PL101971B1 - A fuel mixture - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka paliwo¬ wa o ulepszonych wlasnosciach eksploatacyjnych, charakteryzujaca sie lepszym procesem spalania.

Do wytwarzania paliw stosuje sie rózne frakcje weglowodorowe otrzymywane w procesie przerób¬ ki ropy naftowej. Rozróznia sie kilka typów paliw plynnych — paliwa benzynowe, wrzace do tempe¬ ratury okolo 195°C, paliwa do silników wysoko¬ preznych, wrzace do temperatury okolo 380°C, cie¬ zkie paliwa silnikowe dla zeglugi, ewentualnie za¬ wierajace do 50% oleju napedowego oraz paliwa pozostalosciowe, glównie do opalania kotlów prze¬ myslowych, wrzace powyzej 380°C.

Cechami charakterystycznymi paliw plynnych sa wartosc opalowa, temperatura zaplonu, liczba oktanowa, liczba cetanowa, zdolnosc do tworzenia koksu, zawartosc siarki. Wlasciwosci te sa rózne dla róznych rodzajów paliw plynnych. W celu po¬ lepszenia wlasciwosci paliw plynnych, a tym sa¬ mym poprawienia ich charakterystyki, wprowadza sie rózne dodatki, które poprawiaja wlasnosci eks¬ ploatacyjne paliw. I tak, w celu podwyzszenia licz¬ by oktanowej benzyn wprowadza sie czteroetylek olowiu, karbonylek zelaza, antydetonatory manga¬ nowe czy zwiazki aminowe takie jak monoetano- loamina.

Oleje pozostalosciowe zwykle zawieraja stosun¬ kowo najwiecej zwiazków powodujacych korozje, skladników koksotwórczych, które w procesie prze¬ róbki pozostaja we frakcji pozostalosciowej po de- stylacji. Oleje pozostalosciowe naleza do najbar¬ dziej uciazliwych w eksploatacji, poniewaz w pro¬ cesie spalania pozostawiaja najwiecej nagaru, wy¬ dzielaja znaczne ilosci szkodliwych spalin powo¬ dujacych korozje oraz dymu weglowego.

Mieszanki paliwowe o zmniejszonej ilosci dymu w spalinach zositaly opasane w Indian J. Technol., Nr 9 ( ). Mieszanki te zawieraja zwiazki man¬ ganu przyspieszajace proces spalania. Z opisu pa¬ tentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3499742 znane sa mieszanki paliwowe zawierajace zwiazki allrilowapniowe o 10—12 atomach wegla w grupie alkilowej, o lepszej jakosci i poprawio¬ nym procesie spalania a z opisu Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3525599 mieszanki paliwowe zawierajace produkt otrzymany przez karbonizo¬ wanie mieszaniny zasadowego zwiazku baru, al¬ koholu etylowego i trudnolotnego rozpuszczalnika, a nastepnie oddestylowanie czesci lotnych.

Wszystkie wymienione wyzej mieszanki paliwo¬ we podczas eksploatacji silników ulegaja czescio¬ wemu spaleniu, a znane katalizatory tylko w nie¬ wielkim stopniu usprawniaja ten proces. Niepelne spalanie paliw podczas eksploatacji silników oraz w mieszaninach ogrzewczych powoduje nadmierne wydzielanie dymu wraz ze spalinami, duzej ilosci produktów gazowych powodujacych korozje czesci metalowych oraz zanieczyszczajacych powietrze atmosferyczne i zatruwajacych tereny na szlakach 101971101971 3 komunikacyjnych, jak na przyklad wydzielany w znacznych ilosciach ze spalinami rakotwórczy 3,4-benzopiren wraz z dymem weglowym osadza sie na zieoii, powierzchniach zabudowan, na tere¬ nach zielonych, sikad przedostaje sie do organiz¬ mów zywych.

Okazalo sie, ze mozna usunac lub w powaznym stopniu zmniejszyc niepozadany wplyw paliw oraz produktów spalania na urzadzenia, zmniejszyc zawartosc skladników toksycznych w spalinach, obnazyc zuzycie paliwa oraz zmniejszyc ilosc ha- garów w komarze spalania silników, na tlokach i pierscieniach, co wplywa na wydluzenie okresu eksploatacji pojazdów, dzieki pelniejszemu spala¬ niu paliw w silnikach i urzadzeniach przemyslo¬ wych, przedluzanie okresów wymiany olejów, zmniejszenie korozji elementów metalowych, po¬ przez stosowanie mieszanki paliwowej zawierajacej zwiazki zelazoorganiczne, usprawniajace proces spalania.

