Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА (ЭЧДТ)

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к составам экологически чистого дизельного топлива (ЭЧДТ).

Известно эмульгированное топливо, присадочный состав для топлива (патент РФ №2167920, опубл. 27.05.2001 г.), включающего нефтяные, в том числе дизельные, топлива, биологический компонент в виде растительных и животных масел или жиров, а также топливные присадки, где синтез метилового эфира из рапсового масла происходит в присутствии щелочного катализатора.

Основным недостатком эмульгированных топлив является динамическая нестабильность водотопливной эмульсии в силу разности динамического коэффициента вязкости и плотности воды и дизельного топлив, а также низкая окислительная стабильность топлива и ухудшенные смазывающие свойства.

Известна биотопливная композиция (патент РФ №2544239, опубл. 20.03.2015 г.), где биотопливная композиция представляет смесь нефтяного дизельного топлива (98-60 об.%) и биодобавки (2-40 об.%), состоящей из диэтилформаля 35-40 об.% и ненасыщенных жирных кислот. В качестве глицеридов используют любые растительные масла.

Недостатком данного способа является низкая смазывающая способность, меньшая теплота сгорания топлива (на 7-10%) за счет содержания в нем высококипящих растительных масел, более высокая вязкость (в 2-10 раз) и температура застывания, повышенная склонность к нагарообразованию, а также возможность загрязнения моторного масла продуктами полимеризации.

Известен способ получения экологически чистого дизельного топлива (патент РФ №2426770, опубл. 20.08.2011 г.), в котором рапсовое масло подвергают процессу переэтерификации нормальным бутиловым спиртом с использованием концентрированной серной кислоты в количестве 2% масс. Затем смешением 95-99% масс. малосернистого дизельного топлива, 1-5% масс., бутиловых эфиров кислот рапсового масла и 0,1% масс. антиокислительной добавки получали образцы ЭЧДТ.

Недостатком способа является низкая смазывающая способность, а также достаточно высокое содержание общей серы, поэтому эффект при применении данной биодобавки достигается в том числе и за счет высокого содержания серы в топливе, что не отвечает требованиям российских и зарубежных стандартов, а также перспективам развития и улучшения качества дизельного топлива. Наименьший диаметр пятна износа был равен 216 мкм при количестве биодобавки 5%.

Известен способ получения ЭЧДТ (патент РФ №2468068, опубл. 27.11.2012 г.), принятый за прототип, основанный на смешении малосернистого дизельного топлива с эфирной добавкой, являющейся продуктом этерификации щавелевой кислоты с алифатическими спиртами (С₄ - C₈), проводимой без катализатора, но в присутствии углеводородного водовыносителя (н-гептана). Смешивали 99% малосернистого дизельного топлива и 1% полученных диэфиров щавелевой кислоты. Диаметр пятна износа снижался до 186 мкм.

Недостатком способа является небольшой выход эфиров в процессе этерификации из-за использования одноатомных спиртов. Также использование в качестве сырья щавелевой кислоты не гарантирует отсутствие остатков кислоты в топливе, что, в свою очередь, приводит к образованию отложений и нагара в камере сгорания, на клапанах, форсунках и других деталях двигателя. Но главным недостатком является довольно низкая смазывающая способность.

Техническим результатом является улучшение смазывающей способности ЭЧДТ, что повышает ресурс дизельного двигателя, предотвращает преждевременный износ деталей топливной аппаратуры, а также снижение токсичных выхлопов с отработанными газами. Предлагаемый состав позволит получить ЭЧДТ с биодобавками, синтезированными с высоким выходом продукта и низкой себестоимостью, а также расширить сырьевую базу и ассортимент товарной продукции.

Технический результат достигается тем, что в качестве исходного дизельного топлива используют гидроочищенное дизельное топливо, а в качестве эфирной добавки используют продукты этерификации жирных кислот растительного масла двухатомным спиртом - этиленгликолем, при этом массовое соотношение при компаундировании полученных компонентов составляет:

Заявляемый состав для повышения качества дизельного топлива включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

Для получения биодобавки осуществляют синтез эфира путем проведения реакции этерификации жирных кислот двухатомным спиртом. Затем проводят компаундирование синтезированной биодобавки с гидроочищенным дизельным топливом.

Массовое соотношение кислоты и этиленгликоля рассчитываются так, чтобы на одну молекулу диола приходилось две кислотные группы:

- масса жирной кислоты (r)=1,12*10⁸/26*КЧ*1,12*10⁵

^{(где КЧ = количество миллиграмм гидроксида калия (KOH), необходимое для нейтрализации всех кислых компонентов, содержащихся в 1 г исследуемого вещества.);}

- масса этиленгликоля (r)=62*КЧ*Масса жирной кислоты/1,12*10⁵

(где КЧ = количество миллиграмм гидроксида калия (KOH), необходимое для нейтрализации всех кислых компонентов, содержащихся в 1 г исследуемого вещества.);

Эффективность полученной добавки оценивали в сравнении с исходным дизельным топливом по диаметру пятна износа на аппарате HFRR по ГОСТ 12156-1 (таблица 1).

Состав поясняется следующими примерами.

Пример 1. Биодобавку смешивают с базовым дизельным топливом в соотношении 1:99% масс. соответственно.

По физико-химическим показателям (плотность при 20°С, кинематическая вязкость при 40°С, температура застывания, температура вспышки в закрытом тигле) данная смесь с соотношением компонентов 1:99% масс. (биодобавка: дизельное топливо) удовлетворяет российскому стандарту ГОСТ Р 52368 (таблица 2).

При введении данного количества экологически чистой биодобавки содержание серы в дизельном топливе равно 9 ppm (3 вид), что подтверждает хорошие экологические свойства топлива. При этом диаметр пятна износа уменьшается до 195 мкм, это на 56,0% меньше, чем у исходного топлива (таблица 2).

Пример 2. Биодобавку смешивают с базовым дизельным топливом в соотношении 5:95% масс. соответственно.

По физико-химическим показателям (плотность при 20°С, кинематическая вязкость при 40°С, температура застывания, температура вспышки в закрытом тигле) данная смесь с соотношением компонентов 5:95% масс. (биодобавка: дизельное топливо) удовлетворяет российскому стандарту ГОСТ Р 52368 (таблица 2).

При введении данного количества экологически чистой биодобавки содержание серы в дизельном топливе становится равным 10 ppm (3 вид), что подтверждает хорошие экологические свойства топлива. При этом диаметр пятна износа уменьшается до 113 мкм, это на 74,5% меньше, чем у исходного топлива (таблица 2).

Пример 3. Биодобавку смешивают с базовым дизельным топливом в соотношении 10:90% масс. соответственно.

По физико-химическим показателям (плотность при 20°С, кинематическая вязкость при 40°С, температура застывания, температура вспышки в закрытом тигле) данная смесь с соотношением компонентов 10:90% масс. (биодобавка : дизельное топливо) удовлетворяет российскому стандарту ГОСТ Р 52368 (таблица 2).

При введении данного количества экологически чистой биодобавки содержание серы в дизельном топливе равно 33 ppm (2 вид), что подтверждает хорошие экологические свойства топлива. При этом диаметр пятна износа уменьшается до 133 мкм, это на 70,0% меньше, чем у исходного топлива (таблица 2).

Таким образом, предлагаемая технология позволяет получить экологически чистое дизельное топливо с улучшенной смазывающей способностью и низким содержанием общей серы.