RU2565062C2 - Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира - Google Patents

Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира Download PDF

Info

Publication number
RU2565062C2
RU2565062C2 RU2012146218/04A RU2012146218A RU2565062C2 RU 2565062 C2 RU2565062 C2 RU 2565062C2 RU 2012146218/04 A RU2012146218/04 A RU 2012146218/04A RU 2012146218 A RU2012146218 A RU 2012146218A RU 2565062 C2 RU2565062 C2 RU 2565062C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ethanol
diethyl ether
fuel
water
content
Prior art date
Application number
RU2012146218/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012146218A (ru
Inventor
Тон Ф. В. ЯНССЕНС
Пэр Л. Т. ГАБРИЭЛЬССОН
Кристоф ДЮВИГ
Свенд Эрик МИККЕЛЬСЕН
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU2012146218A publication Critical patent/RU2012146218A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2565062C2 publication Critical patent/RU2565062C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • F02B51/02—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines involving catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение описывает топливную композицию с воспламенением сжатием, которая содержит простой диэтиловый эфир, этанол и воду в количествах, которые соответствуют продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды вплоть до 30 мас.% и дополнительно содержит смазочные масла, эмульгаторы и/или антиоксиданты, при этом топливная композиция характеризуется: а) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 50, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 50 минус концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих вплоть до 20 мас.% этанола; или б) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 54 минус 0,2 кратная концентрация этанола в мас.%, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 46 минус 0,8 кратная концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих от 20 до 30 мас.% этанола; или в) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 61,5 минус 0,45 кратная концентрация этанола в мас.%, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 38,5 минус 0,55 кратная концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих от 30 до 70 мас.% этанола. Технический результат заключается в получении топливной композиции без усилителей воспламенения, которая используется в качестве стандартного топлива для двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием. Применение такого топлива не требует существенного регулирования обычного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием для работы на дизельном топливе. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 8 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к воспламеняемой сжатием топливной композиции. В частности, изобретение касается воспламенения сжатием топливной композиции, содержащей простой диэтиловый эфир, этанол и воду, каждый в количествах для использования в качестве топлива в обычных стандартных дизельных двигателях.
Смеси, содержащие простой эфир, известны как превосходное топливо для двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием. Использование низших простых эфиров, полученных дегидратацией спиртов, в качестве топлива с воспламенением сжатием было описано в ряде публикаций, например в патентах США №4892561, 5906664 и 7449034.
Международная заявка WO 8100721 раскрывает универсальное жидкое топливо, состоящее, по существу, из следующих составных частей:
a) от 1 до 71 об.% одного или нескольких первичных, вторичных или третичных одноосновных алифатических спиртов, содержащих от 1 до 8 атомов углерода, бензилового спирта или их смесей;
b) от 0,5 до 10 об.% воды;
c) от 1 до 90 об.% одного или нескольких растительных масел или их смесей; и
d) от 10 до 80% одного или нескольких простых эфиров.
Топливная смесь, содержащая гомогенную жидкую фазу из, по меньшей мере, около 80 процентов по массе спирта и около 1-10 процентов по объему простого эфира, такого как простой диметиловый эфир или простой диэтиловый эфир, и около 0,008-0,02 процента по объему очищенного органического масла, указана в заявке на патент США 008244960 А.
Патент США №7722688 указывает на топливные композиции, смешанные с водой, состоящие из обычного жидкого углеводородного топлива, которое содержит этанол и простой диэтиловый эфир, воды, поверхностно-активного вещества, не содержащего азота, и, возможно, кислоты, имеющей рК до около 6, с содержанием воды от 0,5 до 50 процентов по массе.
Методика для заправки этанолом двигателей с воспламенением сжатием пользуется усилителями воспламенения, такими как 2-этилгексилнитрат (ЭГН), соединения полиалкиленгликоля (заявка ЕПВ ЕР 403516), полиол, имеющий 3-10 гидроксильных групп, и оксид этилена и/или оксид пропилена (международная заявка WO 9505437). Эти соединения, однако, являются дорогими и также требуют существенного регулирования двигателя. Двигатель должен, как правило, запускаться при, приблизительно, двойном сжатии по сравнению с обычным дизельным топливом.
Мы обнаружили, что смеси, содержащие простой диэтиловый эфир, этанол и высокое содержание воды, смешанные при заранее определенных соотношениях компонентов, могут быть использованы как топливо в качестве стандартного топлива для двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием. Применение такого топлива не требует существенного регулирования обычного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием для работы на дизельном топливе. Специфическое преимущество таких топливных смесей состоит в том, что они могут быть произведены дегидратацией безводного или водного этанола, давая возможность использования этанола в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением сжатием.
