CZ289230B6 - Palivo pro záľehové motory - Google Patents

Abstract

Vysokooktanov bezolovnat palivo pro z ehov motory obsahuje definovanou sm s a pom r kysl kat²ch deriv t uhlovod k zahrnuj c v dy ethylalkohol a d le C.sub.3.n. a C.sub.8.n. alifatick alkoholy a/nebo C.sub.4 .n.a C.sub.8.n. alifatick ethery v uhlovod kov m z kladu slo en m z aromatick²ch, olefinick²ch a isoparafinick²ch uhlovod k s C.sub.4.n. a C.sub.11 .n.uhl ky. Kysl kat slo ky poch zej z petrochemick²ch zdroj nap°. oxonace olefin , nebo jsou vedlej mi produkty biologick²ch pochod zejm na kva en .\

Description

Palivo pro zážehové motory

Oblast techniky

Vynález zahrnuje nové receptury výrob autobenzinů.

Dosavadní stav techniky

Motorová paliva a zejména autobenziny již nejsou pouhou směsí uhlovodíků z ropy nebo rafinérských procesů zpracování ropných frakcí. Pro moderní zážehové motory všech typů je třeba upravovat tato paliva nejen změnou složení uhlovodíků a vyloučením heteroatomů zvláště síry a dusíku, ale přídavky dalších sloučenin rozpustných v uhlovodících.

Nejčastějšími deriváty uhlovodíků používaných ke zlepšení různých vlastností potřebných pro optimální provoz automobilů jsou kyslíkaté sloučeniny. Ty řeší některé specifické funkce paliva a to zejména oktanové číslo tj. antidetonační vlastnosti i navíc kvalitu emisí vznikajících při spalování. Nejběžnější typy jsou alkylterc. alkylethery zejména methylterc. butylether (MTBE) a také nízkomolekulámí alkoholy zvi. methanol a ethanol. Původ kyslíkatých sloučenin může být syntetický nebo i z přírodních materiálů, kde nejdůležitější roli hraje bioethanol.

Požadavky na moderní paliva obsahují inovované normy ve všech vyspělých zemích. V nich jsou definovány složky autobenzinů a jejich směsi. V Evropě podle EN může být maximálně 2,70 % hmotn. kyslíku vázaného ve sloučeninách. Dále se uvádějí v normách povolené složky a jejich koncentrace. Obvykle se pohybují u etherů s vyšším počtem uhlíků než 4 do 15 obj., u vyšších alkoholů do 10 % obj. a methanol do 3 % obj. Poslední dvě sloučeniny se pro vysokou rozpustnost ve vodě samotné do autobenzinů vůbec nehodí.

Pat. US 4 468 2333 popisuje směs 35 až 98 % uhlovodíků a 2 až 65 % aditiva, které se skládá téměř výhradně z terč, butyletherů Ci až C₄, zvláště pak C_b C₃ a C₄. Z výroby těchto etherů zůstávají v nich malé zbytky alkoholů použité při syntéze. Ethery se vyrábějí náročnou technologií a nejsou levně dostupné jako bioprodukty.

Pat. přihl. WO 98/22556 chrání složení leteckých benzinů s vysokým obsahem isoparafinických složek zejména isooktanů. Oktanové číslo se v dodatcích může zvyšovat též pomocí MTBE. Uvedené kombinace se hodí pro letecké pístové motory a pro automobilové motory jsou příliš ekonomicky náročné. Navíc rozmezí používaných uhlovodíků podle teploty varu je podstatně w r

UZS1.

Japonský patent firmy Nippon Oil Co Ltd 11106763 A představuje specifické řešení snížení emisí z benzinových motorů s přímým vstřikem paliva, které tvoří jen část automobilové populace. Rozsah kyslíkatých sloučenin zahrnuje tisíce sloučenin bez konkrétní specifikace a jejich poměrů. Také rozsah obsahů kyslíku zahrnuje zcela nepoužitelné směsi z hlediska provozního. Složení benzinu není zpřesněno.

Všechna uvedená řešení mají své závažné nevýhody. U nízkovroucích alkoholů je to nadměrná hydroskopičnost a tvorba azeotropů s lehkými uhlovodíky, čímž se zvyšuje neúměrně tlak par benzinů a tím se vyřazuje částečně z paliva levný n-butan. Ethery jsou těchto vlastností prakticky prosté, v posledním čase se však zjistilo u nich toxické působení při průniku do půdy a do vodních zdrojů.

