RU2566859C2 - Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах - Google Patents

Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах Download PDF

Info

Publication number
RU2566859C2
RU2566859C2 RU2012146223/06A RU2012146223A RU2566859C2 RU 2566859 C2 RU2566859 C2 RU 2566859C2 RU 2012146223/06 A RU2012146223/06 A RU 2012146223/06A RU 2012146223 A RU2012146223 A RU 2012146223A RU 2566859 C2 RU2566859 C2 RU 2566859C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
reactor
ether
alcohol
primary fuel
Prior art date
Application number
RU2012146223/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012146223A (ru
Inventor
Кристоф ДЮВИГ
Пэр ГАБРИЭЛЬССОН
Свенд-Эрик МИККЕЛЬСЕН
Тон Ф. В. ЯНССЕНС
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
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 Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU2012146223A publication Critical patent/RU2012146223A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2566859C2 publication Critical patent/RU2566859C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • F02B51/02—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines involving catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS 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
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS 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
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением от сжатия. Предложен способ работы ДВС на эфирсодержащем топливе, полученном превращением спиртсодержащего первичного топлива. В предложенном способе первичное топливо из топливного бака, с помощью топливного насоса высокого давления, подают в реактор (1) каталитической дегидратации. В реакторе первичное топливо нагревают до температуры реакции косвенным теплообменом с эфирсодержащим топливом, после чего осуществляют каталитическую дегидратацию первичного топлива в реакторе до эфирсодержащего топлива контактом с катализатором (2) дегидратации спирта и впрыск полученного эфирсодержащего топлива в двигатель. Также предложена система для осуществления указанного способа. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Данное изобретение относится к способу работы двигателей с воспламенением от сжатия, в частности к работе таких двигателей с топливом, содержащим простой эфир, полученным непосредственно на месте.
Также в изобретении представлена система для осуществления способа согласно изобретению.
Наиболее типичным примером двигателя с воспламенением от сжатия является дизельный двигатель, работающий на дизельном топливе с высоким цетановым числом. Для снижения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания дизельного топлива в прошлом предпринимались попытки заменить дизельное топливо альтернативными видами топлива, которые являются менее вредными для окружающей среды.
Простые эфиры, в частности простые эфиры полученные дегидратацией низших спиртов, такие как диметиловый и диэтиловый эфир, оказались превосходным дизельным топливом с точки зрения воздействия на окружающую среду.
Применение низших простых эфиров в качестве дизельного топлива описано во множестве публикаций, например в патентах США №№4,892,561, 5,906, 664 и 7,449,034.
Несмотря на чистые характеристики сгорания и высокую эффективность в дизельном двигателе, основным недостатком топлива на основе простых эфиров являются проблемы хранения и обработки в самом транспортном средстве. В условиях окружающей среды диметиловый эфир находится в газообразной форме. Для превращения топлива на основе диметилового эфира в более удобную жидкую форму топливо необходимо хранить и обрабатывать под давлением.
Из литературы известно, что этанол является плохим топливом для применения в двигателях с воспламенением от сжатия. Однако было описано, что смеси этанола/диэтилового эфира (ДЭЭ) преодолевают это ограничение и открывают новые пути для эффективной и очень чистой работы дизельного двигателя. Однако имеются практические моменты, которые нельзя не учитывать. ДЭЭ не является легко доступным торговле и имеет относительно строгие ограничения по безопасности, включая применение топливного бака под давлением. Вместе это поддерживает применение этанола или этанолсодержащих видов топлива с превращением в самом транспортном средстве.
Получение ДЭЭ проводят дегидратацией этанола в присутствии подходящего катализатора. Включение таких систем в транспортное средство подразумевает выпаривание этанолсодержащего топлива, превращение, конденсацию продуктов и дальнейшее сжатие смеси (вплоть до 600-2400 бар) до впрыска в двигатель. Дополнительно, топливное сырье может быть предварительно нагрето до начала превращения. Предварительное нагревание проводят тепловым обменом с горячим выхлопным газом или электрическим нагревом. Следовательно, некоторые дополнительные системы нагревания необходимы для проведения каталитического превращения при температуре около 200°С с отрицательным воздействием на эффективность системы.