В соответствии с указанным выше открытием, настоящее изобретение обеспечивает топливную композицию для воспламенения сжатием, содержащую простой диэтиловый эфир (ДЭ) и воду, в количествах, которые соответствуют продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола (ЕtOН) с содержанием воды между 0 и 30 мас.%, и отличающуюся:
a) содержанием простого диэтилового эфира в процентах по массе, которое больше или равно 50, и содержанием воды в процентах по массе, которое ниже или равно 50 минус концентрация этанола в процентах по массе для смесей, содержащих от 0 до 20 мас.% этанола; или
b) содержанием простого диэтилового эфира в процентах по массе, которое больше или равно 54 минус 0,2 кратная концентрация этанола в процентах по массе, и содержанием воды в процентах по массе, которое ниже или равно 46 минус 0,8 кратная концентрация этанола в процентах по массе для смесей, содержащих от 20 до 30 мас.% этанола; или
c) содержанием простого диэтилового эфира в процентах по массе, которое больше или равно 61,5 минус 0,45 кратная концентрация этанола в процентах по массе, и содержанием воды в процентах по массе, которая ниже или равно 38,5 минус 0,55 кратная концентрация этанола в процентах по массе для смесей, содержащих от 30 до 70 мас.% этанола.
Топливные смеси без этанола, соответствующие полной конверсии безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 процентами по массе, составляют часть настоящего изобретения.
Заштрихованная область на фиг.1 соответствует композиционному диапазону топливных смесей простой диэтиловый эфир/этанол/вода по изобретению.
По настоящему изобретению возможна работа двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием с топливом на основе смесей этанол/вода без усилителей воспламенения, без эмульгаторов и без существенного регулирования двигателя по сравнению с работой на обычном дизельном топливе.
Топливные смеси по изобретению не нуждаются в дальнейшей очистке, такой как удаление воды, перед использованием. Дополнительные компоненты, такие как смазочные материалы, эмульгаторы и антиоксиданты, могут присутствовать в топливной смеси, но не являются критически важными.
Топливные смеси могут быть произведены смешиванием воды, простого диэтилового эфира и этанола в подходящих количествах, или дегидратацией безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 процентами по массе, либо любым другим методом, который приводит к топливным композициям по изобретению.
Процесс производства топлива может включать стадии, нацеленные на получение выходов простого диэтилового эфира, которые лежат за пределами естественного равновесия, такие как экстракция, дистилляция, каталитическая дистилляция, адсорбция воды или простого диэтилового эфира, рециркуляция.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения содержит тройные смеси этанола, простого диэтилового эфира и воды в количествах, которые соответствуют продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%, далее отличающиеся содержанием этанола более или равным 8 мас.%. Это соответствует топливным композициям, обозначенным областями А и В на фиг.1.
Эти топливные композиции могут быть произведены каталитической дегидратацией безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 процентами по массе с использованием кислотных катализаторов, известных из уровня техники без процессов разделения, чтобы увеличить выход. После производства топливной смеси продукт не нуждается в дальнейшей очистке перед использованием. Это подразумевает, что в оперативном применении топлива из смеси этанол/простой диэтиловый эфир не требуется ни удаления воды, произведенной при конверсии этанола, ни повышения концентрации простого диэтилового эфира другими средствами.
Конденсация продукта в жидкой фазе может приводить к фазовому разделению в жидкой фазе. Таким образом, дополнительные компоненты, такие как эмульгаторы, смазочные вещества, антиоксиданты, могут присутствовать в топливной смеси, но не в критическом количестве.
Следующий предпочтительный вариант выполнения изобретения содержит смеси этанола, простого диэтилового эфира и воды в количествах, которые соответствуют продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%, далее отличающиеся содержанием простого диэтилового эфира в процентах по массе, выше чем или равных 145 минус 4 кратное содержание этанола в процентах по массе. Это соответствует топливным композициям, обозначенным областью В на фиг.1.
Конденсация указанной выше топливной композиции в жидкую фазу не приводит к фазовому разделению.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения, топливная композиция содержит этанол (EtOH), воду и простой диэтиловый эфир (ДЭ) в количествах в мас.%, приведенных в таблице 1 ниже.
Таблица 1
ДЭ EtOH вода
54,7 12 33,3
51,5 16 32,5
61,5 13,5 25
57,9 18 24,1
54,3 22,5 23,2
50,7 27 22,3
65 14,3 20,7
61,1 19 19,9
57,3 23,8 18,9
53,5 28,5 18
49,7 33,3 17
45,8 38 16,2
Выхлопы от топлива по изобретению в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением сжатием являются превосходными. Выхлопы без очистки уже отвечают стандарту EU-IV. Выброс частиц сажи на несколько порядков ниже величины по сравнению с обычным дизельным топливом. Выхлопы оксидов азота также значительно снижаются. Следовательно, тщательное очищение выхлопного газа, как применяется на сегодняшний день в дизельных двигателях внутреннего сгорания с воспламенением сжатием, может быть значительно снижено или полностью устранено.
Фиг.1 представляет собой композиционную диаграмму топливных смесей по настоящему изобретению;
