SK282088B6

SK282088B6 - Commixed bio-oil

Info

Publication number: SK282088B6
Application number: SK590-99A
Authority: SK
Inventors: Karel Pecka; Stanislav Kolev
Original assignee: Vysoká Škola Chemicko-Technologická; Setadiesel, A. S.
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2001-10-08
Also published as: SK59099A3

Abstract

Zmesová bionafta podľa vynálezu obsahuje zmes esterov mastných kyselín prítomných v prírodných obnoviteľných zdrojoch uhlíka, najmä v olejoch a tukoch, s nízkymi alifatickými alkoholmi, najmä metylalkoholom a etylalkoholom, a uhľovodíkovú zmes pochádzajúcu z neobnoviteľných fosílnych zdrojov uhlíka, pri ktorej po destilačnej skúške sa predestiluje 10 % obj. uhľovodíkovej zmesi v rozmedzí min. 175 °C až 205 °C, výhodne pri 190 °C, 65 % obj. v rozmedzí min. 240 °C až 260 °C, výhodne pri 250 °C, 95 % obj. v rozmedzí max. 295 °C až 310 °C, výhodne pri 300 °C a hustota uhľovodíkovej zmesi je v rozmedzí 805 kg.m-3 až 825 kg.m-3, výhodne 815 kg.m-3 pri 15 °C. Výhodne zmesová bionafta obsahuje 25 % hmotn. až 45 % hmotn., výhodne 30 % hmotn. až 40 % hmotn. esterových zložiek.ŕThe biodiesel blend of the present invention comprises a blend of fatty acid esters present in natural renewable carbon sources, particularly in oils and fats, with low aliphatic alcohols, especially methanol and ethyl alcohol, and a hydrocarbon blend derived from non-renewable fossil carbon sources in which 10% is distilled. % vol. hydrocarbon mixture in the range of min. 175 ° C to 205 ° C, preferably at 190 ° C, 65% vol. min. 240 ° C to 260 ° C, preferably at 250 ° C, 95% vol. in the range of max. 295 ° C to 310 ° C, preferably at 300 ° C and the density of the hydrocarbon mixture is in the range 805 kg.m-3 to 825 kg.m-3, preferably 815 kg.m-3 at 15 ° C. Preferably, the blended biodiesel contains 25 wt. % to 45 wt.%, preferably 30 wt. % to 40 wt. ester components

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka paliva do vznetových motorov tvoreného zmesou vybraných klasických uhľovodíkových komponentov na báze fosílnych surovín, najmä ropy, s vhodnými horľavými zložkami získavanými z obnoviteľných zdrojov prítomných v rastlinných materiáloch, predovšetkým estermi mastných kyselín s nízkymi alifatickými alkoholmi, najmä metylalkoholom a etylalkoholom.The invention relates to diesel fuel comprising a mixture of selected conventional hydrocarbon components based on fossil raw materials, in particular petroleum, with suitable combustible components obtained from renewable sources present in plant materials, in particular fatty acid esters of low aliphatic alcohols, in particular methanol and ethyl alcohol.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V posledných niekoľkých rokoch sa venuje mimoriadne úsilie vývoju a uplatneniu rôznych spôsobov obmedzenia emisií škodlivých látok vo výfukových plynoch spaľovacích motorov používaných predovšetkým v doprave, ktorá patrí k najväčším znečisťovateľom životného prostredia, hlavne ovzdušia. Všetky prognózy predpokladajú, že spaľovacie motory zostanú ešte niekoľko desaťročí nenahraditeľným prostriedkom prepravy osôb a nákladov i zdrojom pohonov v poľnohospodárstve a stavebníctve. Spôsoby obmedzenia emisií škodlivých látok do prostredia sa preto hľadajú tak v oblasti konštrukcie motorov, ako aj v smere optimalizácie zloženia používaného paliva. V súčasnosti sa toto snaženie začína presadzovať predovšetkým pri vznetových motoroch zo strany automobilového priemyslu a motorových náft ako paliva vyrábaného do týchto motorov donedávna výhradne petrolej árskym priemyslom. V poslednom období sa v súvislosti s hľadaním nových zdrojov energie z obnoviteľných surovín začínajú uplatňovať v tejto oblasti i rastlinné a živočíšne oleje, prepracované spravidla z prírodnej formy esterov s glycerínom do prakticky použiteľnej formy esterov s nízkymi alkoholmi, najmä s metylalkoholom a etylalkoholom.Over the past few years, particular efforts have been made to develop and implement various ways to reduce pollutant emissions in the exhaust gases of internal combustion engines used primarily in transport, which is one of the largest polluters of the environment, especially air. All forecasts assume that internal combustion engines will remain an indispensable means of transporting people and goods for several decades, as well as a source of propulsion in agriculture and construction. Ways of reducing pollutant emissions into the environment are therefore sought both in the field of engine design and in the direction of optimizing the composition of the fuel used. At present, these efforts are beginning to prevail, especially in the case of diesel engines by the automotive industry and diesel fuels as fuel produced in these engines until recently exclusively by the kerosene industry. Recently, vegetable and animal oils, which have been redesigned from the naturally occurring form of glycerine esters to the practically useful form of esters of low alcohols, in particular methyl alcohol and ethyl alcohol, are beginning to be used in this field in connection with the search for new sources of energy from renewable raw materials.

