Zmesný kyslíkatý komponent palív pre zážihové motory a spôsob jeho prípravy

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka zmesného kyslíkatého komponentu palív pre zážihové motory ohsahujúoeho uhľovodíkovú frakciu, alifatické alkoholy C 2 až C 4 a vedľajší produkt z výroby oyklohexanőnu oxidáciou cyklohexánu a spôsobu prípravy tohto zmesného kyslíkatého komponentu.zavádzanie výroby bezolovnatých motorových benzínov s vysokým oktánovým číslom a znižova nie obsahu alkylolovených antidetonátorov v súčasných autobenzínoch až na minimálnu koncentráciu 0,07 až 0,15 g Pb/liter, ktorá je nutná pre spoľahlivú prevádzku doterajších automobilových motorov si vyžaduje nahradit nízkooktánové komponenty takými, ktoré majú vysoké oktánové číslo. Významnou skupinou vysokooktánových zložiek motorových benzínov sú alifatické alkoholy C 1 až C 4 a étery s 5 až 7 atőmami uhlíka v molekule. Veľmi dobre známymi kyslíkatými zlúčeninami z tejto skupiny sú metanol, etanol, izopropylalkohol, terc.-butylalkohol a najmä étery,napr. metyl-terc.buty 1 éter(MTBE), terc.amy 1 metyléter(TAME), diizopropyléter(DIPE) a etyl-terc.butyléter(ETBE), avšak ich reálne použiteľné množstvo je veľmi výrazne limitované prístupným množstvom surovín pre ich syntézu. Pri použití alkoholov Cl až C 3 a obzvlášť metanolu ako komponentov autobenzínov do popredia vystupuje otázka ich rozpustnosti vo vode,vplyvom ktorej sa odmiešavajü z autobenzínu za vzniku dvoch fáz. Dôsledkom tohto javu sa autobenzíny ochudobňujú o tieto vysokooktánové zložky a naviac sa odpadové vody znečistujú alkoholmi, čo negatívne ovplyvňuje životné prostredie. Voda sa do autobenzínov môže dostávat už pri ich výrobe, avšak prevažne k tomu dochádza vo sfére skladovania a distribúcie. Negatívny účinok vlhkosti na odmiešanie alkoholov C 1 až C 3 z autobenzínov možno čiastočneriešit známym prídavkom terc.butylalkoholu alebo MTBE, avšak pri väčšej koncentrácii vodyv autobenzíne a najmä opakovaným stykom autobenzínu obsahujúceho C 1 až C 3 alkoholy s vodou je toto riešenie nedostatočné a dochádza k takmer úplnému odstráneniu týchto alkoholov z automobilového benzínu. Doteraz uvádzané skutočnosti sa týkali použitia bezvodných C 1 až C 3 alkoholov pripravených prevažne synteticky.U vodných roztokov alkoholov C 2 až C 4, ktoré vznikajú ako odpadné alebo vedľajšie produkty pri organických syntézach alebo z prírodných surovín kvasením (najmä etylalkohol) sa obsah vody aj po ich destilačnom zakoncentrovaní môže pohybovať od jednotiek až po desiatky hmotových. Pridávanie takýchto vodných roztokov alkoholov do automobilových benzínov alebo ich komponentov, hoci je energeticky nenáročné, nie je vhodným riešením, pretože už pri prvom kontakte s benzínom sa do vodnej fáze dostáva, resp. v nej zostáva 10 až 45 hmot. alkoholu (prepočítane na bezvodný alkohol), ktorý bol privedený do styku s benzínom. Iba zvyšná časť alkoholu prechádza do uhľovodíkovej fázy, avšak pri äalšom kontakte takéhoto alkohol obsahujúceho benzínu s vodou dalších 25 až 50 alkoholu prechádza do vodnej fázy. Pri aplikácii ohdobného postupu metanol prakticky