PL243340B1 - Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids - Google Patents

Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids Download PDF

Info

Publication number
PL243340B1
PL243340B1 PL438113A PL43811321A PL243340B1 PL 243340 B1 PL243340 B1 PL 243340B1 PL 438113 A PL438113 A PL 438113A PL 43811321 A PL43811321 A PL 43811321A PL 243340 B1 PL243340 B1 PL 243340B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
fuel
weight
amount
combustion
additive
Prior art date
Application number
PL438113A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL438113A1 (en
Inventor
Maciej Paczuski
Ryszard Puławski
Tadeusz Kościewicz
Original Assignee
Iqitech Ltd
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 Iqitech Ltd filed Critical Iqitech Ltd
Priority to PL438113A priority Critical patent/PL243340B1/en
Publication of PL438113A1 publication Critical patent/PL438113A1/en
Publication of PL243340B1 publication Critical patent/PL243340B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/30Organic compounds compounds not mentioned before (complexes)
    • C10L1/305Organic compounds compounds not mentioned before (complexes) organo-metallic compounds (containing a metal to carbon bond)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/143Organic compounds mixtures of organic macromolecular compounds with organic non-macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/22Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/221Organic compounds containing nitrogen compounds of uncertain formula; reaction products where mixtures of compounds are obtained
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/22Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/234Macromolecular compounds
    • C10L1/238Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10L1/2383Polyamines or polyimines, or derivatives thereof (poly)amines and imines; derivatives thereof (substituted by a macromolecular group containing 30C)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/02Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/04Use of additives to fuels or fires for particular purposes for minimising corrosion or incrustation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/06Use of additives to fuels or fires for particular purposes for facilitating soot removal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest dodatek uszlachetniający do oleju napędowego, zwłaszcza zawierającego estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych, który składa się dicyklopentadienylo żelaza w ilości 20 do 30% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza w ilości 20 do 30% wagowych, rozpuszczalnika o charakterze aromatycznym, otrzymanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn o zakresie temperatury wrzenia 160 - 215°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,873 - 0,892g/cm<sup>3</sup> oraz detergentu będącego produktem syntezy poliizobutylenu o masie cząsteczkowej około 1000g/mol z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych (FAME) oraz bezwodnikiem maleinowym (MA) w temperaturze 140°C, w niewielkim nadmiarze FAME i MA w stosunku do stechiometrii, a następnie acylowaniu za pomocą uzyskanego półproduktu polietylenopoliaminy w stosunku zbliżonym do stechiometrycznego, w temperaturze 160 - 180°C w ilości 15 do 35% wagowych.The subject of the application is an enriching additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids, which consists of dicyclopentadienyl iron in the amount of 20 to 30% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron in the amount of 20 to 30% by weight, an aromatic solvent obtained from the distillation of the reforming product catalytic gasoline with a boiling point range of 160 - 215°C and a density at 15°C of 0.873 - 0.892g/cm<sup>3</sup> and a detergent being a product of polyisobutylene synthesis with a molecular weight of about 1000g/mol with fatty acid methyl esters (FAME) and maleic anhydride (MA) at the temperature of 140°C, in a slight excess of FAME and MA in relation to the stoichiometry, and then acylation with the obtained polyethylene polyamine intermediate in a ratio close to the stoichiometric ratio, at the temperature of 160 - 180°C in the amount of 15 up to 35% by weight.

Description

Przedmiotem wynalazku jest dodatek uszlachetniający do oleju napędowego, zwłaszcza zawierającego estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych. Wynalazek dotyczy dodatku do paliw do silników o zapłonie samoczynnym - oleje napędowe pochodzenia naftowego oraz oleje napędowe komponowane z udziałem estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych.The subject of the invention is an enriching additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids. The invention relates to an additive to fuels for self-ignition engines - diesel oils of petroleum origin and diesel oils composed with methyl esters of higher fatty acids.

Współczesne silniki o zapłonie samoczynnym, co do zasady, funkcjonują podobnie do wszystkich tego rodzaju silników spalania wewnętrznego. Porcja paliwa w pojedynczej lub w kilku dawkach wprowadzana jest pod wysokim ciśnieniem do komory spalania wypełnionej sprężonym, gorącym powietrzem. Paliwo wprowadzone przez dyszę wtryskiwacza ulega rozpyleniu i w takiej postaci penetruje powietrze w komorze spalania. Strumień rozpylonego oleju napędowego w kontakcie z gorącym powietrzem ulega odparowaniu, jego pary mieszają się z powietrzem i zaczynają ulegać reakcjom utleniania. Jeśli mieszanina jest pod odpowiednio wysokim ciśnieniem i temperaturą, po określonym czasie reakcj i następuje samozapłon paliwa (J. B. Heywood Internal combustion engines fundamentals, McGraw-Hill Inc. 1988). W wyniku spalania następuje wydzielanie gazów oraz ciepła, co powoduje wzrost ciśnienia i dalsze parowanie pozostałej części wtryskiwanego paliwa. Każda następna część dawki oleju napędowego ulega tym samym przemianom, to znaczy rozpyleniu (atomizacji), odparowaniu, mieszaniu z powietrzem, utlenieniu i spaleniu, co powoduje dalszy wzrost ciśnienia w komorze spalania. Można więc podsumować, że spalanie paliwa w silniku o zapłonie samoczynnym jest wieloetapowym, złożonym procesem przemian fizycznych i chemicznych.Modern compression-ignition engines, in principle, function similarly to all such internal combustion engines. A portion of fuel in a single or several doses is introduced under high pressure into the combustion chamber filled with compressed, hot air. The fuel introduced through the injector nozzle is atomized and in this form penetrates the air in the combustion chamber. The stream of sprayed diesel fuel evaporates in contact with hot air, its vapors mix with the air and begin to undergo oxidation reactions. If the mixture is under a sufficiently high pressure and temperature, after a certain reaction time, the fuel ignites itself (J. B. Heywood Internal combustion engines fundamentals, McGraw-Hill Inc. 1988). As a result of combustion, gases and heat are released, which causes an increase in pressure and further evaporation of the remaining part of the injected fuel. Each subsequent part of the diesel dose undergoes the same transformations, i.e. atomization, evaporation, mixing with air, oxidation and combustion, which causes a further increase in pressure in the combustion chamber. Thus, it can be concluded that fuel combustion in a compression ignition engine is a multi-stage, complex process of physical and chemical transformations.

Efektywna praca silnika wysokoprężnego wymaga równoczesnego spełnienia wielu warunków, jak: odpowiednio zaprojektowana komora spalania, sprawny układ zasilania paliwem, odpowiednie sterowanie pracą silnika i wysokiej jakości paliwo - olej napędowy. Paliwo winno zapewnić osiąganie zaprojektowanej mocy jednostki napędowej, możliwie niską zawartość toksycznych składników w produktach spalania oraz długotrwałą, ekonomiczną eksploatację silnika (W.W. Pulkrabek Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, Prentice Hall, New Jersey).The effective operation of a diesel engine requires the simultaneous fulfillment of many conditions, such as: a properly designed combustion chamber, an efficient fuel supply system, proper engine control and high-quality fuel - diesel oil. The fuel should ensure the achievement of the designed power of the drive unit, the possibly low content of toxic components in the combustion products and long-term, economic operation of the engine (W.W. Pulkrabek Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, Prentice Hall, New Jersey).