Неустойчивая работа также добавляет сложности в данное оборудование и приводит к дополнительным затратам при производстве и увеличивает массу транспортного средства.
Авторы данного изобретения обнаружили, что известные способы и системы превращения первичного спиртового топлива в эфирсодержащее топливо могут быть улучшены при проведении превращения спирта в простой эфир автотермальным способом предпочтительно в жидкой фазе.
Таким образом, основным вариантом воплощения данного изобретения является способ работы двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, полученном на месте превращением спиртсодержащего первичного топлива, включающий стадии:
(a) отбора спиртсодержащего первичного топлива из топливного бака и сжатие первичного топлива до конечного давления впрыска топлива;
(b) введения сжатого первичного топлива в реактор каталитической дегидратации;
(c) в реакторе, каталитическое дегидрирование сжатого первичного топлива до эфирсодержащего топлива контактом с катализатором дегидратации спирта; и
(d) отбор эфирсодержащего топлива из реактора и впрыск эфирсодержащего топлива в двигатель, отличающийся тем, что сжатое первичное топливо нагревают в реакторе до температуры реакции до каталитической дегидратации косвенным теплообменом с эфирсодержащим топливом, тем самым охлаждая эфирсодержащее топливо до отбора из реактора.
Другие варианты данного изобретения описаны в пунктах 2-9 формулы изобретения и в представленном ниже описании.
В изобретении также представлена система для применения в работе двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, содержащая двигатель с воспламенением от сжатия;
топливный бак, адаптированный для хранения спиртосодержащего первичного топлива;
насос высокого давления для сжатия первичного топлива;
по меньшей мере, один реактор дегидратации, адаптированный для получения сжатого первичного топлива и содержащий в общем герметичном корпусе теплообменник, адаптированный к косвенному нагреванию сжатого первичного топлива и для охлаждения эфирсодержащего топлива, и расположенный ниже по ходу потока слой катализатора, содержащий катализатор дегидратации спирта для превращения нагретого сжатого первичного топлива до эфирсодержащего топлива; и по меньшей мере, одну соединительную трубку для соединения выхода реактора дегидратации с одной или более топливными форсунками для впрыска эфирсодержащего топлива в двигатель.
Другие варианты системы в соответствии с данным изобретением описаны в пунктах 10-16 формулы изобретения и представленном ниже описании.
Условия работы для способа в соответствии с данным изобретением обычно корректируются до температуры выхода катализатора от 150°C до 350°C и давления впрыска от 80 до 2400 бар. Таким образом, превращение спирта в смесь простого эфира, воды и спирта проходит адиабатическим образом в жидкой фазе с подходящей скоростью реакции в присутствии катализатора дегидратации.
В соответствии с данным изобретением, требуемое тепло получают из экзотермической реакции дегидратации спиртсодержащего первичного топлива до эфирсодержащего топлива. Спиртсодержащее первичное топливо сжимают в насосе высокого давления до давления впрыска для сохранения топлива в жидкой фазе при температуре входа в катализаторе дегидратации и для обеспечения требуемого давления впрыска полученного эфирсодержащего топлива.
Стандартный теплообменник (т.е. умеренно легкое устройство) не может выдерживать высокое давление в топливном контуре. Однако встраивание теплообменника внутрь реактора каталитической дегидратации позволяет преодолеть это ограничение. Перепад давления между первичным топливом и исходящим потоком из катализатора, т.е. эфирсодержащим топливом, составляет не более нескольких бар, что попадает в стандартный интервал для, например, легкого, компактного и эффективного пластинчатого теплообменника, который является предпочтительным теплообменником для применения в соответствии с данным изобретением.
Преимуществом способа и системы в соответствии с данным изобретением является то, что все полученное эфирное топливо сразу же используется для запуска двигателя и избыток эфирсодержащего топлива отсутствует.
Другим преимуществом способа и системы в соответствии с данным изобретением является то, что превращение первичного топлива в эфирсодержащее топливо может проводиться в жидкой фазе и, следовательно, нет необходимости в выпаривании первичного топлива и конденсации эфирсодержащего топлива в данном случае. Регенерация тепла запускает автотермический режим работы. Нет необходимости дополнительно предварительно нагревать первичное топливо, за исключением запуска.