úplne prechádza do vodnej fázy už pri prvom kontakte benzínu s vodou.vyššie popísané nedostatky pri primiešaní vodných roztokov C 2 až C 4 alkoholov do autobenzínov odstraňuje riešenie podľa tohto vynálezu. Princípom tohto nového spôsobu je,že vodný roztok alifatických alkoholov cz až C 4 (2 až 50 hmot. vody) sa najprv kontaktuje s vodným roztokom vedľajších produktov z výroby cyklohexanönu oxidáciou cyklohexánu, ktorý obsahujeod 0,05 do 28 hmot. vody, za vzniku zmesi kyslíkatých zlúčenin, ktorá sa v dalšom stupni kontaktuje s uhľovodíkovou frakciou s destilačným rozmedzím od 20 °C do 230 °C, prípadne a užším destilačným rozmedzím avšak v uvedenom intervale bodov varu. obzvlášť výhodným typom uhlovodíkovej frakcie je reformát, pyrobenzín a ich frakcie s obsahom monocyklických aromatických uhľovodíkov vyše 20 hmot. Tieto typy uhľovodíkových frakcií zlepšujú a urýchľujú proces homogenizácie finálneho paliva s obsahom kyslíkatého komponentu podľa vynálezu. V špeciálnych prípadoch, kedy sa požaduje nízky obsah aromatických uhľovodíkov vo finálnompalive pre zažihově motory, ako uhľovodíková frakcie je výhodný primárny ľahký benzín,izomerizát ľahkého benzínu, ľahká frakcia z rafinátu a prípadne aj dialkyléter, najmä jeho zmes s uvedenými ľahkými zložkami. Kontaktovanie zmesi kyslíkatých zlúčenin s uhľovodíkovou frakcíou možno uskutočniť súprudným zmiešavaním v potrubí a/alebo v ejektore alebo zavádzaním zmesi kyslíkatých zlúčenin do nádrže predtým naplnenej uhľovodíkovou frakoiou. Zmesný kyslíkatý komponent palív podľa vynálezu možno pripraviť aj postupným zmiešavaním jeho zložiek, avšak preferovaný je taký postup, že do uhľovodíkovej frakcie sa najprv pridá vedľajší produkt z výroby cyklohexanônu a nakoniec vodný roztok alifatických alkoholov C 2až C 4. Dôkladná homogenizácia zmesi vznikajúcej v jednotlivých stupňoch prípravy miešadlom,cirkulácíou alebo prebublávaním plynu je žiadúca a prispieva k urýchleniu vyčírenia zmesnáho komponentu podľa vynálezu a sedimentáciou oddelená voda sa z prípravnej nádrže Ddpustĺ.ako je to z technologického hľadiska prípravy zmesných druhov palív zvykom. Uvádzaná následnost jednotlivých stupňov prípravy zmesného komponentu podľa vynálezu je veľmi dôležitápre výsledné vlastnosti tak samotného komponentu, ako aj finálneho paliva pre zážihové motory, ktoré tento komponent obsahuje. Pri nedodržaní uvádzaného spôsobu prípravy, zmesný komponent a finálne palivo sú zakalené od vzniknutej stabilnej emulzie, najmä po prídavku detergentných aditívov, ktoré sa do palív pre zážihové motory zvyčajne pridávajú. Taktiež, ak je to veľmi názorne dokumentovaná v príkladoch, oddelená voda obsahuje výrazne väčší podiež C 2 až C 4 alkoholov než pri aplikácii postupu podľa vynálezu.zmesný kyslíkatý komponent palív pre zážihové motory podľa vynálezu tedy obsahuje od 10 do 95 hmot. uhľovodíkovej frakcie s destilačným rozmedzím v intervale teplôt od 20 do 230 °C, od 0,7 do 58 hmot. alifatických alkoholov C 2 až C 6, od 0,04 do 32,1 hmot. cyklických alkoholov C 5 a C 6, od 0,06 do 16,3 hmot. aldehydov C 3 až C 7 a od 0,03 do 36,7 hmot. cyklických