Способ получения улучшенного биодизельного топлива
Текст
(51) 10 1/14 (2006.01) 10 1/224 (2006.01) 10 1/222 (2006.01) 10 1/22 (2006.01) 10 10/14 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Предложен способ получения улучшенного биодизельного топлива(Вх-топлива) путем введения в него добавки, представляющей собой продукт реакции соединения- соединения,содержащего участок - 12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода,2 представляет собой атом водорода или группу 1(например,диамин гидрогенизированного животного жира),и соединения- карбоновой кислоты, имеющей от 1 до 4 карбоксильных кислотных групп, или ангидрида кислоты, или ее хлорида (например,фталевая кислота или фталевый ангидрид). Описанные добавки направлены на борьбу с проблемами, связанными с выпадением осадка при температурах выше точки помутнения.(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛУЧШЕННОГО БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Настоящее изобретение относится к полному или частичному улучшению качества топлив на основе жиров животного или растительного происхождения. Такие топлива в настоящем документе называются биодизельными топливами Вх. Вх-топлива могут быть полностью получены из жиров животного или растительного происхождения (В 100-топлива) или они могут содержать определенную часть,полученную из жиров животного или растительного происхождения,смешанную с топливами,полученными из других источников (например,минеральные источники или искусственные топлива,полученные, например, с помощью синтеза ФишераТропша). Например, под топливом В 20 в настоящей работе подразумевается топливо, содержащее 20 по весу топлива из жиров животного или растительного происхождения и 80 по весу топлива из других источников. Содержание топлива на основе жиров животного или растительного происхождения может быть еще ниже, как в случае, например, топлива В 5. Проблема, ставшая очевидной для биодизельных топлив Вх, - это закупорка фильтров в системах подачи и в автотранспортных средствах из-за выпадения осадка в таких топливах, как правило, при температурах выше их точки помутнения (СР). Эти проблемы присущи биодизельным топливам Вх в широком диапазоне от В 100 до В 5. В заявке 2007/076163 описаны такие проблемы и указывается, что проблема засорения фильтров возникает вследствие осаждения кристаллов стерил-гликозидов, содержащихся в топливах на основе биологических источников. Стерил-гликозиды найдены в растениях, и считается,что они переходят в биодизельные топлива. В заявке 2007/076163 предлагается решение проблемы закупорки фильтров, а именно - удаление стерил-гликозидов, например, с использованием адсорбента в качестве добавки в сочетании с процессом фильтрации или центрифугирования или и того и другого. В одном из примеров соевое биодизельное топливо фильтровалось через слой диатомита. Решение, предложенное в 2007.076163, имеет тот недостаток, что, в дополнение к внесению в Вхтопливо добавки, оно требует дополнительного этапа- разделения. Мы не связываем себя объяснением проблемы,приведенным в 2007/076163. Мы считаем, что оно должно быть более сложным, например, может быть также связано с общим содержанием глицеридов, включая моноглицериды, диглицериды и триглицериды, насыщенные и ненасыщенные. Мы определенно придерживаемся точки зрения, что эти проблемы, присущие Вх-топливам, связаны с компонентой Вх-топлива, относящейся к животному или растительному источнику, и совершенно отличны от проблем образования осадка, с которыми приходилось иметь дело ранее, преимущественно в минеральных топливах. Настоящее изобретение делает попытку разрешения этой новой проблемы,несмотря на то, что приемлемое научное объяснение ее природы, видимо, будет сделано в дальнейшем. Под минеральной компонентой топлива здесь мы подразумеваем составляющую Вх-топлива, которая полностью получается из минеральных источников(например, из нефти). Проблемы закупорки фильтра могут иметь место в минеральных и других топливах при температурах ниже точки помутнения. Такие проблемы подробно изучаются на протяжении многих лет. Для того,чтобы использовать топливо при температурах, более низких, чем обычно возможные, были разработаны добавки. Причиной проблемы образования осадка ниже точки помутнения является наличие таких компонент, как так называемые парафины(например, -алканы и метил -алконоаты), которые кристаллизуются при низких температурах. Это может привести к закупорке фильтра и его непроницаемости. Разработаны стандартизированные тесты для измерения температуры, при которой начинается помутнение топлива (точка помутнения - СР), наименьшей температуры, при которой топливо еще может течь (точка текучести - РР), и точки холодовой закупорки фильтров , а также для их изменений (СР, РР, ), обусловленных применением добавок к топливу. Для специалистов в данной области стандартизированные тесты для измерения РР и, в особенности, СР и , являются общераспространенным инструментом. Параметры топлива СР имогут быть описаны следующим образом. Точка помутнения (СР). Точка помутнения топлива представляет собой температуру, при которой появляются первые кристаллы парафинов в жидком топливе, когда его охлаждают ниже условий, прописанных в методе тестирования по стандарту американского общества по испытанию материалов 2500. До недавнего времени считалось, что при температурах выше точки помутнения проблем,связанных с образованием осадка, не существует. Точка холодовой закупорки фильтровПри температуре ниже точки помутнения, но выше точки текучести кристаллы парафина могут достигать таких размеров и формы, которые приводят