PL191475B1 - Dodatek do paliwa - Google Patents

Abstract

1. Dodatek do paliwa, do obróbki paliw dieslowskich, znamienny tym, ze zawiera 5-15 cze- sci wagowych uszczelniajacego oleju, 20-40 czesci wagowych eteru alkilowego glikolu alkilenowe- go i 2-15 czesci wagowych co najmniej jednego cieklego surfaktanta niejonowego. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dodatek do paliwa, do obróbki paliw dieslowskich.

Kontrolowanie emisji z silników spalinowych wewnętrznego spalania przyciąga od wielu lat uwagę w zakresie prób zmniejszania emisji tlenku węgla, tlenków azotu (NOX), nie spalonych węglowodorów i innych zanieczyszczeń pochodzących ze spalania takich paliw. Były czynione próby opracowania dodatków do paliwa, które byłyby w stanie przyczynić się do bardziej czystego spalania takich ciekłych paliw węglowodorowych, ale na ogółz ograniczonym powodzeniem.

Na przykład, postulowano wykorzystanie różnych eterów alkilowych wcelu ograniczania zanieczyszczeń środowiska wywoływanych przez paliwa benzynowe. Przykładowo, rozwiązania takie przedstawiono w opisach patentowych U.S. 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. Zgodnie z tymi rozwiązaniami, często praktykuje się wykorzystywanie takich eterów, zarówno samych jaki w połączeniu z alkoholem, wcelu zapewnienia udoskonalonych charakterystyk sprawnościowych różnych ciekłych paliw węglowodorowych.

Podobnie, były czynione próby wcelu oczyszczania takich paliw poprzez dodawanie do paliwa różnych aromatycznych detergentów, zawierających jeden lub więcej pierścieni aromatycznych ze związanymi z nimi różnymi grupami oksyalkilenowymi, wcelu 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 połączenie nadtlenku organicznego z eterem niższego glikolu alkilenowego, wcelu 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 gazu płynnego 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 ciekłych paliw węglowodorowych.

A zatem, celem niniejszego wynalazku jest opracowanie dodatku do paliwa, do obróbki paliw dieslowskich, który może być dodawany do paliw wcelu aktywowania bardziej czystego, bardziej wydajnego ich spalania w silnikach spalinowych wewnętrznego spalania.

Dodatek do paliwa, do obróbki paliw dieslowskich, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera 5-15 części wagowych uszczelniającego oleju, 20-40 części wagowych eteru alkilowego glikolu alkilenowego i 2-15 części wagowych co najmniej jednego ciekłego surfaktanta niejonowego.

Korzystnie, ciekły surfaktant niejonowy jest wybrany z grupy obejmującej surfaktanty - oksyetylenowane alkohole oraz podstawione aromatyczne surfaktanty zawierające tlen.

Dodatek zawiera, ewentualnie, 40-60 części wagowych benzyny lakowej.

Dodatek zawiera, w szczególności, uszczelniający olej mineralny będący destylatem naftowym o temperaturze wrzenia powyżej 250°C.

Dodatek zawiera, ewentualnie, uszczelniający olej mineralny o temperaturze wrzenia 270°C do 370°C.

Dodatek zawiera, korzystnie, benzynę lakową będącą frakcją naftową o temperaturze wrzenia w zakresie 150-400°C.

PL 191 475 B1

Dodatek zawiera, w szczególności, eter glikolu alkilenowego mający wzór strukturalny:

w którym R1 oznacza grupę alkilową zawierającą 2 do 6 atomów węgla, R2 oznacza wodór lub grupę alkilową zawierającą 2 do 6 atomów węgla, x oznacza 0 lub 1 i n oznacza 0 lub liczbę całkowitą od 1 do 3.

Dodatek zawiera, korzystnie, eter alkilowy glikolu alkilenowego mający wzór:

w którym R5 oznacza grupę alkilową zawierającą 3 do 6 atomów węgla.

Dodatek zawiera, w szczególności, co najmniej jeden surfaktant mający 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.

Dodatek zawiera, ewentualnie, eter alkilowy będący eterem monobutylowym glikolu etylenowego.

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

Ewentualnie, dodatek zawiera dwa różne podstawione aromatyczne surfaktanty zawierające tlen.