ketônov C 5 6. kyslíkatý komponent palív pre zážihové motory je vnímavý na prídavok tetraalkylolovnatýohaž C Detailným výskumom bolo zistené, že tento zmesný antidetonátorov, čo je veľmi výhodné pri jeho aplikácii ako zložky autcbenzínov s obsahom olova. Do zmesného kyslikatého komponentu podľa vynálezu je výhodné pridat antioxidant v koncentrácii 0,004 až 1,1 hmot. pre zlepšenie skladovateľnosti tak samotného komponentu,ako aj hotových palív pre zážihové motory s jeho obsahom. Pod palivom pre zážihové motory sa rozumie zmes uhľovodíkov vrúcich medzi 20 OC až 220 °C obsahujúca alkánické, olefinické,cykloalkánické a aromatické uhľovodíky, pričom jeho oktánove číslo je od 70 do 98 výskumnou metódou a prípadne obsahuje aj 1 až 15 8 obj. metyl-terc.a 1 kyléterov. V prípade olovnatých palív obsahujú tieto aj tetraalkylolovnatý antidetonátor.V nasledovných prípadoch sú dokumentované výhody zmesného kyslíkatého komponentu palív pre zážihové motory avšak bez toho, že by popísanými údajmi bol predmet vynálezu v akomkoľvek smere obmedzovaný.Vodný roztok izopropylalkoholu (VIPA) obsahujúci 20 vody, ktorý vzniká ako vedľajší produkt pri výrobe amínového antioxidantu pre stabilizáciu gumy, sa v hmotovom pomere 11 zmiešal s vedľajším produktom z výroby cyklohexanönu oxidáoiou cyklohexánu (VRA). ProduktVRA mal toto zloženieTakto pripravená zmes kyslíkatých zlúčenin sa nasával cez ejektor do prúdu uhľovodíkovej frakcie, ktorá bola pripravená zmiešaním reformátu, ľahkého primárneho benzínu a izopentánovej frakcie. Prietok uhľovodíkovej frakcie cez ejektcr bol nastavený tak, že zmes zaejektorom dosahovala 90 hmot. tejto frakcie. získaná zmes sa zhromažčovala v usadzovacej nádrži. Po ukončení sedimentácie v trvaní 12 hodín sa oddelila vodná fáza. Analýzou vodnej a uhľovodikovej fázy sa ukázalo, že uhľovodíková fáza obsahuje všetky organické zlúčeniny z vedľajšieho produktu VRA a prevažnú časť izopropylalkoholu z VIPA. Do vodnej fáze prešlo iba 2,87 hmot. izopropylalkoholu (prepočítane na bezvodý izopropylalkohol).Zmiešaním vedľajšieho produktu vzníkajúceho pri výrobe cyklohexanônu oxidáciou cyklohexánu (VRA-1), ktorý obsahovala vodného roztoku izopropylalkoholu (VIPA) obsahujüceho 20 vody v rôznych pomeroch vznikli zmesi A 1-A 3. Tieto sa zmiešali dalej s reformátom ťažkého benzínu v pomeroch podľa tabuľky1 za vzniku zmesí B 1-B 3, ktoré po usadzovaní v trvaní 3 hodín sa rozdelili na uhľovodíkovúa vodnú fázu. obe fázy boli analyzované. Uhľovodíkové fázy boli potom kontaktované a premiešavané s vodou v pomere 91. Po vytvorení dvoch fáz a ich oddelení boli obe znovu analyzované.Obdobným postupom sa postupovala za použitia iba vodného roztoku izopropylalkoholu 5 obsahom 20 vody, t. j. bez zmiešania VIPA 5 VRA-1, čo však nie je súčasťou vynálezu. Tieto merania boli urobené z toho dôvodu, aby bolo možné ukázať prednosti postupu podľa vynálezu.Ako ukazujú výsledky, využitím spôsobu podľa vynálezu možno veľmi efektívne previest aj nižšie alkoholy do uhľovodíkovej fázy, hoci sa používajú ich vodné roztoky. Pri opakovanom kontakte uhľovodíkovej fázy s obsahom zmesí