Prísada na zvýšenie cetánového čísla dieselových palív alebo biodieselových palív a jej použitie

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Prísada na zvýšenie cetánového čísla dieselových alebo biodieselových palív je tvorená najmenej jednou zlúčeninou vybranou zo skupiny zlúčenín obsahujúcej izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu a izoméry monoalkylester-dinitrátu glycerolu majúce 1 až 20, resp. 2 až 20 uhlíkov v alkylovej skupine esteru. Prísada sa pridáva v koncentrácii najviac 5000 mg/kg celkovej zmesi paliva priamo alebo rozpustená v alkylesteroch mastných kyselín.

Text

Pozerať všetko

Prísada na zvýšenie cetánového čísla dieselových palív alebo biodieselových palív a jej použitie sa týka oblasti výroby kvalitných motorových palív. Prísada je založená na použití nitrátov mono- a diesterov glycerolu, ktoré sú tvorené izoménni dialkylester-mononitrátu glycerolu a/ alebo izomérmi monoalkylesterdinitrátu glycerolu.Dieselové palivá obsahujú zložitú zmes uhľovodíkových molekúl s rozličnou konñguráciou uhlíkových a vodíkových atómov. Môžu obsahovať rozličné prísady vrátane detergentov, nízkoteplotných prostriedkov,emulgátorov, inhibítorov korózie, modifikátorov úsad a neuhľovodikových zložiek, ako sú oxygenáty a dusík obsahujúce zlúčeniny. Všetky tieto prísady zlepšujú kvalitatívne vlastnosti palív. Významným faktorom kvality dieselového paliva je cetánové číslo. Cetánové číslo súvisí s oneskorením vznietenia po vstreknutí paliva do spaľovacej komory. Ak je oneskorenie vznietenia prüiš veľké, množstvo paliva v komore rastie a výsledkom vznietenia je tvrdý chod motora a rast dymenia. Krátke oneskorenie vznietenia má za následok hladký chod motora a pokles dymenia.Vo všeobecnosti sa vyžaduje, aby obchodné ropné dieselové palivá mali Cetánové číslo rovné alebo vyššie ako 51. Organické nitráty a nitro-zlúčeniny boli a sú pridávané do dieselových palív ako zlepšovače cetánového čísla už viac rokov. Od roku 1930 sa organické nitráty používajú v dieselových palivách na zvýšenie cetánového čísla, a tým dosiahnutie vhodného samovznietenia umožňujúceho hladký chod dieselového motora.V priebehu rokov bolo použitých mnoho typov prísad na zvýšenie cetánového čísla dieselových palív, ale v patentových spisoch sú opísané len prísady na báze peroxidov, nitritov, nitrozokarbamátov a hlavne rôzne typy nitrátov, ako ukazujú nasledovné odkazyUS patent 4 420 311 opisuje zloženie dieslových palív a uvádza prípravu prísady cyklododecyl nitrátz cyklododecyl alkoholu nitračnou zmesou kyselín dusičnej a sírovej alebo miešaním acetánhydrid nitrátu. Cetánové číslo dieselových palív sa zvýšilo pridaním malých množstiev cyklododecyl nitrátu.US patentom 5 162 048 sa chráni prísada do uhľovodíkových palív, ktorá zahrňuje nitráty etanol amínu,ktorá redukuje množstvo dymu a zlepšuje účinnosť spaľovania. Vynález sa týka aj spôsobu prípravy prísady a zlepšenia palív pridaním tejto prísady.V US patente 4 705 534 sa uvádzajú ako zložky prísady - polynitrátové estery, vybrané zo skupiny obsahujúcej etylén glykol dinitrát (EGD), dietylén glykol dinitrát (DEGN), trietylén glykol dinitrát (TEGN) a 2-metyl-2(nitroxy)metyl-l,3-propándiol dinitrát (PDN). Tieto nitráty môžu byť použité aj V zmesiach. Ďalšie použiteľné nitráty sú nitroglycerín, tri-, di- a mononitráty celulózy a ich zmesi.Dieselové palivo, obsahujúce ester kyseliny dusičnej s 1-fenyl etanolom ako prísadu, opisuje US patent 5 258 049. Dieselová zmes pripravena podľa tohto vynálezu zahrňuje najmenej 85 objemových uhľovodíkov dieselového paliva a od 0,01 do 3 objemových prísady, prednostné od 0,1 do 