DE2949118A1

DE2949118A1 - Kraftstoffe fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE2949118A1
Application number: DE19792949118
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Friedrich 6832 Hockenheim Hovemann; Dipl.-Chem. Dr. Heinz 6718 Gruenstadt Krapf; Dipl.-Chem. Dr. Knut 6700 Ludwigshafen Oppenlaender; Ing.(grad.) Helmut 6700 Ludwigshafen Schmidt; Klaus Dipl.-Ing. 6719 Weisenheim Starke; Dipl.-Chem. Dr. Rainer 6900 Heidelberg Strickler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1979-12-06
Publication date: 1981-06-11
Also published as: BR8007971A

Description

rkraftstoffe für Dieselmotoren
Die'Erfindung betrifft Kraftstoffe für Dieselmotoren bestehend aus einem Gemisch aus überwiegend Dieselkraftstoff aus Erdöldestillaten, Xthylalkohol und einem geringen Zusatz von höhermolekularen Alkoholen.
Aufgrund der immer knapper werdenden Welt-Erdölreserven besteht die Aufgabe nach Alternativlösungen für Brenn- und Kraftstoffe zu suchen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem teilweisen Ersatz des Dieselkraftstoffs aus Erdöldestillaten durch äthanol, da Äthanol aus pflanzlichem Material, beispielsweise durch enzymatischen Abbau von Polysacchariden, wie Stärke, in technischen Mengen gewonnen werden kann.
Besonders in Ländern mit tropischer Vegetation (z.B.
Zuckerrohr, Maniok, o.ä.) stellt das Ethanol eine wichtige, im eigenen Lande verfügbare, Energiequelle dar.
Mit äthanol allein kann man jedoch Dieselmotoren nicht betreiben. Aufgrund der zu geringen Zündwilligkeit müssen dem Äthanol sogenannte Zündbeschleuniger zugesetzt werden, um die Zündwilligkeit zu verbessern. Diese Zündwilligkeitsverbesserer wiederum müssen in der Regel in relativ großer Menge zugesetzt werden.
Eine wirtschaftlich interessante Lösung des Problems stellt deshalb bereits ein teilweiser Ersatz des Dieselkraftstoffs aus Erdöldestillaten durch Ethanol dar. Elne Mischung aus 80 Vol.-Teilen Erdöl Mitteldestillat und 20 Vol.-Teilen 99,911 sigem Äthanol ist bei Raumtemperatur stabil.
Bei Abkühlen auf 0°C wird die klare Lösung trüb, und es bilden sich zwei Phasen. Wasserzusatz zu dieser Mischung bewirkt sofortige Phasentrennung. Ein Gemisch aus 80 Teilen Mitteldestillat und 20 Teilen Äthanol kann deshalb in der Praxis ohne weitere Vorkehrungen als Treibstoff nicht verwendet werden.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Kraftstoffe für Dieselmotoren, die überwiegend z.B. mindestens 60 Volumenprozent Erdölmitteldestillate, die allein als Dieselkraftstoffe geeignet sind und geringere Mengen z.B. 10 bis 25 Volumenprozent Äthanol enthalten, weniger empfindlich gegen Wasser sind, eine verbesserte Kältestabilität und relativ gute Zündwilligkeit aufweisen, wenn sie als Lösungsvermittler aliphatische Alkohole mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise in Mengen von 5 bis 15 Volumenprozent enthalten, wobei die Alkohole veräthert sein können.
Als gegebenenfalls teilweise verätherte aliphatische Alkohole mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen kommen vor allem Alkohole, die in der Oxosynthese aus Olefinen entstehen in Betracht. Besonders bevorzugt sind Oxoalkohole mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen und das aus Trimerpropylen durch Oxosynthese erhältliche Isodecanol. Es können aber auch Alkohole mit weniger als 9 Kohlenstoffatomen, wenn auch mit geringerer Wirksamkeit, z.B. Pentanol-1, Isoamylalkohol, t.-Amylalkohol oder Cyclohexanol verwendet werden.
Unter Erdölmitteldestillaten, die allein als Dieselkraftstoffe geeignet sind, werden Destillate verstanden, wie sie in der DIN Norm 051601 spezifiziert sind Dies sind s.B. Erdöldestillate mit einer Dichte von 0,815 bis 0,855 g/ml, einem Flammpunkt über 550C, einer Cetanzahl von mindestens 45 und einem Siedeverlauf, bei dem die insgesamt verdampfte Menge bis 250°C bei max. 65 Vol.% bis 3500C bei max. 85 Vol.% liegt.
Das Äthanol wird in der Regel in Form des nahezu wasserfreien Äthanols dem Kraftstoff zugesetzt; doch kann man auch 96%iges Äthanol verwenden (gemäß Beispielen ist EtOH meist wasserfrei, Beispiel 8 mit 96% ist jedoch gleich gut. Da 96% EtOH viel billiger ist, wäre dies wohl bevorzugt.) Ferner sind Nebenprodukte der Oxosynthese zu nennen, wie Oxoöl 402, 910 und 911.
Oxoöl 402 ist der Destillationsrückstand bei der Oxo-C4--Synthese nach Abdestillieren des n-Butanols und enthält hauptsächlich 2-Ethylhexanol neben Hexandiolen, Butyraten und höheren Kohlenwasserstoffen.