Mieszanka paliflrt>wa wedlug wynalazlcu oparta na frakcji weglowodorowej zawiera 1 czesc wa¬ gowa zwiazków zelazoarganiczinych, w których ilosc zelaza wynosi od 0,3 do 47% wagowych, na 1300 do 300 000 czesci wagowych paliwa. 2t Jako frakcje weglowodorowe stosuje sie frakcje paliwowe wytwarzane w procesach przeróbki ro¬ py naftowej, które moga zawierac weglowodory syntetyczne. Korzystne dzialanie uzyskuje sie przy stosowaniu frakcji weglowodorowych o tempera¬ turze wirzenia do 195°C jako paliwa benzynowe, 0 temperaturze wrzenia do 380°C jako oleje nape¬ dowe i wrzace powyzej temperatury 200°C i za¬ wierajace dio 50% oleju pozostalosciowego oraz olej pozo-stalosciowy wrzacy powyzej 380°C jako oleje zeglugowe.

Jako zwiazki zelazoorganiczne stosuje sie sole zelaza z alifatycznymi i alicyklicznymi kwasami karboksylowymi, zwiazki zelaza z grupa karbo- nylowa oraz grupa weglowodorowa ulatwiajaca rozpuszczalnosc zwiazku we frakcji weglowodoro¬ wej, zwiazki kompleksowe zawierajace zelazo lub mieszaniny takich zwiazków oraz zwiazki zelaza typu chelatóiw.

Mieszanki paliwowe wedlug wynalazku wyka¬ zuja korzystne cechy eksploatacyjne. W tablicy 1 podano wyniki badan wydalanych spalin przez samochody z silnikiem wysokopreznym. 1 Rodzaj zanieczyszczenia pyl weglowy dwutlenek siarki tlenki azotu aldehyd mrówkowy tlenek wegla 3, 4-benzopiren 1 Tablica I Ilosc w wydalanych spalinach paliwo z dodatkiem ,3 3,66 0,70 brak 63,0 179 ,9 2,4 34,9 brak 58,9 89 8,66 2,6 37,4 0,31 7,2 95 mg/ms paliwo bez dodatku 124 19'6 43,9 0,44 « wzrost 4x 39 12,3 69,0 0,56 118 wzrost 7x 65 3,9 1080 0,83 96 wzrost 8x Tablica II Czesc silnika Komora spalania Zawory Powierzchnie tloka Elementy podgrzewacza powietrza v autobusach komunikacji miejskiej ty- |pu „Jelcz" Ocena wygladu czesci paliwie bez dodatku osady, koksy na calej powierzchni ko¬ mory pokryte twardym nagarem koks na denku tloka — okolo 95 % powierzchni wypalone czesci az do zniszczenia, ko¬ rozja wysokotemperaturowa, swiece pokryte osadem sadzy po 100 godzinach eksploatacji Silnika pracujacego na paliwie z dodatkiem lekkie osady na 30 % powierzchni ko¬ mory czesciowo pokryte osadem o slabej przyczepnosci malo przyczepne osady i koksy na" % powierzchni pierscien zarowy pelnosprawny, w ko¬ morze minimalne osady, swiece czyste po 100 godzinach eksploatacji, dymie- | nie zmniejszone o 60 %1M971 Mieszkanki paliwowe wedlug wynalazku wy¬ twarzaja o o,kolo 65% mniej dymu podczas eks¬ ploatacji autobusów miejskich. Stosowanie takich mieszanek do pieców przemyslowych opalanych mazuteim oraz . olejem napedowym powoduje zmniejszenie wysokotemperatur owej korozji ele¬ mentów ogrzewczych. Zawartosc tlenku wegla i trójtlenku siarki w spalinach wydalanych z ko¬ minów pieców przemyslowych zmniejszyla sie o ponad 90%.

W tablicy II przedstawiono ocene wygladu gló¬ wnych zespolów silnika wysokopreznego typu „Jelcz" i podgrzewaczy powietrza, po ich eksplo¬ atacji przy uzyciu mieszanki paliwowej wedlug wynalazku i przy uzyciu mieszanki paliwowej bez dodatku zwiazków zelazoorganicznych.

Stosowanie mieszanki paliwowej wedlug wyna¬ lazku pozwala na zmniejszenie zuzycia paliwa o okolo 3%.W pracy silnika wysokopreznego opa¬ lanego mazutem stwierdzono polepszenie para¬ metrów eksploatacyjnych oraz zmniejszenie wy¬ dalanego dymu o ponad 60% i zmniejszenie ilosci osadów na czesciach silnika. Badania eksploata¬ cyjne silników napedzanych mieszanka paliwowa wedlug wynalazku porównywano z badaniami sil¬ ników napedzanych mieszankami paliwowymi ze znanymi dodatkami. Uzyskano w ten sposób pot¬ wierdzenie faktu, ze zwiazki zelazoorganiczne dzialaja najefektywniej na poprawe procesu spa¬ lania paliw silnikowych.