2 objemových.Zvyšovanie hodnoty cetánového čísla nitrátmi dioXánu opisuje US patent 4 457 763. Zistilo sa, že cetánové číslo sa zvyšuje pridaním takých nitrátov dioxánu, ako je m-dioXan-S-ol nitrát alebo 1,3-dioXolan-4-metanol nitrát.US patent 4 328 005 opisuje, že skupina prísad do uhľovodíkových palív známa ako polynitroalkyly, majúce základný vzorec R 1-C(NO 2)2-R 2, všeobecne zlepšuje spaľovacie charakteristiky motorových palív zvyšovaním účinnosti spaľovania a redukovaním nežiaducich vedľajších produktov spaľovania.EP 2114844 A 1 patentová prihláška opisuje použitie rozvetvených decyl-nitrátov vzorca R R CH-CHZ-O-NOg, kde R 1 je označený ako propylový alebo izo-propylový zvyšok, a R 2 znamená lineárny alebo rozvetvený alkylový zvyšok s 5 uhlikmi. Uvedené zlúčeniny spôsobujú zlepšenie spaľovania a/alebo zvyšujú cetánové číslo.Alkyl nitráty ako pentyl-nitrát, etylheXyl-nitrát a zmes alkyl-nitrátov sa použili komerčne s dobrými výsledkami. Ale vo všeobecnosti sa akceptuje, že organické nitráty, konkrétne komerčný Z-etylhexyl-nitrát, sú cenovo najefektívnejšie zlepšovače cetánového čísla. Iné nitráty ako 2-metyl-2-nitropropyl (U. S. Pat. No. 4 536 190) boli navrhnuté ako zlepšovače cetánového indexu, ale zistila sa ich citlivosť na náraz. Pre relatívne nízku cenu a vhodnosť pre životné prostredie (bezpopolné prísady) sa uskutočnil obmedzený počet prác na nahradenie 2-etylhexyl nitrátu.Doteraz boli publikované rôzne typy zlepšovačov cetánového čísla. Medzi ne patria rôzne nitráty, ale z esterov mono- a dinitrátov glycerolu iba zlúčenina 1,2-dinitro-3-acetyl glycerol, ktorá bola uvedená v US patente č. 2 066 506.Alkyl nitráty a predovšetkým Z-etylhexyl-nitrát sú komerčne najefektívnejšie zlepšovače cetánového čísla. Nevýhodou doteraz patentovaných prísad je náročnosť ich prípravy a cena vstupných surovín.Vzhľadom na uvedené, prísady tvorené izomérmi dialkylester-mononitrátmi glycerolu a/alebo monoalkylester-dinitrátrni glycerolu sú schopné konkurovať Z-etylhexylnitrátu, keďže sa u nich preukázalo zvýšenie cetanového čísla u dieselového a biodieselového paliva.Podstata prísady na zvýšenie cetánového čísla dieselového paliva alebo biodieselového paliva podľa vynálezu spočíva v tom, že je tvorená najmenej jednou zlúčeninou vybranou zo skupiny zlúčenín obsahujúcej izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu a izoméry monoakylester-dinitrátu glycerolu.Izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu sú tvorené zlúčeninami l,3-dialkanoyl-glycerol-Z-nitrátom majúcimi l až 20 uhlíkov v alkylovej skupine esteru a zlúčeninami l,Z-dialkanoyl-glycerol-3-nitrátom majúcimi 1 až 20 uhlíkov v alkylovej skupine esteru.lzoméry monoakylester-dinitrátu glycerolu sú tvorené zlúčeninami 1,3-dinitro-Z-alkanoyl-glycerolom majúcimi l až 20 uhlíkov v alkylovej skupine esteru a zlúčeninami 1,2-dinitro-3-alkanoyl-glycerolom majúcimi 2 až 20 uhhkov v alkylovej skupine estem.Izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu a izoméry monoalkylester-dinitrátu glycerolu sa pridávajú V koncentrácii najviac 5000 mg/kg na celkové množstvo paliva.Zistilo sa, že je výhodné, keď izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu a zlúčeniny monoakylesterdinitrátu glycerolu, tvorené zlúčeninami l,3-dinitro-Ž-alkanoyl-glycerolu, majú l až 5 uhlíkov v alkylovej skupine esteru a zlúčeniny l,2-dinitro-3-alkanoyl-glycerolu majú 2 až 5 uhlíkov v alkylovej skupine esteru.