Паливна суміш для двигунів внутрішнього згоряння

Реферат: Винахід належить до галузі виготовлення моторних палив на основі біоетанолу, які мають покращені енергетичні та екологічні характеристики, стабілізуючі властивості. Паливна суміш для двигунів внутрішнього згоряння містить біоетанольне моторне паливо, що містить: біоетанол, ароматичні аміни, стабілізатор 2-фурилкарбінол, вуглеводневу фракцію (п.к.60), та бензин автомобільний. UA 97762 C2 (12) UA 97762 C2 UA 97762 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до галузі нафтопереробки та нафтохімії, а саме: розробки та виготовлення моторного палива на основі біоетанолу, яке має покращені енергетичні та екологічні характеристики, стабілізуючі властивості. Ефективними присадками до бензинів, які покращують антидетонаційні характеристики та зменшують вміст шкідливих сполук у відпрацьованих викидах, є оксигенати (кисневмісні сполуки). Найвідомішою та дозволеною до використання в Україні є паливна композиція на основі абсолютного етанолу - високооктанова кисневмісна добавка (ВКД). Нажаль, сумішеві моторні бензини, вміст ВКД в яких перевищує 6 %, мають негативну властивість розшарування. Вже розроблені паливні композиції з відносно високим вмістом етанолу. Збільшене використання етанолу не лише підвищує октанове число палива, але й заощаджує дорогі вуглеводневі компоненти, дає можливість зменшити вміст високооктанових токсичних ароматичних сполук в бензині, а також розширює сировинну базу для виробництва палив за рахунок використання поновлюваної біосировини. Так, відома паливна композиція, що використовується в двигунах з іскровим запалюванням [1], яка містить автомобільний бензин та обводнений етиловий спирт з вмістом води до 10 % мас. Недоліком такої паливної композиції є обмеженість температур, за яких можна використовувати цю композицію, так як за температури нижче 0 °C відбувається утворення окремої водної фази, що є неприпустимим. Відома паливна композиція, що використовується в двигунах з іскровим запалюванням [2], яка містить товарний автомобільний бензин, етанол та метилтетрагідрофуран. Однак, ця паливна композиція є досить дорогою, так як містить у великій кількості синтетичний метилтетрагідрофуран. Найближчою до винаходу є паливна композиція [3], що містить, (% мас.): біоетанол, етанол або їх суміш 0,1-85 вуглеводневий розчинник 1-75 бутилцелозольв 0,1-9 етилцелозольв 0,1-11 компоненти смоляних кислот 0,001-6 ізопропанол 0,1-13 ізобутанол 0,1-12 живичне масло 0,1-5 ацетон 0,1-3. Недоліком такої паливної композиції є використання як стабілізатора ацетону, який має слабку стабілізаційну ефективність. В основу винаходу поставлено задачу розробки паливної суміші для бензинових двигунів, яка б містила значну кількість етанолу (як поновлюваного енергоносія), дозволяла б суттєво підвищувати детонаційну стійкість палив, покращувати експлуатаційні властивості, зменшувати токсичні викиди та запобігати розшаруванню бензино-етанольних палив за несприятливих умов. Поставлена задача вирішується тим, що застосовують паливну суміш для двигунів внутрішнього згоряння, яка містить біоетанольне моторне паливо та бензин автомобільний при такому співвідношенні компонентів, % мас.: біоетанольне моторне паливо, 10,0-85,5 що містить: біоетанол 99,5 ароматичні аміни 0,1 стабілізатор - 2-фурилкарбінол 0,2 вуглеводнева фракція, п.к.60, 0,2 бензин автомобільний решта. Головною відмінністю запропонованого рішення є те, що біоетанольне моторне паливо містить технологічні присадки - ароматичні аміни та вуглеводневу фракцію (п.к. 60 °C) як підвищувача тиску насичених парів та стабілізатор - 2-фурилкарбінол. Як вихідну сировину для виготовлення БМП використовують такі компоненти. Біоетанол - спирт етиловий, зневоднений, виготовлений з біомаси або з етилового спиртусирцю для використання як біопалива. Біоетанол застосовують згідно з вимогами ТУ У 15.930219014-010:2007 (Біоетанол. Технічні умови). Ароматичні аміни (N-метиланілін технічний за ТУ 2471-269-00204168-96) - це азотовмісна органічна сполука, яку одержують алкілуванням аміногрупи аніліну спиртами або галогеналканами, та яка має такі фізико-хімічні показники: температура кипіння: 194-196 °C 1 UA 97762 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 температура плавлення: -57 °C відносна густина: 0,99 розчинність у воді: нерозчинна тиск парів, Па при 36 °C: 133 відносна густина пари: 3,7 відносна густина суміші пара/повітря при 20 °C: 1,0 температура спалаху: (сс) 79.5 °C коефіцієнт розподілення октанол/вода як Ig Pow: 1. Вуглеводнева фракція (п.к. 60 °C) - легка фракція алканів С4-С6 розгонки товарного автомобільного бензину, відібрана від початку кипіння до 60 °C. 2-фурилкарбінол - виробляють шляхом гідратації фурфуролу та має такі фізико-хімічні властивості: зовнішній вигляд - безбарвна рідина вологість 0,3 % в'язкість 4,62 при 20 °C температура спалаху 75 °C температура самозаймання 491 °C точка кипіння 171 °C при тиску 760 мм рт. ст. молекулярна маса 98,10 запах гострий 3 густина 1,13 г/см розчинність - розчинний у спиртах, ефірах, хлороформі, бензинах, ацетоні; не розчинний в аліфатичних розчинниках, оливах тиск парів - менше 0,5 мм рт. ст. при 20 °C. Неочікуваним виявилося те, вуглеводнева фракція (п.