BRPI1000817A2 - combustìvel diesel a base de etanol - Google Patents

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Abstract

COMBUSTìVEL DIESEL A BASE DE ETANOL. Um combustível diesel a base de etanol, o qual compreende cerca de 60 até cerca de 90% de etanol, até cerca de 20%(v/v) de um éter de dialquila linear com um comprimento de cadeia de cerca de 10 até cerca de 40 assim como misturas do mesmo, e O até cerca de 30%(v/v) de acelerador de combustão.

Description

"COMBUSTÍVEL DIESEL A BASE DE ETANOL".
Campo da invenção
A presente invenção refere-se a um combustível diesel abase de etanol.
Antecedentes da invenção
Etanol está sendo usado de forma crescente como umcombustível para motores de ignição com faísca. 0combustível para motor de ignição com faísca usado emBrasil é uma mistura de etanol e gasolina em diferentesproporções. E85, o qual consiste de 85% de etanolabsoluto e 15% de gasolina, tem sido possível de se obterdurante anos em Suécia.
Um combustível a base de etanol, entretanto, não tem sidoaté agora adequado para motores diesel, em particular porduas razoes. Primeiramente, a ignição espontânea éassociada com um considerável atraso de ignição, o qual éum resultado do fato de o índice de cetano de etanol sersomente cerca de 8, enquanto índices de cetano superioresa 30 são requeridos para combustíveis diesel apropriados.
Além disso, a velocidade de combustão depois da ignição ésubstancialmente menor que em combustíveis convencionais,o qual leva a perdas de eficiência.
È conhecido o aumento da taxa de compressão do motordiesel de cerca de 17 até 18 para cerca de 28 visandomelhorar a ignição espontânea. Esta solução de motor, naqual um aumento da temperatura final ocorre, foiselecionada pela companhia Scania em Suécia. Contudo, elaleva ao aumento do esforço mecânico no motor, o qualfinalmente pode ser somente evitado por uma redução depotência. Adicionalmente, um acelerador de igniçãobaseado em derivados de glicol de polietileno altamentemoleculares, não voláteis, em uma quantidade de cerca de3 até 7% (v/v) tem que ser adicionada ao E85. Estecombustível di.e.s_e.l. também tem a marca comercial de nomeEtamax D. O uso de Etamax D leva, entretanto, a emissõesde partículas indesejadas devido à adição dos derivativosde glicol de polietileno (SAE 2004-01-1987).O uso de etoxilato de glicerol como um acelerador deignição de acordo com US 5,628,805 tem-se provado tambémdesvantajoso em relação às emissões de partículas.
Um combustível baseado em etanol, contendo compostos depolialquileno glicol como um aperfeiçoador de ignição, édescrito em EP 0 403 516. Este combustível é, porém, nãomuito efetivo e também leva a emissões de partículasindesejadas.
Sumário da invenção
A invenção é baseada no objetivo de evitar asdesvantagens acima, particularmente as emissões departículas e de prover um combustível diesel a base deetanol, o qual pode ser usado em motores dieselconvencionais.
O objetivo é alcançado por um combustível diesel a basede etanol, o qual compreende cerca de de 60 até cerca de90% (v/v) de etanol, até cerca de 20% (v/v) de um éter dedialquila linear com um comprimento de cadeia de cerca de10 até cerca de 40 e assim como misturas do mesmo, e de 0até cerca de 30% por peso de acelerador de combustão.Consequentemente, um ou mais éteres de dialquila linear,que queima/queimam substancialmente sem emissões departículas, é/são adicionados ao etanol. Somente podemser produzidas partículas de compostos orgânicos nãocombustíveis, as quais podem ser eliminadas nocatalisador de oxidação. As emissões de partículas docombustível diesel de acordo com a invenção estão abaixode cerca de 5 mg/kWh nos ciclos de teste, preferivelmenteabaixo de 2 mg/kWh nos ciclos de teste (ESC, ETC, WHDC(dieselnet.com)). O combustível diesel de acordo com ainvenção pode ser usado em motores diesel convencionais edistingue-se por um atraso de ignição baixo, uma altavelocidade de combustão e um alto valor de aquecimento. 0atraso de ignição preferivelmente não está acima de 8,5ms e muito particularmente, preferivelmente, não acima de8 ms. Além disso, o uso de um ou mais éteres de dialquilafaz com que ele possa ser distribuído com um agentedesnaturador. O combustível diesel de acordo com ainvenção é um combustível diesel de alto valor em umabase biogênica.
O éter de dialquila linear está preferivelmente presenteem uma quantidade de até cerca de 10% (v/v) ,particularmente, de preferência em uma quantidade de atécerca de 5% (v/v). Como o éter de dialquila é o mais carodos componentes contidos no combustível diesel de acordocom a invenção, é vantajoso usá-lo em quantidade tãopequena quanto possível.
Os éteres dialquila linear usados no combustível dieselde acordo com a invenção têm um comprimento de cadeia decerca de 10 até cerca de 40. Quando se conta ocomprimento de cadeia, o átomo de oxigênio é incluído. Ocomprimento de cadeia é, de preferência cerca de 10 atécerca de 30 e particularmente, de preferência, cerca dede 17 a cerca de 25. Éter dihetil, éter diheptil, éterdioctil, éter dinonil, éter didecil, éter diundecil, éterdilauril e éter dimiristil são particularmente adequados.Éter dioctil, éter didecil e éter dilauril sãoparticularmente adequados já que são os mais econômicosde serem produzidos.