Ďalej bolo zistené, že je výhodné prísadu pridávať do dieselových palív alebo biodieselových palív rozpustenú v alkylesteroch mastných kyselín, majúcich l až 20 uhlíkov v relevantnej skupine kyseliny a/alebo alkoholu prítomného v esteroch.Nitráty a/alebo dinitráty čiastočne esterifikovaného glycerolu sa môžu pripraviť nitráciou korešpondujúcich esterov glycerolu.Izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu majú chemický vzorecR 1 l,Z-dialkanoyl-glycerol-S-nitrát (A 2), kde R 1 je uhľovodíkový reťazec majúci l až Z 0 atómov uhlíka, výhodne l až 5 uhlíkov. Izoméry monoalkylester-dinitrátu glycerol majú chemický vzorec1,3 -dinitro-Z-alkanoyl-glycerol (B l), kde R 1 je uhľovodlkový reťazec majúcí 1 až 20 atómov uhlíka, výhodne l až 5 uhlíkov1,2-dinitro-3-alkanoyl-glycerol (B 2), kde R 1 je uhľovodíkový reťazec majúcí 2 až 20 atómov uhlíka, výhodne 2 až 5 uhlíkov.Na prípravu základného dieselového paliva (DF) sa použil hydrogenačne rañnovaný petrolej (destilačné rozmedzíe 143 °C až 257 °C) a hydrogenačne rañnovaný plynový olej (destilačné rozmedzíe 175 °C až 353 °C). Palivo obsahovalo 33 rn/In petroleja a 67 In/In plynového oleja. Hodnota cetanového Čísla(CeN) základného dieselového paliva DF stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 50,3.Palivo s biozložkou (BDF) sa pripravilo zo základného dieselového paliva (DF) zmíešaním so zmesou metylesterov repkového oleja. Výsledný obsah metylesterov repkového oleja v palive BDF bol 6,32 ľIĺII 1. Hodnota cetánového čísla paliva s biozložkou BDF stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 51,1.Dieselové palivá DF a BDF sa použili ako základ na určenie vplyvu zlúčenín A 1, A 2 a B 1, B 2 na cetánové číslo.Prísada 1,3-dialkanoyl-glycerol-Z-nítrát (Al) vo forme l,3-diacetyl-glycerol-2-nítrátu sa rozpustila V dieselovom paljve DF. Toto palivo (DF-Al) obsahovalo zmes základného paliva DF a prísady A 1. Obsah prísady A 1 v palíve (DF-Al) bol 2054 mg.kg. Hodnota cetánového Čísla paliva DF-Al stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 52,6.Prísada A 1 vo forme 1,3-diacetyl-glycerol-2-nítrát zvýšila cetánové číslo základného dieselového paliva DF z 50,3 na 52,6.Prísada 1,2-dialkanoyl-glycerol-3-nitrát (A 2) vo forme 1,2-diacetyl-glycerol-3-nitrátu sa rozpustila v zmesi metylesterov repkového oleja. Roztok (S 2) (prísada A 2 V zmesí s metylestermí repkového oleja) obsahoval 2,52 m/m 1,2-díacetyl-glycerol-3-njtrátu.Zo základného dieselového paliva DF a roztoku S 2 sa pripravilo palivo (BDF-A 2) obsahujúce zmes základného paliva, metylesterov repkového oleja a prísady A 2. Obsah prísady A 2 v paljve (BDF-A 2) bol 2515 Ing.kg 1. Hodnota cetánového čísla paliva BDF-A 2 stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 52,9.Prísada A 2 vo forme 1,2-diacetyl-glycerol-3-nitrátu zvýšila cetánové Číslo základného dieselového paliva BDF z 51,1 na 52,9.Na určenie vplyvu prísady B 1 sa použili hodnoty cetánových čísiel dieselových palív DF a BDF.Prísada 1,3-dinitro-Z-alkanoyl-glycerol (B 1) V 0 forme 1,3-dinitro-Z-acetyl-glycerolu sa rozpustila V zmesi metylesterov repkoVého oleja. Roztok (S 3) uvedenej prísady obsahoval V zmesi s metylestermí repkoVého oleja 1,28 m/m zlúčeniny 1,3-dinitro-2-acetyl-glycerolu.Zo základného dieselového paliva DF a roztoku S 3 sa pripravilo palivo (BDF-Bl) obsahujúce zmes základného paliva, metylesterov repkoVého oleja a prísady B 1. Obsah prísady B 1 V paliVe (BDF-Bl) bol 1171 mg.kg 1. Hodnota cetánového čísla paliva BDF-Bl stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 52,6.Prísada B 1 Vo forme 1,3-dinitro-Z-acetyl-glycerolu zvýšila cetánové číslo dieselového paliva z 51,1 na 52,6.Na určenie vplyvu prísady B 2 sa použili hodnoty cetánových čísiel dieselových palív DF a BDF.Prísada 1,2-dinitro-3-alkanoyl-glycerol (B 2) vo