CZ5919U1 - Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti - Google Patents

Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti Download PDF

Info

Publication number
CZ5919U1
CZ5919U1 CZ19976341U CZ634197U CZ5919U1 CZ 5919 U1 CZ5919 U1 CZ 5919U1 CZ 19976341 U CZ19976341 U CZ 19976341U CZ 634197 U CZ634197 U CZ 634197U CZ 5919 U1 CZ5919 U1 CZ 5919U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas oil
fuel
diesel fuel
methyl ester
oil
Prior art date
Application number
CZ19976341U
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Ing. Csc. Beránek
Original Assignee
Jan Ing. Csc. Beránek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Ing. Csc. Beránek filed Critical Jan Ing. Csc. Beránek
Priority to CZ19976341U priority Critical patent/CZ5919U1/cs
Publication of CZ5919U1 publication Critical patent/CZ5919U1/cs

Links

Landscapes

  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Description

Oblast techniky
Technické řešení se týká směsného aditivovaného paliva pro vznětové motory obsahujícího methylester mastných kyselin z obnovitelných přírodních zdrojů a určeného pro použití tam, kde je požadováno významné zmenšení a únik škodlivých emisí do atmosféry a případně zvýšená biologická odbouratelnost při úniku paliva do půdy nebo vody.
Dosavadní stav techniky
Z prognóz předních světových firem vyplývá, že produkce a spotřeba motorové nafty zejména po r. 2000 v souvislosti s zvyšujícím se podílem automobilů se vznětovým motorem výrazně poroste.
U vznětového motoru se spektrum emisí běžné u zážehového motoru rozšiřuje o další komponentu - pevné částice, na kterých jsou sorbovány nespálené uhlovodíky, z nichž nejnebezpečnější jsou polyaromatické (PAU) s karcinogenními účinky. Vedle vlastních polyaromatických uhlovodíků byly identifikovány také jejich dusíkaté, sirné a kyslíkaté deriváty, jejichž karcinogenní účinky jsou statisticky ještě významnější. Pevné částice komplikují také čištění spalin.
Dnes je již dostatečně známo, že množství a charakter emisí vznětových motorů je určován zejména složením, obsahem síry a aromatických uhlovodíků a to zejména obsahem polyaromátů. Z těchto důvodů jsou postupně v jednotlivých státech přijímány specifikace paliva, které limitují obsah síry a polyaromatických uhlovodíků. Podle nejnovějšího návrhu směrnice Evropského parlamentu má být max. limit obsahu síry 350 ppm a polyaromatických uhlovodíků 11 % hmotn.
Z poslední doby je známo několik druhů ekologických paliv s velmi nízkým obsahem síry a prakticky žádným nebo nízkým obsahem aromatických uhlovodíků a to na bázi methylesteru rostlinných nebo živočišných mastných kyselin. Nejčastěji se jedná o methylester mastných kyselin řepkového oleje (MEŘO). Paliva na bázi čistého methylesteru však v některých typech motorů působí zanášení spalovacího prostoru, narušují těsnění a pryžové součásti motoru, mají vyšší teplotu tuhnutí a filtrovatelnosti, mohou působit ředění motorového oleje, všeobecně snižují výkon motorů a v neposlední řadě jejich cena převyšuje cenu motorové nafty.
Nověji byla navržena řada palivových směsí, v nichž je methylester jen jednou z komponent. Ani toto řešení však nevedlo ke kompletnímu odstranění výše uvedených problémů. Kvalita tohoto směsného paliva značně kolísala podle druhu, čistoty a vzájemného poměru složek a především nebylo plně využito vlastností methylesteru a dalších komponent pro vytvoření optimálního ekologického efektu paliva s ohledem na náklady jeho výroby.
-1CZ 5919 Ul
V řadě případů a to se týká také čistého methylesterů, se jednalo o palivové směsi s mimořádně vysokou biologickou odbouratelností vhodné zejména pro dopravu na vodních tocích nebo pro činnost ve vodohospodářsky chráněných oblastech. Tato paliva však byla většinou používána tam, kde biologická odbouratelnost měla , Ί z hlediska působení paliva na prostředí podstatně menší význam než jejich spálením vznikající emise, zejména v městských aglomeracích. Uvedená vysoká biologická odbouratelnost dosahovaná za . , cenu podstatně zvýšených výrobních nákladů na tato paliva tak nebyla využita a naopak pokud se týče potlačení nežádoucích emisí, nebylo voleno nejvhodnější složení palivových směsí.