Na základe rozsiahleho štúdia vzťahov medzi zložením paliva, priebehom jeho spaľovania v motore a množstvom a charakterom škodlivých látok emitovaných z motora bolo zistené, že racionálnou úpravou zloženia paliva je možné výrazne obmedziť emisie škodlivých látok. Toto zloženie treba prispôsobiť špecifickému priebehu spaľovania prebiehajúcemu vo vznetovom motore. Na rozdiel od zážihového motora bežného pri osobných automobiloch, kde je zmes paliva so vzduchom pripravovaná po celý čas nasávania a kompresie a jej zapálenie je iniciované iskrou zapaľovacej sviečky, je vo vznetovom motore nedosahované zapálenie vonkajším zdrojom, ale samovznietením obsahu valca na konci fázy kompresie nasatého, stlačeného a na vysokú teplotu ohriateho vzduchu, do ktorého je rôznym spôsobom vstrekované použité palivo. Na prípravu spaľovacej zmesi je k dispozícii veľmi krátky čas, v priebehu ktorého by sa v ideálnom prípade malo všetko palivo vstreknuté do valca odpariť. V reálnom prípade sa tak nedeje; palivo ostáva vo forme viac alebo menej odparených kvapalných častíc, ktoré nedostatočne prehorievajú a zanechávajú nedokonale spálený zvyšok, ktorý sa vo forme tzv. časticových emisií dostáva do výfukových plynov a do životného prostredia. Rýchlosť spaľovania je v konečnom dôsledku daná rýchlosťou vstrekovania paliva a predovšetkým rýchlosťou jeho samovznietenia, ktoré je funkciou jeho chemického zloženia. Čím rýchlejšie sa palivo od jeho vstreku do valca vznieti, tým menšie je množstvo nedokonale spáleného alebo dokonca nespáleného paliva vo výfukových plynoch. Nedokonalé spaľovanie je spojené s tzv. tvrdým chodom vznetového motora, ktoré sa prejavuje charakteristickým dunením, zníženou účinnosťou prevodu chemickej energie obsiahnutej v palive na energiu mechanickú, zvýšenou dymivosťou motora obzvlášť pri studených štartoch motora a pri akcelerácii a tvorbou už skôr spomenutých časticových emisií (bežne označovaných Pm z anglického Particulate matter).An extensive study of the relationship between the composition of the fuel, the course of its combustion in the engine and the amount and nature of the pollutants emitted from the engine revealed that by rationally adjusting the fuel composition it is possible to significantly reduce pollutant emissions. This composition must be adapted to the specific combustion process taking place in the diesel engine. Unlike the petrol engine, which is normally used in passenger cars, where the fuel-air mixture is prepared for the entire time of intake and compression and its ignition is initiated by the spark plug spark, the ignition is not achieved by external ignition but by the ignition of the cylinder at the end of the compression phase. , compressed and high temperature heated air into which the spent fuel is injected in various ways. A very short time is available for preparing the combustion mixture, during which time all the fuel injected into the cylinder should ideally evaporate. In the real case this is not the case; the fuel remains in the form of more or less vaporized liquid particles, which do not sufficiently burn and leave an incompletely burned residue, which is in the form of so-called. particulate emissions into the exhaust gas and into the environment. The combustion rate is ultimately determined by the fuel injection rate and, in particular, the rate of autoignition, which is a function of its chemical composition. The faster the fuel ignites from its injection into the cylinder, the smaller the amount of incomplete or even unburned fuel in the exhaust gas. Incomplete combustion is associated with the so-called. diesel engine, characterized by thunder, reduced efficiency of converting chemical energy contained in fuel to mechanical energy, increased engine smoke, especially at cold engine starts and acceleration and the formation of the aforementioned particulate emissions (commonly referred to as Pm) .

Z uvedeného je zrejmé, že požadované zníženie obsahu škodlivých látok v emisiách je možné dosiahnuť zmenou konštrukčných a nastavením prevádzkových parametrov vznetového motora tak, aby optimálne zodpovedali vlastnostiam použitého paliva charakterizovaného tak jeho fyzikálnymi údajmi (destilačná krivka, hustota, viskozita) a z nich odvodených veličín (cetanové číslo, cetanový index), ako aj v poslednom čase stále významnejšie sa prejavujúcimi podrobnými znalosťami o chemickom zložení použitého paliva, obzvlášť z hľadiska v ňom obsiahnutých aromatických uhľovodíkov a z nich predovšetkým uhľovodíkov s dvoma a viac aromatickými kruhmi v molekule, označovanými ako polyaromatické uhľovodíky (PAU). Významný z uvedených hľadísk je í obsah celkovej síry v palive.From the above it is obvious that the required reduction of pollutant content in emissions can be achieved by changing the design and operating parameters of the diesel engine to optimally match the characteristics of the fuel used, characterized by its physical data (distillation curve, density, viscosity) and cetane number, cetane index), as well as more recently emerging in-depth knowledge of the chemical composition of the fuel used, especially with regard to the aromatic hydrocarbons contained therein, and in particular those having two or more aromatic rings in the molecule, referred to as polyaromatic hydrocarbons ( PAU). One important aspect is the total sulfur content of the fuel.

