RU2813456C1 - Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо - Google Patents
Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813456C1 RU2813456C1 RU2023105997A RU2023105997A RU2813456C1 RU 2813456 C1 RU2813456 C1 RU 2813456C1 RU 2023105997 A RU2023105997 A RU 2023105997A RU 2023105997 A RU2023105997 A RU 2023105997A RU 2813456 C1 RU2813456 C1 RU 2813456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- diesel fuel
- diesel
- paraldehyde
- engines
- Prior art date
Links
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 title claims abstract description 157
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 113
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 95
- SQYNKIJPMDEDEG-UHFFFAOYSA-N paraldehyde Chemical compound CC1OC(C)OC(C)O1 SQYNKIJPMDEDEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 80
- 229960003868 paraldehyde Drugs 0.000 claims abstract description 80
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 17
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 11
- -1 polycyclic hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 10
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 8
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 abstract description 8
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 abstract description 8
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 abstract description 8
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 7
- 238000004939 coking Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 67
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 32
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 24
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 17
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 17
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 8
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 6
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 5
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 5
- 230000029305 taxis Effects 0.000 description 5
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N Propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000006280 diesel fuel additive Substances 0.000 description 3
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 3
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 3
- SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethoxyethane Chemical compound COC(C)OC SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N dimethoxymethane Chemical compound COCOC NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N limonene Chemical compound CC(=C)C1CCC(C)=CC1 XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004668 long chain fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- ZRSNZINYAWTAHE-UHFFFAOYSA-N p-methoxybenzaldehyde Chemical compound COC1=CC=C(C=O)C=C1 ZRSNZINYAWTAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N tetralin Chemical compound C1=CC=C2CCCCC2=C1 CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001169 1-methyl-4-propan-2-ylcyclohexa-1,4-diene Substances 0.000 description 1
- ZQXMBZPLNQCFKE-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethyl nitrate Chemical compound CCCCOCCO[N+]([O-])=O ZQXMBZPLNQCFKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDNQXPDYGNUKII-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethyl nitrate Chemical compound CCOCCO[N+]([O-])=O GDNQXPDYGNUKII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IBDUWDDUJSWRTJ-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-2-propan-2-ylaniline Chemical compound CC(C)C1=CC=C(C)C=C1N IBDUWDDUJSWRTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- AFBPFSWMIHJQDM-UHFFFAOYSA-N N-methylaniline Chemical compound CNC1=CC=CC=C1 AFBPFSWMIHJQDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001241 acetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- LYAGTVMJGHTIDH-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol dinitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCOCCO[N+]([O-])=O LYAGTVMJGHTIDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N ethoxymethoxyethane Chemical compound CCOCOCC KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229940087305 limonene Drugs 0.000 description 1
- 235000001510 limonene Nutrition 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000006078 metal deactivator Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002790 naphthalenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 150000007875 phellandrene derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 150000004992 toluidines Chemical class 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- AGCQZYRSTIRJFM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol dinitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCOCCOCCO[N+]([O-])=O AGCQZYRSTIRJFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к кислородсодержащему композиционному дизельному топливу, содержащему от 0,05 до 20% масс. паральдегида, остальное жидкое нефтяное топливо для использования в двигателях с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия, получаемое при переработке нефтей и газовых конденсатов, или смесь жидкого нефтяного топлива для использования в двигателях с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия, получаемого при переработке нефтей и газовых конденсатов, с базовым биодизельным топливом – до 100 % масс. Изобретение обеспечивает разработку композиционного дизельного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей), обеспечивает использование возобновляемых компонентов, обеспечивает использование компонентов, имеющих широкую ресурсную базу, обеспечивает исключение содержания компонентов, хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе, обеспечивает использование паральдегида, обеспечивает создание добавки к композиционному дизельному топливу, полностью состоящей из возобновляемых компонентов, обеспечивает исключение компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, которые приводят к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры, обеспечивает исключение содержания глицеридов ненасыщенных жирных кислот, приводящих к закоксовыванию двигателей, приводящему к частой смене моторного масла, обеспечивает исключение содержания полициклических углеводородов, снижающих цетановое число и повышающих дымность дизельного топлива, обеспечивает использование ненасыщенного углеводородного газа, резко снижающего техническую применимость топлива. 10 пр., 4 ил.
Description
Изобретение в целом относится к топливам для дизельных двигателей, включающим нефтяные и возобновляемые компоненты, и может быть использовано в качестве топлива для дизельных двигателей без ограничений.
Далее заявителем представлены термины, использованные в заявочных материалах, для исключения неоднозначного толкования заявочных материалов.
Дизельное топливо: жидкое нефтяное топливо для использования в двигателях с воспламенением топливо-воздушной смеси от сжатия, получаемое при переработке нефтей и газовых конденсатов;
Композиционное дизельное топливо: устойчивая топливная смесь, которая состоит из двух или более компонентов дизельного топлива, в том числе может содержать стандартные присадки: противоизносные, антиокислительные, противодымные, повышающие цетановое число, депрессорные, антикоррозионные, диспергирующие агенты, моющие добавки, агенты на основе парафинов, препятствующие оседанию, агенты, улучшающие холодную текучесть, смазывающую способность, снижающие помутнение, стабилизаторы, антивспениватели, красители, маркеры, присадки для интенсификации горения, деактиваторы металлов, агенты, маскирующие запахи и т.д., известные специалистам в данной области техники.
