AT854U1

AT854U1 - ENVIRONMENTALLY FRIENDLY FUEL

Info

Publication number: AT854U1
Application number: AT0025095U
Authority: AT
Original assignee: Hejda Richard; Kosik Karel Dipl Ing; Dostalek Jaromir Dr
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 1996-06-25
Also published as: CH689331A5; CZ2193U1; HUT74978A; FI952399A; HU9501444D0; FI952399A0; SK28095A3; DE29507404U1; SK279692B6; HU218297B

Description

AT 000 854 UlAT 000 854 Ul

Die Erfindung betrifft einen umweltfreundlichen Kraftstoff der neuen Generation der vollständig das zum Betreiben von Dieselmotoren benutzte Kohlenwasserstoffgemisch, allgemein als Dieselöl bekannt, ersetzt, und der auf Basis von biologisch zerlegbaren Stoffen, insb. von Methylestern ungesättigter Fettsäuren pflanzlichen Ursprungs und einem synthetischen Gemisch von aliphatischen Kohlenwasserstoffen geschafft wird.The invention relates to an environmentally friendly fuel of the new generation which completely replaces the hydrocarbon mixture used to operate diesel engines, generally known as diesel oil, and which is based on biologically decomposable substances, in particular methyl esters of unsaturated fatty acids of vegetable origin and a synthetic mixture of aliphatic hydrocarbons is done.

Stand der TechnikState of the art

In der letzten Zeit werden in Europa sowie in aller Welt alternative Energiequellen entwickelt, die im ständig grösseren Masse die klassischen fossilen Kraftstoffe ersetzen sollten. Zu den häufigsten Tätigkeiten in dieser Richtung gehören die Forschung, Entwicklung und Produktion der Diselkraftstoffe auf Basis von Methylestern ungesättigter Fettsäuren pflanzlichen Ursprungs. In unseren klimatischen Bedingungen zählt zu den bedeutesten Rohstoffen für Produktion von Methylestern ungesättigter Fettsäuren unbestritten Raps, gegebenfalls Sonnenblume oder Mais. Zu den Hauptvorteilen der umweltfreundlichen Kraftstoffe auf Basis von Methylestern ungesättigter Fettsäuren gehören schnelle biologische Zerlegbarkeit, geringer Schwefelgehalt, Abwesenheit in Abgasen von aromatischen und insb. polyaromatischen Kohlenwasserstoffen sowie nicht unerheblich niedrigere Rauchbildung bei der Verbrennung im Gegensatz zu den klassischen Kraftstoffen. Weiterer Vorteil der umweltfreundlichen Kraftstoffe auf Basis von Methylestern ungesättigter Fettsäuren ist ihre praktisch ausgeglichene Kohlenstoffgehaltbilanz, da während des ganzen Produktionsverfahrens durch, beginnend mit der Bioproduktion ursprünglicher pflanzlicher ungesättigter Fettsäurenquellen bis zur Verbrennung des umweltfreundlichen Kraftstoffs im Dieselmotor eine Überproduktion von C02 nicht vorkommt, was aus dem Gesichtspunkt des Glashauseffektes eine günstige Voraussetzung darstellt. Nicht vernachlässigter Vorteil besteht auch im Beitrag zur sinnvollen Ausnutzung von Anbauflächen bei der Produktion der biologischen Rohstoffe für die Herstellung der umweltfreundlichen Kraftstoffen.In recent times, alternative energy sources have been developed in Europe and around the world, which should replace the classic fossil fuels to an ever greater extent. The most common activities in this direction include research, development and production of disel fuels based on methyl esters of unsaturated fatty acids of vegetable origin. In our climatic conditions, one of the most important raw materials for the production of methyl esters of unsaturated fatty acids is rape, possibly sunflower or maize. The main advantages of environmentally friendly fuels based on methyl esters of unsaturated fatty acids include rapid biodegradability, low sulfur content, absence in the exhaust gases of aromatic and especially polyaromatic hydrocarbons as well as a not inconsiderably lower smoke formation during combustion in contrast to classic fuels. Another advantage of environmentally friendly fuels based on methyl esters of unsaturated fatty acids is their practically balanced carbon content balance, because over the entire production process, from the bio-production of original vegetable unsaturated fatty acid sources to the combustion of the environmentally friendly fuel in the diesel engine, an overproduction of C02 does not occur, which is due to the From the point of view of the greenhouse effect represents a favorable requirement. A not neglected advantage is the contribution to the sensible use of acreage in the production of biological raw materials for the production of environmentally friendly fuels.

