CZ2001941A3

CZ2001941A3 - Aditivní prostředek pro palivo, jeho použití a způsob zpracování paliva

Info

Publication number: CZ2001941A3
Application number: CZ2001941A
Authority: CZ
Inventors: Edward T. Jones
Original assignee: American Energy Group, Inc.
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-09-12
Also published as: ATE521685T1; CA2343296C; KR20010089264A; US6419715B1; MXPA01002818A; RO120916B1; CA2343296A1; AP1348A; BR9913781B1; JP5020434B2; HK1039145A1; US6183525B1; JP2002526596A; EP1117752A1; WO2000017292A1; JP2002526597A; CZ298632B6; AP2001002092A0; JP5020435B2; AU768172B2

Description

Oblast techniky

Tento vynález je zaměřen na zpracováni paliv a podrobněji na zpracování benzinových paliv tak, aby zpracování způsobilo čistší hoření takových paliv při současné regulaci emi s i.

Dosavadní stav techniky

Potlačení emisí ze spalovacích motorů se při. pokusech snížit emise oxidu uhelnatého a nespálených uhlovodíků ze spalování takových paliv těší po mnoho let značné trvalé pozornosti. Potlačení znečištění vzduchu se těší celosvětové pozornosti jelikož jsou činěny pokusy vytvořit palivová aditiva, která mají schopnost způsobit čistší hoření benzinových paliv. Při pokusech vytvořit aditiva, která snižují znečištění produkované takovými palivy byly v dosavadním stavu techniky přijímány různé přístupy, ale obecně se setkaly pouze s omezeným úspěchem.

Například bylo navrženo použít za účelem potlačování znečištění produkovaného benzinovými palivy různé alkylethery. Takové pokusy jsou popsány jako v typických příkladech v US patentu čís. 2 089 580, 2 104 021, 2 221 839, 2 563 101, 2 786 745, 2 930 681, 3 032 971, 3 103 101, 3 270 497 a 5 425 790. Jak je popsáno v těchto patentech, je použití takových etherů buď samostatně nebo v kombinaci s alkoholem častou praxí k zajištění zlepšených výkonnových charakteristik u různých kapalných uhlovodíkových paliv.

···· 4· ···· ··· · · · · · ·4···

4444 4 4444 4 4 4 • 4*44 4 4 4 44

4444444

4444 444 44 444 44444

Při snaze, snížit emise uhlovodíků byly učiněny podobné pokusy k vyčištěných takových paliv zabudováním do paliva jako aditiva různých aromatických detergentů obsahujících jeden nebo více aromatických kruhů a vázáním k nim různých alkylenoxidových skupin. Takový přístup je popsán v US patentu čís. 3 328 284 a 3 615 295. V dosavadní stavu techniky byly podobně navrženy různé kombinace aditiv k vytvoření čistého palivového systému. Jedním takovým příkladem je US patent čís. 3 658 494, který popisuje kombinaci oxysloučenin ve formě monoetherů glykolů a polyglykolů ve směsi s disperzními činidly odvozenými od karboxylových kyselin o vysoké molekulové hmotnosti a zvláště od jejich esterů, amidů, imidů, amidinů a solí aminů. US patent čís. 4 384 872 popisuje palivové aditivum tvořené kombinací nižšího alkanolu s povrchově aktivním činidlem, aby v takové palivové kompozici zajistilo zvýšenou snášenlivost vody. Podobné přístupy jsou popsány v US patentu čís. 4 516 981 představujícím disperzní činidlo olejové suspenze tvořené alkoholem, glykoletherem a polyethoxylovaným fenolem. US patent čís. 4 877 416 představuje kombinaci uhlovodíkem substituovaného aminu nebo polyaminu a póly(oxyalkylen)alkoholu.

Byly také činěny pokusy použít oxidační činidla v kombinaci s glykoly a glykolethery. Jeden takový příklad je popsán v US patentu čís. 5 314 511, popisující kombinaci organického peroxidu v kombinaci s nižším alkylenglykoletherem používanou k snížení emisí. US patent čís. 5 409 507 popisuje palivové aditivum, které tvořeno nitro-, amino- nebo N-alkylaminosubstituovanými póly(oxyalkylen)aromatickými ethery v kombinaci s antioxidanty, deaktivátory kovů, deemulgátory a podobnými známými aditivy. US patent čís. 5 782 936 popisuje palivové aditivum pro zkapalněné ropné plyny nebo zkapalněný ropný plyn obsahující ropné methanolové frakce a ethoxylovaný alkylfenol.

