Композиція вуглецевого палива

1. Композиція вуглецевого палива, що включає складні ефіри жирних кислот, яка відрізняється тим, що вона додатково містить ізоаміловий спирт, ізопропілнітрат при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: ізоаміловий спирт 2,0-3,0 ізопропілнітрат 0,5-1,0 складний ефір жирних кислот решта. 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вона додатково містить ізобутиловий спирт при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: ізоаміловий спирт 2,0-3,0 ізопропілнітрат 0,5-1,0 ізобутиловий спирт 0,9-2,0 складний ефір жирних кислот 2 (19) 1 3 30027 4 10. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вона додатково містить нафтове дизпаливо з цетановим числом 45 при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: ізоаміловий спирт 2,0-3,0 ізопропілнітрат 0,5-1,0 нафтове дизпаливо 45-80 складний ефір жирних кислот решта. 11. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вона додатково містить нафтове дизпаливо з цетановим числом 45, а як складний ефір жирних кислот - складний ефір жирних кислот (після деструкції) при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: ізоаміловий спирт 2,0-3,0 ізопропілнітрат 0,5-1,0 нафтове дизпаливо 45-80 складний ефір жирних кислот (після деструкції) решта. Корисна модель відноситься до композицій рідких вуглецевих палив на основі компонентів, що включають вуглець, водень і кисень і які призначені для карбюраторних і дизельних двигунів. Відомі композиції вуглецевого палива [див. патент України N 7276 А, кл. 5 C10L1/10, 1994p.], які включають наступні компоненти: автомобільний бензин з октановим числом 76, газовий бензин; ізоаміловий, ізобутиловий чи бутиловий, ізопропиловий чи пропиловий спирти; метанол чи етанол та інші компоненти у різних відсоткових співвідношеннях. Недоліком цих композицій є те, що вони призначені тільки для живлення двигунів внутрішнього згорання й до їх складу, у значній кількості (більше 50%), входить паливо, яке вироблене з нафтової сировини, що обумовлює викиди в атмосферу продуктів згорання цього палива з великим умістом чадного газу, сірки та обумовлює досить велику ціну такого палива. Відома паливна композиція на основі вуглеводного палива з додаванням як антитоксичної присадки соснової олії у кількості 0,05...0,2мас.%, що приводить до зниження шкідливих викидів з відпрацьованими газами [див.: А.с. СРСР №514885 МПК C10L1/18. Опубл. 25.05.1976, Бюл. №19]. Недоліком відомої паливної композиції є недостатній вміст рослинної олії у паливній композиції, усього до 0,2мас.%. Відома паливна композиція з підвищеним вмістом олії рослинного походження (соснової олії) до 1,5мас.% [див.: А.с. СРСР №468947 МПК C10L1/04. Опубл. 30.04.1975, Бюл. №16]. Основним недоліком відомої паливної композиції є те, що недостатньо знижуються шкідливі викиди з відпрацьованими газами дизелів. Іншим недоліком є те, що не застосовуються спеціальні каталізатори для зниження шкідливих викидів із відпрацьованими газами. Відоме нафтове дизпаливо Л-02-62. Недоліком цього палива є те, що воно призначене тільки для живлення дизельних двигунів й виробляється з обмежених ресурсів нафтової сировини, що обумовлює швидке зростання його ціни. До складу нафтової сировини входить велика кількість сірки (до 6-10%), тому у викидах в атмосферу продуктів згорання цього палива завжди присутня сірка, що негативно впливає на екологію довкілля. Відома композиція вуглецевого палива [див патент України №18187, МПК: В01В 1/00, B01J 19/00, B01F 3/00, В02С 13/22, C10L 1/08, дата публікації: 16.10.2006, номер бюлетеня №10], яка включає складний ефір жирних кислот із рослинної сировини, метанол та каталізатор. Недоліком відомого складу вуглецевого палива є значний вміст у продуктах згорання цього палива чадного газу, й сажі. Як наслідок другим недоліком відомого складу вуглецевого палива є зменшення строків експлуатації двигунів та паливної апаратури, великі нагарні властивості палива за рахунок складу застосованих інгредієнтів, що забезпечують у композиціях малий уміст смолистих речовин, необхідне цетанове число й зниження температури початку кипіння палива. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення композиції вуглецевого палива, у якому шляхом зміни його складу та співвідношення його інгредієнтів забезпечується зниження у продуктах згорання палива чадного газу та сажі, збільшення строків експлуатації двигунів та паливної апаратури, зниження нагарних властивостей палива за рахунок вибору емпіричним шляхом інгредієнтів, що забезпечують у композиціях малий уміст смолистих речовин, необхідне цетанове число й зниження температури початку кипіння палива. Поставлена задача вирішується тим, що в композиції вуглецевого палива для дизельних двигунів, застосовано складні ефіри жирних кислот (метиловий, етиловий, ізоаміловий й інші ефіри жирних кислот). Новим у композиції вуглецевого палива є те, що вона додатково містить ізоаміловий спирт, ізопропилнітрат при наступному змісті компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% складний ефір жирних кислот - решта Застосування цих інгредієнтів і запропонованого співвідношення складу компонентів забезпечує композиції зниження температури початку кипіння палива й забезпечується стабільна робота двигуна при низьких температурах й низьких навантаженнях й холостому ході. При тривалій експлуатації дизельного двигуна на низькому навантаженні, 5 або при його роботі на холостому ходу, знижується температура поршнів двигуна. Метиловий (етиловий) ефір, що має високу температуру початку кипіння, частково осідає на поршнях, які остудилися й не випаровується і не запалюється при змішуванні його з черговою порцією повітря. Незгоріле паливо, поршневими кільцями переміщається донизу, попадає в картер і розбавляє собою мастило. У зв'язку з цим рекомендується більш часта заміна мастила у двигунах, що працюють на метиловому (етиловому) ефірові. Тому, найважливішою справою у технології приготування пального для дизельних двигунів із застосуванням метилового (етилового) ефіру є проблема зниження температури початку кипіння. В окремих варіантах реалізації композиція вуглецевого палива додатково до зазначених вище компонентів, може містити ізобутиловий спирт, при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% ізобутиловий спирт - 0,9-2,0мас.% складний ефір жирних кислот - решта Композиція вуглецевого палива, додатково до основного складу, може містити ізопропиловий спирт, пропиловий спирт, ізобутиловий спирт, бутиловий спирт, ізоаміловий спирт, при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% ізопропіловий спирт - 0,5-7,2мас.% пропіловий спирт - 0,5-9,9мас.% ізобутиловий спирт - 0,5-8,4мас.% бутиловий спирт - 0,5-2,1мас.% складний ефір жирних кислот - решта Кожний із застосованих нових інгредієнтів має деякою мірою комплекс своїх властивостей: цетанове число, тиск насиченого пару, температуру початку кипіння, вміст смол, розчинність, а також властивості впливати на ці показники в композиції з визначеними речовинами. Емпірично підібраний склад обраних інгредієнтів у композиції, з урахуванням взаємного впливу, забезпечує оптимальні величини цих показників для композиції у цілому. Композиція вуглецевого палива додатково до основного складу може містити перекис гептилу при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% перекис гептилу - 0,5-1,0мас.% складний ефір жирних кислот - решта Композиція вуглецевого палива додатково до основного складу може містити бутилнітрат при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% бутилнітрат - 0,5-1,0мас.% складний ефір жирних кислот - решта Композиція вуглецевого палива додатково до основного складу, може містити воду при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% 30027 6 вода - 0,5- 3,0мас.% складний ефір жирних кислот - решта Застосування цього інгредієнта крім поліпшення зазначених вище характеристик приводить до зниження нагарних властивостей палива за рахунок підвищення повноти згоряння, до збільшення цетанового числа палива й до зниження витрат палива на 100км. пробігу. В окремих варіантах реалізації композиція вуглецевого палива додатково може містити неіоногенну поверхнево активну речовину (ПАР) при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% вода - 0,5-3,0мас.% ПАР - 0,2-0,6мас.% складний ефір жирних кислот - решта Застосування цього інгредієнта приводить до зниження нагарних властивостей палива, прискорює процес змішування компонентів і подовжує період до розшаровування композиції. В окремих варіантах реалізації композиція вуглецевого палива додатково може містити поверхово активну речовину Олеокс - К при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% вода - 0,5-3,0мас.% Олеокс-К - 0,2-0,6мас.% складний ефір жирних кислот - решта При застосуванні зазначеної поверхово активної речовини показники додатково поліпшуються. В окремих варіантах реалізації композиція вуглецевого палива додатково може містити речовину за назвою "Суміш ізомерів ксилидинів" (ОСТ 6-14-74-87) при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% суміш ізомерів ксилидинів - 1,0-3,0мас.% складний ефір жирних кислот - решта В окремих варіантах реалізації композиція вуглецевого палива додатково може містити нафтове дизпаливо з цетановим числом 45 при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% нафтове дизпаливо - 45-80мас.% складний ефір жирних кислот - решта В окремих варіантах реалізації композиція вуглецевого палива в якості складного ефіру жирних кислот застосовано складний ефір жирних кислот (після деструкції) та нафтове дизпаливо при наступному співвідношенні компонентів: ізоаміловий спирт - 2,0-3,0мас.