СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
METHOD FOR ECOLOGICALLY PURE DIESEL FUEL PRODUCTION

Изобретение относится к способам получения экологически чистых дизельных топлив для двигателей внутреннего сгорания с улучшенными смазочными свойствами на основе продуктов процессов глубокой гидроочистки дизельных топлив и переэтерификации растительных масел.
Известен способ получения ЭЧДТ путем глубокого гидрирования дизельной фракции (Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти. - М.: Изд-во «Техника», 2001, стр. 46-50), выделяемой из нефти при прямой перегонке на установке атмосферно-вакуумной перегонки.
Недостатком данного способа является получение гидроочищенного дизельного топлива (Г/О ДТ), имеющего низкую смазывающую способность, что создает затруднения при работе топливной системы автомобиля из-за повышенного износа топливного насоса.
Известен способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей (патент РФ №2393209, опубл. 27.06.2010 г.), где при нейтрализации жирных кислот в рапсовом масле едким калием получают метиловые эфиры рапсового масла и определяют оптимальное количество едкого калия, используемого в эксперименте.
К недостаткам данного вида топлива относится принадлежность метилового эфира рапсового масла (МЭРМ) к химически агрессивным жидкостям, производство которого не является экологически чистым. К тому же, теплотворная способность МЭРМ на 10-12% ниже, чем у дизельного топлива, что приводит к увеличению расхода топлива в двигателе и повышению затрат при его эксплуатации.
Известна биотопливная композиция (патент РФ №2544239, опубл. 20.03.2015), которая представляет собой смесь нефтяного дизельного топлива (98-60 об.%) и биодобавки (2-40 об.%), состоящей из диэтилформаля 35-40 об.% и глицеридов ненасыщенных жирных кислот. В качестве глицеридов используют любые растительные масла.
Недостатком данной биотопливной композиции является недостаточно высокая степень улучшения смазывающей способности вещества, 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), принятый за прототип, в котором рапсовое масло подвергают процессу переэтерификации нормальным бутиловым спиртом с использованием концентрированной серной кислоты в количестве 2 мас.%, температура процесса составляет 115°C. Очистку продукта проводят отстаиванием и ректификацией. Затем смешивают 95-99 мас.% малосернистого дизельного топлива, 1-5 мас.% бутиловых эфиров рапсового масла и 0,1 мас.% антиокислительной добавки и получают образцы ЭЧДТ. Наименьший диаметр пятна износа равен 216 мкм при количестве биодобавки 5%.
Недостатком данного 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.
Техническим результатом является улучшение смазывающей способности ЭЧДТ, что повышает ресурс дизельного двигателя, предотвращает преждевременный износ деталей топливной аппаратуры, а также снижает содержание токсичных выхлопов с отработанными газами. Данный способ позволяет получить биодобавки с высоким выходом продукта и низкой себестоимостью и конечное топливо, соответствующее действующему ГОСТ Р 52368, а также расширить сырьевую базу и ассортимент товарной продукции нефтеперерабатывающего предприятия.
Технический результат достигается тем, что в качестве биодобавки используют бутиловый эфир рыжикового масла, количество которого в смеси с гидроочищенным дизельным топливом достигает 10 мас.%, при этом массовое соотношение при компаундировании полученных компонентов составляет:
Гидроочищенное дизельное топливо
90-99
Биодобавка (бутиловые эфиры рыжикового масла)
1-10
Способ поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - физико-химические характеристики базового компонента ЭЧДТ - гидроочищенного дизельного топлива и биодобавки по предлагаемому изобретению;
фиг. 2 - физико-химические свойства ЭЧДТ по прототипу и предлагаемому изобретению.
Способ осуществляется следующим образом.
