RU2705209C1 - Модификатор горения топлива - Google Patents
Модификатор горения топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705209C1 RU2705209C1 RU2018146347A RU2018146347A RU2705209C1 RU 2705209 C1 RU2705209 C1 RU 2705209C1 RU 2018146347 A RU2018146347 A RU 2018146347A RU 2018146347 A RU2018146347 A RU 2018146347A RU 2705209 C1 RU2705209 C1 RU 2705209C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- iii
- acetylacetonate
- ethanol
- combustion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение раскрывает модификатор горения твердого или газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель, характеризующийся тем, что в качестве катализатора горения содержит ацетилацетонат железа (III), а в качестве органического растворителя - этанол при следующем соотношении компонентов, мас.%: ацетилацетонат железа (III) 3-10; органический растворитель 90-97. Технический результат заключается в повышении температуры горения твердого или газообразного топлива при уменьшении количества токсичных веществ в отходящих газах процесса горения топлива. 2 ил., 15 пр., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области каталитической химии, а именно к модификаторам горения топлива разного агрегатного состояния (твердого, жидкого или газообразного), различного состава и происхождения, в частности, угля, природного газа, древесины, дизельного топлива, мазута, растительных и органических отходов разного состава и происхождения. Модификатор предназначен для интенсификации процесса горения топлива в закрытых камерах и котлах энергетических установок.
Известно, что переходные металлы, содержащиеся в ацетилацетонатах, являются не только хорошими катализаторами процессов крекинга, деструкции, изомеризации и дегидрирования (Каталитические свойства веществ. Справочник. / под. ред. Ройтера В.А. / - Киев, Наукова думка, 1968. - 1464 с.), но и катализаторами процессов окисления в газовой фазе (Каталитические свойства веществ. Справочник, т. 4. - Киев, Наукова думка, 1977. - 296 с.).
Известна многофункциональная комплексная присадка к топливам на основе ацетилацетонатов металлов и эфира ортокремневой кислот, дополнительно содержащая оксигенаты, амины, нитрилы и ароматические углеводороды при следующем соотношении компонентов (% вес): эфир ортокремневой кислоты 0,1-70, ацетилацетонат металла 0,001-5,0, растворимое в топливе соединение металла 0-5,0, оксигенаты 0-30, нитрилы 0-10, амины 0-45, ароматический углеводород 0-20, топливо до 100. Данная присадка позволяет снизить содержание вредных веществ в отработавших газах, снизить отложения на впускных и выпускных клапанах, а также повысить полноту сгорания топлива (патент РФ на изобретение №2609767, МПК: C10L 1/18, C10L 1/28, C10L 1/12, C10L 10/00).
Недостатком данной присадки является её многокомпонентный состав и возможность применения только для получения моторных топлив.
Известна также железосодержащая топливная композиция, используемая в качестве горючего на базе бензина, содержащая 5⋅10-6 - 2⋅10-4 % ацетилацетоната железа (III) и 0,005-0,02% тетраэтоксисилана в смеси с продуктами его гидролиза - димером, тримером и тетрамером. Данная композиция позволяет снижать содержание вредных веществ в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания и экономить топливо (патент РФ на изобретение №2158289, МПК:C10L 1/18, C10L 1/28).
Недостаток данной композиции заключается в преимущественном составе самого бензина и наличии продуктов гидролиза тетраэтоксисилана.
Известен металлосодержащий катализатор горения, включающий трикарбонильные соединения марганца (патент РФ на изобретение №2292383, МПК:C10L 9/10).
Однако данный катализатор направлен на снижение оксидов азота в отходящих газах горения угля (только) в печи коммунального энергоснабжения и не обеспечивает повышение температуры процесса горения топлива.