Фиг.2 схематически показывает результаты испытания топливной композиции в турбодизельном двигателе Audi объемом 1,9 литра. Этот двигатель работает на топливных композициях, обозначенных закрашенными символами, и не работает на топливных композициях, обозначенных незакрашенными символами. Символы A, B, C, и D обозначают топливные композиции, использованные в примере 8 ниже; и
Фиг.3 демонстрирует измеренный выброс частиц в выхлопном газе двигателя, работающего на топливной композиции по изобретению.
Пример 1
Этот пример показывает, что топливная композиция из 70 мас.% простого диэтилового эфира, 10 мас.% этанола и 20% воды соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%.
Сначала, количества простого диэтилового эфира, этанола и воды в процентах по массе преобразуют в мол.% следующим образом:
C м о л , i = 100 C в е с , i M i ∑ i C в е с , i M i
Figure 00000001
где индекс i показывает эти три компонента, простой диэтиловый эфир, этанол и воду; Cмол,i и Cмac,i представляют собой концентрации в мольных процентах и массовых процентах, соответственно, и Mi представляет собой молярную массу компонентов, которая составляет 74 для простого диэтилового эфира, 46 для этанола и 18 для воды. Таким образом, 70 мас.% простого диэтилового эфира в смеси соответствует
100 70 70 70 74 + 10 46 + 20 18 = 41,59   м о л %   п р о с т о г о   д и э т и л о в о г о   э ф и р а
Figure 00000002
 .
Аналогично, молярные концентрации этанола и воды составляют 9,56 мол. % и 48,85 мол. %, соответственно.
Использование стехиометрии реакции дегидратации от этанола до эфира: 2 этанола=простой диэтиловый эфир+вода, содержание этанола и воды в первоначальном безводном или водном этаноле в мольных процентах дается
C э т а н о л 0 = C м о л , ⋮ э т а н о л + 2 C м о л ,   п р о с т о й   д и э т и л о в ы й   э ф и р C э т а н о л 0 = C м о л , ⋮ э т а н о л − C м о л ,   п р о с т о й   д и э т и л о в ы й   э ф и р ( 2 )
Figure 00000003
В настоящем примере мы находим, что концентрация этанола составляет 9,56+2×41,59=92,74 мол. %, а концентрация воды составляет 48,85-41,59=7,26 мол. %. Эти концентрации затем преобразуют в массовые проценты следующим образом:
C м а с с , i 0 = 100 × M i C м о л , i 0 ∑ M i C м о л , i 0   ( 3 )
Figure 00000004
где индекс i указывает воду и этанол. Содержание этанола в безводном или водном этаноле затем становится 10046 × 92,74 46 × 92,74 + 18 × 7,26 = 97,03   м а с . %   э т а н о л
Figure 00000005
 ; аналогично мы находим для содержания воды 2,97 мас.%. Это означает, что топливная композиция из 70 мас.% простого диэтилового эфира, 10 мас.% этанола и 20% воды соответствует продукту реакции дегидратации водного этанола, который содержит 2,97 мас.% воды. Это содержание воды лежит между 0 и 30 мас.%.
Пример 2
Этот пример показывает, что топливная композиция из 70 мас.% простого диэтилового эфира, 10 мас.% этанола и 20% воды включается в изобретение. В примере 1 показано, что этот состав соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%. Содержание этанола составляет 10 мас.%, а содержание простого диэтилового эфира составляет 70%, что больше 50, и, следовательно, эта топливная композиция включается в изобретение.
Пример 3
Этот пример показывает, что топливная композиция из 70 мас.% простого диэтилового эфира, 10 мас.% этанола и 20% воды лежит в области А на фиг.1.
Область А на фиг.1 характеризуется топливной композицией, которая включается в изобретение, и далее отличается следующим:
(1) содержание этанола более или равно 8 мас.%, и
(2) содержание простого диэтилового эфира, которое менее или равно 145 минус 4 кратное содержание этанола в процентах по массе - если оно более или равно этому количеству, оно лежало бы в области В на фиг.1.
Содержание этанола составляет 10 мас.%, что более 8 мас.%, и, следовательно, условие (1) удовлетворяется.
Испытание условия 2: содержание простого диэтилового эфира в мас.% должно быть ниже, чем 145-4×10=105, чтобы выполнять это условие. Концентрация простого диэтилового эфира составляет 70% и, следовательно, это условие выполняется. Отметим здесь, что использованные условия являются просто математическими критериями, которые могут производить нереальные величины концентрации (отрицательные значения или значения более 100%).
Пример 4
Этот пример показывает, что топливная композиция из 70 мас.% простого диэтилового эфира, 20 мас.% этанола и 10% воды не соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%.
Эта композиция в мольных процентах от указанного выше топлива, по уравнению (1), содержит 48,85 мол. % простого диэтилового эфира, 22,45 мол. % этанола и 28,70 мол. % воды. По уравнению (2) найдено эквивалентное мольное содержание 2×48,85+22,45=120,16 мол. % этанола и 28,70-48,85=-20,15 мол. % воды. Преобразование в мас.% по уравнению (3) дает композицию из 107,03 мас.% этанола и -7,03 мас.% воды. Это нереальное содержание воды не лежит между 0 и 30 мас.%, и, следовательно, эта топливная композиция из 70 мас.% простого диэтилового эфира, 20 мас.% этанола и 10% воды не соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%.
Пример 5
Этот пример показывает, что топливная композиция из 40 мас.% простого диэтилового эфира, 10 процентов по массе этанола и 50 процентов по массе воды не соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%.
Эта композиция в мольных % указанного выше топлива в соответствии с уравнением (1) содержит 15,29 мол.% простого диэтилового эфира, 6,15 мол. % этанола и 78,56 мол.% воды. По уравнению (2) найдено эквивалентное мольное содержание 2×15,29+6,15=36,73 мол. % этанола и 78,56-15,29=63,27 мол. % воды. Преобразование в мас.% по уравнению (3) дает состав 59,73 мас.% этанола и 40,27 мас.% воды. Содержание воды не лежит между 0 и 30 мас.%, и, следовательно, эта топливная композиция из 40 мас.% простого диэтилового эфира, 10 мас.% этанола и 50 мас.% воды не соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%.