Badania eksploatacyjne przeprowadzone na ta¬ borze autobusów komunikacji miejskiej w liczbie okolo 2000 pojazdów potwierdzily próby prowa¬ dzone na pojedynczych silnikach, a mianowicie, ze okres eksploatacji pojazdów mozna przedluzyc srednio o 20% stosujac mieszanke paliwowa wed¬ lug wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladach wykonania, które nie ograniczaja jego zakresu.

Przyklad I. Do 100 kg frakcji weglowodoro¬ wej o temperaturze Wirzenia, zawierajacej 45,1% weglowodorów parafinowych, 27,3% weglowodo¬ rów aromatycznych, 24,3% weglowodorów nafte- nowych, 0,9% siarki, dodano 0,01% wagowego naf- tenianu zelaza, 0,01% zwiazku zelazoorganicznego, w którym zelazo jest zwiazane z pierscieniem cy- klopentadienowym, a nastepnie paliwo wymiesza¬ no w temperaturze pokojowej.

Po zastosowaniu mieszanki paliwowej w pod¬ grzewaczach powietrza autobusów typu „Jelcz", ilosc wydzielanego dymu weglowego zmniejszyla sie o okolo 65%, proces spalania przebiegal rów¬ nomiernie, bez wybuchów, ilosc rakotwórczego 3,4-benzopirenu w spalinach zmalala o 89%.

Przyklad II. Do 100 kg frakcji weglowodo¬ rowej o zawartosci 80% objetosciowych skladni¬ ków wrzacych w temperaturze powyzej 320°C, za- 6 wierajacej 2,5% siarki, dodano 0,05% wagowych soli zelaza z kwasem a -alkiloalkanomonokarbok- sylowym w postaci roztworu weglowodorowego, po czym paliwo wymieszano dokladnie.

Zastosowanie mieszanki paliwowej do silnika badawczego spowodowalo zmniejszenie zawartosci skladników toksycznych w spalinach — tlenku wegla o 78%, aldehydu mrówkowego — o 93%, 3,4-benzopirenu o 92%, korodujacych zwiazków io siarki o 66%.

Przyklad III. Do 100 kg frakcji weglowodo¬ rowej zawierajacej 41% weglowodorów aromaty¬ cznych, 36,5% weglowodorów parafinowych, 22,5% weglowodorów naftenowych, dodano 0,08% wago- wych roztworu weglowodorowego ferrocenu oraz 0,01% wagowych soli zelaza z kwasami nafteno- wymi. Po wymieszaniu paliwo zastosowano do na¬ pedu silnika przez 160 godzin. Po próbie stwier¬ dzono mniejsze ilosci osadów i koksu na czesciach silnika. Osady charakteryzowaly sie mala przy¬ czepnoscia do powierzchni tloka i zaworów. Za¬ wartosc dymu w spalinach zmniejszyla sie o 60%, a zuzycie paliwa zmalalo o okolo 2%.

Przyklad IV. Do 100 czesci objetosciowych paliwa benzynowego dodano 1 czesc objetoscio¬ wa srodka poprawiajacego proces spalania, za¬ wierajacego 20% wagowych naftenianu zelaza, 37% wagowych ferrocenu i 43% rozpuszczalnika we¬ glowodorowego. Paliwo zastosowano do samocho- du m-ki Volkswagen i po przebiegu 198 000 km stwierdzono ogólna poprawe parametrów eksplo¬ atacyjnych silnika, takich jak przyspieszenia, bez¬ awaryjna praca przez caly okres eksploatacji, zmniejszenie zuzycia paliwa o okolo 3%, znaczna poprawe czystosci spalin — ilosc tlenku wegla zmalala o 88%, tlenków azotu o 38%, weglowodo¬ rów o 32%.

An

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe 40

1. Mieszanka paliwowa oparta na frakcji we¬ glowodorowej, znamienna tym, ze zawiera 1 czesc wagowa zwiazków zelazoorganicznych, w których 45 ilosc zelaza wynosi od 0,3 do 47% wagowych, na 1300 do 300 000 czesci wagowych paliwa.

2. Mieszanka paliwowa wedlug zastrz. 1, zna¬ mienna tym, ze jako zwiazki zelazoorganiczne za¬ wiera sole zelaza z alifatycznymi i alicyklicznymi 50 kwasami karboksylowymi.

3. Mieszanka paliwowa wedlug zastrz. 1, zna¬ mienna tym, ze jako zwiazki zelazoorganiczne za¬ wiera zwiazki z grupa karbonylowa oraz grupa weglowodorowa ulatwiajaca rozpuszczalnosc zwia- 55 zku we frakcji weglowodorowej.

4. Mieszanka paliwowa wedlug zastrz. 1, zna¬ mienna tym, ze jako zwiazki zelazoorganiczne za¬ wiera zwiazki typu chelatów.