RU2024590C1 - Способ получения топливной добавки - Google Patents

Abstract

Сущность изобретения: топливные добавки получают подкислением морской воды, добавлением твердой гидроокиси натрия или водного раствора гидроокиси натрия, полученного растворением в водном растворе гидроокиси кальция, к подкисленной морской воде до pH 13 или выше, удалением осадков с получением раствора, удалением воды из раствора с получением твердого вещества. Твердое вещество растворяют в среде, смешивающейся с топливом, и кислотность полученной добавки регулируют добавлением 1 - 2%-ной смеси, полученной смешиванием подкисленной морской воды с гидроокисью натрия или раствором гидроокиси натрия в водном растворе гидроокиси кальция до pH 13 или выше, отделением осадков с получением раствора. Его конденсируют, охлаждают с осаждением осадка. Отделяют сформированный осадок, спекают его в смеси с соединениями кальция, состоящими в основном из фосфата кальция при 900 - 1200°С и смешивают спекшийся материал с серной кислотой. 4 табл.

Description

Изобретение относится к топливным добавкам для улучшения термических свойств и других свойств нефтяных топлив, т.е. бензина, легкого масла и т. п. В частности изобретение относится к топливным добавкам, использующим щелочной агент и элементы, содержащиеся в морской воде.

В двигателях внутреннего сгорания (типа автомобильных двигателей) увеличение скорости сжатия обычно приводит к более высокому термическому коэффициенту полезного действия, и увеличению мощности и к увеличению эффективности горючего. Однако в обычных бензиновых двигателях сверхвысокая скорость сжатия скорее вызовет нежелательное снижение термического коэффициента полезного действия из-за ненормального воспламенения или стука.

Известен способ получения топливной добавки из морской воды в соответствии со следующим процессом.

Сначала морская вода доводится до низкого значения рН сильными кислотами, содержащими сульфат ион. После этого, вводят сильную щелочь до получения высокого значения рН и затем полученный осадок отделяют от раствора.

Примером сульфат-ион содержащей сильной кислоты, используемой в изобретении, является разбавленная серная кислота концентрации нескольких процентов. Также возможно использовать водные растворы, полученные добавлением 3 до 5% концентрированной серной кислоты к водным растворам, обладающим растворенным в них активированным фосфатом кальция, за которым следует удаления осадка из образующейся смеси (этот полученный водный сульфат ион содержащий раствор будет обозначен как "Р-S кислота"). Хотя Р-S кислота показывает сильную кислотность при рН около 0,2, она вполне безопасна и не вызывает тревоги при попадании на кожу, что не похоже на действие обычных сильных кислот, таких как серная кислота. рН морской воды можно довести до низкого значения рН 0,2 или ниже добавлением серной кислоты или Р-S кислоты в количестве нескольких процентов по количеству морской воды, и затем полученная смесь отстаивается в течение 2 до 3 ч. На этой стадии осадок может образоваться в незначительных количествах, который можно удалить с помощью фильтрации вместе с веществами, взвешенными в начальной морской воде.

Затем используют сильную щелочь для доведения смеси до высоких значений рН и для осаждения солей, таких как сульфаты щелочно-земельных или других металлов, чья растворимость уменьшается при высоких значениях рН. Примеры полезных сильных щелочей включают гидроксид натрия (твердый) и водный раствор, полученный растворением гидроксида натрия в водном растворе гидроксида кальция (последний раствор получил название Са-Nа Раствор).

Сильные щелочи используются в количествах достаточных для достижения названных целей. В обычных случаях, гидроксид натрия (твердый) используется в количестве 3% относительно массы морской воды, и Са-Nа Раствор используется в количестве 5% по массе, и рН морской воды поднимают до 13 или выше. После введения сильной щелочи, полученная смесь выстаивается в течение 10 ч или более, в течение которых образуется осадок.

После этого осадок удаляют с образованием Раствора (А), который является раствором основания, содержащим ионы шелочных металлов, на том же самом уровне как и в морской воде и ионы щелочно-земельных металлов, таких как Са и Мg, в количествах меньше, чем в морской воде. Анионы, содержащиеся в Растворе (А) главным образом включают гидроксильные ионы и ионы хлора. Раствор (А) кипятят до 10-15% от его первоначального объема и затем охлаждают до выпадения осадка (В), который затем удаляют, с тем, чтобы после этого получить раствор (Д). Последовательно, полностью удаляют воду, содержащую раствор (Д) с получением требуемого твердого вещества (С). Результат качественного анализа твердого вещества (С) показан в табл.1. Как следует из табл.1, твердое вещество (С) главным образом состоит из солей, оксидов и гидроксидов Nа и Са и показывает сильную основность.

