Способ обработки дизельного топлива

Способ обработки дизельного топлива

Реферат

 

Использование: химия, а именно методы повышения качества топлива. Сущность изобретения: через дизельное топливо пропускают озон в количестве не менее 8 грамм на кубический метр топлива при экспозиции не менее 10 минут. Пропускание озона осуществляют посредством барботирования топлива. При этом увеличивается октановое число топлива, в несколько раз снижается количество сернистых соединений и практически до нуля уменьшается количество вредных газов в выхлопе двигателя. 1 ил. 1

Изобретение относится к химии, а именно к методам повышения качества топлива.

Известен способ обработки топлива, в том числе и дизельного, который включает пропускание через него кислородосодержащего газа (1). Процесс происходит при больших временных экспозициях до нескольких часов, а также в присутствии дорогостоящих катализаторов. Повышение октанового числа топлива обусловливается при этом выделением солей серы и свинца из него и переходом ряда составляющих топлива в более легкие фракции.

Но в известном способе существенная экспозиция, большие затраты на катализатор и низкая эффективность обработки не позволяет достаточно широко использовать эти примеры на практике.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности способа, уменьшение времени обработки топлива и снижение затрат при осуществлении способа.

Указанная цель достигается тем, что в качестве кислородосодержащего газа используют озон, полученный при факельном разряде, которым барботируют топливо, причем используют не менее 8 граммов озона на кубометр топлива при равномерной его подаче и экспозиции не менее 10 минут.

В основу способа положен интенсивный процесс барботажа озоновоздушной смесью заданной концентрации потока двухмолекулярных ионов озона обрабатываемого топлива в режиме предкритического псевдоожижения при определенной временной экспозиции. Барботажный процесс обеспечивает необходимую скорость восстановительно-окислительной реакции с переходом легких составляющих топлива в спирты, а заданная турбулентность осуществляет автоматическую сепарацию суспензией с отделением свободной влаги. Процесс можно вести и непосредственно в баке транспортного средства, но его придется выполнять из сплавов или материалов, стойких к озону.

Способ может быть реализован посредством устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство имеет корпус 1, например бак для моторного топлива, отличающийся от стандартного видоизмененным днищем, содержащим несколько фильтров 2, 3 для сбора образующегося осадка в виде негорючих солей серы и углерода. Материалом фильтров 2 3 служит различная по "прозрачности" мелкая сетка из нержавеющей стали, образуя 2-3 отдельных кармана-отстойника, имеющие отдельные краны для удаления из рабочего объема образующегося осадка. Днище 4 бака имеет наклон для накопления и смыва имеет наклон для накопления и смыва твердого осадка. В баке установлен протяженный барботер 5 или система барботеров, полость которого подключена к выходу генератора озона факельного типа, который позволяет получать двухмолекулярный озон O^-₃². Наиболее простой конструкцией барботера 5 служит цилиндрический истекатель с регулируемым коэффициентом прозрачности (размерами выходящих пузырьков озоновоздушной смеси) при постоянной пористости используемых труб (из нитрида титана или поликерамики). Данный барботер работает в режиме неоднородного псевдоожижения (докритический режим истечения) со скоростью, достаточной для получения нужной турбулентности потоков в обрабатываемой жидкости даже при наличии в баке всего 30% топлива от нормы. Заливка топлива осуществляется через горловину 6 с сетчатым фильтром 7. По трубопроводу 8 поток озона подается в бак 1 и барботеру 5. Герметичность канала подачи обеспечивается уплотнителями 8. Слив образуемого осадка из бака 1 производится через патрубки 10 и 11, имеющие запорные устройства. Подача топлива к карбюратору или форсунке производится через патрубок 12, который связан с насосом топливной системы. Неиспользованное топливо при использовании турбоподдува или дополнительной камеры сжатия с помощью патрубка 13 возвращается в бак-накопитель. Возникающий из подаваемого озоновоздушного потока "не задействованный" озон и избыток воздуха собирается в приемнике 14 и проходит через каталитический фильтр 15 обратного клапана 16.

Способ реализуется следующим образом.

После заполнения бака топливом и полной герметизации входа включается генератор озона (не показан) и озоновоздушная смесь через барботер 5 подается в обрабатываемое топливо. Под действием истекающего из барботера 5 потока в топливо возникают турбулентные течения, обеспечивающие увеличение времени прибывания пузырьков с ионами озона в рабочем объеме топлива, интенсивное перемешивание обрабатываемого топлива, что способствует лучшему растворению озона (повышение коэффициента его использования с 40 до 80%). В результате в баке происходит: 1. Реакция окисления с отщеплением от радикала водорода с образованием активной OH-группы, осуществляющей перевод легких бензинов в спирты и петролейный эфир, природного бензина и циклоалканов в ароматические углеводороды и тяжелые спирты, керосина в легкие бензины, газойля в полициклические соединения и в нелетучие жидкие масляные продукты.

