EP0410170A1 - Flüssiges Treibstoffgemisch, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für Zweitaktmotoren - Google Patents

Flüssiges Treibstoffgemisch, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für Zweitaktmotoren Download PDF

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EP0410170A1 EP19900112798 EP90112798A EP0410170A1 EP 0410170 A1 EP0410170 A1 EP 0410170A1 EP 19900112798 EP19900112798 EP 19900112798 EP 90112798 A EP90112798 A EP 90112798A EP 0410170 A1 EP0410170 A1 EP 0410170A1
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    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/003—Additives for gaseous fuels

Definitions

  • the invention relates to a liquid fuel mixture, a process for its production and the use of this fuel mixture for two-stroke engines.
  • the conventional liquid fuels for internal combustion engines consist of mixtures of hydrocarbons and are largely derived from mineral oil.
  • mineral oil In view of the limited crude oil reserves and the price development for crude oils, there is a need for fuels that can replace gasoline hydrocarbons or better utilize existing resources.
  • the object of the present invention is therefore to provide a fuel which leads to low-emission exhaust gases during combustion.
  • liquid fuel mixture containing a C 3 and / or at least one C 4 alkane and at least one oil additive from the group of biodegradable synthetic oils and / or vegetable oils and / or animal oils, the weight ratio of oil additive: alkane is in the range from 1:20 to 1: 250, and optionally at least one additive.
  • the fuel mixture according to the invention contains C 3 and / or C 4 alkanes, such as propane, butane or isobutane, as they are obtained as a by-product in oil refineries in the distillation and cracking of petroleum and in natural gas processing in gasoline separation.
  • propane, butane and isobutane can be used individually or in any mixture, but the mixture is cheaper available on the market because it is obtained directly from oil refining. Therefore, a mixture of propane and butane is preferably used.
  • a high proportion of butane has proven to be expedient when using the fuel mixture in the cold.
  • the fuel mixture cools down as the gaseous constituents evaporate.
  • the mixture of oil additive and additive In order for the fuel mixture to remain functional even when it cools down, the mixture of oil additive and additive must have a pour point of -35 ° C. or less.
  • the pour point of these additives is preferably in the range from -40 ° to -50 ° C.
  • a biodegradable synthetic oil can be used as an oil additive.
  • the emission values are influenced particularly favorably here, since synthetic oils have only small amounts of unsaturated or polycyclic aromatic compounds and only traces of impurities containing nitrogen, sulfur or oxygen.
  • the synthetic oil comprises at least one polymer oil, e.g. Ethylene polymers, propylene polymers, etc. and corresponding copolymers.
  • polymer oil e.g. Ethylene polymers, propylene polymers, etc. and corresponding copolymers.
  • the synthetic oil preferably comprises at least one polyether oil since these have low pour and boiling points.
  • the synthetic oil preferably comprises at least one ester oil, such as mono, di, tri and polyester.
  • Ester oils have low pour and high flash points as well as good miscibility with hydrocarbon oils.
  • the main chain of the alcohol part of the ester expediently contains 4 to 17 hydrocarbons.
  • ethylhexyl oleate, i-butyl oleate, oleic acid methyl ester, glycerol tri-caprylate, glycerol tri oleate, di-ethyl hexyl sebacate, di-n-butyl adipate, di-n-octyl phthalate, neopentyl glycol di-oleate, pentaerythritol di oleate, trimethylolpropane complex ester, trimethylolpropane tri-oleate, trimethylolpropane tri fatty acid ester, etc. can be used.
  • Ethylhexyl oleate, glycerol tri-caprylate, di-ethylhexyl sebacate and trimethylolpropane tri fatty acid esters are particularly preferred.
  • these synthetic oils as an oil additive in the fuel mixture according to the invention, particularly good exhaust gas values are achieved.
  • a vegetable oil and / or at least one animal oil such as rape oil, sunflower oil, castor oil, olive oil, peanut oil, soybean oil, rapeseed oil, jojoba oil or whale oil can also be used as an oil additive, the oils optionally being blown.
  • vegetable and / or animal oils as an oil additive in the fuel mixture according to the invention, particularly favorable exhaust gas values are achieved. Oil residues are completely degradable and therefore do not pollute the environment.
  • the fuel mixture according to the invention preferably further contains at least one conventional additive which serves as protection against aging.
