Технологический процесс для производства улучшенного дизельного топлива Российский патент 2022 года по МПК C10L1/10 C10L1/18 C10L1/19 C10G29/22 C10G31/08 B01J19/08 B01J19/18 B01J3/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к системам и способам для облагораживания углеводородных видов топлива для двигателей внутреннего сгорания и, более конкретно, к технологическому процессу для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива, имеющего улучшенные характеристики зажигания, более конкретно, имеющего большую электрическую проводимость и/или смазывающую способность, обеспечивающие больший процент полного сгорания, что приводит к меньшему образованию сажи и одновременному уменьшению NOx при сгорании в дизельном двигателе внутреннего сгорания при пренебрежимо малой потере мощности.

ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Дизельное топливо является одним из наиболее используемых видов углеводородного топлива в мире. Основная проблема использования дизельного топлива при внутреннем сгорании, как для тяжелого, так и для легкого дизельного топлива в автомобильных и неавтомобильных двигателях, состоит в том обстоятельстве, что существует компромисс в отношении выбросов твердых углеродных частиц (сажи) и оксидов азота (NOx). Если необходимо выбрасывать меньше сажи, температура камеры сгорания двигателя может быть увеличена, позволяя улучшить сгорание. Выброс сажи будет уменьшаться, однако, в камере будет больше окислителя, что означает, что выброс NOx существенно возрастет. Обратный эффект будет иметь место, если мы уменьшим температуру камеры сгорания, выброс NOx будет падать, а образование сажи заметно увеличится.

Существующий уровень техники демонстрирует определенные попытки решить указанную выше проблему.

Например, публикация согласно заявке РСТ № WO2014168889A1 (Документ D1) раскрывает способ для крекинга и оптимизации топлива посредством молекулярного разрыва и восстановления топлива с добавками или усилителями, включающий: предварительный нагрев топлива; смешивание вышеупомянутого топлива с водой и по меньшей мере с одной добавкой до образования микрокапсулированной эмульсионной смеси; пропускание вышеупомянутой смеси через насос до достижения требуемого давления; и подачу смеси в гидродинамический кавитационный реактор, где образуются кавитационные пузырьки и происходит деполимеризация и формирование новой полимерной цепи, обеспечивая получение модифицированного топлива. D1 утверждает, что раскрытый способ: увеличивает объем топлива с использованием недорогих добавок; улучшает индекс загрязнения атмосферы; создает более "чистое" топливо; уменьшает содержание нежелательных элементов в топливе, таких как сера, СО, Ох и углеродного аэрозоля в момент сгорания и вязкость тяжелого топлива; улучшает теплотворную способность; увеличивает цетановое число в топливе D6 и D2; может увеличивать октановые числа в более легких видах топлива; и сокращает объем соответствующего технического обслуживания системы за счет более чистого процесса сгорания.

Однако способ, раскрытый в документе D1, имеет несколько недостатков, например:

- D1 не описывает адекватно и ясно, что означает термин "кавитация", поскольку он описывает ее только как средство генерирования пузырьков, однако, D1 не упоминает идеальные условия технологического процесса для достижения эффекта, на который рассчитывают авторы. Также отсутствует технически обоснованное объяснение того, что делает кавитационный реактор.

- D1 не описывает добавки или усилители топлива, которые вводятся, авторы только упоминают последовательность простых веществ, таких как вода, метанол и т.д. Такие субстанции не являются добавками, поскольку они не добавляют топливу какое-либо свойство.

- D1 упоминает молекулярный разрыв и деполимеризацию, и последующую повторную полимеризацию дизельного топлива. Прежде всего, дизельное топливо не содержит полимерных молекул для их разрывания, в любом случае дизельное топливо не является полимером. Также нежелательно разрывать молекулы, поскольку они потеряют свою теплотворную способность. Все эти технические аргументы основываются на ложном предположении о том, что дизельное топливо является полимером или содержит полимерные молекулы. Ни один специалист в области углеводородов не будет рассматривать такое смысловое наполнение как адекватное, а аргументы - как достоверные.

- Все преимущества, описанные в D1, не имеют четкой цели, похоже на то, что авторы модифицируют топливо, чтобы "улучшить" сгорание, но они не объясняют, что подразумевают под "улучшением".

