Kraft- oder Heizstoff, insbesondere Treibmittel für Fahrzeugbrennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft einen Kraft- oder Heizstoff, der hauptsächlich als Treibmittel für Fahrzeugmotoren verwendbar ist.
Es sind die verschiedensten gasförmigen Betriebsstoffe für Brennkraftmasehinen, spe ziell für Fahrzeuge vorgeschlagen worden. Unter anderem hat man das beider Leucht- gasgewinnung anfallende Methan zum Be trieb von Kraftwagen benutzt,. und zwar hat man das gasförmige, hochkomprimierte Me than in Stahlflaschen auf dem Fahrzeug mit geführt.
Abgesehen davon, dass dieses Gas in seiner Herstellung verhältnismässig teuer ist und als Abfallprodukt den sehr grossen allgemeinen Kraftstoffbedarf nicht befrie digen kann, hat die genannte Verwendung dieses Gases den grossen Nachteil, dass in die Stahlflaschen nur eine verhältnismässig ge ringe Gasmenge gepresst werden kann und dass demzufolge der Aktionsradius so gering ist, dass diese Betriebsweise beispielsweise für Personenwagen überhaupt nicht in Frage kommt. Man hat dann vorgeschlagen, das Methan in verflüssigtem Zustand in entsprechenden Behältern auf dem Fahrzeug mitzuführen.
Auch dieser Vorschlag kommt für die Praxis nicht in Frage, und zwar hauptsächlieh aus dem einfachen Grunde, weil Methan bei nor maler Temperatur unter keinen Umständen, auch nicht bei sehr hohem Druck, flüssig ge halten werden kann. Es verhält sich also ähnlich wie flüssige Luft. Das in besonderen doppelwandigen, wärmeisolierenden Gefässen aufzubewahrende flüssige Methan kann dem gemäss nur ganz kurze Zeit flüssig gehalten werden.
Weiterhin hat das flüssige Methan den grossen Nachteil, dass es nicht in der für den Betrieb von Brennkraftmaschinen erforder lichen Menge verdampft werden kann, ohne dass eine erhebliche Drucksteigerung eintritt. Es ist daher das Methan nicht in gasför migem, sondern nur in flüssigem Zustand als Betriebsstoff für Verbrennungskraftmaschi- nen zu verwerten, ähnlich wie ein anderer flüssiger Treibstoff.
Es ist ferner bekannt, flüssiges Propan für Heiz- und Kochzwecke zu benutzen. Pro pan besitzt eine grosse Verdampfungswärme, und es ist daher ebenfalls nicht möglich, die zum Betrieb von Brennkraftmaschinen be nötigten gasförmigen Betriebsstoffmengen aus flüssigem Propan rasch zu entwickeln. Es hat sich gezeigt, dass wegen der hohen Verdampfungswärme im Betrieb eine starke Abkühlung der Brennstoffzuführungsleitun- gen und eine Vereisung derselben eintritt.
Versuche haben gezeigt, dass pro Stunde un- P 01 fähr nur ein m' Gas aufs flüssigem Propan gebildet werden kann.
Neben diesem schRrerwiegenden Nachteil ist noch zu berücksichtigen, @dass Propan nur in geringen Mengen bei der Kohlenverflüssi- gung anfällt, und dass die Herstellungskosten verhältnismässig hoch sind.
Die Erfindung schlägt einen neuen Kraft stoff vor, der die vorstehenden Mängel nicht aufweist und der allen Anforderungen der Praxis gerecht wird. Erfindungsgemäss ent hält der neue, insbesondere als Treibmittel für Fahrzeugmotoren verwendbare Kraft und Heizstoff vorwiegend Äthan und Me than. Der Kraft- und Heizstoff kann bei spielsweise gasförmig oder flüssig sein.
Dieser Kraftstoff kann. sehr billig aus einem in genügenden Mengen vorhandenen Rohstoff, nämlich aus Braunkohle bezw. Braunkohlenteeröl, wie im einzelnen weiter unten beschrieben, hergestellt werden. Ein Gasgemisch aus Äthan und Methan hat wei terhin den erheblichen Vorzug, dass es mit geringem Energieaufwand verflüssigt und in diesem Zustand bei normaler Temperatur und unter geringem Druck in leichten, dünnwan digen Behältern auf dem Fahrzeug mit geführt werden kann.