  • the additive preferably contains amines and / or liquid aminophenols, whereby particularly good aging protection for the gas phase is achieved.
  • a commercially available additive consisting of a combination of volatile, linear and aromatic amines with liquid aminophenols dissolved in isopropanol can be used as an additive (commercially available from TUNAP under the name Additive Package MR 89119).
  • the amount of additive is preferably in the range from 50 to 1000 ppm, based on the weight of the mixture.
  • the fuel mixture can furthermore contain conventional additives such as oxidation inhibitors, pour point depressants, viscosity index improvers, detergents, dispersants and corrosion inhibitors. Possibly. Ash-free additives can also be added to avoid deposits.
  • conventional additives such as oxidation inhibitors, pour point depressants, viscosity index improvers, detergents, dispersants and corrosion inhibitors. Possibly. Ash-free additives can also be added to avoid deposits.
  • At least one oil which optionally contains at least one additive, is placed under pressure in a container and a gas mixture of a C 3 and / or C 4 alkane is added.
  • a liquid phase is formed and a gas phase in the upper part of the container. When used under reduced pressure, the liquid phase evaporates accordingly.
  • the fuel mixture according to the invention is particularly well suited for use with two-stroke engines.
  • the oil was mixed with the additive and placed in a container.
  • the gas mixture was then added under pressure.
  • the fuel mixtures prepared in Examples 1 to 3 showed less harmful exhaust gases than gasoline-oil mixtures when used in two-stroke engines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Treibstoffgemisch, enthaltend ein C3 und/oder mindestens ein C4-Alkan, mindestens einen Ölzusatz und gegebenenfalls mindestens ein Additiv, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung für Zweitaktmotoren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flüssiges Treibstoffgemisch, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie die Verwendung dieses Treibstoffgemisches für Zweitaktmotoren.
  • Die konventionellen flüssigen Treibstoffe für Verbrennungsmotoren bestehen aus Gemischen von Kohlenwasserstoffen und werden größtenteils aus Mineralöl gewonnen. Angesichts der beschränkten Rohölreserven sowie der Preisentwicklung bei Rohölen besteht ein Bedürfnis nach Treibstoffen, die Benzin-Kohlenwasserstoffe ersetzen bzw. die vorhandenen Resourcen besser ausnutzen können.
  • Die starke Umweltbelastung durch die im Abgas von Motoren enthaltenen Schadstoffkomponenten, wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide (NOx) und Schwefeloxide (SOx), haben seit langem zu einer intensiven Suche nach alternativen umweltfreundlichen Kraftstoffen geführt, die benzinhaltige Kraftstoffe ersetzen können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Treibstoff zur Verfügung zu stellen, der bei der Verbrennung zu schadstoffarmen Abgasen führt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein flüssiges Treibstoffgemisch enthaltend ein C3- und/oder mindestens ein C4-Alkan und mindestens einen Ölzusatz aus der Gruppe der biologisch abbaubaren Syntheseöle und/oder pflanzlichen Öle und/oder tierischen Öle, wobei das Gewichtsverhältnis Ölzusatz : Alkan im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 250 liegt, sowie gegebenenfalls mindestens ein Additiv.
  • Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Kombination aus einem C3- und/oder mindestens einem C4-Alkan mit mindestens einem erfindungsgemäßen Ölzusatz bei der Verbrennung in Motoren zu einer erheblichen Verringerung der Schadstoffmenge in den Abgasen führt.
  • Das erfindungsgemäße Treibstoffgemisch enthält C3-und/oder C4.-Alkane, wie Propan, Butan oder Isobutan, wie sie in Ölraffinerien als Nebenprodukt bei der Destillation und beim Cracken von Erdöl sowie in der Erdgasaufbereitung bei der Benzinabscheidung anfallen. Dabei können Propan, Butan und Isobutan einzeln oder in beliebigen Mischungen verwendet werden, jedoch ist das Gemisch billiger am Markt verfügbar, da es bei der Raffination von Erdöl direkt anfällt. Deshalb wird vorzugsweise ein Gemisch aus Propan und Butan verwendet. Ein hoher Butananteil hat sich bei der Verwendung des Treibstoffgemisches in der Kälte als zweckmäßig erwiesen.
