МОТОРНОЕ ТОПЛИВО Российский патент 1998 года по МПК C10L1/04 C10L1/18 

Настоящее изобретение относится к производству топлива, а более точно - к моторному топливу.

Изобретение может быть использовано для получения высокооктанового бензина преимущественно из отходов производства.

Одной из проблем, стоящей в настоящее время, является более полное использование сырьевых ресурсов, в частности использование отходов производства для получения моторного топлива.

Известно моторное топливо, содержащее ароматические углеводороды более 35 мас.%, 50% которых перегоняется в пределах 85-125^oC, соль редкоземельного металла в количестве 0,1-1,0 мас.% и бензиновую фракцию - остальное (заявка ЕПВ (EP) N 0192323, кл. C 10 L 1/18, опубл. 27.08.86 г.)
Введение солей редкоземельных металлов необходимо для снижения загрязнения двигателя, вызванного высоким содержанием ароматических компонентов. Однако это усложняет и удорожает композицию и ухудшает экологическую обстановку.

Наиболее близким техническим решением является моторное топливо (заявка РФ N 93-039046 от 29.07.93 г.), содержащее бензиновую фракцию, в качестве которой используют легкую фракцию бензина с температурой кипения от 30 до 120^oC, ароматические углеводороды, в качестве которых используют алкилбензольную фракцию с температурой кипения от 115 до 120^oC, получаемую при переработке каменноугольной смолы, и фракцию сивушных масел с температурой кипения от 100 до 145^oC. Соотношение компонентов известного моторного топлива следующее, мас.%:
Алкилбензольная фракция - 10-25,
Сивушные масла - 10-20,
Легкая фракция нефти - Остальное
Моторное топливо получают простым смешиванием компонентов.

Однако такое моторное топливо имеет низкую морозостойкость менее (-25^oC), что усложняет работу на нем и его транспортировку в зимнее время и в районах Севера. Кроме того, такое моторное топливо при попадании в него воды становится агрессивным, то есть металлические поверхности, соприкасающиеся с топливом, корродируют.

В основу изобретения положена задача создания моторного топлива, которое за счет изменения композиции и использования отходов производства обеспечило бы, наряду с простотой его изготовления, низкой себестоимостью, высоким октановым числом и экологической безопасностью, высокую морозостойкость и нейтральность моторного топлива при взаимодействии с металлическими поверхностями.

Поставленная задача решается тем, что моторное топливо на основе бензиновой фракции, в качестве которой используют легкую фракцию нефти с добавлением ароматических углеводородов, в качестве которых используют алкилбензольную фракцию и фракции сивушных масел, согласно изобретению дополнительно содержит эфироальдегидную фракцию, побочный продукт, образующийся при получении этилового спирта.

Целесообразно, чтобы указанные компоненты содержались в моторном топливе в следующих соотношениях, мас.%:
Алкилбензольная фракция - 10-35
Фракция сивушных масел - 5-10
Эфироальдегидная фракция - 5-10
Легкая фракция нефти - Остальное
При этом также целесообразно, чтобы использовалась легкая фракция нефти с температурой кипения 15-160^oC, алкилбензольная фракция с температурой кипения 110-120^oC, фракция сивушных масел с температурой кипения 90-145^oC и эфироальдегидная фракция с температурой кипения 70-90^oC.

Такая композиция моторного топлива, за счет включения эфироальдегидной фракции, обеспечивает его высокую морозостойкость, низкую себестоимость, простую технологию производства, при высоком октановом числе получаемого бензина, и экологическую безопасность.

Желательно, чтобы моторное топливо дополнительно содержало антикоррозионную присадку, составляющую от 0,05 до 0,5% от общей массы моторного топлива.

Возможно, чтобы антикоррозионная присадка содержала сивушные масла, омыленное растительное масло и воду при следующих соотношениях этих компонентов, взятых, мас.%:
Растительное масло - 40-85
Щелочь (NaOH, KON) - 0,5-2,5
Вода - Остальное
Наличие антикоррозионной присадки обеспечивает нейтральность моторного топлива при взаимодействии с металлическими поверхностями.

В дальнейшем изобретение поясняется примерами.

Моторное топливо согласно изобретению выполнено на основе бензиновой фракции, в качестве которой используют легкую фракцию нефти с температурой кипения от 15 до 160^oC с добавлением ароматических углеводородов, в качестве которых используют алкилбензольную фракцию с температурой кипения от 110 до 200^oC и фракцию сивушных масел с температурой кипения от 90 до 145^oC. Для сохранения необходимых характеристик моторного топлива при низких температурах в указанную композицию добавляют эфироальдегидную фракцию с температурой кипения 70-90^oC.