- D1 упоминает, что модифицированное топливо "позволяет" уменьшить образование выбросов СО, NOx и SO₂. Уменьшение выброса СО представляется малоинтересным, поскольку современные двигатели в настоящее время не генерируют этот газ. Уменьшение NOx представляет интерес, но D1 не обосновывает этот эффект, а также в нем отсутствует объяснение, которое имеет смысл для достижения такого эффекта. Уменьшение выброса SO₂ также является неточностью, поскольку этот выброс зависит от концентрации в топливе серы. Не существует модификации или молекулярного разрыва, которые можно было бы осуществить в отношении дизельного топлива, чтобы реализовать эффект прекращения выработки оксидов серы. Только отделение топлива и образование нового потока серы позволило бы уменьшить концентрацию серы. Еще одна неточность состоит в том, что двигатели очень редко генерируют SO₂, более обычным является выброс SO3. Также процентное уменьшение в D1 демонстрирует недостаточность логического объяснения, которое подтверждает его.

Публикация заявки РСТ № WO2015053649 (документ D2) описывает кавитационные реакторы, предназначенные для получения различных водосодержащих топливных смесей для сгорания в двигателях внутреннего сгорания и котлах, а также для удаления из воды микрочастиц и наночастиц нефти и нефтепродуктов. D2 раскрывает, что если водонефтяные смеси подвергаются высокоэффективной гидромеханической обработке в кавитационном поле (кавитационной обработке), то они превращаются в альтернативный тип топлива в виде водонефтяной эмульсии, в которой вода переходит в мелкодисперсную фазу, что оказывает положительное влияние на сгорание жидкого топлива на микроуровне (все происходит в масштабе одной капли в процессе группового сгорания мелких капель в факеле).

D2 раскрывает производство топливной эмульсии, которая широко известна. Концентрация воды в эмульсиях, раскрытых в D2 является очень высокой (больше 8%), что вызывает хорошо известные эффекты при сгорании такого топлива, как дизельное топливо, описанное в D2.

Заявка на патент США №20160046878 (документ D3) раскрывает системы и способы для облагораживания или улучшения качества сырья для тяжелого топлива. Системы и способы, описанные в D3, используют энергию кавитации, такую как ультразвуковая энергия кавитации, для передачи ультразвуковой или другой энергии кавитации (например, кавитационных усилий, сдвига, микроструек, ударных волн, микроконвекции, локальных точек нагрева и тому подобного) в тяжелое топливо для запуска гидропереработки в условиях низкого давления водорода (например, ниже 3447379.448 Па), что не представляется традиционно приемлемым для обработки тяжелого топлива.

D3 раскрывает модифицирование тяжелой нефти, которое не приводит к какому-либо определенному улучшению. Он только указывает, что авторы улучшили тяжелую нефть с использованием кавитации. Документ не сфокусирован на сгорании. С другой стороны, в D2 гидродинамическая кавитация спутана с ультразвуковой. Это различные явления.

Также в мире было множество научных попыток решить эту проблему, но ни одна из них не имела успеха вследствие того обстоятельства, что многие технологии, которые могут уменьшить выброс сажи без увеличения выброса NOx, в основном уменьшают теплотворную способность топлива приблизительно на 20%, и, кроме того, они приводят к выходу топлива за пределы технических характеристик по многим параметрам. Они несомненно являются технически неэффективными.

С учетом перечисленных выше проблем и потребностей заявитель разработал способ для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива, имеющего улучшенные характеристики зажигания, более конкретно, имеющего большую электрическую проводимость и улучшенную смазывающую способность, обеспечивающие больший процент полного сгорания.

Способ данного изобретения включает смешивание и гомогенизацию дизельного топлива с двумя специальными добавками и воздействие на смешанную и гомогенизированную смесь управляемой кавитации внутри реактора ударной мощности, имеющего ротор, с целью получения улучшенного биполярного дизельного топлива. Использование улучшенного дизельного топлива в двигателях внутреннего сгорания обеспечивает уменьшение общих выбросов сажи и общих выбросов твердых частиц более чем на 30%, а также и общие выбросы оксидов азота (NOx). Улучшенное дизельное топливо разрывает компромисс выработки NOx и сажи в дизельном двигателе внутреннего сгорания при увеличении потребления топлива на величину от 0 до 3%.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим, основная цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива, имеющего улучшенные характеристики зажигания, более конкретно, имеющего большую электрическую проводимость и улучшенную смазывающую способность, обеспечивающие больший процент полного сгорания, что одновременно приводит к меньшему образованию сажи и уменьшению количества NOx.

