close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12373

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12373
(13) C1
(19)
C 10L 1/10
C 10L 10/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТОПЛИВА
(21) Номер заявки: a 20041052
(22) 2004.11.17
(43) 2006.06.30
(71) Заявители: Демчук Сергей Всеволодович; Скоромник Олег Дмитриевич (BY)
(72) Авторы: Демчук Сергей Всеволодович; Скоромник Олег Дмитриевич
(BY)
(73) Патентообладатели: Демчук Сергей
Всеволодович; Скоромник Олег
Дмитриевич (BY)
(56) Оксигенаты как добавки к нефтяным
топливам. 2004, [www.additive.spb.ru/
oxigen.html].
RU 2112014 C1, 1998.
RU 2212434 C1, 2003.
RU 2238300 C2, 2004.
RU 2227155 C2, 2004.
BY 5087 C1, 2003.
US 4207076, 1980.
SU 1838383 A3, 1993.
RU 2092524 C1, 1997.
RU 2103326 C1, 1998.
BY 12373 C1 2009.10.30
(57)
1. Способ получения автомобильного топлива, включающий приготовление смеси
бензина, спирта или эфира и присадки для стабилизации смеси, отличающийся тем, что в
качестве спирта используют спирт этиловый или метиловый, в качестве эфира - эфир
метил-трет-бутиловый, этил-трет-бутиловый или трет-амилметиловый, приготовление
смеси осуществляют путем диспергирования компонентов со скоростью деформации частиц не менее 2000 с-1 в процессе гидродинамического кавитационного воздействия в течение 1,5-3,0 минут, при этом поддерживают режим сильносдвигового течения с
напряжением сдвига на границе раздела фаз 25⋅103 Н/м2, которое равно или больше поверхностного натяжения, а компоненты берут в следующем соотношении, мас. %:
BY 12373 C1 2009.10.30
спирт или эфир
10-25
присадка
0,5-5,0
бензин автомобильный
остальное.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве присадки используют алкилпропилендиамин R-NH-(CH2)3-NH2 или алкилпропиленполиамин R-[NH-(CH2)3]n-NH2.
Изобретение относится к области нефтехимии и предназначено для получения на основе бензинов и эфиров автомобильного топлива с улучшенными экологическими характеристиками.
Из уровня техники известны многочисленные способы получения топливных композиций на основе бензина с добавками спиртов или эфиров [1-9]. Так, предложен способ
получения высокооктановой кислородсодержащей добавки для топливных композиций
[5]. Добавка включает этиловый спирт и сорастворитель. В качестве этилового спирта содержит технический этиловый ректификованный спирт, а в качестве сорастворителя - побочный продукт производства капролактама при следующем соотношении компонентов,
мас. %:
побочный продукт производства капролактама
5-50
технический этиловый ректификованный спирт
остальное.
Топливная композиция содержит бензин и высокооктановую кислородсодержащую
добавку при следующем соотношении компонентов, мас. %:
высокооктановая кислородсодержащая добавка
5-15
бензин
остальное.
В патенте [9] описан способ приготовления эмульгированных моторных топлив из воды в нефтепродукте, особенно эмульсий воды в газойле или воды в бензине для сжигания
в стационарных или транспортируемых двигателях внутреннего сгорания. Согласно способу, дисперсионная среда топлива является органической и оно содержит менее 20 % по
объему воды и, по меньшей мере, одну добавку, необходимую для формирования эмульсии.