Wysokiej jakości olej napędowy przeznaczony do zasilania współczesnych silników wysokoobrotowych musi spełniać cały szereg wymogów. Podstawowym parametrem jakości paliwa, decydującym o miękkiej pracy silnika jest liczba cetanowa, której wielkość wynika ze składu chemicznego oleju napędowego. Kolejnymi ważnymi cechami są: wysoka stabilność chemiczna w warunkach transportu i magazynowania paliwa oraz zdolność utrzymania w czystości układu zasilania i komory spalania. Dochodzą do tego dobre właściwości smarne, niezbędne dla ochrony przed zużyciem precyzyjnych pomp wysokiego ciśnienia oraz zróżnicowane, adekwatne do pory roku, właściwości niskotemperaturowe. Z punktu widzenia jakości strugi paliwa rozpylanego w komorze spalania ważna jest lepkość paliwa oraz napięcie powierzchniowe. Wymogi te spełniają mieszaniny rafinowanych frakcji naftowych, syntetycznych komponentów węglowodorowych, komponentów tlenowych oraz niezbędnych dodatków uszlachetniających.High-quality diesel fuel designed to power modern high-speed engines must meet a whole range of requirements. The basic parameter of fuel quality, determining the smooth operation of the engine, is the cetane number, the value of which results from the chemical composition of the diesel fuel. Other important features are: high chemical stability in the conditions of fuel transport and storage, and the ability to keep the fuel supply system and combustion chamber clean. In addition, good lubricating properties, necessary to protect against wear of precision high-pressure pumps, and varied, adequate to the season, low-temperature properties. From the point of view of the quality of the fuel stream sprayed in the combustion chamber, fuel viscosity and surface tension are important. These requirements are met by mixtures of refined petroleum fractions, synthetic hydrocarbon components, oxygen components and necessary enriching additives.

Dążeniem chemików, technologów produktów naftowych i tribologów jest doskonalenie paliw dla uzyskiwania coraz lepszej pracy silników a także mniejszej emisji toksycznych składników w spalinach silnika. Praktyka wykazuje, że efektywne, pełne spalanie oleju napędowego determinuje małą zawartość toksyn, przede wszystkim produktów niepełnego spalania paliwa. W praktyce przemysłowej stosowane są zasadniczo dwie drogi podnoszenia jakości paliw silnikowych, w tym oleju napędowego.Chemists, technologists of petroleum products and tribologists strive to improve fuels in order to obtain better and better engine operation as well as lower emission of toxic components in engine exhaust gases. Practice shows that the effective, full combustion of diesel fuel determines the low content of toxins, primarily products of incomplete fuel combustion. In industrial practice, there are basically two ways to improve the quality of motor fuels, including diesel oil.

Pierwszy kierunek to zmiana jakości głównych komponentów paliwa, i tak: następuje zmniejszanie zawartości siarki całkowitej poprzez pogłębienie procesów rafinacji frakcji oleju napędowego, pochodzących zarówno z destylacji surowca naftowego jak i z termicznych oraz katalitycznych procesów rozkładowych (visbreaking, kraking, koksowanie, hydrokraking gudronu), zmniejszenie zawartości węglowodorów aromatycznych poprzez głębokie uwodornienie (hydrotreating) frakcji oleju napędowego, hydrokraking surowców olejowych - destylatów próżniowych i deasfaltyzatów z rozdziału ropy naftowej. Jako komponenty z surowców odnawialnych stosowane są estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych, uwodornione i przetworzone oleje roślinne oraz komponenty otrzymywane z surowców odpadowych a także komponenty uzyskiwane z procesów termolizy odpadowych tworzyw sztucznych. Jako komponenty olejów napędowych stosowane są również frakcje węglowodorowe uzyskiwane w wyniku syntezy Fischera-Tropscha z gazu syntezowego otrzymywanego ze zgazowania węgla, pozostałości naftowych oraz biomasy.The first direction is the change in the quality of the main components of the fuel, and so: the total sulfur content is reduced by deepening the refining processes of diesel oil fractions, derived both from the distillation of crude oil and from thermal and catalytic decomposition processes (visbreaking, cracking, coking, hydrocracking of gudron), reducing content of aromatic hydrocarbons by deep hydrogenation (hydrotreating) of diesel oil fractions, hydrocracking of oil raw materials - vacuum distillates and deasphaltisates from crude oil separation. As components from renewable raw materials, methyl esters of higher fatty acids, hydrogenated and processed vegetable oils and components obtained from waste raw materials as well as components obtained from thermolysis of waste plastics are used. Hydrocarbon fractions obtained as a result of the Fischer-Tropsch synthesis from syngas obtained from the gasification of coal, petroleum residues and biomass are also used as components of diesel oils.

Uzupełnieniem zmian jakości i technologii komponentów oleju napędowego jest doskonalenie jakości oraz wprowadzanie nowych dodatków uszlachetniających. Według definicji prawnej dodatki są to substancje wprowadzane do paliwa w stężeniu nie większym niż 0,2% m/m; substancje bądź mieszaniny dodawane w większej ilości są komponentami paliwa. Dodatki uszlachetniające do oleju napędowego służą do wzmocnienie pewnych właściwości fizykochemicznych i eksploatacyjnych paliwa bądź nadawania zupełnie nowych cech użytkowych. Do najważniejszych właściwości paliwa do silników o zapłonie samoczynnym, które decydują o procesie jego spalania należą: odpowiednio wysoka liczba cetanowa i właściwości detergencyjne. Precyzyjne dozowanie paliwa, pełne jego odparowanie i całkowite spalenie dają wysoką sprawność zamiany energii chemicznej paliwa na pracę a także brak lub minimalne stężenie toksycznych składników spalin, takich jak: tlenek węgla, niespalone węglowodory, w tym wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) a przede wszystkim - cząstki stałe. Te ostatnie tworzone są przez zanieczyszczenia mineralne a głównie przez cząstki sadzy. Szkodliwość cząstek stałych o rozmiarach do 10 μm (PM 10) a tym bardziej 2,5 μm (PM 2,5) wynika z możliwości przedostawania się do organizmów poprzez płuca i wprowadzanie do krwi kancerogennych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, które adsorbują się na powierzchni cząstek. Wobec udowodnionego wpływu emisji cząstek stałych na zdrowie człowieka organa ochrony środowiska, służby zdrowia, władze administracyjne i organizacje społeczne domagają się głębokich zmian w kierunku ograniczenia szkodliwości silników Diesla lub nawet ich eliminacji z użytkowania.The changes in the quality and technology of diesel oil components are complemented by the improvement of quality and the introduction of new enriching additives. According to the legal definition, additives are substances introduced into the fuel in a concentration not exceeding 0.2% m/m; substances or mixtures added in larger amounts are fuel components. Diesel fuel additives are used to strengthen certain physicochemical and operational properties of the fuel or to impart completely new functional characteristics. The most important properties of fuel for compression-ignition engines, which determine the combustion process, include: a sufficiently high cetane number and detergent properties. Precise fuel dosing, complete evaporation and complete combustion result in high efficiency of conversion of fuel chemical energy into work, as well as no or minimal concentration of toxic exhaust components, such as: carbon monoxide, unburnt hydrocarbons, including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and above all - solid particles. The latter are created by mineral impurities and mainly by soot particles. The harmfulness of particulate matter up to 10 μm (PM 10) and even more so 2.5 μm (PM 2.5) results from the possibility of penetrating organisms through the lungs and introducing carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons into the blood, which adsorb on the surface of the particles. In view of the proven impact of particulate matter emissions on human health, environmental protection authorities, health services, administrative authorities and social organizations demand profound changes to reduce the harmfulness of diesel engines or even eliminate them from use.