Оксигенат: кислородсодержащее органическое соединение, которое может быть использовано как топливо или добавка к топливу.
Базовое биодизельное топливо (биодизель): топливо из моноалкиловых эфиров длинноцепочечных жирных кислот, полученных из растительных масел или животных жиров, имеющее обозначение B100 по EN 14214 [EN 14214:2019 Liquid petroleum products - Fatty acid methyl esters (FAME) for use in diesel engines and heating applications - Requirements and test methods], ГОСТ Р 53605 [ГОСТ 53605 Топливо для двигателей внутреннего сгорания. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME) для дизельных двигателей. Общие технические требования].
Смеси биодизельного топлива ВХХ: топливные смеси, содержащие базовое биодизельное топливо в количестве ХХ% об. в дизельном топливе [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods].
Паральдегид: органическое вещество, циклический тример ацетальдегида, ограниченно растворимый в воде и неограниченно растворимый в органических растворителях [Потехин А. А. (ред.). Свойства органических соединений: справочник. - Химия. Ленингр. отд-ние, 1984].
Мировая тенденция по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу при производстве и использовании топлив нефтяного происхождения приводит к необходимости вовлечения альтернативных источников сырья [Брагинский О. Б. Альтернативные моторные топлива: мировые тенденции и выбор для России //Российский химический журнал. - 2008. - Т. 52. - №. 6. - С. 137-146]. Одним из таких источников является биомасса (продукты растительного и животного происхождения, отходы сельскохозяйственной, лесохимической промышленности). По данным Статистического Ежегодника мировой энергетики [URL:https://yearbook.enerdata.ru/total-energy/world -consumption-statistics.html] производство энергии на основе биомассы возросло до 9%, на основе природного газа - до 23%, электричества - до 10%. Нефть и уголь в структуре источников энергии в мире по данным на 2019 год составляют 31% и 26% соответственно. На основе биомассы могут быть получены различные кислородсодержащие соединения, которые в дальнейшем используются в качестве топливных компонентов.
Положительным результатом применения оксигенатов в составе дизельных топлив или смесей биодизельных топлив является широкая возобновляемая сырьевая база для их производства и наличие кислорода. За счет увеличения содержания кислорода возможно более полное сгорание топливной смеси, обеспечивается высокая скорость сгорания, обеспечивается единовременное снижение токсичности отработавших газов, дымности, зольности соответственно [Effect of Oxygenated Fuel Additive on Diesel Engine Performance and Emission: A Review A. R. Patil, S. G. Taji], [Гуреев А. А., Фукс И. Г., Лашхи В. Л. Химмотология. - 1986]. Наиболее распространенной добавкой для традиционных дизельных топлив являются моноалкиловые эфиры длинноцепочечных жирных кислот, получаемые в основном из масличных культур (базовое биодизельное топливо). Согласно государственным стандартам известно использование смесей биодизельного топлива в различных соотношениях [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods].
Однако чистый биодизель и его смеси обладают рядом существенных недостатков. В100 и его смеси с нефтяным дизельным топливом имеют:
- плохие низкотемпературные свойства,
- повышенную вязкость по сравнению с нефтяным дизельным топливом.
Это оказывает негативный эффект на работу двигателя, особенно в холодных климатических условиях, и ограничивает применение биодизеля в составе топлив.
Так же дефицит масличных культур препятствует наращиванию объемов производства биодизеля [Kumar S., Singhal M. K., Sharma M. P. Utilization of mixed oils for biodiesel preparation: a review //Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. - 2021. - С. 1-34]. В настоящее время существует потребность поиска новых альтернативных источников сырья для производства компонентов к дизельным топливам.
Широкой ресурсной базой обладает этанол, однако результаты многочисленных исследований подтверждают несоответствие его физико-химических и эксплуатационных свойств дизельным топливам, как, например, низкое цетановое число, низкая температура вспышки в закрытом тигле, низкая фазовая устойчивость этанол-содержащих дизельных топлив, что не позволяет использовать этанол в составе дизельных топлив [Park S. H., Youn I. M., Lee C. S. Influence of ethanol blends on the combustion performance and exhaust emission characteristics of a four-cylinder diesel engine at various engine loads and injection timings //Fuel. - 2011. - Т. 90. - №. 2. - С. 748-755].
Исходя из вышеперечисленного, наиболее перспективным путем вовлечения этанола в состав дизельных топлив является его переработка в паральдегид по схеме (1). При этом паральдегид по физико-химическим свойствам находится ближе к дизельному топливу, чем этанол.
Паральдегид может быть получен одним из известных как таковых способом. Например, дегидрированием этанола может быть получен ацетальдегид [URL:http://epcchemicalplant.com/5-acetaldehyde-plant.html], [Пат. РФ 2558368], [Авт.свидетельство. SU 132216], из которого с использованием кислотных катализаторов может быть синтезирован паральдегид [Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Издание 3-е, переработанное / Н.Н. Лебедев - М.: Химия, 1981 - 592 с.], [Pat. US 2479559], [Pat. US 3627786], [Пат. РФ 2535375], [Pat. US 5527969].
При этом, по мнению заявителя, можно констатировать факт того, что получение паральдегида является одним из наиболее экономичных вариантов получения ограниченно растворимых в воде компонентов из этанола, т.к. выход паральдегида на этанол составляет 95,8% масс. или 76,1% об.