к. 60 °C) проявила властивості підвищувача тиску насичених парів біоетанольного моторного палива. Авторами вперше було знайдено, що 2-фурилкарбінол проявляє високу стабілізаційну ефективність у бензино-спиртових паливах з різним вмістом етилового спирту. Порівняльний аналіз з найближчим аналогом дозволяє зробити висновок, що запропонована композиція відрізняється від відомої введенням нових компонентів, таких як ароматичні аміни, вуглеводнева фракція (п.к. 60 °C), 2-фурилкарбінол, які при сукупності інгредієнтів композиції підвищують її фізико-хімічні та експлуатаційні властивості. Паливна суміш для двигунів внутрішнього згоряння на основі біоетанольного моторного палива призначена для збільшення детонаційної стійкості моторних палив, стабілізації бензинів моторних сумішевих із біопаливним етанолом, поліпшення екологічних характеристик моторних палив. При виготовленні паливної суміші для двигунів внутрішнього згоряння біоетанольне моторне паливо (БМП) додається до моторного палива (бензину автомобільного) у кількості 10,0 %, 79,9 % та 85,5 % мас. Приріст октанового числа за моторним методом при додаванні паливної суміші для двигунів внутрішнього згорання на основі біоетанольного моторного палива становить 21-23 одиниці. Бензинові та бензино-спиртові суміші, які містять паливну суміш для двигунів внутрішнього згоряння на основі біоетанольного моторного палива хімічно стійкі при впливі сонячного світла, стійкі за низьких температур, а також при наявності підтоварних вод. Заявлену паливну суміш для двигунів внутрішнього згоряння на основі біоетанольного моторного палива одержують простим змішуванням у звичайних умовах: товарний автомобільний бензин згідно з ДСТУ 4063-2001 або ДСТУ 4839:2007 змішують з біоетанольним моторним паливом (БМП). Нижче наведені конкретні приклади рецептур паливної суміші для двигунів внутрішнього згоряння на основі біоетанольного моторного палива, % мас.: Приклад 1 біоетанольне моторне паливо 10,0 товарний автомобільний бензин 90,0. Приклад 2 біоетанольне моторне паливо 79,9 товарний автомобільний бензин 20,1. Приклад 3 біоетанольне моторне паливо 85,5 товарний автомобільний бензин 14,5. 2 UA 97762 C2 Дослідження властивостей сумішей для двигунів внутрішнього згоряння на основі біоетанольного моторного палива були проведені в 10-му Хіммотологічному центрі МО України та ІБОНХ НАН України. Результати досліджень наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Фізико-хімічні показники палива з паливною сумішшю для двигунів внутрішнього згоряння № з/п Назва показника 1 Колір Густина за температури 3 20 °C, кг/м 3 Об'ємна частка води, % Детонаційна стійкість: октанове число за 4 дослідним методом октанове число за моторним методом Тиск насиченої пари за 5 температури 25 °C, кПа 2 Значення для палива №1 №2 №3 СвітлоСвітлоСвітложовтий жовтий жовтий Метод контролювання Згідно з ДСТУ 4063-2001 748 779 783 0,01 0,03 0,03 Згідно з ГОСТ 3900-85 або ASTM D 1298-85 Згідно з ДСТУ 2572-94 80,6 107,4 110,0 Згідно з ГОСТ 8226-82 76,8 96,1 99,3 Згідно з ГОСТ 511-82 50 43,3 40,7 Згідно з ГОСТ 1756-2000 або ASTM D 323-82 5 10 15 20 За наведеними результатами випробувань видно, що у виробничих умовах суміш для двигунів внутрішнього згоряння з вмістом 85,5 % мас. біоетанольного моторного палива переводить товарний автомобільний бензин А-76 (ОЧМ=76,2) у високооктанове моторне паливо з ОЧМ 99,3. Встановлено, що застосування сумішей для двигунів внутрішнього згоряння приводить до покращення екологічних характеристик бензинів, таких як вміст чадного газу (СО) у вихлопних газах, який зменшується на 8-12 %. Таким чином встановлено, що суміші для двигунів внутрішнього згоряння дозволяють підвищити товарну якість бензинів та поліпшити екологічні характеристики товарних автомобільних бензинів. Перелік посилань 1. СА 2612873, А, C10L1/02, C10L1/00. Sijben J.M.F. Motor fuel based on gasoline and ethanol. Publ. 28.12.2006. 2. US 6712866, А, C10L1/00, C10L1/02, C10L1/18. Paul Stephen F. Alternative fuel. Publ. 30.03.2004. 3. WO 2007/145490, Al, C10L1/02, C10L1/14, C10L10/02. Lee Yong Man Alternative fuel preventing phase separation and corrosion for internal combustion engines. Publ. 21.12.2007. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Паливна суміш для двигунів внутрішнього згоряння, яка відрізняється тим, що містить біоетанольне моторне паливо, що містить біоетанол, ароматичні аміни, стабілізатор - 2фурилкарбінол та вуглеводневу фракцію (п.к.60), та бензин автомобільний при такому співвідношенні компонентів, % мас.: біоетанольне моторне паливо 10,0-85,5 бензин автомобільний решта, причому біоетанольне моторне паливо має склад, % мас.: біоетанол 99,5 ароматичні аміни 0,1 стабілізатор - 2-фурилкарбінол 0,2 вуглеводнева фракція, п.к.60 0,2. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3