Dodatek do paliwa, według wynalazku, jest nieskomplikowany i niedrogi do wytwarzania. Jest w stanie podwyższać charakterystyki sprawnościowe paliw dieslowskich tak, że paliwa dieslowskie poddane takiej obróbce, gdy są spalane w silnikach wewnętrznego spalania, spalają się bardziej wydajnie przy istotnie zmniejszonych emisjach.

Testy wykazały, że paliwo dieslowskie, które poddano obróbce dodatkiem paliwowym według wynalazku, może natychmiast spowodować, że silniki spalinowe wewnętrznego spalania spełniają, nawet niekiedy z zapasem, aktualne standardy skażenia środowiska.

Dodatek do paliwa, według wynalazku zawiera uszczelniający olej mineralny. Termin „uszczelniający olej mineralny” jest ogólnie zrozumiały dla specjalistów w dziedzinie, 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 ogólnie znane specjalistom w dziedzinie i są ujawnione szczegółowo w opisie patentowym U.S. nr 4.443.348. Uważa się, nie ograniczając wynalazku przez teorię, że uszczelniający olej mineralny służy do zapewnienia smarowania górnej części cylindra i kontrolowania utleniania, gdy paliwo zawierające dodatek według wynalazku jest zużywane w silniku dieslowskim.

Innym składnikiem, który ewentualnie może być wykorzystywany w dodatku do paliwa, jest benzyna lakowa, kolejny ogólnie zrozumiały termin, ujawniony w opisie patentowym U.S. nr 4.443.348. Termin „benzyna lakowa” obejmuje niskowrzące frakcje naftowe, wrzące w temperaturze co najmniej 150°C, a korzystnie w temperaturze w zakresie 150°C do 400°C. Ponownie, nie ograniczając wynalazku przez teorię, uważa się, że komponent - benzyna lakowa służy co najmniej po części kontrolowaniu spalania paliwa dieslowskiego, z którym dodatek jest połączony.

Inny składnik stanowi eter glikolu alkilenowego, obejmujący zarówno etery glikolu etylenowego jaki etery glikolu propylenowego. Korzystne są etery mające poniższy wzór strukturalny:

w którym R1 oznacza grupę alkilową zawierającą 2 do 6 atomów węgla (np. grupy: propyl, butyl, izobutyl, pentyl i heksyl), R2 oznacza wodór lub grupę alkilową zawierającą 2 do 6 atomów węgla, x oznacza 0 lub 1, zaś n oznacza 0 lub liczbę całkowitą od 1 do 3. Rozmaite etery mogą być wykorzystywane w praktycznej realizacji wynalazku, obejmujące eter propylowy glikolu etylenowego, eter monoety4

PL 191 475 B1 lowy glikolu propylenowego, eter butylowoetylowy glikolu etylenowego i tym podobne. Korzystnym eterem jest eter monobutylowy glikolu etylenowego.

Dodatek do paliwa, według wynalazku, zawiera 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.

Ponownie, nie ograniczając wynalazku przez teorię, uważa się, że surfaktant oraz eter (działający jako środek sprzęgający) współdziałają ze sobą minimalizując oddziaływania zwodą zawartą w paliwie dieslowskim, w trakcie procesu spalania. W korzystnej praktycznej realizacji według niniejszego wynalazku, surfaktant stanowi co najmniej jeden związek mający wzór:

r₂

w którym R2 oznacza grupę alkilową o długim łańcuchu, zawierającym 6 do 12 atomów węgla (np. heptyl, oktyl, nonyl, decyl, itd.). R3 jest wybrany z grupy obejmującej wodór i niższy alkil (metyl, etyl, propyl), zaś n oznacza liczbę całkowitą od 2 do 12. Częstokroć jest korzystne, w praktycznej realizacji wynalazku, 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 komercyjnie dostępne pod nazwą handlową TERGITOL i innymi. Na przykład, TERGITOL NP-4 stanowi polioksyetylenowany nonylofenol, natomiast TERGITOL NP-9 stanowi eter glikolu polietylenowanego 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.

Dodatek do paliwa według wynalazku może być także preparowany z innymi składnikami, które zasadniczo nie oddziaływują na kompozycję dodatku. Na przykład, częstokroć jest pożądane preparowanie dodatku tak, aby zawierał barwnik, co pozwala pracownikom odróżniać dodatek od innych produktów naftowych. Stwierdzono, że barwnik błękitny może być użyty do wyróżnienia dodatku, jeśli jest to konieczne.