W odpowiedzi na słuszne postulaty redukcji niekorzystnego wpływu silników o zapłonie samoczynnym na środowisko i zdrowie ludności następują zmiany w konstrukcji silników, sposobu podawania paliwa oraz oczyszczania spalin lub ich filtracji. Na ograniczenie emisji toksycznych składników spalin z silnika Diesla duży wpływ ma jakość paliwa. Dodatki detergencyjne oczyszczają z osadów i utrzymują w czystości układ zasilania paliwem silnika, co ma decydujący wpływ na objętość dawki paliwa kierowanego do spalania, na charakterystykę strugi wtryskiwanego paliwa - rozkład wielkości kropek a w konsekwencji na pełne odparowanie i kompletne spalenie paliwa w nadmiarze powietrza. Sposób spalania i narastania ciśnienia w cylindrze zależy głównie od składu chemicznego oleju napędowego, który określa jego liczbę cetanową. Naturalna, wynikająca ze składu chemicznego paliwa, liczba cetanowa może być podwyższona w pewnym zakresie poprzez wprowadzenie odpowiedniego dodatku, tzw. dodatku cetanowego. Nawet jednak stopniowe spalanie z odpowiednią zwłoką samozapłonu nie gwarantuje zupełnego spalenia. Procesy spalania w komorze silnika wysokoprężnego zachodzą wieloetapowo, co zawsze skutkuje pewną emisją niespalonych składników. Są to niespalone węglowodory, w tym najtrudniejsze do spalenia WWA oraz cząstki węgla - sadza. Analiza katalitycznego wpływu różnych związków chemicznych na spalanie składników oleju napędowego prowadzi do uzasadnienia stosowania różnego rodzaju dodatków, w tym związków metali o zmiennej wartościowości, jak: mangan, kobalt czy żelazo. I chociaż dodawanie tego typu substancji, które same nie ulegają bezpopiołowemu spaleniu może grozić zanieczyszczeniem układu dozowania paliwa a nade wszystko - komory spalania i dalej układu wydechowego to korzyści z ich stosowania znacznie przewyższają ewentualne ryzyka. Przykładowo, na filtrach cząstek stałych, gromadzących sadze wraz z WWA, po uzyskaniu odpowiednio wysokiej temperatury spalin, lub jej wymuszeniu poprzez podanie nadmiaru paliwa i przeniesieniu spalania poza komorę spalania, ma miejsce wypalanie węgla (sadzy) oraz WWA, co zmniejsza emisję tych toksyn z pojazdu. Celem obniżenia temperatury początku spalania osadów na filtrach do paliwa dodaje się odpowiednie substancje, w tym związki żelaza.In response to legitimate demands to reduce the adverse impact of diesel engines on the environment and human health, there are changes in the design of engines, the method of fuel supply and exhaust gas purification or filtration. The quality of the fuel has a great influence on the reduction of the emission of toxic exhaust components from the diesel engine. Detergent additives remove deposits and keep the engine's fuel supply system clean, which has a decisive influence on the volume of the fuel dose directed to combustion, on the characteristics of the injected fuel stream - the distribution of the size of the dots, and, consequently, on full evaporation and complete combustion of the fuel in excess air. The method of combustion and pressure build-up in the cylinder depends mainly on the chemical composition of the diesel fuel, which determines its cetane number. Natural, resulting from the chemical composition of the fuel, the cetane number can be increased to a certain extent by introducing an appropriate additive, the so-called cetane additive. However, even gradual combustion with an appropriate auto-ignition delay does not guarantee complete combustion. Combustion processes in the diesel engine chamber occur in many stages, which always results in some emission of unburned components. These are unburned hydrocarbons, including the most difficult to burn PAHs and carbon particles - soot. The analysis of the catalytic effect of various chemical compounds on the combustion of diesel oil components leads to justification for the use of various types of additives, including metal compounds with variable valence, such as: manganese, cobalt or iron. And although the addition of these types of substances, which themselves do not undergo ashless combustion, may result in contamination of the fuel dosing system, and above all - the combustion chamber and then the exhaust system, the benefits of their use far outweigh the possible risks. For example, on diesel particulate filters that collect soot together with PAHs, after reaching a sufficiently high exhaust gas temperature or forcing it by feeding excess fuel and transferring combustion outside the combustion chamber, carbon (soot) and PAHs are burned out, which reduces the emission of these toxins from vehicle. Appropriate substances, including iron compounds, are added to the fuel in order to reduce the temperature at which deposits burn on the filters.

Funkcjonuje wiele różnorakich rozwiązań, w tym opatentowanych. Na przykład patent europejski EP2129751A1(B1) opisuje wysoko skoncentrowany polimer zawierający żelazo, do rozpuszczania w paliwie, o dużej przydatności do regeneracji filtrów cząstek stałych, ang. Fuel Borne Catalyst (FBC). Podobnie redukuje emisje wieloskładnikowy katalizator spalania (FBC) i utleniania oleju napędowego zawierający platynę znany z publikacji WO2006078762A1.There are many different solutions, including patented ones. For example, the European patent EP2129751A1(B1) describes a highly concentrated iron-containing polymer for dissolving in fuel, with great suitability for regeneration of Fuel Borne Catalyst (FBC) filters. Likewise, the platinum-containing multi-component diesel combustion and oxidation catalyst (FBC) known from WO2006078762A1 reduces emissions.