In der Tschechischen Republik sowie in anderen europäischen Ländern - beispielweise in Deutschland, Frankreich, Österreich u.a. wird als Hauptrohstoff zur Herstellung der umweltfreundlichen Kraftstoffen der Methylester ungesättigter, im Rapsöl enthaltener, Fettsäuren angewendet. Die für die Dieselmotoren hergestellten oder in diesen genutzten Kraftstoffe auf Basis von Methylestern 2 AT 000 854 Ul ungesättigter Fettsäuren erreichen aber nicht die geforderten technischen Parametern mit welchen sie im grossen Maßstab als ein gleichwertiger Ersatzstoff für die klassischen Treibstoffe eingesetzt werden könnten. Hauptnachteile der bisherigen umweltfreundlichen Kraftstoffe auf Basis von Methylestern ungesättigter Fettsäuren pflanzlichen Ursprungs sind hohe3> ichte, höhere Aziditätsnummer (mit negativer Wirkung auf das Kraftstoffsystem), saisonale Anwendbarkeit wegen verhältnismässig höherer Temperatur der Filtrierfähigkeit und insbesondere niedrige Motorleistung. Wegen dieser Nachteile werden die gegenwärtigen Möglichkeiten der Ausnutzung dieser umweltfreundlichen Kraftsstoffe auf deren Anwendung als Treibstoffe für landwirtschaftliche Technik begrenzt.In the Czech Republic and in other European countries - for example in Germany, France, Austria etc. is used as the main raw material for the production of the environmentally friendly fuels of the methyl esters of unsaturated fatty acids contained in rapeseed oil. The fuels produced for or used in the diesel engines based on methyl esters 2 AT 000 854 Ul unsaturated fatty acids do not meet the required technical parameters with which they could be used on a large scale as an equivalent substitute for the classic fuels. The main disadvantages of the previous environmentally friendly fuels based on methyl esters of unsaturated fatty acids of vegetable origin are high3 > higher acidity number (with a negative effect on the fuel system), seasonal applicability due to relatively higher temperature of the filterability and in particular low engine power. Because of these disadvantages, the current possibilities of using these environmentally friendly fuels are limited to their use as fuels for agricultural technology.

Erfindunasoemässe technische LösungInventional technical solution

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile von gegenwärtigen umweltfreundlichen Kraftstoffen für Dieselmotoren auf Basis der Methylester ungesättigter Fettsäuren pflanzlichen Ursprungs, insbesondere deren ungünstige Leistungsparametern, zu vermeiden und gleichzeitig alle bejahenden Beschaffenheiten der umweltfreundlichen Kraftstoffe beizubehalten. Das Fertigprodukt soll dabei in vollem Masse den Erfordernissen auf Dieselkraftstoff für Motoren der Gruppe 22B gemäss zuständigen Normen (CSN 6506, PND 82-005-87) entsprechen.The invention has for its object to avoid the above-described disadvantages of current environmentally friendly fuels for diesel engines based on the methyl esters of unsaturated fatty acids of vegetable origin, in particular their unfavorable performance parameters, and at the same time to maintain all affirmative properties of the environmentally friendly fuels. The finished product should fully meet the requirements for diesel fuel for Group 22B engines in accordance with the relevant standards (CSN 6506, PND 82-005-87).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäs dadurch gelöst, dass der Kraftstoff 35 bis 55 Volumenprozent von Methylestern ungesättigter und gesättigter Säuren insbesondere der Palmitin-, Stearin-, Linol-, Linolen-, Eikosan- und Erukasäure pflanzlichen Ursprungs mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen in einer Molekül, im einzelnen oder im Gemisch 15 bis 65 Volumenprozent eines aliphatischen n-Alkans mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen in einer Molekül und/oder im einzeln oder im Gemisch 1 bis 65 Volumenprozent eines aliphatischen 1-Alkens mit 8 bis 18 Kohlenstof fatomen in einer Molekül enthält.This object is achieved according to the invention in that the fuel contains 35 to 55 percent by volume of methyl esters of unsaturated and saturated acids, in particular palmitic, stearic, linoleic, linolenic, eikosanic and erucic acids of vegetable origin with 16 to 22 carbon atoms in one molecule, in contains individually or in a mixture from 15 to 65 percent by volume of an aliphatic n-alkane with 10 to 20 carbon atoms in one molecule and / or individually or in a mixture from 1 to 65 percent by volume of an aliphatic 1-alkene with 8 to 18 carbon atoms in one molecule.

