DE2906604A1 - Synthetic diesel fuel compsns. - contg. poly:ol ether and/or acetal cpds. - Google Patents
Synthetic diesel fuel compsns. - contg. poly:ol ether and/or acetal cpds.Info
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Abstract
Description
Verwendung von Polyäthern und Acetalen auf der Basis vonUse of polyethers and acetals based on
Äthanol als Dieselkraftstoffe sowie diese Komponenten enthaltende Dieselkraftstoffe Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Polyäthern und Acetalen auf der Basis von Äthanol als Dieselkraftstoffe sowie diese Komponenten enthaltenden Dieselkraftstoffe.Ethanol as diesel fuel and containing these components Diesel Fuels The present invention relates to the use of polyethers and acetals based on ethanol as diesel fuels and these components containing diesel fuels.
Es ist allgemein bekannt, daß sich Alkohole, darunter Äthanol, als Kraftstoffe für Ottomotoren eignen. Für Dieselmotoren ist Äthanol jedoch nicht brauchbar, da es hier nur Cetanzahlen von ungefähr 8 - 10 erbringt, ein störungsfreier Fahrbetrieb aber erst mit Cetanzahlen ab etwa 20 gewährleistet ist. Zwar kann man die Wirkung derartiger Mischungen zur Verbesserung des Zundverhaltens durch Zugabe von ndwilligkeitsverbesserern oder Zündbeschleunigern erhöhen, jedoch sind diese Hilfsmittel entweder teuer oder sie weisen erhebliche Nachteile auf. Alkyl- und Cycloalkylnitrate, die hauptsächlich für diesen Zweck verwendet werden, sind toxikologisch nicht unbedenklich oder technisch nur aufwendig herzustellen und, da sie zu Explosionen neigen, nicht gefahrlos zu handhaben. Vor allem aber können sie infolge des im Athanol stets noch enthaltenen Wassers unter Bildung der korrosiven Salpetersäure hydrolysieren.It is well known that alcohols, including ethanol, as Fuels suitable for gasoline engines. However, ethanol cannot be used for diesel engines, since it only produces cetane numbers of about 8-10, trouble-free driving but is only guaranteed with cetane numbers from around 20. Although you can see the effect such mixtures to improve the ignition behavior by adding tolerance improvers or ignition accelerators, but these tools are either expensive or they have considerable disadvantages. Alkyl and cycloalkyl nitrates, mainly used for this purpose are toxicologically not safe or technical only laborious to manufacture and, since they tend to explode, not without risk handle. Above all, however, as a result of the fact that they are still contained in the ethanol Hydrolyze water to form corrosive nitric acid.
Da sich einerseits Kraftstoffe auf Basis von Mineralöl zunehmend verteuern und die ausreichende Versorgung mit Rohöl bekanntermaßen gefährdet ist, andererseits aber in zahlreichen Ländern Äthanol pflanzlicher Provenienz in großen Mengen zur Verfügung gestellt werden kann, lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Mineralöl-Dieselkraftstoffe durch wirtschaftliche und umweltfreundliche Kraftstoffe auf der Basis von Äthanol zu ersetzen.Since, on the one hand, fuels based on mineral oil are becoming increasingly expensive and the adequate supply of crude oil is known to be at risk, on the other hand but in numerous countries ethanol of vegetable origin is used in large quantities Can be made available, the invention was based on the object of the mineral oil diesel fuels through economical and environmentally friendly fuels based on ethanol to replace.
Aus der DE-OS 27 53 027 ist es bekannt, Mischungen aus Methanol und Polyalkylenglykoläthern als Dieselkraftstoffe zu verwenden. Methanol ist jedoch im wesentlichen preiswert nur erhältlich, wo auch Erdgas oder Kohle verfügbar ist, so daß das Problem der größeren Unabhängigkeit von Erdgas oder Erdöl produzierenden Ländern mit diesem Vorschlag nicht gelöst wird.From DE-OS 27 53 027 it is known, mixtures of methanol and To use polyalkylene glycol ethers as diesel fuels. However, methanol is essentially inexpensive only available where natural gas or coal is also available, so that the problem of greater independence from natural gas or oil producing Countries with this proposal will not be resolved.
