Паливна композиція для карбюраторних двигунів

Паливна композиція для карбюраторних двигунів на основі кисневмісних вуглеводнів, яка відрізняється тим, що як кисневмісні вуглеводні містить відходи спиртового виробництва: аліфатичні спирти з ефірами і альдегідами - водну або безводну фракцію головну етилового спирту, та очищену дистиляцією фракцію вищих спиртів - оливу сивушну, та додатково містить етери або газовий конденсат, при такому оптимальному співвідношенні компонентів, об. %: аліфатичні спирти з ефірами і альдегідами - водна або безводна фракція головна етилового спирту 45-80 очищена дистиляцією фракція вищи х спиртів - олива сивушна 12-32 етери або газовий конденсат 8-18. Винахід належить до галузі оборонної техніки, до галузі промислової техніки, авіаційного і автомобільного транспорту, до галузі сільськогосподарської техніки. Аналогом нашим винаходам є нафтове паливо для двигунів внутрішнього згорання, зокрема різні види бензинів для карбюраторних двигунів. Загальновідомо, що світові запаси нафти вичерпні. За розрахунками вчених їх вистачить на 50-100 років. Тому науковці світу наполегливо шукають альтернативу нафті. Ця альтернатива у якійсь мірі нами вже знайдена. Знайдені щорічно відтворювані джерела рідкого рослинного палива для двигунів внутрішнього згорання та турбореактивних двигунів. Із літературних джерел відомо, що найближчими аналогами до наших винаходів є спиртові палива [Терентьев Г. А., Тюков В. M., Смаль Ф. В., Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. - Москва, «Химия», 1989, С. 149-154]. Метиловому і етиловому спиртовим паливам властиві серйозні недоліки: понижена теплота згорання, висока теплота випаровування і низький тиск насичених парів. Низький тиск насичених парів і висока теплота випаровування спиртів роблять неможливим запуск карбюраторних двигунів при температурах нижче +10°C. Для покращання запуску карбюраторних двигунів встановлюють пускові підігрівачі, додають 4-6% ізопентану або 68% диметилового ефіру. Відомі палива [A. K. Варт та інші. Автомобільні палива. Довідник. -Київ, 1999. C. 80-82], які складаються із суміші бензину, спиртів й інших компонентів і присадок. Тетраетилсвинець (етилова рідина), який є антидетонаційною присадкою до нафтових бензинів, є сильно токсичною речовиною (ГДК 0,005мг/м 3 повітря, ЛД50 12,7мг/кг для щурів). Метанол теж відноситься до сильно токсичних речовин. ГДК 5мг/м 3 повітря, а 30мл є смер (19) UA (11) 84490 (13) C2 (21) a200703249 (22) 27.03.2007 (24) 27.10.2008 (46) 27.10.2008, Бюл.№ 20, 2008 р. (72) ЗДРАВКО БРОНІСЛАВ ЙОСИФОВИЧ, UA, ПИВОВАР ВАЛЕРІЙ ПАВЛОВИЧ, UA, ОЛЕКСІВ ЙОСИП ДМИТРОВИЧ, U A (73) ЗДРАВКО БРОНІСЛАВ ЙОСИФОВИЧ, U A (56) US 2001/0045053, A1, 29.11.2001 DE 3033220, A1, 01.04.1982 KR 20030077774, 04.10.2003 UA 52551, A, 16.12.2002 UA 13086, U, 15.03.2006 UA 73744, C2, 15.09.2005 RU 2106391, C1, 10.03.1998 RU 2120470, C1, 20.10.1998 US 2104021, A, 24.04.1935 US 4356001, A, 26.10.1982 Гутаревич Ю.Ф. та ін. Етиловий спирт як моторне паливо // Автошля ховик України. - 1999. - № 1. - С. 7-10 3 84490 тельними для людини. Використання полегшеної нафти чи бензинів достатньо не знижує концентрації CO, HC, ароматичних вуглеводнів (бензол, толуол, ксилол і т. п.) у вихлопних газах. Відомим є спосіб одержання рідкого палива, захищений [патентом України №52551 А, кл. 6C10L1/02, C10Ll/10,C10Ll/18, on. 16.12.2002, Бюл. №12, 2002p.] і обраний нами як один із прототипів. 