Известен модификатор горения твердого, жидкого и газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель. Модификатор предназначен для сжигания древесины, природного газа, угля, мазута и других углеводородов, в энергетических котлах, в закрытых или открытых камерах. Данный модификатор содержит от 10 до 30 масс. % воды, от 20 до 80 масс.% по меньшей мере одного алифатического спирта, от 5 до 15 масс.% карбамида или его производных, выбранных из алкилмочевины типа R1R2N(CO)NR3R4, где R1, R2, R3, R4 являются одинаковыми или различными и представляют собой С1-С6 алкильные группы, и от 5 до 15 масс.% моноацетилферроцена (патент РФ на изобретение №2515988, МПК: C10L 10/00, C10L 1/10, C10L 1/18, C10L 1/222, C10L 9/10, C10L 3/00).
Недостатком данного решения является многокомпонентность состава модификатора, включающего органические и неорганические компоненты, и необходимость подбирать концентрации компонентов в зависимости от используемого топлива, что может нарушить стабильность процесса горения топлива разного агрегатного состояния. Кроме того, известный модификатор не обеспечивает достижения высоких температур горения топлива.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является модификатор горения твердого, жидкого и газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель, при этом в качестве катализатора горения используется дициклопентадиенилтрикарбонил марганца, а в качестве органического растворителя – метилбензол (патент РФ на изобретение №2674011, МПК: C10L 1/00, C10L 1/30, C10L 5/00, C10L 3/00).
Недостатком данного решения является ограниченная растворимость дициклопентадиенилтрикарбонил марганца и необходимость использования метилбензола. При разбавлении модификатора водой перед введением в котлоагрегат, возможно расслоение, поскольку метилбензол и вода являются несмешивающимися жидкостями.
Технической проблемой настоящего изобретения является разработка эффективного модификатора горения топлива разного агрегатного состояния (твердого, жидкого или газообразного), различного состава и происхождения (в частности, угля, природного газа, древесины, дизельного топлива, мазута, растительных и органических отходов), обеспечивающего высокотемпературное сжигание топлива и детоксикацию отходящих газов.
Технический результат заключается в повышении температуры горения твердого, жидкого или газообразного топлива при уменьшении количества токсичных веществ в отходящих газах процесса горения топлива.
Предлагаемый модификатор позволяет увеличить полноту выгорания твердого топлива, приводит к уменьшению механического недожога и снижает необходимость использования подсветки. При сжигании природного газа увеличивается теплоотдача, исключается образование токсичных оксидов азота, углерода и предотвращается сажеобразование.
Технический результат достигается тем, что модификатор горения твердого, жидкого или газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель, согласно предлагаемому решению, в качестве катализатора горения содержит ацетилацетонат железа (III), а в качестве органического растворителя – этанол, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
| Ацетилацетонат железа (III) | 3-10 |
| Органический растворитель | 90-97. |
Кроме того, модификатор может содержать воду в количестве до 5 масс.%.
Ацетилацетонат железа (III), синонимы трис(2,4-пентандионато) железо (III) или пент-2-ен-4-он-2-олят железа(III) с формулой Fe(C5H7O2)3 - внутрикомплексное соединение, которое в условиях горения топлива разлагается в присутствии кислорода воздуха с образованием оксида железа (III), находит применение в промышленности и сельском хозяйстве.
Ацетилацетонат железа (III) может быть получен путем взаимодействия растворимой в воде соли железа с ацетилацетоном и эквимолекулярным количеством аммиака в водной среде с последующим выделением целевого продукта фильтрацией и перекристаллизацией (А.с. №330746). Реакцию желательно вести в 1 М растворе соли металла при соотношении исходных компонентов: ацетилацетон, соль металла и аммиак 2: 1: 2. Наиболее часто используют соли сильных кислот (например, азотной – шестиводный нитрат железа), в случае которых достигаются лучшие выходы.
Способ получения модификатора заключается в растворении ацетилацетонат железа (III) в количестве 3-10 % масс. в этаноле, взятом в количестве 90-97 % масс.
Для подтверждения достижения технического результата были приготовлены модификаторы с различным содержанием входящих в них компонентов.
Пример 1. Ацетилацетонат железа (III) взято 2,0 г., этанола – 98,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 2,0; этанола – 98,0.