Во время запуска двигателя тепло, содержащееся в дегидратированном спиртсодержащем первичном топливе, может иметь температуру, которая недостаточна для получения температуры, необходимой для предварительного нагревания спиртсодержащего первичного топлива.
В этих условиях предпочтительно включать в указанный выше способ дополнительную стадию нагревания сжатого топлива, например, электрическим нагревательным элементом, установленным в реакторе, или подогревателем двигателя, установленным по ходу потока перед входом в реактор.
Таким образом, в одном варианте данного изобретения сжатое жидкое первичное топливо периодически предварительно нагревают пропусканием через пусковой нагреватель до введения в катализатор дегидратации.
Образование эфирсодержащего топлива проводится каталитической дегидратацией спирта до его соответствующего простого эфира согласно реакции:
2CnH(2n+1)OH↔ CnH(2n+1)-O-CnH(2n+1)+Н2О
Подходящие катализаторы дегидратации для применения в соответствии с данным изобретением включают все твердые кислоты, такие как окись алюминия, алюмосиликат, цеолит, вольфрамированные оксиды, сульфированные оксиды, фосфаты кремнезема, материалы, содержащие функциональные группы сульфоновой кислоты, такие как сульфонированный полистирол, сульфонированные фторуглеродные полимеры, функционализированные сульфоновой кислотой оксиды (окись алюминия, SBA-15, двуокись кремния) и их смеси.
Катализатор дегидратации спирта предпочтительно помещают в виде неподвижного слоя в реакторе так, чтобы сжатое первичное топливо проходило через вход реактора через теплообменник и затем через слой катализатора.
В одном варианте данного изобретения, каталитический слой расположен между внешней стенкой реактора и концентрическим пространством, расположенным в центре каталитического слоя.
В другом варианте слой катализатора расположен концентрически с внутренней стенкой реактора и в стороне от внутренней стенки реактора.
Дегидратация спирта является равновесной реакцией. Таким образом, ограничения равновесия препятствуют 100% превращения спирта в простой эфир и воду.
При температуре реакции для, например, первичного топлива на основе этанола, содержащего 95% масс. этанола и 5% масс. воды, равновесные композиции при температуре дегидратации от 150 до 350°С включают 9-21% масс. этанола, 19-22% масс. H2O и 59-71% масс. диэтилового эфира.
Эфирное топливо для применения в двигателях с воспламенением от сжатия с полезными характеристиками зажигания и сгорания включает, например, смесь диэтилового эфира/этанола/воды и диметилового эфира/метанола/воды с содержанием метанола вплоть до 20% и содержанием воды вплоть до 20%.
В патенте США №7,449,034 было показано, что дизельное топливо, содержащее диметиловый эфир, метанол и вплоть до 48% воды, является эффективным топливом для дизельных двигателей.
Кроме метанола и этанола, смеси высших спиртов также являются подходящим первичным топливом для применения в соответствии с данным изобретением.
Другими подходящими спиртсодержащими первичными видами топлива являются смеси углеводородов с одним или более спиртами, такие как биодизель и спирты, такие как масло понгамии и этанол (60-40% об.), которые каталитически превращают в смесь биодизеля/ДЭЭ/воды, содержащую 15-20% об. ДЭЭ.
Другие подходящие первичные топлива для применения в соответствии с данным изобретением включают смеси бензина и спирта, например бензин, содержащий 85% этанола, продаваемый на заправочных станциях в Швеции.
Для того чтобы применять систему в отсутствие спиртсодержащего топлива при необходимости запуска двигателя, например, обычным дизельным топливом, реактор может быть обойден с помощью байпасного клапана, установленного в обводной трубе, соединяющей подающую трубку от насоса высокого давления или системы непосредственного впрыска топлива и трубку топливной форсунки. При открытом положении контрольного клапана первичное топливо, например дизель, может подаваться непосредственно в двигатель через обводную трубу.
Указанные выше характеристики и аспекты изобретения более подробно объясняются в представленном ниже описании со ссылками на фиг. 1, на которой схематически показано поперечное сечение реактора для применения в способе и системе в соответствии с данным изобретением.
Обзор номеров позиций
1 Герметичный корпус реактора
2 Слой катализатора
3 Горячее эфирсодержащее топливо
4 Охлажденное спиртсодержащее топливо
5 Соединительная линия от насоса высокого давления или аккумулятора топлива
6 Байпасный клапан и линия
7 Инжектор
8 Охлажденное эфирсодержащее топливо
9 Теплообменник
10 Пусковой нагреватель
11 Нагретое спиртсодержащее топливо