Es wurde nun gefunden, daß sich a) Polyäther der allgemeinen Formel I C2H5-0-(-A-O-) -H (I) in der A eine Äthylen oder 1,2-Propylengruppe bedeutet und n einen Wert von 2 - 5 hat, und/oder b) Acetale der allgemeinen Formel II in der R einen C1-Cl2-Alkylrest bedeutet und in einen Wert von 0 - 5 hat, allein oder in Mischung mit L bis zu 45 Vol.% Äthanol (III) und/oder d) bis zu 85 Vol. Äthylenglykolmonoäthyläther (IV) und/ oder e) bis zu 80 Vol.S 1,2-Propylenglykolmonoäthyläther (V) und/oder f) bis zu 35 Vol. Wasser (VI) hervorragend als Dieselkraftstoffe eignen.It has now been found that a) polyethers of the general formula I C2H5-0 - (- AO-) -H (I) in which A is an ethylene or 1,2-propylene group and n has a value of 2 - 5, and / or b) acetals of the general formula II in which R denotes a C1-Cl2-alkyl radical and has a value of 0-5, alone or in a mixture with L up to 45% by volume of ethanol (III) and / or d) up to 85% by volume of ethylene glycol monoethyl ether (IV) and / or e) up to 80 vol. S 1,2-propylene glycol monoethyl ether (V) and / or f) up to 35 vol. water (VI) are ideally suited as diesel fuels.
Diese Kraftstoffe sind demgemäß durch folgende Zusammensetzung gekennzeichnet: a) O - 100, vorzugsweise 15 - 100 Vol.% eines Polyäthers (I) oder Mischungen solcher Polyäther b) O - 100, vorzugsweise 15 - 100 Vol.% eines Acetals (11) oder Mischungen solcher Diäthylacetale c) 15 - 45 Vol.% Äthanol (III) d) 0 - 85 Vol.% Äthylenglykolmonoäthyläther (IV) e) O - 80 Vol.% Propylenglykolmonoäthyläther (V) und f) O - 35 Vol.% Wasser (VI).These fuels are accordingly characterized by the following composition: a) 0-100, preferably 15-100,% by volume of a polyether (I) or mixtures thereof Polyether b) 0-100, preferably 15-100% by volume of an acetal (11) or mixtures such diethylacetals c) 15-45% by volume of ethanol (III) d) 0-85% by volume of ethylene glycol monoethyl ether (IV) e) O - 80% by volume of propylene glycol monoethyl ether (V) and f) O - 35% by volume of water (VI).
Hierbei gilt die Regel, daß die durch die Cetanzahl definierte Qualität des Polyäthers (I) und des Acetals (II) mit steigendem Polyverätherungsgrad zunimmt, wodurch sich der Anteil der Komponenten (III) bis (VI) entsprechend erhöhen läßt.The rule here is that the quality defined by the cetane number of polyether (I) and acetal (II) increases with increasing degree of polyetherification, whereby the proportion of components (III) to (VI) can be increased accordingly.
Unter dem Polyverätherungsgrad n ist jeweils der mittlere Polyverätherungsgrad zu verstehen.Below the degree of polyetherification n is the mean degree of polyetherification in each case to understand.
Da die Polyäther (I) und die Acetale (II) mit steigendem Verätherungsgrad einerseits teurer werden, andererseits aber mit umso größeren Mengen des wesentlich billigeren Äthanols verschnitten werden können, richtet sich das wirtschaftliche Mischungsoptimum nach dem Preis dieser Komponenten. Die gleiche ueberlegung gilt für Mischungen mit den Monoäthyläthern (IV) und (V), wobei deren Anteil jeweils etwa 30 -50 Vol.% größer sein kann als der Anteil des Äthanols. Unter den Polyäthern (I) werden diejenigen bevorzugt, in denen A für Äthyleneinheiten steht, da diese gänzlich aus Äthanol als Rohstoff hergestellt werden können, indem man Äthanol zum Äthylen dehydratisiert, dieses oxidativ in ethylenoxid überführt, welches sodann in einer Polyadditionsreaktion an Äthanol angelagert wird.Since the polyethers (I) and the acetals (II) with increasing degree of etherification on the one hand it will become more expensive, on the other hand it will be much more with the larger quantities of it cheaper ethanol can be blended, the more economical Mixing optimum according to the price of these components. The same consideration applies for mixtures with the monoethyl ethers (IV) and (V), the proportion of which in each case About 30-50% by volume can be greater than the proportion of ethanol. Among the polyethers (I) those in which A stands for ethylene units are preferred, since these Can be made entirely from ethanol as a raw material by adding ethanol to the Ethylene is dehydrated, this oxidatively converted into ethylene oxide, which then is added to ethanol in a polyaddition reaction.