Применение паральдегида в качестве топливного компонента экономически обосновано на базе расчётов себестоимости получения паральдегида, результаты которых представлены далее на фигурах. На Фиг. 1 и Фиг. 2 показано изменение себестоимости получения паральдегида (в зависимости от цены на этанол) и стоимости дизельного топлива в $/галлон без налогов в период с 2017 по 2022 гг. для Германии и США. Выбор стран для оценки экономической целесообразности объясняется высокой долей возобновляемых компонентов на топливном рынке указанных стран. Стоит отметить, что расчетная себестоимость паральдегида значительно ниже стоимости дизельного топлива, за исключением короткого временного промежутка с апреля 2021 г. по январь 2022 г., что объясняется последствиями сложившейся эпидемиологической ситуацией в данный период. Представленные графики динамики цен подтверждает экономическую целесообразность использования топливных композиций по заявленному техническому решению.
Чистый паральдегид не может быть применен в качестве самостоятельного топлива для дизельных двигателей, так как имеет высокую температуру застывания плюс 13 °С, низкую вязкость 0,835 мм2/с, и низкую температуру вспышки 24 °С, что не соответствуют требованиям стандартов [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия] на дизельное топливо, указанных в Таблице 1 на Фиг.3.
Определение низкотемпературных свойств (температуры помутнения, температуры застывания) позволяет оценить возможность использования кислородсодержащих композиционных дизельных топлив при низких температурах. Это наиболее важно для стран, где температура в зимний период сильно снижается, что крайне негативно влияет на возможность транспортировки и использования топлив. Низкотемпературные свойства дизельных топлив, смесей биодизельных топлив должны соответствовать требованиям стандартов EN 590:2009 [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], ГОСТ 32511-2013 [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия], ГОСТ 33131-2014 [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], EN 16734:2022 [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], EN 16709:2022 [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods], представленных в Таблице 1 на Фиг. 3.
Показатель температуры вспышки, определяемой в закрытом тигле, нормируется для ограничения в нефтепродуктах количества фракций с более высоким давлением насыщенных паров. Этот показатель служит в основном для оценки пожарной опасности и потерь на испарение, что необходимо для правильной эксплуатации и хранения топлив [Макушев Ю. П., Жигадло А. П., Волкова Л. Ю. Химмотология //Омск: СибАДИ. - 2019]. Температура вспышки дизельных топлив, смесей биодизельных топлив не может быть ниже приведенных значений в Таблице 1 на Фиг. 3, соответствующих требованиям стандартов EN 590:2009 [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], ГОСТ 32511-2013 [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия], ГОСТ 33131-2014 [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], EN 16734:2022 [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], EN 16709:2022 [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods].
Значение кинематической вязкости для дизельных топлив, смесей биодизельных топлив имеет верхнюю и нижнюю границу по требованиям EN 590:2009 [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], ГОСТ 32511-2013 [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия], ГОСТ 33131-2014 [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], EN 16734:2022 [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], EN 16709:2022 [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods], представленных в Таблице 1 на Фиг. 3. При этом изменение вязкости ниже требуемых значений приводит к увеличению износа деталей двигателя из-за недостаточной смазывающей способности, ухудшается процесс смесеобразования, происходит неполное сгорание топлива. Изменение вязкости выше требуемых значений приводит к увеличению дальнобойности факела распыляемого топлива в цилиндре двигателя, неоднородности распыления топлива в цилиндре двигателя, повышению максимального давления перед форсункой, в зимнее время значительно затрудняется пуск двигателя [Гуреев А. А., Фукс И. Г., Лашхи В. Л. Химмотология. - 1986].
Заявителем проведены исследования добавления паральдегида в широком диапазоне концентраций 0,05% до 50% и выявлен наиболее эффективный диапазон. Оптимальное содержание паральдегида в дизельном топливе, смесях биодизельного топлива составляет от 0,05 до 20% масс., так как при этом вязкость, температура вспышки, низкотемпературные свойства топливных композиций остаются в допустимых стандартами пределах [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods], [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия], (см. Пример № 1, Пример № 2, Пример № 3, Пример № 4, Пример № 5, Пример № 6, Пример № 7).
При добавлении паральдегида выше 20% масс. к дизельному топливу, смесям биодизельного топлива, получаемые топливные смеси не соответствуют требованиям стандартов [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods], [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия] по показателю кинематической вязкости, температуры вспышки (см. Пример № 8, Пример № 9, Пример № 10).
Добавление паральдегида к топливу в количестве менее 0,05% масс. является экономически не целесообразным.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по патенту WO03062354 «Углеводородное топливо». Сущностью известного технического решения является получение углеводородного топлива, содержащего в своем составе следующие компоненты в определенной пропорции: a) лимонен от 2% до 60%, б) паральдегид от 1% до 5%, в) этиленгликоль от 1% до 5%, г) глицерин от 5% до 25%, д) тетрагидрофуран от 10% до 40%, е) третичный бутиловый спирт от 10% до 20%, ж) анисальдегид от 5% до 30%, з) фелландрен от 5% до 25%, т.е. циклопентан 2% до 105, и) арабиноза от 2% до 10%, к) этиловый спирт от 22% до 40%.
Настоящее изобретение в целом относится к технологии энергосбережения, к производству новых видов топлива и углеводородного топлива из биомассы.