к закупорке топливопроводов, заслонок и фильтров,даже несмотря на то, что топливо физически будет в текучем состоянии. Эти проблемы хорошо известны специалистам, и для их оценки существует ряд известных методов тестирования, таких как измерение значения(точки холодовой закупорки фильтров, определенной в соответствии со стандартом 116). Отношение к подобным тестам, например, к тесту на определение точки помутнения, которые были введены в практику, чтобы дать характеристику эксплуатационных свойств топлива при низких температурах, было довольно пессимистичным. Разработанные добавки к топливу, улучшающие низкотемпературную текучесть, значительно облегчают решение проблем, 28264 связанных с выпадением осадка в топливах при температурах ниже точки помутнения, и их действие можно изучать с помощью методов тестирования,описанных выше, сравнивая результаты, полученные для топлив без добавок и топлив с добавками. Некоторые из таких добавок могут способствовать удержанию так называемых парафинов в минеральных топливах в растворенном виде другие - могут изменить их кристаллическое строение или размеры так, чтобы вместо образования осадка сохранить способность топлива к прохождению через фильтры и его текучесть. Добавки, разработанные для решения проблем,обусловленных выпадением осадка при температурах ниже точки помутнения, были очень удачными, и топлива, содержащие такие добавки, например,улучшающие низкотемпературную текучесть(с или без противокристаллизационных добавок), могут использоваться даже в условиях очень низких температур. Для многих топлив значение точки холодовой закупорки фильтров может быть снижено на 10-20 С, по сравнению с этими же топливами без добавок. Известны также добавки,улучшающие показательв биодизельных топливах марок Вх,включая марку В 100, и поэтому можно было бы ожидать, что топлива, обработанные таким способом,не должны иметь проблем с эксплуатацией даже при температурах,значительно меньших точки помутнения (СР) для этих топлив. Однако, как отмечено выше, проблемы,возникающие при использовании топлив Вх, сильно отличаются от аналогичных проблем, с которыми приходится сталкиваться в случае минеральных топлив. В частности, это относится к образованию осадка, вызывающего закупорку фильтра при работе с биодизельным топливом Вх при температурах выше точки помутнения, тогда как проблемы образования осадка в минеральных топливах имеют место при температурах ниже точки помутнения, и, в основном,при намного более низких температурах а химическая природа образования осадка, повидимому, совершенно иная. Как отмечено выше,природа выпадения осадка хотя и не полностью понятна, скорее всего совершенно иная - это видно по специфическим компонентам, обнаруженным в животных или растительных источниках и не обнаруженным в минеральных источниках. Описанные выше системы тестирования не пригодны для тестирования осадкообразования в топливах Вх,поскольку эти тесты не дают возможности удовлетворительно предсказать температуру, при которой фильтры должны закупориваться в реальных ситуациях, например, при хранении, транспортировке и использовании в средствах транспорта и отопительных системах. Одной из причин этого, как мы полагаем,является то, что осадкообразование происходит в течение периода выхолаживания, в течение нескольких часов или более, и поэтому не обнаруживается такими тестами, как тест на определение точки помутнения (СР) или точки холодовой закупорки фильтра . Важно, что образованный осадок не исчезает,когда после охлаждения температуру поднимают вновь. Это очень сильно отличается от обычного выпадения в осадок парафинов, когда при подъеме температуры выше точки помутнения парафины легко растворяются, особенно если они удерживались в дисперсном состоянии в топливе благодаря использованию противокристаллизационных добавок. Не желая связывать себя теорией, мы полагаем,что осадки, приводящие к проблеме закупорки фильтра при температурах выше точки помутнения,присутствуют в качестве минорных составляющих в топливе В 100, и они более растворимы в В 100, чем в минеральных топливах, и, следовательно, в топливах марок Вх. Более того, по-видимому, по мере уменьшения полярности минерального топлива,например, из-за удаления серы, растворимость этих составляющих будет даже меньше, и проблема усугубится. В свете различий в природе этих вариантов осадкообразования (ниже и выше точки помутнения) добавки, разработанные для решения проблемы осадкообразования ниже точки помутнения,преимущественно в минеральных топливах, не могут быть отправной точкой для решения проблем,обусловленных преципитацией в Вх топливе,возникающих за счет компоненты, полученной из жиров животного или растительного происхождения. Действительно, должно быть очевидно, что Вх топлива уже содержат в себе такие компоненты,которые используются для улучшения текучести ниже точки помутнения но при этом еще возникают новые проблемы, связанные с более высокой температурой закупорки фильтров. Однако, неожиданно для себя, мы обнаружили,что существует один класс добавок, которые особенно эффективны в отношении улучшения текучести и, следовательно, фильтруемости Вх топлива при температурах ниже точки помутнения. Этот класс уже известен как улучшающий текучесть топлив при температурах ниже точки помутнения. Обнаружение класса добавок, которые улучшают текучесть топлив, имеющих животное или растительное происхождение, при температурах выше точки помутнения и улучшают текучесть топлив, включая минеральные топлива, при температурах ниже точки помутнения, несмотря на различную природу соответствующих проблем и природу осадков,является счастливым открытием. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ, приводящий к улучшению Вх-топлива путем введения в него добавки, которая является продуктом реакциисоединения, содержащего сегмент -12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода,2 представляет собой атом водорода или группу 1, и- карбоновой кислоты,имеющей от 1 до 4 карбоксильных групп, или ангидридом кислоты, или ее галогенидом. 3 Предпочтительно, чтобы 1 была гидрокарбильной группой, или полиэтоксилатной группой, или полипропоксилатной группой. Предпочтительно, чтобы группа 1 была гидрокарбильной группой. Предпочтительно, чтобы группа 1 была преимущественно группой с неразветвленной цепью. Термин гидрокарбил используется здесь для обозначения нециклической углеводородной группы,имеющей атом углерода,непосредственно присоединенный к остатку молекулы и являющийся преимущественно алифатическим углеводородом. Подходящими группами на основе нециклических углеводородов могут быть группы, содержащие неуглеводородные участки. Например, они могут содержать до одной не-гидрокарбильной группы на каждые десять атомов углерода, эта негидрокабрильная группа не меняет преимущественно углеводородного характера группы. Специалистам в данной области известны такие группы,включающие, например, гидроксил, галоид (особенно хлор или фтор), алкил, алкилмеркапто-группу,алкилсульфогруппу и т.д. Предпочтительно, чтобы группа 1 была органической группой,преимущественно содержащей только атомы углерода и водорода. Гидрокарбильная группа 1 предпочтительно должна быть преимущественно насыщенной, то есть чтобы она содержала не более одной углеродуглеродной ненасыщенной связи на каждые несколько (например, от шести до десяти) имеющихся одиночных углерод-углеродных связей. В случае гидрокарбильной группы 1, имеющей от 4 до 10 атомов углерода, она может содержать одну ненасыщенную связь. В случае гидрокарбильной группы 1, имеющей от 11 до 20 атомов углерода, она может содержать до двух ненасыщенных связей. В случае гидрокарбильной группы 1, имеющей от 21 до 30 атомов углерода, она может содержать до трех ненасыщенных связей. В случае гидрокарбильной группы 1, имеющей от 31 до 40 атомов углерода, она может содержать до четырех ненасыщенных связей. В случае гидрокарбильной группы 1, имеющей от 41 до 44 атомов углерода, она может содержать до пяти ненасыщенных связей. Предпочтительно, однако,чтобы гидрокарбильная группа 1 была полностью насыщенной алкильной группой, предпочтительно полностью насыщенной -алкильной группой. Предпочтительно, чтобы группа 1 включала от 6 до 36 атомов углерода, предпочтительно - от 8 до 32,предпочтительно - от 10 до 24, предпочтительно - от 12 до 22, наиболее предпочтительно - от 14 до 20. Желательно, чтобы группа 1, как правило,включала участки, состоящие из ряда атомов углерода. Под обозначениями С 4-44 С 14-22 не подразумевается, что все 1 группы должны попасть в заявленный диапазон. Группа 2, если она имеется, предпочтительно должна соответствовать тем же определениям,которые даны для группы 1, 1 и 2 не обязательно должны быть одинаковыми. Предпочтительно,однако, чтобы 1 и 2 были одинаковыми. представляли собой карбоновую кислоту или ее ангидрид. Однако, если используется галогенид кислоты, то предпочтительно, чтобы это был хлорид кислоты. Подходящие соединениявключают первичные,вторичные, третичные и четвертичные амины. Третичные и четверичные амины должны быть только в виде аминовых солей. Вторичные амины вида 12 являются особенно предпочтительным классом соединений . Примеры особенно предпочтительных вторичных аминов включают диоктадециламин,диамин кокосового масла, диамин гидрогенизированного животного жира и метилфениламин. Также пригодны смеси аминов, такие как смеси аминовых производных природных материалов. Предпочтительным амином явяется вторичный амин гидрогенизированного животного жира, содержащий примерно 3-5 по весу С 14, 30-32 по весу 16 и 5860 по весу 18. Четвертичные амины вида 1234 являются особенно предпочтительным классом соединений . 1 и 2 являются такими, как это было определено выше (но 2 не является водородом). 3 и 4 независимо представляют собой С(1-4) алкильную группу, предпочтительно пропил, этил, наиболее предпочтительно - метил. 12(3)2 является предпочтительно катионом. -А представляет собой анион. Анионом может быть любой подходящий анион, но предпочтительно, чтобы это был галогенид,особенно анион хлора. В случае, когдавключает четвертичный амин, могут быть выбраны такие условия реакции, чтобы содействовать реакции между соединениямии . Предпочтительно,чтобы такие условия реакции достигались путем введения вспомогательного основания. Предпочтительно,чтобы вспомогательным основанием было неорганическое основание, такое как метилат натрия, этилат натрия или гидроксид натрия. Предпочтительно, чтобы неорганическим основанием был алкоголят металла или гидроксид металла. Наоборот, четвертичная аминовая соль может быть предварительно преобразована в соответствующую основную соль, например, в четвертичный гидроксид аммония или алкоголят. Также предпочтительными видами соединенийявляются смеси первичных и вторичных аминов. Предпочтительными видами соединенийявляются смеси вторичных и четвертичных аминов. Предпочтительные карбоновые кислоты включают карбоновые кислоты, содержащие две, три или четыре карбоксильные группы, и ангидриды кислот, и их галогениды. Примеры приемлемых карбоновых кислот и их ангидридов включают аминоалкиленполикарбоновые кислоты, например, нитрилтриуксусную кислоту,пропилендиаминтетрауксусную кислоту,этилендиаминтетрауксусную