Также основная цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива с указанными выше свойствами, который включает смешивание и гомогенизацию дизельного топлива с двумя специальными добавками и воздействие на смешанную и гомогенизированную смесь посредством управляемой кавитации внутри реактора ударной мощности, имеющего ротор, с целью получения улучшенного биполярного дизельного топлива.

Также дополнительная цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива с указанными выше свойствами, отличающийся тем, что улучшенное дизельное топливо при использовании в двигателях внутреннего сгорания обеспечивает уменьшение общих выбросов сажи и общих выбросов твердых частиц более чем на 30%, а также и общие выбросы оксидов азота (NOx).

Еще одна основная цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива с указанными выше свойствами, отличающийся тем, что улучшенное дизельное топливо разрывает компромисс в отношении образования NOx и сажи в дизельном двигателе внутреннего сгорания при увеличении расхода топлива на величину от 0 до 3%.

Эти и другие цели и преимущества способа для непрерывного производства улучшенного дизельного топлива данного изобретения будет очевиден для специалистов среднего уровня в рассматриваемой области техники из приведенного ниже подробного описания вариантов реализации изобретения, которое будет сделано со ссылкой на сопроводительные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схема технологического процесса способа непрерывного производства улучшенного дизельного топлива в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 - график, показывающий результаты испытаний в стационарном состоянии для Испытания 1.

Фиг. 3 - график, показывающий результаты испытаний в переходных состояниях для Испытания 1.

Фиг. 4 - график, показывающий первое стационарное испытание для Испытания 2.

Фиг. 5 - график, показывающий второе испытание в стационарном состоянии для Испытания 2.

Фиг. 6 - график, показывающий испытания в переходных состояниях для Испытания 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Улучшенное дизельное топливо в соответствии с данным изобретением базируется на обычном коммерческом дизельном топливе с добавлением двух смесей компонентов. Эти компоненты будут упоминаться как "S1” (соответствует добавке номер 1) и "S2" (соответствует добавке номер 2).

"S1” содержит сложный эфир этоксилированных жирных кислот, который может быть этоксилирован с количеством от 6 до 80 молей оксида этилена. Такая молекула образуется из 1,4-ангидросорбита и жирных кислот (см. Формулу 1). В типичном случае это вещество состоит из смеси сложных эфиров сорбита стеариновой и пальмитиновой кислот и их моно- и диангидридов. Эти этоксидированные производные также могут быть приготовлены путем добавления нескольких молей оксида этилена для образования сложного эфира моноглицерина и, в зависимости от добавленного числа молей оксида этилена, имеют широкий диапазон показателя гидрофильно-липофильного баланса.

Формула 1: Графическое представление S1, где "R" представляет жирную кислоту (лауриновую, пальмитиновую, олеиновую или стеариновую)

S2 - это сложная смесь на водной основе, образованная ароматическими растворителями, таким как пара "п-" или орто "о-" ксилен с одним или двумя метиловыми радикалами, смешанными с количеством, обеспечивающим баланс, четырех поверхностно-активных веществ, полученных из этоксилированного фенола (см. Формулу 2), которые могут представлять собой в равной степени цепочки акрилового типа или нонилового типа. Химический баланс поверхности о-активных веществ должен быть обеспечен таким образом, чтобы соответствовать показателю гидрофильно-липофильного баланса для S1.

Формула 2: Пример одного из поверхности о-активных веществ (4-(2,4-диметилгептан-3-ил)фенол)

Содержание воды в S2 должно находиться в диапазоне от 50 до 90%, и вода добавляется в виде аминового мыла. Аминовое мыло должно быть приготовлено в реакторе, где вязкое органическое соединение, включающее как третичный амин, так и триол с тремя спиртовыми группами (см. ниже графическое представление), должно быть нейтрализовано алифатической жирной кислотой с одной двойной связью и алкиловой цепочкой из числа от 6 до 1S атомов углерода.

Графическое представление образования третичного амина

S1 - это неполярное вещество, a S2 - это биполярная смесь. Оба вещества образуют сложную молекулярную дисперсию с дизельным топливом или дизельным топливом со сверхнизким содержание серы.

Обе добавки впрыскиваются в поток основного технологического процесса и смешиваются с помощью реактора мощности ударной волны (SPR).

