PL191060B1 - Dodatek do paliwa - Google Patents

Abstract

1. Dodatek do paliwa, do obróbki cieklych paliw weglowodorowych, znamienny tym, ze zawiera 5-15% wagowych uszczelniajacego oleju mineralnego, 40-60% wagowych benzyny lakowej, 20-40% wagowych eteru alkilowego glikolu etylenowego lub propylenowego i 2-15% wagowych co najmniej jednego surfaktanta. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dodatek do paliwa, do obróbki ciekłych paliw węglowodorowych.

Kontrolowanie emisji z silników spalinowych wewnętrznego spalania przyciąga od wielu lat uwagę w zakresie prób zmniejszania emisji tlenku węgla i nie spalonych węglowodorów pochodzących ze spalania paliw, zwłaszcza prób zmierzających do opracowania dodatków paliwowych, które są w stanie przyczynić się do bardziej czystego spalania paliw benzynowych.

Na przykład, postulowano wykorzystanie różnych eterów alkilowych w celu ograniczania zanieczyszczeń środowiska spowodowanych przez paliwa benzynowe. Próby takie ujawniono w opisach patentowych US nr nr 2.089.580, 2.104.021, 2.221.839, 2.563.101, 2.786.754, 2.930.681, 3.032.971, 3.103.101, 3.270.497 i 5.425.790, jako reprezentatywnych. Według rozwiązań znanych z tych opisów patentowych, często praktykuje się wykorzystywanie takich eterów, zarówno samych jak i w połączeniu z alkoholem, w celu zapewnienia udoskonalonych charakterystyk sprawnościowych różnych ciekłych paliw węglowodorowych.

Podobnie, były czynione próby w celu oczyszczania takich paliw poprzez dodawanie do paliwa różnych aromatycznych detergentów, zawierających jeden lub więcej pierścieni aromatycznych ze związanymi z nimi różnymi grupami oksyalkilenowymi, w celu zmniejszenia emisji węglowodorów. Takie rozwiązania przedstawiono w opisach patentowych US nr nr 3.328.284 i 3.615.295. Podobnie postulowano rozmaite połączenia dodatków celem oczyszczania układów paliwowych. Jednym z takich przykładów jest opis patentowy US nr 3.658.494 ujawniający kombinację oksyzwiązków w postaci monoeterów glikoli i poliglikoli w połączeniu ze środkami dyspergującymi pochodnymi kwasów karboksylowych o wysokich ciężarach cząsteczkowych, a zwłaszcza ich estrami, amidami, imidami, amidynami i solami amin. Opis patentowy US nr 4.384.872 ujawnia dodatek do paliwa, stanowiący kombinację niższego alkanolu z surfaktantem, który zapewnia zwiększone tolerowanie wody w kompozycjach paliwowych. Podobne rozwiązania są znane z opisu patentowego US nr 4.516.981 dotyczącego środka dyspergującego szlam olejowy, przygotowanego z alkoholu, eteru glikolu i polioksyetylenowanego fenolu. Także z opisu patentowego US nr 4.877.416 jest znana kombinacja węglowodoru podstawionego aminą lub poliaminą, oraz poli(oksyalkileno)monoolu.

Podejmowano również próby wykorzystania środków utleniających w połączeniu z glikolami i eterami glikoli. Jedno z takich rozwiązań jest znane z opisu patentowego US nr 5.314.511 i stanowi kombinację nadtlenku organicznego z eterem niższego glikolu alkilenowego, w celu zmniejszenia emisji. Opis patentowy US nr 5.409.507 ujawnia dodatek do paliwa, który jest preparowany z podstawionych przez nitro, amino lub N-alkiloamino poli(oksyalkileno)eterów aromatycznych w połączeniu z przeciwutleniaczami, dezaktywatorami metalicznymi, demulgatorami, i podobnymi znanymi dodatkami. Opis patentowy US nr 5.782.936 ujawnia dodatek do paliwa do skroplonych gazów naftowych lub gaz płynny zawierający metanol z frakcją naftową i oksyetylenowany alkilofenol.

Pomimo wysiłków w zakresie ulepszania sprawności takich paliw pod względem ograniczania zanieczyszczania środowiska, żaden z produktów nie był w stanie spełnić rygorystycznych standardów ochrony środowiska. A zatem istnieje zapotrzebowanie na dodatek do paliwa, który byłby w stanie istotnie zmniejszyć zanieczyszczanie środowiska pochodzące od paliw benzynowych.

Celem wynalazku jest opracowanie dodatku do paliwa, do obróbki ciekłych paliw węglowodorowych, które pozwoliłoby przezwyciężyć powyższe niedogodności, który byłoby w stanie istotnie zmniejszyć charakterystyki zanieczyszczania środowiska przez takie paliwa, gdy są stosowane w silnikach spalinowych wewnętrznego spalania. Ponadto, dodatek do paliwa powinien mieć małą lotność.