кислоту и карбоновые кислоты на основе циклических структур, например,пиромеллитовую кислоту,циклогексан-1,2 дикарбоновую кислоту,циклогексен-1,2 дикарбоновую кислоту,циклопентан-1,2 28264 дикарбоновую кислоту, нафталиндикарбоновую кислоту 1,4-дикарбоновые кислоты и диалкилспиробислактоны. В основном, эти кислоты имеют от 5 до 13 атомов углерода в циклической части. Предпочтительными кислотами, пригодными для настоящего изобретения, являются замещенные по выбору бензолдикарбоновые кислоты,содержащие 1-5 заместителей, предпочтительно - 1-3 заместителя, независимо выбранные из С(1-4) алкил,С(1-4) алкокси, галоген, С(1-4) галоидалкил, С(1-4) галоидалкокси, нитрил, -СООН, -СО-ОС(1-4) алкил и-34, где 3 и 4 независимо выбраны из водорода и С(1-4) алкила. Предпочтительными галоидными атомами являются фтор, хлор и бром. Однако незамещенные бензолкарбоновые кислоты являются предпочтительными. Особенно предпочтительны фталевая кислота и ее ангидрид. Предпочтительное молярное отношение соединенияк кислоте, ангидриду кислоты или галогениду кислотытаково, что по крайней мере 50 кислотных групп (предпочтительно по крайней мере 75, предпочтительно по крайней мере 90 и наиболее предпочтительно 100) вступают в реакцию между соединениямии , например,чтобы образовать амид и/или аминовую соль. Когда соединениесодержит одну или более свободных карбоксильных групп, условия реакции могут быть выбраны так, чтобы обеспечить протекание реакции между соединениямии ,например, для образования соответствующего амида или аминовой соли. Условия реакции могут устанавливаться путем повышения ее температуры. Условия реакции могут устанавливаться путем включения в реакционную смесь дегидратирующего реагента. Одна или более карбоксильных групп в готовых для соединения компонентахимогут быть активированы, например, путем использования таких агентов, как карбодиимиды(например, ). Однако, когда используются активированные формы соединения,предпочтительно, чтобы активированные формы соединениябыли получены заранее, например, в виде галогенидов или ангидридов кислот. Ангидриды кислот наиболее предпочтительны. В случае предпочтительной реакции между соединениеми дикарбоновой кислотой, или ангидридом кислоты,или ее галогенидом предпочтительно, чтобы молярное отношение соединения(или смеси соединений , если используется смесь) к кислоте, ангидриду кислоты или галогениду кислоты(или смеси соединений, если используется смесь) составляло по крайней мере 0,71, предпочтительно - 11, предпочтительно по крайней мере 1,51. Предпочтительно, чтобы оно было до 31, предпочтительно - до 2,51. Наиболее предпочтительно, чтобы оно лежало в диапазоне от 1,81 до 2,21. Молярное отношениек , равное 21,особенно предпочтительно. Также предпочтительным является молярное отношение 11. Для специалиста в данной области ясно, что соединениеопределяется как первоначальный исходный материал. Однако предпочтительные варианты продукта могут быть получены путем пошаговых реакций, включая реакции соединенияс аддуктом (продуктом присоединения) соединения, особенно когда соединениеуже вступило в реакцию с соединением , образуя промежуточное соединение. Такое промежуточное соединение может быть полностью или частично извлечено с тем, чтобы обеспечить пошаговую реакцию. Такое промежуточное соединение может включать аддукт моноамид/монокарбоновой кислоты, например, там,где на первом шаге первый эквивалент соединенияреагирует с дикарбоновой кислотой, ангидридом или галогенидом кислоты. Частичное извлечение может быть поэтому простым отделением реакционной смеси, образующейся на первом шаге реакции, когда происходит образование моноамид/монокарбоновой кислоты. В этих условиях последующая реакция соединения(опционально иное соединение , чем то, что использовалось на первом шаге) с аддуктом моноамид/монокарбоновой кислоты может давать другие производные, например, диамид или карбоксилатную соль моноамид/аммония. Такие пошаговые процессы обеспечивают большую возможность выбора либо амидной группы и/или аммониевой соли, либо и того и другого, особенно когда амины упомянутой амидной группы и упомянутая аммониевая группа различны, например,когдав основном содержит более чем одни амин. В случае предпочтительной реакции между вторичным амином, как единственным соединением, и дикарбоновой кислотой, или ее ангидридом, или галогенидом кислоты предпочтительное молярное отношение аминак кислоте, ангидриду кислоты или галогениду кислоты , составляет по крайней мере 11, предпочтительно - по крайней мере 1,51,наиболее предпочтительно - в диапазоне от 1,81 до 2,21. Молярное отношениек 21 - особенно предпочтительно. В случае другой предпочтительной реакции реакции между четвертичной аммониевой солью, как единственным компонентом соединения , и дикарбоновой кислотой, или ангидридом кислоты,или ее галогенидом - предпочтительно, чтобы молярное отношение четвертичной аммониевой соли к кислоте, ангидриду кислоты или ее галогениду составляло по крайней мере 11, предпочтительно- по крайней мере 1,51. Наиболее предпочтительно,чтобы оно было в диапазоне от 1,8 до 2,21. Молярное отношениек 21 особенно предпочтительно. Предпочтительные продукты реакций для использования в настоящем изобретении содержат по крайней мере аддукт моноамина и четвертичную аммониевую соль, и это может достигаться путем использования смеси соединений, образующих соединение , предпочтительно, чтобы это были и вторичные амины, и четвертичные аммониевые соединения. В другой предпочтительной реакции в качестве соединенияиспользуется как вторичный амин, так и четвертичная аммониевая соль. Предпочтительно,чтобы