Celem poprawy procesów spalania oleju napędowego od szeregu lat badane są i stosowane dodatki, które mają katalizować poszczególne etapy procesu. Pierwsze opracowane i patentowane rozwiązania dotyczyły wprowadzania wraz z paliwem niewielkich ilości rozpuszczalnych w węglowodorach związków metali, jak: mangan, kobalt, ołów, cer, chrom. Patent CN101148618A opisuje dodatek do oleju napędowego zawierający związki ceru, manganu; inne rozwiązanie zaleca stosowanie dodatku platynowców w stężeniu do 1 ppm w paliwie silnika Diesla - publikacja WO9628524A1. Modulację szybkości spalania paliwa za pomocą nanocząstek tlenków, wodorotlenków, hydratów lub węglanów Al, Sb, Mg, Fe, Mo, Zn, Sn, B, Bi, Ca, Li, Na, K, Ba, Mn, Cu, Cd, Co, Ni, Cr, Ti, Ce i V ujawnia patent CN102224223A.In order to improve diesel fuel combustion processes, additives have been tested and used for many years, which are to catalyze individual stages of the process. The first developed and patented solutions concerned the introduction of small amounts of metal compounds soluble in hydrocarbons, such as: manganese, cobalt, lead, cerium, chromium, along with the fuel. Patent CN101148618A describes a diesel fuel additive containing cerium and manganese compounds; another solution recommends the use of a platinum group additive in a concentration of up to 1 ppm in diesel engine fuel - publication WO9628524A1. Modulation of the fuel combustion rate using nanoparticles of oxides, hydroxides, hydrates or carbonates Al, Sb, Mg, Fe, Mo, Zn, Sn, B, Bi, Ca, Li, Na, K, Ba, Mn, Cu, Cd, Co, Ni, Cr, Ti, Ce and V are disclosed in patent CN102224223A.

Od ponad dwudziestu lat w obszarze dodatków katalizujących proces spalania na powierzchni filtra cząstek stałych (dopalanie sadzy), ale również w objętości komory spalania, dominują związki żelaza w tym dicyklopentadienylo żelazo i jego pochodne. Jedno ze starszych rozwiązań, ujawnione w zgłoszeniu GB1175203A, opisuje koncentrat związków żelaza, takich jak: dicyklopentadienylo żelazo, fenolan i krezolan żelaza, zawierający łącznie około 100 g żelaza na litr dodatku, który rozcieńczany jest w paliwie. Patenty CN105503964 (B) oraz CN108912181A (B) opisują zastosowanie i przygotowanie dodatku katalizującego spalanie oleju napędowego i innych ciekłych paliw naftowych dzięki zawartości dicyklopentadienylo żelaza i jego pochodnych alkilowych, na przykład 4-oktylo- oraz 3-oktylo- dicyklopentadienylo żelazo. Zastosowanie roztworu dicyklopentadienylo żelaza w ksylenie i metanolu jako współrozpuszczalniku opisuje patent CN107987894A. Ze względu na ograniczoną rozpuszczalność dicyklopentadienylo żelaza w paliwach naftowych i rozpuszczalnikach węglowodorowych ostatnie patenty opisują szereg metod otrzymywania i wydzielania alkilowych pochodnych tego związku, które znacznie zwiększają rozpuszczalność (stężenie) żelaza w koncentratach dodatków. Przykładem może być zgłoszenie KR20150059407A opisujące metodę syntezy i sposób wydzielania mono alkilowych pochodnych dicyklopentadienylo żelaza.For over twenty years, in the area of additives catalysing the combustion process on the surface of the particulate filter (soot combustion), but also in the volume of the combustion chamber, iron compounds, including dicyclopentadienyl iron and its derivatives, have dominated. One of the older solutions, disclosed in the application GB1175203A, describes a concentrate of iron compounds, such as dicyclopentadienyl iron, iron phenate and cresolate, containing a total of about 100 g of iron per liter of additive which is diluted in the fuel. Patents CN105503964 (B) and CN108912181A (B) describe the use and preparation of an additive that catalyzes the combustion of diesel oil and other liquid petroleum fuels due to the content of dicyclopentadienyl iron and its alkyl derivatives, for example 4-octyl- and 3-octyl-dicyclopentadienyl iron. The use of a solution of dicyclopentadienyl iron in xylene and methanol as a co-solvent is described in patent CN107987894A. Due to the limited solubility of dicyclopentadienyl iron in petroleum fuels and hydrocarbon solvents, recent patents describe a number of methods for obtaining and isolating alkyl derivatives of this compound, which significantly increase the solubility (concentration) of iron in additive concentrates. An example may be application KR20150059407A describing the method of synthesis and the method of isolating mono alkyl derivatives of dicyclopentadienyl iron.

Liczne rozwiązania opatentowane w ostatnich latach dotyczą stosowania dodatków katalizujących spalanie, ale zawierających alkohole, również jako komponenty oraz paliwa emulsyjne, najczęściej w formie mikroemulsji z różną zawartością wody. Jest to jednakże odrębny dział technologii obejmujący wytwarzanie i aplikacje paliw emulsyjnych.Numerous solutions patented in recent years concern the use of additives that catalyze combustion, but contain alcohols, also as components, and emulsion fuels, most often in the form of microemulsions with different water content. However, it is a separate branch of technology covering the production and application of emulsion fuels.

Ze względu na niezwykle złożony mechanizm spalania oleju napędowego w silniku o zapłonie samoczynnym dostrzegane są stale niedostatki zarówno w pracy silników jak i pod względem emisji substancji szkodliwych dla zdrowia i środowiska. Powszechne wprowadzenie estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych FAME (ang. Fatty Acid Methyl Esters) jako komponentu paliwa dodatkowo komplikuje poszczególne etapy spalania oleju napędowego w silniku o zapłonie samoczynnym. FAME wykazują znacznie większą lepkość w porównaniu z olejem napędowym pochodzenia naftowego, co wpływa na wielkość kropel strugi paliwa wtryskiwanego do komory spalania. Niższa stabilność termooksydacyjna FAME powoduje wcześniejsze pojawienie się w oleju napędowym produktów starzenia, w tym cząstek stałych. Tworzą one osady w układach zasilania paliwem silnika Diesla i przyczyniają się do niepełnego spalania a tym samym zwiększenia emisji toksyn. Tego rodzaju paliwa, w szczególności stosowane w nowoczesnych silnikach z wysokociśnieniowym wtryskiem oleju napędowego stwarzają dodatkowe problemy zarówno dla konstruktorów silników jak i dla producentów paliw silnikowych.Due to the extremely complex mechanism of diesel oil combustion in a compression ignition engine, there are constantly perceived shortcomings both in engine operation and in terms of emissions of substances harmful to health and the environment. The widespread introduction of FAME (Fatty Acid Methyl Esters) as a fuel component additionally complicates the individual stages of diesel oil combustion in a compression-ignition engine. FAMEs have a much higher viscosity compared to petroleum diesel, which affects the size of the droplets of the fuel stream injected into the combustion chamber. The lower thermo-oxidative stability of FAME results in the earlier appearance of aging products, including particulate matter, in diesel fuel. They form deposits in the fuel supply systems of diesel engines and contribute to incomplete combustion and thus increase the emission of toxins. Such fuels, especially those used in modern engines with high-pressure diesel fuel injection, create additional problems for both engine designers and motor fuel producers.

