Сумішеве дизельне паливо

Реферат: Винахід належить до нафтопереробки, зокрема до дизельних палив з компонентами біологічного походження. Компоненти біологічного походження (біодизель) додають у палива з метою збільшення обсягу їх виробництва, а також для поліпшення їх екологічних характеристик. Сумішеве дизельне паливо містить біодизель (метилові естери рослинних олій або тваринних жирів), побічний продукт гідроформілювання і нафтове дизельне паливо. Завдяки винаходу створена композиція сумішевого палива, що містить нафтові та біодизельні компоненти з поліпшеними низькотемпературними властивостями. UA 111668 C2 (12) UA 111668 C2 UA 111668 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до нафтопереробки, зокрема до дизельних палив з компонентами біологічного походження: метиловими естерами рослинних олій та тваринних жирів. Компоненти біологічного походження (біодизель) додають у палива з метою збільшення обсягу їх виробництва, а також для поліпшення їх екологічних характеристик. Це має велике значення для країн з обмеженими нафтовими ресурсами, наприклад, для України. Біодизель в країнах Євросоюзу та в Україні додається в нафтове дизельне паливо в кількості до 5 % об [ДСТУ 4840: 2007]. Збільшення концентрації біодизелю утруднено через низку недоліків, одним з яких є погані низькотемпературні властивості, що виражаються в підвищеній температурі застигання палива. В результаті сумішеві дизельні палива не тільки містять обмежені кількості біодизелю, але мають сезонне застосування в умовах позитивних температур навколишнього середовища. Найбільш близьким до винаходу є сумішеві дизельні палива, що містять депресорні присадки на основі поліалкілметилакрилатів. [Koshabek R. New Biodiesel Cold Flow Improvers / 7th Int. Colloc. Fuels. Jan. 14th, 2009. Stuttgart. Germany] (прототип). Недоліком таких палив є низька депресорна ефективність відомих присадок, які необхідно вводити в сумішеве паливо в підвищених концентраціях: до 0,5 % і більше. Це робить сумішеві палива неконкурентоспроможними. Низька ефективність традиційних депресорних присадок пояснюється різними механізмами застигання нафтових і біодизельних палив. У першому випадку застигання палив є наслідком кристалоутворення парафінів палива, по-друге - процесами склування за участю молекул біодизелю. Таким чином, для поліпшення низькотемпературних властивостей сумішевих палив потрібні нові технічні рішення. Задачею винаходу є створення композиції сумішевого палива, що містить нафтові та біодизельні компоненти з поліпшеними низькотемпературними властивостями. Поставлена задача вирішується введенням в сумішеве паливо третього компонента, що перешкоджає склоутворенню молекул біодизелю і не надає негативного впливу на фізикохімічні та експлуатаційні властивості дизельного палива. За такий компонент палива взяті побічні продукти процесу отримання бутилового спирту методом гідроформілювання. Пропонована композиція має наступний склад, % (мас.): біодизель з рослинних олій або тваринних жирів 5-40 побічний продукт гідроформилювання 5-20 нафтове дизельне паливо решта. Як варіант композиція може містити відомі депресорні присадки, наприклад, на основі поліалкілметакрилатів або співполімерів етилену з вінілацетатом. Новим є залучення в композицію сумішевого дизельного палива побічного продукту гідроформілювання. Його основне застосування - розчинник для фарб. Великі кількості цього продукту спалюються в складі котельних палив. Як добавка до дизельного палива цей продукт не використовувався. Для складання композиції застосовували прямогонне і гідроочищене дизельні палива з наступними характеристиками (табл. 1). Як біодизель взяті метилові естери рослинних олій (ріпакової та соняшникової) і тваринних жирів (курячого і риб'ячого), їх характеристики представлені в табл. 2. В табл. 3 представлені характеристики побічного продукту гідроформілювання. Суть запропонованого винаходу пояснюється наступними прикладами. Для випробувань були виготовлені наступні зразки, % (мас.) (табл. 4). Проводились випробування низькотемпературних показників композицій наступними методами: 1. Температура помутніння та застигання згідно з ГОСТ 5066-91 "Методы определения температуры помутнения и кристаллизации". 2. Гранична температура фільтрованості згідно з ГОСТ 22254-92 "Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре". Низькотемпературні властивості зразків представлені в табл. 5. Добавка залишку гідроформілювання в концентрації 10 % є оптимальним щодо зниження температури застигання і граничної температури фільтрування. При введенні в паливо добавки в менших концентраціях ефект гірше, в більших - ефективність нe зростає. Низькотемпературні властивості зразків палив і зразків з депресорними присадками представлені в табл. 6. Застосування композиції сумішевого дизельного палива, до складу якої входять 10 % залишку гідроформілювання і 0,04 % депресорної присадки забезпечує поліпшення низькотемпературних властивостей. Введення присадки в більшій концентрації недоцільно, 1 UA 111668 C2 оскільки низькотемпературні властивості змінюються незначно. Фізико-хімічні характеристики пропонованих композицій сумішевого палив відповідає вимогам до дизельних палив. Фізикохімічні характеристики зразків представлені в табл. 7. Винахід може бути використаний як сумішеве паливо для дизельних двигунів. 