BE1030486B1

BE1030486B1 - Brandstofadditief

Info

Publication number: BE1030486B1
Application number: BE20225314A
Authority: BE
Inventors: Gijsbertus Cornelis Spruijt
Original assignee: Wrt B V
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-12-05
Also published as: BE1030486A1

Abstract

Brandstofadditief dat hoofdzakelijk bestaat uit een mengsel van (a) 37-38 % v/v MMT; (b) 13-12 % v/v MTBE; (c) 24-26 % v/v ferroceen, en (d) 24-26 % v/v tolueen, opgeteld tot 100%.

Description

Titel: Brandstofadditief

Technisch Gebied

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een brandstofadditief ter verbetering van de octaankwaliteit van een brandstofsamenstelling. Het gaat ook om de brandstofsamenstelling.

Achtergrond

Brandstofadditieven, voor brandstofsamenstelling geschikt voor verbranding in een (auto)motor, zijn bekend. Brandstoffen, met name benzinebrandstoffen, hebben in de loop der jaren veel veranderingen ondergaan om de motorprestaties te verbeteren en de motoremissies te verminderen. Veel octaanverhogende verbindingen die worden gebruikt voor het verbeteren van de motorprestaties en het uitbreiden van de brandstoftoevoer, zoals tetraethyllood, aromatische verbindingen, methylcyclopentadienylmangaantricarbonyl (‘MMT”), methyl-tertiaire butylether ("MTBE") en andere dergelijke additieven, hebben uitstekende prestaties laten zien.

Het octaangetalverhogende effect dat wordt vertoond door interne verbrandingsmotoren, bijvoorbeeld motoren met vonkontsteking, is algemeen bekend in de techniek. Als de motor wordt gebruikt met een benzinebrandstof die een lager octaangetal heeft dan de minimumvereiste voor de motor, kan "kloppen" optreden. Kloppen vindt plaats wanneer een benzinebrandstof spontaan en voortijdig ontbrandt of ontploft in de motor voordat de bougie de ontsteking in gang heeft gezet. Dit effect valt samen met de vorming van afzettingen in de buurt van de verbrandingskamer van de motor.

Verschillende additieven kunnen, wanneer ze aan koolwaterstofbrandstoffen worden toegevoegd, de vorming van afzettingen voorkomen of verminderen, of gevormde afzettingen verwijderen of wijzigen in de verbrandingskamer en op aangrenzende oppervlakken zoals inlaatkleppen, poorten en bougies, wat op zijn beurt een afname van het vereiste octaangetal veroorzaakt. Van MMT is bijvoorbeeld bekend dat het een effectief antiklopmiddel is (zie de

Amerikaanse octrooischriften 2.818.417; 2.839.552 en 3.127.351).

ASTM D2699 is de standaard testmethode voor onderzoeksoctaangetal (“Research Octane

Number”, ook bekend als RON) van motorbrandstoffen met vonkontsteking. Deze laboratoriumtestmethode omvat de kwantitatieve bepaling van de klopclassificatie van vloeibare motorbrandstof met vonkontsteking in termen van RON,, inclusief brandstoffen die tot 25 % v/v ethanol bevatten. De monsterbrandstof wordt getest met behulp van een gestandaardiseerde eencilinder, viertaktcyclus, variabele compressieverhouding, carburateur,

CFR-motor die draait in overeenstemming met een gedefinieerde reeks bedrijfsomstandigheden. De O.N. schaal wordt bepaald door de volumetrische samenstelling van PRF-blends. De klopintensiteit van de monsterbrandstof wordt vergeleken met die van een of meer PRF-mengsels. De O.N. van de PRF-blend die overeenkomt met de K.I. van de monsterbrandstof geeft de RON weer.

Typische commerciële brandstoffen die voor motoren met vonkontsteking worden geproduceerd, scoren in het 88 tot 101 RON. bereik.

WRT BV in Nederland heeft een reeks additieven ontwikkeld die brandstoffen verbeteren door hun kwaliteit, prestatie, veiligheid of hantering te verbeteren. Een benzine met een RON van 89,6 kan bijvoorbeeld worden verbeterd tot 91,6 door toevoeging van 150 ppm van een additief bestaande uit 50 vol.% ferroceen en 50 vol.% tolueen. Dezelfde brandstof kan worden verbeterd tot 92,4 met 150 ppm MMT.

De behoefte blijft echter bestaan om additieven te vinden die een verbeterde RON. verschaffen en dit kosteneffectief doen.

Samenvatting van de uitvinding

De onderhavige uitvinding verschaft een brandstofadditief die in hoofdzaak bestaat uit een mengsel van: (a) 37-38% v/v methylcyclopentadienylmangaantricarbonyl (MMT); (b) 13-12% v/v methyl-tert-butylether (MTBE); (c) 24-26 % v/v ferroceen, en (d) 24-26 % v/v tolueen, opgeteld tot 100%.

Ook wordt een brandstofsamenstelling verschaft die het brandstofadditief omvat.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

Samenstellingen van brandstofadditieven en hun toepassingen zijn bekend.

Methylcyclopentadienylmangaantricarbonyl (MMT) en bis(n5-cyclopentadienyl)ijzer (ferroceen) zijn bekend.

Verrassenderwijs is een synergetisch mengsel gevonden, waarbij de 4 componenten net zo goed presteren, en tegen lagere kosten, dan een additief op basis van ferroceen/tolueen of een additief op basis van MMT. Het presteert zelfs beter dan een mengsel van ferroceen/tolueen en MMT.