Пример 6
Этот пример показывает, что топливная композиция из 45,8 мас.% простого диэтилового эфира, 38 мас.% этанола и 16,2 мас.% воды лежит в области В на фиг.1.
Эта композиция в мол. % указанного выше топлива дает по уравнению (1) 26,39 мол. % простого диэтилового эфира, 35,23 мол. % этанола и 38,38 мол. % воды. По уравнению (2) найдено эквивалентное мольное содержание 2×26,39+35,23%=88,01 мол. % этанола и 38,38 - 26,39=11,99 мол. % воды. Преобразование в массовые проценты по уравнению (3) дает состав 94,94 мас.% этанола и 5,06 мас.% воды. Содержание воды лежит между 0 и 30 мас.%, и, следовательно, эта смесь соответствует продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды между 0 и 30 мас.%.
Содержание этанола в смеси составляет 38 мас.%. Чтобы быть включенным в изобретение, содержание простого диэтилового эфира 45,8 мас.% должно быть более 61,5-0,45×38 (содержание этанола)=44,4 мас.%. Дело обстоит так, и, следовательно, эта композиция включается в изобретение.
Область В на фиг.1, предпочтительный вариант выполнения характеризуется топливной композицией, которая включается в изобретение, и далее отличается следующим:
(1) содержание этанола более или равно 8 мас.%,
(2) содержание простого диэтилового эфира, которое больше или равно 145 минус 4 кратное содержание этанола в процентах по массе.
Содержание этанола в этой топливной смеси составляет 38 мас.%, что больше 8 мас.% и, следовательно, условие 1 выполняется. Содержание простого диэтилового эфира 45,8 мас.% более от 145-4x38=-7, и, следовательно, условие (2) также выполняется. Это означает, что эта топливная композиция является предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Пример 7
Ряд топливных смесей, полученных смешиванием соответствующих количеств сухого простого диэтилового эфира, этанола и воды, использовали как топливо для турбодизельного двигателя Audi объемом 1,9 литров. Около 2 мас.% смазочного масла для двухтактного двигателя добавляли к топливу для смазки двигателя. Не добавляли эмульгатора. Заполненные символы на фиг.2 представляют топливные композиции, с которыми возможно эксплуатировать двигатель; открытые символы представляют топливные композиции, с которыми невозможно эксплуатировать двигатель. Это показывает, что обычный двигатель Audi внутреннего сгорания с воспламенением сжатием может работать на топливных композициях, которые лежат в области выше линии на фиг.1.
Три топливных композиции в этом примере, на которых не может работать двигатель, таковы: 31,7 мас.% воды и 68,3 мас.% углеводородного топлива, 21,4 мас.% воды и 78,6 мас.% углеводородного топлива и 15,2 мас.% воды и 84,8 мас.% углеводородного топлива. Все эти три композиции лежат на границах вариантов выполнения топливных композиций по изобретению, раскрытого в патенте США номер 7722688. Это показывает, что такие варианты выполнения не всегда приводят к полезному топливу для двигателей с воспламенением сжатием.
Пример 8
Характеристику двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатием с топливной смесью по изобретению сравнивают с характеристикой с использованием стандартного дизельного топлива. Испытания проводили на стандартном турбо дизельном двигателе турбо Audi объемом 1,9 литров. Испытания проводили переключением дизельного топлива на топливные смеси, содержащие этанол, простой диэтиловый эфир и воду, как раскрывается здесь, без дальнейшего регулирования двигателя. Топливные смеси содержали около 2 мас.% смазочного масла для двухтактного двигателя. Топливо не содержало эмульгаторов.
Таблица 2 показывает термическую эффективность дизельного двигателя Audi объемом 1,9 л вместе с выхлопом оксидов азота (NOx) и выбросом частиц с использованием обычного дизельного топлива и четырех смесей из простого диэтилового эфира, этанола и воды, соответствующих точкам А, В, С, и D на фиг.2, при двух различных нагрузках двигателя. Выхлопы NOx и выбросы частиц представляют собой ключевые параметры для норм выхлопов, например, стандарта Euro.
Данные в таблице 2 показывают, что мощность и эффективность двигателя, использующего топливные смеси, раскрытые в изобретении, являются близкими к таковым, полученным с обычным дизельным топливом. Однако выхлоп NOx и частиц может быть значительно снижен, возможно, давая возможность отвечать эмиссионным стандартам для дизельных двигателей без дальнейшей обработки выхлопных газов.
Большая часть выбрасываемых частиц присутствует вследствие наличия смазочного масла для двухтактного двигателя. Это иллюстрируется на фиг.3, которая показывает измеренный выброс частиц в ходе работы, когда топливную смесь, содержащую 28,5 мас.% этанола, 53,5 мас.% простого диэтилового эфира и 18,0 мас.% воды, содержащую еще 2-тактное смазочное масло, заменили топливной смесью без смазочного масла для двухтактного двигателя. В период, когда двигатель эксплуатировали без масла для двухтактного двигателя, число частиц снижалось от около 2,8×106 на см3 до уровня около 4,5×105 на см3, что соответствует снижению на 84%. Это показывает, что применение топливных смесей, которые раскрыты в настоящей заявке, способно снижать выброс частиц до очень низких уровней.
Таблица 2
  Низкая мощность Высокая мощность
Топливо дизель А Б В Г дизель А Б В Г
Комп.(мас.%)                    
EtOH   16,0 14,3 33,3 18,0   16,0 14,3 33,3 18,0
ДЭ   51,5 65,0 49,7 57,9   51,5 65,0 49,7 57,9
Вода   32,5 20,8 17,1 24,1   32,5 20,8 17,1 24,1
Мощность (кВт) 11,3 11,1 11,1 11,1 11,1 23,1 17,6 23,2 23,1 16,9
термальная эффективность 0,27 0,23 0,24 0,21 0,15 0,32 0,27 0,29 0,29 0,23
Выброс NOx, г/кВт 17,1 1,25 2,56 1,13 0,92 13,2 1,05 1,65 2,51 0,98
Выброс частиц, 1014/кВт 5,41 8,26 1,57 0,90 1,88 7,78 9,04 3,47 1,12 0,73