kyslíkatých zlúčenín s vodou v pomere 91(90 uhľovodikovej fáze a 10 tvodyj, čo je však V praxi dost zriedkavo vysoký pomer vody,odmiešanie nižších alkoholov je pomerne nízke a teda tento spôsob podľa vynálezu je výrazne efektívnejší než pri použití iba samotného vodného roztoku nižších alkoholov, ako to dokumentujú výsledky v tabuľke 1 na príklade vodného roztoku izopropylalkoholu.Do nádrže obsahujúcej 800 objemových dielov uhľovodíkovej frakcie pozostávajúcej z ľahkého primárneho benzínu a reformátu s výsledným OČVM 90 sa najprv pridalo 150 dielov vedľajšieho produktu 2 výroby cyklohexanônu s týmto zloženímPo premiešaní nádrže prebublávaním dusíka sa pridalo 180 objemových dielov vodného roztoku (22 vody) izopropylaĺkoholu, ktorý vzniká ako vedľajší produkt pri výrobe amínového antioxidantu. Po dalšom premiešaní obsahu nádrže dusíkom sa z pripravenej zmesi po 10 hodín odpustila vylúčená voda. získaný zmesný kyslíkatý komponent bol číry a nevykazcval žiadny zákal ani po pridaní deterqentného aditívu v koncentrácii 100 ppm a antioxidantu v koncentrácii 120 ppm. Takto pripravený kyslíkatý komponent sa rozčerpal do viacerých nádrží,V ktorých sa prídavkom reformátu, pentánovej a ťažkej frakcie z reformátu pripravili finálne autobenzíny s obsahom 0,25 g Pb/1, 0,15 g Pb/1 a bezolovnaté benzíny tak, aby ich výsledné oktánové čísla vyskumnou metódu boli 96, 95, 91 a 90. Obsah zmesného kyslíkatého komponentuV tÝ°hW° Íĺná 1 YCh autobenzínoch bol 4, 7 a 10 hmot. Z výsledkov stanovení oktánového čísla výskumnou a motorovou metódou a obsahu zmesného kyslíkatého komponentu v týchto finálnych aubobenzínov sa určilo zmesné oktánové číslo (OČVM a OČMM) iba kyslíkatých zlúčenin obsiahnutých V zmesnom kyslíkatom komponente podľa vynálezu. Získané výsledky uvedené v tabuľke2 poukazujú na ich výhodnosť tak pre olovnaté, ako aj bezolovnaté palivá pre zážihové moto ry. P r 1 k 1 a d 4Postupom uvedeným v príklade 2 sa skúmal podiel jednotlivých alkoholov C 2 až C 4, ktorý prechádza, resp. zostáva vo vodnej fáze. Jednotlivé druhy zmesí A obsahovali 50 8 hmot. materiálu VRA-1 a 50 hmot. príslušného vodného roztoku alkoholu obsahujúceho 20 hmot. vody. Výsledky sú uvedené v tabuľke 3.zloženie modelových zmesí a podiel izopropylalkoholu vo vodnej fáze a v uhľovodikovej fáze po opakovanom kontakte s vodouPodla vynálezu Mimo vynálezuvo vodnej fáze 3,47 2,29 2,71 12,6 10,18Podiel izopropylalkoholu bezvodého, ktorý prešiel do vodnej fáze Podiel izopropylalkoholu bezvodého, ktorý zostel v nhľovodikovej fáze po kontaktovaniuhlovodikovej fáze zo zmesi typu B s 10 S vody.Zmesné oktánové čísla kyslíkatých zlúčenin obsiahnutých v zmesnom kyslikatom komponente podľa vynálezuobsah olova OČVM OČMM

MPK / Značky

MPK: C10L 1/18

Značky: zmesný, přípravy, spôsob, zážihové, palív, kyslíkatý, komponent, motory

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-266119-zmesny-kyslikaty-komponent-paliv-pre-zazihove-motory-a-sposob-jeho-pripravy.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zmesný kyslíkatý komponent palív pre zážihové motory a spôsob jeho prípravy</a>

Podobne patenty