МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПРИСАДКА К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ
MULTIFUNCTIONAL ADDITIVE TO DIESEL OIL

Изобретение относится к области нефтехимии и автомобильной промышленности, а именно к составу многофункциональной присадки для дизельного топлива, которая обеспечивает одновременно снижение дымности отработавших газов, увеличение мощности дизеля, снижение расхода топлива, снижение жесткости работы дизеля и стабилизацию топлива при хранении.
2
3
2
Повышение экологической безопасности дизельного топлива согласно постановлению правительства РФ от 27 февраля 2008 г.№118 обеспечивается одновременно увеличением показателя «цетановое число», снижением серы и полициклических ароматических углеводородов. Содержание серы и полициклических ароматических углеводородов в топливе напрямую связано с содержанием серы (SO, SO, HS) и твердых частиц (сажи) в отработавших газах. Снижение содержания серы и полициклических аренов может быть достигнуто только в результате глубокой переработки нефтепродуктов в специальных химико-технологических процессах.
Рост цетанового числа сопряжен со снижением времени задержки воспламенения топливного заряда и более полным сгоранием топлива. Результатом является увеличение мощности, снижение расхода топлива и уменьшение вредных выбросов с отработавшими газами, в том числе и твердых частиц - дымность отработавших газов. Цетановое число может быть повышено за счет различных присадок и добавок. Из модификаторов воспламенения и промоторов горения, способствующих повышению цетанового числа, наиболее известны нитраты углеводородов: метил-, изопропил-, циклогексилнитраты) и пероксиды: гидроперекись кумола и другие (Капустин В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками. - М: Колос, 2008; Данилов А.М. Применение присадок в топливах. - М: Мир, 2005; Чулков П.В. Моторные топлива: ресурсы, качество, заменители. Справочник. - М.: Политехника, 1998).
Нитроалканы могут использоваться вместе с оксигенатами типа окиси этилена или окиси пропилена (Патент США №3098350, кл. C10L 1/18, 1963), поскольку нитросоединения чувствительны к толчкам и ударам и детонируют при сжатии. Нитроалканы также увеличивают коксуемость топлива (Капустин В.М., 2008, стр.172).
2
4
Окиси олефинов С-С предлагаются в качестве добавки к бензину в смесях или отдельно (Патент США №2857254, кл. C10L 1/1, 1958). Окисям приписываются функции улучшения антидетонационных свойств и ингибиторов обледенения карбюраторов, при этом добавка окисей составляет 0,5-10%, и они будут относиться к присадкам объемного действия.
Предусматривается улучшение бензина добавкой метилового или этилового спиртов, окиси пропилена и бензола (Авторское свидетельство Болгарии №44137А, кл. C10L1/18, 1988). Величина добавки составляет от 0,5 до 12 мас.%. Окись пропилена вместе с этанолом и спиртовой фракцией капролактама способствует снижению вредных выбросов окиси углерода и углеводородов, увеличивает детонационную стойкость, улучшает моющие свойства и стабилизирует бензин при хранении (Патент РФ 2349629, кл. C10L 1/18, опубл. 20.03.2009, бюл. №8). Добавка вводится в количестве до 10%.
Каждый из приведенных аналогов, безусловно, имеет свою область применения - это автомобильные бензины, данное же изобретение относится к дизельному топливу.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является многокомпонентная композиция (Патент США №4330304, кл. C10L 1/18, опубл. 13.05.1981), включающая окись пропилена, нитропропан или нитроэтан, хлорированные углеводороды, нафталины, гидропероксид кумола или третбутила, тулуол. Сами авторы не отдают предпочтения отдельным соединениям, считая главными три составляющих: нитропарафины, гидропероксид и окись пропилена, при этом их взаимное влияние не описано. Ее недостаток - это то, что гидропероксид перед введением в композицию требует специальной нейтрализации.
