (мочевина) | 1-30 |
| борная кислота | 0,01-3 |
| жирная кислота | 0,1-3 |
| глицерин или этиленгликоль | 0,1-30 |
| вода | 1-85 |
Заявляемая присадка может применяться для улучшения сгорания углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива, мазута или ракетного топлива) или продуктов нефтехимического или коксохимического производства, или продуктов переработки растительного сырья, или водомазутного или водоугольного топлива, или твердого топлива, или газообразного топлива.
В качестве твердого топлива может быть уголь, торф или брикеты из любого растительного сырья.
Другой задачей изобретения является разработка топлива, которое увеличивает температуру горения, а также повышает эффективность и полноту сгорания топлива, за счет чего снижается токсичность продуктов сгорания при одновременном уменьшении коррозионного воздействия топлива на детали топливной системы.
Цель изобретения достигается топливной композицией на основе твердого, углеводородного, водоугольного или водомазутного топлива с добавлением 0,0001-0,1% присадки, включающей алифатические спирты С2-С4, карбамид (мочевину), борную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| алифатические спирты С2-С4 | 10-97,99 |
| карбамид (мочевина) | 1-30 |
| борная кислота | 0,01-3 |
| вода | 1-85 |
Заявляемая топливная композиция может также содержать присадку, включающую дополнительно жирную кислоту в количестве 0,1-3 % мас. и глицерин или этиленгликоль в количестве 0,1-30 % мас.
В качестве топлива может быть углеводородное топливо (бензин, дизельное топливо, мазут или ракетное топливо) или продукты нефтехимического или коксохимического производства, или продукты переработки растительного сырья, или водомазутное или водоугольное топливо, или твердое топливо. Заявляемая композиция улучшает стабильность двухфазной жидкой эмульсии при производстве водомазутного или водоугольного топлива. Кроме того, введение в состав присадки заметного количества этиленгликоля снижает температуру замерзания водосодержащего топлива и позволяет использовать его в зимнее время в районах крайнего севера.
Было изготовлено 6 образцов предлагаемой присадки, а также 6 образцов топлива с этой присадкой, которые прошли испытания по сравнению с известной присадкой и известным топливом.
Примеры состава приготовленных образцов заявляемой присадки и известной присадки-прототипа приведены в таблице 1.
Примеры состава заявляемого топлива и топлива с присадкой-прототипом приведены в таблице 2.
Испытания присадки в дизельном топливе проводилось на прямоточном котле КСО мощностью 100 кВт, а испытания присадки на твердом топливе проводились на сертифицированном экспериментальном стенде тепловой мощностью 10 кВт, который предназначен для исследования горения твердого топлива в топочном устройстве.
Результаты испытаний дизельного топлива приведены в таблице 3, а угля и древесных брикетов - в таблице 4.
Результаты испытаний показывают, что предлагаемая присадка и топливо с предлагаемой присадкой заметно повышают температуру горения, за счет чего более эффективно снижают содержание СО в выхлопе по сравнению с чистым топливом и с топливом с присадкой-прототипом.
Дополнительно на стационарном водяном котле ДКВР 6,5/13 проведена оценка влияния нашей присадки на эффективность сгорания природного газа. Испытания показали, что введение в зону сгорания газа образца №4 заявляемой присадки изменяет цвет пламени с темно-розового до светло-желтого (почти до белого) и происходит повышение КПД котла на 0,8%.
| Таблица 1 | |||||||
| Образцы присадки, содержание компонентов, % мас. | |||||||
| Компоненты | Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Карбамид (мочевина) | 8 | 1 | 3 | 30 | 2 | 2 | 5 |
| Этиловый спирт | 1,99 | 2 | |||||
| Бутиловый спирт | 91 | ||||||
| Изопропиловый спирт | 72 | 96 | 10 | 91 | 10 | 10 | |
| Уксусная кислота | 4 | ||||||
| Борная кислота | 0,01 | 1 | 3 | 0,8 | 1 | 1 | |
| Масляная кислота | 1 | 0,1 | 1 | ||||
| Изомасляная кислота | 3 | ||||||
| Глицерин | 1 | 1 | |||||
| Этиленгликоль | 0,1 | 30 | |||||
| Вода | 16 | 1 | 5 | 55 | 4 | 85 | 51 |
| Таблица 3 | |||||
| Результаты испытаний дизельного топлива с присадкой | |||||
| Показатели | Без присадки | Прототип | 1 | 2 | 4 |
| Температура факела пламени, °С | 560 | 730 | 860 | 900 | 870 |
| Содержание СО в выхлопе, мг/м3 | 13 | 9 | 3 | 1 | 3 |
| Расход топлива на нагрев воды в котле с 70°С до 90°С, грамм | 1290 | 1210 | 1185 | 1160 | 1180 |
| Таблица 4 | |||||
| Результаты испытаний твердого топлива с присадкой | |||||
| Показатели | Без присадки | Примеры | |||
| Уголь | Брикеты | 3 | 5 | 6 | |
| Температура в топке котла, °С | 280 | 311 | 512 | 320 | 326 |
| Содержание СО в выхлопе, мг/м3 | 10845 | 8738 | 6133 | 6108 | 7161 |
| КПД топки, % | 77,3 | 69,1 | 76,8 | 81,1 | 86,8 |
1. Присадка к топливу на основе алифатических спиртов, карбамида (мочевины) и воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| алифатические спирты С3-С4 | 10-97,99 |
| карбамид (мочевина) | 1-30 |
| борная кислота | 0,01-3 |
| вода | 1-85 |
2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 0,1-3 мас.% жирной кислоты и 0,1-30 мас.% глицерина или этиленгликоля.
3. Топливная композиция на основе жидкого или твердого топлива с добавлением присадки, отличающаяся тем, что она содержит 0,0001-0,1 мас.% присадки, содержащей алифатические спирты, карбамид (мочевину), воду и борную кислоту при следующем соотношении компонентов в присадке, мас.%:
| алифатические спирты C2-C4 | 10-97,99 |
| карбамид (мочевина) | 1-30 |
| борная кислота | 0,01-3 |
| вода | 1-85 |
4. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что содержит присадку, дополнительно включающую 0,1-3 мас.% жирной кислоты и 0,1-30 мас.% глицерина или этиленгликоля.