Oxoöl 910 ist der Destillationsrückstand bei der Isononanol- bzw. Isodecanol-Synthese. Es besteht in der Hauptsache aus Dimerisierungsprodukten mit Kettenlänge C18 - C20, die durch Aldoladdition, Äther- und/oder Acetalbildung entstanden sind. Außerdem enthält Oxoöl 910 Produkte mit Kettenlängen von C27 bis C30.
Oxoöl 911 ist der Destillationsrückstand der Cg/Cll-Alkoholsynthese aus ArOlefinen und enthält als Haupt komponente Dimerisierungsprodukte mit Kettenlängen von C18 - C20.
Auch 6-W-Diole sind in dem Gemisch enthalten.
Diese Schnitte enthalten neben hauptsächlich Alkohol noch deren Derivate, insbesondere deren Äther.
Weitere geeignete Alkohole sind Oleylalkohol und die durch Oligomerisieren zu Äthylen mit Ziegler-Katalysatoren erhältlichen Alkohole mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen.
Schließlich ist das durch Oxosynthese aus Propylen über Butyraldehyd, Kondensation und Hydrierung erhältliche -Äthylhexanol zu nennen.
Die Alkohole können als solche in den neuen Kraftstoffen für Dieselmotoren enthalten sein. Mit 1 bis 2 Mol Äthylenoxid oder Propylenoxid verätherte Produkte sind ebenfalls sehr wirksam.
Tabelle I Beispiele Stabilität bei CZ 25°C 0°C -8° 1) 70 DK + + + 20 EtOH 99,8 %ig 10 C - C11 Oxoalkohol (erhalten 37 9 durch Oxosynthese aus einem c8-C10 αOlefingemisch) 2) 70 DK + + 25 EtOH 99,8 %ig + 5 C9 - C11 Oxoalkohol 32 3) 65 DK + + + 25 EtOH 99,8 %ig 33 10 C9 - C10 Oxoalkohol 4) 70 DK + + + 34,5 20 EtOH 99,8 Zig 10 Oxoöl 402 (bestehend hauptsäcnlich aus 2-Ethylhexanol sowie Hexandiolen, Butyraten und höheren Kohlenwasser stoffen 5) 70 DK + + + 37 20 EtOH 96 Sig 10 C9 - C11 Oxoalkohol 6) 70 DK + + + 32 20 EtOH 99,8 %ig 1ß α-Äthylhexanol Tabelle I Fortsetzung Beispiele Stabilität bei CZ 25°C 0°C -8° 7) 70 DK + + + 34,5 20 EtOH 99,8 %ig 10 C13 - C15 Oxoalkohol + 1 PO (erhalten durch Oxosynthese aus einem C12-C14-α-Olefingemisch und Propoxylierung) 8) 70 DK + + + 35,5 20 EtOH 99,8 %ig 10 Cg - C11 Oxoalkohol + 1 EO (erhalten durch Oxosynthese aus einem C8 bis C10 α-Olefingemisch und Äthoxylierung) 9) 70 DK + + + 37 20 EtOH 99,8 %ig 10 Oleylalkohol 10)70 DK + + + 30 25 EtOH 99,8 %ig 5 Cyclohexanol Xhnliche Ergebnisse mit Cetanzahlen von 31 bzw. 30 werden mit einem Zusatz von 5 Teilen Pentanol-1, i-Amylalkohol und tert.-Amylalkohol erhalten.
Angaben in Volumenteilen EO = Äthylenoxid DK = Dieselkraftstoff PO = Propylenoxid (Erdölmitteldestillat) EtOH = Xthanol CZ = Cetanzahl Tabele II Vergleich Stabilität bei CZ 25°C 0°C 70 DK + - 28 30 EtOH 99,8 80 DK + ~ 36 20 EtOH 99,8 70 DK ~ ~ ~x) 30 EtOH 96 80 DK ~ ~ ~ x) 20 EtOH 96 70 DK 30 EtOH 99,94 + -80 DK - 36 20 EtOH 99,94 + x) Kann nicht gemessen werden, da sofort Phasentrennung - selbst bei Raumtemperatur - auftritt.
Zur Durchführung der Messungen wurde ein genormter Prüfdiesel (Bauart BASF) modifiziert. Durch die eines anderen Zylinderkopfes (Kopf des Schmierölmotors MWM KD12 B) wurde das Verichtungsverhältnis von 6= 18 auf 6= 22 erhöht. Durch diese Maßnahme konnte bei ungedrosselter Luft die Laufgrenze des Motors von Cetanzahl 25 auf CZ 18 herabgesetzt werden. Abweichend vom genormten Meßverfahren wurde nicht die Luftmenge als Meßkriterium ermittelt, sondern der sich einstellende Zündverzug bei ungedrosselter Ansaugluft. Mit Vergleichskraftstoffen aus Cetan- und «,Methylnaphthalin-Gemischen wurde jeweils eine Vergleichskurve ermittelt.

Claims

Patentansprüche 1. Kraftstoffe für Dieselmotoren, enthaltend a) Uberwiegend Erdölmitteldestillate, die allein als Dieselkraftstoffe geeignet sind b) geringere Menge Äthylalkohol sowie c) aliphatische Alkohole mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls veräthert sein können, als Lösungsvermittler.
2. Kraftstoffe gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 60 Volumenprozent Erdölmitteldestillate, 10 bis 25 Volumenprozent Athylalkohol und 5 bis 15 Volumenprozent eines bei gewöhnlichen Temperaturen flüssigen Alkohols mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen enthalten.
3. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Alkohole Alkanole mit 9 bis 12 Kohlenstoffatomen enthalten.
4. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sie als Komponente (c) Alkohole aus der Oxosynthese mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen enthalten.
5. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komponente (c) Isodecanol enthalten.