Claims (4)

1. Топливная композиция с воспламенением сжатием, содержащая простой диэтиловый эфир, этанол и воду в количествах, которые соответствуют продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды вплоть до 30 мас.% и дополнительно содержащая смазочные масла, эмульгаторы и/или антиоксиданты, характеризующаяся топливной композицией с:
а) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 50, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 50 минус концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих вплоть до 20 мас.% этанола; или
б) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 54 минус 0,2 кратная концентрация этанола в мас.%, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 46 минус 0,8 кратная концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих от 20 до 30 мас.% этанола; или
в) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 61,5 минус 0,45 кратная концентрация этанола в мас.%, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 38,5 минус 0,55 кратная концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих от 30 до 70 мас.% этанола.
2. Топливная композиция с воспламенением сжатием по п. 1, в которой содержание этанола выше или равно 8 мас.%.
3. Топливная композиция с воспламенением сжатием по п. 1, в которой содержание простого диэтилового эфира в мас.% выше или равно 145 минус 4 кратное содержание этанола в процентах по массе для смесей, содержащих этанол.
4. Топливная композиция с воспламенением сжатием по п. 1, имеющая состав в мас.%, который показан в следующей таблице:
Figure 00000006
RU2012146218/04A 2010-03-31 2011-03-02 Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира RU2565062C2 (ru)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201000273 2010-03-31
DKPA201000273 2010-03-31
DKPA201000587 2010-07-02
DKPA201000587 2010-07-02
DKPA201000590 2010-07-05
DKPA201000590 2010-07-05
DKPA201000801 2010-09-09
DKPA201000801 2010-09-09
DKPA201001036 2010-11-15
DKPA201001036 2010-11-15
PCT/EP2011/001023 WO2011120617A1 (en) 2010-03-31 2011-03-02 Diesel fuel composition based on diethyl ether