Технологический процесс данного изобретения далее будет описан в соответствии с его конкретным вариантом реализации, разработанным для технологического процесса непрерывного потока дизельного топлива, отличающимся тем, что технологический процесс данного изобретения включает следующие шаги:

a) получение непрерывного основного потока (SD) неполярного коммерческого дизельного топлива (также можно использовать дизельное топливо со сверхнизким содержание серы (ULSD)) при давлении 413685.43-689475.72 Па с помощью винтового насоса (BPS 002), имеющего двигатель мощностью 29827.99 Вт с максимальным расходом в пределах от 132.48 до 1324.89 л/мин и рабочее давление 413685.43-689475.72 Па. Насос получает дизельное топливо из источника с постоянным объемным расходом (резервуара ULSD) в диапазоне от 4 до 1400 л/мин при температуре окружающей среды и гидростатическом давлении резервуара (минимум 6894.75 Па). Основной поток (SD) протекает через 4-дюймовую трубу, однако, могут использоваться другие трубы, имеющие другой диаметр, в зависимости от масштаба процесса в целом;

b) измерение расхода основного потока (SD) с помощью 4-дюймового "V-образного" кориолисова массового расходомера и его поток регулируется с помощью главного управляющего клапана с фланцевым соединением с выступом класса 150 и проходом 4 дюйма NPS для главного клапана управления потоком при давлении 137895.14-620528.15 Па

c) получение потока компоненты S1 с помощью винтового топливного насоса кавитационного типа (BPS 002), имеющего двигатель мощностью 3 677.5 Вт.с максимальным пропорциональным расходом от 0 до 18.92 л/мин (предпочтительно 17.22 л/мин) и рабочим давлением от 172368.93 до 827370.87 Па (предпочтительно 689475.72 Па), которое должно быть больше, чем давление основного потока (SD). Винтовой топливный насос кавитационного типа получает компоненту S1 из резервуара при гидростатическом давлении резервуара при температуре окружающей среды;

d) измерение компоненты потока S1 с помощью 1-дюймового прямоточного кориолисова массового расходомера, регулируемого посредством управляющего клапана с условным проходом 3/4 дюйма, который регулирует поток компоненты S1 при максимальном давлении от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно 689475.72 Па).

e) впрыскивание компоненты S1 в 4-дюймовую трубу основного потока (SD) с помощью "Т"-образного соединителя при давлении от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно 689475.72 Па), которое должно быть больше, чем давление основного потока, и в месте, расположенном после управляющего клапана основного потока, чтобы создать поток SD+S1, имеющий максимальный массовый расход в пределах от 132.48935 до 1514.16400 л/мин, (предпочтительно 1361.04 л/мин), причем массовый расход на входе будет соответствовать от 0,9 до 1,5% от расхода SD.

f) смешивание и гомогенизирование потока SD + S1 с помощью первого статического смесителя (MEZC 001), имеющего длину 120 см, диаметр 4 дюйма с 5 блоками лопастей с PMS и фланцевым соединением с выступом класса 150, обеспечивающим перепад давления приблизительно равный 55158.06 Па с целью создания смешанного потока SD + S1, имеющего давление в пределах от 137895.14 до 758423.30 Па (предпочтительно 461948.73 Па);

g) получение потока компоненты S2 с помощью винтового топливного насоса кавитационного типа (BPS 003), имеющего двигатель мощностью 2206,5 Вт с максимальным расходом в пределах от 0 до 37.85 л/мин (предпочтительно 33.12 л/мин) и рабочим давлением в пределах от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно 689475.72 Па). Винтовой топливный насос кавитационного типа получает компоненту S2 из резервуара при гидростатическом давлении резервуара при температуре окружающей среды;

h) измерение компоненты потока S2 с помощью 3/4-дюймового прямоточного кориолисова массового расходомера, и его поток регулируется посредством управляющего клапана с фланцевым соединением с выступом класса 150 и проходом 3/4 дюйма для управляющего клапана, который регулирует поток компоненты S2 при давлении от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно 689475.72 Па).

i) впрыскивание потока компоненты S2 в 4-дюймовую трубу потока SD + S1 с помощью "Т"-образного соединителя при давлении от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно 689475.72 Па), которое должно быть больше, чем давление основного потока, в месте, расположенном после первого статического смесителя, чтобы создать поток SD + S1 + S2 при максимальном массовом расходе равном 1514.16 л/мин, причем массовый расход компоненты S2 на входе будет соответствовать от 1,5 до 3,0% от расхода SD + S1 + S2.

