СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ВЫБРОСА БЕНЗ(α)ПИРЕНА И ЕГО АНАЛОГОВ АВТОМОБИЛЯМИ С БЕНЗИНОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ Российский патент 2012 года по МПК C10L1/188 C10L1/18 

Изобретение относится к автомобильной промышленности и системе эксплуатации автотранспорта.

Автомобили с бензиновыми двигателями выбрасывают с отработавшими газами высоко канцерогенный бенз(α)пирен и его аналоги. Бенз(α)пирен и его аналоги имеют очень низкую упругость паров, и поэтому в основном адсорбируются на дорожном покрытии, фасадах домов, растительности. В результате, концентрация бенз(α)пирена в воздухе в зоне дыхания в большинстве городов превышает ПДК в 10 и более раз [1].

Существует практика дожига углеводородов в отработавших газах автомобилей с помощью каталитических нейтрализаторов, однако при применении бензинов с повышенным содержанием серы, каталитические нейтрализаторы быстро отравляются.

Известна присадка, представляющая собой никелевые соли жирных кислот [C_nH_2n+1COO]₂Ni, (где n=10-16) [2], вводимая в количестве 0,5-1,0 мг Ni/кг бензина и снижающая содержание газообразных токсичных веществ в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Газообразные токсичные выбросы образуются в объеме камеры сгорания, и снижение их выбросов достигается за счет постоянного введения в топлива указанной присадки (прототипа).

Задачей настоящего изобретения является улучшение экологических характеристик автомобилей с бензиновыми двигателями.

Поставленная задача реализуется за счет достижения технического результата, который заключается в подавлении выбросов бенз(α)пирена и его аналогов с отработавшими газами автомобилей с бензиновыми двигателями.

Указанный технический результат достигается использованием способа подавления выбросов бенз(α)пирена и его вышекипящих аналогов в составе отработавших газов автомобилями с бензиновыми двигателями с помощью олеорастворимого соединения никеля [C_nH_2n+1COO]₂Ni, (где n=10-16), отличающегося тем, что в работающий двигатель с бензином вводится 3-5 мг никеля в составе указанного олеорастворимого соединения, концентрация которого составляет 0,06-0,1 мг Ni/кг бензина.

В результате сгорания присадки никель осаждается на стенках камер сгорания, поршней, клапанов, свечей зажигания. Никель является лучшим катализатором газификации углеводородов [3, 4]. В результате обеспечивается газификация конденсирующихся на стенках углеводородов. Каталитическая активность никеля, отлагающегося на рабочих поверхностях в двигателе, зависит от степени его дисперсности.

Проводили замеры содержания в отработавших газах автомобиля ГАЗ-3102 с использованием бензина АИ-92 бенз(α)пирена и его аналогов при работе двигателя на холостом ходу. В бензин вводили никель в виде [C_nH_2n+1COO]₂Ni, (где n=10-16). Из выхлопной трубы отработавшие газы пропускали со скоростью 50 л/мин через фильтры из стекловолокна с помощью пробоотборного устройства ПУ-ЭР/220 в течение 200 мин. Фильтры экстрагировали в течение 20 мин н-гексаном (100 см³). Экстракт испаряли и пробу концентрировали 2 см³ ацетонитрила. Измерение концентрации бенз(α)пирена проводили по методике ПНДФ 14,2:4,70-96 методом жидкостной хроматографии с флуоресцентным детектированием. Использовали хроматограф Varian 9075, концентрацию бенз(α)пирена определяли методом абсолютной калибровки.

Никельсодержащую присадку вводили в топливный бак; из расчета введения в работающий двигатель с бензином заданного количества никеля исследовали зависимость содержания полициклических ароматических углеводородов от количества введенного в двигатель никеля. Эффективность изобретения характеризуется данными примеров 1-7 таблицы 1.

Из приведенных примеров видно, что уже при введении в двигатель с бензином 3-5 мг никеля в составе присадки достигается примерно 95% снижение выбросов бенз(α)пирена и его аналогов. Увеличение количества введенного в двигатель никеля снижает эффективность метода, так как степень дисперсности при его отложении на рабочих поверхностях в двигателе снижается, что снижает каталитическую активность. В таблице 2 представлены данные, характеризующие влияние концентрации присадки на эффективность метода. Максимальная эффективность снижения выбросов полициклических ароматических углеводородов достигается при очень низких концентрациях присадки - 0,06-0,10 мг Ni/кг бензина. Эффект сохраняется длительное время после введения никеля в виде раствора присадки в бензине в двигатель.