Недостатками известного технического решения по отношению к заявленному техническому решению являются:
- отсутствие возможности получения композиционного дизельного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей);
- использование компонентов, не имеющих широкую ресурсную базу;
- содержание компонентов, хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе (этиленгликоль, глицерин, тетрагидрофуран, третичный бутиловый спирт, арабиноза, этиловый спирт);
- содержание компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, что приводит к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры - добавка к композиционному дизельному топливу не полностью состоит из возобновляемых компонентов.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту РФ № 2544239 «Биотопливная композиция». Сущностью известного технического решения является биотопливная композиция на нефтяном продукте, содержащая биодобавку на основе ацеталей и растительных масел, отличающаяся тем, что она представляет смесь нефтяного дизельного топлива 98-60 об.% и биодобавки 2-40 об.%, в качестве биодобавки используют диэтилформаль 35-40 об.%, остальное глицериды ненасыщенных жирных кислот. Биотопливная композиция на нефтяном продукте по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве глицеридов ненасыщенных жирных кислот используют любые растительные масла.
Заявленное техническое решение относится к дизельным топливам и может быть использовано в народном хозяйстве в качестве моторного топлива, эквивалентного по физико-химическим характеристикам нефтяному моторному топливу.
Недостатками известного технического решения по отношению к заявленному является:
- содержание компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, что приводит к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры;
- не используется паральдегид;
- содержание глицеридов ненасыщенных жирных кислот, приводящих к закоксовыванию двигателей, приводящей к частой замене моторного масла.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту GB№448446 «Усовершенствования в отношении топлива для использования в двигателях внутреннего сгорания и для других целей», сущностью которого является получение жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания, улучшающееся путем добавления смеси паральдегида и полициклического углеводорода, например, нафталина или гидрогенизированного нафталина. Смесь также может содержать ацетальдегид, ацетон, ароматический амин, например, анилин, толуидин или аминоцимен, и маслянистый или аналогичный материал, служащий смазкой для верхнего цилиндра. Обычно 1,0% смеси добавляется к дизельному топливу и 0,5% к бензину или заменителям, состоящим из углеводородов и до 25% из спирта. Примеры смесей: 1) 20-50% паральдегида с 50-80% тетрагидронафталина; 2) 50 % веретенного масла с 20 % паральдегида и 30 % тетрагидронафталина.
Настоящее изобретение относится к топливам, которые используются в двигателях внутреннего сгорания, включая двигатели на тяжелой нефти, например, двигатели с воспламенением от сжатия, и для других целей.
Недостатками известного технического решения по отношению к заявленному являются:
- содержание полициклических углеводородов, снижающих цетановое число и повышающих дымность дизельного топлива;
- использование компонентов, не имеющих широкую ресурсную базу;
- добавка к композиционному дизельному топливу не полностью состоит из возобновляемых компонентов.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту GB№1360313 «Топливо двигателя внутреннего сгорания». Сущностью является получение бензина, который содержит от 0,2 до 12 об%. добавки, содержащей, по крайней мере, одно соединение, имеющее общую формулу R1CН(OR2)(OR3), где R1 = H или CH3, и R2 и R3, представляют собой CH3, C2H5, C3H7 или С4Н9, а также растворители, и/или вспомогательные компоненты и/или вода. Добавка включает метилаль, диметилацеталь или этилформаль, предпочтительно с дополнительными компонентами, например, метанолом, изопропанолом, изобутанолом, анилином, метиланилином и паральдегидом.
Настоящее изобретение относится к топливу для использования в двигателе внутреннего сгорания, который производит выхлопные газы с пониженным содержанием CO.
Недостатками известного технического решения по отношению к заявленному является:
- отсутствие возможности получения композиционного дизельного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей);
- использование компонентов, не имеющих широкую ресурсную базу;
- содержание компонентов, хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе (метилаль, метанол, изопропанол);
- добавка к топливу не полностью состоит из возобновляемых компонентов.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту CA№280524 «Состав топлива», сущностью является использование альдегидов, таких как ацетальдегид и, в частности, паральдегид, который будет легко диффундировать и создавать устойчивые растворы с жидким углеводородным топливом, добавляются к бензину или аналогичному углеводородному топливу; накопление углерода в двигателе при сгорании происходит без какого-либо вредного воздействия для двигателя, а также с небольшим увеличением мощности. После трех проведенных испытаний выяснилось, что эффект усиливается, если добавляется ненасыщенный углеводородный газ, который постоянно остается в растворе в смеси.
Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и, в частности, к средствам предотвращения осаждения углерода в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.
Недостатками известного технического решения по отношению к заявленному являются:
- отсутствие возможности получения композиционного дизельного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей);
- используются в качестве добавки ненасыщенный углеводородный газ, что резко снижает техническую применимость топлива;
- добавка к топливу не полностью состоит из возобновляемых компонентов.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту US№4541837 «Топлива», сущностью которого является использование в качестве топлива смеси двух компонентов (А) метанола или этанола в качестве основного компонента топлива и в качестве добавки для улучшения характеристик сжатия-воспламенения спирта компонента (Б) по меньшей мере еще одного органического соединения который имеет температуру самовоспламенения менее 450 °C.
Соотношения компонентов (А) и (Б) могут варьироваться в широких пределах, например, от 99,9999 до 0,1 частей спирта на 100 частей топливной смеси. При желании может быть добавлено до примерно 15% по массе воды. Конкретными примерами соединений, которые могут быть смешаны с метанолом и/или этанолом, являются ацетальдегид, паральдегид, тетрагидрофуран, нитрометан, пропаналь, 2-этоксиэтилнитрат, 2-бутоксиэтилнитрат, 2'-бутокси-2-этокси-этилнитрат, диэтиленгликольдинитрат, триэтиленгликольдинитрат и динитрат полиэтиленгликоля средней молекулярной массы 400.