V súvislosti s uvedenou charakteristikou paliva do vznetových motorov treba uviesť, že v poslednom čase sa začínajú v tejto oblasti uplatňovať i zdroje pochádzajúce z obnoviteľných surovín s cieľom čo najviac šetriť fosílnymi, neobnoviteľnými zdrojmi uhlíka.With regard to the above-mentioned characteristics of diesel fuel, it should be noted that sources from renewable raw materials have recently started to be applied in this area, with the aim of saving as much as possible fossil, non-renewable carbon sources.

V súčasnosti je možné medzi palivá tohto typu zaradiť predovšetkým estery mastných kyselín v rastlinných a živočíšnych materiáloch, najmä estery kyselín obsiahnutých v repkovom oleji s nízkomolekulámymi alkoholmi, predovšetkým metylalkoholom (MERO) a etylalkoholom (EERO).At present, fuels of this type may include, in particular, fatty acid esters in plant and animal materials, in particular esters of the acids contained in rapeseed oil with low-molecular-weight alcohols, in particular methyl alcohol (MERO) and ethyl alcohol (EERO).

Motorová nafta na uhľovodíkovej báze je všeobecne vyrábaná miešaním vhodných frakcií zo spracovania ropy s teplotou varu v rozmedzí 180 až 360 °C, získavaných primárnou destiláciou ropy alebo jej sekundárneho spracovania zošľachťovacími procesmi. Vyznačuje sa spojitou destilačnou krivkou, hodnotami hustoty a viskozity v rozmedzí, ktoré je dnes definované ČSN EN 590. Zastúpenie jednotlivých typov uhľovodíkov, ktoré dosiaľ nie je normované, zásadne určuje uvedené fyzikálne vlastnosti a výrazne ovplyvňuje priebeh spaľovania vo vznetovom motore charakterizovaný cetanovým číslom. Zloženie uhľovodíkových motorových náft je ovplyvňované súčasným trendom, ktorý všeobecne vedie k zníženiu obsahu síry na hodnoty pod 0,05 % hmotn. a výraznému obmedzeniu obsahu uhľovodíkov s dvoma a viac aromatickými kruhmi v molekule. Takýmto ukazovateľom kvality paliva sú potom prispôsobované konštrukcie a parametre činnosti vznetového motora, čo zabezpečuje minimalizáciu obsahu škodlivých emisií vo výfukových plynoch.Hydrocarbon-based diesel is generally produced by mixing suitable petroleum fractions having a boiling point in the range of 180 to 360 ° C, obtained by the primary distillation of crude oil or its secondary treatment by refining processes. It is characterized by a continuous distillation curve, density and viscosity values in the range that is currently defined by ČSN EN 590. The representation of individual types of hydrocarbons, which is not yet standardized, basically determines the mentioned physical properties and significantly affects the combustion process in diesel engine characterized by cetane number. The composition of hydrocarbon diesel fuels is influenced by the current trend, which generally leads to a reduction in the sulfur content to values below 0.05% by weight. and significantly reducing the hydrocarbon content of two or more aromatic rings in the molecule. The design and performance parameters of the diesel engine are then adapted to such fuel quality indicators to ensure that the harmful emissions in the exhaust gases are minimized.

Estery mastných kyselín z obnoviteľných prírodných zdrojov sa líšia od komponentov motorovej nafty vyrobených z fosílnych surovín predovšetkým v tom, že majú rozmedzie teplôt varu vo veľmi úzkom rozmedzí cca 20° C medzi 320 a 340 °C, čo sa premieta aj v ich vysokej hustote a viskozite. Toto destilačné rozmedzie je dané charakterom rastlinného materiálu, z ktorého boli estery mastných kyselín vyrobené. Komponenty paliva tohto typu sa vyznačujú tým, že v motore vytvárajú hrubú disperziu paliva vo vzduchu; vznikajúce kvapalné častice sa ťažko odparujú a neochotne prehorievajú. Na druhej strane alkanický charakter uhľovodíkového skeletu paliva, neprítomnosť siry a aromatických uhľovodíkov a naopak prítomnosť kyslíka vedú k zníženiu teploty samovznietenia, konečnej pracovnej teploty motora a k výslednej výrazne pozitívnej zmene charakteru emisií škodlivých látok vo výfukových plynoch.Fatty acid esters from renewable natural resources differ from diesel fuel components made from fossil raw materials in that they have a boiling range in the very narrow range of about 20 ° C between 320 and 340 ° C, which is also reflected in their high density and viscosity. This distillation range is determined by the nature of the plant material from which the fatty acid esters were made. Fuel components of this type are characterized in that they form a coarse dispersion of fuel in air in the engine; the resulting liquid particles are difficult to evaporate and reluctantly overheat. On the other hand, the alkanic nature of the hydrocarbon skeleton of the fuel, the absence of sulfur and aromatic hydrocarbons, and the presence of oxygen, lead to a lowering of the autoignition temperature, the final working temperature of the engine and resulting significant positive change in exhaust emissions.