Nieoczekiwanie okazało się, że istnieją możliwości poprawy sprawności spalania a co za tym idzie - czystości spalin i redukcji zużycia paliwa poprzez zastosowanie kompleksowego dodatku katalizującego spalanie a stosowanego w minimalnej proporcji do oleju napędowego z udziałem biokomponentu (B7) jak również w stosunku do biodiesla, jako samoistnego paliwa silnika wysokoprężnego (B100).Unexpectedly, it turned out that there are possibilities to improve combustion efficiency and thus - exhaust gas purity and reduce fuel consumption through the use of a comprehensive combustion catalysing additive used in a minimum proportion to diesel oil with biocomponent (B7) as well as to biodiesel as self fuel diesel engine (B100).

Wielofunkcyjny dodatek według wynalazku składa się z dicyklopentadienylo żelaza i jego alkilowej pochodnej izooktylodicyklopentadienylo żelaza jako katalizatora spalania węglowodorów, sadzy i tlenku węgla, polimerowego surfaktanta jako detergentu o zdolności zmywania substancji żywicznych, asfaltenów i mydeł sodowych oraz cynkowych wyższych kwasów tłuszczowych z powierzchni metalowych oraz ich solubilizacji w paliwie oraz rozpuszczalnika. Detergent zastosowany w kompozycji dodatku, oznaczony jako DETERG, jest produktem syntezy poliizobutylenu (PIB) o masie cząsteczkowej około 1000 g/mol z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych (FAME) oraz bezwodnikiem maleinowym (ang. malein anhydride, MA) w temperaturze 140°C, w niewielkim nadmiarze FAME i MA w stosunku do stechiometrii a następnie acylowaniu za pomocą uzyskanego półproduktu polietylenopoliaminy w stosunku zbliżonym do stechiometrycznego, w temperaturze 160-180°C. Produkt jest skuteczny w utrzymywaniu w czystości jak i oczyszczaniu elementów układu zasilania paliwem silnika wysokoprężnego ze związków żywicznych, asfaltenowych i mydeł wyższych kwasów tłuszczowych. Związki żelaza zawarte w składzie dodatku wykazują zdecydowanie większą skuteczność spalania sadzy i stałych substancji organicznych w obecności efektywnego detergentu, co nosi cechy efektu syne rgii. Jest to w szczególności widoczne w stosunku do FAME jako biodiesla, gdzie obserwuje się nawet czterokrotną redukcję emisji cząstek stałych. Dodatek zawiera w składzie detergent DETERG w ilości 15 do 35% wagowych, dicyklopentadienylo żelazo w ilości 20 do 30% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelazo w ilości 20 do 30% wagowych oraz rozpuszczalnik o charakterze aromatycznym, otrzymywany z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn o zakresie temperatury wrzenia 160-215°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,873-0,892 g/cm3. Korzystnie jako rozpuszczalnik stosuje się jedną z dwóch frakcji z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn - o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,873 g/cm3 lub o zakresie temperatury wrzenia 180-215°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,892 g/cm3 Dodatek stosuje się do oleju napędowego typu B7 (7% objętościowych FAME w mieszaninie z olejem napędowym pochodzenia naftowego) lub B100 (100% FAME) w stężeniu od 2 do 1500 ppm m/m, korzystnie od 5 do 750 ppm m/m, najkorzystniej 10 do 250 ppm m/m.The multifunctional additive according to the invention consists of dicyclopentadienyl iron and its alkyl derivative isooctyldicyclopentadienyl iron as a catalyst for the combustion of hydrocarbons, soot and carbon monoxide, a polymeric surfactant as a detergent with the ability to wash resinous substances, asphaltenes and sodium soaps and zinc higher fatty acids from metal surfaces and solubilize them in fuel and solvent. The detergent used in the composition of the additive, marked as DETERG, is a product of the synthesis of polyisobutylene (PIB) with a molecular weight of about 1000 g/mol with fatty acid methyl esters (FAME) and male anhydride (MA) at 140°C, in a slight excess of FAME and MA in relation to stoichiometry, and then acylation with the obtained polyethylene polyamine intermediate in a ratio close to stoichiometric, at a temperature of 160-180°C. The product is effective in keeping clean and cleaning the elements of the fuel supply system of a diesel engine from resin compounds, asphaltene and soaps of higher fatty acids. The iron compounds contained in the additive composition show a much higher efficiency of burning soot and solid organic substances in the presence of an effective detergent, which has the characteristics of a synergy effect. This is particularly evident in relation to FAME as biodiesel, where a four-fold reduction in particulate emissions is observed. The additive contains DETERG detergent in the amount of 15 to 35% by weight, dicyclopentadienyl iron in the amount of 20 to 30% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron in the amount of 20 to 30% by weight and an aromatic solvent obtained from the distillation of the product of the catalytic reforming of gasolines with a boiling point 160-215°C and density at 15°C 0.873-0.892 g/ cm3 . Preferably, one of the two fractions from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines is used as a solvent - with a boiling range of 160-180°C and a density at 15°C of 0.873 g/ cm3 or with a boiling range of 180-215°C and a density at temperature of 15°C 0.892 g/cm 3 The additive is used for diesel oil type B7 (7% by volume of FAME in a mixture with diesel oil of petroleum origin) or B100 (100% FAME) in a concentration of 2 to 1500 ppm m/m, preferably from 5 to 750 ppm m/m, most preferably 10 to 250 ppm m/m.

Stwierdzono, że skład dodatku wykazuje efekt synergiczny w stosunku do właściwości poszczególnych składników, co dokumentują poniższe przykłady.It was found that the composition of the additive has a synergistic effect in relation to the properties of the individual components, as evidenced by the following examples.