1. Спосіб за прототипом включає змішування насичених або ненасичених вуглеводнів з кисневмісними компонентами. Спочатку змішують 1030% від об'єму ефіру, який має два ланцюжки вуглеводневих гр уп з числом атомів вуглецю від 6 і вище, з 40-60% від об'єму насичених або ненасичених вуглеводнів, після чого додають 10-50% від об'єму одноатомні спирти з числом вуглеводнів 211. 2. Спосіб за п.1 ще включає 1/2 або більше відсоткового об'єму насичених або ненасичених вуглеводнів. 3. Спосіб за пп.1, 2 ще додатково включає один з одноатомних спиртів з розгалуженим ланцюжком. 4. Спосіб за п.3 конкретно включає ізопропіловий або ізобутиловий спирт. 5. Спосіб за пп.1, 4 ще додатково включає один із видів ефірів: метил-трет-бутиловий, третаміл-метиловий і дибутиловий. 6. Спосіб за пп.1, 5 більш конкретно вказує на те, що як насичені або ненасичені вуглеводні використовують полегшену нафту чи бензин, який містить ароматичні вуглеводневі компоненти в об'ємі 2% або менше. У якості недоліків цих способів слід вказати на те, що дані способи одержання рідкого палива характеризуються розпливчатим процентним співвідношенням компонентів. Ці способи вимагають застосування дорогих індивідуальних хімічних реактивів, включають нафтові бензини або полегшену нафту з домішками ароматичних вуглеводнів. Зразки рідкого палива не піддавалися аналізам їх фізико-хімічних властивостей, а також не досліджувалися їхні енергетичні потужності на двигунах. Крім того, на жодний зразок палива не вказується його собівартість. Також до недоліків слід вказати і те, що застосування ненасичених вуглеводнів призводить до їх полімеризації і до збільшення концентрації фактичних смол. Другим найбільш близьким прототипом нашому винаходові є „Паливна композиція", яка захищена [патентом України №13086 U, кл. МПК (2006), C10L1/00; оп. 15.03.2006р.] Дана паливна композиція містить аліфатичний спирт, рідку суміш вуглеводнів і простий ефір. Компоненти паливної композиції використовуються у наступних співвідношеннях, об.%: аліфатичний спирт 50-90 рідка суміш вуглеводнів 10-30 простий ефір 5-15. До недоліків наведеної композиції слід віднести наступні факти: 1. У її складі знаходяться 10-30об.% бензинів (бензин газовий, бензин „галоша", бензин нафтовий), які аж ніяк не відносяться до відновлюваль 4 ної сировини рослинного походження. Не відноситься до відновлювальної сировини і метил-третбутиловий е фір або етил-трет-бутиловий ефір, які є індивідуальними, дорогими хімічними реактивами. Тому у приведеному патенті не вказується собівартість запропонованих зразків паливної композиції. 2. Крім того, термін „простий ефір" є тривіальною назвою, а не науково-хімічною. Цей термін слід було би конкретизувати: метил-третбутиловий або етил-трет-бутиловий ефір, які використано як інгридієнти паливної композиції. Ці ефіри давно відомі у літературі як антидетонатори бензинів [P.І. Паславський, О.С. Миронюк, С.Й. Ковалишин. Практикум з паливно-мастильних та інших експлуатаційних матеріалів. - Львів, 2005, C. 17]. Також відомо, що вони сильно підвищують октанове число (ОЧ). 3. У даній паливній композиції використовуються давно відомі компоненти з інших паливних композицій і лише змінено їх об'ємне співвідношення. В основу нашого винаходу покладена задача створити спосіб одержання справді альтернативного рідкого рослинного палива, в якому відсутні будь-які нафтопродукти, яке можна було б виготовляти у великих промислових масштабах, яке по собівартості не перевищувало б нафтові бензини, яке за рахунок технологічних особливостей було б екологічно чистим паливом і виготовлялося б із відновлювальної рослинної сировини. Поставлена задача вирішується тим, що паливна композиція, яка