Die Qualität der Acetale (II) nimmt zwar mit steigendem Verätherungsgrad m und steigendem C-Gehalt des Restes R zu, jedoch bevorzugt man aus wirtschaftlichen Gründen das Acetaldehyddiäthylacetal, da auch dieses gänzlich aus Äthanol (über Acetaldehyd) gewonnen werden kann. In abgeschwächter Form gilt dies auch für solche Aldehyde, die über die Aldolkondensation von Acetaldehyd erhältlich sind, wie beispielsweise Crotonaldehyd. Auch das relativ preiswerte Äthylhexanal ist hier hervorzuheben. Allgemein können die Alkylreste R verzweigt oder unverzweigt sein, wobei jedoch den Verbindungen (II) mit geradkettigem R der Vorzug zu geben ist.The quality of the acetals (II) increases with increasing degree of etherification m and increasing C content of the radical R, but is preferred for economic reasons Founding the acetaldehyde diethylacetal, as this is also made entirely from ethanol (over Acetaldehyde) can be obtained. This also applies, to a lesser extent, to such Aldehydes obtainable via the aldol condensation of acetaldehyde, such as Crotonaldehyde. The relatively inexpensive ethylhexanal should also be emphasized here. In general, the alkyl radicals R can be branched or unbranched, although the compounds (II) with straight-chain R is to be given preference.
Die Acetale (II) bieten den Vorteil, daß sie mit Dieselkraftstoff auf Basis von Mineralöl in jedem Verhältnis gemischt und in Form dieser Mischungen verwendet werden können.The acetals (II) have the advantage that they run on diesel fuel based on mineral oil mixed in any ratio and in the form of these mixtures can be used.
Die Polyäther (I), die Acetale (II) sowie die Äther (IV) und (V) sind bekannte Stoffe, die nach bekannten, großtechnisch ausgeübten Verfahren leicht hergestellt werden können.The polyethers (I), the acetals (II) as well as the ethers (IV) and (V) are known substances that are easily produced by known, large-scale processes can be.
Durch die verhältnismäßig hohen Wasseranteile wird die Motorleistung überraschenderweise nicht herabgesetzt. Zwar ist der absolute Energieinhalt in wasserhaltigen Mischungen entsprechend ihrem Wasseranteil geringer, jedoch wird der Wirkungsgrad der Motoren durch das Wasser erhöht, weil die Wärmeverluste vermindert werden.The engine power is increased by the relatively high water content surprisingly not discounted. It is true that the absolute energy content is in water-containing Mixtures are lower according to their water content, but the efficiency is lower the motors increased by the water because the heat losses are reduced.
Die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe, denen man die für mineralische Dieselkraftstoffe üblichen Hilfsmittel zusetzen kann, in aller Regel aber nicht zuzusetzen braucht, eignen sich nicht nur im Hinblick auf die Motorleistung und das Fahrverhalten hervorragend für ihren Zweck, sondern sind außerdem noch besonders umweltrreundlich, da sie praktisch restlos zu Kohlendioxid und Wasser verbrennen und da die Abgase deshalb nur noch sehr wenig Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, nitrose Gase und Ruß enthalten.The diesel fuels according to the invention, which are used for mineral Diesel fuels can add conventional auxiliaries, but usually not need to add, are not only suitable in terms of engine power and The driving behavior is excellent for its purpose, but is also special environmentally friendly, as they burn practically completely to carbon dioxide and water and since the exhaust gases therefore only contain very little carbon monoxide, hydrocarbons, Contains nitrous gases and soot.
