DE10038428A1 - Dieselkraftstoff - Google Patents

Abstract

Es wird ein Dieselkraftstoff mit einer Fraktion beschrieben, die bei Temperaturen oberhalb von 300 DEG C bzw. 290 DEG C verdampft. Die Fraktion weist eine Cetanzahl von mindestens 90 bzw. 70 auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Dieselkraftstoffe insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren.

Dieselkraftstoffe sind schwer entflammbare Gemische von flüssigen Kohlenwasserstoffen, die als Kraftstoffe für Brennermotoren (Dieselmotoren) verwendet werden. Sie bestehen im wesentlichen aus Paraffinen mit Anteilen von Olefinen, Naphthenen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Man erhält Dieselkraftstoffe bei der Destillation von Erdöl aus dem Gasöl, beim Kracken, aus den Teeren, die bei der Schwelung bzw. Hydrierung von Braun- oder Steinkohlen gewonnen werden und durch Hydrierung des Kohleextraktes.

Bei der Verbrennung des Dieselkraftstoffs im Dieselmotor wird Luft in den Zylinder gesogen, durch starke Verdichtung auf 550 bis 900°C erhitzt, wodurch sich ein Strahl von eingespritztem Dieselkraftstoff von selbst entzündet und bei einer Verbrennungstemperatur von 1500 bis 2200 einen Verbrennungsdruck von 50-80 bar erreicht, durch den der Kolben bewegt und Arbeit geleistet wird.

Ein wesentlicher Faktor für die Verwendbarkeit von Dieselkraftstoffen ist ihre Zündwilligkeit, für deren quantitative Angabe die Cetanzahl (CZ) eingeführt wurde. Die Anforderungen an diese Kraftstoffe sind bei langsamlaufenden Motoren CZ 20 bis 40, bei kleinen und schnelllaufenden CZ größer 45. Dem Dieselkraftstoff werden oftmals Cetanzahlverbesserer als Additiv zugesetzt. Zu Cetanzahlverbesserern zählen beispielsweise Salpeter- oder Salpetrigsäureester. Cetanzahlverbesserer werden im allgemeinen in Mengen unter 5000 mg/kg eingesetzt, um eine Verbesserung der Cetanzahl des Gesamtkraftstoffs um mindestes einen Punkt zu bewirken.

Die bei der Verbrennung von Dieselkraftstoffen entstehenden Abgase enthalten mehr Stickoxide (NO_x) und 30 bis 100 mal mehr Partikelmasse, als diejenigen aus Otto- Kraftstoffen nach der katalytischen Reinigung.

Aufgrund der bereits bestehenden, insbesondere auch durch Autoabgase verursachten Umweltverschmutzung, sind gerade solche Kraftstoffe gefragt, die die Umwelt möglichst wenig belasten. Gleichzeitig wird naturgemäß auch angestrebt, das Zünd- und Verbrennungsverhalten insbesondere von Dieselkraftstoffen zu verbessern, um auf diese Weise den Kraftstoff effektiver auszunutzen, und damit zum Umweltschutz beizutragen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schadstoffemission von Dieselkraftstoffen bei deren Verbrennung zu vermindern und gleichzeitig das Zünd- und Verbrennungsverhalten von Dieselkraftstoffen zu verbessern. Die damit verbundene Erhöhung der Cetanzahl des Dieselkraftstoffes sollte auch ohne Zugabe von Zündverbesserern ermöglicht werden.

Die oben definierte Aufgabe wird mit einem Dieselkraftstoff gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselkraftstoff mit einer Fraktion, die bei Temperaturen oberhalb von 300°C verdampft worden ist und eine Cetanzahl von mindestens 90 aufweist.

Die obige Aufgabe wird auch mit einem Dieselkraftstoff gemäß Patentanspruch 2 gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselkraftstoff mit einer Fraktion, die bei Temperaturen oberhalb von 290°C verdampft worden ist und eine Cetanzahl von mindestens 70 aufweist.

Mit den erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffen wird das Siede- und Zündungsverhalten in Kombination angepasst.

Die Fraktion oder Teile hiervon kann dem Dieselkraftstoff zugegeben werden. Als Dieselkraftstoffe können hierbei handelsübliche Dieselkraftstoffe verwendet werden. Der Dieselkraftstoff wird z. B. erzeugt, indem das Destillations- bzw. Hydrierverfahren modifiziert wird, ggf. werden zusätzliche Siedefraktionen und/oder Additive zugesetzt.

In einer besonderen Ausführungsform beträgt die Fraktion des ersten erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffs mindestens 20 Vol.-%.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Cetanzahl dieses Dieselkraftstoffs mindestens 100, insbesondere mindestens 110.