Przykład 1Example 1

Paliwo typu B7, spełniające normę PN-EN 590+A1:2017-06, poddano badaniom celem wyznaczenia charakterystyk pracy silnika Perkins 1104C-44T. W ramach testu zmierzono stężenia składników toksycznych spalin, na podstawie których otrzymano jednostkowe emisje toksycznych składników spalin zgodnie z normą ISO 8178. Silnik kwalifikował się do kategorii C1 normy ISO 8178 oraz podlegał badaniom zgodnym z 11-fazowym testem. Pomiar stężeń CO2, CO, niespalonych węglowodorów (THC) oraz tlenków azotu NOX w gazach spalinowych silnika wykonywano za pośrednictwem analizatora spalin CEBII firmy AVL. Do pomiaru cząstek stałych wykorzystano dymomierz 415 PM firmy AVL. Dla porównania poddano badaniom identyczne paliwo uzupełnione dodatkiem według wynalazku w proporcji 2 g dodatku na 10 kg paliwa (200 ppm m/m). Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: dicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, detergentu DETERG 30% wagowych i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Stężenie niespalonych węglowodorów (THC) w spalinach silnika ulega znacznej redukcji; przy 1400 obrotach na minutę, odpowiadających maksymalnemu momentowi obrotowemu silnika dodatek obniża o 40% stężenie THC. Obliczone emisje jednostkowe z paliwa uszlachetnionego dodatkiem według wynalazku ulegają zmniejszeniu w porównaniu do emisji podczas spalania paliwa B7: tlenku węgla o 11%, niespalonych węglowodorów o 17%, tlenków azotu o 3% i cząstek stałych o 7%.B7 fuel, meeting the PN-EN 590+A1:2017-06 standard, was tested to determine the performance characteristics of the Perkins 1104C-44T engine. As part of the test, concentrations of toxic exhaust components were measured, on the basis of which specific emissions of toxic exhaust components were obtained in accordance with the ISO 8178 standard. The engine qualified for category C1 of the ISO 8178 standard and was tested in accordance with the 11-phase test. The concentrations of CO2, CO, unburnt hydrocarbons (THC) and nitrogen oxides NOX in the engine exhaust gases were measured using the CEBII exhaust gas analyzer by AVL. A 415 PM opacimeter by AVL was used to measure particulate matter. For comparison, an identical fuel supplemented with the additive according to the invention was tested in the proportion of 2 g of the additive per 10 kg of fuel (200 ppm m/m). A mixture of: dicyclopentadienyl iron 25% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron 25% by weight, detergent DETERG 30% by weight and an aromatic solvent obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines, with a boiling point range of 160-180°C and a density of 0.873 g/ cm 3 in the amount of 20% by weight. The concentration of unburned hydrocarbons (THC) in engine exhaust is significantly reduced; at 1400 revolutions per minute, corresponding to the maximum engine torque, the additive reduces the concentration of THC by 40%. The calculated specific emissions from the fuel enriched with the additive according to the invention are reduced compared to the emissions during combustion of the B7 fuel: carbon monoxide by 11%, unburned hydrocarbons by 17%, nitrogen oxides by 3% and particulate matter by 7%.

Przykład 2Example 2

W sposób, jak w przykładzie 1, porównano spalanie paliwa B100 z paliwem B100 z dodatkiem według wynalazku, jak w przykładzie 1, w stężeniu 200 ppm m/m. Wszystkie wskaźniki pracy silnika wskazywały na korzystny wpływ dodatku według wynalazku na spalanie paliwa B100. Obliczone emisje jednostkowe wskazują na obniżenie emisji tlenku węgla o 25%, niespalonych węglowodorów o 40%, czterokrotną redukcję emisji cząstek stałych (75%) i niewielki wzrost emisji tlenków azotu - 8%. P rzyk ła d porównawczy 3In the manner as in Example 1, the combustion of B100 fuel was compared with B100 fuel with the additive according to the invention, as in Example 1, at a concentration of 200 ppm m/m. All indicators of engine operation indicated a beneficial effect of the additive according to the invention on the combustion of B100 fuel. The calculated specific emissions indicate a 25% reduction in carbon monoxide emissions, a 40% reduction in unburnt hydrocarbon emissions, a four-fold reduction in particulate emissions (75%) and a slight increase in nitrogen oxide emissions - 8%. Comparative example 3

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu rodzaju detergentu na spalanie oleju napędowego B7 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: dicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, klasycznego detergentu PIBSI (ang. poly isobutylene succinic imid) w ilości 30% wagowych i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla 4%, niespalonych węglowodorów o 6% a cząstek stałych o 2%.In the manner described in example 1, the study of the influence of the type of detergent on the combustion of B7 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. A mixture of: dicyclopentadienyl iron 25% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron 25% by weight, classical detergent PIBSI (poly isobutylene succinic imide) in the amount of 30% by weight and an aromatic solvent obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines, with a temperature range of boiling point 160-180°C and density 0.873 g/cm 3 in the amount of 20% by weight. The reduction of carbon monoxide by 4%, unburned hydrocarbons by 6% and particulate matter by 2% was observed.

Przykład 4Example 4

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu proporcji związków żelaza na spalanie oleju napędowego B7 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: dicyklopentadienylo żelaza w ilości 30% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza w ilości 20% wagowych, detergentu DETERG w ilości 30% wagowych i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla 7%, niespalonych węglowodorów o 10% a cząstek stałych o 4%. P rzyk ła d porównawczy 5In the manner described in example 1, the study of the effect of the proportion of iron compounds on the combustion of B7 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. The catalyst used was a mixture of: dicyclopentadienyl iron in the amount of 30% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron in the amount of 20% by weight, detergent DETERG in the amount of 30% by weight and an aromatic solvent obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines, with a boiling range of 160-180° C and a density of 0.873 g/cm 3 in an amount of 20% by weight. The reduction of carbon monoxide by 7%, unburnt hydrocarbons by 10% and particulate matter by 4% was observed. Comparative example 5

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu rodzaju detergentu na spalanie oleju napędowego B100 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: dicyklopentadienylo żelaza w ilości 25% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza w ilości 25% wagowych, klasycznego detergentu PIBSI (ang. poly isobutylene succinic imid) w ilości 30% wagowych i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla o 7%, niespalonych węglowodorów o 16% a cząstek stałych o 6%.In the manner described in example 1, the study of the influence of the type of detergent on the combustion of B100 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. As a catalyst, a mixture was used: dicyclopentadienyl iron in the amount of 25% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron in the amount of 25% by weight, the classical detergent PIBSI (poly isobutylene succinic imide) in the amount of 30% by weight and an aromatic solvent obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines , with a boiling range of 160-180°C and a density of 0.873 g/cm 3 in the amount of 20% by weight. The reduction of carbon monoxide by 7%, unburned hydrocarbons by 16% and particulate matter by 6% was observed.

Przykład 6Example 6

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu proporcji związków żelaza na spalanie oleju napędowego B100 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: 20 dicyklopentadienylo żelaza w ilości 30% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza w ilości 20% wagowych, detergentu DETERG 30% i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla 9%, niespalonych węglowodorów o 22% a cząstek stałych o 12%.In the manner described in example 1, the study of the influence of the proportion of iron compounds on the combustion of B100 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. The catalyst used was a mixture consisting of: dicyclopentadienyl iron in the amount of 30% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron in the amount of 20% by weight, detergent DETERG 30% and an aromatic solvent obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines, with a boiling range of 160-180°C and density of 0.873 g/cm 3 by weight. A reduction of 9% in carbon monoxide, 22% in unburned hydrocarbons and 12% in particulate matter was observed.

Przykład 7Example 7

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu katalizatora, jak w przykładzie 1, w stężeniu 2 ppm m/m na spalanie oleju napędowego B7. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla o 2%, niespalonych węglowodorów o 2% a cząstek stałych o 1%. Przykład 8In the manner described in example 1, the effect of the catalyst, as in example 1, at a concentration of 2 ppm m/m on the combustion of B7 diesel oil was tested. A 2% reduction in carbon monoxide, 2% reduction in unburned hydrocarbons and 1% reduction in particulate matter was observed. Example 8

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu katalizatora, jak w przykładzie 1, w stężeniu 1500 ppm m/m na spalanie oleju napędowego B7.In the manner described in example 1, the study of the effect of the catalyst, as in example 1, at a concentration of 1500 ppm m/m on the combustion of diesel oil B7 was carried out.

