RU2371470C2 - Топливная композиция - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области нефтехимии, точнее к топливным композициям на основе углеводородных топлив с добавлением различных веществ. Топливная композиция содержит смесь из передатчика кинетической цепи и кислородсодержащего восстановителя, причем в качестве передатчика кинетической цепи она содержит йод или бром, а в качестве восстановителя - соединения с химически активным атомом водорода, в частности эфиры муравьиной кислоты. Технический результат - повышение октанового числа топлива при одновременном сокращении потребления кислорода воздуха и снижения выбросов в атмосферу. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области нефтехимии, точнее к топливным композициям на основе углеводородных топлив с добавлением различных веществ.

Известна топливная композиция на основе бензина марки Супер /Патент Франции № 2050841, C10L 1/00, 1971 г./, содержащая добавку следующего состава, % об.: 0,5-0,75 эфиров, 0,3-2,0 спиртов, 0,3-1,5 аминов и 0,0-0,8 тетраэтилсвинца. В качестве спирта может быть использован этиловый спирт, а в качестве амина - N-метиланилин.

Недостатком композиции является в то, что в состав топливной композиции дополнительно вводят тетраэтилсвинец, который значительно ухудшает ее экологические характеристики.

Известно топливо для двигателей внутреннего сгорания /Патент US №5232464, C10L 1/02, C10L 1/00, 1993 г./, содержит углеводороды, выбранные от группы, состоящей по существу из парафиновых, олефиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов и их смесей, топливо содержит метилформиат в количестве, 1,0 объемного процента к 50,0 объемному проценту топлива.

Недостатком топлива является недостаточная величина октанового числа.

Ближайшим аналогом является топливная композиция на основе низкооктанового бензина /Заявка РФ №2000124490, C10L 1/04, C10L 1/18, 2002 г./, в котором в качестве основных высокооктановых кислородсодержащих компонентов содержится метанол, обводненный этанол, эфиро-альдегидная фракция, концентрат эфиро-альдегидной фракции, а в качестве сорастворителя в зависимости от используемого основного спиртового компонента содержится обезвоженное сивушное масло или обезвоженные фракции от разгонки сивушного масла при общем содержании спиртовых компонентов 10-35 мас.%.

Недостатком известных топливных композиций является возможность расслоения топлива при попадании водного конденсата и недостаточная величина октанового числа.

Задачей предлагаемого изобретения является создание топливной композиции, позволяющей повысить качество топлива (октановое число) при одновременном сокращении потребления кислорода воздуха и снижении выбросов в атмосферу.

Поставленная задача достигается тем, что в известной топливной композиции на основе углеводородов с добавлением кислородсодержащих компонентов содержится смесь из передатчика кинетической цепи и кислородсодержащего восстановителя, причем в качестве передатчика кинетической цепи композиция содержит йод или бром, а в качестве восстановителя - соединения с химически активным атомом водорода, в частности эфиры муравьиной кислоты в количестве 1,92-73,01%.

В качестве восстановителя она содержит метилформиат.

В качестве восстановителя она содержит изопропилформиат.

В качестве восстановителя она содержит этилформиат.

Метилформиат обладает низкой температурой кипения 30,5°С и способствует запуску двигателя в холодное время года. Как и другие эфиры муравьиной кислоты, он содержит кислород и сокращает потребление кислорода воздуха при сгорании топлива. Меньшее потребление кислорода воздуха способствует снижению потребления воздуха, уменьшению количества окислов азота в выхлопных газах. Чистый метилформиат требует для сгорания 1,07 кг кислорода на кг. Бензин требует 3,42 кг/кг. Его наличие усиливает антидетонационные свойства йод- или бромсодержащей добавки. В частности, йодорганические (броморганические) соединения являются высокоэффективными передатчиками кинетической цепи при свободнорадикальных цепных процессах:

Метилформиат как восстановитель взаимодействует с атомами йода (брома), прерывая кинетическую цепь:

Тем самым прерываются процессы, ведущие к детонации в рабочей камере двигателя внутреннего сгорания.

