ДООЧИСТКА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2011 года по МПК C10G32/02 F02M27/04 

Во всем мире автомобиль уже давно вступил в фазу, когда его "жизнедеятельность" подвергается гигиеническому контролю. Нормы содержания токсичных компонентов в выхлопных газах все более и более ужесточаются. Изобретение относится к доочистке дизельного топлива постоянными магнитными полями, предназначено для дизельных подводных лодок, газотурбинных установок.

Дизельное топливо, смесь углеводородов, используемая в качестве топлива для дизельных двигателей и газотурбинных установок. Жидкость; t_кип 180-360°С, плотность 0,79-0,86 г/см³, η 1,5-8,0 мм²/с, t_заст от -10 до -60°С, t_всп от -38 до 110°С, йодное число 2-6; количество примесей (серо-, азот- и кислородсодержащие производные углеводородов) до 4%. Получают дистилляцией нефти с последующей гидроочисткой и депарафинизацией (для зимних марок); в некоторые сорта добавляют до 20% газойлевых фракций каталитического крекинга. Важные показатели качества всех сортов дизельного топлива - цетановое число и содержание S, которое должно быть менее 0,2% [2].

Йодное число, масса йода (в г), присоединяющегося к 100 г органического вещества. Характеризует степень ненасыщенности органических соединений. Для определения йодного числа к раствору анализируемого вещества в CHCl₃ или CCl₄ приливают раствор Br₂ (IBr или ICl); после завершения реакции прибавляют избыток KI и оттитровывают раствором Na₂S₂O₃ йод, выделившийся при взаимодействии с непрореагировавшим бромом (или хлором). При этом йодное число равно 1,269(V₂-V₁)/a, где V₂ и V₁ - объемы (в мл) 0,1 н. раствора Na₂S₂O₃, прошедшие на титровании соответственно в холостом опыте и в опыте с пробой, а - навеска вещества (в г). Для жирных кислот йодное число составляет, например, 100-400, для растительных масел - 100-200, для твердых жиров - 35-85, для жидких жиров - 150-200.

В дизельном топливе присутствуют до 5% примесей: N, S, парафины и др., ухудшая работу двигателя: уменьшается КПД, быстрее изнашивается двигатель, возрастает энергоемкость, уменьшается ресурс работы двигателя, возрастает гидравлическое сопротивление двигателю (например при давлении от двигателя 2-4 атмосферы). Для устранения указанных недостатков предлагается магнитная ловушка (фиг.1) из магнитной ваты, которая в себе концентрирует указанные ненужные взвеси. Дополнительное сопротивление двигателю устраняется магнитным давлением P_m=H²/8р. H - напряженность магнитного поля в эрстедах, π=3,14 - const.

Магнитное давление - действие, оказываемое магнитным полем на плазму (или проводящую жидкость), направленное перпендикулярно силовым линиям. Магнитное давление равно плотности магнитной энергии, т.е. пропорционально квадрату напряженности магнитного поля H: Pm=H²/8р (в ед. СГС). Магнитное давление может уравновешиваться кинетическим давлением плазмы. Превышение магнитного давления над кинетическим приводит к пинч-эффекту.

Практически осуществимые магнитные поля сильно влияют на потоки или плазмы, например магнитное давление (H²/8р) достигает величины 1 атм. При H=5·10³ Гс и далее возрастает с полем квадратично. Если к электропроводящей жидкости, помещенной в магнитное поле, приложить внешнее ЭДС, то возникающий ток создает силу F, которая заставляет жидкость двигаться.

Пример 1. При Н=10000 эрстед Pm=0,1·4000000=400000 Па

400000 Па:1,33=4000 мм рт.ст.; 1 мм рт.ст.=1,33 Па.

Пример 2. При Н=1000 Э, P_m=400 мм рт.ст.

Присутствующие в дизельном топливе газообразные, твердые вещества N, S, парафины и др. примеси не нужные обретают в магнитном поле (высоко спиновое состояние) супермагнитные, магнитные свойства и концентрируются на поверхности магнитной ловушки. Магнитная ловушка ферромагнитная - перфорированная или из магнитной ваты (весьма тонкий магнитный провод - «вата») вынимается, регенерируется и снова вставляется в трубу для работы.

Условия проведения экспериментов адекватны традиционным. Высокая оценка качества дизельного топлива (ДТ), полученная заявленным способом и устройством для его осуществления, доказывает конкурентоспособность новой продукции на потребительском рынке и, как следствие, промышленную применимость изобретения.

На основании представленного материала авторы считают, что техническая задача заявленного изобретения решена в полном объеме.

Технический контроль процесса в системе осуществляли одновременно на входе и выходе из устройства.

Устройство для осуществления способа включает: дизельный двигатель внутреннего сгорания (ДДВС, не показан), магнитную систему.

