DE2235936A1 - METHOD FOR REDUCING THE CARBON MONOXYDE CONTENT OF COMBUSTION ENGINE EXHAUST GAS - Google Patents
METHOD FOR REDUCING THE CARBON MONOXYDE CONTENT OF COMBUSTION ENGINE EXHAUST GASInfo
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Case 490Case 490
SNAM PROGETTI S.p.A., Mailand/ltalienSNAM PROGETTI S.p.A., Milan / Italy
Verfahren zur Verminderung des KohlenmonoxydgehaltesProcess for reducing the carbon monoxide content
von Verbrennungsmotorabgasenof internal combustion engine exhaust
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Kohlenmonoxydgehaltes der Abgase von Verbrennungsmotoren, Die Erfindung betrifft genauer die Verwendung von Brennstoffen,deren Verbrennungsprodukte, die aus der Brennkammer ohne weitere Reinigung austreten, einen prozentual geringeren Kohlenmonoxydgehalt aufweisen als Verbrennungsprodukte, die man mit den zur Zeit erhältlichen Benzinsorten erhält.The invention relates to a method for reducing the carbon monoxide content the exhaust gases from internal combustion engines, the invention relates more precisely to the use of fuels, their Combustion products that exit the combustion chamber without further cleaning have a percentage lower carbon monoxide content as combustion products obtained with the types of gasoline currently available.
Bereits seit 1966 wurden in den Vereinigten Staaten von Amerika, und insbesondere im Staat Kalifornien,Gesetze veröffentlicht, mit denen die durch Automobilmotoren hervorgerufene Umweltverschmutzung eingeschränkt werden soll.As early as 1966, laws were published in the United States of America, and in particular in the state of California, with those of the pollution caused by automobile engines should be restricted.
Das wichtigste und verbreitetste, die Atmosphäre verschmutzende Material ist Kohlenmonoxyd. Es ist bekannt, daß 90 % dieses die Umwelt verschmutzenden Produktes in den Städten durch die Automobilabgase gebildet wird.The main and most common material polluting the atmosphere is carbon monoxide. It is known that 90 % of this polluting product in cities is formed by automobile exhaust fumes.
309811/0660309811/0660
Die Beseitigung des Kohlenmonoxyds erfolgt fast vollständig auf natürlichem Wege, wobei der von der Natur eingeschlagene Beseitigungsmechanismus bisher nicht bekannt ist.The elimination of the carbon monoxide occurs almost completely natural path, whereby the elimination mechanism adopted by nature is not yet known.
Weiterhin ist die Lebensdauer des Kohlenmonoxyds in der Atmosphäre nicht genau bekannt, und es wird angenommen, daß sie zwischen 0,3 und 5 Jahren liegt.Furthermore, the life span of the carbon monoxide in the atmosphere not known exactly and is believed to be between 0.3 and 5 years.
In Los Angeles (Kalifornien/USA) werden jährlich etwa 4 χ 10 t dieses Gases in die Atmosphäre abgegeben. So betrug 1957 der mittlere CO-Wert in der Atmosphäre 7 ppm, der 1963 auf 11 ppm zunahm, während 1966, insbesondere,als Beschränkungen hinsichtlich der Automobilabgase gesetzlich bewirkt wurden, daß der CO-Prozentsatz gleichblieb oder geringfügig abnahm.In Los Angeles (California / USA) around 4 χ 10 t are produced annually this gas is released into the atmosphere. In 1957 the mean CO value in the atmosphere was 7 ppm, that in 1963 was 11 ppm increased, during 1966, in particular, as restrictions on of the automobile exhaust were caused by law that the CO percentage remained the same or decreased slightly.
In Mailand werden täglich etwa 500 t CO in die Atmosphäre abgegeben. Aus gesundheitlichen Gründen ist Kohlenmonoxyd wegen der starken Affinität dieses Produktes für Hämoglobin gefährlich, da diese Substanz,die in den roten Blutkörperchen enthalten ist, für den Transport des Sauerstoffs in das Gewebe verantwortlich ist.In Milan, around 500 tons of CO are emitted into the atmosphere every day. For health reasons, carbon monoxide is dangerous because of the strong affinity of this product for hemoglobin, because this substance, which is found in red blood cells, is responsible for the transport of oxygen into the tissue.