j) смешивание и гомогенизирование потока SD + S1 + S2 с помощью второго статического смесителя (MEZC 002), имеющего длину приблизительно 87 см, диаметр 4 дюйма с 3 блоками лопастей с PMS и фланцевым соединением с выступом класса 150 и обеспечивающего перепад давления приблизительно равный 27579.02 Па с целью создания смешанного потока SD + S1 + S2, имеющего давление в пределах от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно приблизительно 434369.70 Па) при температуре окружающей среды;

к) подачу потока SD + S1 + S2, имеющего давление от 172368.9325 до 861844.66125 Па (предпочтительно 434369.70 Па) при температуре окружающей среды в реактор мощности ударной волны (SPR) для того, чтобы подвергнуть поток воздействию "управляемой кавитации", которая превращает неполярное дизельное топливо в биполярное дизельное топливо, что увеличивает параметр смазывающей способности более, чем на 40%. Реактор SPR содержит ротор, который вращается со скоростью от 600 об/мин до 3000 об/мин. Воздействие вращения генерирует гидродинамическую кавитацию в полостях ротора вдали от металлических поверхностей. Кавитация является управляемой и, поэтому, повреждения отсутствуют. "Микроскопические кавитационные пузырьки возникают и исчезают, ударные волны распространяются в жидкость, которая может нагреваться и/или перемешиваться" (Гидродинамика, 2018). Оборудование гарантирует равномерное смешивание потока SD + S1 + S2, а результатом является улучшенное дизельное топливо, имеющее температуру приблизительно от 30°С до 80°С, что соответствует возрастанию температуры приблизительно на 30°С.

В других вариантах реализации технологического процесса настоящего изобретения на шаге е) и i) компонента S1 всегда впрыскивается под большим или несколько большим давлением, чем давление основного потока (SD), а компонента S2 всегда впрыскивается под большим или несколько большим давлением, чем давление потока SD + S1.

Хотя было указано, что технологический процесс рассчитан на переработку непрерывного потока дизельного топлива, имеется возможность перерабатывать дизельное топливо в виде отдельных партий.

Улучшенное дизельное топливо, произведенное в соответствии с данным изобретением, имеет улучшенные характеристики зажигания, более конкретно, большую электрическую проводимость более, чем в 1000 раз по сравнению с обычным дизельным топливом, и величину смазывающей способности больше, чем на 100% по сравнению с обычным дизельным топливом, с большим процентом полного сгорания, что одновременно приводит к меньшему выбросу сажи и уменьшению NOx в дизельном двигателе внутреннего сгорания.

Упомянутое выше улучшенное дизельное топливо в соответствии с технологическим процессом данного изобретения - это биполярное дизельное топливо, имеющее параметр смазывающей способности равный приблизительно 0,300 мм.

Улучшенное дизельное топливо доказало в испытаниях на двигателях, основываясь на стандартных циклах ЕРА (Агентства по защите окружающей среды, США) и CARB (Калифорнийского департамента воздушных ресурсов), что эффект этого топлива, базирующегося на обычном топливе ULSD, уменьшает общие выбросы сажи и твердых частиц в отработавших газах более чем на 30%, а также общие выбросы оксидов азота (NOx). Улучшенное дизельное топливо (ND) (будущее дизельное топливо) разрывает компромисс выработки NOx и сажи в дизельном двигателе внутреннего сгорания при увеличении потребления топлива на величину от 0 до 3%.

Характеристики улучшенного дизельного топлива, которые отличают его от базового топлива, состоят в том, что при наблюдении под микроскопом можно наблюдать дисперсию поляризованных частиц, причем именно это придает ему биполярные свойства.

Как указано выше, также можно обнаружить увеличение более чем в 1000 раз электрической проводимости по сравнению с базовым топливом без необходимости внесения добавок. Это было измерено в соответствии со стандартом ASTM D2624.

Смазывающая способность, измеренная в соответствии с ASTM D6079, была значительно большей без необходимости внесения добавок для ее улучшения.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЛУЧШЕННОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА В СООТВЕТСТВИИ С ДАННЫМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

ДАННЫЕ ОБРАБОТКИ

ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛУЧШЕННОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА В СООТВЕТСТВИИ С ДАННЫМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Способы испытаний в двигателях регулируются FTP (Федеральным протоколом испытаний) и одобрены ЕРА (Агентством США по охране окружающей среды). Испытания были выполнены в стационарных циклах (стационарные) и в переходных циклах (переходные).