Пример 2. Ацетилацетонат железа (III) взято 2,5 г., этанола – 97,5 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 2,5; этанола – 97,5.
Пример 3. Ацетилацетонат железа (III) взято 3,0 г., этанола – 97,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 3,0; этанола – 97,0.
Пример 4. Ацетилацетонат железа (III) взято 3,5 г., этанола – 96,5 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 3,5; этанола – 96,5.
Пример 5. Ацетилацетонат железа (III) взято 4,0 г., этанола – 96,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 4,0; этанола – 96,0.
Пример 6. Ацетилацетонат железа (III) взято 4,5 г., этанола – 95,5 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 4,5; этанола – 95,5.
Пример 7. Ацетилацетонат железа (III) взято 5,0 г., этанола – 95,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 5,0; этанола – 95,0.
Пример 8. Ацетилацетонат железа (III) взято 6,0 г., этанола – 94,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 6,0; этанола – 94,0.
Пример 9. Ацетилацетонат железа (III) взято 7,0 г., этанола – 93,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 7,0; этанола – 93,0.
Пример 10. Ацетилацетонат железа (III) взято 8,0 г., этанола – 92,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 8,0; этанола – 92,0.
Пример 11. Ацетилацетонат железа (III) взято 9,0 г., этанола – 91,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 9,0; этанола – 91,0.
Пример 12. Ацетилацетонат железа (III) взято 10,0 г., этанола – 90,0 г. Готовый модификатор содержит, масс.%: ацетилацетонат железа (III) – 10,0 этанола – 90,0.
Пример 13. Ацетилацетонат железа (III) взято 10,5 г., этанола – 89,5 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) –10,5; этанола – 89,5.
Пример 14. Ацетилацетонат железа (III) взято 11,0 г., этанола – 89,0 г. Готовый модификатор содержит, масс. %: ацетилацетонат железа (III) – 11,0; этанола – 89,0.
Пример 15. Ацетилацетонат железа (III) взято 11,5 г., этанола – 88,5 г. Готовый модификатор содержит, масс.%: ацетилацетонат железа (III) – 11,5; этанола – 88,5.
Предлагаемый модификатор может быть использован для модифицирования процесса горения топлива разного агрегатного состояния, различного состава и происхождения, в частности, угля, природного газа, растительных отходов и древесины, дизельного топлива, мазута и органических отходов.
Было исследовано влияние полученных в примерах 1-15 составов модификаторов на температуру в зоне горения угля и природного газа, результаты исследований приведены в таблицах 1, 2. На Фиг.1, 2 представлены графики, показывающие влияние состава катализатора (содержания ацетилацетонат железа (III)) на температуру в зоне горения угля и природного газа, соответственно.
Промышленные испытания проводились в процессе сжигания природного газа и пылевидного угля марки АШ в промышленном котлоагрегате ТПП-210. При этом модификатор горения топлива разбавляли водой в соотношении 5,0 – 50,0 мл модификатора на 1000 мл воды. Полученную композицию равномерно распыляли в камеру сгорания топлива в количестве 50-100 мл на 1000 кг твердого, жидкого или 1000 м3 газообразного топлива.
Температуру продуктов горения определяли термопарой, а состав отходящего газа - газоанализатором АГМ-510М.
Наилучшего результата удалось достигнуть при содержании 3-10 масс. % ацетилацетонат железа (III) в органическом растворителе за счет увеличения глубины использования энергетического потенциала топлива путем каталитического превращения промежуточных компонентов генераторного газа (СО, СхНу, NOх).
