DE102007055395A1

DE102007055395A1 - Emulgator für Kraftstoff/Wasser/Kraftstoff-Emulsionen und Kraftstoff/Wasser- und Wasser/Kraftstoff-Emulsion

Info

Publication number: DE102007055395A1
Application number: DE102007055395A
Authority: DE
Inventors: Thomas Porep
Original assignee: Thomas Porep - Bernd Mamerow GbR (vertretungsberechtiger Gesellschafter Thomas Porep 23775 Großenbrode); THOMAS POREP BERND MAMEROW GbR
Current assignee: Thomas Porep - Bernd Mamerow GbR (vertretungsberechtiger Gesellschafter Thomas Porep 23775 Großenbrode); THOMAS POREP BERND MAMEROW GbR
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Emulgator für eine Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion, gekennzeichnet durch ein Mineralöl mit einer Dichte bei 15°C von größer 800 kg/m3, einer kinematischen Viskosität bei 40°C von ungefähr 2 mm2/s, einem Pourpoint von kleiner 0°C und einem n-Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten von größer 6 und eine wässrige Tensidlösung mit 5-15% anionischen Tensiden, einer Dichte von ungefähr 1 g/cm3, einem pH-Wert von ungefähr 7 und einer dynamischen Viskosität größer 100 mPa.s.

Description

Die Erfindung betrifft einen Emulgator für einen Emulsionskraftstoff, also eine Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion. Die Erfindung betrifft auch eine Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion.
Als Emulsionskraftstoff wird eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen mit Wasser bezeichnet, wobei für den Betrieb von Verbrennungsmotoren als Kraftstoff beispielsweise Diesel, Benzin und Naphta (Rohbenzin) in Frage kommt. Gegenüber herkömmlichen Kraftstoffen besitzen Emulsionskraftstoffe den Vorteil einer reduzierten Schwarzrauch- und Stickoxidemission.
Zur Herstellung der Emulsionskraftstoffe sind mehrere Verfahren und Vorrichtungen bekannt, z. B. die für Schiffsmotoren verwendete LEMAG Slashpol^® Serie (Lehmann & Michels GmbH, Rellingen). Da Emulsionen üblicherweise einer mehr oder weniger raschen Entmischung unterliegen, ist weiterhin die Zugabe von Emulgatoren erforderlich, die diese Emulsionen stabilisieren.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen motorverträglichen, kostengünstig und einfach herzustellenden Emulgator für einen Emulsionskraftstoff zu schaffen, der zu einer möglichst stabilen Emulsion beiträgt.
Die Aufgabe wird durch einen Emulgator mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Erfindungsgemäß hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Emulgator zur Stabilisierung einer Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion aus einem Mineralöl und einer wässrigen Tensidlösung besteht, die bevorzugt in einem Verhältnis von 4:1 bis 1:4 von Mineralöl zu wässriger Tensidlösung gemischt sind.
Die Mineralölkomponente des Emulgators weist eine Dichte bei 15°C von größer 800 kg/m³, eine kinematische Viskosität bei 40°C von ungefähr 2 mm²/s, einen Pourpoint von kleiner 0°C und einen n-Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten von größer 6 auf. Bevorzugt weist das Mineralöl auch einen Flammpunkt nach Cleveland von größer 50°C auf.
Als besonders vorteilhaft hat sich das als Prüföl für Einspritzpumpen verwendete raffinierte Mineralöl Shell V-Oil 1404 erwiesen; dieses hat bei 15°C eine Dichte von 826 kg/m³, bei 40°C eine kinematische Viskosität von 2,55 mm²/s, einen Pourpoint von –27°C und einen Flammpunkt nach Cleveland von 95°C.
Bei der Tensidkomponente des Emulgators handelt es sich um eine wässrige Tensidlösung mit 5–15% anionischen Tensiden, einer Dichte von ungefähr 1 g/cm³, einem pH-Wert von ungefähr 7 und einer dynamischen Viskosität größer 100 mPa·s, wobei die wässrige Tensidlösung bevorzugt weniger als 5% amphotere Tenside aufweist.
Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang die üblicherweise als Spülmittel verwendete Tensidlösung „Green Care Manual Dishwashing No. 5" der Tana Chemie GmbH erwiesen, die eine Dichte von ungefähr 1,025 g/cm³, einen pH-Wert von 5,4 und eine dynamische Viskosität zwischen 250 und 550 mPa·s aufweist.
Schließlich wird auch eine Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion beansprucht, die den vorgenannten Emulgator aufweist.
Zur Herstellung des Emulsionskraftstoffs kann entweder der oben beschriebene Emulgator dem Kraftstoff und/oder dem Wasser vor der Emulsifikation hinzugegeben werden. Oder die wässrige Tensidlösung wird dem Wasser und das Mineralöl dem Kraftstoff derart zugegeben, dass im Emulsionskraftstoff das oben beschriebene Verhältnis von Mineralöl zu wässriger Tensidlösung eintritt. Der Anteil des Emulgators hat im Emulsionskraftstoff vorteilhaft einen Anteil von kleiner oder gleich 1 Vol.-%.
Besonders bevorzugt ist der Kraftstoff dieser Emulsionen Dieselkraftstoff, Biokraftstoff, Schweröl oder ein aus der Vakuumdestillation bei der Raffination von Erdöl gewonnenes Rückstandsöl. Dabei werden mit Biokraftstoff rohes oder raffiniertes Pflanzenöl, aus Biomasse gewonnenes Methanol, Ethanol und Butanol, Methylester eines pflanzlichen oder tierischen Öls mit Dieselkraftstoffqualität, und andere aus Biomasse gewonnene und als Kraftstoff geeignete Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffgemische bezeichnet.
Der erfindungsgemäße Emulgator hat sich speziell beim Einsatz von Schweröl/Wasser-Emulsionen für Schiffsdieselmotoren als besonders vorteilhaft erwiesen. Dabei betrug der Wasseranteil des Emulsionskraftstoffs max. 70 Vol.-%, der Kraftstoffanteil max. 30 Vol.-% und der Anteil des Emulgators max. 1 Vol.-%, wobei die Emulsion mit einer Tröpfchengröße von kleiner 10 μm stabil in Lösung blieb. Bevorzugt können mit dem erfindungsgemäßen Emulgator auch Tröpfchengrößen von kleiner als 5 μm erreicht werden.
Durch den Emulgator wird ein Entmischen von Emulsionskraftstoffen, also Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsionen, sicher verhindert, sodass keine undefinierten Mengenverhältnisse von Kraftstoff zu Wasser entstehen können, die das Zündverhalten negativ beeinflussen. Weiter wird auch durch die besonders kleine Tröpfchengröße ein unverändert gutes und sicheres Zündverhalten gewährleistet.

Claims

Emulgator für eine Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion gekennzeichnet durch – ein Mineralöl mit • einer Dichte bei 15°C von größer 800 kg/m³, • einer kinematischen Viskosität bei 40°C von ungefähr 2 mm²/s, • einem Pourpoint von kleiner 0°C und • einem n-Oktanol/Wasser-Verteilunskoeffizienten von größer 6 und – eine wässrige Tensidlösung mit • 5–15% anionischen Tensiden, • einer Dichte von ungefähr 1 g/cm³, • einem pH-Wert von ungefähr 7 und • einer dynamischen Viskosität größer 100 mPa·s.
Emulgator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mineralöl einen Flammpunkt nach Cleveland von größer 50°C hat.
Emulgator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mineralöl – bei 15°C eine Dichte von 826 kg/m³, – bei 40°C eine kinematische Viskosität von 2,55 mm²/s, – einen Pourpoint von –27°C und – einen Flammpunkt nach Cleveland von 95°C hat.
Emulgator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Tensidlösung weniger als 5% amphotere Tenside aufweist.
Emulgator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Tensidlösung – eine Dichte von ungefähr 1,025 g/cm³, – einen pH-Wert von 5,4 und – eine dynamische Viskosität zwischen 250 und 550 mPa·s hat.
Emulgator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator im Wesentlichen eine Mischung im Verhältnis von 4:1 bis 1:4 Mineralöl zu wässriger Tensidlösung ist.
Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion gekennzeichnet durch den Emulgator nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator einen Anteil an der Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion von größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 5 Gew.-% hat.
Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von Kraftstoffen bestehend aus Diesel kraftstoff, Biokraftstoff, Schweröl und Rückstandsölen aus der Vakuumdestillation bei der Raffination von Erdöl.