• · · · • · ♦ 4 4 4 · « • · · · · · · · · · * « ♦ 444 4 444 4 4

Nicméně přes všechny tyto pokusy v oblasti zlepšení účinnosti takových paliv z hlediska potlačování znečištění vzduchu, až do dnešní doby, nebyl žádný produkt schopný současně účinně nebo očekávaně uspokojit přísné standardy znečištění. Takže stále existuje potřeba zajistit palivový aditivní prostředek, který má schopnost podstatně snížit znečištění vzduchu pocházející z takových benzinových paliv.

Podstata vynálezu

Tudíž je předmětem tohoto vynálezu poskytnout palivový aditivní prostředek, který překonává předchozí nevýhody.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je poskytnout způsob zpracování kapalných uhlovodíkových. paliv, který má schopnost podstatně snížit charakteristiky znečištění pocházejího z takových paliv, když jsou tato paliva použita v spalovacích motorech.

Specifičtějším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout palivový aditivní prostředek, který může být přidán ke kapalným uhlovodíkovým palivům a který má schopnost podstatně snížit charakteristiky znečištění pocházejícícho z takových paliv, když jsou taková paliva použita v spalovacích motorech a výrazně snížit jejich těkavost.

Specifičtějším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout palivový aditivní prostředek, který může být přidán ke kapalným uhlovodíkovým palivům, aby podpořil čistší, účinnější spalování těchto paliv v spalovacích motorech.

Dalším předmětem týkajícím se tohoto vynálezu je poskytnout způsob zpracování kapalných uhlovodíkových paliv • · ···· · · · · · · ·· · • · ··· ···· ···· · ···· · · 4 • · 0 · · · · · · · • · · ♦ 9 9 9»

999999 99 999 99 999 pomocí palivového aditivního prostředku, čímž se znečištění vzduchu emitované zpracovaným palivem podstatně sníží.

Tyto a jiné předměty a výhody tohoto vynálezu se plněji projeví prostřednictvím následujícího popisu tohoto vynálezu.

Koncepce předkládaného vynálezu spočívá v novém palivovém aditivním prostředku, který není pouze jednoduchý a výrobně levný, ale má také schopnost zvýšit výkonnové charakteristiky kapalných uhlovodíkových paliv tak, že když je zpracované palivo spotřebovávané v spalovacím motoru, hoří daleko efektivněji s podstatně menšími emisemi. V souladu s touto koncepcí tohoto vynálezu je palivový aditivní prostředek tvořen novou kombinací složek, které společně působí na významné snížení emisí uhlovodíků při hoření paliva, ke kterému bylo přidáno aditivum, ve spalovacích motorech.

Palivový aditivní prostředek používaný podle tohoto vynálezu v praxi je vytvářen tak, aby obsahoval palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti, lakové benziny, ethylenglykolalkylether a jako povrchově aktivní činidlo nejméně jeden ethoxylovaný fenol s dlouhým řetězcem. Přesný způsob, kterým dřivě uvedené složky působí ve vzájemné kombinaci v současné době plně znám. Avšak aniž by to představovalo teoretické omezení tohoto vynálezu se věří, že palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti slouží k tomu, aby jako součást spalovacího procesu zajistil mazání horní části válce. Zdá se, že lakové benziny podporují rychlou oxidaci uhlovodíkového paliva, s kterým je smícháno aditivum a zdá se, že glykolether v kombinaci s povrchově aktivním činidlem disperguje vodu obsaženou v palivové soustavě, která obsahuje aditivum, takže nepřekáží úplnému spalování zpracovaného paliva. Zkoušky ukázaly, že benzin, který byl zpracován s palivovým aditivem podle předkládaného vynálezu může v • · · · podstatě okamžitě způsobit, že spalovací motory splňuji a někdy překračují současné standardy znečištění vzduchu dokonce u spalovacích motorů, které jsou špatně seřízeny.