Gegenüber Methan und Propan hat ein verflüssigtes, hauptsächlich aus Äthan und Methan bestehendes Gemisch eine verhältnismässig. niedrige Verdampfungs- ziffer, so :dass bei der Verdampfung des flüs sigen Gemisches keinerlei Vereisungsgefahr besteht. Wie bereits angeführt, wird als Aus gangsstoff für das neue Gemisch vorzugs weise Braunkohlenteeröl verwendet, wobei in diesem Fall die billigsten Öle, also schweres Paraffinöl oder Heizöl, verwendet werden können.
Diese können zum Beispiel in einer Retorte oder dergleichen bei Temperaturen von 250 bis 700 C, je nach dem verwendeten 01, vergast, darauf durch verschiedene Reini gungsanlagen, wie zum Beispiel Teerabschei- der und Wäscher, geschickt, in einem Kühler entsprechend abgekühlt und. schliesslich in einen Gasbehälter eingeleitet werden. Dieses Gas kann dann entweder durch Komprimie ren oder durch Kühlen, zweckmässig durch beide Massnahmen zusammen, verflüssigt und in Behälter, wie zum Beispiel .dünnwandige Stahlflaschen, gefüllt werden.
Das so aus Braunkohlenteeröl erzeugte Gas enthält beispielsweise etwa 50 % Äthan, 27 Methan, 14% andere Kohlenwasserstoffe von der Formel C.Hn und noch kleine Prozent sätze von Wasserstoff, Kohlensäure, Sauer stoff und dergleichen. Die sehr schwer zu verflüssigenden Gase, insbesondere Wasser stoff und ein Teil der Kohlenwasserstoffe können abgesaugt und zweckmässig zur Be- heizung der Retorte verwendet werden.
Das zu verflüssigende Gasgemisch besteht dann im wesentlichen nur aus Athan und Methan, etwa im Mischungsverhältnis 2 : 1.
Diese Gasmischung hat den grossen Vor teil, dass sie mit geringem Energieaufwand verflüssigt werden kann, und zwar verhält sich bei der Verflüssigung diese Gasmischung im wesentlichen so, als ob nur Äthan vorhan den wäre. Es hat sich gezeigt, dass die Sätti gungstemperatur, sowie die kritische Tempe ratur und der kritische Druck dieses Äthan- Methangemisches mit den entsprechenden Werten von Äthan praktisch übereinstimmen, dass also dieses Gasgemisch bei den für Äthan geltenden Temperaturen und Drücken ver flüssigt werden kann.
Dabei wird das sich zuerst verflüssigende Äthan mit Methan ge sättigt und bindet somit das für sich allein unter normaler Temperatur nicht flüssig zu haltende Methan. Auf Grund dieses Verhaltens kann das verflüssigte Gasgemisch in leichten Behältern bei normaler Temperatur und unter ver hältnismässig geringem Überdruck, der nor mal etwa nur 4 bis 10 atü beträgt, auf bewahrt werden.
Mit .diesem Kraftstoff können die als Ver gasermotoren ausgebildeten Fahrzeugmotoren ohne besondere bauliche Veränderung betrie ben werden. Es ist lediglich in die Saug leitung für das anzusaugende Gasgemisch ein entsprechendes Ventil bezw. Drossel klappe einzuschalten. Die grösste Zahl der jetzt im Verkehr befindlichen Fahrzeug motoren kann also ohne weiteres mit dem neuen Kraftstoff betrieben werden.
Versuche haben gezeigt, dass die Leistung der Motoren ganz erheblich bei Benutzung eines Äthan- Metha.n-iGa.sgemisches als Betriebsstoff ge steigert wird, was unter anderem auf die hohe Verbrennungswärme (zirka 22000 W. E:/m3) dieses Gemisches zurückzuführen ist.
Für die hohe Verbrennungsleistung des neuen Kraftstoffes ist kennzeichnend, dass dieser mit ungewöhnlich viel Luft gemischt werden kann, nämlich in einem Mischungs verhältnis von etwa 1 : 14.
Gegenüber bei gewöhnlicher Temperatur und normalem Druck flüssigen Brennstoffen für Brennkraftmaschinen hat der neue Kraft- stoff,den Vorteil, dass der Motor stets gleich mässig betriebsbereit ist und zum Beispiel auch bei grösster Kälte anspringt. Ausserdem ist gegenüber Benzin oder dergleichen eine viel bessere Ausnutzung des gasförmigen Treibstoffes vorhanden, die durch die restlose Verbrennung gegeben ist. Ein Verrussen der Zündkerzen und der Zylinderköpfe oder eine sonstige Bildung von Rückständen tritt nicht ein, wodurch wiederum die Lebensdauer von Kolben, Ventilen usw. erhöht wird.