отношение вторичного амина к четвертичной аммониевой соли в этой реакционной смеси составляло от 30-70 до 70-30 моль/моль,предпочтительно - от 40-60 до 60- 40 и наиболее 5 предпочтительно, чтобы они присутствовали в эквимолярных количествах. Если реакция будет протекать в таких, определенных выше, условиях, в ней будет реализовываться наиболее предпочтительный вариант эквимолярных количеств вторичного амина, четвертичной аммониевой соли и кислоты, ангидрида кислоты или галогенида кислоты. Предпочтительно,чтобы реакция между соединениеми карбоновой кислотой, ангидридом кислоты или галогенидом кислоты приводила к образованию одного или более амидов, имидной или аммониевой соли, а также комбинаций в пределах этих же соединений и смесей этих соединений. Таким образом, в одном из предпочтительных воплощений изобретения дикарбоновая кислота,ангидрид кислоты или галогенид кислоты реагирует со вторичным амином в молярном отношении 12, так что один моль аминов образует амид, а другой моль образует аммониевую соль. Особенно предпочтительной добавкой является,-диалкиламмониевая соль 2-,диалкиламидбензойной кислоты,которая соответственно является продуктом реакции между диамином гидрогенизированного животного жираи фталевой кислотой или ее ангидридомпредпочтительно в молярном отношении 21. Особенно предпочтительной добавкой является продукт реакции между диамином гидрогенизированного животного жираи фталевой кислотой или ее ангидридомпредпочтительно в молярном отношении 11. Другими предпочтительными добавками являются продукты реакции между амином гидрогенизированного животного жира с ЭДТА в молярном отношении 41 с удалением четырех молей воды или двух молей воды для образования соответственно тетраамидного производного или производного диамиддиаммониевой соли. Другой предпочтительной добавкой является продукт реакции одного моля алкилспиробислактона,например, додеценилспиробислактона, с одним молем моноамина животного жира или одним молем диамина животного жира. Топливная смесь по настоящему изобретению может содержать по крайней мере 1 по весу топлива животного или растительного происхождения, например, по крайней мере 2 по весу, по крайней мере 3 по весу, по крайней мере 4 по весу, по крайней мере 5 по весу, по крайней мере 6 по весу, по крайней мере 8 по весу или по крайней мере 10 по весу топлива животного или растительного происхождения. Некоторые воплощения изобретения могут содержать по крайней мере 15 по весу или по крайней мере 20 по весу топлива животного или растительного происхождения. Топливная смесь может содержать до 99 по весу топлива животного или растительного происхождения, например, до 90 по весу, до 85 по весу, до 80 по весу, до 75 по весу, до 70 по весу,до 60 по весу, до 50 по весу, до 40 по весу, до 30 по весу, до 25 по весу, до 20 по весу, до 15 по весу или до 12 по весу топлива животного или растительного происхождения. Топливо, содержащее 100 топлива животного или растительного происхождения, обозначают как В 100 топливо, содержащее 90 минерального дизельного топлива и 10 биодизельного топлива,обозначают как В 10 топливо, которое содержит 50 минерального дизельного топлива и 50 биодизельного топлива, обозначают как В 50, и т.д. Топливо животного или растительного происхождения может содержать этиловый или метиловый эфиры жирных кислот биологического происхождения. Исходные материалы для получения таких топлив включают, но не ограничиваются ими,материалы, содержащие жирные кислоты. Эти материалы включают,без ограничения,триацилглицерины,диацилглицерины,моноацилглицерины,фосфолипиды,эфиры,свободные жирные кислоты и любую их комбинацию. Дизельное топливо получают путем выдерживания материала, включающего жирные кислоты, со спиртом с короткой углеводородной цепью в условиях нагревания, под давлением и в присутствии катализатора или при комбинации этих условий, чтобы получить эфиры жирных кислот и спиртов с короткой углеводородной цепью. Жирные кислоты, используемые для получения топлива, могут быть получены из широкого разнообразия природных источников, включая, но не ограничиваясь, растительное масло, масло канолы,саффлоровое масло, подсолнечное масло, масло семян настурции, горчичное масло, оливковое масло,кунжутное масло, соевое масло, кукурузное масло,арахисовое масло, хлопковое масло, масло из рисовых отрубей, масло бразильского ореха бабассу,касторовое масло, пальмовое масло, рапсовое масло,рапсовое масло с низким содержанием эруковой кислоты, косточковое пальмовое масло, люпиновое масло, ятрофовое масло, кокосовое масло, льняное масло, экотеровое масло, масло жожобы, масло рыжиковое, животный жир, говяжий жир, сливочное масло, куриный жир, свиной жир, промышленный жир сливочного масла, масло семян дерева ши,использованное кулинарное масло для жарения,раствор растительного масла в органических растворителях(мисцелла),использованное кулинарное масло,масло-отходы фаст-фуд индустрии, гидрогенизированные жиры, масляные производные, масляные фракции, сопряженные производные масел и любые их смеси. Как правило, осадки, которые формируются при температуре выше точки помутнения, и на устранение которых направлено настоящее изобретение, не выявлялись с помощью теста измерения точки помутнения 2500. Как правило, осадки, которые формируются выше точки помутнения, и на устранение которых направлено настоящее изобретение,не обнаруживались непосредственно просто путем охлаждения топлива до данной температуры. Обычно они образуются после некоторого инкубационного периода, при выдерживании топлива при температуре выше точки помутнения в течение инкубационного