Jedním z velkých nedostatků dosavadních palivových směsí obsahujících methylester byla absence aditivace nebo její nedostatečná úroveň, která by řešila některé méně příznivé vlastnosti methylesterů. Methylester obsahující v naprosté převaze nenasycené mastné kyseliny, dokonce s konjugovanými dvojnými vazbami, je tepelně a oxidačně značně nestabilní látka, která snadno podléhá za různých okolností změnám a které se ve svém výsledném účinku projevují plovoucími heterogenními zplodinami nebo naopak pryskyřičnatými sedimenty, laky či nápeky ať již v zásobnících, nádržích, palivových systémech nebo ve vlastním motorovém prostoru. Účinky této reaktivity jsou pak zesilovány přítomností malého množství mechanických částic, stopových množství alkálií či kyselin, barviv a různých vysokomolekulárních látek přírodní povahy pocházejících z řepkového semene. Z tohoto hlediska se palivové směsi obsahující methylester vymykají běžným palivům, což se projevuje vážnými problémy jak při skladování, tak při provozu vznětových motorů na toto palivo.
Podstata technického řešeni
Předmětem řešení je směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnost!, se sníženou kouřivostí a se sníženou emisí zejména vícejaderných aromatických uhlovodíků ma bázi methylesterů přírodních mastných kyselin, pocházejících zejména z řepkového nebo slunečnicového oleje, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 7 až 35 % hmotn. methylesteru přírodních mastných kyselin a 47 až 93 % hmotn. petrolejové frakce, získané zpracováním ropy, s nízkým obsahem síry nepřevyšujícím 0,05 % hmotn. a o teplotě varu nejvýše 300°C, tzn. že do této teploty předestiluje nejméně 95 % obj. frakce, a teploty vzplanutí nejméně 35’C, a 0,01 až 0,2 % hmotn. přísad s detergenčním a/nebo disperzantním účinkem, které zabraňují usazování produktů oxidace a polymerace methylesterů, tvořené především alkylovanými nebo etoxylovanými deriváty fenolů, sukcinimidy, salicyláty, dithiofosfáty a polyolefinalkylestery a/nebo přísad s antioxidačním účinkem, které brání tepelné a oxidační předvznětové destrukci methylesterů, jako jsou deriváty fenolů, aminů, ij* zejména naftylaminu, deriváty fenothiazinu, dithiokarbamáty a al- kylfosfity.
Výše uvedené směsné ekologické palivo výhodně dále obsahuje až 47 % hmotn. plynového oleje s nízkým obsahem síry nepřevyšujícím 0,05 % hmotn. o teplotě varu nejvýše 360“C, tzn. že do této teploty předestiluje nejméně 95 % obj. plynového oleje.
-2CZ 5919 Ul
Výše uvedené směsné ekologické palivo výhodně dále obsahuje až 0,8 % hmotn. přísad účinkujících jako inhibitory koroze, depresanty, protioděrové prostředky, zlepšovače spalování, zvyšovače cetanového čísla, deemulgátory, protipěnivostní přísady a bio. cidy.
i
Petrolejová frakce ziskana zpracováním ropy s teplotou varu ♦í nejvýše 300°C zajištuje v souhlase s evropským trendem vývoje paliv pro vznětové motory nízké celkové množství aromátů a zejména vícejaderných aromátů v navrhovaném ekologickém palivu. Uvedená frakce se výhodné získává z parafinických druhů ropy. Zvláště vhodný postup pro její přípravu je hydrogenační odsíření případně následované hydrogenační dearomatizací a/nebo frakční rektifikace s cílem získání užších destilačních řezů, např. s teplotou varu omezeným 260°C. Vhodnou petrolejovou frakci lze však také získat rektifikací směsí z hlubšího zpracování ropy, např. z hydrokraku, katalytického kraku a pod. Vhodný počátek teploty varu frakce s teplotou vzplanutí 35 - 55°C má příznivý vliv na startovatelnost a teplotu krystalizace nižší jak 45’C positivně ovlivňuje chladové vlastnosti, bod tuhnutí a filtrovatelnost. Přítomnost petrolejové frakce upravuje tvar destilační křivky, stabilizuje průběh hoření a tím zlepšuje výkonové parametry tohoto ekologického paliva.