Der grösste Wert des neuen Kraftstoffes liegt aber darin, dass er ganz erheblich billiger als Benzin, Benzol oder dergleichen zu be schaffen ist, und dass er in grossen Mengen aus Braunkohle hergestellt werden kann. Daneben kann aber auch beispielsweise der neue Kraft- und Heizstoff aus Masut ge wonnen werden.
'\#Tie oben bereits erwähnt, kann mit dem neuen Kraft- oder Heizstoff, wenn er in ver flüssigtem Zustand vorliegt, eine höhere Lei stung als mit Benzin oder dergleichen er zielt werden. Diese Tatsache ist zum Bei spiel für Flugmotoren von besonderem Wert, da damit der Aktionsradius .der Flugzeuge erhöht werden kann.
Einen weiteren; sehr wichtigen Einfluss hat der neue Kraftstoff auf die Entwick- iung des Dieselmotorbaues. Es wird jetzt er möglicht, eine Art von Leichtdieselmotor zu schaffen, da die Entzündungstemperatur dieses Brennstoffes bedeutend niedriger als diejenige des" bisher für Dieselmotoren ver wendeten Brennstoffes ist. Aus diesem Grunde ist nicht mehr die hohe Kompres sion wie bisher erforderlich, so :dass der hohe Kompressionsdruck nunmehr wegfällt, da durch die Leistung gesteigert und ausserdem eine leichtere Bauart der Motoren ermöglicht wird.
Für ortsfeste Kraft- oder Heizanlagen ist es selbstverständlich nicht erforderlich, das Äthan-Methangemisch vor der Verwendung zu verflüssigen, sondern es kann in Gasform unmittelbar aus der Gaserzeugungsanlage verwendet werden.
Ebenso ist auch möglich, einen Generator, ähnlich dem bekannten Holzgasgenerator, für die Erzeugung des Xthan-Methangemisches auf einem Fahrzeug mitzuführen und den Motor unmittelbar mit dem gasförmigen Ge misch zu speisen.
Fuel or heating fuel, in particular propellants for vehicle internal combustion engines. The invention relates to a fuel which can be used mainly as a propellant for vehicle engines.
There are various gaseous fuels for Brennkraftmasehinen, specially proposed for vehicles. Among other things, the methane produced during the production of luminous gas has been used to power motor vehicles. The gaseous, highly compressed methane was carried on the vehicle in steel cylinders.
Apart from the fact that this gas is relatively expensive to produce and, as a waste product, cannot satisfy the very large general fuel requirement, the aforementioned use of this gas has the major disadvantage that only a relatively small amount of gas can be pressed into the steel cylinders and that consequently, the radius of action is so small that this mode of operation is out of the question, for example for passenger cars. It has then been proposed to carry the methane in the liquefied state in appropriate containers on the vehicle.
This proposal is also out of the question in practice, mainly for the simple reason that methane cannot be kept liquid at normal temperature under any circumstances, not even at very high pressure. So it behaves similarly to liquid air. The liquid methane to be stored in special double-walled, heat-insulating vessels can therefore only be kept liquid for a very short time.
Furthermore, the liquid methane has the major disadvantage that it cannot be evaporated in the amount required for the operation of internal combustion engines, without a significant increase in pressure occurring. The methane should therefore not be used in a gaseous state, but only in a liquid state, as a fuel for internal combustion engines, similar to any other liquid fuel.
It is also known to use liquid propane for heating and cooking purposes. Pro pan has a large heat of vaporization, and it is therefore also not possible to rapidly develop the gaseous fuel quantities required for operating internal combustion engines from liquid propane. It has been shown that due to the high heat of evaporation during operation, the fuel supply lines cool down considerably and they become iced up.
Tests have shown that approximately only one m 'of gas can be formed on liquid propane per hour.
In addition to this major disadvantage, it must also be taken into account that propane is only obtained in small quantities during coal liquefaction and that the production costs are relatively high.
The invention proposes a new fuel which does not have the above shortcomings and which meets all practical requirements. According to the invention, the new fuel and heating fuel that can be used in particular as a propellant for vehicle engines is mainly ethane and methane. The fuel can be gaseous or liquid for example.