Изобретение относится к физико-химическим технологиям в технике дизельных подводных лодок, подводных аппаратов и технических производствах промышленности, обработки ДТ путем увеличения глубины устойчивого состояния, уменьшения энергозатрат на процесс и энергоемкости оборудования на процесс.

Применение постоянных магнитных полей в системе ДВС позволяет: 1. увеличить эффективность работы ДВС, модернизировать систему и уменьшить затраты на энергоемкость оборудования; 2. использовать аномальные физико-химические свойства Fe, S, N, парафинов и других смесей для глубокой доочистки и достижения устойчивого во времени состояния при нормальных условиях; 3. использовать физико-химические свойства мгновенно (тысячные доли секунды); 4. использовать аномальные физико-химические свойства смеси во взаимодействии с кремнесодержащими материалами и углеводородными полимерами, примененными в системе обработки.

Возможность использования доочистки дизельного топлива (ДТ) термомагнитноплазмохимотронным (ТМПХТ) способом для достижения технического результата, техническое построение схемы показано фиг.1, где схематично изображено устройство для осуществления предлагаемого способа доочистки ДТ. Устройство содержит две взаимосогласованные системы: корпус трубы 1 с крестовиной центровки 3 и термомагнитноплазмохимотронную (ТМПХТ) систему синтеза - магнитную ТМПХТ ловушку 2 (см. фиг.2).

Проведенное авторами дальнейшее развитие теории ТМПХТ способа показало, что при магнитных потенциалах ТМПХТ плазме при 5-10 кЭ возможно образование роста больших кластеров, которые устойчивы в смеси ДТ. Их реакции мгновенно определяют физико-химические реакции: SO₃+H₂O=H₂SO₄ происходящих в электролите ТМПХТ между магнитными полюсами.

Отбор и обработку отработанных газов (ОГ) производили в химической лаборатории ВНИИпроектАсбест и Бакальского отряда военизированных горно-спасательных частей (БВГСО) Челябинской, Свердловской областей. Испытания на предельных нагрузках двигателей показали высокую степень уменьшения оксидов углерода, азота, SO₂, SO₃, смол, альдегидов и других компонентов (Патент СССР №865675 - [1]).

Согласно спектрометрическим данным монохроматическое свечение соответствует кластерам пленочной химотронной плазмы, соответствие квантов света 3,0 эВ на одну молекулу пленочной воды. На основании этих данных энергии гидратации оболочки плазмы кластера оцениваются энергией, соизмеримой с энергией гидратации ионов двухзарядных щелочноземельных и тяжелых металлов 20 эВ.

Исследования при потенциалах магнитного поля 5-10 кЭ показывают образование роста больших кластеров с энергией квантов ТМПХТ плазмы соответствующей энергии 3,0 эВ на молекулу плазмы.

На основании этих данных энергии гидратации кластеров, ионов тяжелых металлов, двухзарядных щелочноземельных и тяжелых металлов 25 эВ и объясняет наличие аномальных физико-химических свойств, именно: - отсутствие водородного газа в смеси топлива; - мгновенную растворимость кластеров тяжелых металлов; возможность аномального увеличения глубины насыщения магнетизма в плазму химотрона малых расходов топлива; - положительное влияние на процесс магнитного поля при обработке смеси кремнесодержащих, углеводородных материалов согласно взаимодействию кластеров с активными центрами материалов, обретающих пьезомагнетизм; - негативное влияние металлов на процесс снижается, обретая супермагнетизм.

Проведенный анализ научно-технической, патентной информации позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного способа и устройства для его осуществления, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует патентоспособности изобретательскому уровню.

Работа решает одну и ту же задачу - снижение энергозатрат на процесс, уменьшение гидравлического сопротивления двигателю, увеличение КПД, уменьшение износа двигателя и предназначено в технологических производствах и технике дизельных подводных лодок, подводных аппаратов. Анализ газовых и парогазовых смесей, синтезированных известными физико-химическими методами, показывает, что смеси состоят из устойчивых элементарных (атомно-молекулярных) соединений. С учетом проведенного выше анализа научно-технической, патентной информации техническим решением задачи является увеличение эффективности работы устройства.

Доочистка дизельного топлива

Дизельное топливо, смесь углеводородов, используемая в качестве топлива для дизельных двигателей и газотурбинных установок. Жидкость; t_кип 180-360°C, плотность 0,79-0,86 г/см³, η 1,5-8,0 мм²/с, t_заст от -10 до -60°C, t_всп от -38 до 110°C, йодное число 2-6; количество примесей (серо-, азот- и кислородсодержащие производные углеводородов) до 4%. Получают дистилляцией нефти с последующей гидроочисткой и депарафинизацией (для зимних марок); в некоторые сорта добавляют до 20% газойлевых фракций каталитического крекинга. Важные показатели качества всех сортов дизельного топлива - цетановое число и содержание S, которое должно быть менее 0,2%.