Aditivy typu detergentů brání usazování pryskyřic vznikajících tepelnou a oxidační destrukcí nestabilních dvojných vazeb methylesteru. Antioxidanty zvyšují oxidační stabilitu zejména methylesterové složky palivové směsi. Depresanty brání shlukování a vypadávání vyloučených částeček methylesteru či alkánů a zlepšují tak filtrovatelnost a snižují bod tuhnutí. Účinky inhibitorů koroze a protioděrových prostředků jsou dobře známy. Zlepšovače spalování a zvyšovače cetanového čísla bezprostředně ovlivňují spalování a tím i množství emisí. Biocidy snižují náchylnost paliva, které obsahuje methylester, k biologickému rozkladu během dlouhodobého skladování.
Jako antioxidanty se uplatňují jak lapače radikálů, tak rozkladače peroxidů. Výhodná je kombinace více druhů antioxidantů např. s vyšší a nižší těkavostí- ty jsou účinné zejména v zahuštěných zbytcích paliva v oblasti pístních kroužků. Může se jednat o takové látky jako jsou stéricky bráněné fenoly či naopak látky bázické povahy jako je N-tetramethyldiaminodifenylmethan nebo deriváty 1- či 2-naftylaminu. Výhodná je také kombinace lapače radikálů a rozkladače peroxidů v jedné látce, jako jsou např. dithiobisfenoly. Z rozkladačů peroxidů to mohou být dále fenothiaziny či dialkyldithiokarbamáty, které mají současně i protioděrové a antikorozní vlastnosti. Lze však použít i alkylfosfity a dialkyldithiofosfáty.
Jako detergenty/disperzanty je možné mimo jiné použít stéricky bráněné fenoly s dlouhým alkylem, resp. etoxylovaný alkylfenol, polyalkyl- aminofenoly, olefinalkylester kopolymery, deriváty sukcinimidu, salicyláty a dithiofosfáty. Řada z těchto látek má současně i aditivační vlastnosti jiného druhu a jejich použitím se dosahuje synergického účinku. Přítomnost detergentů/dispergantů je mimořádně významná pro zachování čistoty palivového systému a spalovacího prostoru.
-3CZ 5919 Ul
Výhodnou kombinaci protiodérových a antikorozních vlastností představují substituované triazoly, výhradně protioděrové účinky má alkylfenolformaldehydová pryskyřice.
Jako zlepšovač hoření a cetanového čísla jsou vhodné mimo jiné nitrity, např. ethylhexylnitrit. Účinými disperzanty jsou » např. deriváty sukcinimidu. Vhodnými depresanty jsou např. póly- j alkylaromáty, polymery a kopolymery akrylátů, methakrylátů, olefinestery zejména ethylenvinylacetáty. Vhodné biocidní účinky mají mimo jiné organické sloučeniny zinku a cínu a deriváty triazinu.
Uvedené aditivy se přidávají v množství obvykle 200 až 350 ppm, v některých případech však 500 i více ppm. Celkové množství aditivů v palivu je nejméně 500, v některých případech až 8000 ppm.
Plynový olej s nízkým obsahem síry, výhodně hydrogenačně odsířený, má pouze doplňující funkci pro případnou úpravu destilační křivky a dosažení větší rovnoměrnosti průběhu hoření paliva. Používá se v co nejmenším množství.
Obsah síry v petrolejové frakci a v plynovém oleji je nejvýše 0,05 % hmotn., běžně však podstatně méně.
Kombinací alifatického methylesteru a petrolejové frakce vhodných vlastností, což jsou hlavní složky ekologické směsi, se dosahuje účinné reformulace paliva, tj. především snížení obsahu síry na hodnoty, které jsou významně nižší, než požadují současné normy a než zaručují současná fosilní ekopaliva, zásadní snížení celkového obsahu aromátů a zejména polycyklických aromátů a to při současném zvýšení cetanového čísla. Spolu s aditivací, která je nezbytná pro potlačení některých nepříznivých vlastností methylesteru jako paliva, zejména tepelné a oxidační nestability a ředění olejové náplně při nedokonalém spálení, tak navržené technické řešení představuje výrazné zlepšení kvality paliva pro vznětové motory. Navržené řešení účinně spojuje požadavky na zlepšení emisních charakteristik paliva s využitím obnovitelných zdrojů energie.
V následující části popisu bude technické řešení blíže objasněno pomocí příkladů jeho konkrétního provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah řešení, který je jednoznačně vymezen formulací nároků na ochranu.
Příklady provedení
I