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012146218A RU2012146218A (ru) 2014-05-10
RU2565062C2 true RU2565062C2 (ru) 2015-10-20

Family

ID=44009892

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146223/06A RU2566859C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах
RU2012146218/04A RU2565062C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира
RU2012146395/06A RU2012146395A (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ получения топлива для двигателя с воспламенением от сжатия

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146223/06A RU2566859C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия на спиртсодержащих первичных топливах

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146395/06A RU2012146395A (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ получения топлива для двигателя с воспламенением от сжатия

Country Status (12)

Country Link
US (3) US20130000181A1 (ru)
EP (3) EP2553235A1 (ru)
JP (3) JP2013524066A (ru)
KR (3) KR20130086283A (ru)
CN (3) CN103026028A (ru)
BR (3) BR112012024783A2 (ru)
CA (3) CA2793899A1 (ru)
CL (3) CL2012002673A1 (ru)
CO (3) CO6612263A2 (ru)
RU (3) RU2566859C2 (ru)
WO (3) WO2011120617A1 (ru)
ZA (1) ZA201207277B (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2793899A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Haldor Topsoee A/S Diesel fuel composition based on diethyl ether
US8991368B2 (en) * 2012-02-23 2015-03-31 Discovery Fuel Technologies, Llc Oxygenate compound synthesis device, systems including the device, and methods of using the same
DE102012014755A1 (de) * 2012-07-26 2014-05-15 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung eines Alkohols in ein Kraftstoffgemisch
TW201527635A (zh) * 2013-10-21 2015-07-16 Gane Energy & Resources Pty Ltd 用來控制黏度的引擎操作技術
EP3316999A1 (en) 2015-07-01 2018-05-09 3M Innovative Properties Company Polymeric ionomer separation membranes and methods of use
CN107735163B (zh) 2015-07-01 2021-02-23 3M创新有限公司 含pvp和/或pvl的复合膜以及使用方法
US10478778B2 (en) 2015-07-01 2019-11-19 3M Innovative Properties Company Composite membranes with improved performance and/or durability and methods of use
CA3140048A1 (en) 2019-05-15 2020-11-19 Clearflame Engines, Inc. Cold-start for high-octane fuels in a diesel engine architecture
US11635039B1 (en) * 2022-04-15 2023-04-25 Deere & Company Work vehicle alcohol-based power system with on-board ether
US12006886B1 (en) 2023-03-07 2024-06-11 Caterpillar Inc. Systems and methods for pilot fuel synthesis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205861C1 (ru) * 1999-07-01 2003-06-10 Хальдор Топсёэ А/С Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
US6712867B1 (en) * 1999-08-18 2004-03-30 Biox Corporation Process for production of fatty acid methyl esters from fatty acid triglycerides
DE102005030282A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-04 Basf Ag Biodieselkraftstoffgemisch enthaltend Polyoxymethylendialkylether