Йодное число, масса иода (в г), присоединяющегося к 100 г органического вещества. Характеризует степень ненасыщенности органических соединений. Для определения йодного числа к раствору анализируемого вещества в CHCl₃ или CCl₄ приливают раствор Br₂ (IBr или ICl); после завершения реакции прибавляют избыток KI и оттитровывают раствором Na₂S₂O₃ йод, выделившийся при взаимодействии с непрореагировавшим бромом (или хлором). При этом йодное число равно 1,269 (V2-V1)/a, где V₂ и V₁ - объемы (в мл) 0,1 н. раствора Na₂S₂O₃, прошедшие на титрование соответственно в холостом опыте и в опыте с пробой, a - навеска вещества (в г). Для жирных кислот йодное число составляет, например, 100-400, для растительных масел - 100-200, для твердых жиров - 35-85, для жидких жиров - 150-200.

В дизельном топливе присутствуют до 5% примесей: N, S, парафины и др., ухудшая работу двигателя: уменьшается КПД, быстрее изнашивается двигатель, возрастает энергоемкость, уменьшается ресурс работы двигателя, возрастает гидравлическое сопротивление двигателю (например, при давлении от двигателя 2-4 атмосферы). Для устранения указанных недостатков предлагается магнитная ловушка (фиг.1) из магнитной ваты, которая в себе концентрирует указанные ненужные взвеси. Дополнительное сопротивление двигателю устраняется магнитным давлением P_m=H²/8р. H - напряженность магнитного поля в эрстедах, π=3,14 - const.

Магнитное давление - действие, оказываемое магнитным полем на плазму (или проводящую жидкость), направленное перпендикулярно силовым линиям. Магнитное давление равно плотности магнитной энергии, т.е. пропорционально квадрату напряженности магнитного поля H: Pm=H²/8р (в ед. СГС). Магнитное давление может уравновешиваться кинетическим давлением плазмы. Превышение магнитного давления над кинетическим приводит к пинч-эффекту.

Практически осуществимые магнитные поля сильно влияют на потоки или плазмы, например магнитное давление (H²/8р) достигает величины 1 атм. При H=5·10³ Гс и далее возрастает с полем квадратично. Если к электропроводящей жидкости, помещенной в магнитное поле, приложить внешнее ЭДС, то возникающий ток создает силу F, которая заставляет жидкость двигаться.

1 мм рт.ст.=1,33 Па.

Пример 1. При H=10000 эрстед Pm=0,1·4000000=400000 Па=400000 Па:1,33=4000 мм рт.ст.

Пример 2. При H=1000 Э Pm=400 мм рт.ст.

Присутствующие в дизельном топливе газообразные, твердые вещества N, S, парафины и др. примеси не нужные обретают в магнитном поле (высокоспиновом состоянии) (const магниты) супермагнитные, магнитные свойства и концентрируются на поверхности магнитной ловушки. Магнитная ловушка ферромагнитная перфорированная или из магнитной ваты (весьма тонкий магнитный провод - «вата») вынимается, регенерируется и снова вставляется в трубу для работы.

Источники информации

1. Патент 865675 (СССР). A.M.Силантьев. Транспортное средство. Заявлено 25.02.77. 1981. Бюл. №35.

2. Разработка предложений к техническому заданию на систему снижения токсичности дизелей для карьерного автотранспорта. Заключительный отчет 1-X1-2-82-77 // (Р-1-е-ПП). УДК. 622.621.43.068.4; № Гос. / Регистр.77024.254; Свердловск. ИГД УрО РАН. 1977 г. (Соавтор Филатов С.С.).

Изобретение относится к доочистке дизельного топлива постоянным магнитным полем, предназначенного для дизельных двигателей, газотурбинных установок. Изобретение касается дизельного топлива, доочистку которого осуществляют постоянным магнитным полем, при этом присутствующие сера, азотсодержащие углеводородов, парафины, ненужные взвеси концентрируются на поверхности магнитной ловушки, представляющей собой тонкий провод, вставленный в трубу (корпус магнитной ловушки). Изобретение также касается способа доочистки дизельного топлива, в котором магнитная ловушка вынимается для регенерации, подвергается регенерации и снова вставляется для работы. Технический результат - улучшение характеристик дизельного топлива, увеличение КПД двигателя. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дизельное топливо - смесь углеводородов, используемых в качестве топлива в дизельных двигателях внутреннего сгорания и газотурбинных установках, отличающееся тем, что доочистку топлива осуществляют постоянным магнитным полем, при этом присутствующие сера, азотсодержащие производные углеводородов, парафины, ненужные взвеси концентрируются на поверхности магнитной ловушки, представляющей собой тонкий провод, вставленный в трубу (корпус магнитной ловушки).

2. Способ доочистки дизельного топлива по п.1, отличающийся тем, что магнитная ловушка вынимается для регенерации, подвергается регенерации и снова вставляется для работы.