5 Таблиця 1 Характеристики дизельних палив Показник Цетанове число Цетановий індекс 3 Густина за температури 15 °C, кг/м Масова частка поліциклічних ароматичних вуглеводні в % Вміст сірки, мг/кг Температура спалаху в закритому тиглі, °C Коксованість 10 % залишку, % (мас). Зольність, % (мас) Вміст води, % Вміст механічних домішок, % Випробування на мідній пластинці 3 Окиснювальна стабільність, г/м Змащувальна здатність: діаметр сліду зношування за температури 60 °C, мкм Кінематична в’язкість за температури 2 40 °C, мм /с, у межах Фракційний склад: - за температури 250 °C випаровується, % (об.) - за температури 350 С випаровується, % (об.) - 95 % (об.) переганяється за температури, °C Прямогонне паливо 46 40 840 Гідроочищене паливо 51 46 845 15 11 5000 50 57 55 0,5 0,02 Немає Немає Витримує 35 0,3 0,01 Немає Немає Витримує 25 420 460 3,3 3,5 65 65 85 85 360 360 Таблиця 2 Характеристики метилових естерів рослинних олій і тваринних жирів Показник Цетанове число Густина за температури 3 15 °C, кг/м Вміст сірки, мг/кг Температура спалаху в закритому тиглі, °C Коксованість 10 % залишку, % (мас.) Зольність, % (мас) Вміст води, % Вміст механічних домішок, % Температура застигання, °C Метиловий Метиловий, Метиловий естер Метиловий естер естер естер риб'ячого соняшникової олії курячого жиру ріпакової олії жиру 54 53 54 52 860 865 -4 -4 878 885 -4 -4 1×10 1×10 5×10 89 81 85 123 0,05 0,08 0,3 0,1 0,01 -5 2×10 0,01 -5 1×10 0,03 -5 5×10 0,006 -3 1×10 Відсутні Відсутні Відсутні Відсутні -4 -1 -2 -9 2 1×10 UA 111668 C2 Таблиця 2 Характеристики метилових естерів рослинних олій і тваринних жирів Метиловий Метиловий, Метиловий естер Метиловий естер естер естер риб'ячого соняшникової олії курячого жиру ріпакової олії жиру Показник Змащувальна здатність: діаметр сліду зношування за температури 60 °C, мкм Кінематична в'язкість за 2 температури 40 °C, мм /с Гранична температура фільтрування, °C 300 295 260 300 4,3 4,5 5 5,18 -1 0 1 -6 Таблиця 3 Характеристики побічного продукту гідроформілювання Показник Густина при 20 °C, кг/м Температура, °С: - початку кипіння - кінця кипіння Масова частка %: - води Вміст, % - сума спиртів С4-С7 - 2-етилгексанол - альдегіди та ацеталі - карбонові кислоти - неединтифіковані Норма 840-880 Фактично 845-870 Не нижче 120 Не вище 290 122 278 Не більш 0,2 Не норм. « ---- » « ---- » « ---- » « ---- » « ---- » 0,15 26 55 4 3 12 Таблиця 4 Результати випробувань зразків № зразка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Нафтове дизельне паливо ГідроПрямогонне очищене 100 100 95 95 70 60 50 40 25 60 60 60 60 Біодизель на основі метилових естерів: Ріпакової Соняшникової Курячого Риб'ячого олії олії жиру жиру 5 4 25 30 35 40 45 30 30 30 30 3 Залишок гідроформілювання 1 5 10 15 20 30 10 10 10 10 UA 111668 C2 Таблиця 5 Низькотемпературні властивості зразків Показник Температура помутніння. °С Температура застигання, °C Гранична температура фільтрації, °C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 -6 -6 0 0 -1 -3 -4 -3 -2 -2 -1 -3 -1 -12 -14 -14 -9 -8 -13 -14 -14 -15 -16 -15 -16 -23 -8 -8 -9 -5 -6 -8 -11 -12 -13 -12 -11 -13 -15 Таблиця 6 Низькотемпературні властивості зразків палив і зразків з депресорними присадками -6 -14 Гранична температура фільтрації, °C -8 +1 -4 -1 +3 -1 0 +4 -2 +1 +1 -9 -6 -4 -12 -13 -14 -25 -26 -9 -18 -19 -5 -7 -8 -12 -18 -20 -8 -15 -16 Температура Температура помутніння, °C застигання, °C Композиції палива Гідроочищене дизельне паливо Біодизель на основі метилових естерів ріпакової олії Біодизель на основі метилових естерів соняшникової олії Біодизель на основі метилових естерів курячого жиру Біодизель на основі метилових естерів риб'ячого жиру Дизельне паливо + біодизель на основі метилових естерів ріпакової олії + 10 % залишку гідроформілювання + 0,01 % депресорної присадки + 0.04 % депресорної присадки + 0,07 % депресорної присадки Дизельне паливо + біодизель на основі метилових естерів курячого жиру +10 % залишку гідроформілювання + 0,01 % депресорної присадки +0,04 % депресорної присадки + 0,07 % депресорної присадки 4 UA 111668 C2 Таблиця 7 Фізико-хімічні характеристики зразків Показник Густина при 15 °C Кінематична в'язкість 2 при 40 °C мм /с. Температура спалаху в закритому тиглі °С, Кислотне число, мг 3 КОН/см Змащувальна здатність: - діаметр сліду зношування за температури 60 С мкм Зольність, % (мас). Дизельне паливо + біодизель на основі метилових естерів ріпакової олії + 10 % залишку гідроформілювання + 0,04 % депресорної присадки 851 Дизельне паливо + біодизель на основі метилових естерів курячого жиру + 10 % залишку гідроформілювання + 0,04 % депресорної присадки 842 3,70 3,65 85 95 0,03 0,03 250 265 0,015 0,017 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 1. Сумішеве дизельне паливо, що містить біодизель (метилові естери рослинних олій або тваринних жирів), побічний продукт гідроформілювання і нафтове дизельне паливо при наступному співвідношенні компонентів, % (мас.): біодизель 5-40 побічний продукт 5-20 гідроформилювання нафтове дизельне паливо решта. 2. Сумішеве дизельне паливо за п. 1, яке відрізняється тим, що додатково містить депресорну присадку в концентрації 0,01-0,05 % (мас.). 10 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5