Vorteilweise kann der umweltfreundliche Kraftstoff zuzüglich bis 30 bis 30 Volumenprozent eines einbasischen Alkohols mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Molekül oder ein Gemisch solcher Alkoholen enthalten.Advantageously, the environmentally friendly fuel can contain up to 30 to 30 percent by volume of a monobasic alcohol with 4 to 6 carbon atoms in the molecule or a mixture of such alcohols.

Der umweltfreundliche Kraftstoff kann vorzugsweise darüber hinaus bis 65 Volumenprozent eines Gemisches gesättigter Kohlenwasserstoffe ( von denen 90% an Volumengehalt den Siedepunkt von 350 °C nicht überschreiten und welche als Erdölmittelfraktion bezeichnet werden und deren Schwefelgehalt höchstens 0,010 Gewichtprozent beträgt, enthalten. 3 AT 000 854 UlThe environmentally friendly fuel can preferably also contain up to 65 percent by volume of a mixture of saturated hydrocarbons (of which 90% by volume does not exceed the boiling point of 350 ° C. and which are referred to as petroleum middle fraction and whose sulfur content is at most 0.010 percent by weight. 3 AT 000 854 Ul

Unter dem Termin Methylester ungesättigter Fettsäuren pflanzlichen Ursprungs ist gemeint ein Gemisch von organischen Stoffen, das durch Reesterifikation von Pflanzenölen insbesondere des Rapsöls /das neben der) ungesättigten Fettsäuren auch gesättigte Fettsäure enthält, hergestellt wird.The term methyl ester of unsaturated fatty acids of plant origin means a mixture of organic substances which is produced by reesterifying vegetable oils, in particular rapeseed oil / which, in addition to the) unsaturated fatty acids, also contains saturated fatty acids.

Dieses Gemisch weisst die.P ichte von 850 bis 890 kg/m3, Entflammungspunkt PM 120 bis 170 °C, Viskosität 6 bis 9 mPa bei 20 °C, Destillationsbeginn nach ASTM D86 vom 250 bis 330 °C und Destillationsende vom 350 bis 370 °C auf.This mixture has a density of 850 to 890 kg / m3, flash point PM 120 to 170 ° C, viscosity 6 to 9 mPa at 20 ° C, start of distillation according to ASTM D86 from 250 to 330 ° C and end of distillation from 350 to 370 ° C on.

Der umweltfreundliche Kraftstoff für Dieselmotoren wird durch einfache Vermischung einzelner Komponenten in beliebiger Reihenfolge erhalten. Die Homogenisation des Gemisches wird durch hydrodynamische Zugabe einzelner Komponenten während der Dosierung bzw. durch Durchrühren des Endgemisches erreicht. DasThe environmentally friendly fuel for diesel engines is obtained by simply mixing individual components in any order. The mixture is homogenized by hydrodynamically adding individual components during metering or by stirring the final mixture. The

Fertigprodukt ist eine homogene, klare gelbliche bis rötliche Flüssigkeit, wobei die Intensität der Färbung vom Gehalt einzelner Komponenten im Gemisch abhängig ist. Das Fertigprodukt ist mit klassischen Treibstoffen für alle Typen der Dieselmotoren unbegrenzt mischbar.The finished product is a homogeneous, clear yellowish to reddish liquid, whereby the intensity of the color depends on the content of individual components in the mixture. The finished product can be mixed with classic fuels for all types of diesel engines without limit.

Tabelle der ModellprobenTable of model samples

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Tabelle mitThe invention is illustrated in the following table

Ausführungsbeispielen von mehreren Modellproben näher erläutert.Exemplary embodiments of several model samples explained in more detail.