Известно, что гипероснования или щелочно-земные оксиды, смешанные с металлическим Nа, являются сильными основаниями и показывают высокую каталитическую активность. Твердое вещество (С) предположительно содержит гипероснования и вещества аналогичные гипероснованиям, в достаточных количествах и эти функции, как модификатор топлива предположительно основаны на уникальных характеристиках гипероснований.

Добавки в соответствии с изобретением получают растворением твердого вещества (С) в среде, смешиваемой с топливом, с которым указанные добавки должны использоваться. Предпочтительно использовать среды, включающие смеси керосина с одним или более спиртами и с твердым веществом (С), хотя оно легко растворяется в воде и спиртах, обычно трудно растворимо в нефтяном топливе, таком как бензин и легкое масло. Когда используется такая среда, состоящая из смеси растворителей, добавки можно легко примешать к топливу до гомогенного состояния.

Отношение керосина к спиртам, также как тип используемых спиртов, может изменяться в зависимости от типа топлива, с которым добавки должны использоваться. В частности предпочтительно использовать среду, которая содержит метиловый спирт и бутиловый спирт, вместе с соответствующим количеством керосина.

Преимущественно можно приготовить концентрат твердого вещества (С) перемешиванием твердого вещества (С) вместе со спиртом, т.е. метиловым спиртом и затем растворить перемешанный продукт в смеси керосина и спирта или спиртов. До использования концентрат можно разбавить в керосине или других соответствующих растворителях в зависимости от типа топлива с которым концентрат используется. Финальная концентрация твердого вещества (С) предпочтительно находится от 0,05% до нескольких процентов, хотя диапазон может изменяться в зависимости от типа топлива, с которым концентра используется.

Полученные в соответствии с изобретением добавки могут непосредственно добавляться к топливу, такому как бензин, тяжелое масло, легкое масло и подобное. При добавлении к топливу добавки не только улучшают эффективность сгорания и эффективность топлива, но также снижают содержание вредных газов таких как гидроуглеводороды и СО, содержащиеся в выхлопах.

Из-за сильной основности твердого вещества (С) добавки реагируют с топливом с образованием продуктов реакции, после чего добавки перемешиваются в топливе. Не существует проблем, когда добавки непосредственно вводятся к сжигаемому топливу, или топливо, смешанное с добавками, вводится в кипятильник, испаритель или в подобные устройства. Но продукты реакции могут вызвать засорение системы зажигания двигателя при поступлении топлива, когда топливо подается из топливных танков, где происходит реакция топлива и добавок. Для избежания этого засорения предпочтительно регулировать рН добавок.

Кислую смесь используют для регулирования рН добавок. Кислую смесь получают перемешиванием спекшегося продукта с серной кислотой. Спекшийся продукт получили спеканием смеси Осадка (В), полученного в процессе отделения солей в морской воде, и соединений кальция, содержащих главным образом фосфат кальция при высокой температуре, т.е. выше 1000^оС. Кислая смесь является мягкой и легко растворяется в добавках и легко дает возможность регулировать рН добавок. Осадок (В), как видно из табл.1, главным образом включает Na, Mg, K и Cа и является основанием.

Т. к. соединение кальция спекается вместе с осадком (В), то можно использовать высушенные кости животных, состоящие главным образом из фосфата кальция. Кости животных сушат при высокой температуре для удаления органического материала и с последующей сушкой при температуре более 700^оС. Соединение кальция и осадок (В) смешивают в отношении 2:1 - 1:2 по массе и спекают при высокой температуре (900-1200^оС).

Этот полученный спекшийся продукт перемешивают с серной кислотой в отношении для получения кислой смеси. Несколько процентов 1-2% перемешанной кислой смеси добавляют к топливу для регулирования его рН.

П р и м е р 1. Получение Р-S Кислоты.

В 1 л чистой воды растворяют 50 г порошкообразных высушенных костей животных, содержащих главным образом фосфат кальция, с получением водного раствора имеющего рН равное 13 или выше. К этому раствору добавили 5% (относительно массы водного раствора) концентрированной серной кислоты для получения Р-S Кислоты с рН равным 0,2.

2. Разделение морской воды.

К 500 л морской воды добавили 10 л Р-S кислоты, приготовленной, как указывалось выше. Полученная смесь отстаивалась в течение 3 ч и затем фильтрацией удалили нерастворимые вещества, содержащиеся в морской воде, значение рН морской воды составило 1,6. К 5000 мл полученной морской воды добавили 15 кг гидроксида натрия и полученная смесь отстаивалась в течение 10 ч. Образованные осадки затем были отфильтрованы с получением Раствора (А), имеющего рН-13,4.

3. Получение твердого вещества.