Процесс получения топлива включает операции: (а) ввода добавки (добавок) в емкость, содержащую, по меньшей мере, органическое соединение (соединения), (б) гомогенизацию результирующего объема V жидкости (органических соединений и добавок)
посредством мешалки при следующем отношении Qc/V, Qc/V ≥ 100 ч-1, предпочтительно
Qc/V ≥ 250 ч-1, наиболее предпочтительно 1000 ч-1 ≥ Qc/V ≥ 300, где Qc - это скорость циркуляции жидкости внутри емкости, (в) обеспечение циркуляции жидкости, гомогенизированной посредством мешалки, в ветви циркуляции, отходящей от емкости, и через, по
меньшей мере, одну эмульгирующую систему, расположенную в указанной ветви. Скорость циркуляции задают отношением V/Qcirc в интервале 0 ч < V/Qcirc ≥ 2 ч, предпочтительно 0 ч < V/Qcirc ≥ 1,8 ч и наиболее предпочтительно 0 ч < V/Qcirc ≥ 1,5 ч, где Qcirc - это
скорость циркуляции жидкости в ветви циркуляции. Далее включает операцию (г) - подачу водной фазы, необходимой для образования эмульсии, в ветвь циркуляции перед
эмульгирующей системой и затем операцию (е) поддерживания гомогенизации в емкости
и циркуляцию жидкости в ветви циркуляции до тех пор, пока эмульсия не приобретет желательные характеристики в отношении стабильности при хранении.
Недостатками известных способов и получаемых топлив являются, как правило, многостадийность процессов получения, низкое качество и нестабильность характеристик конечного продукта.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются композиции автомобильного топлива и способ их получения на основе бензиноэтанольного/метанольного компонентов, выбранные в качестве прототипа [10]. Оптимальному составу таких композиций
соответствует содержание 10-20 % этанола или 5-20 % метанола в автомобильном бензи2
BY 12373 C1 2009.10.30
не. Для предотвращения расслаивания смеси бензина со спиртами при их обводнении и в
условиях пониженных температур вводят стабилизаторы, в качестве которых используют
пропанол, втор-пропанол, изобутанол и др. Так добавка 2,5-3,0 % изопропанола обеспечивает устойчивость смеси этанола, содержащего 5 % воды, с бензином при отрицательных
температурах до - 20 °С. Смеси нефтяных бензинов с этанолом получили название "газахол". Согласно стандарту ASTM (США) газахол с 10 % этанола характеризуется показателями:
плотность
730-760 кг/м3
предел выкипания
25-210 °С
теплота сгорания
41,9 МДж/кг
теплота испарения
465 кДж/кг
давление насыщения паров (38 °С)
55-110 кПа
вязкость (-40 °С)
0,6 мм2/с
стехиометрический коэффициент
14.
Такие показатели соответствуют практически всем показателям для автомобильных
бензинов.
В качестве добавки используют также метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ
наибольшую антидетанационную эффективность проявляет в составе бензинов прямой
перегонки и каталитического риформинга обычного режима. Бензины А-76 и Аи-92 с 8 и
11 % МТБЭ соответственно удовлетворяют ГОСТ2084-77 по всем показателям и характеризуются хорошими пусковыми качествами и при пониженных оборотах двигателя имеют
более высокие фактические октановые числа по сравнению с товарными бензинами. Токсичность отработавших газов снижается в основном за счет уменьшения выбросов оксида
углерода. Для получения качественного топлива технологический процесс предусматривает качественное смешение компонентов, что достаточно сложно осуществить обычными приемами. Для повышения эффективности смешения топливной композиции
используют специальные приемы и аппараты, например реактор-смеситель полифазных
систем [4]. Эффект интенсивного перемешивания и взаимодействия подаваемых компонентов достигается за счет многократного разделения и закручивания потока на укрепленных в аппарате элементах специальной насадки в процессе движения потока внутри
аппарата. Степень гомогенизации потока вещества определяется параметрами встроенных
элементов и их размерами. При этом обеспечивается интенсивное и глубокое взаимодействие несмешивающихся фаз (бензин-спирты/эфиры/стабилизаторы) за время обработки
порядка 10 с, их компаундирование с получением качественного автомобильного топлива.