Es hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Fraktion des ersten Dieselkraftstoffs nicht mehr als 1% Komponenten enthält, deren Siedepunkt oberhalb 380°C liegt. Es handelt sich hierbei um übliche Komponenten des Dieselkraftstoffs, deren Siedepunkt größer als 380°C ist. Dazu zählen beispielsweise Aromaten, insbesondere polycyclische Aromaten wie Anthracene.

Beim zweiten erfindungsgemäßen Dieselkraftstoff hat vorzugsweise die Fraktion über 300°C einen Anteil von mindestens 40 Vol.-%. Vorzugsweise beträgt die Cetanzahl dieser Fraktion mindestens 80, insbesondere mindestens 90.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Fraktion des zweiten Dieselkraftstoffs nicht mehr als 0,5 Vol.-% Komponenten, deren Siedepunkt über 380°C liegt. Auch hierbei handelt es sich um übliche Komponenten des Dieselkraftstoffs, deren Siedepunkt normalerweise über 380°C liegt.

Die Siedegrenzen beziehen sich auf eine Siedegrenze nach DIN ISO 3405-88. Beide erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe können noch zusätzlich Additive enthalten. Dazu zählen beispielsweise Cetanzahlverbesserer, wie EHN (Ethylhexylnitrat).

Erfindungsgemäß enthält die jeweilige Siedefraktion beider erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe bevorzugt mindestens 75 Vol.-% n-Alkane. Es handelt sich hierbei insbesondere um Dodecan, C₂₁, C₂₂, C₂₃, C₂₄.

Die Dichte des Gesamtkraftstoffs liegt vorzugsweise im Bereich von 820-860 g/l, gemessen bei 15°C. Dieser Wertebereich liegt in der DIN EN 590-Norm.

Des Weiteren liegt die Viskosität des erfindungsgemäßen Gesamtkraftstoffs im Bereich von 2,0 bis 4,5 mm²/s, gemessen bei 40°C. Auch dieser Bereich entspricht der DIN EN 590-Norm.

Normalerweise enthält die Fraktion der erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe mindestens drei Einzelkomponenten in jeweils einer Menge von mindestens 5 Vol.-%. Es handelt sich dabei normalerweise um Dodecan, C₂₁, C₂₂, C₂₃, C₂₄.

Mit den erfindungsgemäßen Kraftstoffen ist der Siedebereich der Fraktion und deren Cetanzahl als Kombination zu sehen. Damit liegt ein deutlicher Unterschied zu den rein mineralischen Kraftstoffen bzw. den Fischer-Tropsch-Kraftstoffen vor.

Des Weiteren sind die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe weitaus vorteilhafter als die RME-haltigen Kraftstoffe. Mit den erfindungsgemäßen Kraftstoffen können in dem Siedebereich weitaus höhere Cetanzahlen erreicht werden.

Die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe werden in vorteilhafter Weise in Kraftfahrzeugen verwendet, die Dieselmotoren aufweisen. Der Kraftstoff kann unter verminderter Schadstoffemission im Gegensatz zu den bekannten Dieselkraftstoffen verbrannt werden. Durch Anpassung von Siede- und Zündungsverhalten kann eine Verbrennung des Dieselkraftstoffs in effektiver Weise erreicht werden.

Claims (14)

1. Dieselkraftstoff mit einer Fraktion, die bei Temperaturen oberhalb von 300°C verdampft und eine Cetanzahl von mindestens 90 aufweist und/oder zu mindestens 75 Vol.-% n-Alkane enthält.

2. Dieselkraftstoff mit einer Fraktion, die bei Temperaturen oberhalb von 290°C verdampft und eine Cetanzahl von mindestens 70 aufweist und/oder zu mindestens 75 Vol.-% n-Alkane enthält.

3. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion mindestens 20 Vol.-% beträgt.

4. Dieselkraftstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion mindestens 40 Vol.-% beträgt.

5. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 100 beträgt.

6. Dieselkraftstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 110 ist.

7. Dieselkraftstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 80 beträgt.

8. Dieselkraftstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 90 ist.

9. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion einen Cetanzahlverbesserer enthält.

10. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion nicht mehr als 1 Vol.-% Komponenten enthält, deren Siedepunkt oberhalb von 380°C liegt.

11. Dieselkraftstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion nicht mehr als 0,5 Vol.-% Komponenten enthält, deren Siedepunkt über 380°C liegt.

12. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion mindestens drei Einzelkomponenten in einer Menge von jeweils 5 Vol.-% enthält.

13. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Gesamtkraftstoffs im Bereich von 820 bis 860 g/l bei 15°C liegt.

14. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Gesamtkraftstoffes im Bereich von 2,0 bis 4,5 mm²/s bei 40°C liegt.