Der Energieinhalt der erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe liegt pro Gewichtseinheit bei 60 - 90 % der herkömmlichen Kraftstoffe auf Mineralölbasis. Hierdurch werden an den Dieselmotoren üblicher Bauart einige technische Veränderungen, wie die Vergrößerung der Pumpenelemente in der Kraftstoffeinspritzpumpe, bedingt. Diese Änderungen lassen sich bei der Fertigung der Motoren ohne weiteres berücksichtigen sowie an herkömmlichen Motoren nachträglich anbringen. Im übrigen bestehen keine Unterschiede zu den herkömmlichen Motoren, weder im Hinblick auf die Bauart noch auf das Fahrverhalten.The energy content of the diesel fuels according to the invention is per Weight unit for 60 - 90% of conventional fuels based on mineral oil. As a result, some technical changes are made to the diesel engines of the usual design, like the enlargement of the pump elements in the fuel injection pump. These changes can easily be taken into account in the manufacture of the engines as well as retrofitting to conventional engines. Otherwise there are none Differences to conventional engines, neither in terms of design nor on the driving behavior.
Beispiele Mittels eines Prüfmotors mit dem Verdichtungsverhältnis 22 22 wurde unter praktischen Bedingungen, d.h. jeweils mit voller Luftfüllung, die Cetanzahl (CZ) verschiedener erfindungsgemäßer Dieselkraftstoffe gemessen. Als Bezugskraftstoffe dienten MrMethylnaphthalin (CZ = 0) und Cetan (Hexadecan) (CZ = 100). Die Ergebnisse sind den folgenden Tabellen zu entnehmen.Examples Using a test engine with the compression ratio 22 22 was under practical conditions, i.e. with full air filling, the cetane number (CZ) of various diesel fuels according to the invention were measured. as Reference fuels were methylnaphthalene (CZ = 0) and cetane (hexadecane) (CZ = 100). The results can be found in the following tables.
Tabelle 1, Cetanzahlen von verschiedenen Komponenten (I) - (IV) und von deren Gemischen; Mischungsverhältnisse jeweils in Vol.% Polyäther (I) Acetal (II) Äthanol (III) Äther (IV) Cetanzahl A = Äthylen A = 1,2- R = Methyl 96-vol.%ig Propylen A = Äthylen n=2 n=3 n=4 n=5 n=2 n=3 m=0 m=1 Rest Wasser 100 - - - - - - - - - 47 - 100 - - - - - - - - 62 - - 100 - - - - - - - 68 - - - 100 - - - - - - 57 - - - - 100 - - - - - 39 - - - - - 100 - - - - 52 - - - - - - 100 - - - 35 - - - - - - - 100 - - 80 - - - - - - - - 100+ - 9+ - - - - - - - - - 100+ 18+ Tabelle 1, Fortsetzung Polyäther (I) Acetal (II) Äthanol (III) Äther (IV) Cetanzahl A = Äthylen A = 1,2- R = Methyl 96-vol.%ig Propylen A = Äthylen n=2 n=3 n=4 n=5 n=2 n=3 m=0 m=1 Rest Wasser 90 - - - - - - - 10 - 33 85 - - - - - - - 15 - 31 80 - - - - - - - 20 - 27 75 - - - - - - - 25 - 24 - 90 - - - - - - 10 - 47 - 85 - - - - - - 15 - 44 - 80 - - - - - - 20 - 43 - 75 - - - - - - 25 - 40 - 70 - - - - - - 30 - 35 - 65 - - - - - - 35 - 30 - - 75 - - - - - 25 - 46 - - 70 - - - - - 30 - 37 - - 65 - - - - - 35 - 33 - - 50 - - - - - 40 - 30 - - 55 - - - - - 45 - 28 Tabelle 1, Fortsetzung Polyäther (I) Acetal (II) Äthanol (III) Äther (IV) Cetanzahl A = Äthylen A = 1,2- R = Methyl 96-vol.