При производстве топливо может быть получено путем смешения компонентов. К предложенному составу топлива могут быть добавлены другие органические, металлоорганические или неорганические материалы, например, смазочные материалы (например, касторовое масло), стабилизаторы, ингибиторы коррозии, улучшители зажигания, другие виды топлива, топливные расширители и топливные присадки.
Топливо может впрыскиваться в двигатель через систему впрыска топлива и/или вводиться в двигатель через воздухозаборный коллектор в виде смеси или отдельно. Дизельное топливо может впрыскиваться в виде смеси с топливом по изобретению или отдельно от него.
Недостатками известного технического решения по отношению к заявленному являются:
- содержание компонентов, хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе (метанол, этанол, ацетальдегид, тетрагидрофуран, пропаналь);
- содержание компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, что приводит к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры.
Таким образом, исследованный заявителем на дату представления заявочных материалов уровень техники показал, что выявленные источники обладают теми или иными, иногда весьма существенными недостатками, которые препятствуют достижению заявленного технического результата.
Выявленный заявителем уровень техники из научно-технической и патентной информации позволяет сделать вывод о том, что известные технические решения не позволяют разрешать полный спектр задач, решаемый заявленным техническим решением, при этом Таблица 2 на Фиг.4 представляет собой систематизированный материал, доказывающий возможность достижения поставленных технических результатов в разных аналогах по отдельности, по сравнению с достижением всей совокупности технических результатов в заявленном техническом решении.
Техническим результатом заявленного технического решения является:
1. Получение композиционного дизельного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей).
2. Использование возобновляемых компонентов.
3. Использование компонентов, имеющих широкую ресурсную базу.
4. Исключение содержания компонентов, хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе.
5. Использование паральдегида.
6. Создание добавки к композиционному дизельному топливу, полностью состоящей из возобновляемых компонентов.
7. Исключение компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, которые приводят к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры.
8. Исключение содержания глицеридов ненасыщенных жирных кислот, приводящих к закоксовыванию двигателей, приводящей к частой смене моторного масла.
9. Исключение содержания полициклических углеводородов, снижающих цетановое число и повышающих дымность дизельного топлива.
10. Исключение использования ненасыщенного углеводородного газа, резко снижающего техническую применимость топлива.
Сущностью заявленного технического решения является кислородсодержащее композиционное дизельное топливо, содержащее от 0,05 до 20% масс. паральдегида, остальное дизельное топливо или смесь дизельного топлива с базовым биодизельным топливом - до 100 % масс.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1 - Фиг.4.
На Фиг. 1 показано изменение себестоимости получения паральдегида (в зависимости от цены на этанол) и стоимости дизельного топлива в $/галлон без налогов в период с 2017 по 2023 гг. для США.
На Фиг. 2 показано изменение себестоимости получения паральдегида (в зависимости от цены на этанол) и стоимости дизельного топлива в $/галлон без налогов в период с 2017 по 2023 гг. для Германии.
Выбор стран (США и Германия) для оценки экономической целесообразности объясняется высокой долей возобновляемых компонентов на топливном рынке указанных стран. Стоит отметить, что расчетная себестоимость паральдегида значительно ниже стоимости дизельного топлива за исключением короткого временного промежутка с апреля 2021 г. по январь 2022 г., что объясняется последствиями сложившейся эпидемиологической ситуацией. Представленные графики динамики цен подтверждают экономическую целесообразность использования топливных композиций по заявленному техническому решению.
На Фиг.3 в Таблице 1 представлены основные требования российских и европейских стандартов на дизельное топливо и смеси биодизельного топлива.
На Фиг.4 в Таблице 2 представлено подробное описание изобретений-аналогов, в которой в первой строке приведены номера патентов с направлениями разработки топливной композиции:
1. Углеводородное топливо (WO № 03062354).
2. Биотопливная композиция (РФ № 2544239).
3. Усовершенствования в отношении топлива для использования в двигателях внутреннего сгорания и для других целей (GB № 448446).
4. Топливо двигателя внутреннего сгорания (GB№1360313).
5. Состав топлива (CA№280524).
Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.
Заявленный технический результат достигается путем создания топливной композиции на основе дизельного топлива, смесей биодизельного топлива с добавлением паральдегида.
Паральдегид может быть полностью получен из возобновляемого сырья и способствуют повышению доли кислородсодержащих компонентов из возобновляемого сырья в топливах для дизельных двигателей. Паральдегид неограниченно растворим в дизельном топливе, смесях биодизельного топлива и ограниченно растворим в воде, что повышает фазовую стабильности смеси.
1. В первом столбце Таблицы 2 на Фиг.4 представлен весь спектр технических результатов, решаемых отдельно изобретениями-аналогами и суммарно в заявленном техническом решении: Использование компонентов, имеющих широкую ресурсную базу.
2. Исключение содержания компонентов, хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе.
3. Использование паральдегида.
4. Создание добавки к композиционному дизельному топливу, полностью состоящей из возобновляемых компонентов.
5. Исключение компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, которые приводят к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры.
6. Исключение содержания глицеридов ненасыщенных жирных кислот, приводящих к закоксовыванию двигателей, приводящей к частой смене моторного масла.
7. Исключение содержания полициклических углеводородов, снижающих цетановое число и повышающих дымность дизельного топлива.