Probebezeichnung A B .C D E F G HSample designation A B .C D E F G H

Zusammensetzung einzelner Komponenten /Volumenprozent/Composition of individual components / volume percent /

Methylester ungesättigter Fettsäuren pflanzlichen Ursprungs 35Methyl esters of unsaturated fatty acids of vegetable origin 35

Gemisch aliphatischer n-Alkanen 0 C10 bis C20Mixture of aliphatic n-alkanes 0 C10 to C20

Gemisch aliphatischer 1-Alkenen C, bis Cjg 0Mixture of aliphatic 1-alkenes C to Cjg 0

Gemisch einbasischer Alkoholen C4 bis C« 0Mixture of monobasic alcohols C4 to C «0

Schwefellose Erdölmittelfraktion 65 40 0 30 0 30 35 35 55 35 35 45 45 36 20 65 0 0 20 14 5 0 65 10 0 0 0 0 0 30 0 15 20 0 0 15 4 AT 000 854 UlSulfurless petroleum medium fraction 65 40 0 30 0 30 35 35 55 35 35 45 45 36 20 65 0 0 20 14 5 0 65 10 0 0 0 0 0 30 0 15 20 0 0 15 4 AT 000 854 Ul

Die nachstehende Tabelle zeitgt eine Zusammenstellung von qualitativen Kennziffern eines klassischen Dieselkraftstoffs NM 22 B1 (ÖSN 65 6506, PND 82-005-87) zu den Ausführungsbeispielen H,B,C und D (Modellproben) des umweltfreundlichen Kraftstoffs:The table below shows a compilation of qualitative indicators of a classic diesel fuel NM 22 B1 (ÖSN 65 6506, PND 82-005-87) for the examples H, B, C and D (model samples) of the environmentally friendly fuel:

Probebezeichnung NM22B H B C D T) iebte bei20C° kg/mJ S05-835 834,9 833,6 805,1 811,1 Zetanindex (Lab) min. 42 50,2 55,7 60,4 60,3 Destillationsprüfung.: 15 15 3 3 3 Umdestüliening bis 170 °C max. Umdestülienmg bis 350 °C max. 90 99 99 99 99 Viskosität bei 20 °C mm2/s 2,5-2,6 4,51 4,13 3,2 3,42 Ausgeschiedene Paraffine - Temp. °C max -16 -16 -22 -16 Erstarrungspunkt °C max -22 -26 -24 -28 -28 Entflammungspunkt PM1 °C max 56 58 62 62 61 Schwefelgehalt - %Gew. max 0,15 <0,01 <0,01 <0,01 <0.01 Wassergehalt - % Gew max Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Gehalt an mechanischen Unreinigkeiten max 0,005 Spuren Spuren Spuren Spuren C onradson-Karbonisationsrest davon 10% Rest - %Gew max 0,1 0,01 0,01 0,01 0,01 Aziditätsnummer mgKOH/g max 0,1 0,10 0,08 0,01 0,02 Heizwert1 kJ/kg 42 500 43341 41621 42341 41395 11 Der zulässige Entflammungspunkt im Vertrieb beträgt 56 °C 21 InformationswertSample designation NM22B H B C D T) at 20C ° kg / mJ S05-835 834.9 833.6 805.1 811.1 Zetan index (rennet) min. 42 50.2 55.7 60.4 60.3 Distillation test: 15 15 3 3 3 Umdestüliening up to 170 ° C max. Change up to 350 ° C max. 90 99 99 99 99 Viscosity at 20 ° C mm2 / s 2.5-2.6 4.51 4.13 3.2 3.42 Eliminated paraffins - Temp. ° C max -16 -16 -22 -16 Freezing point ° C max -22 -26 -24 -28 -28 Flash point PM1 ° C max 56 58 62 62 61 Sulfur content -% wt. max 0.15 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 water content -% wt max traces traces traces traces content of mechanical impurities max. 0.005 traces traces traces C onradson carbonization residue thereof 10% rest -% wt max 0.1 0.01 0.01 0.01 0.01 acidity number mgKOH / g max 0.1 0.10 0.08 0.01 0.02 calorific value 1 kJ / kg 42 500 43341 41621 42341 41395 11 The permissible ignition point in sales is 56 ° C 21 information value