O éter de dialquila tem preferivelmente somente umaligação de éter.
Prefere-se ademais que o éter de dialquila linear sejalivre de grupos de álcool.
Os éteres de dialquila linear são, de preferência, depredominantemente cadeia reta, o qual significaramificados no máximo um pouco, ou seja, contêm somenteaté três, vantajosamente até dois C1-C4 grupos alcalinos.
Os éteres de dialquila usados são preferivelmente usadoscomo solubilizadores entre etanol e o acelerador decombustão, se o último é usado. A mistura é,pref erivelmente, ainda possível a -20°C.
Etanol (absoluto) é usado em uma quantidade de cerca de60 até cerca de 95% (v/v), em particular, em umaquantidade de cerca de 65 até 85% (v/v) eparticularmente, de preferência, em uma quantidade decerca de 70 até cerca de 80% (v/v) .
O acelerador de combustão está presente em uma quantidadede cerca de 0 até cerca de 30% (v/v) , preferivelmente emuma quantidade de cerca de 2 até cerca de 25% (v/v) . Emparticular, o acelerador de combustão está presente emuma quantidade de cerca de 5 até cerca de 20% (v/v) ,muito particularmente, de preferência, em uma quantidadede cerca de 5 até cerca de 50% (v/v). Isto tem a vantagemde que enquanto retidas as propriedades desejadas, oconteúdo do caro éter de dialquila pode ser reduzido.
0 acelerador de combustão tem o objetivo de aumentar avelocidade de combustão depois da ignição. O aceleradorde combustão adicionalmente aumenta o valor deaquecimento do combustível.
O acelerador de combustão é preferivelmente selecionadode um grupo consistindo de combustíveis diesel oucomponentes de combustível de motor de ignição comfaísca.
Os combustíveis diesel são particularmente, depreferência, óleo vegetal hidrogenado, FAME, FAEE emisturas dos mesmos, já que estes podem ser misturadosparticularmente bem com etanol e também o éter dedialquila linear. O uso de FAME segundo DIN EN 12214(2004), em particular éter metílico de óleo de semente decolza (RME) , éter metílico de óleo de palma (PME) e étermetílico de óleo de soja (SME) , é particularmente muitopreferido, já que estes podem ser misturadosparticularmente bem com etanol e éter de dialquila lineare ainda aumentar o valor calorífico do combustível dieselde acordo com a invenção.
Componentes de combustível de motor de ignição comfaísca, em particular, hexano éter ou éter de petróleosão também adequados, particularmente, como aceleradoresde combustão.
Em uma concretização preferida, o combustível diesel deacordo com a invenção a base de etanol compreende cercade 60 até cerca de 80% (v/v) de etanol, cerca de 2,5 atécerca de 15% (v/v) de éter de dialquila linear assim comomisturas dos mesmos e cerca de 15% até cerca de 25% (v/v)de acelerador de combustão.
Particularmente, o combustível diesel de acordo com ainvenção a base de etanol compreende cerca de 65 atécerca de 75% (v/v) de etanol, cerca de 2,5 até cerca de12,5% (v/v) de éter de dialquila linear e cerca de 17,5até cerca de 22,5% (v/v) de acelerador de combustão.
Em uma concretização muito particularmente preferida, ocombustível diesel de acordo com a invenção a base deetanol compreende cerca de 75% (v/v) de etanol, cerca de5% (v/v) de éter de dialquila linear e cerca de 20% (v/v)de acelerador de combustão.
Se não é usado um acelerador de combustão, o combustíveldiesel de acordo com a invenção a base de etanolpreferivelmente compreende cerca de 70% (v/v) de etanol ecerca de 30% (v/v) de éter dialquila linear.
Exemplo 1 (exemplo comparativo)
O atraso de ignição e a velocidade de combustão do EtamaxD comercial convencional foi medido por um analisadoravançado de atraso de ignição de combustível (AFIDA) dacompanhia ASG, NeusaB (US 2007/0083319) (ver figura 1). Apressão de injeção foi de 800 bar, a temperatura decompartimento de 600°C, a pressão de compartimento de 50bar, o período de injeção de 600 ms e a quantidade deinjeção 22 mg.
O atraso de ignição esteve acima de 25 ms, em outraspalavras, não aconteceu nenhuma ignição.
Exemplo 2:
Os combustíveis diesel de acordo com a invenção a base deetanol, dados abaixo, foram testados analogamente aoexemplo 1 (figura 2).
Tabela, 1:
<table>table see original document page 6</column></row><table><table>table see original document page 7</column></row><table>
O atraso de ignição é reduzido em comparação com atécnica anterior (Etamax D) (Etamax D > 25 ms). Alémdisso, tem-se o fato de que a velocidade de combustão éaumentada significativamente.
Exemplo 3:
Os combustíveis diesel de acordo com a invenção*a base deetanol, dados abaixo, foram testados analogamente aoexemplo 1 (figura 3).
Tabela 2:
<table>table see original document page 7</column></row><table>
Em comparação com a técnica anterior (Etamax D), o atrasode ignição é reduzido (Etamax D > 25 ms) . Além do qualtem-se o fato de que a velocidade de combustão éaumentada significativamente. A pressão aumenta eportanto, as velocidades de combustão são mais altasquando usados o didecil éter (2) e dilauril éter (3) emcomparação com o dioctil éter (1).
Exemplo 4:
Analogamente ao exemplo 1, medições foram realizadas emmisturas com aditivos de etanol com 70% (v/v) de etanol e<table>table see original document page 8</column></row><table>
Este exemplo mostra que o acelerador de combustão pode,opcionalmente, ser completamente dispensado.