8. Исключение использования ненасыщенного углеводородного газа, резко снижающего техническую применимость топлива.
Сущностью заявленного технического решения является кислородсодержащее композиционное дизельное топливо, содержащее от 0,05 до 20% масс. паральдегида, остальное жидкое нефтяное топливо для использования в двигателях с воспламенением топливо-воздушной смеси от сжатия, получаемое при переработке нефтей и газовых конденсатов или смесь жидкого нефтяного топлива для использования в двигателях с воспламенением топливо-воздушной смеси от сжатия, получаемое при переработке нефтей и газовых конденсатов с базовым биодизельным топливом – до 100 % масс.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1 – Фиг.4.
На Фиг. 1 показано изменение себестоимости получения паральдегида (в зависимости от цены на этанол) и стоимости дизельного топлива в $/галлон без налогов в период с 2017 по 2023 гг. для США.
На Фиг. 2 показано изменение себестоимости получения паральдегида (в зависимости от цены на этанол) и стоимости дизельного топлива в $/галлон без налогов в период с 2017 по 2023 гг. для Германии.
Выбор стран (США и Германия) для оценки экономической целесообразности объясняется высокой долей возобновляемых компонентов на топливном рынке указанных стран. Стоит отметить, что расчетная себестоимость паральдегида значительно ниже стоимости дизельного топлива за исключением короткого временного промежутка с апреля 2021 г. по январь 2022 г., что объясняется последствиями сложившейся эпидемиологической ситуацией. Представленные графики динамики цен подтверждают экономическую целесообразность использования топливных композиций по заявленному техническому решению.
На Фиг.3 в Таблице 1 представлены основные требования российских и европейских стандартов на дизельное топливо и смеси биодизельного топлива.
На Фиг.4 в Таблице 2 представлено подробное описание изобретений-аналогов, в которой в первой строке приведены номера патентов с направлениями разработки топливной композиции:
1. Углеводородное топливо (WO № 03062354).
2. Биотопливная композиция (РФ № 2544239).
3. Усовершенствования в отношении топлива для использования в двигателях внутреннего сгорания и для других целей (GB № 448446).
4. Топливо двигателя внутреннего сгорания (GB№1360313).
5. Состав топлива (CA№280524).
Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.
Заявленный технический результат достигается путем создания топливной композиции на основе дизельного топлива, смесей биодизельного топлива с добавлением паральдегида.
Паральдегид может быть полностью получен из возобновляемого сырья и способствуют повышению доли кислородсодержащих компонентов из возобновляемого сырья в топливах для дизельных двигателей. Паральдегид неограниченно растворим в дизельном топливе, смесях биодизельного топлива и ограниченно растворим в воде, что повышает фазовую стабильности смеси.
В первом столбце Таблицы 2 на Фиг.4 представлен весь спектр технических результатов, решаемых отдельно изобретениями-аналогами и суммарно в заявленном техническом решении:
1. Получение композиционного дизельного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей).
2. Использование возобновляемых компонентов.
3. Использование компонентов, имеющих широкую ресурсную базу.
4. Исключение содержания компонентов содержание компонентов хорошо растворимых в воде и плохо растворимых в нефтяном дизельном топливе.
5. Использование паральдегида.
6. Создание добавки к композиционному дизельному топливу, полностью состоящей из возобновляемых компонентов.
7. Исключение компонентов с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, что приводит к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры.
8. Исключение содержания глицеридов ненасыщенных жирных кислот, приводящих к закоксовыванию двигателей, приводящей к частой смены моторного масла.
9. Исключение содержания полициклических углеводородов, снижающих цетановое число и повышающих дымность дизельного топлива.
10. Исключение использования ненасыщенного углеводородного газа, резко снижающего техническую применимость топлива.
Таким образом, в целом заявителем выявлено 10 базовых направлений по разработке топливной композиции на основе паральдегида.
Далее заявителем представлены примеры конкретного выполнения заявленного технического решения. Все проценты являются массовыми процентами (% масс.), если не указано иное.
Пример 1. Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе 99,95% летнего нефтяного дизельного топлива и 0,05% паральдегида.
Берут 99,95% (например, 99,95 г) летнего дизельного топлива и 0,05% (например, 0,05 г) паральдегида, смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями: температура вспышки 65 °С, температура застывания минус 25 °С, температура помутнения минус 7 °С, вязкость: 2,80 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на дизельное топливо, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, строчка 1. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 2. Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе 99,95% зимнего нефтяного дизельного топлива и 0,05% паральдегида.
Берут 99,95% (например, 99,95 г) зимнего дизельного топлива и 0,05% (например, 0,05 г) паральдегида, смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями: температура вспышки 56 °С, температура застывания минус 50 °С, температура помутнения минус 38 °С вязкость: 1,73 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на дизельное топливо, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, строчки 2, 3, 4, 5, 6. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 3.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе смеси 79,95% зимнего дизельного топлива, 20% базового биодизельного топлива и 0,05% паральдегида.
Берут 79,95% (например, 79,95 г) зимнего дизельного топлива, 20% базового биодизельного топлива (например, 20 г) и 0,05% (например, 0,05 г) паральдегида, смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями:
температура вспышки 69 °С, температура застывания минус 25 °С, температура помутнения минус 6,5 °С, вязкость: 2,78 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на смеси с биодизельным топливом, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, строчки 7, 9. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 4.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе 80% летнего нефтяного дизельного топлива и 20% паральдегида.