10 л раствора (А) нагрели и вода, содержащаяся в нем, испарилась до получения 1,5 л концентрированного раствора. Концентрированный раствор быстро охладили с образованием раствора. Концентрированный раствор быстро охладили с образованием осадка и осадок удалили из раствора с получением раствора (В). 1 л раствора (В) дальше нагревали до полного испарения с получением 322 г твердого вещества (С).

4. Получение добавок.

К 300 мл следующих растворителей
Метиловый спирт 60 мл
Бутиловый спирт 100 мл
Керосин 140 мл добавили 7,5 г твердого вещества (С) и полученную смесь перемешивали с получением концентрата топливных добавок.

Затем концентрированный раствор развели керосином, так чтобы отрегулировать концентрацию твердого вещества (С) до 1%.

Эти полученные топливные добавки в соответствии с данным изобретением добавили к керосину до концентрации 1% от объема, и керосин, содержащий добавки, сожгли в масляном нагревателе. Полностью отсутствовал неприятный запах и горение было превосходным исходя из значений калориметрических показателей.

Остаток, который остался нерастворенным за время, когда получили концентрат добавок, непосредственно добавили в тяжелое масло, и тяжелое масло с добавленными добавками сожгли. В этом случае, улучшили процесс горения топлива.

П р и м е р ы 1 и 2. Добавки, получены как выше, ввели в топливо автомобиля с бензиновым двигателем (120 мл добавок/60 л бензина) или в топливо автомобиля с дизельным двигателем (180 мл добавок/60 л легкого масла). Автомобили прошли дорожные испытания, проанализировали выхлопные газы бензинового двигателя. Испытания повторили с тем же самым автомобилем и с тем же самым топливом, но без добавок. Полученные результаты показаны в табл.2.

Из табл. 2 видно, что содержание СО и углеводородов в выхлопах автомобиля с бензиновым двигателем значительно снизили и потребление топлива заметно улучшили в обоих случаях. В случае автомобиля с дизельным двигателем заметно снизили количество черного дыма.

5. Получение кислой смеси.

Осадок В нагрели до полного испарения воды с получением 200 г твердого вещества. Смесь твердого вещества (В) и порошкообразных высушенных костей животных, содержащих в основном фосфат кальция, при отношении 1:1 перемешивают в электрической печи, в которой температуру увеличивают постоянно и поддерживают при температуре 1200^оС в течение 50 мин. Кислую смесь получили перемешиванием 1 г спекшившегося материала с 1% серной кислоты. 10 г кислой смеси добавили к 1 л концентрированного раствора описанного выше, и концентрированный раствор разбавили керосином, таким образом, чтобы отрегулировать концентрацию твердого вещества (С) до 1%.

П р и м е р 3. 0,5 об.% добавок, полученных как выше, ввели в топливо автомобиля с бензиновым двигателем. Автомобиль прошел дорожные испытания. Проанализировали выхлопные газы. Подобные испытания повторили с тем же самым автомобилем и с тем же самым топливом, но без добавок (контроль 3).

Полученные результаты показаны в табл.3.

П р и м е р ы 4 и 5. Добавки, полученные выше, ввели в топливо автомобиля с дизельным двигателем (в примере 4, 0,5 об.%, в примере 5, 1,0 об.%). Автомобиль прошел дорожное испытание и вычислили использование топлива. Количество черного дыма в выхлопном газе измерили определением белизны фильтровальной бумаги, которая абсорбировала черный дым выхлопного газа (полная чернота есть 100, белый есть 0). Подобные испытания повторили для тех же самых автомобилей и с тем же самым топливом, но без добавок (контроль 4). Полученные результаты показаны в табл.4.

Кроме того, топливные добавки или помощники горения в изобретении выгодны тем, что их можно получить с низкой стоимостью, т.к. используется в качестве сырья морская вода. Они могут быть непосредственно введены в топлива и могут быть использованы для всех двигателей сгорания, т.к. полностью свободны от проблем засорения.

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ ДОБАВКИ, включающий подкисление морской воды, добавление твердой гидроокиси натрия или водного раствора гидроокиси натрия, полученного растворением гидроокиси натрия в водном растворе гидроокиси кальция, к подкисленной морской воде до pH 13 или выше, удаление осадков с получением раствора, удаление воды из раствора с получением твердого вещества, отличающийся тем, что твердое вещество растворяют в среде, смешивающейся с топливом, и кислотность полученной добавки регулируют добавлением 1-2%-ной кислотной смеси, полученной смешиванием подкисленной морской воды с гидроокисью натрия или раствором гидроокиси натрия в водном растворе гидроокиси кальция до pH 13 или выше, отделением осадков с получением раствора, конденсацией его и охлаждением с осаждением осадка, отделением сформированного осадка и его спеканием в смеси с соединениями кальция, состоящими в основном из фосфата кальция, при 900-1200^oС и смешиванием спекшегося материала с серной кислотой.

Images