Композиція, що збільшує згоряння палива у вигляді зрідженого нафтового газу, паливна суміш та спосіб спалювання такого палива

1 Композиція, ЩО збільшує згоряння палива у вигляді зрідженого нафтового газу (ЗНГ), яка містить щонайменше один каталізатор з оксиду металу, диспергований у рідкому органічному носи, сумісному з паливом ЗНГ, зазначений каталізатор з оксиду металу являє собою суміш оксиду хрому (СгзОз) і оксиду кобальту (СО3О4), а зазначений рідкий органічний носій включає головним чином розчинник Стоддарда, а також емульгатор для диспергування каталізатора з оксиду металу у розчиннику Стоддарда та у паливі ЗНГ при додаванні в останнє 2 Композиція за П 1, яка відрізняється тим, що каталізатор з оксиду металу сполучений із паливом ЗНГ у співвідношенні 1-50 частин на мільйон частин 3 Композиція за П 1, яка відрізняється тим, що каталізатор з оксиду металу диспергований у зазначеному рідкому органічному ноем у співвідношенні меншому 1,0 мас % 4 Композиція за П 1, яка відрізняється тим, що зазначений рідкий органічний носій додатково містить щонайменше одне високотемпературне мастило і поверхнево-активну речовину 5 Композиція за п 4, яка відрізняється тим, що зазначений рідкий органічний носій включає як зазначене високотемпературне мастило легке масло з температурою займання щонайменше 400 °F (204 °С) 6 Композиція за П 1, яка відрізняється тим, що зазначений каталізатор з оксиду металу сполучений із зазначеним паливом ЗНГ у співвідношенні 10-30 частин на мільйон частин 7 Композиція за П 1, яка відрізняється тим, що вона сполучена із зазначеним паливом ЗНГ у КІЛЬКОСТІ, достатній для досягнення показника викиду NOX при спалюванні палива ЗНГ, дорівнюючому або меншому 0,11 г на кілограм палива ЗНГ 8 Паливна суміш палива у вигляді зрідженого нафтового газу (ЗНГ) і дисперсії каталізатора з оксиду металу у рідкому органічному носи, сумісному з паливом ЗНГ, яка відрізняється тим, що зазначений каталізатор з оксиду металу містить щонайменше один оксид, вибраний з групи, що складається з оксиду лужноземельного металу та оксиду перехідного металу, а зазначений рідкий органічний носій містить головним чином розчинник Стоддарда, а також емульгатор для диспергування каталізатора з оксиду металу у розчиннику Стоддарда та у зазначеному паливі ЗНГ 9 Паливна суміш за п 8, яка відрізняється тим, що зазначений рідкий органічний носій містить 3-5 об'ємних відсотки високотемпературного мастила, 3-5 об'ємних відсотки поверхнево-активної речовини, 1-3 об'ємних відсотки емульгатора, а решту розчинник Стоддарда 10 Спосіб спалювання палива у вигляді зрідженого нафтового газу (ЗНГ), що включає стадії сполучення палива ЗНГ з дисперсією каталізатора з оксиду металу у рідкому органічному носи, сумісному з паливом ЗНГ, і спалювання палива ЗНГ і зазначеної дисперсії при температурі нижче 1500 °С, причому зазначений каталізатор з оксиду металу включає щонайменше один оксид, вибраний з групи, що складається з оксиду лужноземельного металу та оксиду перехідного металу, а зазначений органічний носій включає головним чином розчинник Стоддарда і емульгатор для диспергування каталізатора з оксиду металу у розчиннику Стоддарда та у паливі ЗНГ Винахід відноситься до каталітичної композиції, яка збільшує згоряння палива, і способів її одержання та використання Більш того, винахід відноситься до каталітичної присадки, яку сполу О ю 51740 чають із паливом, таким, як LPG (зріджений нафтовий газ), бензин і легке дизельне паливо, для більш ефективного згоряння палива з меншими шкідливими викидами, та до способів одержання і використання присадки Заявник раніше випустив у продаж присадку, що збільшує згоряння, особливо придатну для карбюрованих LPG-спалювальних систем для двигунів внутрішнього згоряння, таких, як двигуни на вилочних навантажувачах і подібні Ця присадка (добавка) відома під торговою маркою CGX-4® Цей продукт містить