%ig Propylen A = Äthylen n=2 n=3 n=4 n=5 n=2 n=3 m=0 m=1 Rest Wasser 20 - - - - - - - - 80 25 30 - - - - - - - - 70 28 40 - - - - - - - - 60 29 50 - - - - - - - - 50 32 60 - - - - - - - - 40 34 - 20 - - - - - - - 80 30 - 30 - - - - - - - 70 34 - 40 - - - - - - - 60 37 - 50 - - - - - - - 50 41 - - 10 - - - - - - 90 25 - - 15 - - - - - - 85 27 - - 20 - - - - - - 80 30 - - 30 - - - - - - 70 34 Tabelle 1, Fortsetzung Polyäther (I) Acetal (II) Äthanol (III) Äther (IV) Cetanzahl A = Äthylen A = 1,2- R = Methyl 96-vol.%ig Propylen A = Äthylen n=2 n=3 n=4 n=5 n=2 n=3 m=0 m=1 Rest Wasser 50 50 - - - - - - - - 56 75 25 - - - - - - - - 49 85 15 - - - - - - - - 47 50 - - - - - 50 - - - 45 30 - - - - - 70 - - - 43 20 - - - - - 80 - - - 43 15 - - - - - 85 - - - 42 10 - - - - - 90 - - - 41 5 - - - - - 95 - - - 39 - 50 - - - - 50 - - - 58 - 30 - - - - 70 - - - 52 - 20 - - - - 80 - - - 47 - 15 - - - - 85 - - - 44 - 10 - - - - 90 - - - 43 - 5 - - - - 95 - - - 41 - - 5 - - - 95 - - - 44 - - 10 - - - 90 - - - 48 O.Z. 0050/033676 Tabelle 1, Fortsetzung Polyäther (I) Acetal (II) Äthanol (III) Äther (IV) Cetanzahl A = Äthylen A = 1,2- R = Methyl 96-vol.%ig Propylen A = Äthylen n=2 n=3 n=4 n=5 n=2 n=3 m=0 m=1 Rest Wasser - 15 15 - - - - - - 70 29 - 20 10 - - - - - - 70 28 - 20 15 - - - - - - 65 29 - 15 20 - - - - - - 65 30 + zum Verglerich Tabelle 2, Cetanzahlen verschiedener Acetale (II) Acetal (II) Cetanzahl Aldehyd m A Acetaldehyd 0 - 35 n-Butyraldehyd 0 - 43 iso-Butyraldehyd 0 - 39 n-Valeraldehyd 0 - 59 2-Methyl-n-butyraldehyd 0 - 44 2-Athylhexanal 0 - 57 c9/G12-Oxoaldehyd O - 78 Acetaldehyd 1 Äthylen 80 Tabelle 3, Cetanzahlen verschiedener Polyäther (I)/Athanol (III)/Wasser (VI)-Gemische Polyäther (I) Äthanol (III) Wasser (VI) Cetanzahl A = Äthylen n Vol.% Vol.% Vol.% 2 90 - 10 35 2 85 - 15 32 2 80 - 20 28 3 90 - 10 52 3 80 - 20 45 3 70 - 30 29 3 80 10 10 42 3 72 20 8 36 3 64 20 16 29 4 70 - 30 31Table 1, cetane numbers of various components (I) - (IV) and of their mixtures; Mixing ratios in vol.% Polyether (I) acetal (II) Ethanol (III) Ether (IV) Cetane number A = ethylene A = 1,2- R = methyl 96% by volume Propylene A = ethylene n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 2 n = 3 m = 0 m = 1 remainder water 100 - - - - - - - - - 47 - 100 - - - - - - - - 62 - - 100 - - - - - - - 68 - - - 100 - - - - - - 57 - - - - 100 - - - - - 39 - - - - - 100 - - - - 52 - - - - - - 100 - - - 35 - - - - - - - 100 - - 80 - - - - - - - - 100+ - 9+ - - - - - - - - - 100+ 18+ Tabel 1, continued polyether (I) acetal (II) ethanol (III) ether (IV) cetane number A = Ethylene A = 1,2- R = methyl 96% by volume propylene A = ethylene n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 2 n = 3 m = 0 m = 1 remainder water 90 - - - - - - - 10 - 33 85 - - - - - - - 15 - 31 80 - - - - - - - 