SK 282088 Β6SK 282088 Β6

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody odstraňuje zmesová bionafta podľa vynálezu, ktorá spočíva v tom, že zmesová bionafta obsahuje zmes esterov mastných kyselín prítomných v prírodných obnoviteľných zdrojoch uhlíka, najmä v olejoch a tukoch, s nízkymi alifatickými alkoholmi, najmä metylalkoholom a etylalkoholom, výhodne vyrobeným z prírodných sacharidických substituentov kvasným postupom a uhľovodíkovú zmes pochádzajúcu z neobnoviteľných fosílnych zdrojov uhlíka, pričom pri destilačnej skúške predestiluje z uhľovodíkovej zmesi 10 % obj. v rozmedzí min. 175 ’C až 205 °C, výhodne pri 190 °C, 65 % obj. v rozmedzí min. 240 ’C až 260 ’C, výhodne pri 250 ’C, 95 % obj. v rozmedzí max. 295 °C až 310 ’C, výhodne pri 300 ’C a hustota uhľovodíkovej zmesi sa pohybuje v rozmedzí 805 kg. m³ až 825 kg. m'³, výhodne 815 kg. m'³ pri 15 ° C.The above-mentioned disadvantages are overcome by the blended biodiesel according to the invention, characterized in that the blended biodiesel comprises a mixture of fatty acid esters present in natural renewable carbon sources, in particular oils and fats, with low aliphatic alcohols, especially methanol and ethyl alcohol, preferably made from natural carbohydrate substituents. and a hydrocarbon mixture derived from non-renewable fossil carbon sources, distilling 10% by volume of the hydrocarbon mixture in the distillation test. min. 175 ° C to 205 ° C, preferably at 190 ° C, 65 vol. min. 240 ° C to 260 ° C, preferably at 250 ° C, 95% vol. within max. 295 ° C to 310 ° C, preferably at 300 ° C and the density of the hydrocarbon mixture is in the range of 805 kg. m ³ to 825 kg. m ³ , preferably 815 kg. m ^'3 at 15 ° C

Na destilačnú krivku uhľovodíkovej zmesi plynulé nadväzuje destilačná krivka pridanej zmesi esterov a získava sa tak konečný produkt s nedeformovanou destilačnou krivkou zabezpečujúcou požadovaný priebeh jeho spaľovania vo vznetovom motore s výsledkom minimalizácie emisií škodlivých látok vo výfukových plynoch.The distillation curve of the hydrocarbon mixture is continuously followed by the distillation curve of the added ester mixture to give the end product with a non-distorted distillation curve ensuring the desired combustion process in the diesel engine with the result of minimizing pollutant emissions in the exhaust gases.

Výhodne zmesová bionafta obsahuje 25 % hmotn. až 45 % hmotn., výhodne 30 % hmotn. až 40 % hmotn. esterových zložiek.Preferably, the blended biodiesel comprises 25 wt. % to 45 wt.%, preferably 30 wt. % to 40 wt. ester components.

K prehĺbeniu pozitívnych účinkov uhľovodíkovej zložky na chod motora a ďalšie zníženie obsahu emisií škodlivých látok vo výfukových plynoch sa táto zložka podrobí hlbokej desulfúrácii, pri ktorej sa obsah síry zníži na hodnoty pod 0,01 % hmotn. a dearomatizácii, pri ktorej sa celkový obsah aromatických uhľovodíkov zníži na hodnoty pod 10 % hmotn. a obsah polyaromatických uhľovodíkov s tromi a viac aromatickými kruhmi v molekule sa zníži na hodnoty pod 0,05 % hmotn.In order to enhance the positive effects of the hydrocarbon component on engine operation and to further reduce the emission of pollutants in the exhaust gas, this component shall be subjected to deep desulphurisation in which the sulfur content is reduced to values below 0,01% by mass. and dearomatization wherein the total aromatic hydrocarbon content is reduced to values below 10 wt. and the content of polyaromatic hydrocarbons having three or more aromatic rings in the molecule is reduced to values below 0.05% by weight.

V zmesovej bionafte podľa vynálezu sa maximálne využívajú výhody a naopak eliminujú nevýhody zložiek, ktoré sú pri výrobe zmesovej bionafty používané. Pritom sa vychádza zo skutočnosti, že vlastnosti esterovej zložky sú dané charakterom prírodného materiálu a nemožno ich prakticky meniť. Optimálne vlastnosti zmesovej bionafty možno teda dosiahnuť len vhodnou úpravou použitého uhľovodíkového podielu tak, aby konečné palivo vykazovalo plynulú, nedeformovanú destilačnú krivku, pričom jeho ďalšie vlastnosti, najmä hustota, viskozita a cetanové číslo vykazujú také hodnoty, že na zmesové palivo nie je potrebné zvlášť upravovať konštrukciu a nastavovanie prevádzkových parametrov vznetového motora.In the blended biodiesel according to the invention, the advantages are exploited to the maximum and the disadvantages of the components used in the blended biodiesel production are avoided. This is based on the fact that the properties of the ester component are determined by the nature of the natural material and cannot be practically changed. Thus, the optimum properties of the blended biodiesel can only be achieved by appropriately adjusting the hydrocarbon fraction used so that the final fuel exhibits a continuous, undeformed distillation curve, and its other properties, in particular density, viscosity and cetane number, are such that design and adjustment of diesel engine operating parameters.