Испытание 1

Navistar

- Год выпуска модели: 2016 N13 - Соблюдение нормативов выбросов: 2010 - Объем двигателя, литров: 12,4 - Мощность двигателя: 349362.5 Вт при 1700 об/мин

- Система рециркуляция отработавших газов (EGR)

- Топливная система двигателя типа HPCR

Представитель существующего в настоящее время основного двигателя в США и Европе

Испытание в стационарных циклах

- 1700 об/мин и нагрузка 50%

- Уменьшение выброса сажи на 30% с будущим видом топлива См. график на Фиг. 2

Испытание в переходных циклах

- Испытание в соответствии с FTP показало:

- на 14% меньше сажи

- на 8,6% меньше NOx

См. график на Фиг. 3

Испытание 2

DD серия 60

- Год выпуска модели: 1998 серия 60 - Соблюдение нормативов выбросов: 1998 - Объем двигателя, литров: 14,0 - Мощность двигателя: 330975 Вт при 1800 об/мин

- Отсутствует EGR (рециркуляция отработавших газов)

- Отсутствует доочистка отработавших газов

- Насосы - форсунки

Образец из запаса старых автомобилей

Испытание 1 в стационарных циклах

- 1800 об/мин и нагрузка 25%

- Уменьшение выброса сажи на 30% с будущим топливом

- NOx и расход топлива не изменились

См. график на Фиг. 4

Испытание 2 в стационарных циклах

- 1200 об/мин и нагрузка 100%

- Уменьшение образования сажи на 26% с будущим топливом

- NOx и расход топлива не изменились

См. график на Фиг. 5

Испытание в переходных циклах

- Испытание в соответствии с FTP показало:

- NOx и расход топлива не изменились

- Уменьшение сажи на 29%

См. график на Фиг. 6

Будущее дизельное топливо-#1

Структурно-групповой анализ углеводородов посредством флуоресцентно-хроматографического анализа по ASTM

Содержание насыщенного углеводорода, объемные % 67,1 Содержание ароматического вещества, объемные % 30,5 Содержание олефина, объемные % 2,4

Высокочастотная возвратно-поступательная установка (HFRR) по стандарту ASTM D6079

Температура топлива, °С 60 Большая ось пятна износа, мм 0,28 Малая ось пятна износа, мм 0,20 Диаметр пятна износа, микрон 240 Описание пятна износа Равномерно изношенный овал

Дистилляция нефтепродуктов при атмосферном давлении по ASTM D86

Будущее дизельное топливо-#2

Структурно-групповой анализ углеводородов посредством флуоресцентно-хроматографического анализа по ASTM

Содержание насыщенного углеводорода, объемные % 69,8 Содержание ароматического вещества, объемные % 28,6 Содержание олефина, объемные % 1,6

Высокочастотная возвратно-поступательная установка (HFRR) по стандарту ASTM D6079

Температура топлива, °С 60 Большая ось пятна износа, мм 0,26 Малая ось пятна износа, мм 0,19 Диаметр пятна износа, микрон 230 Описание пятна износа Равномерно изношенный овал

Изобретение относится к способу получения дизельного топлива. Предложен способ получения дизельного топлива, включающий: a) смешивание и гомогенизирование первого потока (SD), содержащего коммерческое дизельное топливо; второго потока (S1) первой добавки, содержащей смесь этоксилированных сложных эфиров, которые используются как поверхностно-активное вещество; третьего потока (S2), содержащего вторую добавку, включающую водную эмульсию, содержащую смесь водорастворимых поверхностно-активных веществ и ароматических углеводородов, для получения потока, содержащего SD + S1 + S2; и b) переработку дизельного топлива, полученного на шаге a) в биполярное дизельное топливо посредством воздействия управляемой кавитацией внутри реактора мощности ударной волны, имеющего ротор, с целью получения дизельного топлива. Также предложено дизельное топливо. Технический результат - получение дизельного топлива, имеющего большую электрическую проводимость, улучшенную смазывающую способность, при сгорании которого образуется меньше сажи и выбросов оксидов азота (NOx). 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил., 9 табл.

1. Способ для производства дизельного топлива, включающий следующие шаги:

a) смешивание и гомогенизирование следующих потоков: первого потока (SD), содержащего коммерческое дизельное топливо; второго потока (S1) первой добавки, содержащей смесь этоксилированных сложных эфиров, которые используются как поверхностно-активное вещество; третьего потока (S2), содержащего вторую добавку, включающую водную эмульсию, содержащую смесь водорастворимых поверхностно-активных веществ и ароматических углеводородов, с целью производства смешанного и гомогенизированного потока, включающего SD + S1 + S2; и

b) переработку дизельного топлива в смешанном и гомогенизированном потоке, полученном на шаге a) в биполярное дизельное топливо посредством воздействия на смешанную и гомогенизированную смесь управляемой кавитации внутри реактора мощности ударной волны, имеющего ротор, с целью получения дизельного топлива.

