способ подавления выброса бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями
Классы МПК: | C10L1/188 карбоновые кислоты; их соли C10L1/18 содержащие кислород |
Автор(ы): | Магарил Елена Роменовна (RU), Магарил Ромен Зеликович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-08-12 публикация патента:
27.11.2012 |
Изобретение относится к автомобильной промышленности и системе эксплуатации автотранспорта. Изобретение относится к способу подавления выбросов бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="/images/patents/113/2467529/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его вышекипящих аналогов вводом в двигатель с бензином 3-5 мг никеля в составе присадки - олеорастворимого соединения никеля [CnH2n+1COO]2 Ni, (где n=10-16), применяемой в концентрации 0,06-0,10 мг Ni/кг бензина. Технический результат - улучшение экологических характеристик автомобилей с бензиновыми двигателями. 2 табл.
Формула изобретения
Способ подавления выбросов бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="/images/patents/113/2467529/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его вышекипящих аналогов в составе отработавших газов автомобилями с бензиновыми двигателями с помощью олеорастворимого соединения никеля [CnH2n+1COO]2 Ni, (где n=10-16), отличающийся тем, что в работающий двигатель с бензином вводится 3-5 мг никеля в составе указанного олеорастворимого соединения, концентрация которого составляет 0,06-0,1 мг Ni/кг бензина.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к автомобильной промышленности и системе эксплуатации автотранспорта.
Автомобили с бензиновыми двигателями выбрасывают с отработавшими газами высоко канцерогенный бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирен и его аналоги. Бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирен и его аналоги имеют очень низкую упругость паров, и поэтому в основном адсорбируются на дорожном покрытии, фасадах домов, растительности. В результате, концентрация бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена в воздухе в зоне дыхания в большинстве городов превышает ПДК в 10 и более раз [1].
Существует практика дожига углеводородов в отработавших газах автомобилей с помощью каталитических нейтрализаторов, однако при применении бензинов с повышенным содержанием серы, каталитические нейтрализаторы быстро отравляются.
Известна присадка, представляющая собой никелевые соли жирных кислот [CnH2n+1 COO]2Ni, (где n=10-16) [2], вводимая в количестве 0,5-1,0 мг Ni/кг бензина и снижающая содержание газообразных токсичных веществ в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Газообразные токсичные выбросы образуются в объеме камеры сгорания, и снижение их выбросов достигается за счет постоянного введения в топлива указанной присадки (прототипа).
Задачей настоящего изобретения является улучшение экологических характеристик автомобилей с бензиновыми двигателями.
Поставленная задача реализуется за счет достижения технического результата, который заключается в подавлении выбросов бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его аналогов с отработавшими газами автомобилей с бензиновыми двигателями.
Указанный технический результат достигается использованием способа подавления выбросов бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его вышекипящих аналогов в составе отработавших газов автомобилями с бензиновыми двигателями с помощью олеорастворимого соединения никеля [CnH2n+1COO]2 Ni, (где n=10-16), отличающегося тем, что в работающий двигатель с бензином вводится 3-5 мг никеля в составе указанного олеорастворимого соединения, концентрация которого составляет 0,06-0,1 мг Ni/кг бензина.
В результате сгорания присадки никель осаждается на стенках камер сгорания, поршней, клапанов, свечей зажигания. Никель является лучшим катализатором газификации углеводородов [3, 4]. В результате обеспечивается газификация конденсирующихся на стенках углеводородов. Каталитическая активность никеля, отлагающегося на рабочих поверхностях в двигателе, зависит от степени его дисперсности.
Проводили замеры содержания в отработавших газах автомобиля ГАЗ-3102 с использованием бензина АИ-92 бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его аналогов при работе двигателя на холостом ходу. В бензин вводили никель в виде [CnH2n+1 COO]2Ni, (где n=10-16). Из выхлопной трубы отработавшие газы пропускали со скоростью 50 л/мин через фильтры из стекловолокна с помощью пробоотборного устройства ПУ-ЭР/220 в течение 200 мин. Фильтры экстрагировали в течение 20 мин н-гексаном (100 см 3). Экстракт испаряли и пробу концентрировали 2 см 3 ацетонитрила. Измерение концентрации бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена проводили по методике ПНДФ 14,2:4,70-96 методом жидкостной хроматографии с флуоресцентным детектированием. Использовали хроматограф Varian 9075, концентрацию бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена определяли методом абсолютной калибровки.