Ekologické palivo podle tohoto technického řešení se vyrábí k smícháním jednotlivých komponent v určeném poměru. Petrolejová · frakce a plynový olej mohou být smíchány ještě před hydrogenačním odsířením a pro přípravu paliva se použije odsířená směs. Homogenizace směsi se dosahuje hydrodynamickým směšováním jednotlivých složek a/nebo mechanickým promícháváním. Výsledným produktem je homogenní čirá kapalina nažloutlé barvy s charakteristickou vůní.
-4CZ 5919 Ul
V následující tabulce jsou uvedeny příklady složení připravených směsí:
Složky Příklad 1 % hmotn. Příklad 2 Příklad 3 % hmotn.
Methylester mast.kys. řepkového oleje 30 30 35
petrolejová frakce 70 70 34
p. f. 1 p.f .2 p.f .1
plynový olej - 34
aditiva:deterg.+antiox. +inhib.koroze 0,08 0,08 0,08
Směsi podle příkladu 1 a 2 byly připraveny hydrodynamickým smícháním jednotlivých komponent. Pro směs podle příkladu 3 bylo použito společně hydrogenačně odsířené petrolejové frakce a plynového oleje do nichž byl mechanicky přimíchán methylester a aditivy.
Fyzikálně chemické vlastnosti MEŘO odpovídaly ČSN 65 6507.
Fyzikálně chemické vlastnosti ropných surovin jsou uvedeny v následující tabulce:
Petr.frak.1 Petr.frak.2 Plynový olej
hustota při 15°C kg/m3 min.795 792 855
destilační zkouška:
do 170°C obj. % 15 10
předestiluje
do 260°C obj. % 95 50
předestiluje
do 300C obj. % 100
předestiluje
do 350°C obj. % 90
viskosita
při 15°C mm2/s 2 1,8 5
teplota vzplanutí P .M. °C 45 50 74
teplota tuhnutí °C max. -45 -45 -10
číslo kyselosti
mg KOH/g 0,015 0,015 0,02
obsah síry % hmotn 0,05 0,005 0,05
obsah aromátů % hmotn. 29 10 25
Petrolejová frakce 1 byla připravena běžnou destilací ropy a následným hydrogenačním odsířením. Petrolejová frakce 2 byla dále podrobena hydrogenační dearomatizaci a rektifikací. Plynový
-5CZ 5919 Ul olej byl hydrogenačně odsířen. Pro směs podle příkladu 3 byla použita směs petrolejové frakce a plynového oleje, která byla předem společně hydrogenačně odsířena.
Srovnání kvalitativních ukazatelů ekologického paliva a standardní motorové nafty je uvedeno v následující tabulce:
Tř.B (EN590) Příkl.l Příkl.2 Příkl.3
hustota při 15°C kg/m3 820-860 835 838 850
destilační zkouška: do 170°C obj. % max.15 5 4 4
předestiluje do 260°C obj. % předestiluje do 300C obj. % 65 76 73 59
předestiluje do 350°C obj. % min.90 100 100 98,8
viskosita při 40°C mm2/s 2,7 2,3 2,3 3,2
teplota vzplanutí P.M.°C min.56 min. 56 min.56 min.56
filtrovatelnost, °C -15 -16 -16 -15
číslo kyselosti mg KOH/g 0,1 0,15 0,15 0,15
obsah síry % hmotn. 0,05 0,04 0,004 0,035
obsah aromátů hmotn. % 25 22 7,5 18,4
obs.vícejaderných aromátů hmotn. % 5,6 1,9 0,6 3,8
biolog.rozložit. CEC L-33-5-82 v % za 21 dní 60 84 84 81
Kouřivost podle EHK 24-03/2 v rel. % 100 75 65 80
Z výše uvedených příkladů provedení a porovnání jejich kvalitativních parametrů se standardní motorovou naftou v předchozí tabulce vyplývají následující výhody ekologického paliva podle tohoto technického řešení :
Kouřivost paliva je o 20-35 % nižší.
Palivo má o 20 - 40 % hmotn. nižší obsah síry než standardní motorová nafta podle normy EN590.
Biologická odbouratelnost paliva je nejméně o 35 % vyšší než odbouratelnost standardní motorové nafty.
Palivo má o 12 až 70 % hmotn. nižší celkový obsah aromátů a o 32 až 89 % hmotn. nižší obsah vícejaderných aromátů (a to včetně naftalenové řady) než je v běžné motorové naftě. Ve srovnání se současným návrhem směrnice Evropského parlamentu (max. 11 % hmotn.) je obsah vícejaderných aromátů zhruba tři- až osmnáctkrát nižší. Obsah vícejaderných aromátů je nižší než je udáván v reformulované motorové naftě podle firem Chevron a Areo
-6CZ 5919 Ul certifikované CARBem. Ekologické palivo podle příkladu 2 je co do obsahu aromátů a síry plně srovnatelné se super čistým dieselovým palivem certifikovaným v Kalifornii.
Průmyslová využitelnost
Směsné ekologické palivo podle tohoto řešení je určeno k použití všude tam, kde se užívají paliva pro vznětové motory a to zejména tam, kde je kladen důraz na co nejméně zatěžující emise, tj. v ekologicky zatížených oblastech, jako jsou městské aglomerace nebo naopak v ekologicky chráněných místech, jako jsou chráněné krajinné oblasti, národní parky a pod., a přirozeně v zemědělství.