Указанные выше компоненты содержатся в моторном топливе в следующих соотношениях, взятые, мас.%:
Алкилбензольная фракция - 10-35
Сивушные масла - 5-10
Эфироальдегидная фракция - 5-10
Легкая фракция нефти - Остальное
В качестве алкилбензольной фракции используют побочный продукт в процессе переработки каменноугольной смолы, имеющей температуру кипения 110-200^oC, и включает в себя все ароматические компоненты, такие так толуол, этилбензол, изопропилбензол, ксилолы, бутинбензолы. До настоящего времени фракция алкилбензолов с температурой кипения 155-200^oC возвращается в технологический процесс на стадию алкилирования, что приводит к увеличению образования отходов производства - смолы, и непроизводительному расходу сырья - этиленовой фракции. Более легкие фракции ароматических компонентов с более низкими температурами кипения направляются на получение побочных товарных продуктов.

В качестве фракции сивушных масел используются отходы производства этилового спирта. Фракция включает в себя спирты и альдегиды с температурой кипения 90-145^oC. До настоящего времени сивушные масла не находят квалифицированного промышленного применения. Количество этих продуктов составляет 0,3-0,4% от производства этилового спирта. Учитывая большие мощности по производству этилового спирта, этот компонент моторного топлива составляет важный сырьевой потенциал.

Легкая фракция нефти с температурой кипения 15-160^oC, выделяемая при добыче и первичной переработке нефти, либо сжигалась на факел, либо использовалась при производстве низкосортного топлива. Октановое число указанной фракции не превышает 70 (по моторному методу).

В качестве эфироальдегидной фракции используют отходы производства этилового спирта, так называемая головная фракция, получаемая при ректификации спирта-сырца.

Предельные значения композиции моторного топлива обусловлены следующими причинами.

При изменении содержания легкой фракции нефти выше верхнего предела не удается достичь необходимых октановых чисел (76 и 92 соответственно); ниже нижнего предела - ухудшаются эксплуатационные характеристики моторного топлива.

При изменении содержания алкилбензольной фракции выше верхнего предела 35%-увеличиваются нагарообразующие свойства моторного топлива, увеличивается содержание CO и суммы углеводородов в выхлопных газах; при уменьшении предела ниже нижнего 10% - не удается достичь необходимых октановых чисел моторного топлива.

При изменении содержания сивушных масел выше верхнего предела 10% - увеличивается количество фактических смол в моторном топливе, в результате чего не обеспечиваются требуемые показатели по соответствующим ГОСТам и ТУ. При уменьшении ниже нижнего предела 5% - возможно расслоение бензина при температурах ниже 0^oC.

При изменении содержания эфироальдегидной фракции выше верхнего предела 10% - увеличивается содержание альдегидов в выхлопных газах, что недопустимо по международным нормам, при уменьшении ниже нижнего предела 5% - снижается морозостойкость топлива. Так, при содержании в композиции 5% эфироальдегидной фракции температура замерзания топлива равна (-52^oC), а при содержании в композиции 10% эфироальдегидной фракции температура замерзания топлива равна (-75^oC), то есть при дальнейшем снижении эфироальдегидной фракции температура замерзания топлива может быть выше (-50^oC), что нежелательно, особенно при использовании топлива в районах крайнего Севера.

Моторное топливо изготавливают простым смешиванием исходных компонентов, получают бензин с октановым числом 76 и 92.

Рассмотрим конкретные примеры.

Компоненты моторного топлива в соотношениях, указанных в таблице 1, смешивали при комнатной температуре до получения одинаковой плотности по всему объему сосуда лопастной мешалкой в закрытой металлической емкости объемом 10 л в течение 5 минут. Затем отбирались пробы для проведения анализа известными моторным и исследовательским методами в зависимости от предполагаемого сорта бензина. Результаты приведены в табл. 1.

Предлагаемое моторное топливо имеет высокие эксплуатационные характеристики, однако при попадании в него воды оно становится агрессивным, то есть металлические поверхности, соприкасающиеся с моторным топливом, корродируют.

Для исключения этого явления в моторное топливо вводят антикоррозионную присадку, составляющую от 0,05 до 0,5% от общей массы топлива.

Антикоррозионная присадка согласно изобретению содержит сивушные масла, омыленное растительное масло, в качестве которого может быть использовано рапсовое, подсолнечное, касторовое, пальмовое и др. масла, и воду. Соотношение этих компонентов следующее, мас.%:
Растительное масло - 40-85
Щелочь (NaOH, КОН) - 0,5-2,5
Сивушное масло - 10-50
Вода - Остальное
Использование присадки исключает коррозию металлических поверхностей, соприкасающихся со спиртосодержащим моторным топливом, при попадании в него воды в результате образования защитной пленки на поверхности металла.

Получение антикоррозионной присадки иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В металлическую емкость, снабженную перемешивающим устройством объемом 1,5 л, заливают 623 (75 мас.%) растительного масла (рапсового), добавляют 7,5 г (0,93 мас.%) щелочи NaOH, растворенной в воде, и 166 г (20 мас. %) сивушного масла. Затем полученную смесь перемешивают при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении в течение 30 минут. Полученная антикоррозионная присадка добавляется в описанное выше моторное топливо в количестве 0,07 мас.% для исключения коррозии металлических деталей, соприкасающихся с моторным топливом, в случае возможного попадания воды в топливо.