Система реактора каталитической дегидратации может состоять из одного реактора, общего для всех цилиндров, или множества реакторов, по одному на цилиндр, в зависимости от свободного объема, доступного на месте.
Система непосредственного впрыска топлива (не показана) может быть установлена между насосом высокого давления и реактором каталитической дегидратации.
При работе реактора холодное спиртсодержащее первичное топливо пропускают из насоса высокого давления (не показан) под давлением от 100 до 2000 бар, предпочтительно 200-400 бар, в реактор. При таком давлении спиртсодержащее первичное топливо и полученное эфирсодержащее топливо являются жидкими или сверхкритическими. Спиртсодержащее первичное топливо вводят в реактор и пропускают через теплообменник (9), установленный в герметичном корпусе реактора (1). Холодное спиртсодержащее первичное топливо нагревают до температуры реакции дегидратации косвенным теплообменом с эфирсодержащим топливом из последующего слоя катализатора (2) в теплообменнике (9) во входной части реактора. Например, при работе при 50 бар, спиртсодержащее топливо может поступать в теплообменник (9) при температуре 20°C и может быть нагрето вплоть до 220°C.
Если температура спиртсодержащего первичного топлива после теплообменника (9) слишком низкая, электрический нагреватель, расположенный по ходу потока после теплообменника (9) в продольном пространстве вокруг оси реактора, предварительно нагревает жидкость до подходящей температуры. Предварительно нагретое спиртсодержащее первичное топливо пропускают через продольное пространство по направлению к входу в слой катализатора (2). В показанном варранте слой катализатора (2) расположен между внешней стенкой реактора и продольным пространством.
При пропускании через слой катализатора (2), содержащий катализатор дегидратации, спирт в первичном топливе частично дегидратируется до простого эфира и воды. Степень превращения контролируется температурой на входе спиртсодержащего первичного топлива в слой катализатора (2). Реакция дегидратации является экзотермической. Принимая то, что первичное топливо содержит 95% этанола и 5% воды при входе в слой при 220°C, продукт дегидратации выходит из катализатора при около 240°C и превращении 80% этанола в диэтиловый эфир и воду.
Полученный выходящий поток из слоя катализатора (2) содержит горячее эфирсодержащее топливо (3), которое вступает через теплообменник (9) в косвенный теплообмен с входящим спиртсодержащим первичным топливом. Эфирсодержащее топливо охлаждается, а холодное спиртсодержащее первичное топливо предварительно нагревается. Эфирсодержащее топливо охлаждается от свыше 240°C до около 40°C, что соответствует предварительному нагреву до 200°C со стороны первичного топлива (от 20°C до 220°C, как указано выше).
Разность давления между жидкостью и исходящим потоком соответствует падению давления в каталитическом слое и предварительном нагревателе. Следовательно, она является достаточно низкой для того, чтобы иметь возможность применять простой стандартный теплообменник.
Во время непрерывной работы горячее эфирсодержащее топливо (3) выходит из слоя катализатора (2) благодаря экзотермической реакции дегидратации. Как указано выше, топливо обычно на 10-20°C (в зависимости от содержания спирта в первичном топливе и превращения в слое) теплее, чем спиртсодержащее первичное топливо на входе в реактор. Разница температур является достаточной для предварительного нагревания спиртсодержащего первичного топлива для дегидратации. Горячее эфирсодержащее топливо тем самым охлаждается и подается в инжекторы (7) двигателя (не показаны).
Обводная труба между насосом высокого давления или системой непосредственного впрыска топлива имеет клапан, который позволяет пропускать топливо в обход реактора дегидратации. Если двигатель работает на обычно дизельном топливе вместо эфирсодержащего топлива, байпасный клапан открыт, и впрыск топлива проходит непосредственно из насоса высокого давления или системы непосредственного впрыска топлива, обеспечивая традиционную работу двигателя.
Кроме того, байпасный клапан может работать так, что только часть спиртсодержащего первичного топлива проходит через реактор. Это позволяет разбавлять эфирсодержащее топливо спиртсодержащим первичным топливом, а следовательно, адаптировать композицию конечного топлива к режиму двигателя.
Работа клапана, например, обеспечивает впрыск в цилиндры двигателя сначала эфирсодержащего топлива, и переключается на впрыск спиртсодержащего первичного топлива после начала возгорания в цилиндрах. Это обеспечивает дополнительную степень свободы для оптимизации работы двигателя.
Представленное выше описание и фиг. 1 выполнены чисто схематическими и не в масштабе, части и средства, обычные для систем впрыска топлива, являются очевидными для специалистов в данной области техники и не показаны на фиг. 1.