Obsah škodlivých látok vo výfukových plynoch z jeho spaľovania v mobilných a stacionárnych motoroch je výrazne znížený.The pollutant content of the exhaust gases from its combustion in mobile and stationary engines is significantly reduced.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Nasledujúce príklady uskutočnenia vynálezu vychádzajú z meraní vykonaných na bežných staniciach technickej kontroly certifikovaných na meranie emisií vo výfukových plynoch motorových vozidiel. Testy boli vykonané na troch reálnych vozidlách na ťažkú nákladnú prevádzku vybavených vznetovými motormi s nepretržitým priamym vstrekovaním paliva, turbodúchadlom s medzichladením, pracujúcimi s kompresným pomerom 17,5. Motory boli nastavené na motorovú naftu vyhovujúcu ČSN EN 590, triedy D. Zloženie emisií zistené pri tomto palive je považované za štandardné (100 %) a všetky výsledky uvedené v nasledujúcich príkladoch dokumentujúcich výhody zmesového paliva podľa vynálezu sú vzťahované k tomuto základu. Skúšky boli opakované na rovnakých vozidlách po 8000 až 9000 km prevádzky s rovnakým výsledkom.The following exemplary embodiments of the invention are based on measurements made at conventional technical inspection stations certified to measure exhaust emissions of motor vehicles. The tests were carried out on three real heavy duty vehicles equipped with continuous direct injection diesel engines, an intercooling turbocharger operating at a compression ratio of 17.5. The engines have been set to diesel fuel complying with EN 590, class D. The emission composition found on this fuel is considered standard (100%) and all results presented in the following examples illustrating the advantages of the blended fuel of the invention are based on this basis. The tests were repeated on the same vehicles after 8000 to 9000 km of operation with the same result.

Príklad 1Example 1

Ako palivo pre emisné testy bola použitá čistá zmes metylesterov kyselín repkového oleja (MERO) vyhovujúca ČSN 65 6507 a súčasne splňujúca podmienky biologickej odbúrateľnosti podľa testu CEC L-33-A-93. Nezanedbateľnou skutočnosťou je i fakt, že palivo pochádza z obnoviteľných zdrojov uhlíka. Pri všetkých testovaných vozidlách došlo k zníženiu emisii škodlivých látok vo výfukových plynoch v nasledujúcich rozmedziach: oxid uhoľnatý (CO) o 17 %, uhľovodíkov (HC) o 17 až 22 % a častíc (Pm) o 18 až 30 %. Zloženie týchto častíc sa zmenilo tak, že sa v nich zvýšil v priemere o 480 % obsah extrahovatcľných látok, predstavujúcich predovšetkým nespálené alebo nedokonale spálené palivo. Obsah polyaromatických uhľovodíkov (PAU) sa celkovo v emisiách znížil v priemere o 42 %. Naopak zvýšil sa obsah oxidov dusíka (NO_X) v emisiách o 8 až 11 %. Merná spotreba paliva sa zvýšila o 7 % až 10 %. Subjektívne bola pozorovaná prítomnosť iritujúcich látok vo výfukových plynoch dráždiacich sliznice očí a úst a registrovaný špecifický zápach po nedokonale spálených MERO.A pure mixture of methyl rapeseed acid esters (MERO) complying with ČSN 65 6507 and at the same time fulfilling the conditions of biodegradability according to the test CEC L-33-A-93 was used as fuel for emission tests. Another important fact is that the fuel comes from renewable carbon sources. For all vehicles tested, emissions of pollutants in the exhaust gases were reduced within the following ranges: carbon monoxide (CO) by 17%, hydrocarbons (HC) by 17 to 22% and particulate matter (Pm) by 18 to 30%. The composition of these particles has been altered so as to increase by an average of 480% the content of extractables, representing in particular unburned or incompletely combusted fuel. In total, polyaromatic hydrocarbon (PAH) content decreased by 42% in emissions. On the contrary, the content of nitrogen oxides (NO _X ) in emissions increased by 8 to 11%. Specific fuel consumption increased by 7% to 10%. Subjectively, the presence of irritants was observed in the exhaust gases irritating to the mucous membranes of the eyes and mouth, and a registered specific odor of incompletely burned MERO.

Výrazne sa zhoršilo správanie motorov pri studených štartoch - dunenie motorov a opacita výfukových plynov pri prudkej akcelerácii. Palivo malo výrazne zhoršené nízkoteplotné správanie - stratu tekutosti - už pri teplotách blízkych 0° C.Engine behavior during cold starts significantly deteriorated - engine thunder and exhaust gas opacity under sharp acceleration. The fuel had a significantly impaired low-temperature behavior - loss of fluidity - even at temperatures close to 0 ° C.