Claims (6)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti, se sníženou kouřivostí a se sníženou emisí zejména vícejaderných aromatických uhlovodíků ma bázi methylesteru přírodních mastných kyselin, pocházejících zejména z řepkového nebo slunečnicového oleje, vyznačující se tím, že obsahuje 7 až 35 % hmotn. methylesteru přírodních mastných kyselin a 47 až 93 % hmotn. petrolejové frakce, získané zpracováním ropy s nízkým obsahem síry nepřevyšujícím 0,05 % hmotn. a o teplotě varu nejvýše 300 ’C, tzn. že do této teploty předestiluje nejméně
    95 % obj. frakce, a teploty vzplanutí nejméně 35 C a 0,01 až 0,2 % hmotn. přísad s detergenčním a/nebo disperzantním účinkem, které zabraňují usazování produktů oxidace a polymerace methylesteru, tvořené především alkylovanými nebo etoxylovanými deriváty fenolů, sukcinimidy, salicyláty, dithiofosfáty a polyolefinalkylestery a/nebo přísad s antioxidačním účinkem, které brání tepelné a oxidační předvznětové destrukci methylesteru, jako jsou deriváty fenolů, aminů, zejména naftylaminu, deriváty fenothiazinu, dithiokarbamáty a alkylfosfity.
  2. 2. Směsné ekologické palivo pro vznětové motory podle nároku
    1, vyznačující se tím, že dále obsahuje až
    47 % hmotn. plynového oleje s nízkým obsahem síry nepřevyšujícím 0,05 % hmotn. o teplotě varu nejvýše 360 °C, tzn. že do této teploty předestiluje nejméně 95 % obj. plynového oleje.
    Y
  3. 3. Směsné ekologické palivo pro vznětové motory podle nároku 1, vyznačující se tím, že petrolejová frakce je tvořena petrolejovou frakcí hydrogenačně odsířenou.
  4. 4. Směsné ekologické palivo pro vznětové motory podle nároku 2, vyznačující se tím, že plynový olej je tvořen plynovým olejem hydrogenačně odsířeným.
    -7CZ 5919 Ul
  5. 5. Směsné ekologické palivo pro vznětové motory podle nároku 2, vyznačující se tím, že petrolejová frakce a plynový olej je tvořena petrolejovou frakcí a plynovým olejem, které byly společně hydrogenačně odsířeny.
    V
  6. 6. Směsné ekologické palivo pro vznětové motory podle nároku 1 az K 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje až Γ* 0,8 % hmotn. přísad účinkujících jako inhibitory koroze, depresanty, protioděrové prostředky, zlepšovače spalování, zvyšovače cetanového čísla, deemulgátory, protipěnivostní přísady a biocidy.
CZ19976341U 1997-02-26 1997-02-26 Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti CZ5919U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19976341U CZ5919U1 (cs) 1997-02-26 1997-02-26 Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19976341U CZ5919U1 (cs) 1997-02-26 1997-02-26 Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ5919U1 true CZ5919U1 (cs) 1997-04-01