Claims (16)

1. Способ работы двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, полученном на месте превращением спиртсодержащего первичного топлива, включающий стадии:
(a) отбора спиртсодержащего первичного топлива из топливного бака и сжатие первичного топлива до конечного давления впрыска в двигатель;
(b) введения сжатого первичного топлива в реактор каталитической дегидратации;
(c) в реакторе, каталитическая дегидратация сжатого первичного топлива до эфирсодержащего топлива контактом с катализатором дегидратации спирта; и
(d) отбор эфирсодержащего топлива из реактора и впрыск эфирсодержащего топлива в двигатель,
отличающийся тем, что сжатое первичное топливо нагревают в реакторе до температуры реакции до каталитической дегидратации косвенным теплообменом с эфирсодержащим топливом, тем самым охлаждая эфирсодержащее топливо до отбора из реактора.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катализатор дегидратации расположен в виде неподвижного слоя в реакторе дегидратации.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что косвенный теплообмен проводят в пластинчатом теплообменнике.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спиртсодержащее первичное топливо содержит смесь различных спиртов.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спиртсодержащее первичное топливо содержит метанол и/или этанол.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спиртсодержащее первичное топливо содержит смесь углеводородов и один или более спиртов.
7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий стадию обхода частью сжатого первичного топлива каталитической дегидратации.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжатое спиртсодержащее топливо находится в жидкой фазе.
9. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно содержащий стадию нагревания сжатого первичного топлива после косвенного теплообмена и до каталитической дегидратации.
10. Система для применения в работе двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, содержащая двигатель с воспламенением от сжатия;
топливный бак, адаптированный для хранения спиртосодержащего первичного топлива;
насос высокого давления для сжатия первичного топлива;
по меньшей мере один реактор дегидратации, адаптированный для получения сжатого первичного топлива и содержащий в общем герметичном корпусе теплообменник, адаптированный к косвенному нагреванию сжатого первичного топлива и для охлаждения эфирсодержащего топлива, и расположенный ниже по ходу потока слой катализатора, содержащий катализатор дегидратации спирта для превращения нагретого сжатого первичного топлива до эфирсодержащего топлива, и
по меньшей мере одну соединительную трубку для соединения выхода реактора дегидратации с одной или более топливными форсунками для впрыска эфирсодержащего топлива в двигатель.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что каталитический слой расположен между внешней стенкой реактора и концентрическим пространством, расположенным в центре каталитического слоя.
12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что реактор дополнительно включает нагреватель, расположенный по ходу потока после теплообменника.
13. Система по п. 10, отличающаяся тем, что теплообменником является пластинчатый теплообменник.
14. Система по п. 10, дополнительно содержащая аккумулятор топлива между насосом высокого давления и входом в реактор дегидратации.
15. Система по любому из пп. 10-13, дополнительно содержащая обводную трубу с контрольным клапаном между насосом высокого давления и по меньшей мере одной соединительной трубкой.
16. Система по п. 14, дополнительно содержащая обводную трубу с контрольным клапаном между аккумулятором топлива и по меньшей мере одной соединительной трубкой.
RU2012146223/06A 2010-03-31 2011-03-02 Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах RU2566859C2 (ru)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201000273 2010-03-31
DKPA201000273 2010-03-31
DKPA201000587 2010-07-02
DKPA201000587 2010-07-02
DKPA201000590 2010-07-05
DKPA201000590 2010-07-05
DKPA201000801 2010-09-09
DKPA201000801 2010-09-09
DKPA201001036 2010-11-15
DKPA201001036 2010-11-15
PCT/EP2011/001024 WO2011120618A1 (en) 2010-03-31 2011-03-02 Method and system for operating a compression ignition engine on alcohol containing primary fuels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012146223A RU2012146223A (ru) 2014-05-10
RU2566859C2 true RU2566859C2 (ru) 2015-10-27