суміш високотемпературного мастила, такого, як легке масло з високою температурою займання, щонайменше одну миючу речовину або поверхнево-активну речовину і щонайменше один емульгатор, включаючи полярний розчинник, такий, як один або більше спиртів, у прийнятному органічному носи, такому, як розчинник Стоддарда Винахід являє собою удосконалення присадки CGX-4®, що дозволяє здійснювати більш повне окислювання палива в процесі горіння порівняно з присадкою CGX-4® з метою підвищення виходу енергії і зниження викидів моноокису вуглецю, макрочасток неспалених вуглеводнів та їм подібних і яке дозволяє здійснювати процес згоряння більш стабільно при більш низьких температурах, знижуючи за рахунок цього викиди окислів азоту (NOX) ВІДПОВІДНО ДО винаходу пропонується композиція, яка збільшує згоряння вуглеводневого палива, що містить щонайменше один каталізатор з окислу металу, диспергований у рідкому органічному носи, сумісному з вуглеводневим паливом Більш прийнятно, щоб каталізатор з окислу металу містив щонайменше один окисел лужноземельного металу або окисел перехідного металу і, найбільш прийнятне, щоб каталізатор з окислу металу був вибраний з групи, що складається по суті з окису хрому, окису магнію, окису марганцю, окису кобальту, окису заліза та їхніх сумішей Органічний посіп переважно містить розчинник Стоддарда Композиція переважно містить також поверхневоактивну речовину, емульгатор, такий, як полярний органічний розчинник, і високотемпературне мастило Окисел (окисли) металу виконує(ють) функцію каталізатора процесу горіння вуглеводневого палива, і при додаванні навіть у дуже маленьких кількостях, наприклад, 1-50 частин на мільйон частин, ефективний у досягненні практично повного окислювання палива та зниженні забруднювальних викидів, зумовлених неповним окислюванням Каталітичне горіння вуглеводневого палива з окислом (окислами) металу ВІДПОВІДНО ДО винаходу має пов'язану з ним (ними) велику теплову інерцію, в результаті чого нижня межа стабільності полум'я процесу горіння знижується, дозволяючи використовувати більш низькі температури горіння і мінімізуючи утворення викидів NOX ВІДПОВІДНО ДО винаходу пропонується також спосіб спалювання вуглеводневих палив, що включає стадії сполучення вуглеводневого палива з дисперсією каталізатора з окислу металу у рідкому органічному носи, сумісному з вуглеводневим паливом, і спалювання сполучених вуглеводневого палива і каталітичної дисперсії при максимальній температурі нижче 1500°С Більш прийнятне каталізатор з окислу металу включає щонайменше один окисел перехідного металу і окисел лужноземельного металу і найбільш прийнятне каталізатор з окислу металу вибирають з групи, що складається по суті з окису хрому, окису магнію, окису марганцю, окису кобальту, окису заліза та їхніх сумішей, органічний носій включає щонайменше один розчинник Стоддарда, а каталітична дисперсія включає поверхнево-активну речовину, полярний органічний розчинник і високотемпературне мастило, коли процес горіння є карбюрованим процесом горіння у двигуні внутрішнього згоряння Метою винаходу є одержання каталітичної присадки, що збільшує згоряння, для вуглеводневих палив, таких, як LPG (зріджений нафтовий газ), бензин і дизельне паливо, яка дозволяє досягти практично повного окислювання палива навіть у тому випадку, коли паливо містить значну КІЛЬКІСТЬ ДОМІШОК, таких, як незв'язана вода, пропілен, довголанцюжкові вуглеводні і т д Другою метою є одержання збільшуючої згоряння присадки для вуглеводневих палив, що значно знижує або усуває ШКІДЛИВІ ВИКИДИ, ЯКІ зви чайно викликаються неповним окислюванням, зменшуючи при цьому викиди NOX Іншою метою є одержання сприяючої спалюванню присадки, яка може бути легко та економічно отримана і сполучена з вуглеводневими паливами Наступною метою є створення способу спалювання вуглеводневого палива разом із присадкою, що збільшує згоряння, з