Метилформиат и его гомологи (изопропилформиат, этилформиат) дополнительно повышают октановое число, обеспечивая точную его регулировку в композиции. Нижний предел его применения в 100 мас. частей на 5000 мас. частей бензина обусловлен значением минимально необходимого октанового числа. Верхний предел в 13800 мас. частей на 5000 мас. частей бензина связан с верхним значением октанового числа топлива, применяемого для автомобиля. Интервал содержания метилформиата (1,92-73,01 мас.%). Изопропилформиат, этилформиат являются гомологами метилформиата, обладающими высокими октановыми числами (123 и 115 соответственно) с большей стоимостью. Интервал их содержания составляет 1,92-73,01 мас.%.

Йодсодержащая (бромсодержащая) добавка обеспечивает «грубую регулировку» октанового числа, эффективно повышая октановое число незначительным количеством йода(брома). Большинство регионов мира испытывают недостаток йода в почвах и водах. Выхлоп йода при сжигании топлива обеспечивает компенсацию дефицита йода и брома в окружающей среде.

Выхлоп йода при сжигании топлива обеспечивает компенсацию дефицита йода и брома в окружающей среде.

Углеводородная основа является средой для синтеза йодорганической (броморганической) добавки, реагентом для ее получения по реакции:

Йод - дорогостоящее сырье. Нецелесообразно его применение в количестве более 3 мас. частей на 5000 мас. частей бензина. Растворимость йода в бензине ограничена 3 мас. частями на 100 мас. частей бензина. Нижний предел концентраций в 1 мас. часть на 5000 мас. частей бензина обусловлен полезным эффектом, в частности значением минимально необходимого октанового числа. Интервал содержания 0,01-0,03 мас.%.

Бром можно использовать в большем интервале содержания, так как он дешев и хорошо растворим в углеводороде (во всех отношениях). Интервал содержания 0,01-0,1 мас.%.

В таблице 1 представлены образцы с количественным составом топливной композиции.

Топливную композицию поучают следующим образом.

Йод (бром) растворяют в углеводородах. Углеводороды обеспечивают широкий диапазон температур кипения, а значит, работу двигателя в широком диапазоне температур среды. Углеводороды уменьшают растворяющую способность рецептуры, сохраняя пластиковые детали и резиновые прокладки в двигателе.

Раствор при перемешивании воздухом нагревают до температуры кипения до исчерпания элементарного йода в растворе и его полного превращения в йод- (бром-) производные. Кислород воздуха обеспечивает полноту реакции. Без кислорода воздуха йодирование проходит на 50%, бензин подкисляется и увеличивается его коррозийная активность. В присутствии воздуха конверсия 99,8% и подкисления нет. Для проведения реакции достаточно 1 часа. Меньшее время трудно проконтролировать в производственных условиях. При нагреве свыше 8 часов начинаются процессы осмоления.

Затем полученный раствор производного смешивают с производной муравьиной кислоты в заданной пропорции. Чтобы не нагревать весь объем углеводорода, реакцию проводят в небольшом количестве бензина. Перемешивание воздухом эффективно, дешево.

Представленные образцы прошли лабораторные испытания. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы, получаются различные марки бензина с высоким октановым числом от 90 до 98. Потребление кислорода сокращается от 1,38% до 51,67%.

Применение предлагаемого изобретения создаст экономический эффект от 3 до 16 тыс. руб. на тонну топлива, сократит потребление невозобновляемого углеводородного сырья до 73%.

Claims (4)

1. Топливная композиция на основе углеводородов с добавлением кислородсодержащих компонентов, отличающаяся тем, что она содержит смесь из передатчика кинетической цепи и кислородсодержащего восстановителя, причем в качестве передатчика кинетической цепи композиция содержит йод или бром, а в качестве восстановителя - соединения с химически активным атомом водорода, в частности эфиры муравьиной кислоты в количестве 1,92-73,01%.

2. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве восстановителя она содержит метилформиат.

3. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве восстановителя она содержит изопропилформиат.

4. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве восстановителя она содержит этилформиат.