СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА Российский патент 2005 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к топливной промышленности, в частности к способу получения модифицированных водой жидких углеводородных топлив, и может быть использовано для производства моторных и печных топлив с улучшенными эксплуатационными и экологическими характеристиками.

Известен способ получения топливной эмульсии, включающий одновременное смешение топлива, воды и стабилизатора (ПАВ) для поддержания стабильности водно-топливной эмульсии (заявка РФ №96115447 МПК С 10 L 1/32 1998.01.20).

По указанном способу сначала к воде добавляют ПАВ, затем топливо или смешивают воду, топливо и стабилизатор одновременно. Введение топлива в формируемую эмульсию осуществляют при соотношении скоростей их потоков, равном 1:1:50.

Недостатком известного способа является использование ПАВ, которое при сжигании дает, как правило, отрицательный эксплуатационный и экологический эффекты: нагар на кольцах и цилиндре, повышенное содержание СО и СН в выхлопных газах. Кроме того, технология очень сложна и ненадежна, так как при небольшом нарушении соотношений скоростей потоков исходных компонентов эмульсия становится нестабильной.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа (прототипом) является патент РФ №2120471 МПК С 10 L 1/32 1998.10.20).

Способ включает дисперсное фракционирование воды в топливе до размеров 1 мкм с помощью средств фракционирования, включающих сито, статический, ротационный или ультразвуковой смеситель. Полученное эмульгированное топливо содержит эмульгирующую систему, включающую, по меньшей мере, один сложный эфир сорбита.

Недостатками известного способа является необходимость введения системы ПАВ, что является нежелательным: по этой причине на поршневых кольцах и стенках цилиндров автомобилей появляется большое количество нагара.

Цетановое число при модификации дизельного топлива существенно снижается, увеличивается вязкость и содержание фактических смол. Кроме того, процесс фракционирования с помощью различных типов смесителей и применением сит длителен и сложен. Он осуществляется циклически до получения капелек воды необходимых размеров (до 1 мкм). Срок сохранения стабильности данной эмульсии при комнатной температуре составляет не более трех месяцев, что явно недостаточно для промышленного использования.

Технической задачей настоящего изобретения является получение стабильных нерасслаивающихся топлив путем воздействия на исходные компоненты вращающегося электромагнитного поля, создаваемого в рабочей камере аппарата вихревого слоя (АВС).

Технический результат - улучшение экономических и эксплуатационных характеристик топлив.

Он достигается тем, что смешивание компонентов проводят при комнатной температуре в течение 10-15 сек во вращающемся электромагнитном поле аппарата вихревого слоя (АВС). Содержание воды в углеводородном компоненте может составлять 2-40 мас.%. Получается водно-топливная эмульсия, настолько устойчивая и стабильная, что исключает необходимость применения ПАВ.

В качестве присадок, повышающих октановое и цетановое числа, данное изобретение предполагает использование оксигенатов, в том числе растворимых в воде, в количестве 5-10% (мас.) по отношению к углеводородному компоненту.

В качестве оксигенатов используются спирты (в том числе этиловый) и эфиры (МТБЭ, ЭТБЭ, МТАЭ и ЭТАЭ).

Авторами путем модификации бензина водой в аппарате вихревого слоя было получено топливо, которое отвечает всем требованиям ГОСТа 2084-77 (на бензин) с повышенным октановым числом (на 2-3 ед.). Сравнение состава выхлопных газов до и после модификации приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, произошло значительное снижение содержания СО в выхлопных газах и довольно существенное снижение содержания СН.

Табл.1№№ замеровКол-во Об/минБензин 76 стандартныйБензин, модифицированный водой
Проба 26СО, %CH, ppmСО, %CH, ppm1Кол-во0,54900,44002об/мин0,85000,23703(ход)0,95500,1350Среднее значение0,734970,2437412500-1,31900,6180230001,252000,11803об/мин1,252000,1180Среднее значение1,271970,27180

Сравнение состава выхлопных газов исходного и модифицированного водой бензинов показывает значительное снижение СО и СН (см. таблицу).

Изобретение применимо для производства всех видов топлив, включая печное. Реализация данного изобретения позволяет получать стабильные, не расслаивающиеся в течение длительного времени композиции жидких углеводородов с водой.

Топливо, модифицированное водой, соответствует нормам ГОСТа 2084-77, имеет повышенное, по сравнению с исходным, октановое число. Испытания опытных партий, модифицированных водой бензинов, позволило обнаружить их моющий эффект.

Полученная водно-топливная эмульсия позволяет достичь более полного сгорания топлива и сажистых осадков и улучшает технические и экономические показатели топлива.

Предлагаемый способ осуществляется с помощью аппарата вихревого слоя с применением ферромагнитных частиц.

Примеры конкретного осуществления способа:

Пример 1. Для обработки реагентов в капсулу из стали 0,8×10НП залили 1750 мл бензина (0,85-0,9 объема капсулы), помещали 500 г ±50 г ферромагнитных частиц, добавляли воды 2-40% (мас.) и оксигенаты 5-20%. Капсулу закрывали герметично крышкой и обработали в аппарате вихревого слоя в течение 10-15 сек. Получилась стабильная водно-топливная эмульсия, не расслаивающаяся в течение длительного времени.

По-видимому, применение АВС с целью смешивания бензина и воды позволило затронуть глубинную структуру топлива и воды. При смешивании воды и топлива образуются новые химические соединения и разделение исходных компонентов уже не может произойти.

Содержание воды в бензине зависит от условий обработки под воздействием вихревого слоя аппарата молекулы углеводородов, составляющих бензин, претерпевают внутренние структурные изменения, следствием которых является изменение их физико-химических свойств.

Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, но вместо бензина запивают 1750 мл дизельного топлива и 3-5% (мас.) воды.

В результате получают водно-топливную эмульсию с улучшенными экологическими характеристиками и повышенным цетановым числом.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, но вместо бензина берут мазут. Полученная водно-мазутная эмульсия позволяет достичь более полного сгорания топлива и сажистых осадков, уменьшить выбросы окисла азота в атмосферу, исключить из системы подготовки топлив сложные и дорогостоящие устройства осушения мазута и очистки выделенной воды.

Промышленное производство топлив по настоящему изобретению позволит получить значительный экономический эффект при использовании воды в качестве топлив и от снижения вредных выбросов в атмосферу.

Изобретение относится к топливной промышленности и может быть использовано для производства моторных и печных топлив с улучшенными эксплуатационными и экологическими характеристиками. Способ получения жидкого модифицированного углеводородного топлива включает смешивание углеводородных компонентов с водой во вращающемся электромагнитном поле аппарата вихревого слоя при объемном соотношении углеводородного компонента и воды от 60:40 до 98:2. Для повышения октанового числа перед смешиванием компонентов дополнительно вводят оксигенаты в количестве 5-10% по отношению к углеводородному компоненту. Воздействие вращающимся электромагнитным полем на смешиваемые компоненты производят не менее 10 секунд. Полученные по данному изобретению топлива позволяют при их сжигании достичь более полного сгорания с улучшением технических и экономических показателей. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения жидкого модифицированного углеводородного топлива, включающий смешивание углеводородных компонентов с водой, отличающийся тем, что смешивание компонентов производят во вращающемся электромагнитном поле аппарата вихревого слоя при объемном соотношении углеводородного компонента и воды от 60:40 до 98:2.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения октанового числа перед смешиванием компонентов дополнительно вводят оксигенаты, в количестве 5-10% мас. по отношению к углеводородному компоненту.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие вращающимся электромагнитным полем на смешиваемые компоненты производят не менее 10 с.