Все последующие примеры по заявленному диапазону концентраций компонентов антикоррозионной присадки при условиях проведения процесса, указанных в примере 1, приведены в табл. 2.

Соотношение компонентов в антикоррозионной присадке определяет в конечном итоге ее необходимое количество для исключения коррозии металлических деталей моторным топливом, содержащим 10% воды, специально добавленной в моторное топливо для оценки эксплуатационных качеств присадки.

Соотношение растительного масла и щелочи определяет их необходимое и достаточное количество для полного омыления. Количество добавляемой присадки обусловлено ее составом. Поскольку спирты (сивушные масла) и вода являются растворителями, действующим началом присадки является омыленное растительное масло, и чем его больше в составе присадки, тем меньше ее количество необходимо для исключения коррозии. При больших максимальных соотношениях растительное масло - сивушное масло не достигается гомогенность присадки, при ниже минимальных - снижается ее эффективность. Так, при соотношении растительное масло - сивушное масло 30%: 50%, необходимо ее добавлять 1,5% для достижения того же эффекта, что неэкономично. Введение присадки по существу не изменяет морозостойкость моторного топлива.

Таким образом, предлагаемое моторное топливо имеет высокие эксплуатационные характеристики, получается методом простого смешивания компонентов в заданном соотношении, не требует сложной технологии, высоких давлений, температур. Выход целевого продукта составляет 100% от сырьевой загрузки. Получаемый продукт не содержит токсичных добавок, таких как тетраэтилсвинец. Все используемые компоненты являются отходами производства, что предполагает их доступность и невысокую стоимость конечного продукта. Моторное топливо морозостойко, в связи с чем может использоваться при работе в районах крайнего Севера. Моторное топливо нейтрально к металлическим поверхностям, с которыми оно контактирует.

Изобретение относится к производству моторных топлив и может быть использовано для получения высокооктанового бензина из отходов производства. Моторное топливо согласно изобретению содержит легкую фракцию нефти с температурой кипения 15 - 160^oC, алкилбензольную фракцию с температурой кипения 110-200^oC, фракцию сивушных масел с температурой кипения 90-145^oC и эфироальдегидную фракцию с температурой кипения 70-90^oC, являющуюся побочным продуктом, образующимся при получении этилового спирта, при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкилбензольная фракция 10-35; сивушные масла 5-10; эфироальдегидная фракция 5-10; легкая фракция нефти остальное. При этом используют легкую фракцию нефти с температурой кипения 15-160^oC, алкилбензольную фракцию с температурой кипения 110-200^oC, фракцию сивушных масел с температурой кипения 90-145^oC и эфироальдегидную фракцию с температурой кипения 70-90^oC. Кроме того, моторное топливо дополнительно содержит антикоррозионную присадку, составляющую от 0,05 до 0,5% от общей массы моторного топлива, которая предотвращает коррозию металлических поверхностей при соприкосновении с моторным топливом в случае попадания в топливо воды. Получаемый бензин имеет высокое октановое число (76 и 92 соответственно), технологически прост, не имеет токсичных добавок, а использование в качестве исходных продуктов отходов производства удешевляет производство моторного топлива и расширяет сырьевую базу. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Моторное топливо на основе бензиновой фракции нефти с добавлением алкилбензольной фракции и фракции сивушных масел, отличающееся тем, что дополнительно содержит эфироальдегидную фракцию побочного продукта производства этилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алкилбензольная фракция - 10,0 - 35,0
Фракция сивушных масел - 5,0 - 10,0
Эфироальдегидная фракция - 5,0 - 10,0
Бензиновая фракция нефти - До 100
2. Топливо по п. 1, отличающееся тем, что в качестве бензиновой фракции содержит фракцию нефти, выкипающую в интервале 15-160^oC, в качестве алкилбензольной фракции - алкилбензольную фракцию с температурой выкипания 110-200^oC, в качестве фракции сивушных масел - фракцию с температурой выкипания 90 - 145^oC, в качестве эфироальдегидной фракции - фракцию с интервалом выкипания 70 - 90^oC. 3. Топливо по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит антикоррозионную присадку в количестве 0,05 - 0,5 мас.% (в расчете на топливо). 4. Топливо по п. 3, отличающееся тем, что в качестве антикоррозионной присадки содержит смесь сивушного масла, омыленного растительного масла, воды и гидроксида Na или K при следующем соотношении компонентов в присадке, мас.%:
Омыленное растительное масло - 40,0 - 85,0
Гидроксид Na или K - 0,5 - 2,5
Сивушное масло - 10,0 - 50,0
Вода - До 100г