Способ получения многокомпонентной биотопливной композиции
Method of producing a multi-component biofuel composition

Изобретение относиться к области машиностроения, преимущественно, двигателестроения.
Известен способ получения топливной композиции [патент на изобретение RU 2602076 C1. МПК C10L1/00, C10L1/32, C10L1/182. Заявка №2015147838/04 от 09.11.2015, опубл.: 10.11.2016 в Бюл. № 31], включающий смешение бензина в этиловым и бутиловым спиртами в соотношении 1:1 - 1:0,2, гомогенизацию смеси в виброкавитационном гомогенизаторе с вращающимся ротором с перфорированной поверхностью с окружной скоростью не менее 20 м/с, смешение полученной смеси с бензином и повторную подачу в гомогенизатор с объемной скоростью от 5 до 500 л/мин.
Недостатком известного способа является сложность технологического процесса получения топливной композиции и необходимость наличия стационарных емкостей для ее хранения. Кроме того, известный способ не позволяет сохранять вязкостно-температурные свойства топливной композиции в рамках действующего стандарта при изменении температуры окружающего воздуха.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому способу является топливная композиция «Визель» и способ ее получения [Патент на изобретение RU 2418845 C1. Топливная композиция «Визель» и способ ее получения. МПК C10L1/18, C10L1/22, C10L5/00. Заявка №2008119843/05 от 22.11.2006, опубл.: 20.05.2011 в Бюл. № 14].
Недостатком известного способа является повышенная сложность технологического процесса получения гибридного дизельного топлива. Дополнительно, указанный способ получения топливной композиции включает необходимость обязательного присутствия в смеси топливных присадок, в том числе, цетанповышающей, обезвоживающей, моющей, смазывающей, депрессорной и т.д., удорожающего реализацию способа. Кроме того, известный способ не позволяет сохранять вязкостно-температурные свойства топливной композиции в рамках действующего стандарта при изменении температуры окружающего воздуха.
Известно, что биотопливная композиция, предназначенная к применению в реальном дизельном двигателе, должна обладать высокой однородностью состава и достаточным временем физической стабильности - не менее промежутка времени от ее приготовления до поступления в цилиндры двигателя. Кроме того, кинематическая вязкость растительных масел и спиртов значительно отличается от кинематической вязкости товарного дизельного топлива, а также сильно зависит от температуры окружающего воздуха [Биотоплива для двигателей внутреннего сгорания: монография /В.А. Марков, С.Н. Девянин, С.А. Зыков, С.М. Гайдар. – М.: НИЦ «Инженер», 2016. – 292 с., ил.].
Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении технологии получения многокомпонентной биотопливной композиции и сохранении вязкостно-температурных свойств топливной композиции в рамках действующего стандарта при изменении температуры окружающего воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что перемешивание многокомпонентной биотопливной композиции, характеризующейся следующим соотношением компонентов, в  об.%:
дизельное топливо
50
рапсовое масло холодного отжима
25
этиловый спирт
25,
-1
осуществляется непрерывно в дополнительном топливном баке транспортного средства со смесителем и подогревателем посредством насоса лопастного типа с электродвигателем при частоте вращения вала 1000 мин, с объемной скоростью не менее 100 л/ч и температуре композиции 40°С с помощью инвертора и датчика температуры жидкости, установленного на дне дополнительного топливного бака.
Приготовление биотопливной композиции в дополнительном топливном баке транспортного средства позволяет обеспечить время физической стабильности, достаточное для поступления ее от топливного бака в цилиндры двигателя.
-1
Непрерывное перемешивание биотопливной композиции в дополнительном топливном баке при заданных режимах смешения посредством насоса лопастного типа с электродвигателем при частоте вращения вала 1000 мин с объемной скоростью не менее 100 л/ч - позволяет получать частицы эмульсии размером не более 50 мкм, что характеризует ее, как микроэмульсию [Иванов В.М., Канторович Б.В. Топливные эмульсии и суспензии. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 182 с.], однородность состава которой соизмерима с однородностью однокомпонентного топлива. Посредством непрерывного перемешивания биотопливной композиции также поддерживается необходимое время ее физической стабильности.
Регулирование температуры биотопливной композиции в пределах от 20 до 40°С позволяет сохранять вязкостно-температурные свойства топливной композиции в рамках действующего стандарта [ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное. Технические условия. //Дата введения 01.01.2015] при изменении температуры окружающего воздуха (см. Таблицу).
Пример получения многокомпонентной биотопливной композиции.
Дизельное топливо по ГОСТ 305-2013, рапсовое масло холодного отжима и спирт этиловый технический, при объемном соотношении компонентов 0,50 : 0,25 : 0,25, заливают в дополнительный топливный бак с установленным в нам насосом лопастного типа с электродвигателем и подогревателем, включенным через инвертор в систему электроснабжения.
-1
За 10 минут до начала эксплуатации дизельного двигателя транспортного средства включается питание электродвигателя насоса лопастного типа. Работа насоса с частотой вращения вала 1000 мин и с объемной скоростью не менее 100 л/ч позволяет получить микроэмульсию с объемом частиц не более 50 мкм, со стабильностью во времени, достаточном для ее поступления от дополнительного топливного бака до цилиндров двигателя.
В случае, если температура окружающего воздуха ниже плюс 20°С, одновременно включается питание подогревателя. Регулирование температуры подогрева биотопливной композиции осуществляется на реостате инвертора и контролируется по показаниям датчика температуры жидкости, установленном на дне дополнительного топливного бака. Это позволяет сохранять вязкостно-температурные свойства биотопливной композиции в рамках действующего стандарта [ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное. Технические условия. //Дата введения 01.01.2015] при изменении (понижении) температуры окружающего воздуха.
Заявляемый способ получения многокомпонентной биотопливной композиции конструктивно может быть реализован в условиях любого предприятия с использованием стандартного оборудования, известных технологий и материалов.
Технико-экономическое обоснование предполагаемого изобретения заключается в возможности упрощения технологии получения многокомпонентной биотопливной композиции, удешевления способа ее получения и сохранения вязкостно-температурных свойств топливной композиции в рамках действующего стандарта при изменении температуры окружающего воздуха.
Таблица - Вязкость биотопливной композиции при изменении температуры, сСт
Температура, °С
Состав топливной композиции
Дизельное топливо 100 об.%
Дизельное топливо 50 об.%с рапсовым маслом 25 об.%и этанолом 25 об.%
010203040
5,885,254,513,032,48
12,229,638,816,055,37