V souladu s další koncepcí také zaměřen tohoto vynálezu je na způsob zpracování palivového aditiva.

předkládaný vynález kapalných uhlovodíkových paliv pomocí

V souladu se způsobem podle tohoto vynálezu se přidá palivový aditivní prostředek ke kapalnému uhlovodíkovému palivu, které pak může být spáleno v spalovacím zpracování kapalného uhlovodíkového aditivního prostředku pozoruhodně během spalování v benzinovém motoru.

motoru.

paliva snižuj e

Zj istilo pomocí emise se, že palivového vypouštěné prostředek používaný vytvářen tak, aby jako olej s vysokou teplotou v rámci

Výraz palivový používán zde je se týká dobře jednu svou zápalnosti.

tak jak je j elikož

Palivový aditivní předkládaného vynálezu je složku obsahoval palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti dobře srozumitelný osobě znalé oboru, známých mazacích olejů, minerálních olejů a ropných destilátů s vysokou teplotou varu, které mají varu vyšší než 250 °C a výhodně v rozsahu od 270 °C do teplotu

370 °C.

a j sou

Takové oleje jsou dobře známé osobě znalé oboru detailně popsány v US patentu čís. 4 443 348, přičemž zjištění v něm uvedená jsou zde zahrnuta v odkazech. Jak je naznačeno výše a bez teoretického omezení tohoto vynálezu se věří, že palivový olej- s vysokou teplotou zápalnosti slouží k zajištění mazání horní části válce, když se v spalovacím motoru spotřebovává palivo obsahující palivový aditivní prostředek.

Další složky používané při přípravě palivového adtitivního prostředku podle předkládaného vynálezu jsou nazývány jako lakové benziny, další dobře srozumitelný výraz φφ φφφφ ·· φφφ φ φ · • φφφφ φ · φ · φφφφ φ φ φ φ ·

ΦΦ ···· jež je popsán v US patentu čís. 4 443 348. Výraz lakové benziny kryje níže vroucí ropné frakce, které vaří při teplotě nejméně 150 °C a výhodně v rozsahu od 150 °C do 220 °C. Opět, bez teoretického omezení tohoto vynálezu se věří, že lakové benziny jako složky prostředku upravujícího palivo podle předkládaného vynálezu slouží při nejmenším částečně k reglaci spalování benzinového paliva, s kterým je smícháno aditivum.

Další složkou používanou podle předkládaného vynálezu v praxi je ethylenglykolmonoalkylether. Výhodně se podle předkládaného vynálezu v praxi používají ty ethery, které mají následující obecný strukturální vzorec:

HO - CH₂ - CH₂ - O - Ri ve kterém Ri je alkylová skupina obsahující 3 až 6 atomů uhlíku (např. propylová, butylová, isobutylová, pentylová a hexylová skupina). Podle tohoto vynálezu jsou také pro praktické použití vhodné odpovídající propylenglykolethery. Navíc se k monoalkyletherům mohou také použít dialkylethery jak ethylenglykolu, tak propylenglykolu. V praktickém provedení předkládaného vynálezu je jako ether výhodně používán ethylenglykolmonobutylether.

Palivový aditivní prostředek podle předkládaného vynálezu je podobně utvářen tak, aby obsahoval nejméně jedno alkylaromatické ethoxylované povrchově aktivní činidlo. Opět, aniž to představuje teoretické omezení tohoto vynálezu se věří, že povrchově aktivní činidlo a ether jeden s druhým spolupracují za účelem minimalizace účinků vody obsažené v palivu během spalovacího procesu. Výhodné je v praktickém použiti předkládaného vynálezu, když je povrchově aktivním činidlem nejméně jedna sloučenina, která má obecný vzorec:

(CH₂ - CH₂ - 0)_n - R₃ ve kterém R₂ je alkylovou skupinou s dlouhým řetězcem a výhodně skupina obsahující 6 až 12 atomů uhlíku (např. heptylová, oktylová, nonylová, decylová atd. skupina). R₃ je vybrán ze souboru, který se skládá z vodíku a nižšího alkylu (např. methylu, ethylu, propylu) a n je celé číslo pohybující se v rozsahu od 2 do 12. V praktickém použití předkládaného vynálezu je často výhodné používat kombinaci dříve uvedených povrchově aktivních činidel. Například je možné a někdy žádoucí použít ethoxylát, ve kterém R₃ je nižší alkyl a/nebo ethoxylovanou sloučeninou, kde R₃ je vodík. Taková povrchově aktivní činidla jsou komerčně dostupná pod ochrannou známkou TERGITOL. Například TERGITOL NP-4 je nonylfenolpolyethoxylát, zatímco TERGITOL NP-9 je nonylfenolpolyethylenglykolether. Zjistilo se, že zvláště efektivní výsledky v snižování emisí uhlovodíků jsou dosaženy, když jsou použity TERGITOL NP-4 a TERGITOL NP-9 ve vzájemné kombinaci.

Rovněž mohou být použita jiná povrchově aktivní činidla.