Claims (9)

1. Combustível diesel a base de etanol, caracterizadopelo fato de compreender cerca de 60 a cerca de 95% deetanol, a cerca de 20% (v/v) de um éter de dialquilalinear com um comprimento de cadeia de cerca de 10 acerca de 40 assim como misturas do mesmo, e 0 a cerca de 30%(v/v) de acelerador de combustão.
2. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o éter de dialquila linear serpresente em uma quantidade de a cerca de 10%(v/v),preferivelmente em uma quantidade de a cerca de 5%(v/v).
3. Combustível diesel, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de oacelerador de combustão ser presente em uma quantidade decerca de 2 a cerca de 25% (v/v) , pref erivelmente em umaquantidade de cerca de 5 a cerca de 20%(v/v).
4. Combustível diesel, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de oacelerador de combustão ser selecionado de combustíveldiesel ou componentes de combustíveis diesel de motor deignição com faísca.
5. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de o combustível diesel serselecionado de um grupo consistindo de óleo vegetalhidrogenado, FAME, FAEE e misturas disso.
6. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de o FAME ser um FAME segundo DINEN 14214 (2004) .
7. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de o FAME segundo DIM EN 14214(2004) ser um Ester metílico de óleo de semente de colza,um éter metílico de óleo de soja ou um éter metílico deóleo de palma.
8. Combuativel diesel, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de o componente de combustíveldiesel de motor de ignição com faísca ser éter hexano ouéter de petróleo.
9. Combustível diesel, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de oetanol ser presente em uma quantidade de cerca de 65 acerca de 85%(v/v), preferivelmente em uma quantidade decerca de 70% a cerca de 80% (v/v) .
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