Недостатком известного способа является невысокое качество получаемого топлива,
что выражается в его склонности к расслаиванию в процессе хранения, при этом спиртовые и эфирные составляющие интенсивно адсорбируют влагу из воздуха, тем самым снижаются технические качества, а также его экологические характеристики.
Целью предлагаемого изобретения является улучшение технических и экологических
характеристик сгорания топлива.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение выбросов
СО и СО2 при сгорании топлива, а также существенное улучшение его технических характеристик, в частности повышение октанового числа, т.е. получение из основы - автомобильного бензина А-76 - топлива, соответствующего бензину марки А-92 или А-95.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения автомобильного топлива, включающем приготовление смеси бензина, спирта или эфира и присадки для стабилизации смеси, согласно изобретению, в качестве спирта используют спирт этиловый или
метиловый, а в качестве эфира - эфир метил-трет-бутиловый, этил-трет-бутиловый или
трет-амилметиловый, приготовление смеси осуществляют путем диспергирования компонентов со скоростью деформации частиц не менее 2000 с-1 в процессе гидродинамического кавитационного воздействием в течение 1,5-3,0 минут, при этом поддерживают режим
3
BY 12373 C1 2009.10.30
сильносдвигового течения с напряжением сдвига на границе раздела фаз 25 × 103 н/м3, которое равно или больше поверхностного натяжения, а компоненты берут в следующем
соотношении, мас. %:
спирт или эфир
10,0-25,0
присадка
0,5-5,0
бензин
остальное.
В качестве присадки используют алкилпропилендиамин R-NH-(CH2)3-NH2 или алкилпропиленполиамин R-[NH-(CH2)3]n-NH2.
Технический результат достигается тем, что в основу метода получения автомобильного топлива на основе композиции бензина, спирта/эфира и указанных выше присадок
заложены следующие основные принципы. Исследованиями установлено, что моторное
топливо в виде смесей бензина со спиртом в присутствии указанных присадок по своим
техническим характеристикам соответствует автомобильным бензинам, полученным путем крекинга нефти. При этом за счет специально разработанного процесса диспергирования частиц многокомпонентной смеси в условиях суперинтенсивной деформации на
молекулярном уровне полностью изменяется структура последней. При скоростях деформации 2000 с-1 и выше происходит образование раствороподобных структур с образованием квазиоднофазного состояния, которое закрепляется за счет введения в смесь присадок
и последующей гомогенизации путем гидродинамического кавитационного воздействия.
При этом создают режим сильносдвигового течения, при котором напряжением сдвига на
границе раздела фаз компонентов смеси достигает порядка 25 × 103 н/м2, что превышает
или равно величине поверхностного натяжения. Такие физические условия гомогенизации
обеспечивают получение устойчивой и стабильной эмульсии на основе углеводородных
компонентов и позволяют получать высококачественное топливо с высоким содержанием
спиртов и эфиров в автомобильном бензине. Замещение в топливе доли бензина (или солярового масла) спиртами или эфирами до 25 % позволяет существенно улучшить их экологические показатели, при этом снижаются выбросы углеводородов до 25 %, СО2 и СО в
среднем до 38 %.
Сущность способа поясняется чертежом, где на фигуре представлена принципиальная
блок-схема способа и установки для реализации технологического процесса получения
автомобильного топлива.
Установка содержит смесительную емкость 1, которая трубопроводами 2, 3 и 4 функционально связана с резервуарами 5, 6 и 7 для размещения компонентов смеси: соответственно бензина, спиртов (этилового или метилового) или эфира и присадок. Емкость 1
посредством всасывающего трубопровода 8 связана с насосом 9, который напорным трубопроводом 10 соединен с диспергатором-гомогенизатором 11, последний валом 12 соединен с приводным электродвигателем 13. Диспергатор-гомогенизатор 11 отводным
патрубком 14 соединен с накопительным резервуаром 15 для слива топлива.