містить водну або безводну фракцію головну етилового спирту (ефіроальдегідну фракцію (ЕАФ), як основу, додатково включає ще очищену дистиляцією (перегонкою) фракцію вищих спиртів (ФВС), яку у виробничій практиці на спиртових заводах називають „оливою сивушною", і один з ефірів: диметиловий, диетиловий, дибутиловий, трет-аміл-бутиловий, метилтрет-бутиловий, етил-трет-бутиловий або зріджений газ чи газовий конденсат. Фракція головна етилового спирту згідно ТУ У 18.401-97, або інакше її називають ефіроальдегідною фракцією, складається із етилового спирту (81%), ефірів (3,8%), альдегідів (4,5%), метанолу (1,5%) і води (8%). Вона є відходом спиртового виробництва на спиртових заводах. Фракція головна етилового спирту являє собою легкозаймисту рідину з температурою спалаху 18°C і температурою самозаймання 400°C. Ця фракція відноситься до четвертого класу небезпечних речовин за ГОСТ 12.1.007, як і етиловий спирт. Фракція вищих спиртів („олива сивушна") складається із пропілового, ізопропілового, бутилового, ізобутилового, амілового та ізоамілового спиртів. Олива сивушна є відходом спиртового виробництва на спиртових заводах згідно ГОСТ 17071-91 „Масло сивушное". Вищеназвані високомолекулярні спирти практично не розчинні у воді і спливають над водою, утворюючи шар, який подібний на рослинну олію. Тому фракцію вищих спиртів у практиці спиртового виробництва називають „оливою сивушною" [Цирлин Ю. А. "Ректификация 5 84490 спирта и фурфурола." - „Лесная промышленность", Москва, 1972, С. 18-21]. Фракція вищих спиртів („олива сивушна") відноситься до третього класу небезпечних речовин за ГОСТ 12.1.007. Гранично допустима концентрація парів оливи сивушної у повітрі робочої зони становить 10мг/м 3. У якості вуглеводнів також використовуються ефіри (або зріджений газ, або газовий конденсат). Інгредієнти нашої паливної композиції використовують у наступних оптимальних діапазонах і співвідношеннях між собою: аліфатичні спирти з ефірами і альдегідами 45-80об.%, фракція вищих спиртів ("олива сивушна") 12-32об.%, ефіри (або зріджений газ, або газовий конденсат) 8-18 об.%. Висока взаємна розчинність використаних інгредієнтів дозволяє створювати широкий діапазон сумішей із них і, таким чином, відтворювати необхідні, задані фізико-хімічні властивості паливних композицій. Наша паливна композиція відрізняється від інших композицій наступними перевагами: 1. Спрощення і здешевлення процесу виготовлення та економічність самої композиції досягається за рахунок того, що можна використовувати у великих кількостях відходи спиртових заводів: фракцію головну етилового спирту та очищену фракцію вищих спиртів "оливи сивушної". Дана композиція не містить жодних нафтопродуктів і є повною альтернативою нафтовим бензинам. 2. Ступінь чистоти спиртових фракцій має велике значення, бо шляхом їх дистиляцій ми позбавляємося від рослинних і альдегідних смол, які здатні забивати форсунки розпилення карбюраторного палива, а також від домішок води. 3. Паливна композиція без всяких добавок (присадок) характеризується високим октановим числом (98,1-99,4). 4. Оскільки основними компонентами паливної композиції є спирти з високим власним октановим числом, то вона не потребує застосування будьяких антидетонаторів. 5. Наша паливна композиція є гомогенною, безбарвною прозорою рідиною, лише у випадку застосування газового конденсату має жовтий колір і специфічний запах, тому вона не потребує застосування різних емульгаторів або спеціальних умов приготування. 