Zaobserwowano redukcję tlenku węgla 12%, niespalonych węglowodorów o 18% a cząstek stałych o 8%.A 12% reduction in carbon monoxide, 18% reduction in unburnt hydrocarbons and 8% reduction in particulate matter was observed.

Przykład 9Example 9

W sposób, jak w przykładzie 1, porównano spalanie paliwa B100 z paliwem B100 z dodatkiem, jak w przykładzie 1, w stężeniu 2 ppm m/m. Obliczone emisje jednostkowe wskazują na obniżenie emisji tlenku węgla o 2%, niespalonych węglowodorów o 2%, redukcję emisji cząstek stałych o 2%. Przykład 1 0In the manner as in example 1, the combustion of B100 fuel was compared with the B100 fuel with the additive, as in example 1, at a concentration of 2 ppm m/m. The calculated specific emissions indicate a 2% reduction in carbon monoxide emissions, a 2% reduction in unburnt hydrocarbon emissions, and a 2% reduction in particulate matter emissions. Example 1 0

W sposób, jak w przykładzie 1, porównano spalanie paliwa B100 z paliwem B100 z dodatkiem, jak w przykładzie 1, w stężeniu 1500 ppm m/m. Obliczone emisje jednostkowe wskazują na obniżenie emisji tlenku węgla o 26%, niespalonych węglowodorów o 42%, redukcję emisji cząstek stałych o 77%. Przykład porównawczy 11In the manner as in example 1, the combustion of B100 fuel was compared with the B100 fuel with the additive, as in example 1, at a concentration of 1500 ppm m/m. The calculated specific emissions indicate a reduction in carbon monoxide emissions by 26%, unburned hydrocarbons by 42%, and particulate emissions by 77%. Comparative example 11

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu rodzaju katalizatora na spalanie oleju napędowego B7 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano produkt handlowy zawierający związki żelaza w mieszaninie alkoholi alifatycznych C3 do C5, w ilości 50% wagowych, detergent DETERG w ilości 30% wagowych i aromatyczny rozpuszczalnik, otrzymywany z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla 2%, niespalonych węglowodorów o 2% oraz cząstek stałych o 2%.In the manner described in example 1, the study of the effect of the type of catalyst on the combustion of B7 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. A commercial product containing iron compounds in a mixture of C3 to C5 aliphatic alcohols in the amount of 50% by weight, DETERG detergent in the amount of 30% by weight and an aromatic solvent, obtained from the distillation of the product of catalytic reforming of gasolines, with a boiling range of 160-180°C, was used as a catalyst. and a density of 0.873 g/ cm3 in an amount of 20% by weight. A reduction of 2% in carbon monoxide, 2% in unburned hydrocarbons and 2% in particulate matter was observed.

P rzy kła d porównawczy 12Comparative example 12

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu rodzaju katalizatora na spalanie oleju napędowego B100 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano produkt handlowy zawierający związki żelaza w mieszaninie alkoholi alifatycznych C3 do C5 w ilości 50% wagowych, detergent DETERG w ilości 30% wagowych i aromatyczny rozpuszczalnik, otrzymywany z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości 0,873 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla 2%, niespalonych węglowodorów o 3% oraz cząstek stałych o 2%.In the manner described in example 1, the study of the effect of the type of catalyst on the combustion of B100 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. A commercial product containing iron compounds in a mixture of C3 to C5 aliphatic alcohols in the amount of 50% by weight, DETERG detergent in the amount of 30% by weight and an aromatic solvent obtained from the distillation of the product of catalytic reforming of gasolines, with a boiling range of 160-180°C and density 0.873 g/cm 3 in the amount of 20% by weight. A reduction of 2% in carbon monoxide, 3% in unburnt hydrocarbons and 2% in particulate matter was observed.

P rzy kła d porównawczy 13Comparative example 13

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu rodzaju rozpuszczalnika na spalanie oleju napędowego B7 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: dicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, detergentu DETERG 30% wagowych i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 180-215°C i gęstości 0,892 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla o 11%, niespalonych węglowodorów o 17% oraz cząstek stałych o 7%. Przykład porównawczy 14In the manner described in example 1, the study of the effect of the type of solvent on the combustion of B7 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. A mixture of: dicyclopentadienyl iron 25% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron 25% by weight, detergent DETERG 30% by weight and an aromatic solvent, obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines, with a boiling point range of 180-215°C and a density of 0.892 g/ cm 3 in the amount of 20% by weight. The reduction of carbon monoxide by 11%, unburned hydrocarbons by 17% and particulate matter by 7% was observed. Comparative example 14

W sposób opisany w przykładzie 1 przeprowadzono badanie wpływu rodzaju rozpuszczalnika na spalanie oleju napędowego B100 z dodatkiem katalizatora w stężeniu 200 ppm m/m. Jako katalizator zastosowano mieszaninę złożoną z: dicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza 25% wagowych, detergentu DETERG 30% wagowych i aromatycznego rozpuszczalnika, otrzymywanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 180-215°C i gęstości 0,892 g/cm3 w ilości 20% wagowych. Zaobserwowano redukcję tlenku węgla o 25%, niespalonych węglowodorów o 40% oraz cząstek stałych o 75%.In the manner described in example 1, the study of the effect of the type of solvent on the combustion of B100 diesel oil with the addition of a catalyst at a concentration of 200 ppm m/m was carried out. A mixture of: dicyclopentadienyl iron 25% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron 25% by weight, detergent DETERG 30% by weight and an aromatic solvent, obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines, with a boiling point range of 180-215°C and a density of 0.892 g/ cm 3 in the amount of 20% by weight. The reduction of carbon monoxide by 25%, unburned hydrocarbons by 40% and particulate matter by 75% was observed.

Dodatek według wynalazku redukuje stopień zakoksowania końcówek wtryskiwaczy w teście zgodnym z procedurą CEC PF-023 na silniku XUD9 i badaniem przepustowości rozpylaczy zgodnie z normą ISO 4010. Średnie procentowe wartości różnicy natężenia przepływu powietrza przez dysze wtryskiwaczy po testach paliwa B100 wskazują, że dodatek według wynalazku spowodował o ponad 2% mniejszą redukcję przy wzniosie igły o 0,1 mm. Oznacza to poprawę skuteczności dodatku, co wpływa na bardziej równomierny wypływ paliwa z otworków końcówek wtryskiwaczy. Tradycyjnie stosowane detergenty w oleju napędowym, typu polibutylenowych imidów kwasu bursztynowego (PIBSI), pozostawiają pewne ilości osadów koksowych w rozpylaczach wtryskiwaczy paliwa. Skutkiem utrudnienia wypływu ciekłego paliwa następuje deformacja strugi, w której znajdują się cząstki osadów węglowych, odrywanych od powierzchni końcówek wtryskiwaczy. Każda poprawa właściwości paliwa zmniejsza ilość wysokouwęglonych, skondensowanych cząstek sadzy w strudze paliwa wtryskiwanego do komory spalania, pełniejsze odparowanie, lepszą homogenizację mieszanki i pełniejsze spalenie. Wymienione wyżej czynniki fizykochemiczne powodują większy stopień przemiany węglowodorów i węgla do ditlenku węgla, co zmniejsza zużycie paliwa na uzyskanie tej samej mocy silnika i oznacza wzrost jego ogólnej sprawności.The additive according to the invention reduces the degree of coking of the injector tips in the test in accordance with the CEC PF-023 procedure on the XUD9 engine and the nozzle flow test according to the ISO 4010 standard. resulted in more than 2% less reduction at 0.1mm needle lift. This means an improvement in the efficiency of the additive, which results in a more even flow of fuel from the holes of the injector tips. Traditionally used detergents in diesel fuel, such as polybutylene succinimides (PIBSI), leave some coke deposits in fuel injector nozzles. As a result of impeding the outflow of liquid fuel, the jet is deformed, in which there are particles of carbon deposits detached from the surface of the injector tips. Each improvement in fuel properties reduces the amount of highly carbonated, condensed soot particles in the fuel jet injected into the combustion chamber, more complete vaporization, better mixture homogenization and more complete combustion. The above-mentioned physicochemical factors result in a greater degree of conversion of hydrocarbons and carbon into carbon dioxide, which reduces fuel consumption to obtain the same engine power and means an increase in its overall efficiency.