Берут 80% (например, 80 г) летнего дизельного топлива и 20% (например, 20 г) паральдегида, смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями: температура вспышки 58 °С, температура застывания минус 22 °С, температура помутнения минус 4 °С вязкость: 2,10 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на дизельное топливо, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, строчка 1. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 5.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе смеси 74% летнего дизельного топлива, 20% базового биодизельного топлива и 6% паральдегида.
Берут 74% (например, 74 г) летнего дизельного топлива, 20% базового биодизельного топлива (например, 20 г) и 6% паральдегида (например, 6 г), смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями:
температура вспышки: 59 °С, температура застывания минус 23 °С, температура помутнения: минус 5 °С, вязкость: 2,55 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на смеси с биодизельным топливом, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, строчки 7, 9. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 6.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе смеси 60% летнего дизельного топлива, 20% биодизельного топлива и 20% паральдегида.
Берут 60% (например, 60 г) летнего дизельного топлива, 20% базового биодизельного топлива (например, 20 г) и 20% паральдегида (например, 20 г), смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями:
температура вспышки 56 °С, температура застывания минус 2°С, температура помутнения минус 3 °С вязкость: 1,92 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на смеси с биодизельным топливом, указанным в Таблице 1 на Фиг.3 №п/п 7, 9. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 7.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе 85% зимнего дизельного топлива и 15% паральдегида.
Берут 85% (например, 85 г) зимнего дизельного топлива и 15% паральдегида (например, 15 г), смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями: температура вспышки 54 °С, температура застывания минус 32°С, температура помутнения минус 22°С вязкость: 1,40 мм2/c.
Полученные данные соответствуют требованиям стандартов на дизельное топливо, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, строчка 5. Остальные показатели существенно не меняются.
Пример 8.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе 79% летнего дизельного топлива и 21% паральдегида.
Берут 79% (например, 79 г) летнего дизельного топлива и 21% паральдегида (например, 21 г), смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями: температура вспышки 57 °С, температура застывания минус 21 °С, температура помутнения минус 4 °С вязкость: 1,98 мм2/c.
Полученные данные не соответствуют требованиям стандартов на дизельное топливо, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, по показателю кинематической вязкости.
Пример 9.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе смеси 59% летнего дизельного топлива, 20% биодизельного топлива и 21% паральдегида.
Берут 59% (например, 59 г) летнего дизельного топлива, 20% базового биодизельного топлива (например, 20 г) и 21% паральдегида (например, 21 г), смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями:
температура вспышки 54 °С, температура застывания минус 15 °С, температура помутнения минус 1 °С вязкость: 1,87 мм2/c.
Полученные данные не соответствуют требованиям стандартов на смеси с биодизельным топливом, указанным в Таблице 1 на Фиг.3, по показателю температуры вспышки.
Пример 10.
Получение кислородсодержащего композиционного дизельного топлива на основе 50% летнего дизельного топлива и 50% паральдегида.
Берут 50% (например, 50 г) летнего дизельного топлива и 50% паральдегида (например, 50 г), смешивают при комнатной температуре до однородной массы. Получают заявленное кислородсодержащее композиционное дизельное топливо со следующими показателями: температура вспышки 38 °С, температура застывания минус 10 °С, температура помутнения плюс 2 °С вязкость: 1,35 мм2/c.
Полученные данные не соответствуют требованиям стандартов на дизельное топливо, указанным в Таблице 1 на Фиг.3 по показателю кинематической вязкости, температуры вспышки.
Из Примеров 1-10 можно сделать логический вывод о том, что содержание паральдегида 0,05 до 20% масс. в заявленном кислородсодержащем композиционном дизельном топливе позволяет получать стандартизированное топливо для дизельных двигателей: [ГОСТ 33131-2014 Cмеси биодизельного топлива (В6-В20). Технические требования], [EN 16734:2022 Automotive fuels - Automotive B10 diesel fuel - Requirements and test methods], [EN 16709:2022 Automotive fuels - High FAME diesel fuel (B20 and B30) - Requirements and test methods], [EN 590:2009 Diesel fuel EURO. Specifications], [ГОСТ 32511-2013 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия], (Примеры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Так же использование паральдегида повышает долю кислородсодержащих компонентов из возобновляемого сырья в топливах для дизельных двигателей, способствуют улучшению экологических показателей топлив. Добавление паральдегида к дизельному топливу или смесям биодизельного топлива свыше 20% масс. приводит к снижению кинематической вязкости, снижению температуры вспышки и несоответствию получаемой композиции требованиям стандартов (Примеры 8, 9, 10).
Таким образом, из описанного выше можно сделать вывод, что заявителем достигнут заявленный технический результат, а именно:
1. Получено композиционное дизельное топливо для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей).
2. Использованы возобновляемые компоненты, а именно – паральдегид, получаемый на основе этанола.
3. Использованы компоненты, имеющие широкую ресурсную базу, а именно – паральдегид, получаемый на основе этанола, сырьем для производства которого является разнообразное сахар-, целлюлозосодержащее сырье.
4. Исключены компоненты, хорошо растворимые в воде и плохо растворимые в нефтяном дизельном топливе, которые указаны в анализе исследуемого уровня техники.
5. Использован паральдегид.
6. Созданы добавки к композиционному дизельному топливу, полностью состоящие из возобновляемых компонентов, а именно– паральдегид, получаемый на основе этанола, сырьем для производства которого является разнообразное сахар-, целлюлозосодержащее сырье.