Таблица 1. Влияние состава модификатора на температуру в зоне горения угля
| № примера |
Содержание ацетилацетонат железа(III), масс. % |
Содержание этанола масс. % |
Температура в зоне горения угля, °С |
| 1 | 2,0 | 98,0 | 1500 |
| 2 | 2,5 | 97,5 | 1520 |
| 3 | 3,0 | 97,0 | 1650 |
| 4 | 3,5 | 96,5 | 1655 |
| 5 | 4,0 | 96,0 | 1660 |
| 6 | 4,5 | 95,5 | 1680 |
| 7 | 5,0 | 95,0 | 1680 |
| 8 | 6,0 | 94,0 | 1690 |
| 9 | 7,0 | 93,0 | 1700 |
| 10 | 8,0 | 92,0 | 1690 |
| 11 | 9,0 | 91,0 | 1690 |
| 12 | 10,0 | 90,0 | 1690 |
| 13 | 10,5 | 89,5 | 1650 |
| 14 | 11,0 | 89,0 | 1530 |
| 15 | 11,5 | 88,5 | 1530 |
Таблица 2. Влияние состава модификатора на температуру в зоне горения природного газа
| № примера |
Содержание ацетилацетонат железа(III) , масс. % |
Содержание этанола масс. % |
Температура в зоне горения природного газа, °С |
| 1 | 2,0 | 98,0 | 1600 |
| 2 | 2,5 | 97,5 | 1620 |
| 3 | 3,0 | 97,0 | 1690 |
| 4 | 3,5 | 96,5 | 1660 |
| 5 | 4,0 | 96,0 | 1670 |
| 6 | 4,5 | 95,5 | 1740 |
| 7 | 5,0 | 95,0 | 1740 |
| 8 | 6,0 | 94,0 | 1750 |
| 9 | 7,0 | 93,0 | 1750 |
| 10 | 8,0 | 92,0 | 1680 |
| 11 | 9,0 | 91,0 | 1690 |
| 12 | 10,0 | 90,0 | 1620 |
| 13 | 10,5 | 89,5 | 1610 |
| 14 | 11,0 | 89,0 | 1610 |
| 15 | 11,5 | 88,5 | 1600 |
Таким образом, с использованием предлагаемого модификатора удалось повысить температуру в зоне горения природного газа до 1730 °С, а в зоне горения угля до 1690 °С, снизив, при этом, выброс токсичных веществ ниже уровня предельно-допустимых значений (см. таблицу 3). На Фиг.1 , 2 представлены закономерности влияния содержания ацетилацетонат железа (III) в составе модификатора на увеличение температуры сжигания угля и природного газа, соответственно.
Таблица 3. Состав отходящих газов при горении топлив с модификатором, масс. %
| Вид топлива |
Состав отходящих газов |
|||||
| NOX, мг/м3 | CH4, мг/м3 | CO, мг/м3 | CO2, % об. |
O2, % об. |
||
| Природный газ |
47,9 | 13,7 | 20,2 | 14,0 | 10,1 | |
| Мазут | 55,3 | 66,1 | 56,1 | 19,0 | 11,5 | |
| Уголь | 87,1 | 50,4 | 13,3 | 16,0 | 13,6 | |
Таким образом, предлагаемый катализатор обеспечивает высокую теплоотдачу топлива, сокращает в 2,2 раза количество подсветки (природного газа) и одновременно позволяет осуществить эффективную очистку дымовых газов от оксидов азота и углерода (II).