Family

ID=38827228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19976341U CZ5919U1 (cs) 1997-02-26 1997-02-26 Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ5919U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2006350703B2 (en) Stabilizer compositions for blends of petroleum and renewable fuels
US9562498B2 (en) Biodegradable fuel performance additives
CA2733810C (en) Fuel composition with enhanced low temperature properties
AU2003258753C1 (en) Diesel fuel composition, comprising components based on biological raw material, obtained by hydrogenating and decomposition fatty acids
US20030217505A1 (en) Fuel additive composition and method for treatment of middle distillate fuels and gasoline
WO2008086337A2 (en) Synergistic fuel composition for enhancing fuel cold flow properties
CA2343296C (en) Fuel additive composition and method for the treatment of fuels
CN101899330A (zh) 一种柴油组合物和提高生物柴油氧化安定性的方法
CN109153930A (zh) 燃料组合物
WO2022122887A1 (en) Use of a paraffinic gasoil
CZ5919U1 (cs) Směsné ekologické palivo pro vznětové motory se zvýšeným stupněm biologické odbouratelnosti
CZ5918U1 (cs) Směsné ekologické palivo pro vznětové motory a vysokým stupněm biologické odbouratelnosti
JP2019536854A (ja) 生分解性および/または再生可能な燃料、作動液および/または潤滑剤中の微生物増殖および微生物腐食を防止するための方法
CZ5707U1 (cs) Ekologické palivo pro vznětové motory s vysokým stupněm biologické odbourá· telnosti
ES3031976T3 (en) Use of a detergent additive
KR20090045231A (ko) 석유와 재생가능한 연료의 블렌드를 위한 안정화제 조성물
US20050268535A1 (en) Biodiesel motor fule additive composition
US20050268531A1 (en) Motor fuel additive composition
SK279692B6 (sk) Ekologické palivo do zápalných motorov
WO2006098741A2 (en) Motor fuel additive composition
CN102757826A (zh) 柴油组合物以及提高生物柴油氧化安定性的方法
WO2005121283A2 (en) Motor fuel additive composition
CZ4388U1 (cs) ) Název užitného vzoru: Komplexně aditivované ekologické palivo pro vznětové motory

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Utility model expired

Effective date: 20040226