3
Авторы рассматривают действие оксигенатных компонентов добавки (спирты, окись, вода) как промежуточных продуктов окисления углеводородов, которые увеличивают полноту сгорания по принципу рецикла продуктов реакции окисления-восстановления (Мирошников А.М. О механизме действия оксигенатов / А.М.Мирошников, Д.В.Цыганков // Химия и технология топлив и масел. - 2009. - №3, С.28-31). При этом степень окисления окиси пропилена ниже, чем у спиртов. По схеме окисления окись ближе к пероксидам, обладает свойством органического основания, имеет большую скорость горения и большую теплоту сгорания, но меньшую задержку воспламенения, чем спирты, альдегиды и кетоны. Окиси олефинов, в том числе и окись пропилена (128,7 г/м) образуют с воздухом объемные взрывчатые смеси. Окись пропилена образует с водой топлива жидкие гидраты, которые вместе с воздухом топлива сорбируются на поверхности микрокапель и активизируют процесс горения. По-видимому, в малых количествах окись пропилена работает как присадка поверхностного действия и может быть отнесена к инициаторам воспламенения не только низкомолекулярных углеводородов (бензины), но и дизельного топлива.
Целью настоящего изобретения является разработка многофункциональной присадки к дизельному топливу, которая обладает следующими свойствами: снижает дымность отработавших газов; увеличивает мощность дизеля; снижает расход топлива; снижает жесткость работы дизеля; стабилизирует топливо при хранении.
Техническим результатом заявленного технического решения является снижение дымности отработавших газов, увеличение мощности дизеля, снижение расхода топлива, снижение жесткости работы дизеля, стабилизация топлива при хранении.
Заявляемые технические результаты достигаются тем, что в многофункциональной присадке к дизельному топливу на основе кислородсодержащих соединений согласно изобретению содержится окись пропилена в количестве 0,01-0,1 об.%.
Первоначально мощностные и технико-экономические показатели работы присадки оценивали стендовым методом на моторном гидравлическом нагрузочном стенде VEB Dieselmotorenwerk (Elbe). На стенде снимали характеристики двигателя ВТЗ ДТ40 при его работе на чистом (без присадки) дизельном топливе и на дизельном топливе с использованием окиси пропилена. При сопоставлении результатов, полученных на моторном стенде, количественно оценивали мощностные и технико-экономические показатели.
e
t
e
При проведении экспериментов рейку ТНВД устанавливали в крайнее положение, после чего с помощью гидравлического тормоза (нагружая двигатель) обороты коленчатого вала доводили до 1000 об/мин и снимали показания нагрузки (Р) и времени (t) расхода порции топлива (ΔG). Далее определяли мощность двигателя (N), часовой (G) и удельный эффективный (g) расходы топлива. Результаты представлены в таблице 1.
Каждое измерение повторяли пять раз, после чего находили средние значения, которые и представлены в таблице.
На втором этапе были проведены ездовые испытания присадки на автомобилях КамА3-65115. В процессе испытания автомобили поочередно заправляли сначала чистым дизельным топливом, а потом (слив предварительно небольшой остаток неизрасходованного топлива на начало смены) дизельным топливом с содержанием присадки в количестве 0,04%. По каждому баку фиксировали пробег и вычисляли расход топлива в литрах на 100 километров пробега. В конце смены при помощи дымомера «Инфракар Д» измеряли дымность отработавших газов согласно ГОСТ 21393 - 75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений, требования безопасности». Результаты измерений представлены в таблице 2. Во всех случаях, при применении окиси пропилена было отмечено снижение жесткости работы двигателей.
Окись пропилена способствует сохранению физико-химических показателей дизельного топлива. В таблице 3 приведены результаты хранения дизельного топлива без окиси и с окисью пропилена в течение 4 месяцев.
Таблица 3
Результаты испытаний по сохраняемости дизельного топлива
Показатели
Дизельное топливо без добавки
Дизельное топливо с добавкой
Исходное
Через 4 месяца
Исходное
Через 4 месяца
Содержание окиси пропилена, об.%
0
0
0,14
0,07
РН водной вытяжки, ед.
6,04
6,65
5,53
5,57
Цветность по платино-кобальтовой шкале
40
40
40
30
Температура помутнения, °С
минус 35
минус 35
минус 37
минус 37
Температура застывания, °С
минус 46
минус 45
минус 47
минус 45
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет снизить дымность отработавших газов, расход топлива, жесткость работы дизеля, стабилизировать топливо при хранении, увеличить мощность дизеля.