CZ250693A3 - A mixture of fuels, process of its preparation and use of such a mixture - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká směsi pohonných hmot, způsobu její výroby a použití této směsi pohoných hmot pro vznětové motory nebo jako topného oleje.

Dosavadní stav techniky

Běžné kapalné pohonné hmoty pro spalovací motory jsou tvořeny směsí uhlovodíků a získávají se převážně z fosilní ropy. S ohledem na omezené zásoby ropy a cenový vývoj u této ropy vzniká potřeba nalezení pohonných hmot, ve kterých budou tak zvané benzinové uhlovodíky alespoň zčásti nahrazeny tak zvanými dorůstajícími surovinami, například mastnými oleji živočišného nebo rostlinného původu. Podstatným snížením podílu biologicky neodbouratelných uhlovodíků se také podstatně sníží riziko znečištění životního prostředí spojené s možným únikem pohonných hmot.

Z britského patentového spisu č. 136 452 je patrné, že již na počátku tohoto století byla snaha nahradit uhlovodíky v pohonných hmotách alkoholy, přičemž k dosažení smísitelnosti sloužily volné mastné kyseliny získané z rostlinných olejů.

V německé zveřejněné patentové přihlášce č. 244 17 37 jsou popsány směsi pohonných hmot pro spalovací motory se zplyňovačem, které sestávají ze směsi uhlovodíků, to jest benzinu Normál nebo

Z 0925/93

Super, a směsi alkoholů s jedním až čtyřmi atomy uhlíku s vodou, další případnou přísadou pro zlepšení mísitelnosti je 0,1 až 2 % hmotnostní rostlinného oleje.

i

V německých patentových spisech č. 31 49 17 0 a č. 31 50 988 jsou popsány pohonné hmoty pro vznětové, to jest Dieselový motory, ve kterých je až 90 % uhlovodíků nahrazeno alkylestery mastných kyselin získaných z rostlinných olejů, pohonné hmoty kromě toho obsahují alkoholy s až pěti atomy uhlíku. V tomto případě je však bezpodmínečně nutné převést oleje získané z rostlin úplně na alkylestery mastných kyselin, zejména na methylester mastné kyseliny, což je na jedné straně nákladné a na druhé straně spojeno s produkcí obtížně využitelných glycerinových odpadů. Uhlovodíková směs popsaná v německém patentovém spisu č. 31 49 170 je klasický plynový olej, to jest petrolejová frakce. Směsi pohonných hmot pro vznětové motory podle německého patentového spisu č. 31 50 988 mohou popřípadě obsahovat 0,1 až 5 % hmotnostních látky urychlující zapalování.

Popsané pohonné hmoty pro vznětové motory, které se používají pro zemědělské traktory, mají body zákalu, které se nenacházejí pod hranicí - 15 stupňů Celsia, takže jejich použití v zimním období je velmi omezené, popřípadě podmíněné dalšími okolnostmi.

Byly již také podniknuty pokusy použít jako pohonné hmoty pro spalovací motory rostlinné oleje nepřevedené na estery, například řepkový olej.

Z 0925/93

V tomto směru je například v US patentovém spisu č. 4359324 popsána pohonná hmota pro vznětové motory, která sestává z 25 až 75 % butylalkoholu a 75 až 25 % rostlinného oleje. V US patentovém spisu č. 4557734 je popsána pohonná hmota pro vznětové motory sestávající z rostlinného oleje, methanolu nebo ethanolu a oktanolu s lineárním řetězcem. Dále, v US patentovém spisu č. 4509953 je popsána pohonná hmota pro vznětové motory tvořená směsí 70 až 90 % objemových plynového oleje, popřípadě těžkého oleje, 10 až 30 % objemových ethanolu a až 30 % objemových lehkého benzinu.

Použití popsaných pohonných hmot však ve všech případech předpokládá rozsáhlé úpravy motorů poháněných těmito pohonnými hmotami. Těmito pokusy došlo k posílení všeobecného předsudku, že motory konstruované pro pohonné hmoty minerálního původu nelze bez úprav konstrukce pohánět pohonnými hmotami s vyšším podílem mastných olejů.