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1338982A (en) * 1919-09-19 1920-05-04 Arthur F Ray Composite motor-fuel
US2011000A (en) * 1933-08-18 1935-08-13 Kingsbury Edward Joslin Universal type machine tool unit with differential feed
EP0020012A1 (en) * 1979-05-14 1980-12-10 Aeci Ltd Fuel and method of running an engine
WO1981000721A1 (en) 1979-09-10 1981-03-19 Wer R Universal fuel for engines
ZW28380A1 (en) * 1979-12-27 1981-07-22 Aeci Ltd A device for converting alcohols to ethers
US4332594A (en) * 1980-01-22 1982-06-01 Chrysler Corporation Fuels for internal combustion engines
US4892561A (en) 1982-08-11 1990-01-09 Levine Irving E Methyl ether fuels for internal combustion engines
SE463028B (sv) 1988-02-22 1990-10-01 Berol Kemi Ab Etanolbraensle samt dess anvaendning som dieselbraensle
JPH0388957A (ja) * 1989-08-22 1991-04-15 New Zealand Government 圧縮点火エンジンの燃料供給装置及びその制御装置
JPH0458063A (ja) * 1990-06-26 1992-02-25 Tonen Corp 内燃機関の燃料供給方法
JPH06249089A (ja) * 1993-02-19 1994-09-06 Riken Corp 車載用ジメチルエーテル発生装置
US5357908A (en) * 1993-04-16 1994-10-25 Engelhard Corporation Fuel modification method and apparatus for reduction of pollutants emitted from internal combustion engines
SE510104C2 (sv) 1993-08-19 1999-04-19 Berol Nobel Ab Etanolbränsle och användning av ett tändförbättrande medel
US5906664A (en) 1994-08-12 1999-05-25 Amoco Corporation Fuels for diesel engines
US6270541B1 (en) * 1994-08-12 2001-08-07 Bp Corporation North America Inc. Diesel fuel composition
CA2307725C (en) * 1997-10-28 2010-03-09 University Of Kansas Center For Research, Inc. Blended compression-ignition fuel containing light synthetic crude and blending stock
DE60027675T2 (de) * 1999-12-10 2006-11-09 Haldor Topsoe A/S Verfahren zum Betrieb einer Dieselbrennkraftmaschine
WO2004042222A1 (de) * 2002-11-08 2004-05-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasanlage und verfahren zu deren betrieb
US20040111957A1 (en) 2002-12-13 2004-06-17 Filippini Brian B. Water blended fuel composition
CN1510113A (zh) * 2002-12-24 2004-07-07 朴万成 一种燃料油的清洁剂及其在环保型燃料油的应用
CA2415536A1 (en) * 2002-12-31 2004-06-30 Long Manufacturing Ltd. Reformer for converting fuel to hydrogen
US6972093B2 (en) * 2003-01-30 2005-12-06 Exxonmobil Research And Engineering Company Onboard fuel separation apparatus for an automobile
JP2004285346A (ja) * 2003-03-04 2004-10-14 Ekoasu International:Kk 低公害燃料組成物
GB2413824A (en) * 2004-05-07 2005-11-09 Statoil Asa Operating diesel-cycle i.c. engines on gaseous fuels with ignition-improvers
JP2006167511A (ja) 2004-12-13 2006-06-29 Nissan Motor Co Ltd 燃料変換用触媒及びこれを用いた燃料供給装置
JP2006226172A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火内燃機関の制御方法
JP4382722B2 (ja) * 2005-08-04 2009-12-16 本田技研工業株式会社 内燃機関システム
JP2007187112A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Honda Motor Co Ltd 予混合圧縮着火内燃機関
JP2007255329A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Honda Motor Co Ltd 内燃機関システム
US7444230B2 (en) * 2006-03-31 2008-10-28 Transonic Combustion, Inc. Fuel injector having algorithm controlled look-ahead timing for injector-ignition operation
RU2451800C2 (ru) * 2006-06-13 2012-05-27 МОНСАНТО ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи Способ получения механической или электрической энергии из топлива, содержащего спирт
US20080213638A1 (en) * 2006-08-09 2008-09-04 Ultracell Corporation Engine block for use in a fuel cell system
US20080169449A1 (en) * 2006-09-08 2008-07-17 Eltron Research Inc. Catalytic membrane reactor and method for production of synthesis gas
US20080086933A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-17 Cunningham Lawrence J Volatility agents as fuel additives for ethanol-containing fuels
BRPI0703981A2 (pt) 2006-10-30 2009-06-23 Honda Motor Co Ltd sistema de motor de combustão interna
JP2008185004A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火内燃機関の制御方法
WO2008122026A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Mark Allen Systems, devices, and methods for reaction and/or separation
WO2008124800A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-16 Ethanol Eex, Llc Fuel blends
JP2008286097A (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 Honda Motor Co Ltd エタノール改質システム
JP4789116B2 (ja) * 2007-05-17 2011-10-12 本田技研工業株式会社 内燃機関用エタノール燃料改質システム
US9139503B2 (en) * 2007-09-10 2015-09-22 Lummus Technology Inc. Method for the production of dimethyl ether
DE102008032253B4 (de) * 2008-07-09 2013-05-29 Man Truck & Bus Ag Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit Ether-Fumigation der Verbrennungsluft für Fahrzeuge und Verfahren zur Ether-Fumigation der Verbrennungsluft in einer selbstzündenden Verbrennungsmaschine für Fahrzeuge
BRPI0803522A2 (pt) * 2008-09-17 2010-06-15 Petroleo Brasileiro Sa composições de combustìvel do ciclo diesel contendo dianidrohexitóis e derivados
CA2793899A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Haldor Topsoee A/S Diesel fuel composition based on diethyl ether
US20110247573A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Mccann David M Oxygenate dehydration system for compression ignition engines