2. Способ по п.1, в котором на шаге a) первая добавка включает сложный эфир этоксилированных жирных кислот, который может быть этоксилирован этиленоксидом в количестве от 6 до 80 молей, отличающийся тем, что его молекула сформирована из 1,4-ангидросорбита и жирных кислот.

3. Способ по п.1, в котором на шаге a) вторая добавка включает смесь на водной основе, образованную ароматическими растворителями, такими как пара “п-” или орто “o-“ ксилол с двумя метиловыми радикалами, смешанными с поверхностно-активными веществами, полученными из этоксилированного фенола, которые могут представлять собой цепочки алкилового типа и также нонилового типа.

4. Способ по п.1, в котором на шаге a) первый поток содержит неполярное коммерческое дизельное топливо (SD) при давлении 413685.43-689475.72 Па, перекачиваемое с помощью винтового насоса, имеющего двигатель мощностью 29827.99 Вт с максимальной производительностью от 132.48 до 1324.89 л/мин и рабочим давлением от 413685.43 до 689475.72 Па, отличающийся тем, что насос получает дизельное топливо из источника с постоянным объемным расходом (резервуара) в диапазоне от 4 до 1400 л/мин при температуре окружающей среды и гидростатическом давлении резервуара минимум 6894.75 Па, и отличающийся тем, что первый поток (SD) измеряется с помощью кориолисова массового расходомера и его поток регулируется с помощью главного управляющего клапана с фланцевым соединением с выступом c класса 150 и проходом 4 дюйма NPS для главного клапана управления потоком при давлении 137895.14 - 620528.15 Па.

5. Способ по п.1, в котором на шаге a) второй поток (S1) обеспечивается за счет винтового топливного насоса кавитационного типа с максимальным пропорциональным потоком в пределах от 0 до 18.92 л/мин и рабочим давлением от 172368.93 до 827370.87 Па, отличающийся тем, что винтовой топливный насос кавитационного типа получает первую добавку из резервуара с гидростатическим давлением резервуара при температуре окружающей среды, и отличающийся тем, что второй поток, обеспечиваемый за счет винтового топливного насоса кавитационного типа, измеряется с помощью прямоточного кориолисова массового расходомера, и его поток регулируется посредством управляющего клапана, который регулирует второй поток при максимальном давлении от 172368.93 до 861844.66 Па.

6. Способ по п.5, в котором на шаге a) второй поток (S1) обеспечивается за счет винтового топливного насоса кавитационного типа с максимальным пропорциональным потоком 17.22 л/мин и рабочим давлением 689475.72 Па.

7. Способ по п.5, в котором второй поток, обеспечиваемый за счет винтового топливного насоса кавитационного типа, измеряется с помощью прямоточного кориолисова массового расходомера, и его поток регулируется посредством управляющего клапана, который регулирует второй поток при максимальном давлении 689475.72 Па.

8. Способ по п.1, в котором на шаге a) третий поток (S2) получается с помощью винтового топливного насоса кавитационного типа с максимальным расходом в пределах от 0 до 37.85 л/мин и рабочим давлением в пределах от 172368.93 до 861844.66 Па, в котором винтовой топливный насос кавитационного типа получает вторую добавку из резервуара с гидростатическим давлением резервуара при температуре окружающей среды, и отличающийся тем, что третий поток, измеряется с помощью прямоточного кориолисова массового расходомера, и его поток регулируется посредством управляющего клапана с фланцевым соединением с выступом класса 150 и проходом ¾ дюйма NPS для управляющего клапана, который регулирует третий поток добавки S2 при давлении от 172368.93 до 861844.66 Па.

9. Способ по п.8, в котором на шаге a) третий поток (S2) получается с помощью винтового топливного насоса кавитационного типа с максимальным расходом 33.12 л/мин и рабочим давлением 689475.72 Па.

10. Способ по п.8, в котором третий поток, измеряется с помощью прямоточного кориолисова массового расходомера, и его поток регулируется посредством управляющего клапана с фланцевым соединением с выступом класса 150 и проходом ¾ дюйма NPS для управляющего клапана, который регулирует третий поток добавки S2 при давлении 689475.72 Па.