-1CZ 289230 B6

Podstata vynálezu

Vynález představuje palivo pro zážehové motory všech typů s vysokými antidetonačními charakteristikami bez olovnatých sloučenin složené z uhlovodíkové části a ze složky obsahující 5 kyslíkaté deriváty uhlovodíků zejména alkoholy a ethery vyznačené tím, že uhlovodíková složka tvoří minimálně 85,7 % obj. a obsahuje směs C₄ až Cn uhlovodíků zejména aromatických a isoparafínických případně olefínických a kyslíkatá složka je tvořena z maximálně 5 % obj. ethanolu počítáno na hotové palivo, a z max. 14,3 % obj. zbytku tvořeného C5 až C₈ ethery a/nebo C₃ až C₈ alkoholy. Ethanol v kyslíkaté složce pochází z lihu vzniklého kvašením a 10 přidávaný líh má koncentraci vyšší než 80 % hmotn., výhodně 92 % hmotn., přičemž zbytek je voda a přídavně navíc lehčí a těžší produkty kvašení zejména Ci a C₃ až C5 alkoholy a C₄ až C₅ ethery. V kyslíkaté části přítomné C5 až C₈ ethery jsou methylterc. butyl ether a/nebo ethylterc. butylether a/nebo alkylterc. amylether, kde alkyl je methyl a/nebo ethyl a jejich vzájemný poměr je 0 až 1: 0 až 1 : 0 až 1 objemového dílu. V kyslíkaté složce popsané C₅ až C₈ 15 ethery jsou n- a/nebo isodibutylethery, vedle alkylterc. alkyletherů popsaných výše. V kyslíkaté složce popsané C₃ až C₈ alkoholy pocházejí z oxonace propylenu a jsou tvořeny převážně isopropanolem, n-butyl- a isobutylalkoholem a 2-ethylhexanolem. V kyslíkaté složce popsané alkoholy mohou pocházet s destilace kvasného lihu a jsou tvořeny převážně 2-methyl- a 3methylbutanolem vedle isobutanolu. Obecně obsahuje palivo podle patentových nároků vedle 20 výše udané minimální koncentrace uhlovodíkové složky vždy do 5 % obj. ethanolu a to na horním konci rozsahu koncentrace a dále se doplňují uvedené alkoholy a ethery pocházející z petrochemických výrob a/nebo z biologických zdrojů.

Palivo podle vynálezu vyhovuje všem náročným požadavkům pro moderní pohonnou látku 25 a svým složením dovoluje snížit obsah škodlivých aromátů právě tak jako obsah síry a zvláště benzenu. Příznivě také ovlivňuje obsah škodlivých emisních složek vycházejících z motorů při spalování.

Složení kyslíkaté části zvláště složení a poměr vyšších etherů a alkoholů přináší vyšší účinky než 30 jsou aditivní účinky jednotlivých o sobě známých etherů a alkoholů zejména MTBE, ETBE nebo ethanolu.

Mimořádně vysoký účinek má patentovaná kombinace lehce dostupných vyšších etherů a zejména vyšších alkoholů sethanolem na extrahovatelnost ethanolu vodou při výrobních 35 manipulacích a při skladování. Je známo, že při použití uhlovodíkového paliva a lihu se působením vody vymývá značné množství přidaného ethylalkoholu do vody, ztrácí se jeho příznivý vliv a vznikají problémy se zpracováním odpadních vod.

V patentových nárocích uvedené koncentrace a poměry mají v tomto směru neočekávaně vyšší 40 účinek na zachování ethanolu v uhlovodících a nové palivo je mimořádně odolné k vodě.

V níže uvedených příkladech jsou dokumentovány hlavní účinky nového paliva. Podmínky příkladů však nemají omezovat rozsah patentových nároků.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Z uhlovodíkového paliva pro zážehové motory vyznačeného jako N-palivo se připravila nová paliva označená jak Oxyliny podle patentových nároků a také palivo mimo rozsah patentových nároků.

Popis vzorků je uveden v tabulce 1.

-2CZ 289230 B6

Příklad 2

Z paliv připravených podle popisu v příkladu 1 se vyhodnotila oktanová čísla, obsahy aromátů a síry ve srovnání se základním N-palivem podle normovaných metod. Z tab. 2 je patrno, že vzorky Oxylinů mají zvýšené antidetonační vlastnosti a snížený obsah škodlivých látek. Účinkem vynálezu je neaditivní přírůstek oktanových čísel Oxylinů ve srovnání účinku paliva neodpovídajícího vynálezu.

Příklad 3

Vzorky Oxylinů podle vynálezu se použily při standardních emisních testech a měřil se úbytek množství škodlivin.

Všechny vzorky vykázaly ve srovnání se základním benzinem úbytek množství škodlivin. Množství nespálených uhlovodíků pokleslo o 18 až 20 % a o 35 až 38 % se snížil obsah škodlivého oxidu uhelnatého. Při zkoušce s palivem obsahujícím vyšší koncentrace kyslíkatých složek se dosáhlo vyšších koncentrací oxidů dusíku ve spalinách z motorů.