Способ реализуют следующим образом. Резервуары 5, 6, 7 загружают исходными
сырьевыми компонентами: соответственно товарным бензином с октановым числом 76,
спиртом (этанолом или метанолом) или эфиром и присадками - алкилпропилендиамин RNH-(CH2)3-NH2 или алкилпропиленполиамин R-[NH-(CH2)3]n-NH2. Далее по трубопроводам 2, 3, 4 указанные компоненты подают в соответствующих пропорциях в смесительную емкость 1, где осуществляют предварительное смешение. Затем полученную смесь
через всасывающий трубопровод 8 насосом 9 по напорному трубопроводу 10 закачивают
в диспергатор-гомогенизатор 11. Далее приводным электродвигателем 13 через вал 12
приводят во вращение рабочий орган (на чертеже не показан) диспергатора-гомогенизатора 11 осуществляют перемешивание компонентов смеси с заданными режимными параметрами для каждого сочетания сырьевых компонентов.
Примеры реализации способа с заданными режимными параметрами и техническими
характеристиками полученного автомобильного топлива приведены в табл. 1.
4
BY 12373 C1 2009.10.30
Таблица 1
(*)Режим гомогенизации
ПараметБензин
Присадки,
Эфир, % Спирт, %
ры/Состав
А-76, %
%
t, мин
V, с-1 σ×103, н/м2
1
74,9
25
0,1
3
2000
25
2
71
25
4
3
2200
26
3
87,5
10
2,5
1,5
4500
30
4
86,5
10
3,5
2
4000
28
5
77
18
5
2,5
3500
27,5
6
82,5
17
0,5
2,5
2500
26,5
(*) Примечание: Vc-1 - скорость деформации частиц; σн/м2 - напряжение сдвига.
В табл. 2 приведены технические характеристики топлива, полученного согласно
предлагаемому изобретению.
Таблица 2
Характеристики
Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Состав 6
Октановое число
95
94,3
87,6
86,2
88,4
89,1
Теплота сгорания, МДж/кг
42,3
41,9
40,8
40,1
40,9
40,93
Показатель СО при сгорании, %
0,3
0,4
0,9
1,0
0,72
0,6
Показатель СО2 при сгорании, %
13,4
14,2
15,1
15,7
14,6
14,9
Проведенные испытания опытных образцов автомобильного топлива показали, что
оно обладает стабильным химическим составом, высокой стабильностью и хорошими
техническими характеристиками. Экономическая привлекательность нового вида топлива
по сравнению с традиционным бензином связана с постоянным ростом цен, и эта тенденция будет только усиливаться с течением времени, по мере уменьшения добычи нефти в
ближайшей перспективе. Как видно из табл. 2, добавка до 25 % спиртов или эфиров в низкооктановый бензин А-76 превращает его в высокооктановый бензин типа А-92 или А-95.
Кроме того, новое топливо имеет существенно лучшие экологические показатели по вредным выбросам при сгорании, а практически полное отсутствие воды в его составе благоприятно влияет на эксплуатационные характеристики двигателей, существенно повышает
их коррозионную стойкость.
Технико-экономическая оценка использования предлагаемого изобретения в условиях
Новополоцкого нефтеперерабатывающего заводы "Нафтан" с учетом применения в технологии метанола, производимого гродненским ОАО "АЗОТ", показала высокую конкурентоспособность нового вида автомобильного топлива на рынках Беларуси и России, а
также в дальнем зарубежье.
Источники информации:
1. RU 2112014 С1, 1998.
2. RU 2212434 С1,2003.
3. RU 2238300 С2, 2004.
4. RU 2227155 С2, 2004.
5. BY 5087 С1, 2003.
6. US 4207076, 1980.
7. SU 1838383 A3, 1993.
8. RU 2092524 C1, 1997.
9. RU 2103326 C1, 1998.
10. Оксигенаты как добавки к нефтяным топливам. 2004 [www.additive.spb.ru/oxigen.html] (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
131 Кб
Теги
by12373, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа