DE10116115A1

DE10116115A1 - Verfahren zur Reduktion der Schadstoffemission bei Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE10116115A1
Application number: DE10116115A
Authority: DE
Inventors: Horst Kief
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-10
Also published as: WO2002079352A1; EP1409615A1

Abstract

Es wird eine Verwendung von Glyoxal in wäßriger Lösung und dessen Acetalen, wie sie in DE 19920270 A1 bereits offenbart wurden, in einem Gemisch aus Aceton und einem Alkohol mit mindestens 3 C-Atomen vorgeschlagen. Die Volumenanteile von Aceton und Alkohol betragen mindestens das 2,5-fache der wäßrigen Glyoxallösung. Ein derartiges Additiv kann bis zu 10 Volumenprozent Kraftstoffen, Benzin, Dieselkraftstoff oder Kerosin zugesetzt werden.

Description

In der DE 199 20 270 A1 wird ein Additiv zur Schadstoffemissionssenkung bei fossilen Kraftstoffen offenbart, dessen wesentlicher Bestandteil aus Glyoxal in wäßriger Lösung besteht. Die Tendenz zur Phasentrennung des Glyoxals in wäßriger Lösung von den Kohlenwasserstoffen wird dort gelöst durch Verwendung von Emulgatoren und Lösungsvermittlern, unter anderem veresterte Alifate und Polyethylenglykol oder durch die Acetalbildung des Glyoxals, wodurch die Lösung in Kohlenwasserstoffen einwandfrei gewährleistet ist. Acetale gelten gemeinhin als stabile Verbindungen. Überraschend hat sich jedoch gezeigt, dass das 1133 Tetramethoxyethan als auch das entsprechende mit Ethanol gebildete Acetal bei Langzeitlagerung keineswegs stabile Verbindungen sind. Nach etwa 3 bis 4 Monaten zerfallen die Glyoxalacetale allmählich unter Bildung von Glyoxal und Wasser, womit ihre alleinige Verwendung als Kraftstoffzusatz zwangsläufig mit Risiken behaftet ist. Einer eventuellen Motorschädigung durch Absetzen der wäßrigen Phase aus dem Acetalzerfall kann zwar vorgebeugt werden durch Beigabe von Emulgatoren und Lösungsvermittlern, jedoch sind die bereits genannten Emulgatoren wie verschiedene Tenside, Polyethylenglycole und veresterte Alifate selbst relativ träge reagierende Substanzen und daher für den Verbrennungsablauf, beispielsweise von Vergaserkraftstoffen keineswegs sehr gut geeignet, da es sich prinzipiell ja um Emulsionen handelt. Das gleiche gilt grundsätzlich auch für Sorbitanmonooleate, wie sie beispielsweise in DE 30 42 124 A1 geoffenbart sind. Zwar sind die Mengenanteile dieser Substanzen in einem derartigen Kraftstoff-Wasser-Gemisch relativ gering, jedoch trifft prinzipiell auch hier der Nachteil einer relativ trägen oxydativen Reaktion zu.

Diese Nachteile werden durch die vorzuschlagende Neuerung beseitigt und zwar sowohl für die Glyoxalacetale als auch für die wäßrige Lösung des Glyoxals bei Verwendung als Additiv für fossile Kraftstoffe. Dazu wird das wäßrige Glyoxal zunächst mit der mindestens 2,5- fachen Menge an Aceton versetzt. Es entsteht nach kurzem Schütteln eine wasserklare Lösung ohne jegliche Phasentrennung. Danach werden nochmals die gleichen Volumenanteile entsprechend der Acetonmenge an ein- oder mehrwertigem Alkohol, vozugsweise Isopropylalkohol, hinzugefügt. Der zugefügte Alkohol kann auch zu einem Drittel aus Methanol bestehen, wobei Methanol und Propanol als Oktanbooster relativ vorteilhaft sind. Es können ein- oder mehrwertige Alkohole verwendet werden mit drei oder mehr C-Atomen, linear oder verzweigt. Ausschließlich Methanol oder Ethanol eignen sich für diese Zwecke nicht.

Handelsübliche Glyoxallösung wird in der Regel von der chemischen Industrie als 40%ige wäßrige Lösung geliefert. Speziell bei Dieseltreibstoff kann es von erheblichem Vorteil sein der Glyoxallösung reines Wasser beizumengen, da eine Wasser-Diesel-Emulsion im Brennraum durch die Einspritzdüse offensichtlich besser zerstäubt wird, wodurch die Verbrennung homogener abläuft und daher ebenfalls eine Reduktion der Schadstoffemissionen berichtet wurde. Es ist daher von besonderem Vorteil, die Glyoxallösung zu verdünnen und mit höherem Wasseranteil bis zu 15 Volumenprozent Dieselkraftstoff zuzufügen. Wird dabei als Emulgator und Stabilisator eine Mischung aus Sorbitanmonooleat, Fettalkoholethoxylat und Polyisobuten im Verhältnis 3 : 1 : 1 verwendet, wobei das Sorbitanmonooleat wenigstens zwei Drittel der Wassermenge ausmachen sollte, entsteht eine langzeitstabile Wasserkraftstoffemulsion, sofern eine Wasseracetonmischung im Verhältnis 1 : 2,5 oder höher verwendet wurde.

Bei Verwendung der oben beschriebenen Acetale als Kraftstoffadditive genügt ein Drittel Volumenanteil Aceton mit den entsprechenden Volumenanteilen oben beschriebener Alkohole um den allmählich einsetzenden Zerfall der Acetale risikofrei zu gestalten.

Die beschriebene Additivmischung kann bis zu 15% Volumenanteilen dem jeweiligen Kraftstoff zugesetzt werden, sei es Benzin als Vergaserkraftstoff oder Dieselöl. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines derartigen Additivgemisches mit einem Volumenanteil von 1 : 1000 bis 1 : 100. In dieser Größenordnung werden Reduktionen von Kohlenmonooxid unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Absenken von NOX beobachtet wie sie früher bereits in PCT/EP 99/06949 beschrieben wurden. Das Verfahren hat aber gegenüber dem früher beschriebenen den Vorteil der wesentlich billigeren Herstellung aufgrund der einfachen Mischbarkeit, der Risikominimierung durch die Fähigkeit zur Wasseraufnahme beim Acetalzerfall, sowie den Vorteil der besseren Energieverwertung durch die Verwendung energiereicher Substanzen wie Aceton und der beschriebenen Alkohole bei gleichzeitiger Vermeidung relativ reaktionsträger Stoffe wie die bereits beschriebenen Emulgatoren und Lösungsvermittler. Die Verwendung von Aceton und Isopropylalkohol ist aufgrund ihres Verdampfungsdrucks in Vergaserkraftstoffen außerdem günstiger. Bei mikroskopischer Kontrolle eines 6%igen Additiv-Benzin-Gemisches mit Glyoxal, H₂O, Aceton und Isopropylalkohol zeigt es sich, dass die wäßrige Glyoxallösung im Kraftstoff feinstdispers verteilt ist, obwohl das Kraftstoff-Additiv-Gemisch makroskopisch vollständig klar ist und keinen milchig opaleszenten Schimmer zeigt.

Man muß darüberhinaus der wäßrigen Glyoxallösung aufgrund ihrer Aldehydeigenschaft eine biozide Wirkung zuerkennen beispielsweise in großvolumigen Dieseltanks, etwa um Bewuchs durch die sogenannte Dieselalge zu hemmen. Das Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, dass ausschließlich großtechnische Massenprodukte Anwendung finden.

Claims

1. Verfahren zur Reduktion der Schadstoffemission bei Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass Glyoxal in wäßriger Lösung oder Acetale des Glyoxals in einem Additivgemisch aus Aceton und einem Alkohol mit 3 oder mehr C-Atomen dem Kraftstoff zugefügt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Volumens der Glyoxallösung zu Aceton und zu Alkohol wie 1 : 2,5 : 2,5 oder höher ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, dass der Alkoholanteil des Additivs aus einem Teil Methanol oder Etanol besteht und 2 Teilen Isopropanol.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, dass neben einem Methanol- Ethanol-Isopropanol-Gemisch ein- und mehrwertige Alkohole mit 3 und mehr C-Atomen sowohl mit linearer Molekülkonfiguration als auch ein- oder mehrfach verzweigter Molekülkonfiguration verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Glyoxallösung mit höherem Wasseranteil als 60% zusätzlich ein Gemisch aus Lösungsvermittlern verwendet wird, das aus Sorbitanmonooleat, Fettalkoholethoxylat und Polyisobuten besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der wäßrigen Glyoxallösung zu Sorbitanmonooleat, Fettalkoholethoxylat und Polyisobuten wie 3 : 3 : 1 : 1 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Glyoxalacetalen gemäß der PET/EP 99/06949 dem Kraftstoff Aceton und Alkohole gemäß Anspruch 4 beigemischt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz eines Additivgemisches aus wäßriger Glyoxallösung und Glyoxalacetalen dieses Gemisch in Aceton und Alkoholen gelöst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, dass das Additivgemisch dem Kraftstoff vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 : 100 bis 1 : 1000 zugegeben wird.