периода. Предпочтительно, чтобы инкубационный период составлял по крайней мере 4 часа, лучше - по крайней мере 12 часов, лучше - про крайней мере 16 часов, лучше - по крайней мере 96 часов. Как правило, осадки, которые образуются в топливе при температуре выше точки помутнения, и на устранение которых направлено настоящее изобретение, не устраняются просто повышением температуры топлива выше температуры, при которых они образовались. Предпочтительно Вх-топливо представляет собой среднедистиллятное топливо с температурой кипения в диапазоне от 110 до 500 С, например, от 150 до 400 С. Предпочтительно - это Вх-топливо для дизельных двигателей или для отопления. В одном из воплощений настоящего изобретения таким топливом является В 100. Предпочтительно,однако, чтобы топливо представляло собой смесь топлива животного или растительного происхождения с топливом минерального происхождения и/или с синтетическим топливом(например,топлива, полученные с помощью процесса Фишера-Тропша). Предпочтительно, чтобы топливо представляло собой смесь топлива растительного происхождения и топлива нерастительного происхождения,предпочтительно минерального происхождения. Вх-топливо может содержать другие,улучшающие текучесть добавки для обеспечения обычных полезных результатов по снижению параметров СР и . Такие соединения могут включатьи . Примеры таких добавок и их использования в топливных маслах на нефтяной основе описаны в патентах 3048479,1263152,3961916,4211534, ЕР 153176 А, и ЕР 153177 А. В патенте 3048479 описан этиленвиниловый эфир в качестве агента для понижения точки застывания для средних дистиллятов. В патенте 1263152 описаны дистиллятные нефтяные масляные составы, содержащие этилен-эфирные сополимеры. Предпочтительными сополимерами являются сополимеры этилена и винилацетата. В патенте 3961916 описаны среднедистиллятные композиции с улучшенным свойством фильтрации,содержащие смеси двух различных(этиленвинилацетатных) сополимеров. В патенте 4211534 описана комбинация полимера этилена, полимера,имеющего алкильную боковую цепь,и азотсодержащего соединения для улучшения текучести дистиллятных топливных масел при низкой температуре. В ЕР 153176 А и ЕР 153177 А описаны полимеры или сополимеры, содержащие алкиловый эфир ненасыщенных по моно-этилену от С 4 до С 8 моно- или дикарбоновой кислоты. Использование этилен-винилацетатного сополимера в качествевместе с аддуктом соединенийи , как определено в настоящем описании, особенно предпочтительно. Предпочтительно, чтобы Вх-топливо было топливом с низким содержанием серы. Предпочтительно, чтобы оно имело содержание серы меньше 200 частей на миллион, лучше - менее 100- менее 15 частей на миллион, лучше - менее 10 частей на миллион. Предпочтительно, чтобы добавка присутствовала в топливе в количестве (как активный материал) от 5 мг/кг топлива, лучше - от 10 мг/кг топлива, лучше - от 20 мг/кг топлива, лучше - от 30 мг/кг топлива. Предпочтительно, чтобы добавка присутствовала в топливе в количестве (как активный материал) до 500 мг/кг, предпочтительно - до 200 мг/кг топлива,предпочтительно - до 100 мг/кг топлива,предпочтительно - до 80 мг/кг топлива,предпочтительно - до 60 мг/кг топлива,предпочтительно - до 45 мг/кг топлива. Добавка может вноситься в Вх-топливо, для которого известно, что проблема фильтрации возникает выше точки помутнения, чтобы снизить остроту проблемы, а лучше устранить ее путем предотвращения выпадения осадка выше точки помутнения. Снижение или решение проблемы может быть достигнуто путем уменьшения размера или количества вещества осадка, который может появиться в Вх-топливах выше точки помутнения,или путем управления морфологией осадков в Вхтопливе выше точки помутнения. Предпочтительно,однако,чтобы добавка вносилась в Вх-топливо для предотвращения появления осадка выше точки помутнения. Под предотвращением опасности возникновения осадка выше точки помутнения мы понимаем, что в Вхтопливе при его нормальном хранении или нормальных условиях использования не появляется обнаруживаемого осадка. В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается использование добавки,которая является продуктом реакции- соединения,содержащего участок -12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода,2 представляет собой атом водорода, или группу 1, и- карбоновой кислотой, имеющей от 1 до 4 карбоксильных кислотных групп, или ангидридом кислоты, или ее галогенидом для сохранения фильтруемости Вх-топлива при температурах выше точки помутнения Вх-топлива. В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения обеспечивается использование добавки,которая является продуктом реакции- соединения,содержащего участок 12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода,2 представляет собой атом водорода или группу 1, и- карбоновой кислотой, имеющей от 1 до 4 карбоксильных кислотных групп, или ангидридом кислоты, или ее галогенидом, чтобы предотвратить опасность возникновения осадка в Вхтопливе выше точки помутнения Вх-топлива. Аспекты и предпочтительные характеристики,описанные вслед за представлением первого аспекта изобретения, применимы также ко второму аспекту и к третьему аспекту, включая пути, с помощью которых можно добиться сохранения фильтруемости пути, с помощью которых можно управлять 7 образованием осадка, подавлять или предотвращать его образование предпочтительные соединенияи предпочтительные отношениякпредпочтительные концентрации добавки в Вхтопливе. В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения обеспечивается получение Вх-топлива,имеющего улучшенную текучесть при температуре выше температуры помутнения Вх-топлива