Na ogół, dodatek do paliwa według wynalazku jest preparowany konwencjonalnymi technikami. Zwykle 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 kompozycji, a następnie dodaje się surfaktant i miesza się. Jeśli stosuje się kompatybilny 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 znalazł zastosowanie do obróbki paliw dieslowskich. Przy obróbce takich paliw jest wystarczające mieszanie dodatku paliwowego z paliwem, w ilości dostatecznej do obniżenia zanieczyszczenia środowiska i emisji generowanych wskutek spalania tego paliwa. Na ogół, ilość stosowanego dodatku stosuje się w zakresie od około 0,005 do 0,1 części objętościowych dodatku na część objętościową paliwa dieslowskiego. Ilość stosowanego dodatku paliwowego zmienia się w pewnym stopniu w zależności od rodzaju i jakości paliwa dieslowskiego, z którym jest mieszany.

Przykład l

Ilość odpowiadającą 12 częściom wagowym uszczelniającego oleju mineralnego miesza się z48 częściami wagowymi benzyny lakowej i uzyskaną mieszaninę miesza przez około 5 minut, aby zapewnić jednorodność wymieszania. Następnie dodaje się 32 części wagowe eteru butylowego glikolu etylenowego do mieszanki, dalej mieszając. Na zakończenie dodaje się 7 części wagowych TERGITOL NP-9 i całą mieszaninę miesza się przez 10 minut w temperaturach otoczenia. Zatem, dodatek paliwowy ma następujący skład:

PL 191 475 B1

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

Powyższa kompozycja została przetestowana na paliwie dieslowskim i, jak stwierdzono, 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 części wagowych
Benzyna lakowa	50 części wagowych
Eter butylowy glikolu etylenowego	30 części wagowych
TERGITOL NP-4	5 części wagowych
TERGITOL NP-9	5 części wagowych

Po przygotowaniu dodano błękitny barwnik. Po zmieszaniu dodatku z paliwem dieslowskim stwierdzono, że niezwykle zmniejsza poziom emitowanych zanieczyszczeń.

P r z y k ł a d III

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

Uszczelniający olej mineralny	10 części wagowych
Benzyna lakowa	50 części wagowych
Eter butylowy glikolu etylenowego	30 części wagowych
TERGITOL NP-4	5 części wagowych
Oksyetylenowany alkohol laurylowy	5 części wagowych

Po przygotowaniu dodano błękitny barwnik. Po zmieszaniu dodatku z paliwem dieslowskim stwierdzono, że zmniejsza poziom emitowanych zanieczyszczeń.

Claims (12)

1. Dodatek do paliwa, do obróbki paliw dieslowskich, znamienny tym, że zawiera 5-15 części wagowych uszczelniającego oleju, 20-40 części wagowych eteru alkilowego glikolu alkilenowego i 2-15 części wagowych co najmniej jednego ciekłego surfaktanta niejonowego.

2. Dodatek według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekły surfaktant niejonowy jest wybrany z grupy obejmującej surfaktanty - oksyetylenowane alkohole oraz podstawione aromatyczne surfaktanty zawierające tlen.

3. Dodatek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera 40-60 części wagowych benzyny lakowej.

4. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera uszczelniający olej mineralny będący destylatem naftowym o temperaturze wrzenia powyżej 250°C.

5. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera uszczelniający olej mineralny o temperaturze wrzenia 270°C do 370°C.

6. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera benzynę lakową będącą frakcją naftową o temperaturze wrzenia w zakresie 150-400°C.

PL 191 475 B1

7. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera eter glikolu alkilenowego mający wzór strukturalny:

w którym R1 oznacza grupę alkilową zawierającą 2 do 6 atomów węgla, R2 oznacza wodór lub grupę alkilową zawierającą 2 do 6 atomów węgla, x oznacza 0 lub 1 i n oznacza 0 lub liczbę całkowitą od 1 do 3.

8. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera eter alkilowy glikolu alkilenowego mający wzór:

w którym R5 oznacza grupę alkilową zawierającą 3 do 6 atomów węgla.

9. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden surfaktant mający 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.

10. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera eter alkilowy będący eterem monobutylowym glikolu etylenowego.

11. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera dwa surfaktanty, przy czym jednym jest polioksyetylenowany nonylofenol, a drugim eter glikolu polietylenowego i nonylofenolu.

12. Dodatek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera dwa różne podstawione aromatyczne surfaktanty zawierające tlen.