Úkolem vynálezu je nalezení pohonné hmoty, ve které bude možné jako doplnitelné suroviny použít mastné oleje, která bude mít příznivější bod zákalu, bude z větší části biologicky odbouratelná a bude použitelná ve všech typech vznětových motorů bez potřeby jejich jakýchkoliv úprav. Pohonná hmota má kromě toho mít z hlediska výkonu motoru a jeho opotřebení vlastnosti nejméně srovnatelné s minerálními pohonnými hmotami pro vznětové motory.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých pohonných hmot do značné míry odstraňuje směs pohonných hmot podle vynálezu, která

Z 0925/93 obsahuj e

a) nejméně jeden rostlinný a/nebo živočišný olej

b) nejméně jeden alifatický alkohol s 1 až 5 atomy uhlíku

c) benzin.

Je výhodné, jestliže podlí složky a) činí 60 až 88 % objemových, podíl složky b) činí 6 až 20 % objemových a podíl složky c) činí 6 až 20 % objemových.

Dále je výhodné, jestliže složka a) je zvolena ze skupiny obsahující řepkový olej, sojový olej, bavlíkový olej, slunečnicový olej, ricinový olej, olivový olej, kukuřičný olej, mandlový olej, olej z palmových jader, kokosový olej, hořčičný olej a podzemnicový olej. Zvláště výhodné je, jestliže složka a) je tvořena řepkovým olejem, který je lisován a odkalen za syrová, popřípadě rafinátem řepkového oleje.

Složka b) je s výhodou tvořena monoalkoholem s přímým nebo rozvětveným řetězcem, například izopropanolem.

Benzin je pak s výhodou tvořen zkušebním benzinem.

Předmětem vynálezu je dále způsob výroby směsi pohonných hmot, jeho podstata spočívá v tom, že se smísí nejméně jeden rostlinný a/nebo živočišný olej, nejméně jeden alifatický alkohol s 1 až 5 atomy uhlíku a benzin.

Předmětem vynálezu je konečně použiti směsi pohonných hmot podle vynálezu jako pohonné hmoty pro vznětové motory nebo jako

Z 0925/93 topného oleje.

Příklady složky a) ve směsi pohonných hmot podle vynálezu, to jest rostlinného a/nebo živočišného oleje, jsou tedy řepkový olej, sojový olej, bavlíkový olej, slunečnicový olej, ricinový olej, olivový olej, kukuřičný olej, mandlový olej, olej z palmových jader, kokosový olej, hořčičný olej a podzemnicový olej. Zvláště výhodný jako složka a) je řepkový olej, který je tvořen směsí mastných kyselin zesterifikovaných zčásti glycerinem, protože tento řepkový olej je k disposici ve velkém množství a lze ho získat jednoduchou cestou lisováním řepkového semene. Ve směsi pohonných hmot podle vynálezu lze použít jak řepkový olej lisovaný a odkalený za syrová, tak i rafinovaný řepkový olej. Přeměna na alkylester, jak je to požadováno podle německých patentových spisů č. 31 49 170 a č. 31 50 988, není nutná.

Zásluhou odpadnutí této operace je možno uvést na trh biologicky do značné míry degradovatelné pohonné hmoty pro vznětové motory získané přímo ze zemědělských produktů, aniž by vznikaly další náklady na energii nebo odpadní látky, například glycerin. Podíl složky a) ve směsi pohonných hmot podle vynálezu je s výhodou v rozsahu 60 až 88 % objemových, zvláště výhodný je rozsah 65 až 85 % objemových a mimořádně výhodný je rozsah 70 až 80 % objemových.

Jako složka b) mohou být ve směsi pohonných hmot podle vynálezu použity jak alkoholy s lineárním, tak i s rozvětveným řetězcem a s jedním až pěti atomy uhlíku. Přednost mají monoalkoholy, jako je methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, izopropanol, izobutanol, terciární butanol,

Z 0925/93

1-methylbutanol, 2-methylbutanol, 3-methylbutanol,

1,1-dimethylpropanol a 2,2-dimethylbutanol·, ze kterých je zvláště výhodný izopropanol. Dobře použitelný je také ethanol, který je podobně jako použité oleje zemědělským produktem. Podíl složky b) ve směsi pohonných látek podle vynálezu činí s výhodou 6 až 20 % objemových, zvláště výhodný je rozsah 10 až 15 % objemových.