Příklad 4

Vzorky Oxylinů se srovnávaly s palivem obsahujícím 5 % ethylalkoholu v uhlovodíkovém palivu N. Vzorky se třepaly s 1 % obj. vody do ustavení rovnováhy obou fází. Ze vzorků Oxylinů se prakticky oddělila jen přidaná voda a ethylalkohol zůstal v uhlovodících. U vzorku mimo patentové nároky (palivo N) došlo k významnému převodu ethylalkoholu do vody 25 až 30 %. U dalších podobných s jiným poměrem kyslíkatých složek se dosáhlo nepříznivějšího chování vůči vodě a až 50 %ním ztrátám ethylalkoholu do vody.

Tabulka 1

Popis připravených vzorků

Základní palivo N	Autobenzin Natural (40 % obj. aromátů, 8 % obj. olefinů a zbytek alkanů a cyklanů, 50 ppm síry).
Oxylin 1	88 % obj. paliva N, 8 % obj. produktů oxosyntézy (C3 až Cg alkoholy72% hmotn., Cg ethery-19,4% hmotn., další složky-8,6% hmotn.) a 4 % obj. 96 %ního lihu.
Oxylin 2	88% obj. paliva N, 8% obj. zbytků z destilace kvasného lihu (10% hmotn. C2 alkoholu, 2 % hmotn. isopropanolu, 20,7 % hmotn. isobutanolu, 65,6 % isoamylenů, zbytek další alkoholy C4 až C3) a 4 % obj. 96 %ního lihu.
Oxylin 3	Oxylin 2, pouze místo 96 %ního lihu přidán 93 %ní líh znečištěný lehčími a těžšími produkty kvašení kromě vody.
Oxylin 4	88 % obj. paliva N, 8 % obj. MTBE a 4 % obj. 96 %ního lihu.
Palivo NL	95 % obj. paliva N a 5 % obj. ethanolu (100 %ního).

-3CZ 289230 B6 *1

Tabulka 2

Kvalita připravených vzorků

vzorek	aromáty % obj.	síra ppm	okt. číslo VM	diference OČ
palivo N	40	50	95,5	-
Oxylin 1	35	40	96,2	+0,7
Oxylin 2	35	41	96,4	+0,9
Oxylin 3	35	39	96,4	+0,9
palivo NL	39	49	95,7	+0,2

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Palivo pro zážehové motory všech typů s vysokými antidetonačními charakteristikami bez olovnatých sloučenin složené z uhlovodíkové složky a složky obsahující kyslíkaté deriváty uhlovodíků zejména alkoholy a ethery, vyznačené tím, že uhlovodíková složka tvořící minimálně 85,7 % obj. paliva obsahuje směs C₄ až Cn uhlovodíků, zejména aromatických příp. olefínických a kyslíkatá složka je tvořena maximálně 5 % obj. ethanolu počítáno na hotové palivo a maximálně 14,3 % obj. zbytku tvořeného C₅ až C₈ ethery a/nebo C₃ až C₈ alkoholy.
2. 2. Palivo podle nároku 1, vyznačené tím, že ethanol vkyslíkaté složce, pochází z kvašením připraveného lihu o koncentraci vyšší než 80 % hmotn., výhodně 92 % hmotn., přičemž zbytek je voda a případně navíc lehčí a těžší produkty kvašení zejména C₍ a C₃ až C₅ alkoholy a C₃ až C5 ethery.
3. 3. Palivo podle nároků la2, vyznačené tím, že v kyslíkaté složce přítomné C₅ až C₈ ethery jsou methylterc. butylether a/nebo ethylterc. butylether a/nebo alkylterc. amylethery, kde alkyl je methyl nebo ethyl a jejich vzájemný poměr je 0 až 1 : 0 až 1 : 0 až 1 objemového dílu.
4. 4. Palivo podle nároků laž3, vyznačené tím, že v kyslíkaté složce popsané C₅ až C₈ ethery jsou n- a/nebo iso- dibutylethery, vedle alkylterc. alkyletherů.
5. 5. Palivo podle nároků laž4, vyznačené tím, žeC₃ažC₈ alkoholy pocházejí z oxonace propylenu a jsou převážně tvořeny n-butyl a isobutylalkoholem, ethylhexanolem a isopropylalkoholem.
6. 6. Palivo podle nároků 2až5, vyznačené tím, že v kyslíkaté složce obsažené alkoholy pocházejí z destilace kvasného lihu a jsou tvořeny převážně 2-methyl a 3-methylbutanolem vedle isobutanolu.