This fuel can. very cheap from a raw material available in sufficient quantities, namely from brown coal respectively. Lignite tar oil, as described in detail below, can be produced. A gas mixture of ethane and methane also has the considerable advantage that it liquefies with little energy expenditure and can be carried in light, thin-walled containers on the vehicle in this state at normal temperature and under low pressure.
Compared to methane and propane, a liquefied mixture consisting mainly of ethane and methane has a comparative effect. low evaporation rate so that there is no risk of freezing when the liquid mixture evaporates. As already mentioned, brown coal tar oil is preferably used as the starting material for the new mixture, in which case the cheapest oils, i.e. heavy paraffin oil or heating oil, can be used.
These can be gasified, for example, in a retort or the like at temperatures of 250 to 700 ° C., depending on the oil used, then sent through various cleaning systems, such as tar separators and washers, cooled accordingly in a cooler and. finally introduced into a gas container. This gas can then be liquefied either by compression or by cooling, expediently by both measures together, and filled into containers such as thin-walled steel bottles.
The gas produced in this way from lignite tar oil contains, for example, around 50% ethane, 27 methane, 14% other hydrocarbons of the formula C.Hn and even small percentages of hydrogen, carbonic acid, oxygen and the like. The gases, which are very difficult to liquefy, in particular hydrogen and some of the hydrocarbons, can be extracted and expediently used to heat the retort.
The gas mixture to be liquefied then consists essentially only of ethane and methane, approximately in a mixing ratio of 2: 1.
This gas mixture has the great advantage that it can be liquefied with little energy expenditure, and when liquefied, this gas mixture essentially behaves as if only ethane were present. It has been shown that the saturation temperature as well as the critical tempe temperature and the critical pressure of this ethane-methane mixture practically coincide with the corresponding values of ethane, so that this gas mixture can be liquefied at the temperatures and pressures applicable to ethane.
The first liquefied ethane is saturated with methane and thus binds the methane, which cannot be kept liquid by itself under normal temperature. Due to this behavior, the liquefied gas mixture can be stored in light containers at normal temperature and under relatively low overpressure, which is normally only about 4 to 10 atmospheres.
The vehicle engines, which are designed as carburetor engines, can be operated with this fuel without any special structural changes. It is only in the suction line for the gas mixture to be sucked in a corresponding valve respectively. Switch on the throttle valve. The largest number of vehicle engines now on the road can therefore easily be operated with the new fuel.
Tests have shown that the performance of the engines is increased considerably when using an ethane metha n-iGa mixture as a fuel, which is due, among other things, to the high heat of combustion (approx .
A characteristic of the high combustion performance of the new fuel is that it can be mixed with an unusually large amount of air, namely in a mixing ratio of about 1:14.
Compared to liquid fuels for internal combustion engines at normal temperature and normal pressure, the new fuel has the advantage that the engine is always ready for operation and, for example, starts even when it is extremely cold. In addition, there is a much better utilization of the gaseous fuel compared to gasoline or the like, which is given by the complete combustion. Sooting of the spark plugs and cylinder heads or any other formation of residues does not occur, which in turn increases the service life of pistons, valves, etc.
The greatest value of the new fuel lies in the fact that it is considerably cheaper to obtain than gasoline, benzene or the like, and that it can be produced in large quantities from lignite. In addition, the new fuel and heating fuel can also be obtained from Masut, for example.
'\ #Tie already mentioned above, with the new fuel or heating fuel, if it is in the liquefied state, a higher performance than with gasoline or the like can be achieved. This fact is of particular value for aircraft engines, for example, since it enables the aircraft to operate in a larger radius.
Another; The new fuel has a very important influence on the development of diesel engine construction. It is now possible to create a type of light diesel engine, since the ignition temperature of this fuel is significantly lower than that of the fuel previously used for diesel engines. For this reason, the high compression is no longer required as before, so that the high compression pressure is no longer necessary, since the performance is increased and, in addition, a lighter design of the engines is made possible.
For stationary power or heating systems it is of course not necessary to liquefy the ethane-methane mixture before use, but it can be used in gas form directly from the gas generation system.
It is also possible to carry a generator, similar to the known wood gas generator, for the generation of the xthane-methane mixture on a vehicle and to feed the engine directly with the gaseous mixture.