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205861C1 (ru) * 1999-07-01 2003-06-10 Хальдор Топсёэ А/С Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
US6712867B1 (en) * 1999-08-18 2004-03-30 Biox Corporation Process for production of fatty acid methyl esters from fatty acid triglycerides
DE102005030282A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-04 Basf Ag Biodieselkraftstoffgemisch enthaltend Polyoxymethylendialkylether

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012024783A2 (pt) 2016-06-07
CA2794323A1 (en) 2011-10-06
KR20130086283A (ko) 2013-08-01
WO2011120618A1 (en) 2011-10-06
JP2013524066A (ja) 2013-06-17
JP2013523920A (ja) 2013-06-17
RU2012146223A (ru) 2014-05-10
ZA201207277B (en) 2014-01-29
US20130014432A1 (en) 2013-01-17
BR112012024794A2 (pt) 2017-08-08
CL2012002673A1 (es) 2013-03-08
RU2566859C2 (ru) 2015-10-27
KR20130008586A (ko) 2013-01-22
EP2553238A1 (en) 2013-02-06
EP2553239B1 (en) 2015-06-17
RU2012146218A (ru) 2014-05-10
CL2012002670A1 (es) 2013-03-08
US8820269B2 (en) 2014-09-02
CO6612263A2 (es) 2013-02-01
JP2013523921A (ja) 2013-06-17
WO2011120617A1 (en) 2011-10-06
KR20130027491A (ko) 2013-03-15
US20130000181A1 (en) 2013-01-03
US20130000571A1 (en) 2013-01-03
CA2793899A1 (en) 2011-10-06
WO2011120613A1 (en) 2011-10-06
RU2012146395A (ru) 2014-05-10
CO6571866A2 (es) 2012-11-30
WO2011120613A8 (en) 2012-10-26
BR112012024736A2 (pt) 2019-09-24
CN102985663A (zh) 2013-03-20
EP2553235A1 (en) 2013-02-06
CN102859144A (zh) 2013-01-02
CA2793379A1 (en) 2011-10-06
CN103026028A (zh) 2013-04-03
CO6612261A2 (es) 2013-02-01
EP2553239A1 (en) 2013-02-06
CL2012002669A1 (es) 2013-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2565062C2 (ru) Композиция дизельного топлива на основе простого диэтилового эфира
EP0861882B1 (en) Fuel oil composition for diesel engines
US6017369A (en) Diesel fuel composition
CA2556171C (en) Methods for reducing particulate matter emissions from diesel engine exhaust using ethanol/diesel fuel blends in combination with diesel oxidation catalysts
WO2007064015A1 (ja) 軽油組成物
Kryshtopa et al. Experimental research on diesel engine working on a mixture of diesel fuel and fusel oils
US20120096763A1 (en) Method of formulating a fuel composition for use in internal-combustion engines
US20140311020A1 (en) Method of formulating a fuel composition for use in internal-combustion engines
US20090260278A1 (en) Fuel compositions
CN1506614A (zh) 锰从润滑剂源到燃料燃烧***的转移
US20090260279A1 (en) Biodiesel and diesel compositions
JP2006037075A (ja) 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料油組成物
CN115926858A (zh) 燃料添加剂
JP2001311087A (ja) 低公害燃料
JP2002327185A (ja) バイオディーゼル燃料油
Peng Effects of biofuels (methanol, ethanol, and butanol) on internal combustion engine performance and exhaust emissions
US20140041286A1 (en) Method of formulating a fuel composition for use in internal-combustion engines
KR20120064310A (ko) 연료 첨가제 및 그 제조방법
JPH0770571A (ja) 燃料添加剤及び燃料油組成物
RU2798574C1 (ru) Способ получения многофункциональной присадки к автомобильным бензинам
JPH08283753A (ja) 軽油組成物
JP5153289B2 (ja) Ａ重油組成物
JPH08134475A (ja) 燃料添加剤及び燃料油組成物
Nakova et al. Effects of Isopropanol Additive on Exhaust Emissions in Gasoline Engines
RO137603A0 (ro) Compoziţie chimică pentru aditivarea benzinelor auto

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170303