Claims (2)
- Модификатор горения твердого или газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве катализатора горения содержит ацетилацетонат железа (III), а в качестве органического растворителя – этанол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
Ацетилацетонат железа (III) 3-10 Органический растворитель 90-97
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146347A RU2705209C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Модификатор горения топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146347A RU2705209C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Модификатор горения топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705209C1 true RU2705209C1 (ru) | 2019-11-06 |
Family
ID=68500976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146347A RU2705209C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Модификатор горения топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705209C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787879C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2023-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Модификатор горения угля |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0465489A (ja) * | 1990-07-05 | 1992-03-02 | Gakken Co Ltd | 着色火炎を発生する液体燃料 |
| RU2151168C1 (ru) * | 1999-07-30 | 2000-06-20 | Военный инженерно-технический университет | Экологическая присадка к дизельному топливу |
| RU2159795C1 (ru) * | 1999-12-09 | 2000-11-27 | Закрытое акционерное общество "АКАДЕМИЯ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ" | Топливная композиция |
| CN102559336A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-11 | 洛阳万山高新技术应用工程有限公司 | 汽车尾气pm2.5污染物治理剂 |
| RU2486231C1 (ru) * | 2012-06-29 | 2013-06-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная компания "АВЕРС" | Способ повышения антидетонационных величин моторных топлив для карбюраторных и инжекторных двигателей из прямогонного бензина |
| CN106635209A (zh) * | 2015-10-29 | 2017-05-10 | 关峻宇 | 一种纳米复合节能促进剂 |
-
2018
- 2018-12-25 RU RU2018146347A patent/RU2705209C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0465489A (ja) * | 1990-07-05 | 1992-03-02 | Gakken Co Ltd | 着色火炎を発生する液体燃料 |
| RU2151168C1 (ru) * | 1999-07-30 | 2000-06-20 | Военный инженерно-технический университет | Экологическая присадка к дизельному топливу |
| RU2159795C1 (ru) * | 1999-12-09 | 2000-11-27 | Закрытое акционерное общество "АКАДЕМИЯ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ" | Топливная композиция |
| CN102559336A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-11 | 洛阳万山高新技术应用工程有限公司 | 汽车尾气pm2.5污染物治理剂 |
| RU2486231C1 (ru) * | 2012-06-29 | 2013-06-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная компания "АВЕРС" | Способ повышения антидетонационных величин моторных топлив для карбюраторных и инжекторных двигателей из прямогонного бензина |
| CN106635209A (zh) * | 2015-10-29 | 2017-05-10 | 关峻宇 | 一种纳米复合节能促进剂 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787879C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2023-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Модификатор горения угля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2549570C2 (ru) | Присадка к топливу для увеличенной эффективности в инжекторных двигателях | |
| RU2304610C9 (ru) | Смешанная металлическая каталитическая присадка и способ применения в системе сжигания углеводородного топлива | |
| US20100024289A1 (en) | Additive for Hydrocarbon Fuel and Related Process | |
| CN102341486A (zh) | 固体、液体和气体燃料的燃烧改性剂 | |
| PL186425B1 (pl) | Katalityczna kompozycja polepszająca spalanie paliw oraz sposób wytwarzania tej kompozycji | |
| AU2007285609B2 (en) | Coal with improved combustion properties | |
| US20030015456A1 (en) | Method of reducing smoke and particulate emissions from compression-ignited reciprocating engines operating on liquid petroleum fuels | |
| RU2705209C1 (ru) | Модификатор горения топлива | |
| RU2787879C1 (ru) | Модификатор горения угля | |
| RU2791105C1 (ru) | Модификатор горения угля | |
| RU2674011C1 (ru) | Модификатор горения топлива | |
| US7229482B2 (en) | Method of reducing smoke and particulate emissions from steam boilers and heaters operating on solid fossil fuels | |
| KR100584224B1 (ko) | 내연기관용 연료 첨가제 | |
| US6986327B2 (en) | Method of reducing smoke and particulate emissions from steam boilers and heaters operating on liquid petroleum fuels | |
| RU2263135C2 (ru) | Многофункциональная добавка к моторному топливу | |
| RU2773078C2 (ru) | Модификатор твёрдых топлив и способ его применения | |
| MX2007003772A (es) | Aditivo para quemadores encendidos directamente de combustible de hidrocarburos liquidos o licuados, flamas abiertas y procesos relacionados. | |
| KR102560066B1 (ko) | 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법 | |
| US20180030361A1 (en) | Enhanced fuels, methods of producing enhanced fuels, and additives for mitigating corrision | |
| RU2241023C2 (ru) | Присадка к моторному топливу | |
| RU2323249C1 (ru) | Топливная композиция | |
| US20080168707A1 (en) | Additive for hydrocarbon fuel and related processes consisting of compounds of adenosine phosphates | |
| JP2004530739A (ja) | 通常液状の燃料用の燃焼向上剤 | |
| EP3470138A1 (en) | Catalyst fuel additive | |
| CN115707762A (zh) | 内燃机油品改良锭剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201226 |