Таблица 1 Влияние однократного введения в работающий двигатель с бензином никельсодержащей присадки (0,925 мг Ni/кг бензина) на содержание бенз(α)пирена и его аналогов в отработавших газах Пример Количество введенного в двигатель никеля, мг Содержание бенз(α)пирена, мг/м³ Содержание суммы полициклических ароматических углеводородов, мг/м³* 1 0 0,00023 0,00583 2 2 0,000069 0,00181 3 3 0,00001 0,00030 4 5 0,000009 0,00029 5 35 0,00001 0,00030 6 90 0,00009 0,00230 7 180 0,00018 0,00466 * Коэффициенты чувствительности относительно бенз(α)пирена приняты равными 1.

Из данных таблицы видно, что постоянное применение присадки, ведущее к накоплению в двигателе никеля, как и применение присадки в более высоких концентрациях, значительно менее эффективно, чем предлагаемый метод, что, очевидно, связано с уменьшением степени дисперсности частиц никеля на рабочих поверхностях в двигателе.

Таблица 2 Влияние концентрации присадки в бензине на содержание полициклических ароматических углеводородов в отработавших газах Пример Концентрация присадки в бензине, мг Ni/кг Содержание бенз(α)пирена, мг/м³ Содержание суммы полициклических ароматических углеводородов, мг/м³* общее количество вводимого в двигатель никеля 3 мг 1 0 0,00023 0,00583 2 0,06 0,000007 0,000175 3 0,10 0,000007 0,000175 4 0,46 0,000009 0,00029 5 0,925 0,00001 0,00030 6 1,39 0,00001 0,00030 7 1,85 0,000009 0,00029 8 2,78 0,00001 0,00030 через 3 месяца после введения 3 мг никеля в двигатель в виде раствора присадки в бензине 9 0,10 0,000007 0,000175 через 6 месяцев после введения 3 мг никеля в двигатель в виде раствора присадки в бензине 10 0,10 0,000007 0,000175 через 12 месяцев после введения 3 мг никеля в двигатель в виде раствора присадки в бензине 8 0,10 0,000007 0,000175 постоянная работа двигателя на бензине с присадкой, через 3 месяца 9 0,10 0,000080 0,00150 постоянная работа двигателя на бензине с присадкой, через 6 месяцев 10 0,10 0,000120 0,00230 * Коэффициенты чувствительности относительно бенз(α)пирена приняты равными 1

Литература

1. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России / В.Ф.Протасов. М.: Финансы и статистика, 1999. 672 с.

2. Клаузнер Ш.-Г.М, Магарил Е.Р., Трушкова Л.В. Патент РФ 2082751, 1997.

3. Каталитические свойства веществ. / Под ред. В.А.Ройтера. Киев; Наукова думка, 1968. 1463 с.

4. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов / А.Г.Лейбуш., В.П.Семенов, Я.С.Казарновский, Н.В.Кархов. М.; Химия, 1971. 286 с.

Изобретение относится к автомобильной промышленности и системе эксплуатации автотранспорта. Изобретение относится к способу подавления выбросов бенз(α)пирена и его вышекипящих аналогов вводом в двигатель с бензином 3-5 мг никеля в составе присадки - олеорастворимого соединения никеля [C_nH_2n+1COO]₂Ni, (где n=10-16), применяемой в концентрации 0,06-0,10 мг Ni/кг бензина. Технический результат - улучшение экологических характеристик автомобилей с бензиновыми двигателями. 2 табл.

Способ подавления выбросов бенз(α)пирена и его вышекипящих аналогов в составе отработавших газов автомобилями с бензиновыми двигателями с помощью олеорастворимого соединения никеля [C_nH_2n+1COO]₂Ni, (где n=10-16), отличающийся тем, что в работающий двигатель с бензином вводится 3-5 мг никеля в составе указанного олеорастворимого соединения, концентрация которого составляет 0,06-0,1 мг Ni/кг бензина.