Family

ID=44009892

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146395/06A RU2012146395A (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ получения топлива для двигателя с воспламенением от сжатия
RU2012146223/06A RU2566859C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах
RU2012146218/04A RU2565062C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146395/06A RU2012146395A (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ получения топлива для двигателя с воспламенением от сжатия

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146218/04A RU2565062C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира

Country Status (12)

Country Link
US (3) US8820269B2 (ru)
EP (3) EP2553235A1 (ru)
JP (3) JP2013524066A (ru)
KR (3) KR20130008586A (ru)
CN (3) CN102859144A (ru)
BR (3) BR112012024736A2 (ru)
CA (3) CA2793379A1 (ru)
CL (3) CL2012002670A1 (ru)
CO (3) CO6612263A2 (ru)
RU (3) RU2012146395A (ru)
WO (3) WO2011120617A1 (ru)
ZA (1) ZA201207277B (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2553235A1 (en) * 2010-03-31 2013-02-06 Haldor Topsøe A/S Method for the preparation of a compression ignition engine fuel
US8991368B2 (en) * 2012-02-23 2015-03-31 Discovery Fuel Technologies, Llc Oxygenate compound synthesis device, systems including the device, and methods of using the same
DE102012014755A1 (de) * 2012-07-26 2014-05-15 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung eines Alkohols in ein Kraftstoffgemisch
TW201527635A (zh) * 2013-10-21 2015-07-16 Gane Energy & Resources Pty Ltd 用來控制黏度的引擎操作技術
KR20180022884A (ko) 2015-07-01 2018-03-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 개선된 성능 및/또는 내구성을 갖는 복합막 및 사용 방법
KR20180023972A (ko) 2015-07-01 2018-03-07 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Pvp-함유 및/또는 pvl-함유 복합막 및 사용 방법
CN107921370B (zh) 2015-07-01 2022-03-29 3M创新有限公司 聚合离聚物分离膜及其使用方法
BR112021022895A2 (pt) 2019-05-15 2022-01-18 Clearflame Engines Inc Partida a frio para combustíveis de alta octanagem em uma arquitetura de motor a diesel
US11635039B1 (en) * 2022-04-15 2023-04-25 Deere & Company Work vehicle alcohol-based power system with on-board ether
US12006886B1 (en) 2023-03-07 2024-06-11 Caterpillar Inc. Systems and methods for pilot fuel synthesis

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205861C1 (ru) * 1999-07-01 2003-06-10 Хальдор Топсёэ А/С Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
RU2261345C2 (ru) * 1999-12-10 2005-09-27 Хальдор Топсеэ А/С Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия
WO2007147008A2 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Monsanto Technology Llc Reformed alcohol power systems
US7370609B2 (en) * 2006-03-23 2008-05-13 Honda Motor Co., Ltd. Internal combustion engine system
US7481041B2 (en) * 2002-11-08 2009-01-27 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Exhaust system and method for operating the same