11. Способ по п.1, в котором на шаге a):

I. второй поток (S1) впрыскивается в первый поток (SD);

II. результирующий поток (SD + S1) гомогенизируется с помощью статического смесителя, создавая, таким образом, гомогенизированный поток;

III. третий поток S2 впрыскивается в гомогенизированный поток, полученный на шаге II;

IV. результирующий поток, полученный на шаге III (S2 + S1 + S2), гомогенизируется с помощью статического смесителя.

12. Способ по п.11, в котором на шаге I второй поток (S1) впрыскивается с помощью “T”-образного соединителя при давлении от 172368.93 до 861844.66 Па, которое должно быть больше, чем давление основного потока, с целью создать поток SD + S1, имеющий максимальный массовый расход в пределах от 132.489 до 1514.16 л/мин., отличающийся тем, что массовый расход на входе будет соответствовать от 0,9 до1,5% от расхода SD.

13. Способ по п.12, в котором на шаге I второй поток (S1) впрыскивается с помощью “T”-образного соединителя при давлении 689475.72 Па, которое должно быть больше, чем давление основного потока, с целью создать поток SD + S1, имеющий максимальный массовый расход 1361.04 л/мин.

14. Способ по п.11, в котором на шаге II результирующий поток (SD + S1) гомогенизируется с помощью первого статического смесителя, имеющего 5 блоков лопастей с PMS и фланцевое соединение с выступом класса 150 и обеспечивающего перепад давления приблизительно равный 55158.06 Па с целью создания смешанного потока SD + S1 имеющего давление в пределах от 137895.14 до 758423.30 Па.

15. Способ по п.14, в котором на шаге II результирующий поток (SD + S1) гомогенизируется с помощью первого статического смесителя, имеющего 5 блоков лопастей с PMS и фланцевое соединение с выступом класса 150 и обеспечивающего перепад давления приблизительно равный 55158.06 Па с целью создания смешанного потока SD + S1 имеющего давление 461948.73 Па.

16. Способ по п. 11 и 14, в котором на шаге III третий поток S2 впрыскивается с помощью Т-образного соединителя при давлении от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно 689475.72 Па), которое должно быть больше, чем давление первого потока (SD) в месте, расположенном после первого статического смесителя, с целью создать поток SD + S1 + S2 с максимальным массовым расходом равным 1514.16 л/мин, причем массовый расход на входе компоненты S2 будет соответствовать приблизительно от 1,5 до 3,0% от потока SD + S1 + S2.

17. Способ по п.16, в котором на шаге III третий поток S2 впрыскивается с помощью Т-образного соединителя при давлении 689475.72 Па.

18. Способ по п.11, в котором на шаге III) поток, включающий SD + S1 + S2, гомогенизируется и смешивается с помощью второго статического смесителя, имеющего 3 блока лопастей с PMS и фланцевое соединение с выступом класса 150, обеспечивающее перепад давления приблизительно равный 27579.02 Па, создавая, таким образом, смешанный поток SD + S1 + S2, имеющий давление в пределах от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно приблизительно 434369.70 Па) при температуре окружающей среды.

19. Способ по п.18, в котором на шаге III) поток, включающий SD + S1 + S2, гомогенизируется и смешивается с помощью второго статического смесителя, имеющего 3 блока лопастей с PMS и фланцевое соединение с выступом класса 150, обеспечивающее перепад давления приблизительно равный 27579.02 Па, создавая, таким образом, смешанный поток SD + S1 + S2, имеющий давление приблизительно 434369.70 Па при температуре окружающей среды.

20. Способ по п.11, в котором на шаге b) смешанный и гомогенизированный поток SD + S1 + S2 подается в реактор мощности ударной волны (SPR) под давлением в пределах от 172368.93 до 861844.66 Па (предпочтительно приблизительно 434369.70 Па) и при температуре окружающей среды, отличающийся тем, что реактор SPR содержит ротор, который вращается при скорости от 600 об/мин до 3000 об/мин.

21. Способ по п.20, в котором на шаге b) смешанный и гомогенизированный поток SD + S1 + S2 подается в реактор мощности ударной волны (SPR) под давлением приблизительно 434369.70 Па.

22. Дизельное топливо, произведенное способом, заявленным в пп.1-21, в котором дизельное топливо представляет собой биполярное дизельное топливо, имеющее параметр смазывающей способности приблизительно равный 0,300 мм.