forme 1,2-dinitro-3-propionyl-glycerolu sa rozpustila V zmesi metylesterov repkoVého oleja. Roztok (S 4) uvedenej prísady obsahoval V zmesi s metylestermi repkového oleja 1,50 m/m zlúčeniny 1,2-dinitro-S-propionylglycerolu.Zo základného dieselového paliva DF a roztoku S 4 sa pripravilo palivo (BDF-B 2) obsahujúce zmes základného paliva, metylesterov repkoVého oleja a prísady B 2. Obsah prísady B 2 V paliVe (BDR-B 2) bol 1147 mg.kg 1. Hodnota cetánového čísla paliva BDF-B 2 stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 53,1.Prísada B 2 Vo forme 1,2-dinitro-3-propionyl-glycerolu zvýšila cetánové číslo dieselového paliva z 51,1 na 53,1.Na určenie vplyvu zmesi prísad A 1 a B 2 sa použili hodnoty cetánových čísiel dieselových palív DF a BDF.Prísada 1,3-dialkanoyl-glycerol-Z-nitrát (A 1) vo forme 1,3-diacetyl-glycerol-Z-nitrátu a prísada 1,2-dinitro-B-alkanoyl-glycerol (B 2) vo forme 1,2-dinitro-3-propionyl-glycerolu sa rozpustili V zmesi metylesterov repkoVého oleja. Roztok (S 5) uvedených prísad A 1 a B 2 V zmesi s metylestermi repkoVého oleja obsahoval 0,63 In/m l,3-diacetyl-glyCerol-2-nitrátu a 1,27 m/m 1,2-dinitro-3-propionyl-glycerolu.Zo základného dieselového paliva DF a roztoku S 5 sa pripravilo palivo (BDF-A 1 B 2) obsahujúce zmes základného paliva, metylesterov repkoVého oleja a prísad A 1 a B 2. Celkový obsah prísad A 1 a B 2 V paliVe BDF-A 1 B 2 bol 863 mg.kg 1. Hodnota cetánového čísla paliva BDF-A 1 B 2 stanoveného podľa EN ISO 5165/01 bola 52,7.Preukázalo sa, že zmes prísad A 1 vo forme 1,3-diacetyl-glycerol-Z-nitrátu a B 2 vo forme 1,2-dinitro-3-propoinyl-glycerolu zvýšila cetánové číslo paliva z 51,1 na 52,7.Prísada do dieselových palív alebo biodieselových palív podľa vynálezu sa môže využívať v automobilovom priemysle, a to na zvýšenie cetánového čísla týchto palív.l. Prísada určená do dieselového paliva alebo biodieselového paliva, V y z n a č u j ú c a s a t ý m , že je tvorená najmenej jednou zlúčeninou vybranou zo skupiny zlúčenín obsahujúcej izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu a izoméry monoalkylester-dinitrátu glycerolu, kde izoméry dialkylestermononitrátu glycerolu sú tvorené zlúčeninami 1,3-dialkanoyl-glycerol-Z-nitrátom (A 1) majúcimi 1 až 20 uhhkov V alkylovej skupine esteru a 1,Z-dialkanoyl-glycerol-S-nitrátom (A 2) majúcimi 1 až 20 uhhkov v alkylovej skupine esteru, a izoméry monoakylester-dinitrátu glycerolu sú tvorené zlúčeninami l,3-dinitro-2-alkanoyl-glycerolom (B 1) majúcimi l až 20 uhlíkov V alkylovej skupine esteru a zlúčeninami l,2-dinitro-3-alkanoyl-glycerolom (B 2) majúcimi 2 až 20 uhlíkov V alkylovej skupine esteru, pričom koncentrácia prísady je najviac 5000 mg/kg celkovej zmesi paliva.2. Prísada podľa nároku 1, V y z n a č uj ú c a s a t ý m , že izoméry dialkylester-mononitrátu glycerolu (A 1) a (A 2) a izoméry monoakylester-dinitrátu glycerolu, tvorené zlúčeninami 1,3-dinitro-2-alkanoyl-glycerolu (B 1) majú 1 až 5 uhlíkov V alkylovej skupine esteru a izoméry monoakylester-dinitrátu glycerolu, tvorené zlúčeninami 1,2-dinitro-3-alkanoyl-glycerolu (B 2) majú 2 až 5 uhlíkov V alkylovej skupine esteru.

MPK / Značky

MPK: C07C 201/02, C10L 1/23, C10L 1/10, C07C 203/04

Značky: cetánového, prísada, dieselových, zvýšenie, palív, použitie, čísla, biodieselových

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-288302-prisada-na-zvysenie-cetanoveho-cisla-dieselovych-paliv-alebo-biodieselovych-paliv-a-jej-pouzitie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Prísada na zvýšenie cetánového čísla dieselových palív alebo biodieselových palív a jej použitie</a>

Podobne patenty