Obecně palivový aditivní prostředek může být podle předkládaného vynálezu formulován tak, že obsahuje nejméně jedno kapalné neiontové povrchově aktivní činidlo. Výhodná jsou povrchově aktivní činidla vybraná ze souboru, který se skládá z ethoxylovaných alkoholů jako povrchově aktivních látek a aktivních kyslíkem substituovaných aromatických povrchově látek. V dříve uvedené skupině jsou ethoxylované alkoholy jako povrchově aktivní látky odvozené od C5 až Cis • · alkoholů, které obsahuji 1 až 10 k nim připojených ethoxylovaných skupin. Například jako povrchově aktivní činidla mohou být použity ethoxylované decylalkoholy. V později uvedené skupině mohou být použity dříve zmíněné kyslíkem substituované fenolové sloučeniny, které v molekule obsahuji 12 až 30 uhlíkových atomů.

Palivový aditivní prostředek může být podle předkládaného vynálezu také tvořen pomocí jiných složek, které nemají materiální účinek na prostředek. Například je často žádoucí vytvořit prostředek tak, aby obsahoval barvivo, které by umožnilo dělníkům s prostředkem pracujícím, rozlišit aditivní prostředek a jiné ropné produkty. Zjistilo se, že k odlišení aditivního prostředku může být, tam kde je to žádoucí, použito modré barvivo.

Prostředek podle předkládaného vynálezu je poněkud citlivý na použití různých množství různých složek. Obecně, palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti obvykle tvoří od asi 5 do asi 15 % hmotnostních aditivního prostředku, zatímco lakové benziny představují od asi 40 do 60 % hmotnostních tohoto prostředku. Glykolether by měl být použit v rozsahu od asi 20 do asi 40 % hmotnostních tohoto prostředku; celkové množství povrchově aktivního činidla by se mělo pohybovat mezi asi 2 a 15 % tohoto prostředku.

Obecně, aditivní prostředek podle předkládaného vynálezu se připraví běžnými technikami. Obecně je výhodné, když se lakové benziny míchají s palivovým olejem s vysokou teplotou zápalnosti po dobu od asi 0,5 do 20 minut, aby se zajistilo homogenní promíchání těchto dvou složek. Poté se k prostředku přidá glykolether a pak se přidá povrchově aktivní činidlo, následované vmícháním povrchově aktivního činidla. Když se množství barviva, aby může být rozsahu od používá se dostatečné barva prostředku. Obecně, množství pohybujícím se v g na každých 1135,5 litrů používá barvivo, se zajistila jednotná použito modré barvivo v asi 2,835 g do 141,75 aditivního prostředku.

palivového

Zjistilo se, že předkládaného vynálezu kapalných uhlovodíkových olovnatého tak palivový aditivní prostředek podle je zvláště užitečný při zpracování paliv a zvláště benzinu (včetně jak bezolovnatého a benzinu obsahujícího denaturovaný alkohol). Zahrnuta jsou rovněž paliva založená na petroleji, včetně samotného petroleje a letecká paliva včetně paliv pro tryskové motory. Při zpracování takových kapalných uhlovodíkových paliv stačí smíchat palivové aditivum s palivem v množství dostatečném k snížení znečištění vzduchu a emisí vznikajících při spalování paliva, ke kterému bylo přimícháno aditivum. Obecně se použité množství aditiva pohybuje v rozsahu od asi 0,005 do asi 0,1 dílů objemových aditiva na jeden díl objemový paliva. Osoba znalá oboru ocení, že se množství palivového aditiva liší v určitém rozsahu podle charakteru paliva, s kterým je smícháno. Zkoušky ukázaly, že automobily a autobusy používající benzinová paliva, do kterých bylo přimícháno palivové aditivum, vykazují výrazné snížení znečišťujících látek emitovaných během spalování.

Poté co původci popsali základní koncepci tohoto vynálezu, činí nyní odkaz na následující příklady, které jsou popisovány ilustrujícím způsobem a nikoliv způsobem omezujícím praktické použiti tohoto vynálezu při přípravě palivového aditivního prostředku a jeho použití při zpracování kapalných uhlovodíkových paliv.