2. Реакция восстановления с гидрированием алканов и образованием п-гексанов, что способствует получению спиртов различного строения.

3. Интенсивное пеновыделение за счет перехода к слабым кислотам путем вытеснения активной группой OH-сернистых соединений.

4. Реакция с получением этанов и п-бутанов из-за наличия в моторном топливе металлов. Наличие даже следов тетраэтилсвинца при интенсивном озонировании наряду с отщеплением атомов водорода способствует образованию свободных радикалов этанового ряда. При этом чем устойчивее свободный радикал, тем легче он при наличии свинца образуется в окислительной реакции.

5. Перегруппировка масел под действием свободных ионов озона, кислорода группы OH^- и H⁺, свободных радикалов, вторбутилхлоридов и сульфатов. Под действием O²₃^- за счет отщепления CH₂ и OH образуется метиленовая группа, являющаяся основой построения алканов. Наличие интенсивного перемешивания приводит к прямому взаимодействию метилена с бензинами.

Для интенсивного горения в ДВС основной реакцией служит воссоединение алканов с озоном, которая приводит к выделению тепла с образованием двуокиси углерода, серы и воды: с вариацией Tи и P происходит свободно-радикальная цепная реакция. Но для ее начала до настоящего времени обеспечивали высокую температуру T>75^oC и высокое давление P > 0,3 МПа. Только при этом протекаемая реакция экзотермична, но при этом не должно быть детонации.

В предложенной технологии с использованием бака-накопителя с барботажем O²₃^- в режиме неоднородного псевдоожижения потока двухмолекулярных ионов озона изменение структуры углеводородов в моторном топливе обеспечивает перевод бензиновых фракций в изооктан уже при нормальной температуре.

Поскольку моторное топливо, включая и дизельное, весьма неоднородно по химическому составу, то процесс озонного барботирования сводится как к возникновению алкенов, так и к автоматической сепарации или расслоению топлива. При этом в "мертвую зону" барботажа "оседают" легкие бензины и алкены, выше природный бензин с керосином, а через фильтр проходит осадок в виде кислотных соединений. При этом необходимо учитывать, что процесс барботажа происходит с интенсивным пенообразованием с резким повышением рабочего объема. При этом пена содержит в основном сернистые соединения, которые желательно удалять из бака. В осадок же попадают соли серы, азота, свинца и углерода, которые и создают при обычной технологии сжигания окислы двуокиси агрессивных элементов выхлопа. Получаемый при этом осадок так же является неоднородным по плотности и составу. Сернистые с кислотной основой соединения в виде "студня" концентрируются у днища бака, азотистые соединения размещаются в верхней части фильтра и имеют свободную влагу.

Проведенные эксперименты показатели, что интенсивное озонирование дизельного топлива создает три устойчивых зоны, не считая пены: легкие бензины >55% спирты и алкены >35% осадок со свободной водой <10% (тракторное топливо).

Обработанное дизельное топливо (отдельно легкие бензины и спирты), т.е. 35% и 55% соответственно) использовались в ДВС с турбоподдувом, где обеспечивали КПД более 68% а их выхлопные газы не содержали диоксидов, а количество серы уменьшилось почти в 10 раз.

Следует отметить, что эксперимент показал возможность достаточно эффективно вести обработку топлива при минимальной экспозиции 10 минут и при подаче не менее 8 граммов озона на кубометр топлива. При меньших экспозициях топливо не достигает необходимого уровня очистки даже при подаче увеличенной дозы озона, а при данной экспозиции только указанное количество зона позволяет в указанных параметрах получить топливо. Следует отметить, что двухмолекулярный озон особенно эффективно создается при факельном разряде и его концентрация достигает 95 и более процентов в подаваемой газовой смеси, что практически позволяет считать подаваемую смесь озоном.

Использование данного способа позволяет получить высококачественное топливо на основе дизельного за короткий промежуток времени как непосредственно в баке транспортного средства, так и в стационарных условиях, на нефтеперегонных заводах и т.д. используя очень доступные технические средства.

Формула изобретения

Способ обработки дизельного топлива, включающий пропускание через него кислородсодержащего газа, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют полученный при факельном разряде озон, которым барботируют топливо, причем используют не менее 9 г озона на кубический метр топлива с равномерной его подачей с экспозицией не менее 10 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1