Dodatek do paliwa, do obróbki ciekłych paliw węglowodorowych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera 5-15% wagowych uszczelniającego oleju mineralnego, 40-60% wagowych benzyny łąkowej, 20-40% wagowych eteru alkilowego glikolu etylenowego lub propylenowego i 2-15% wagowych co najmniej jednego surfaktanta.

Uszczelniającym olejem mineralnym jest, korzystnie, destylat naftowy o temperaturze wrzenia powyżej 250°C.

Uszczelniającym olejem mineralnym jest, w szczególności, olej mineralny o temperaturze wrzenia w zakresie 270-370°C.

Benzyną lakową jest, korzystnie, frakcja naftowa mająca temperaturę wrzenia w zakresie 150-220°C.

PL 191 060 B1

Eter alkilowy glikolu etylenowego ma, korzystnie, wzór:

HO-CH2-CH2-O-R1 w którym R1 oznacza grupę alkilową zawierającą 3 do 6 atomów węgla. Surfaktant ma, korzystnie, wzór strukturalny:

w którym R2 oznacza C6 do C12 alkil, R3 oznacza wodór lub C1 do C3 alkil i n oznacza liczbę całkowitą od 2 do 12. W szczególności, dodatek do paliwa zawiera dwa surfaktanty, przy czym jednym jest surfaktant, w którym R3 oznacza wodór, a drugim surfaktant, w którym R3 oznacza C1 do C3 alkil.

Eterem alkilowym glikolu etylenowego jest, korzystnie, eter monobutylowy glikolu etylenowego.

Dodatek do paliwa zawiera, ewentualnie, dwa surfaktanty, przy czym jednym jest polioksyetylenowany nonylofenol, a drugim eter glikolu polietylenowego i nonylofenolu.

Ciekłe paliwo węglowodorowe stanowi, korzystnie, benzyna.

Dodatek do paliwa, według wynalazku jest nieskomplikowany do wytwarzania i niedrogi. Ponadto, jest w stanie podwyższać charakterystyki sprawnościowe ciekłych paliw węglowodorowych tak, że paliwa poddane takiej obróbce, gdy są spalane w silnikach wewnętrznego spalania, spalają się bardziej wydajnie przy istotnie zmniejszonych emisjach. Dokładny sposób oddziaływania składników dodatku do paliwa, w zestawieniu łącznym nie jest w pełni zrozumiały. Jednakże, uważa się, że uszczelniający olej mineralny służy do smarowania górnej części cylindra we fragmencie procesu spalania. Benzyna lakowa wydaje się aktywować szybkie utlenianie paliwa węglowodorowego, z którym dodatek jest połączony, a eter glikolu w połączeniu z surfaktantem wydaje się dyspergować wodę zawartą w układzie paliwowym zawierającym dodatek tak, że nie wpływa niekorzystnie na całkowite spalanie paliwa poddanego obróbce. Testy wykazały, że benzyna, którą poddano obróbce dodatkiem do paliwa, według niniejszego wynalazku, może rzeczywiście natychmiast spowodować, że silniki spalinowe wewnętrznego spalania spełniają, nawet niekiedy z zapasem, aktualne standardy zanieczyszczania środowiska, nawet jeśli nie są dobrze wyregulowane.

Dodatek do paliwa, według wynalazku zawiera uszczelniający olej mineralny. Termin „uszczelniający olej mineralny tu używany jest ogólnie zrozumiały dla specjalistów jako dotyczący ogólnie znanych olejów smarnych, olejów mineralnych i wysokowrzących destylatów naftowych mających temperaturę wrzenia powyżej 250°C, a korzystnie w zakresie 270°C do 370°C. Oleje takie są znane specjalistom i są przedstawione szczegółowo w opisie patentowym US nr 4.443.348. Uważa się, że uszczelniający olej mineralny służy do zapewnienia smarowania górnej części cylindra, gdy paliwo zawierające dodatek według niniejszego wynalazku, jest zużywane w silniku spalinowym wewnętrznego spalania.

Innym składnikiem dodatku do paliwa, według wynalazku, jest benzyna lakowa, kolejny ogólnie zrozumiały termin, znany na przykład z opisu patentowego US nr 4.443.348. Termin „benzyna lakowa obejmuje niskowrzące frakcje naftowe, wrzące w temperaturze co najmniej 150°C, a korzystnie w temperaturze w zakresie od 150°C do 220°C. Uważa się, że benzyna lakowa służy co najmniej po części kontrolowaniu spalania paliwa benzynowego, do którego dodatek jest zastosowany.