7. Исключены компоненты с температурой кипения и вязкостью ниже, чем у паральдегида, которые приводят к снижению температуры вспышки и вязкости дизельных топлив, повышенному износу топливной аппаратуры [Папок К. К. Химмотология топлив и смазочных масел //М.: Воениздат. – 1980. – С. 155].
8. Исключены глицериды ненасыщенных жирных кислот, приводящих к закоксовыванию двигателей, приводящей к частой смене моторного масла.
9. Исключены полициклические углеводороды, снижающие цетановое число и повышающих дымность дизельного топлива.
10. Исключено использование ненасыщенного углеводородного газа, резко снижающего техническую применимость топлива.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «мировая новизна», так как при определении уровня техники не выявлено изобретение, которому присущи признаки, идентичные совокупности признаков, перечисленных в формуле изобретения.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень» или неочевидность для специалистов в данной области, так как результаты, полученные при проведении экспериментов, подтверждают оригинальность и неочевидность данной композиции для специалистов данной области.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, так как может быть изготовлено с использованием известных материалов, стандартных технических устройств и оборудования.
Таким образом, предложенное техническое решение технологично, эффективно, экологично и экономически целесообразно.
Claims (1)
- Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо, содержащее от 0,05 до 20% масс. паральдегида, остальное жидкое нефтяное топливо для использования в двигателях с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия, получаемое при переработке нефтей и газовых конденсатов, или смесь жидкого нефтяного топлива для использования в двигателях с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия, получаемого при переработке нефтей и газовых конденсатов, с базовым биодизельным топливом – до 100% масс.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2024/000083 WO2024191318A1 (ru) | 2023-03-15 | 2024-03-12 | Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2813456C1 true RU2813456C1 (ru) | 2024-02-12 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU461512A3 (ru) * | 1971-05-05 | 1975-02-25 | Эстеррайхише Хиаг-Верке Аг (Фирма) | Топливна композици |
US4541837A (en) * | 1979-12-11 | 1985-09-17 | Aeci Limited | Fuels |
FR2544738B1 (fr) * | 1983-04-21 | 1986-02-28 | Inst Francais Du Petrole | Nouveaux constituants de carburants pour moteurs automobile ou diesel |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU461512A3 (ru) * | 1971-05-05 | 1975-02-25 | Эстеррайхише Хиаг-Верке Аг (Фирма) | Топливна композици |
US4541837A (en) * | 1979-12-11 | 1985-09-17 | Aeci Limited | Fuels |
FR2544738B1 (fr) * | 1983-04-21 | 1986-02-28 | Inst Francais Du Petrole | Nouveaux constituants de carburants pour moteurs automobile ou diesel |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Д. Н. САФИНА И ДР. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОНЕНТОВ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ БИОМАССЫ. ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. 2021. Т.24, N 9. С. 19-41. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shahir et al. | Feasibility of diesel–biodiesel–ethanol/bioethanol blend as existing CI engine fuel: An assessment of properties, material compatibility, safety and combustion | |
Jenkins et al. | The effect of functional groups in bio‐derived fuel candidates | |
EP2449064A1 (en) | Combustible mixed butanol fuels | |
GB2509288A (en) | Alternative fuel for internal combustion engine, containing biobutanol | |
US20100293841A1 (en) | Nitrated non-cyclic N-Alkane scaffolds with differentiated-mean combustive equivalencies as high energy density fuel improvers | |
US20110232165A1 (en) | Fuel or fuel additive composition and method for its manufacture and use | |
KR100701293B1 (ko) | 바이오에탄올과 탄화수소용제를 함유한 내연기관용연료조성물 | |
Wu et al. | Physicochemical characterization of levulinate esters with different alkyl chain lengths blended with fuel | |
WO2009135307A1 (en) | Biofuel or additive and method of manufacture and use | |
Sharudin et al. | Application of alcohol fuel properties in spark ignition engine: a review | |
CN110846091B (zh) | 草酸酯类新型含氧燃油或燃油添加剂及其应用 | |
BRPI1004630B1 (pt) | fonte energética líquida com iniciação por compressão | |
Wadumesthrige et al. | Properties of butanol-biodiesel-ULSD ternary mixtures | |
RU2813456C1 (ru) | Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо | |
RU2811842C1 (ru) | Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо с регулируемыми низкотемпературными свойствами | |
WO2024191318A1 (ru) | Кислородсодержащее композиционное дизельное топливо | |
Kondakova et al. | Environmentally clean reformulated aviation gasoline | |
Wysocka et al. | The use of alcohols and their compounds as biofuel and gasoline blends | |
Saluja et al. | Performance and emission analysis of oxygenated fuel additives: a review | |
KR100726098B1 (ko) | 바이오에탄올 및 바이오디젤 함유 내연기관용 연료조성물 | |
Lungu et al. | Performance, Combustion and Emission Characteristics of Oxygenated Diesel in DI Engines: A Critical Review | |
Vrabie et al. | Vegetable oils as Alternative Fuel for New Generation of Diesel Engines. A Review | |
Durve et al. | Experimental Study of Performance and Emission Characteristics of a Compression Ignition Engine Operating on Different Blends of Biodiesel | |
BERDIEV | STUDYING THE INFLUENCE OF SYNERGIC COMPOSITES BASED ON ORGANIC OXYGEN-CONTAINING ETERS ON THE OCTANE NUMBER. | |
CN114231323A (zh) | 一种绿色高性能甲醇柴油 |