метою зниження шкідливих викидів, пов'язаних з повнотою окислювання, і зниження утворення та викидів NOX Докладний опис більш прийнятних варіантів здійснення Каталізатор, що збільшує згоряння палива, ВІДПОВІДНО до винаходу містить щонайменше один окисел металу і переважно щонайменше один окисел лужноземельного металу або окисел перехідного металу з групи, яка включає окис хрому, окис магнію, окис марганцю, окис кобальту, окис заліза та їхні суміші Ці окисли металів є дуже ефективними при використанні як збільшуючі згоряння палива каталізатори, оскільки ці сполуки не тільки сприяють повному окислюванню вуглеводнів, але також дозволяють здійснювати процес спалення при більш низьких температурах, які не є сприятливими для утворення NOX, і мають добру термостійкість Процес окислювання при традиційному полум'яному горінні палива, такого, як LPG, являє собою гомогенну реакцію, що відбувається в обсязі газової фази Завдяки уведенню каталізатора в процес горіння відбувається також гетерогенне окислювання на поверхні каталізатора За допомогою вибору придатного каталізатора можна знизити енергію активації, необхідну для проходження гетерогенної каталітичної реакції, до рівня, значно меншого за той, що потрібний для чистого гомогенного процесу горіння Наприклад, для горіння легкого вуглеводневого палива, такого, якпропан, 51740 енергія активації некаталізованої гомогенної окисної реакції складає приблизно 25-50Ккал/г-моль, у той час як для гетерогенної каталітичної окисної реакції вона складає приблизно 11-15Ккал/г-моль Прийнятні швидкості реакції гетерогенного (каталітичного) окислювання можуть бути досягнуті при температурах і концентраціях палива значно менших, ніж ті, що потрібні для здійснення гомогенної (некаталітичної) реакції У каталітичній камері згоряння реакція в початковій частині прошарку, що горить, є головним чином каталітичною, і швидкість її регулюється швидкістю поверхневої реакції При посиленні каталітичної реакції температура газу та поверхні і константа швидкості поверхневої реакції (яка зростає за експонентою з підвищенням температури) швидко стає настільки великою, що швидкість перенесення реагентів до поверхні каталізатора стає регулюючим чинником каталітичної реакції Після цього загальна швидкість гетерогенної реакції регулюється швидкістю масоперенесення до поверхні каталізатора Швидкість вивільнення енергії у регульованому режимі масоперенесення є звичайно величиною меншою, ніж та, що досягається в традиційних (некаталпичних) факелах При досить високих температурах, яких швидко досягають у процесі горіння, гомогенні реакції ІНІЦІЮЮТЬСЯ додатково до гетерогенних каталітичних реакцій, потім процес горіння швидко підходить до завершення і досягаються швидкості вивільнення енергії, порівнянні з традиційними факелами При використанні каталізатора з окислу металу ВІДПОВІДНО до винаходу можна здійснювати процес спалення вуглеводневих палив, таких як LPG, бензин, дизельне паливо і нафтове паливо, при досить низьких впускних температурах і при малих еквівалентних відношеннях, таких, в результаті яких процес горіння і ВИХІДНІ температури викидів від процесу згоряння є достатньо низькими, так що утворення NOX мінімізується, проте згоряння досягає майже 100% повноти, внаслідок чого спостерігаються незначні порівняно з неповним окислюванням викиди Використання експериментальної каталітичної камери згоряння, окислів лужноземельного металу - магнію і перехідних металів - хрому, марганцю, кобальту, заліза та їхніх сумішей дає оптимальні каталітичні результати 3 них найбільш активним каталізатором була бінарна суміш окислу хрому та окислу кобальту (СГ2О3-СО3О4), яка дала повні конверсію/окислювання дуже бідних паливних сумішей LPG і еквівалентне відношення, дорівнююче 0,196, при низьких впускних температурах - нижче 850°С Було виявлено, що ця каталітична суміш є придатною в дуже широкому