Для получения биодобавки (фиг. 1) осуществляют синтез эфира путем проведения реакции переэтерификации триглицеридов рыжикового масла нормальным бутиловым спиртом. Процесс переэтерификации рыжикового масла нормальным бутиловым спиртом проводят следующим образом. В трехгорлой колбе объемом 250 мл готовят смесь реагентов: нормальный бутиловый спирт и рыжиковое масло. Мольное соотношение спирт: масло составляет 6:1, массовое - 1:2,06. В трехгорлую колбу помещают мешалку, устанавливают обратный водяной холодильник и ртутный термометр. Колбу ставят на песчаную баню. Интенсивность перемешивания регулируют на мешалке, устанавливают 250 оборотов в минуту. Нагревают до 115°С и одновременно начинают перемешивание. После нагревания масла к нему добавляют спирт и катализатор -концентрированную серную кислоту, отмеренную пипеткой в количестве 2 мас.%. По окончании опытов смесь продуктов остужают, отстаивают в течение 2 дней, затем разделяют на фазы - эфирную и глицериновую. После для лучшего разделения проводят ректификацию.
Полученную эфирную биодобавку компаундируют с гидроочищенным дизельным топливом в соотношениях 1-99%, 5-95% и 10-90% соответственно. Диаметр пятна износа исходного топлива равен 443 мкм.
Пример 1. Гидроочищенное дизельное топливо получают на установке глубокой гидроочистки с содержанием серы не выше 10 ppm (фиг. 1). Биодобавку получают в процессе переэтерификации рыжикового масла нормальным бутиловым спиртом в присутствии катализатора - концентрированной 98% серной кислоты. После окончания синтеза проводят тщательную очистку полученных групп эфиров от глицерина и катализатора и смешивают их с базовым гидроочищенным дизельным топливом в соотношении 1:99 мас.% соответственно.
По физико-химическим показателям (плотность при 20°С, кинематическая вязкость при 40°С, температура застывания) данная смесь с соотношением компонентов 1:99 мас.% (биодобавка: дизельное топливо) удовлетворяет российскому стандарту ГОСТ Р 52368 (фиг. 2).
При введении данного количества экологически чистой биодобавки содержание серы в дизельном топливе снижается до 9 ppm (3 вид), что подтверждает хорошие экологические свойства топлива. При этом диаметр пятна износа уменьшается до 281 мкм, это на 36,6% меньше чем у исходного топлива (фиг. 2).
Пример 2. Гидроочищенное дизельное топливо получают на установке глубокой гидроочистки с содержанием серы не выше 10 ppm (фиг. 1). Биодобавку получают в процессе переэтерификации рыжикового масла нормальным бутиловым спиртом в присутствии катализатора - концентрированной 98% серной кислоты. После окончания синтеза проводят тщательную очистку полученных групп эфиров от глицерина и катализатора и смешивают их с базовым гидроочищенным дизельным топливом в соотношении 5:95 мас.% соответственно.
По физико-химическим показателям (плотность при 20°С, кинематическая вязкость при 40°С, температура застывания) данная смесь с соотношением компонентов 5:95 мас.% (биодобавка: дизельное топливо) удовлетворяет российскому стандарту ГОСТ Р 52368 (фиг. 2).
При введении данного количества экологически чистой биодобавки содержание серы в дизельном топливе снижается до 16 ppm (2 вид), что подтверждает хорошие экологические свойства топлива. При этом диаметр пятна износа уменьшается до 174 мкм, это на 60,7% меньше чем у исходного топлива (фиг. 2).
Пример 3. Гидроочищенное дизельное топливо получают на установке глубокой гидроочистки с содержанием серы не выше 10 ppm (фиг. 1). Биодобавку получают в процессе переэтерификации рыжикового масла нормальным бутиловым спиртом в присутствии катализатора - концентрированной 98% серной кислоты. После окончания синтеза проводят тщательную очистку полученных групп эфиров от глицерина и катализатора и смешивают их с базовым гидроочищенным дизельным топливом в соотношении 10:90 мас.% соответственно.
По физико-химическим показателям (плотность при 20°С, кинематическая вязкость при 40°С, температура застывания) данная смесь с соотношением компонентов 10:90 мас.% (биодобавка: дизельное топливо) удовлетворяет российскому стандарту ГОСТ Р 52368 (фиг. 2).
При введении данного количества экологически чистой добавки содержание серы в дизельном топливе равно до 24 ppm (2 вид). При этом диаметр пятна износа уменьшается до 269 мкм, это на 39,3% меньше чем у исходного топлива (фиг. 2).
Таким образом, предлагаемая технология позволяет получить экологически чистое дизельное топливо с улучшенной смазывающей способностью и низким содержанием общей серы.