% ізопропилнітрат - 0,5-1,0мас.% нафтове дизпаливо - 45-80мас.% складний ефір жирних кислот (після деструкції) - решта. Застосування такого складу компонентів забезпечує композиції більш низьку температуру початку кипіння, що при використанні такого палива приведе до спрощення й прискорення процесу запуску холодного двигуна. Кожний з 7 використаних нових інгредієнтів в обох варіантах реалізації має свій комплекс властивостей: детонаційну стійкість, температуру початку кипіння, вміст смол, розчинність, а також впливає на ці показники в композиції з визначеними компонентами. Емпірично підібраний вміст обраних інгредієнтів у композиції, з урахуванням взаємного впливу, забезпечує оптимальні величини цих показників для композиції у цілому. Деструктурування ефірів жирних кислот (рослинної олії) проводиться на установці під тиском та дією значної температури, у разі чого розриваються існуючі у гліцерині ефіру міжатомні зв'язки між воднем та вуглецем й утворюються нові зв'язки, між молекулами ефіру та дизпалива. Розроблений склад композиції вуглецевого палива ілюструється прикладами. У Таблиці 1 дані приклади конкретного виконання варіантів композицій вуглецевого палива, з зазначенням складових речовин і їхнього відсоткового складу, а в Таблиці 2 якісні характеристики цього палива, які досягаються. В наведених нижче прикладах при складанні сумішей були використані такі матеріали: Ізоаміловий спирт за ОСТ 12-298-76, Ізобутиловий спирт за ТУ 10-0334797-8-91, Ізопропіловий спирт за ТУ 563-10.18033.47.971-90, Пропіловий спирт за ТУ 55310.18-0334797-190, Бутиловий спирт за ТУ10-03347Э7-8-91, Суміш ізомерів ксилідінів за ОСТ 6-14-74-87, ПАР (Олеокс-К) за ТУ-6-36-101-0-91, Дизпаливо Л-02-62. Використані у сумішах спирти, по яким не зазначені стандарти, одержані традиційним шляхом. При цьому вміст спирту в продукті. Що використовується в прикладах складає не менш 94мас.%. Композиції вуглецевого палива у вищенаведених прикладах одержували у такий спосіб. Метиловий (етиловий) ефір жирних кислот подавали в реактор у зазначеній у прикладах кількості, потім додавали інші інгредієнти, суміш перемішували у барботерах, за допомогою стислого повітря протягом 6-15 хвилин. Приготування композицій з використанням ПАР, здійснювалося механічною мішалкою протягом 1020 хвилин, після перемішування отримана композиція вуглецевого палива була придатна для використання. Але як показали дослідження найкращим засобом виготовлення композицій є їх приготування на установці "Універсал" виробництва ЗАТ "Міжнародна корпорація виробників альтернативного палива", Україна, яка призначена для синтезу рідких, пароподібних та горючих композитів водоорганічних чи органічних сумішей. Температуру початку кипіння палива визначали відповідно ГОСТ 2177. Детонаційну стійкість (цетанове число) визначали способом порівняння детонаційної стійкості випробуваного палива й еталонного палива, виражену цетановим числом за ДСТ 3122. 30027 8 Найменування інгредієнтів Складний ефір жирних кислот складний ефір жирних кислот(після деструкції) Ізоаміловий спирт Ізобутіловий спирт Ізопропіловий спирт Пропіловий спирт Бутіловий спирт Дизпаливо Л-02-62 Ізопропилнітрат Вода ПАР (Олеокс-К) Прикл склад композиції 4. 5. 1. 2. 3. 97 96,5 95 95,6 84 2,0 1,0 3,0 0,5 2,0 2,0 1,0 3,0 0,9 0,5 2,0 0,5 0,5 9,9 2,1 0 1,0 Найменування інгредієнтів 11. Складний ефір жирних 96,5 кислот складний ефір жирних кислот(після деструкції Ізоаміловий спирт 2,0 Ізобутіловий спирт Ізопропіловий спирт Пропіловий спирт Бутіловий спирт Дизпаливо Л-02-62 Ізопропилнітрат 1,0 Перекис гептилу 0,5 Бутил нітрат Суміш ізомерів ксилідінів Показники 1. Цетанове число 51 Температура початку 94 кипіння палива Наявність нагару відс. Вміст сірки 0,03 Показники 11. Цетанове число 48 Температура початку 89 кипіння палива Наявність нагару відс. Вміст сірки 0,02 Прикл склад композиції 14. 15. 12. 13. 95,5 96,5 95,5 96 3,0 0,5 1,0 2,0 1,0 0,5 3,0 0,5 1,0 2,0 1,0 1,0 2. 49 3. 48 4. 48 Прикл 5. 50 93 87,5 89 88 відс. 0,02 відс. 0,02 відс. 0,04 відс. 0,03 12. 47 13. 49 14. 50 Прикл 15. 48 90 92 91 97 відс. 0,03 відс. 0,05 відс. 0,04 відс. 0,07 Застосування удосконалених композицій вуглецевого палива із вище визначеним умістом компонентів, забезпечує поліпшення в 0 9 експлуатаційних характеристик - полегшення й прискорення процесу запуску холодних двигунів за рахунок поліпшення властивостей композицій здебільшого обумовлених більш низькою температурою початку кипіння, а також зниження нагарних властивостей палива за рахунок вибору емпіричним шляхом інгредієнтів, які у сполученні забезпечують необхідні властивості - цетанові чи октанові числа, фракційний склад, великий період стабільності, малий зміст смолистих речовин. Розширюється сировинна база для виробництва композицій вуглецевого палива для двигунів. 30027 10