  • Das Treibstoffgemisch kühlt sich beim Verdampfen der gasförmigen Bestandteile ab. Damit das Treibstoffgemisch auch beim Abkühlen funktionsfähig bleibt, muß die Mischung aus Ölzusatz und Additiv einen Stockpunkt von -35°C oder weniger besitzen. Vorzugsweise liegt der Stockpunkt dieser Zusätze im Bereich von -40° bis -50°C.
  • Als Ölzusatz kann ein biologisch abbaubares Syntheseöl verwendet werden. Hierbei werden die Abgaswerte besonders günstig beeinflußt, da Syntheseöle nur geringe Mengen an ungesättigten oder polycyclischen aromatischen Verbindungen sowie nur Spuren an Stickstoff, Schwefel oder Sauerstoff enthaltenden Verunreinigungen aufweisen.
  • Bevorzugt umfaßt das Syntheseöl mindestens ein Polymerisatöl, z.B. Ethylenpolymere, Propylenpolymere usw. und entsprechende Copolymere. Diese sind kältesicherer als Mineralöl und weisen niedrige Stockpunkte, gute Oxidationsbeständigkeit und thermische Stabilität auf und sind außerdem hervorragend mit Mineralölen mischbar.
  • Vorzugsweise umfaßt das Syntheseöl mindestens ein Polyetheröl, da diese tiefe Stock- und Siedepunkte aufweisen.
  • Weiterhin umfaßt das Syntheseöl bevorzugt mindestens ein Esteröl, wie Mono,- Di,- Tri- und Polyester. Esteröle weisen tiefe Stock- und hohe Flammpunkte sowie eine gute Mischbarkeit mit Kohlenwasserstoffölen auf. Zweckmäßigerweise enthält die Hauptkette des Alkoholteils des Esters 4 bis 17 Kohlenwasserstoffe. Beispielsweise kann Ethylhexyloleat, i-Butyloleat, Ölsäure-Methylester, Glycerin-tri-caprylat, Glycerin-tri-oleat, Di-Ethylhexylsebacat, di-n-Butyladipat, Di-n-Octylphtalat, Neopentylglycol-di-oleat, Pentaerythrit-di-oleat, Trimethylolpropan-Komplexester, Trimethylolpropan-tri-oleat, Trimethylolpropan-tri-Fettsäureester, usw. verwendet werden. Besonders bevorzugt sind hierbei Ethylhexyloleat, Glycerin-tri-caprylat, Di-Ethylhexylsebacat und Trimethylolpropan-tri-Fettsäureester. Bei der Verwendung dieser Syntheseöle als Ölzusatz in dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch werden besonders gute Abgaswerte erreicht.
  • Als Ölzusatz kann weiterhin ein pflanzliches Öl und/oder mindestens ein tierisches Öl, wie Rüböl, Sonnenblumenöl, Rizinusöl, Olivenöl, Erdnußöl, Sojaöl, Rapsöl, Jojobaöl oder Walöl verwendet werden, wobei die Öle gegebenenfalls geblasen sein können. Bei der Verwendung von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen als Ölzusatz in dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch werden besonders günstige Abgaswerte erreicht. Anfallende Ölreste sind vollständig abbaubar und belasten daher die Umwelt nicht.
  • Es können alle Mischungen aus biologisch abbaubaren Syntheseölen und pflanzlichen und tierischen Ölen verwendet werden. Eine Mischung aus Jojobaester, Ethylhexyloleat und Di-Ethylhexylsebacat hat sich als besonders gut geeignet erwiesen.
  • Das erfindungsgemäße Treibstoffgemisch enthält weiterhin vorzugsweise mindestens ein übliches Additiv, das als Alterungsschutz dient. Bevorzugt enthält das Additiv Amine und/oder flüssige Aminophenole, wodurch ein besonders guter Alterungsschutz für die Gasphase erreicht wird. So kann als Additiv ein handelsübliches Additiv, bestehend aus einer Kombination flüchtiger, linearer und aromatischer Amine mit flüssigen Aminophenolen in Isopropanol gelöst, verwendet werden (im Handel unter der Bezeichnung Additiv-Package MR 89119 von der Fa. TUNAP erhältlich). Vorzugsweise liegt die Menge an Additiv im Bereich von 50 - 1000 ppm, bezogen auf das Gewicht des Gemisches.