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1338982A (en) * 1919-09-19 1920-05-04 Arthur F Ray Composite motor-fuel
US2011000A (en) * 1933-08-18 1935-08-13 Kingsbury Edward Joslin Universal type machine tool unit with differential feed
EP0020012A1 (en) * 1979-05-14 1980-12-10 Aeci Ltd Fuel and method of running an engine
WO1981000721A1 (en) 1979-09-10 1981-03-19 Wer R Universal fuel for engines
ZW28380A1 (en) * 1979-12-27 1981-07-22 Aeci Ltd A device for converting alcohols to ethers
US4332594A (en) * 1980-01-22 1982-06-01 Chrysler Corporation Fuels for internal combustion engines
US4892561A (en) 1982-08-11 1990-01-09 Levine Irving E Methyl ether fuels for internal combustion engines
SE463028B (sv) 1988-02-22 1990-10-01 Berol Kemi Ab Etanolbraensle samt dess anvaendning som dieselbraensle
JPH0388957A (ja) * 1989-08-22 1991-04-15 New Zealand Government 圧縮点火エンジンの燃料供給装置及びその制御装置
JPH0458063A (ja) * 1990-06-26 1992-02-25 Tonen Corp 内燃機関の燃料供給方法
JPH06249089A (ja) * 1993-02-19 1994-09-06 Riken Corp 車載用ジメチルエーテル発生装置
US5357908A (en) * 1993-04-16 1994-10-25 Engelhard Corporation Fuel modification method and apparatus for reduction of pollutants emitted from internal combustion engines
SE510104C2 (sv) 1993-08-19 1999-04-19 Berol Nobel Ab Etanolbränsle och användning av ett tändförbättrande medel
US5906664A (en) 1994-08-12 1999-05-25 Amoco Corporation Fuels for diesel engines
US6270541B1 (en) * 1994-08-12 2001-08-07 Bp Corporation North America Inc. Diesel fuel composition
ATE302257T1 (de) * 1997-10-28 2005-09-15 Univ Kansas Ct For Res Inc Treibstoffmischung für kompressionszündmaschine mit leichten synthetischen roh- und mischbestandteilen
US6712867B1 (en) * 1999-08-18 2004-03-30 Biox Corporation Process for production of fatty acid methyl esters from fatty acid triglycerides
US20040111957A1 (en) 2002-12-13 2004-06-17 Filippini Brian B. Water blended fuel composition
CN1510113A (zh) * 2002-12-24 2004-07-07 朴万成 一种燃料油的清洁剂及其在环保型燃料油的应用
CA2415536A1 (en) * 2002-12-31 2004-06-30 Long Manufacturing Ltd. Reformer for converting fuel to hydrogen
US6972093B2 (en) * 2003-01-30 2005-12-06 Exxonmobil Research And Engineering Company Onboard fuel separation apparatus for an automobile
JP2004285346A (ja) * 2003-03-04 2004-10-14 Ekoasu International:Kk 低公害燃料組成物
GB2413824A (en) * 2004-05-07 2005-11-09 Statoil Asa Operating diesel-cycle i.c. engines on gaseous fuels with ignition-improvers
JP2006167511A (ja) 2004-12-13 2006-06-29 Nissan Motor Co Ltd 燃料変換用触媒及びこれを用いた燃料供給装置
JP2006226172A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火内燃機関の制御方法
DE102005030282A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-04 Basf Ag Biodieselkraftstoffgemisch enthaltend Polyoxymethylendialkylether
JP4382722B2 (ja) * 2005-08-04 2009-12-16 本田技研工業株式会社 内燃機関システム
JP2007187112A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Honda Motor Co Ltd 予混合圧縮着火内燃機関
US7444230B2 (en) * 2006-03-31 2008-10-28 Transonic Combustion, Inc. Fuel injector having algorithm controlled look-ahead timing for injector-ignition operation
US20080213638A1 (en) * 2006-08-09 2008-09-04 Ultracell Corporation Engine block for use in a fuel cell system
US20080169449A1 (en) * 2006-09-08 2008-07-17 Eltron Research Inc. Catalytic membrane reactor and method for production of synthesis gas
US20080086933A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-17 Cunningham Lawrence J Volatility agents as fuel additives for ethanol-containing fuels
BRPI0703981A2 (pt) * 2006-10-30 2009-06-23 Honda Motor Co Ltd sistema de motor de combustão interna
JP2008185004A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火内燃機関の制御方法
US8636634B2 (en) * 2007-04-02 2014-01-28 Rasp Technologies, Llc Reaction and separation processor and process for producing biodiesel
WO2008124800A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-16 Ethanol Eex, Llc Fuel blends
JP2008286097A (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 Honda Motor Co Ltd エタノール改質システム
JP4789116B2 (ja) * 2007-05-17 2011-10-12 本田技研工業株式会社 内燃機関用エタノール燃料改質システム
US9139503B2 (en) * 2007-09-10 2015-09-22 Lummus Technology Inc. Method for the production of dimethyl ether
DE102008032253B4 (de) * 2008-07-09 2013-05-29 Man Truck & Bus Ag Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit Ether-Fumigation der Verbrennungsluft für Fahrzeuge und Verfahren zur Ether-Fumigation der Verbrennungsluft in einer selbstzündenden Verbrennungsmaschine für Fahrzeuge
BRPI0803522A2 (pt) * 2008-09-17 2010-06-15 Petroleo Brasileiro Sa composições de combustìvel do ciclo diesel contendo dianidrohexitóis e derivados
EP2553235A1 (en) * 2010-03-31 2013-02-06 Haldor Topsøe A/S Method for the preparation of a compression ignition engine fuel
US20110247573A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Mccann David M Oxygenate dehydration system for compression ignition engines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205861C1 (ru) * 1999-07-01 2003-06-10 Хальдор Топсёэ А/С Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
RU2261345C2 (ru) * 1999-12-10 2005-09-27 Хальдор Топсеэ А/С Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия
US7481041B2 (en) * 2002-11-08 2009-01-27 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Exhaust system and method for operating the same
US7370609B2 (en) * 2006-03-23 2008-05-13 Honda Motor Co., Ltd. Internal combustion engine system
WO2007147008A2 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Monsanto Technology Llc Reformed alcohol power systems