Claims (6)

1. Dodatek uszlachetniający do oleju napędowego, zwłaszcza zawierającego estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych, zawierający związek żelaza, detergent oraz rozpuszczalnik organiczny, znamienny tym, że składa się dicyklopentadienylo żelaza w ilości 20 do 30% wagowych, izooktylodicyklopentadienylo żelaza w ilości 20 do 30% wagowych, rozpuszczalnika o charakterze aromatycznym, otrzymanego z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn o zakresie temperatury wrzenia 160-215°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,873-0,892 g/cm3 oraz detergentu będącego produktem syntezy poliizobutylenu o masie cząsteczkowej około 1000 g/mol z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych (FAME) oraz bezwodnikiem maleinowym (MA) w temperaturze 140°C, w niewielkim nadmiarze FAME i MA w stosunku do stechiometrii a następnie acylowaniu za pomocą uzyskanego półproduktu polietylenopoliaminy w stosunku zbliżonym do stechiometrycznego, w temperaturze 160-180°C.1. An additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids, containing an iron compound, a detergent and an organic solvent, characterized in that it consists of dicyclopentadienyl iron in the amount of 20 to 30% by weight, isooctyldicyclopentadienyl iron in the amount of 20 to 30% by weight , an aromatic solvent obtained from the distillation of the catalytic reforming product of gasolines with a boiling point range of 160-215°C and a density at 15°C of 0.873-0.892 g/cm 3 and a detergent being a product of polyisobutylene synthesis with a molecular weight of about 1000 g/mol with fatty acid methyl esters (FAME) and maleic anhydride (MA) at the temperature of 140°C, in a slight excess of FAME and MA in relation to the stoichiometry, and then acylation with the obtained polyethylene polyamine intermediate in a ratio close to the stoichiometric ratio, at the temperature of 160-180° c 2. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że dodawany jest do oleju napędowego w stężeniu od 2 do 1500 ppm m/m2. An additive according to claim 1, characterized in that it is added to diesel fuel in a concentration of 2 to 1500 ppm m/m 3. Dodatek według zastrz. 2, znamienny tym, że dodawany jest do oleju napędowego w ilości od 5 do 750 ppm m/m.3. An additive according to claim 2, characterized in that it is added to diesel fuel in an amount of 5 to 750 ppm m/m. 4. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że dodawany jest do oleju napędowego w ilości od 10 do 250 ppm m/m.4. An additive according to claim 3, characterized in that it is added to diesel fuel in an amount of 10 to 250 ppm m/m. 5. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym jest rozpuszczalnik o charakterze aromatycznym, otrzymywany z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 160-180°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,873 g/cm3.5. An additive according to claim 1, characterized in that the organic solvent is an aromatic solvent obtained from the distillation of the product of the catalytic reforming of gasolines, with a boiling range of 160-180°C and a density at 15°C of 0.873 g/cm 3 . 6. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym jest rozpusz- czalnik o charakterze aromatycznym, otrzymywany z rozdestylowania produktu reformingu katalitycznego benzyn, o zakresie temperatury wrzenia 180-215°C i gęstości w temperaturze 15°C 0,892 g/cm3.6. An additive according to claim 1, characterized in that the organic solvent is an aromatic solvent obtained from the distillation of the product of the catalytic reforming of gasolines, with a boiling range of 180-215°C and a density at 15°C of 0.892 g/cm 3 .
PL438113A 2021-06-09 2021-06-09 Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids PL243340B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL438113A PL243340B1 (en) 2021-06-09 2021-06-09 Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL438113A PL243340B1 (en) 2021-06-09 2021-06-09 Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL438113A1 PL438113A1 (en) 2022-12-12
PL243340B1 true PL243340B1 (en) 2023-08-07

Family

ID=84441519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL438113A PL243340B1 (en) 2021-06-09 2021-06-09 Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243340B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL438113A1 (en) 2022-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song Introduction to chemistry of diesel fuels
US7862628B2 (en) Mixed metal catalyst additive and method for use in hydrocarbonaceous fuel combustion system
TW302419B (en)
EP2102317B1 (en) Additive, fuel composition, method and use
CN101003760A (en) Hydrocarbon fuel containing unoxidized cetane improver additive
US20080000149A1 (en) Fuel composition
EA031490B1 (en) Additives for improving the resistance to wear and lacquering of vehicle fuels of the gas oil or bio gas oil type
JP2006028493A (en) Fuel oil composition for premix compression self-ignition engine
US7063729B2 (en) Low-emissions diesel fuel
AU2006203430B2 (en) A method of reducing piston deposits, smoke or wear on a diesel engine
US7927387B1 (en) Comprehensive gasoline and diesel fuel additive
Barker et al. Influence of high injection pressure on diesel fuel stability: A study of resultant deposits
KR101516025B1 (en) Iron-containing polymer suitable for regenerating diesel exhaust particulate traps
Delfort et al. Oxygenated compounds and diesel engine pollutant emissions performances of new generation of products
JP5154817B2 (en) Gas oil base and gas oil composition
US7111591B2 (en) Method of improving the operation of combustion particulate filters
US20090307967A1 (en) Biofuel
PL243340B1 (en) Additive for diesel fuel, especially containing methyl esters of higher fatty acids
CA2482735C (en) Method for reducing combustion chamber deposit flaking
CN102203224A (en) Improvement in or relating to fuel additive compositions
KR102517046B1 (en) Fuel additive for combustion promotion of liquid fuel and manufacturing process thereof
WO1999021941A1 (en) Combustion catalyst and catalyzed fuels with enhanced combustion efficiency and mileage
Raidma et al. Shale-oil-derived additives for fuel oils
Bansal et al. Bio Fuels as Blending Components for Transportation Fuels
Dube Analysis of Diesel Engine operating with Ethanol–Diesel Blends