Innym składnikiem jest eter monoalkilowy glikolu etylenowego. Korzystne są te etery, które mają poniższy wzór strukturalny:

HO-CH2-CH2-O-R1 w którym R1 oznacza grupę alkilową zawierającą 3 do 6 atomów węgla (np. grupy: propyl, butyl, izobutyl, pentyl i heksyl). Również odpowiednie są odpowiadające etery glikolu propylenowego. Poza eterami monoalkilowymi, można również zastosować etery dialkilowe zarówno glikolu etylenowego jak i glikolu propylenowego. Korzystnym eterem jest eter monobutylowy glikolu etylenowego.

Dodatek do paliwa, według wynalazku korzystnie zawiera co najmniej jeden oksyetylenowany surfaktant alkiloaromatyczny. Uważa się, że surfaktant oraz eter współdziałają ze sobą minimalizując oddziaływania z wodą zawartą w paliwie, w trakcie procesu spalania. W szczególności, surfaktant stanowi co najmniej jeden związek mający wzór:

PL 191 060 B1

w którym R2 oznacza grupę alkilową o długim łańcuchu, korzystnie zawierającym 6 do 12 atomów węgla (np. heptyl, oktyl, nonyl, decyl, itd.). R3 jest wybrany z grupy obejmującej wodór i niższy alkil (np, metyl, etyl, propyl) i n oznacza liczbę całkowitą w zakresie od 2 do 12. Częstokroć jest korzystne, zastosowanie kombinacji wyżej wymienionych surfaktantów. Na przykład, jest możliwe i niekiedy korzystne wykorzystanie związku oksyetylenowanego, w którym R3 oznacza niższy alkil i/lub związku oksyetylenowanego, w którym R3 oznacza wodór. Takie surfaktanty są dostępne pod nazwą handlową TERGITOL. Na przykład, TERGITOL NP-4 stanowi polioksyetylenowany nonylofenol, natomiast TERGITOL NP-9 stanowi eter glikolu polietylenowego i nonylofenolu. Stwierdzono, że szczególnie efektywne rezultaty zostały uzyskane odnośnie zmniejszenia emisji węglowodorów, gdy użyto TERGITOL NP-4 i TERGITOL NP-9, w kombinacji jednego z drugim.

Można wykorzystać również inne surfaktanty. Ogólnie, dodatek do paliwa według wynalazku może zawierać co najmniej jeden ciekły surfaktant niejonowy. Korzystne surfaktanty są wybrane z grupy zawierającej surfaktanty - oksyetylenowane alkohole oraz podstawione surfaktanty aromatyczne zawierające atomy tlenu. W pierwszej grupie, oksyetylenowane alkohole są pochodnymi alkoholi C5 do C18, zawierającymi 1 do 10 grup oksyetylenowych do nich dołączonych. Na przykład, można wykorzystywać jako surfaktanty oksyetylenowane alkohole decylowe. W ostatniej grupie, można wykorzystywać podstawione związki fenolowe, zawierające atomy tlenu i mające 12 do 30 atomów węgla w cząsteczce.

Kompozycja dodatku paliwowego według niniejszego wynalazku może być także preparowana z innymi komponentami, które zasadniczo nie oddziaływują na kompozycję. Na przykład, częstokroć jest pożądane preparowanie kompozycji tak, aby zawierała barwnik, co pozwala pracownikom manipulującym dodatkiem odróżniać go od innych produktów naftowych. Stwierdzono, że barwnik błękitny może być użyty do wyróżnienia dodatku, jeśli jest to konieczne.

Zasadniczo, dodatek do paliwa, według wynalazku jest preparowany konwencjonalnymi technikami. Na ogół korzystnie benzynę lakową miesza się z uszczelniającym olejem mineralnym przez 0,5 do 20 minut, celem zapewnienia jednorodnego wymieszania tych dwóch składników. Kolejno dodaje się eter glikolu do, a następnie dodaje się surfaktant, i poddaje mieszaniu z surfaktantem. Jeśli stosuje się barwnik, to barwnik używa się w ilości wystarczającej do zapewnienia jednorodnej barwy kompozycji. Zwykle można zastosować barwnik błękitny w ilości w zakresie 2,83-141,75 g na każde 1135,5 dm³ dodatku do paliwa.