Also Published As

Publication number Publication date
CL2012002670A1 (es) 2013-03-08
CA2793899A1 (en) 2011-10-06
BR112012024783A2 (pt) 2016-06-07
BR112012024794A2 (pt) 2017-08-08
CN103026028A (zh) 2013-04-03
WO2011120613A1 (en) 2011-10-06
EP2553235A1 (en) 2013-02-06
CL2012002669A1 (es) 2013-03-08
CA2794323A1 (en) 2011-10-06
CO6571866A2 (es) 2012-11-30
KR20130027491A (ko) 2013-03-15
WO2011120617A1 (en) 2011-10-06
WO2011120613A8 (en) 2012-10-26
KR20130086283A (ko) 2013-08-01
RU2565062C2 (ru) 2015-10-20
JP2013524066A (ja) 2013-06-17
US8820269B2 (en) 2014-09-02
RU2012146395A (ru) 2014-05-10
US20130014432A1 (en) 2013-01-17
US20130000181A1 (en) 2013-01-03
EP2553239A1 (en) 2013-02-06
CO6612263A2 (es) 2013-02-01
RU2012146218A (ru) 2014-05-10
CL2012002673A1 (es) 2013-03-08
ZA201207277B (en) 2014-01-29
US20130000571A1 (en) 2013-01-03
JP2013523920A (ja) 2013-06-17
EP2553238A1 (en) 2013-02-06
RU2012146223A (ru) 2014-05-10
CA2793379A1 (en) 2011-10-06
JP2013523921A (ja) 2013-06-17
CN102985663A (zh) 2013-03-20
CN102859144A (zh) 2013-01-02
CO6612261A2 (es) 2013-02-01
BR112012024736A2 (pt) 2019-09-24
KR20130008586A (ko) 2013-01-22
WO2011120618A1 (en) 2011-10-06
EP2553239B1 (en) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2566859C2 (ru) Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах
CA1327878C (en) Enhanced performance of alcohol fueled engine during cold conditions
US4567857A (en) Combustion engine system
CN106168161B (zh) 一种内燃发动机及控制这种内燃发动机的方法
RU2205861C1 (ru) Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
CN102947571B (zh) 运行压燃式发动机的方法和系统
RU2261345C2 (ru) Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия
US9567897B2 (en) Oxygenate compound synthesis device, systems including the device, and methods of using the same
US8955468B2 (en) Method and system for operating a compression ignition engine on alcohol containing fuels
KR20140034168A (ko) 촉매 액상 알코올 변환에 의한 자동차 용도, 정지형 엔진 및 선박 용도를 위한 연료의 제조방법 및 방법을 수행하기 위한 소형 장치
US4408572A (en) Ether cold starter in alcohol fuel treatment and distribution apparatus and method
US4408571A (en) Methane cold starter in alcohol fuel treatment and distribution method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170303