Jako benzinová složka c) může být ve směsi pohonných hmot podle vynálezu použit libovolný benzin, například benzin Normál nebo Super, výhodné je však použít zkušební benzin. Zkušební benzin je označení pro rafinované benziny s Kp-bodem v rozsahu 130 až 220 stupňů Celsia a FP-bodem stanoveným metodou AbelPensky vyšším než 21 stupňů Celsia - viz německou normu DIN 51 632, Nov. 1981, návrh Feb. 1986. Zkušební benzin použitý ve směsi pohonných hmot podle vynálezu může mít oktanové číslo například v rozsahu 120 až 140. Podíl benzinové složky c) činí s výhodou 6 až 20 % objemových, zvláště výhodný je rozsah 10 až 15 % obj emových.

Ke směsi pohonných hmot podle vynálezu lze případně přidat běžná aditiva. Pro provoz vznětových/Dieselových motorů v zimním období se doporučuje přísada až 1 % objemového diethyletheru, která usnadňuje naskočení motoru.

Směs pohonných hmot podle vynálezu vzniklou smísením složek a) , b) a c) lze použít ve všech vznětových motorech, aniž by byla zapotřebí nějaká speciální úprava na tuto novou pohonnou hmotu. Směs pohonných hmot podle vynálezu lze proto použít například k pohonu vznětových motorů v osobních automobilech, nákladních

Z 0925/93 automobilech, v zemědělských a lesních strojích, v záložních zdrojích elektrického proudu, čerpacích stanicích a na lodích. Zmíněné motory lze libovolně střídavě provozovat se směsí pohonných hmot podle vynálezu a s běžnými pohonnými hmotami na bázi fosilní ropy, čímž se zejména u osobních a nákladních automobilů dosáhne vysoké mobilnosti.

Alkoholy použité ve směsi pohonných hmot podle vynálezu jako složka b), zejména izopropanol, slouží jako látky působící proti usazování karbonu na pístních kroužcích a sedlech ventilů. Benzin přidávaný jako přísada slouží k vyčištění směsi a přispívá také ke zvýšení zápalnosti směsi pohonných hmot, přičemž nej lepších výsledků se dosahuje se zkušebním benzinem. Dobrá zápalnost pohonné hmoty přináší lepší chování při startování a klidný chod vznětového motoru zásluhou krátké doby potřebné pro přípravu, popřípadě malého zpoždění vznětu, při velkém zpoždění vznětu je nápadně slyšitelné známé klepání.

Jestliže se u vznětových motorů provozovaných se směsí pohonných hmot podle vynálezu provede rozbor výfukových plynů, jsou naměřené hodnoty obsahu uhlovodíků a oxidů dusíku, jakož i oxidu uhelnatého hluboko pod hodnotami připuštěnými současně platnou evropskou normou pro vznětové motory. Obsah oxidu siřičitého ve výfukových plynech je ve srovnání s hodnotou 0,15 % u běžných pohonných hmot pro vznětové motory na minerální bázi zanedbatelně nízký, protože použité složky neobsahují prakticky žádnou síru.

Z 0925/93

Směs pohonných hmot podle vynálezu je dobře použitelná i za nízkých teplot, například v zimním období a ve výše položených oblastech, protože její bod zákalu dosahuje hodnoty až - 28 stupňů Celsia a ve směsi nedochází ani za nižších teplot k vyvločkování. Tato skutečnost ve srovnání s dosud známými pohonnými hmotami pro vznětové motory na bázi rostlinných a živočišných tuků umožňuje podstatně širší použitelnost směsi pohonných hmot podle vynálezu.

Podstata vynálezu je dále objasněna na následujících příkladech a pokusech.

Příklady výroby č. 1 až 5

Směsi pohonných hmot podle vynálezu byly získány prostým smísením následujících složek:

1·) % objemových ricinový olej 80 ethanol 10 benzin Normál 10 řepkový olej izopropanol zkušební benzin

12,5

12,5

2. )

Z 0925/93

	% objemových
slunečnicový olej	73
izopropanol	13,5
zkušební benzin	13,5

4. )

řepkový olej	76
izopropanol	11
zkušební benzin	13

5.) řepkový olej 74 izopropanol 12 zkušební benzin 12 methanol 2

Pokusy na vznětovém motoru

Směsi pohonných hmot podle vynálezu byly za normálního provozu zkoušeny ve vznětových/Dieselových motorech různé konstrukce. Jednalo se o sériová vozidla bez jakýchkoliv konstrukčních úprav. Zdvihový objem zkoušených motorů byl v rozsahu 1,6 1 až 3,0 1. Ve vozidlech byly vyzkoušeny všechny pohonné hmoty zmíněné v příkladech 1.) až 5,).

Tyto pokusy nevedly k žádným funkčním poruchám. Z analýzy výfukových plynů osobního automobilu 300 D-Turbo, tedy s turbokompressorem, po jízdním cyklu podle ECE 15.04 vyplynulo, že hodnoty emisí se nacházejí pod hranicí stanovenou evropskou

Z 0925/93 normou pro vozidla této konstrukce.

V tabulce 1 jsou shrnuty hodnoty emisí zjištěné u směsi pohonných hmot podle příkladu 2 při jídním cyklu.

Tabulka 1 naměřené hodnoty mezní hodnota (g/test) (g/test) pro směs (ECE 15.04)

	pohon.hmot č. 2 podle vynálezu	typizace	ser ie
CO	7,12	30,00	36,00
HC FID	1,51	-	-
NOx	3,46	-	-
HC + NOX	4,96	8,00	10.00
částice	1,266	1,10	1,30

Zastupuje

UNIPATENT

Ing. Jiří Chlustina patentový zástupce

J. Masaryka 43-47,120 00 Praha 2

T·). 25 54 04, 2523 71, Fax 25 60 87 o/J OS^l

- 11 Z 0925/93

—	—···*·*
-D ;o.< ;='	< -σ Γ- > C3>
<S> S	O
	—( ·<
( Y	O C=- < co	σ

í\>

LO

CO

Živočišný olej

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁR

   Směs pohonných hmot obsahující

   a) nejméně jeden rostlinný a/nebo

   b) nejméně jeden alifatický alkohol s 1 až 5 atomy uhlíku

   c) benzin.

   Směs pohonných hmot podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl složky a) činí 60 až 88 % objemových.

   Směs pohonných hmot podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podíl složky b) činí 6 až 20 % objemových.

   Směs pohonných hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že podíl složky c) činí 6 až 20 % objemových.

   Směs pohonných hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že složka a) je zvolena ze skupiny obsahující řepkový olej, sojový olej, bavlíkový olej, slunečnicový olej, ricinový olej, olivový olej, kukuřičný olej, mandlový olej, olej z palmových jader, kokosový olej, hořčičný olej a podzemnicový olej.

   Směs pohonných hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že složka a) je tvořena řepkovým olejem.

   Z 0925/93

   10 .

   10 .

   11.

   11.

   12 .

   12 .

   Směs pohonných hmot podle nároku 6, vyznačující setím, že řepkový olej je lisován a odkalen za syrová.

   Směs pohonných hmot podle nároku 6, vyznačující se tím, že řepkový olej je rafinát.

   Směs pohonných hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že složka b) je tvořena monoalkoholem s přímým nebo rozvětveným řetězcem.

   Směs pohonných hmot podle nároku 9, vyznačující se tím, že složka b) je tvořena izopropanolem.

   Směs pohonných hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že benzin je tvořen zkušebním benzinem.

   Způsob výroby směsi pohonných hmot podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že se smísí nejméně jeden rostlinný a/nebo živočišný olej, nejméně jeden alifatický alkohol s 1 až 5 atomy uhlíku a benzin.

   Použití směsi pohonných hmot podle nároků 1 až 11 jako pohonné hmoty pro vznětové motory nebo jako topného oleje.