Dodatek do paliwa, według wynalazku, znalazło zastosowanie zwłaszcza do obróbki ciekłych paliw węglowodorowych, korzystnie benzyny (obejmującej zarówno etylizowaną jak i bezołowiową oraz benzynę zawierającą skażony alkohol). Obejmuje także paliwa na bazie nafty, w tym samą naftę oraz paliwa lotnicze łącznie z paliwami do silników odrzutowych. Przy obróbce takich ciekłych paliw węglowodorowych, jest wystarczające mieszanie dodatku do paliwa z paliwem, w ilości dostatecznej do zmniejszenia zanieczyszczania środowiska i emisji generowanych wskutek spalania paliwa, z którym dodatek zmieszano. Na ogół, dodatek stosuje się w zakresie 0,005-0,1 części objętościowych dodatku na część objętościową paliwa. Ilość dodatku zmienia się w pewnym stopniu w zależności od rodzaju i jakości paliwa, z którym jest mieszane. Niemniej testy wykazały, że samochody i autobusy wykorzystujące paliwa benzynowe, z którymi zmieszano dodatek do paliwa według wynalazku, wykazują istotne zmniejszenie zanieczyszczeń emitowanych w trakcie spalania.

P r z y k ł a d l

Ilość odpowiadającą 12 częściom wagowym uszczelniającego oleju mineralnego miesza się z 48 częściami wagowymi benzyny lakowej, i uzyskaną mieszaninę miesza przez około 5 minut, aby zapewnić jednorodność wymieszania. Następnie dodaje się do mieszanki 32 części wagowe eteru butylowego glikolu etylenowego, dalej mieszając. Na zakończenie dodaje się 7 części wagowych TERGITOL NP-9 i całość miesza się przez 10 minut w temperaturach otoczenia. Zatem, dodatek paliwowy ma następujący skład:

PL 191 060 B1

Uszczelniający olej mineralny	12% wagowych
Benzyna lakowa	48% wagowych
Eter butylowy glikolu etylenowego	32% wagowych
TERGITOL NP-9	7% wagowych

Powyższy dodatek do paliwa został przetestowany na benzynie bezołowiowej i stwierdzono, że niezwykle zmniejsza poziom zanieczyszczeń emitowanych w trakcie spalania.

P r z y k ł a d II

Wykorzystując sposób postępowania przedstawiony w przykładzie l, przygotowano następujący dodatek do paliwa:

Uszczelniający olej mineralny	10% wagowych
Benzyna lakowa	50% wagowych
Eter butylowy glikolu etylenowego	30% wagowych
TERGITOL NP-4	5% wagowych
TERGITOL NP-9	5% wagowych

Po przygotowaniu dodano błękitny barwnik. Po zmieszaniu z benzyną dodatku do paliwa, stwierdzono, że niezwykle zmniejsza poziom emitowanych zanieczyszczeń, nawet w źle wyregulowanych samochodach.

Claims (10)

1. Dodatekdopaliwa,doobróóbiciekłyyhpaliw węęlowodoroowyh,z znmieenntym, żż zawiera 5-15% wagowych uszczelniającego oleju mineralnego, 40-60% wagowych benzyny lakowej, 20-40% wagowych eteru alkilowego glikolu etylenowego lub propylenowego i 2-15% wagowych co najmniej jednego surfaktanta.

2. Dodotekwakługzawtrz. 1,z znmieenntym, żż zawierausuahalniająccolej mineralny bęęącc destylatem naftowym o temperaturze wrzenia powyżej 250°C.

3. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera uszczelniający olej mineralny o temperaturze wrzenia w zakresie 270-370°C.

4. Dodotekwakług zawtrz. 1,z znmieenntym, żżzzwiera bękeanel aWowa żęęąchfraWcją 1^tową o temperaturze wrzenia w zakresie 150-220°C.

5. Dodotekwakługzawtrz.1 1 zznmieenytym, żż zawiera θ-3- alkilooaglikoluetylekewakomat jący wzór:

HO-CH2-CH2-O-R1 w którym R1 oznacza grupę alkilową zawierającą 3 do 6 atomów węgla.

6. Dodatek według zastrz. 1, znamiennm tyi, że zawiera co najmniej jeden surfaktant mający wzór strukturalny:

o—(CHp-CHo-Oi·.w którym R2 oznacza C6 do C12 alkil, R3 oznacza wodór lub C1 do C3 alkil i n oznacza liczbę całkowitą od 2 do 12.

7. Dodotek wa-:lług zawtrz. 6, zznmieenn tym, żż zawiera dww su^jf^^tc^a^^, przz cczm j ekąym jest surfaktant, w którym R3 oznacza wodór, a drugim surfaktant, w którym R3 oznacza C1 do C3 alkil.

PL 191 060 B1

8. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera eter alkilowy glikolu etylenowego będący eterem monobutylowym glikolu etylenowego.

9. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dwa surfaktanty, przy czym jednym jest polioksyetylenowany nonylofenol, a drugim eter glikolu polietylenowego i nonylofenolu.

10. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekłe paliwo węglowodorowe stanowi benzyna.