діапазоні еквівалентних відношень і впускних температур при спалюванні LPG, одночасно при використанні цього каталізатора показник викиду NOX ніколи не перевищує 0,11г на кілограм палива Такий показник викиду є значно меншим (величина на порядок менше), ніж той, що досягається в традиційних системах спалювання LPG, включаючи системи з використанням раніше відомої присадки Заявника, що збільшує згоряння При використанні описаних окислів лужно земельних металів і перехідних металів згоряння в деяких випадках було повним, а в інших випадках неповним У тих випадках, у яких досягалося повне згоряння, показники викиду NOX, моноокису вуглецю і кезгорілих вуглеводнів були дуже низькими Концентрації моноокису вуглецю і незгорілого вуглеводню були настільки низькими, що вони були виявлені методом газової хроматографії, а показник викиду NOX був завжди нижче 0,11г на кілограм палива Утих випадках, коли згоряння було неповним, звичайно внаслідок здійснення процесу в умовах кінетичного або масопереносного регулювання/обмежень, головним забруднювачем були незгорілі вуглеводні У деяких випадках, коли ВИХІДНІ температури були високими і згоряння було неповним, спостерігалися незначні КІЛЬКОСТІ моноокнсу вуглецю КІЛЬКІСНО ВИКИДИ N O X завжди були дуже низькими і, як було виявлено, строго залежали від температури, але не перевищували 0,11г на кілограм палива Для сполучення каталізаторів з окислу металу з вуглеводневими паливами каталізатори попередньо диспергують у відповідному органічному середовищі, сумісному з вуглеводневим паливом Для LPG каталізатори з окислу металу можуть бути ретельно дисперговані в розчиннику Стоддарда і переважно у розчиннику(ах) Стоддарда разом з високотемпературним мастилом, миючою або поверхнево-активною речовинами і полярним розчинником, таким, як спирт Для досягнення оптимальних умов згоряння необхідні лише дуже незначні КІЛЬКОСТІ каталізаторів з окислу металу При додаванні до вуглеводневого палива каталізатора з окислу металу в КІЛЬКОСТІ 1-50 частин, переважно - 10-30 частин, на мільйон частин може бути досягнуте повне або практично повне окислювання/згоряння палив при досить низьких впускних температурах і малих еквівалентних відношеннях, коли викиди моноокису вуглецю, особливо незгорілих вуглеводнів, і NOX зменшуються, а вихід енергії для вибраної КІЛЬКОСТІ палива підвищується Тонкі порошки окислів металів можуть бути дисперговані в розчиннику Стоддарда При диспергуванні порошків окислів металів у CGX-4® належному диспергуванню порошку окислу металу в органічному середовищі сприяють миюча речовина/поверхнево-активна речовина і/або полярний розчинник Наприклад, для досягнення описаних вище характеристик згоряння до CGX-4® може бути додана дисперсія каталізатора(ів) з окислу металу, яка містить 0,5-5мас % порошку окислу металу в розчиннику Стоддарда, у співвідношенні 3-5об % дисперсії на 95-97об % CGX-4® Каталітичну модифіковану присадку, що збільшує згоряння, далі з'єднують з вуглеводневим паливом, таким, як LPG, у співвідношенні 0,5-2,0 рідинних унцій на 10,0 галонів Хоча можуть бути додані більш високі концентрації каталізатора(ів), вони надалі не поліпшують характеристик згоряння, натомість здорожчують одержання каталітичної присадки Присадка є змішуваною і сумісною з паливом LPG і легко з'єднується з ним простим заливанням відповідної КІЛЬКОСТІ присадки у бак з паливом 7 51740 LPG, наприклад, заливаючи 1 унцію у бак на 10 галонів, заливаючи бак на 55 галонів у бак на 70000 галонів і т д Присадка ВІДПОВІДНО ДО винаходу особливо ефективна при використанні з карбюраторною LPG-паливною системою у двигунах внутрішнього 8 згоряння Присадка також є ефективною при використанні з іншими паливами, такими, як бензин, дизельне паливо, нафтове паливо і т д , ї в інших типах систем спалювання, таких як некарбюраторні системи спалювання ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71