Aus den Analysenergebnissen geht hervor, dass alle Modellproben (Ausführungsbeispiele) in vollem Masse den vorgeschriebenen qualitativen Voraussetzungen für einen Dieselkraftstoff entsprechen und darüber hinaus in manchen Parametern dem klassischen Dieselöl NM 22B (CSN 65 6506, PND 82-005-87) überlegen sind. Es handelt sich insbesondere um solche Werte, wie Schwefelgehalt, Zetanindex, Conradsons-Karbonisierungsrest sowie Aziditätsnummer und insb. Erstarrungspunkt. Diese Beschaffenheiten bestimmen den umweltfreundlichen Kraftstoff zu einem weitreichenden Einsatz in der Industrie während des ganzen Jahres durch unter üblichen Klimatisationsbedingungen voraus, d.h., dass der umweltfreundliche Kraftstoff auch im Winter ohne weitere Änderungen bis Temperatur von -25 °C einsatzbereit ist 5 AT 000 854 UlThe analysis results show that all model samples (exemplary embodiments) fully meet the prescribed qualitative requirements for a diesel fuel and are also superior in some parameters to the classic diesel oil NM 22B (CSN 65 6506, PND 82-005-87). In particular, these are values such as sulfur content, zetane index, Conradson's carbonization residue and acidity number and especially the solidification point. These properties determine the environmentally friendly fuel for extensive use in industry all year round by using the usual climatic conditions, i.e. that the environmentally friendly fuel is ready for use even in winter without any changes down to a temperature of -25 ° C 5 AT 000 854 Ul

Gewerbliche Anwendbarkeit -Industrial applicability -

Der umweltfreundliche Kraftstoff ist vorzugsweise als ganzjähriger vollwertiger Ersatz des Dieselöls anwendbar, insbesondere in den Fällen, wo die Umwelt, zum Beispiel eine hygienische Trinkwasserquellen-Schutzzone, Landschaftsschutzgebiete und Nationalparks, Landwirtschafts- und Forstwirtschaftsproduktion usw., durch Verwendung von klassischen Dieselkraftstoffen in Gefahr einer schwerwiegenden Beschädigung ausgesetzt wird. Da sich um einen vollwertigen Ersatz des Dieselöls mit erheblich besseren Abgaszusammensetzung, insbesondere hinsichtlich des Gehaltes an aromatischen Kohlenwasserstoffen, polyaromatischenThe environmentally friendly fuel can preferably be used as a full-fledged substitute for diesel oil, especially in cases where the environment, e.g. a hygienic drinking water protection zone, landscape protection areas and national parks, agricultural and forestry production, etc., by using classic diesel fuels at risk of serious damage Exposed to damage. Because it is a full substitute for diesel oil with a significantly better exhaust gas composition, especially with regard to the content of aromatic hydrocarbons, polyaromatic

Kohlenwasserstoffen und Schwefeloxiden handelt, bietet sich eine eindeutige Möglichkeit, diesen in den Dieselmotoren fürHydrocarbons and sulfur oxides, there is a clear possibility of using them in diesel engines

Stadtomnibuse, vorzugsweise in grossen städtischen Ballungsgebieten ✓ und Industriezentren einzusetzen. 6City omnibuses, preferably in large urban areas ✓ and industrial centers. 6

Claims

AT 000 854 Ul CLAIMS 1. Environmentally friendly fuel characterized in that it contains 35 to 55 percent by volume of methyl esters of unsaturated and saturated acids, in particular palmitic, stearic, linoleic, linolenic, eikosanic and erucic acids of vegetable origin with 16 to 22 carbon atoms in the molecule, individually or in a mixture 15 to 65 volume percent of an aliphatic n-alkane with 10 to 20 carbon atoms in the molecule and / or individually or in a mixture 1 to 65 volume percent of an aliphatic 1-alkene with 8 to 18 carbon atoms in the molecule contains.

2. The environmentally friendly fuel according to claim 1, characterized in that it also contains up to 30 volume percent of a monobasic alcohol with 4 to 6 carbon atoms in the molecule or a mixture of such alcohols.

3. The environmentally friendly fuel according to claim 1 and 2, characterized in that this plus up to 65 percent by volume of a mixture of saturated hydrocarbons (of which 90% in volume content does not exceed the boiling point of 350 ° C and which are referred to as petroleum middle fraction and their total sulfur content is at most 0.010 weight percent 7