Príklad 2Example 2

Ako palivo na emisné testy bola použitá zmes 62 % štandardného uhľovodíkového paliva vyhovujúceho ČSN EN 590 trieda D a 38 % hmotn. MERO podľa príkladu 1. Prídavok MERO k uhľovodíkovému palivu výrazne posunul jeho destilačnú krivku smerom k vyšším teplotám a rozhodujúcim spôsobom ju deformoval, predovšetkým v oblasti 30 až 80 % obj. Súčasne sa zvýšila hustota paliva i jeho viskozita k hornej hranici povolenej normou ČSN EN 590. Zmesové palivo nevyhovovalo z hľadiska biologickej odbúrateľnosti testu CEC L-33-A-93; taktiež došlo k významnému zhoršeniu jeho nízkoteplotného správania. Zmesové palivo bolo naplnené do vyčisteného palivového systému skúšaných vozidiel, ktoré boli podrobené emisným testom. Oproti štandardnému uhľovodíkovému palivu bolo dosiahnuté zníženie obsahu CO vo výfukových plynoch o 14 až 19 %, HC o 15 až 19 %. Obsah časticových emisií (Pm) sa znížil o 10 až 14 %, pričom sa zmenil i obsah extrahovateľných látok z nich v priemere na 215 % obsahu pri referenčnom palive. Obsah NO_X zostal v porovnaní s referenčným palivom prakticky nezmenený, rovnako ako merná spotreba paliva. Subjektívne bol zaznamenaný pokles obsahu iritujúcich látok a zápachu v porovnaní s čistým MERO, ako to bolo uvedené v príklade 1. Pri skúšanom palive boli opäť zistené problémy so studeným štartom tvrdý chod motora a opacita výfukových plynov, ktoré sa prejavili i pri akcelerácii.A mixture of 62% standard hydrocarbon fuel compliant with EN 590 class D and 38% by weight was used as the fuel for the emission tests. MERO according to Example 1. The addition of MERO to the hydrocarbon fuel significantly shifted its distillation curve towards higher temperatures and significantly deformed it, in particular in the range of 30 to 80% by volume. At the same time, the density and viscosity of the fuel increased to the upper limit permitted by the standard ČSN EN 590. The mixed fuel did not comply with the biodegradability test CEC L-33-A-93; his low-temperature behavior also deteriorated significantly. The blended fuel was filled into the cleaned fuel system of the test vehicles that were subjected to emission tests. Compared to standard hydrocarbon fuel, the CO content of the exhaust gases was reduced by 14 to 19%, HC by 15 to 19%. The particulate emission (Pm) content was reduced by 10 to 14%, while the extractable matter content also changed to an average of 215% of the reference fuel content. The NO _X content remained virtually unchanged compared to the reference fuel, as did the specific fuel consumption. Subjectively, a decrease in the irritant and odor content was observed compared to pure MERO as shown in Example 1. The fuel tested again found cold start problems and engine exhaust gas opacity, which also manifested during acceleration.

Príklad 3Example 3

Ako palivo na emisné testy bola pripravená zmes 32 % hmotn. MERO podľa príkladu 1 a 68 % hmotn. ropnej frakcie charakterizovanej nasledujúcou destilačnou krivkou: do 190 ’C predestiluje max. 10 % obj., do 250 ’C max. 65 % obj. a do 300 °C min. 95 % obj. Hustota frakcie bola 820 kg . m³ pri 15 ’C pri zachovaní všetkých ostatných kvalitatívnych požiadaviek predpísaných ČSN ENA 32 wt. % Of MERO according to Example 1 and 68 wt. oil fraction characterized by the following distillation curve: up to 190 ° C distils max. 10% vol., Up to 250 ° C max. 65% vol. and up to 300 ° C min. 95% vol. The fraction density was 820 kg. m ³ at 15 ° C while maintaining all other quality requirements prescribed by ČSN EN