Das Kohlenmonoxyd führt zu einer Sauerstoffverarmung des Körpers und führt, in Abhängigkeit von der vorhandenen Konzentration und der Zeit, während der das Individuum damit in Berührung kommt, zu Störungen, die, wie es auch in der folgenden Tabelle I gezeigt ist, zum Tode führen können.The carbon monoxide leads to a depletion of oxygen in the body and, depending on the concentration and the time during which the individual comes into contact with it, to disturbances which, as also shown in the following Table I, can lead to death.
30981 1 /066030981 1/0660
Berührungszeit % Carboxyhämoglobin, Hervorgerufene ppm CO Stunden bezogen auf Hämoglobin StörungenContact time% carboxyhemoglobin, evoked ppm CO hours related to hemoglobin disturbances
Atembeschwerdenheadache
Difficulty breathing
Atembeschwerdenheadache
Difficulty breathing
Kollapsnausea
collapse
schmerzenstrong head
pains
Zur Zeit ist es zur Verminderung der Kohlenmonoxydemission erforderlich, auf das Luft/ßrennstoff-Verhältnis der Mischung einzuwirken, die von dem Motor angesaugt wird, indem man die Vergaser entsprechend einstellt, da der CO-Prozentsatz für ein Luft/Brennstoff-Verhältnis, das gleich ist wie oder höher liegt als das stöchiometrische, am geringsten ist und entsprechend diesem Verhältnis zunimmt oder abnimmt»At present it is necessary to reduce carbon monoxide emissions affect the air / fuel ratio of the mixture, which is sucked in by the engine by adjusting the carburetor accordingly, as the CO percentage for a Air / fuel ratio equal to or higher than than the stoichiometric, is lowest and increases or decreases according to this ratio »
Es ist allgemein bekannt, daß es durch Veränderung der Kohlenwasserstoffzusammensetzung des Benzins nicht möglich ist, den Prozentsatz des gebildeten Kohlenmonoxyds zu vermindern. ·It is well known that by changing the hydrocarbon composition of gasoline is not possible to reduce the percentage of carbon monoxide formed. ·
Es wurde nun gefunden, und dies ist ein Gegenstand der Erfindung, daß es möglich ist, den Kohlenmonoxydgehalt in den Abgasen von Verbrennungsmotoren zu vermindern dadurch, daß man zu handelsüblichen Brennstoffen aliphatische Äther mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen zusetzt.It has now been found, and this is an object of the invention, that it is possible to reduce the carbon monoxide content in the exhaust gases of internal combustion engines by adding aliphatic ethers with up to 10 Adds carbon atoms.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verminderung des Kohlenmonoxydgehaltes der Abgase von Verbrennungs-Another object of the invention is to provide a method of reduction the carbon monoxide content of the exhaust gases from combustion
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motoren bereitzustellen, bei dem Brennstoff- bzw. Benzinsorten verwendet werden, die keine Bleialkylverbindungen enthalten und die mit aliphatischen Äthern versetzt sind, die bis zu 10 Kohlenstoffatome enthalten.Provide engines with the fuel or gasoline types which do not contain lead alkyl compounds can be used and which are mixed with aliphatic ethers containing up to 10 carbon atoms.
Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, Brennstoffe zu schaffen, die für Verbrennungsmotoren geeignet sind und die aliphatische Äther mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen enthalten, die nach der Verbrennung in der Brennkammer zu Abgasen führen, die einen prozentual geringeren Kohlenmonoxydgehalt aufweisen als die entsprechenden Abgase des als Grundmaterial verwendeten Brennstoffs bzw. Benzins.A third object of the invention is to provide fuels which are suitable for internal combustion engines and which are aliphatic Contain ether with up to 10 carbon atoms, which lead to exhaust gases after combustion in the combustion chamber have a percentage lower carbon monoxide content than the corresponding exhaust gases of the fuel used as the base material or gasoline.