это топливо содержит добавку, которая является продуктом реакции- соединения, содержащего участок 12, где 1 представляет собой группу,содержащую от 4 до 44 атомов углерода,2 представляет собой атом водорода или группу 1, и- карбоновой кислотой, имеющей от 1 до 4 карбоксильных кислотных групп, или ангидридом кислоты, или ее галогенидом. В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения дается состав добавки, включающий добавку, которая является продуктом реакциисоединения, содержащего участок 12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода,2 представляет собой атом водорода или группу 1, и- карбоновой кислотой,имеющей от 1 до 4 карбоксильных кислотных групп,или ангидридом кислоты в растворе. В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предлагается способ предотвращения закупорки фильтра для Вх-топлива путем внесения добавки, как это определено в любом из предшествующих пунктов заявки. Далее изобретение будет описываться на примерах со ссылкой на последующие описания тестов. Набор примеров А. Включены тесты,использующие модифицированную версию теста(определение свойства закупорки фильтра для газойлей и дистиллятных дизельных топлив). В способе 387 образец тестируемого топлива пропускают при постоянной скорости через фильтрующую среду из стекловолокна. Измеряется падение давления вдоль фильтра и объем топлива,проходящего через фильтрующую среду при давлении, находящемся в диапазоне предписанного падения давления. Степень закупоркиможет быть описана одним из следующих способов- Записывается падение давления Р вдоль фильтрующей среды / (стекловолокно) при прохождении топлива, объемом 300 мл, при скорости 20 мл/мин.- Регистрируется объем прошедшего топлива ,когда достигается давление в 105 кПа. Этот способ оценки используется, когда при таком перепаде давления через фильтр проходит менее 300 мл топлива.может быть выражена в одном масштабе с помощью комбинации этих величин (,) путем использования следующей формулы 2 Таким образом, когда через фильтр проходит ровно 300 мл при давлении 105 кПа, показательравен 1,41. Значение 1,41 указывает на то, что через фильтр прошло меньше 300 мл топлива, прежде чем было достигнуто давление в 105 кПа. Значение 1,41 указывает на то, что 300 мл топлива прошло через фильтр при давлении, меньшем чем 105 кПа. Значение 1,41 считается хорошим результатом теста. Модификация метода 387 относится к тепловой обработке и выдерживанию измеряемого образца при низкой температуре. 1. Образец нагревают до температуры 60 С в течение 3 часов, а затем ему дают остыть до 20 С. 2. Затем образец охлаждают до 5 С, выдерживают в течение 16 часов, после чего ему дают нагреться до комнатной температуры. После такой обработки измеряется степень закупорки фильтров с использованием методики 387. Базовым топливом, использованным в этих тестах, было топливо В 5, которое удовлетворяло требованием стандарта 590 и содержало коммерческую добавку, улучшающую текучесть при низких температурах,предположительно содержащую сополимерыв количестве, дающем возможность достичь значения параметра-15 С. Это топливо имело следующие свойства Способ Плотность при 15 С Номер способа по стандарту 3653095772 Номер способа по стандарту) данного базового топлива,) данного базового топлива с добавкой с 37,5 мг/кг Соединения А и) данного базового топлива с коммерческой добавкой(предположительно должна быть азот-содержащая полимерная ), долгое время успешно используемой для улучшения текучести минерального дизельного топлива ниже точки помутнения. Образец Степень закупорки фильтров Начальное давление (кПа) Конечное давление (кПа) Отфильтрованный объем Для получения Соединения А смешивали фталиевый ангидрид (7,4 г) с диамином гидрогенизированного животного жира (коммерчески доступен под названием 2 НТ) (50,02 г) в молярном отношении 12 в растворителе маркиАВ (57,5 г.). Реакционную смесь нагревали до 65 С и выдерживали при этой температуре приблизительно 6 часов. Были получены следующие результаты Использование Соединения А позволило всем 300 мл топлива пройти через фильтр до достижения 105 кПа. Улучшение по сравнению с показателями для базового топлива - весьма значительное. Напротив, наблюдалось, что коммерческая добавкапри испытании при большей скорости не вызывала никакого заметного улучшения текучести базового топлива. Набор примеров В. В Наборе примеров В тестирование было таким же, как в Наборе примеров А, но базовое топливо(Базовое топливо 2) также соответствовало требованиям стандарта 90 и представляло собой топливо В 10, полученное из стандартного дизельного топлива,удовлетворяющего характеристикам стандарта СЕС-06-03,смешанное с метилово-эфирной вытяжкой из семян рапса и коммерческой добавкой, улучшающей текучесть при низких температурах,предположительно содержащей сополимерв количествах, обеспечивающих достижение-15 С. Показательдля Базового топлива 2,содержащего 37,5 мг/кг добавленного Соединения А,составил 1,03. ПоказательБазового топлива 2, содержащего 150 мг/кг(предположительно должна быть азот-содержащая полимерная добавка ),составил 2,03. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Применение продукта реакциисоединения,содержащего участок 12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода, и 2 представляет собой атом водорода или группу 1, и соединением- карбоновой кислотой,имеющей от 1 до 4 карбоксильных кислотных групп,или ангидридом кислоты, или галогенидом кислоты,для улучшения способности Вх-топлива к прохождению через фильтры выше точки помутнения Вх-топлива в котором биодизельное топливо (Вх-топливо) включает топливо животного и растительного происхождения с добавлением топлива минерального происхождения и/или с синтетическим топливом в котором биодизельное топливо (Вх-топливо) имеет содержание серы меньше 200 частей на миллион в котором биодизельное топливо (Вх-топливо) содержит по крайней мере 4 по весу топлива животного или растительного происхождения и в котором добавка присутствует в топливе в количестве (как активный материал) от 10 мг/кг топлива до 200 мг/кг. 2. Применение по п.1, где группа 1 является преимущественно группой с неразветвленной цепью,в значительной степени насыщенной группой,содержащей от 10 до 24 атомов углерода. 3. Применение по п.1 или п.2, в котором группа 2 представляет собой группу, соответствующую тем же определениям, которые даны в любом из предшествующих пунктов для группы 1. 4. Применение по п.3, в котором соединениепредставляет собой вторичный амин вида 12,где 1 и 2 являются такими же, как это определено в п.3 или представляют собой аммониевую соль,имеющую катион 12 34, где 1 и 2 такие же,как это определено в п.3,3 и 4 - независимо представляют собой С(1-4) алкильную группу. 5. Применение по любому из предшествующих пунктов, в котором карбоновая кислота выбирается 9 из аминоалкиленполикарбоновых кислот, например,нитрилтриуксусной кислоты,пропилендиаминтетрауксусной кислоты,этилендиаминтетрауксусной кислоты,диалкилспиробислактонов и карбоновых кислот на основе циклических структур, имеющих от 5 до 13 атомов углерода в циклической части (а также их ангидридов и галогенидов), в которых карбоновые кислоты на основе циклических структур предпочтительно выбраны из пиромеллитовой кислоты, циклогексан-1,2-дикарбоновой кислоты,цеклогексен-1,2 дикарбоновой кислоты,циклопентан-1,2-дикарбоновой кислоты,нафталиндикарбоновой кислоты, 1,4-дикарбоновых кислот и бензолдикарбоновых кислот. 6. Применение по п.5,в котором бензолдикарбоновые кислоты выбраны из изофталевой кислоты, терефталевой кислоты,особенно фталевой кислоты (а также ангидридов этих кислот и галогенидов кислот). 7. Применение по любому из предшествующих пунктов, в котором молярное отношение соединения к ангидриду кислоты или галогениду кислотывыбиралось таким, чтобы в реакции между соединениямииреагировало бы по крайней мере 50 кислотных групп (предпочтительно - по крайней мере 75, предпочтительно - по крайней мере 90 и наиболее предпочтительно 100). 8. Применение по любому из предшествующих пунктов, в котором соединениемявляется вторичный амин и/или четвертичная аммониевая соль, а соединениепредставляет собой дикарбоновую кислоту, или ангидрид кислоты, или ее галогенид, где молярное отношение соединенияк кислоте, ангидриду кислоты или галогениду кислотысоставляет 11, предпочтительно -1,51,предпочтительно - 21. 9. Применение по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутая добавка содержится в Вх-топливе в количестве от 5 мг/кг топлива до 500 мг/кг топлива, предпочтительно - от 10 мг/кг топлива до 80 мг/кг топлива, предпочтительно -от 20 мг/кг топлива до 60 мг/кг топлива,предпочтительно - от 30 мг/кг топлива до 45 мг/кг топлива. 10. Применение по любому из предшествующих пунктов, в котором Вх-топливо представляет собой топливную смесь,включающую топливную компоненту из масел животного или,предпочтительно, растительного происхождения и топливный компонент минерального происхождения. 11. Применение по п.10, в котором Вх-топливо включает одно или более соединений, улучшающих текучесть топлива минерального происхождения при температуре ниже точки помутнения Вх-топлива. 12. Способ получения биодизельного топлива (Вхтоплива) с повышенной фильтруемостью выше его точки помутнения, которое включает добавку,являющуюся продуктом реакциисоединения,содержащего участок -12, где 1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода, и 2 представляет собой атом водорода или группу 1, изамещенной по выбору бензолдикарбоновой кислотой или ангидридом кислоты, или галогенидом кислоты, в котором биодизельное топливо(Вх-топливо) имеет содержание серы меньше 200 частей на миллион и содержит по крайней мере 4 по весу топлива животного или растительного происхождения и в котором добавка присутствует в топливе в количестве (как активный материал) от 10 мг/кг топлива до 200 мг/кг, чтобы создать указанную способность к прохождению через фильтры. 13. Биодизельное топливо(Вх-топливо),включающее топливную добавку, которая является продуктом реакциисоединения, содержащего участок -12, где 1 представляет собой группу,содержащую от 4 до 44 атомов углерода, и 2 представляет собой атом водорода или группу 1, и замещенной по выбору бензолдикарбоновой кислотой или ангидридом кислоты или галогенидом кислоты,в котором биодизельное топливо (Вх-топливо) имеет содержание серы меньше 200 частей на миллион и содержит по крайней мере 4 по весу топлива животного или растительного происхождения и в котором добавка присутствует в топливе в количестве (как активный материал) от 10 мг/кг топлива до 200 мг/кг, чтобы создать способность Вхтоплива к прохождению через фильтры выше точки помутнения Вх-топлива.
МПК / Метки
МПК: C10L 1/22, C10L 1/224, C10L 1/222, C10L 10/14, C10L 1/14
Метки: способ, биодизельного, получения, улучшенного, топлива
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/10-28264-sposob-polucheniya-uluchshennogo-biodizelnogo-topliva.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ получения улучшенного биодизельного топлива</a>
Предыдущий патент: Полимеризующаяся композиция для покрытия ногтей
Следующий патент: Применение присадочной композиции, ингибирующей частицы
Случайный патент: Способ обогащения окисленных медных руд