SK 282088 Β6SK 282088 Β6

590 na motorové nafty. Typickou vlastnosťou uvedenej destilačnej krivky je, že na ňu plynulé nadväzuje destilačná krivka MERO a nie je prídavkom MERO deformovaná. Takto formulovaná zmesová bionafta vyhovujúca i z hľadiska biologickej odbúrateľnosti podmienkam CEC L 33-A-93 bola použitá ako palivo na testovanie emisií vo výfukových plynoch sledovaných troch vozidiel. Oproti referenčnému palivu bolo zistené zníženie obsahu CO o 21 až 25 %, HC o 22 až 35 %, NO, o 2 až 5 %, častíc (Pm) o 25 až 35 %. Obsah extrahovateľných látok v časticiach klesol v priemere na 140 % obsahu pri referenčnom palive, obsah PAU sa znížil priemerne o 58 %. Motory s týmto palivom pracovali mäkko, s potrebnou schopnosťou štartovať pri znížených teplotách. Subjektívne bola konštatovaná nízka hladina iritujúcich látok a nebol zaznamenaný zápach charakteristický pre prírodné oleje vystavené vyšším teplotám. Všetky tieto pozitívne faktory je možné na základe opakovaných pokusov jednoznačne dať do súvislosti s už spomenutým nedeformovaným priebehom destilačnej krivky a ďalšími vlastnosťami zmesovej bionafty. Uvedené kvalitatívne parametre zmesového paliva zabezpečujú tiež vytváranie optimálnej disperzie paliva vo valci motora, ktorá zabezpečuje nízku teplotu samovznietenia a takmer ideálne odparovanie a prehorievanie častíc paliva, ktoré sa vytvárajú vo valci motora po vstreknuti paliva. Všetky tieto faktory majú za následok mimoriadne priaznivú prácu motora z hľadiska mechanického, energetického i z hľadiska znečisťovania životného prostredia emisiami škodlivých látok.590 for diesel. A typical characteristic of said distillation curve is that it is continuously followed by a MERO distillation curve and is not deformed by the addition of MERO. The formulated blended biodiesel compliant with CEC L 33-A-93 biodegradability was also used as a fuel to test the exhaust emissions of the three vehicles monitored. Compared to the reference fuel, a reduction in CO content of 21 to 25%, HC of 22 to 35%, NO, of 2 to 5%, of particulate matter (Pm) of 25 to 35% was found. The extractable matter content of the particles decreased on average to 140% of the reference fuel content, and the PAH content decreased by an average of 58%. Engines with this fuel worked soft, with the necessary ability to start at reduced temperatures. Subjectively, a low level of irritants was noted and no odor characteristic of natural oils exposed to higher temperatures was noted. All these positive factors can be unambiguously related to the already mentioned undeformed course of the distillation curve and other properties of the blended biodiesel. The above-mentioned blend fuel quality parameters also ensure the formation of an optimal dispersion of fuel in the engine cylinder, which provides a low auto-ignition temperature and an almost ideal evaporation and overheating of the fuel particles that are formed in the engine cylinder after fuel injection. All these factors result in an extremely favorable engine operation in terms of mechanical, energy, and environmental pollution by harmful emissions.

Príklad 4Example 4

Surový repkový olej, obsahujúci prevažne estery mastných kyselín s glycerínom, bol transesterifikovaný kvasným etylalkoholom, získaným z prírodných obnoviteľných surovín, čím boli získané etylestery mastných kyselín repkového oleja (EERO). Prečistením tohto produktu destiláciou za zníženého tlaku bola získaná zložka, ktorá v zmesi s ropnou frakciou bola použitá na prípravu bionafty vyhovujúcej súčasným i perspektívnym environmentálnym požiadavkám. Výhodou je skutočnosť, že všetky suroviny na prípravu neuhľovodíkovej zložky boli získané z obnoviteľných zdrojov uhlíka. Ďalšou výhodou je skutočnosť, že destilačné krivky MERO a EERO sa líšia len v celkom bezvýznamných detailoch, rovnako ako ich ostatné fyzikálne parametre.Crude rapeseed oil, containing predominantly fatty acid esters of glycerin, was transesterified with fermented ethyl alcohol obtained from naturally renewable raw materials to give ethyl rapeseed fatty acid esters (EERO). Purification of this product by distillation under reduced pressure yielded a component which, in admixture with the petroleum fraction, was used to prepare biodiesel meeting current and prospective environmental requirements. The advantage is that all raw materials for the preparation of the non-hydrocarbon component were obtained from renewable carbon sources. Another advantage is that the distillation curves MERO and EERO differ only in insignificant details, as do their other physical parameters.

Bolo pripravené zmesové palivo z 34 % hmotn. EERO a 66 % hmotn. ropnej frakcie podľa príkladu 3.A blend fuel of 34 wt. % EERO and 66 wt. of the oil fraction according to Example 3.

S takto pripraveným palivom boli uskutočnené emisné testy so štandardnou skupinou troch vozidiel, ktoré boli skúšané vo všetkých pokusoch opísaných v predloženom vynáleze. Bolo zistené, že rozdiel v zložení emisií oproti príkladu 3 je v rámci bežných experimentálnych chýb. Z toho je možné odvodiť, že EERO sa správajú pri ich použití ako zložiek paliva do vznetových motorov rovnako ako MERO.With the fuel thus prepared, emission tests were carried out with a standard group of three vehicles, which were tested in all the experiments described in the present invention. The difference in the composition of the emissions compared to Example 3 was found to be within the normal experimental errors. From this, it can be deduced that EEROs behave in the same way as MERO when used as a fuel component in diesel engines.