Het brandstofadditief van de onderhavige uitvinding bestaat in hoofdzaak uit de 4 componenten (a)-(d), opgeteld tot 100%. Het bereik waar het synergetische effect is gevonden is smal. De volumehoeveelheid MMT versus MTBE is bij voorkeur ongeveer 3:1.

Met andere woorden, het brandstofadditief omvat bij voorkeur een hoeveelheid MMT die 37,5% viv is en een hoeveelheid MTBE die 12,5% v/v is. De volumehoeveelheid ferroceen versus tolueen is bij voorkeur ongeveer 1:1. Met andere woorden, het brandstofadditief omvat bij voorkeur een hoeveelheid ferroceen die 25% v/v is en een hoeveelheid tolueen die 25% v/v is. De uitdrukking "ongeveer" omvat kleine afwijkingen tot 0,5% v/v, bij voorkeur tot 0,2%

VN.

Het brandstofadditief van de onderhavige uitvinding kan worden toegevoegd aan een basisbrandstof, bij voorkeur een brandstof voor motoren met vonkontsteking, met meer voorkeur een benzinebasisbrandstof. Afhankelijk van de basisbrandstof kunnen conventionele hoeveelheden worden gebruikt. De brandstofsamenstelling kan bijvoorbeeld 20 tot 1000 ppm (“parts per million”) omvatten, bij voorkeur 100 tot 500 ppm van het brandstofadditief ten opzichte van de brandstofsamenstelling.

Als het onderzoeksoctaangetal van een brandstofsamenstelling moet worden verhoogd, dan kan het gebruik van het brandstofadditief van de onderhavige uitvinding helpen. De huidige uitvinding beschrijft daarom ook een werkwijze voor het verhogen van het onderzoeksoctaangetal van een brandstofsamenstelling door toevoeging van het brandstofadditief van de onderhavige uitvinding aan een basisbrandstof

Voorbeelden

Voor de volgende voorbeelden werd een Westafrikaanse brandstof ("West African Fuel",

WAF)-type benzine gebruikt in een gestandaardiseerde eencilinder, viertaktcyclus, variabele compressieverhouding, carburateur, CFR-motor die liep in overeenstemming met een gedefinieerde reeks bedrijfsomstandigheden uiteengezet in ASTM D2699: 91,6.

De RON van de basisbrandstof is weergegeven in de onderstaande tabel. In vergelijkend experiment 1 werd 150 ppm van een additief bestaande uit MMT aan de basisbrandstof toegevoegd. Dit verhoogde de RON aanzienlijk, maar tegen een hogere prijs. MMT is erg duur. In vergelijkend experiment 2 werd 150 ppm van een mengsel bestaande uit 50 MMT + 5 ferroceen + 45 tolueen (in v/v%) aan de basisbrandstof toegevoegd. Ook dit verhoogde de

RON aanzienlijk, maar opnieuw tegen een hoge prijs. Het veranderen van de verhouding van deze additieven liet geen verbeterde prestatie zien.

In vergelijkend experiment 3 wordt een hoeveelheid MMT vervangen door MTBE. Hoewel deze blend nog steeds een verbetering laat zien ten opzichte van de basisolie, lijkt het erop dat de vervanging van de MMT door MTBE tot een mindere verbetering leidt. Dit zou erop wijzen dat de vervanging van MMT door MTBE niet helpt. Verrassenderwijs wordt bij het vervangen van ongeveer een kwart van de MMT door MTBE, met andere woorden zelfs meer

MMT, dezelfde hoge prestaties als in vergelijkend experiment 2 bereikt, maar tegen een lagere prijs. Dit is experiment 4 in de onderstaande tabel.

Tabel 1 (relatieve hoeveelheden in % v/v)

Additief (150 ppm op basisbrandstof) [RON [ee] em 50 MMT + 5 ferroceen + 45 tolueen 11818 40 MMT + 10 MTBE + 25 ferroceen + 25 tolueen MZ 37.5 MMT + 12.5 MTBE + 25 ferroceen + 25 tolueen 1818

De bovenstaande resultaten illustreren het verrassende synergetische effect, tegen lagere kosten.

Claims

CONCLUSIES BE2022/5314

1. Brandstofadditief dat hoofdzakelijk bestaat uit een mengsel van (a) 37-38 % v/v MMT; 5 (b) 13-12 % v/v MTBE; (c) 24-26 % v/v ferroceen, en (d) 24-26 % v/v tolueen, opgeteld tot 100%.

2. Brandstofadditief volgens conclusie 1, waarbij de hoeveelheid MMT 37,5% v/v is en de hoeveelheid MTBE 12,5% v/v is.

3. Brandstofadditief volgens conclusie 1 of 2, waarbij de hoeveelheid ferroceen 25% v/v is en de hoeveelheid tolueen 25% v/v is.

4. Brandstofsamenstelling omvattende een brandstofadditief zoals gedefinieerd in een van de conclusies 1 tot 3 en een basisbrandstof.

5. Brandstofsamenstelling volgens conclusie 4, waarbij de basisbrandstof een benzinebasisbrandstof is.

6. Brandstofsamenstelling volgens conclusie 4 of 5, omvattende 100-500 ppm van het brandstofadditief ten opzichte van de brandstofsamenstelling.

7. Gebruik van het brandstofadditief volgens een van de conclusies 1-3, voor het verhogen van het onderzoeksoctaangetal (RON) van een brandstofsamenstelling.

8. Werkwijze voor het verhogen van het onderzoeksoctaangetal van een brandstofsamenstelling door toevoeging van het brandstofadditief volgens een van de conclusies 1-3 aan een basisbrandstof.