• · • · ···

Přiklad 1

Množství 12 dílů hmotnostních palivového oleje s vysokou teplotou zápalnosti se smíchá s 48 díly hmotnostními lakových benzinů a výsledná směs se míchá po asi 5 minut, aby se zajistilo homogenní promíchání. Poté se k směsi, za dalšího míchání, přidá 32 dílů hmotnostních ethylenglykolbutyletheru. Nakonec se přidá 7 dílů hmotnostních TERGITOLu NP-9 a celková směs se míchá po dobu 10-ti minut při teplotě místnosti. Tak má palivové aditivum následující složení:

Palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti	12 % hmotnostních
Lakové benziny	48 % hmotnostních
Ethylenglykolbutylether	32 % hmotnostních
TERGITOL NP-9	7 % hmotnostních

Výše uvedený prostředek se zkouší s bezolovnatým benzinem a zjistí se, že pozoruhodně snižuje znečišťující látky emitované během spalování.

Příklad 2

Pomocí postupu popsaného v příkladu 1 se poté připraví následující prostředek:

Palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti	10 % hmotnostních
Lakové benziny	50 % hmotnostních
Ethylenglykolbutylether	30 % hmotnostních
TERGITOL NP-4	5 % hmotnostních
TERGITOL NP-9	5 % hmotnostních

·*·· 99 ··*···

9·· 999999

9999 9 9999 99

9999 9999

Poté co je připraven prostředek, se přidá modré barvivo. Když se smíchá s benzinem, zjisti se, že palivový aditivní prostředek podle předkládaného vynálezu pozoruhodně snižuje množství emitovaných znečišťujících látek dokonce i když se zkoušejí špatně seřízené automobily.

Rozumí se, že se mohou provést různé změny a modifikace v detailech postupu, přípravy a použití tohoto prostředku, aniž by to znamenalo odchylku od ducha tohoto vynálezu, podle popisu uvedeného v následujících patentových nárocích.

·· ···· ·· ···· • · • · ·♦

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. -Palivov-ý. .aditivní prostředek, vj y z n a č u j i c i se t x m, že je určen pro použití při zpracování kapalných uhlovodíkových paliv, který obsahuje od asi 5 do 15 % hmotnostních palivového oleje s vysokou teplotou zápalnosti, od asi 4 0 do 60 % hmotnostních lakových benzinů, od asi 20 do 40% hmotnostních ethylenglykol- nebo propylenglykolalkyletheru a asi 2 až 15 % hmotnostních nejméně jednoho povrchově aktivního činidla.
2. Prostředek podle nároku 1, vyznačujíc! se tím, že palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti je ropným destilátem, který má teplotu varu vyšší než 250 °C.
3. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že palivový olej s vysokou teplotou zápalnosti má teplotu varu v rozsahu od 270 do 370 °C.
4. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že lakové benziny jsou ropnou frakcí, která má teplotu varu v rozsahu od asi 150 do asi 220 °C.
5. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že ethylenglykolalkylether má obecný vzorec:

HO - CH₂ - CH₂ - 0 - Ri ve kterém Ri je alkylová skupina obsahující 3 až 6 atomů uhlíku.
6.

Prostředek podle nároku 1, vyznačující t x m, že povrchově aktivní činidlo má obecný strukturní vzorec:

(CH₂ - CH₂ - 0)_n - R₃ ve kterém R₂ je C6 až C12 alkylová skupina, R3 je vodík nebo Ci až C3 alkylová skupina a n je celé číslo od 2 do 12.
7. Prostředek podle nároku 6, vyznačuj ící se tím, že obsahuje dvě povrchově aktivní činidla, jedním povrchově aktivním činidlem je činidlo, ve kterém R3 je vodík a druhé povrchově aktivní činidlo je činidlo, ve kterém R3 je Ci až C3 alkylová skupina.
8. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se t x m, že ethylenglykolalkyletherem je ethylenglykolmonobutylether.
9. Prostředek podle nároku 1, vyznačující' se tím, že obsahuje dvě povrchově aktivní činidla, jedno povrchově aktivní činidlo je nonylfenolpolyethoxylát a druhé je nonylfenolpolyethylenglykolether.
10. Způsob zpracování kapalných paliv obsahujících uhlovodíky, vyznačující se tím, že zahrnuje přidání k takovému palivu palivového aditivního prostředku podle nároku 1.
11. Způsob popsaný v nároku 10, vyznačující se tím, že kapalným uhlovodíkovým palivem je benzin.

·« φφφφ φφ φφφφ ·· φφφ φφφ φ φ φφφφ φ φφφφ φ · φ φφφφ φφφφ φ φφφ φφφ φφφφφφφ φφ φφφ φφ
12. Palivový prostředek pro použití ve spalovacích motorech, obsahující kapalný uhlovodíkový palivový aditivní prostředek podle nároku 1.
13. Prostředek podle nároku 12, vyznačující se t í m, že kapalným uhlovodíkovým palivem je benzin.