6. Використовувані у нашій паливній композиції спирти, ефіри і альдегіди виробляються з рослинної вуглеводневмісної сировини, яка щорічно відтворюється. Тому при розвиненому виробництві етилового спирту, при розвиненому виробництві 6 високомолекулярних спиртів і ефірів із них, Україна буде мати гарантовану енергетичну незалежність. 7. Дана композиція не вимагає перероблення карбюраторних двигунів. 8. Собівартість 1 літра нашої паливної композиції, яка містить 13% об'ємних диетилового ефіру, в даний період часу становить 5 грн. 10 коп. 9. Композиція є екологічно чистим карбюраторним паливом, не містить отруйних речовин. Запропоновану паливну композицію готують шляхом прямого змішування водної або безводної фракції головної етилового спирту, очи щеної шляхом дистиляції (перегонки) фракції вищи х спиртів ("оливи сивушної") і одного із наведених раніше ефірів, або зрідженого газу, або газового конденсату. При прямому змішуванні безводної фракції головної етилового спирту і фракції вищи х спиртів ("оливи сивушної") з метиловим чи диетиловим ефірами, або з газовим конденсатом, чи зрідженим газом, виражено спостерігається тепловий ефект: суміш різко охолоджується. Нижче наведено склад деяких зразків нашої паливної композиції. Суміш 1. Шифр РКП 01-1-ЗЕ-0,6 ЕД Водна або безводна фракція головна етилового спирту (ефіро-альдегідна фракція (ЕАФ)) 65об.% Фракція вищих спиртів (очищена дистиляцією "олива сивушна"), (ФВС) 22об.% Диетиловий ефір (ДЕ) 13об. % Суміш 2. Шифр РКП ОЫ-ЗЕ-0,6 ET Водна або безводна фракція головна етилового спирту (ефіро-альдегідна фракція (ЕАФ)) 65об.% Фракція вищих спиртів(очищена дистиляцією "олива сивушна"), (ФВС) 22об.% Етил-трет-бутиловий ефір (ЕТБЕ) 13об. % Суміш 3. Шифр РКП 01-1-ЗЕ-0,6 ГК Водна або безводна фракція головна етилового спирту (ефіро-альдегідна фракція (ЕАФ)) 65об.% Фракція вищих спиртів(очищена дистиляцією "олива сивушна"), (ФВС) 22об.% Газовий конденсат (ГК) 13об. % Такі суміші добре змішуються з нафтовими бензинами, є повністю гомогенними при температурі 10-30°C, мають густину 790-811кг/м 3. Інші фізико-хімічні показники двох сумішей (1-ї і 3-ї) приведені у таблиці. Стендові випробовування цих двох сумішей під шифрами РКП 01-1-ЗЕ-0,6 ЕД і РКП 01-1-ЗЕ0,6 ГК проводились на стаціонарному карбюраторному двигуні марки "ЗИЛ-375". Зразки паливних композицій не містили жодних присадок. 7 84490 8 Таблиця Результати випробувань Найменування показника, розмірність 3 Густина при 20°С, кг/м у межах Детонаційна стійкість: Октанове число: За дослідним методом, не менше Фракційний склад: температура початку перегонки, °С. не нижче 10% переганяються при температурі, °С, не вище 50% переганяються при температурі. °С, не вище 90% переганяються при температурі, °С, не вище кінець кипіння, °С не вище залишок у колбі, %, не більше залишок і втрати, %, не більше Кислотність, мг КОН на 100см 3 бензину, не більше Концентрація фактичних смол в мг на 100см 3 бензину на місці споживання, не більше Масова частка сірки, %, не більше Випробування на мідній пластинці Наявність водорозчинних кислот та лугів Наявність механічних домішок та води Колір Значення показників: згідно з НД на продукцію 725-780 РКП 01-1-3Е-0,6 ГК РКП 01-1-3Е-0,6 ЕД 811 806 99,4 98,1 30 44 61 75 78 67 120 80 80 190 215 1,5 4,0 123 135 0,8 2,0 93 129 0,8 2,0 3 2,35 1,57 10,0 0,05 витримує відсутні відсутні безбарвний або блідо-жовтий 18,2 0,04 витримує відсутні відсутні 3,4 0,024 витримує відсутні відсутні жовтий світлий Примітка: 1. Протокол випробувань стосується тільки зразків, які підлягали випробуванню. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601