Príklad 5Example 5

Uhľovodíkové palivo charakterizované v príklade 2 bolo podrobené katalytickej rafinácii za tlaku 5,5 MPa. Zo získaného produktu bola vydestilovaná frakcia, ktorej destilačná krivka je totožná s údajmi uvedenými v príklade 3. Táto frakcia sa však oproti palivu uvedenému v príklade 3 zásadne líši v chemickom zložení, a to predovšetkým obsahom síry zníženým na 0,005 % hmotn., celkovým obsahom aromatických uhľovodíkov zníženým na 9,8 % hmotn. a obsahom polyaromatických uhľovodíkov obsahujúcich v molekule 3 a viac aromatických kruhov zníženým na 0,04 % hmotn. Z takto získaného hĺbkovo rafinovaného pro duktu bola prídavkom MERO zodpovedajúcom ČSN 65 6507 pripravená zmesová bionafta obsahujúca 69,5 % hmotn. uhľovodíkového podielu a 30,5 % hmotn. MERO, ktorá bola použitá na testovanie vybraných troch vozidiel z hľadiska obsahu a zloženia emisií škodlivých látok vo výfukových plynoch. V porovnaní s príkladom 3 boli dosiahnuté rovnaké výsledky klasických emisií CO a HC. Došlo však k ďalšiemu zníženiu obsahu NO, o 7 až 9 % oproti štandardnému palivu a obzvlášť k zníženiu množstva časticových emisií (Pm) o 43 až 48 %. Obsah PAU v emisiách sa znížil o 58 až 62 %. Použité palivo ovplyvňovalo priaznivo ďalšie parametre činnosti motora tak, ako bolo už uvedené v príklade 3.The hydrocarbon fuel characterized in Example 2 was subjected to catalytic refining at a pressure of 5.5 MPa. From the product obtained, a fraction whose distillation curve is identical to that of Example 3 was distilled off. However, this fraction differs substantially in the chemical composition from the example 3 fuel, in particular the sulfur content reduced to 0.005% by weight, the total aromatic content. % hydrocarbons reduced to 9.8 wt. and a content of polyaromatic hydrocarbons containing in the molecule 3 and more aromatic rings reduced to 0.04 wt. Mixed biodiesel containing 69.5 wt.% Was prepared from the thus obtained deeply refined product by the addition of MERO corresponding to CSN 65 6507. % hydrocarbon fraction and 30.5 wt. MERO, which was used to test selected three vehicles for the content and composition of pollutant emissions in the exhaust. Compared to Example 3, the same results for conventional CO and HC emissions were achieved. However, there has been a further reduction in the NO content of 7 to 9% compared to the standard fuel, and in particular a reduction in particulate emissions (Pm) of 43 to 48%. PAHs in emissions decreased by 58 to 62%. The fuel used favorably influenced other engine performance parameters as already described in Example 3.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Výroba zmesovej bionafty spôsobom podľa vynálezu je ľahko realizovateľná tak z hľadiska získania jej zložky pochádzajúcej z prírodných obnoviteľných zdrojov, ako aj z hľadiska získavania a úpravy uhľovodíkovej zložky pochádzajúcej z neobnoviteľných fosílnych surovín, pričom vyrobená bionafta je bez ďalších úprav využiteľná ako palivo do vznetových motorov osobných a nákladných automobilov, autobusov a ďalších dopravných a manipulačných mechanizmov a na generovanie elektrickej energie a tepla, obzvlášť výhodne využitia v mestských aglomeráciách a uzavretých priestoroch, kde sa takto výrazne znižujú emisie škodlivých látok a dosahuje podstatné zlepšenie pracovného a životného prostredia.The production of blended biodiesel by the process of the present invention is readily feasible both in terms of obtaining its component derived from natural renewable sources and in terms of obtaining and treating a hydrocarbon component derived from non-renewable fossil raw materials, the produced biodiesel being usable as fuel for personal diesel engines and trucks, buses and other transport and handling mechanisms, and for generating electricity and heat, particularly advantageous use in urban areas and confined spaces, where pollutant emissions are greatly reduced and the working and living environment is significantly improved.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Mixed biodiesel for use as a diesel fuel, based on a mixture of fatty acid esters present in natural renewable carbon sources, in particular low-aliphatic alcohol oils and fats and in a hydrocarbon mixture derived from non-renewable fossil carbon sources, characterized in that: a hydrocarbon mixture is used in which 10% vol. is distilled after the distillation test. min. 175 ° C to 205 ° C, 65% v / v min. 240 ^° C to 260 ° C, 95% v / v in the range of 295 ° C to 310 ° C and the density of the hydrocarbon mixture is in the range of 805 kg. m ³ to 825 kg. m ^'3, at 15 ⁰ C.

Mixed biodiesel according to claim 1, characterized in that a hydrocarbon mixture is used in which 10% by volume of distilled oil is distilled after distillation. hydrocarbon mixture at 190 ° C, 65% vol. at 250 C and 95% vol. at 300 ° C and the density of the hydrocarbon mixture is 815 kg. m 'teplotel5 at ³ ° C.

The blended biodiesel according to claims 1 and 2, characterized in that it contains 25 wt. % to 45 wt. ester components.

The blended biodiesel according to claims 1 to 3, characterized in that it comprises 30 wt. % to 40 wt. ester components.

5. The blended biodiesel according to claim 1, wherein the hydrocarbon mixture comprises below 0.01% by weight. % sulfur, below 10 wt. % of aromatic hydrocarbons and below 0.05 wt. polyaromatic hydrocarbons having three or more aromatic rings per molecule.