20 - 27 75 - - - - - - - 25 - 24 - 90 - - - - - - 10 - 47 - 85 - - - - - - 15 - 44 - 80 - - - - - - 20 - 43 - 75 - - - - - - 25 - 40 - 70 - - - - - - 30 - 35 - 65 - - - - - - 35 - 30 - - 75 - - - - - 25 - 46 - - 70 - - - - - 30 - 37 - - 65 - - - - - 35 - 33 - - 50 - - - - - 40 - 30 - - 55 - - - - - 45 - 28 Tabel 1, continued polyether (I) acetal (II) ethanol (III) ether (IV) cetane number A = Ethylene A = 1,2- R = methyl 96% by volume propylene A = ethylene n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 2 n = 3 m = 0 m = 1 remainder water 20 - - - - - - - - 80 25 30 - - - - - - - - 70 28 40 - - - - - - - - 60 29 50 - - - - - - - - 50 32 60 - - - - - - - - 40 34 - 20 - - - - - - - 80 30 - 30 - - - - - - - 70 34 - 40 - - - - - - - 60 37 - 50 - - - - - - - 50 41 - - 10 - - - - - - 90 25 - - 15 - - - - - - 85 27 - - 20 - - - - - - 80 30 - - 30 - - - - - - 70 34 Table 1, continued polyether (I) acetal (II) Ethanol (III) Ether (IV) Cetane number A = ethylene A = 1,2- R = methyl 96% by volume Propylene A = ethylene n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 2 n = 3 m = 0 m = 1 remainder water 50 50 - - - - - - - - 56 75 25 - - - - - - - - 49 85 15 - - - - - - - - 47 50 - - - - - 50 - - - 45 30 - - - - - 70 - - - 43 20 - - - - - 80 - - - 43 15 - - - - - 85 - - - 42 10 - - - - - 90 - - - 41 5 - - - - - 95 - - - 39 - 50 - - - - 50 - - - 58 - 30 - - - - 70 - - - 52 - 20 - - - - 80 - - - 47 - 15 - - - - 85 - - - 44 - 10 - - - - 90 - - - 43 - 5 - - - - 95 - - - 41 - - 5 - - - 95 - - - 44 - - 10 - - - 90 - - - 48 O.Z. 0050/033676 Table 1, continued Polyether (I) Acetal (II) Ethanol (III) Ether (IV) Cetane number A = ethylene A = 1,2- R = methyl 96 vol.% Propylene A = ethylene n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 2 n = 3 m = 0 m = 1 remainder water - 15 15 - - - - - - 70 29 - 20 10 - - - - - - 70 28 - 20 15 - - - - - - 65 29 - 15 20 - - - - - - 65 30 + for comparison Tabel 2, cetane numbers of various acetals (II) acetal (II) cetane number aldehyde m A acetaldehyde 0-35 n-butyraldehyde 0-43 isobutyraldehyde 0-39 n-valeraldehyde 0-59 2-methyl-n-butyraldehyde 0 - 44 2-Ethylhexanal 0 - 57 c9 / G12-Oxoaldehyde O - 78 Acetaldehyde 1 Ethylene 80 Table 3, cetane numbers of various polyethers (I) / ethanol (III) / water (VI) mixtures of polyethers (I) Ethanol (III) Water (VI) Cetane number A = Ethylene n Vol.% Vol.% Vol.% 2 90 - 10 35 2 85 - 15 32 2 80 - 20 28 3 90 - 10 52 3 80 - 20 45 3 70 - 30 29 3 80 10 10 42 3 72 20 8 36 3 64 20 16 29 4 70 - 30 31
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DE19792906604 Withdrawn DE2906604A1 (en) | 1979-02-21 | 1979-02-21 | Synthetic diesel fuel compsns. - contg. poly:ol ether and/or acetal cpds. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2906604A1 (en) |
-
1979
- 1979-02-21 DE DE19792906604 patent/DE2906604A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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8130 | Withdrawal |