  • Weiterhin kann das Treibstoffgemisch übliche Zusätze wie Oxidationsinhibitoren, Stockpunktserniedriger, Viskositäts-Index-Verbesserer, Detergenzien, Dispergentien sowie Korrosionsinhibitoren enthalten. Ggf. können weiterhin aschefreie Zusätze zur Vermeidung von Ablagerungen zugemischt werden.
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Treibstoffgemisches wird mindestens ein Öl, welches gegebenenfalls mindestens ein Additiv enthält, in einem Behälter unter Druck vorgelegt und ein Gasgemisch aus einem C3- und/oder C4.-Alkan zugegeben. Es bildet sich dabei eine flüssige Phase und im oberen Teil des Behälters eine Gasphase. Bei der Anwendung unter Druckminderung verdampft die flüssige Phase entsprechend nach.
  • Das erfindungsgemäße Treibstoffgemisch eignet sich besonders gut zur Verwendung für Zweitaktmotoren.
  • Die Beispiele erläutern die Erfindung.
    • Beispiel 1
  • Es wurde ein Treibstoffgemisch mit den folgenden Komponenten bereitet:
    • a) 98 Gewichtsteile Propan/Butan im Verhältnis 1 : 1
    • b) 2 Gewichtsteile einer Mischung Trimethylolpropan-tri-Fettsäureester und Jojobaester (Mischungsverhältnis in Gewicht: 90:10),
    • c) 250 ppm Additiv (ADDITIV-PACKAGE MR 89119, der Fa. TUNAP)
  • Das Öl wurde mit dem Additiv vermischt und in einen Behälter gegeben. Anschließend wurde das Gasgemisch unter Druck zugegeben.
    • Beispiel 2
  • Es wurde ein Treibstoffgemisch auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit den folgenden Komponenten bereitet:
    • a) 98 Gewichtsteile Butan
    • b) 2 Gewichtsteile einer Mischung aus Jojobaester, Ethylhexyloleat und Di-Ethylhexylsebacat (Mischungsverhältnis in Gewicht: 5:30:65)
    • c) 250 ppm Additiv (MR 89119 der Fa. TUNAP)
    Beispiel 3
  • Es wurde ein Treibstoffgemisch auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit den folgenden Komponenten bereitet:
    • a) 99 Gewichtsteile eines Gasgemisches Propan/Butan im Verhältnis 1 : 1
    • b) 1 Gewichtsteil Glycerin-tri-caprylat
    • c) 100 ppm Additiv (MR 89119 der Fa. TUNAP)
  • Die in den Beispielen 1 bis 3 hergestellten Treibstoffgemische zeigten bei der Verwendung in Zweitaktmotoren weniger schädliche Abgase als Benzin-Ölgemische.

Claims (11)

1. Flüssiges Treibstoffgemisch, enthaltend ein C3-und/oder mindestens ein C4-Alkan und mindestens einen Ölzusatz aus der Gruppe der biologisch abbaubaren Syntheseöle und/oder pflanzlichen Öle und/oder tierischen Öle, wobei das Gewichtsverhältnis Ölzusatz : Alkan im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 250 liegt, sowie gegebenenfalls mindestens ein Additiv.
2. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Ölzusatz und Additiv einen Stockpunkt von höchstens -35°C besitzt.
3. Treibstoffgemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Ölzusatz und Additiv einen Stockpunkt von -40 bis -50°C besitzt.
4. Treibstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Syntheseöl mindestens ein Polymerisatöl umfaßt.
5. Treibstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Syntheseöl mindestens ein Polyetheröl umfaßt.
6. Treibstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Syntheseöl mindestens ein Esteröl umfaßt.
7. Treibstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Esteröl mindestens einen Monoester und/oder mindestens einen Diester und/oder mindestens einen Triester und/oder mindestens einen Polyester umfaßt.
8. Treibstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv Amine und/oder flüssige Aminophenole enthält.
9. Treibstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Additiv im Bereich von 50 - 1000 ppm, bezogen auf das Gewicht des Gemisches, liegt.
10. Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Treibstoffgemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ölzusatz, gegebenenfalls zusammen mit mindestens einem Additiv, in einem Behälter vorgelegt und ein C3- und/oder mindestens ein C4-Alkan unter Druck zugegeben wird.
11. Verwendung des flüssigen Treibstoffgemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für Zweitaktmotoren.
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