Никельсодержащую присадку вводили в топливный бак; из расчета введения в работающий двигатель с бензином заданного количества никеля исследовали зависимость содержания полициклических ароматических углеводородов от количества введенного в двигатель никеля. Эффективность изобретения характеризуется данными примеров 1-7 таблицы 1.
Из приведенных примеров видно, что уже при введении в двигатель с бензином 3-5 мг никеля в составе присадки достигается примерно 95% снижение выбросов бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его аналогов. Увеличение количества введенного в двигатель никеля снижает эффективность метода, так как степень дисперсности при его отложении на рабочих поверхностях в двигателе снижается, что снижает каталитическую активность. В таблице 2 представлены данные, характеризующие влияние концентрации присадки на эффективность метода. Максимальная эффективность снижения выбросов полициклических ароматических углеводородов достигается при очень низких концентрациях присадки - 0,06-0,10 мг Ni/кг бензина. Эффект сохраняется длительное время после введения никеля в виде раствора присадки в бензине в двигатель.
Таблица 1 | |||
Влияние однократного введения в работающий двигатель с бензином никельсодержащей присадки (0,925 мг Ni/кг бензина) на содержание бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена и его аналогов в отработавших газах | |||
Пример | Количество введенного в двигатель никеля, мг | Содержание бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена, мг/м3 | Содержание суммы полициклических ароматических углеводородов, мг/м3* |
1 | 0 | 0,00023 | 0,00583 |
2 | 2 | 0,000069 | 0,00181 |
3 | 3 | 0,00001 | 0,00030 |
4 | 5 | 0,000009 | 0,00029 |
5 | 35 | 0,00001 | 0,00030 |
6 | 90 | 0,00009 | 0,00230 |
7 | 180 | 0,00018 | 0,00466 |
* Коэффициенты чувствительности относительно бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена приняты равными 1. |
Из данных таблицы видно, что постоянное применение присадки, ведущее к накоплению в двигателе никеля, как и применение присадки в более высоких концентрациях, значительно менее эффективно, чем предлагаемый метод, что, очевидно, связано с уменьшением степени дисперсности частиц никеля на рабочих поверхностях в двигателе.
Таблица 2 | |||
Влияние концентрации присадки в бензине на содержание полициклических ароматических углеводородов в отработавших газах | |||
Пример | Концентрация присадки в бензине, мг Ni/кг | Содержание бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена, мг/м3 | Содержание суммы полициклических ароматических углеводородов, мг/м3* |
общее количество вводимого в двигатель никеля 3 мг | |||
1 | 0 | 0,00023 | 0,00583 |
2 | 0,06 | 0,000007 | 0,000175 |
3 | 0,10 | 0,000007 | 0,000175 |
4 | 0,46 | 0,000009 | 0,00029 |
5 | 0,925 | 0,00001 | 0,00030 |
6 | 1,39 | 0,00001 | 0,00030 |
7 | 1,85 | 0,000009 | 0,00029 |
8 | 2,78 | 0,00001 | 0,00030 |
через 3 месяца после введения 3 мг никеля в двигатель в виде раствора присадки в бензине | |||
9 | 0,10 | 0,000007 | 0,000175 |
через 6 месяцев после введения 3 мг никеля в двигатель в виде раствора присадки в бензине | |||
10 | 0,10 | 0,000007 | 0,000175 |
через 12 месяцев после введения 3 мг никеля в двигатель в виде раствора присадки в бензине | |||
8 | 0,10 | 0,000007 | 0,000175 |
постоянная работа двигателя на бензине с присадкой, через 3 месяца | |||
9 | 0,10 | 0,000080 | 0,00150 |
постоянная работа двигателя на бензине с присадкой, через 6 месяцев | |||
10 | 0,10 | 0,000120 | 0,00230 |
* Коэффициенты чувствительности относительно бенз( )пирена и его аналогов автомобилями с бензиновыми двигателями, патент № 2468069" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> )пирена приняты равными 1 |
Литература
1. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России / В.Ф.Протасов. М.: Финансы и статистика, 1999. 672 с.
2. Клаузнер Ш.-Г.М, Магарил Е.Р., Трушкова Л.В. Патент РФ 2082751, 1997.
3. Каталитические свойства веществ. / Под ред. В.А.Ройтера. Киев; Наукова думка, 1968. 1463 с.
4. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов / А.Г.Лейбуш., В.П.Семенов, Я.С.Казарновский, Н.В.Кархов. М.; Химия, 1971. 286 с.
Класс C10L1/188 карбоновые кислоты; их соли
Класс C10L1/18 содержащие кислород