Vorteilhafterweise ist es neben der Zugabe von aliphatischen Äthern mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen möglich, andere Verbindungen, wie Alkohole, Amine, Ester und dergleichen, zuzusetzen. In gewissen Fällen zeigte sich die Zugabe von Anilin als besonders vorteilhaft.It is advantageous in addition to the addition of aliphatic Ethers with up to 10 carbon atoms possible, other compounds, such as alcohols, amines, esters and the like to be added. In certain cases the addition of aniline was found to be special advantageous.
Die Äther, die man erfindungsgemäß mit Vorteil verwendet, sind Diäthyläther, Kethylisopropyläther, Diisopropyläther, Methyltert.-butyläther, tert.-Butyläther und dergleichen.The ethers which are used according to the invention with advantage are diethyl ether, methyl isopropyl ether, diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, tert-butyl ether and the like.
Besonders bevorzugt ist der Methyl-tert.-butyläther.Methyl tert-butyl ether is particularly preferred.
Die als Basismaterial verwendeten Brennstoffe bzw. Benzine sind diejenigen, die normalerweise in den Raffinerien hergestellt werden und im Handel erhältlich sind.The fuels or petrol used as the base material are those normally produced in the refineries and are commercially available.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung üblicher Benzine beschränkt, und es ist möglich, auch Benzinarten zu verwenden, die für Spezialzwecke eingesetzt werden, wie z.B. für Rennmotoren und für speziell präparierte Motoren, sowie Flugzeugtreibstoffe, Düsenflugzeugtreibstoffe etc.However, the invention does not apply to the use of conventional gasolines limited, and it is possible to use types of petrol that are used for special purposes, such as for Racing engines and for specially prepared engines, as well as aircraft fuels, Jet fuel etc.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Verminderung des Kohlenmonoxydgehaltes der Abgase von Automobilen geeignet,The method according to the invention is particularly suitable for reducing the carbon monoxide content of the exhaust gases from automobiles,
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die mit Otto-Motoren ausgerüstet sind.which are equipped with Otto engines.
Die Konzentration des Äthers in den Brennstoffen kann höher als 3 % liegen und liegt mit Vorteil unterhalb 50 %. The concentration of the ether in the fuels can be higher than 3 % and is advantageously below 50 %.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.The following example is intended to explain the invention further, without however, to limit them.
Die Untersuchungen wurden mit Grundbrennstoffen durchgeführt, die 0 bis 30 Volumen-% Olefine, 0 bis 60 Volumen-% aromatische Kohlenwasserstoffe und im übrigen paraffinische und naphthenische Kohlenwasserstoffe enthielten.The investigations were carried out with basic fuels, the 0 to 30 volume percent olefins, 0 to 60 volume percent aromatic Contained hydrocarbons and otherwise paraffinic and naphthenic hydrocarbons.
Die Untersuchungen wurden mit handelsüblichen Automobilen durchgeführt, die mit Motoren ausgerüstet waren, deren Eigenschaften im folgenden angegeben sind:The tests were carried out with commercially available automobiles, which were equipped with motors, the characteristics of which are given below:
a) Hubraum 1438 ecm, Kompressionsverhältnis 1:8,9, maximale Leistung 90 PS (Motor A)a) Cubic capacity 1438 ecm, compression ratio 1: 8.9, maximum Power 90 PS (Motor A)
b) Hubraum 1116 ecm, Kompressionsverhältnis 1:8,8, maximale Leistung 55 PS (Motor B)b) Displacement 1116 ecm, compression ratio 1: 8.8, maximum Power 55 HP (Motor B)
c) Hubraum 843 ecm, Kompressionsverhältnis 1*8, maximale Leistung 34 PS (Motor C). c) Displacement 843 ecm, compression ratio 1 * 8, maximum power 34 HP (engine C).
Die Untersuchungen wurden unter Verwendung der oben erwähnten Automobile durchgeführt, wobei sowohl gemäß den amerikanischen Vorschriften (Federal Register Part II, vol. 3, No. 108, 4th June 1968, page 8304-8324) als auch den europäischen Vorschriften (gemäß dem Text, über den man sich in der Sitzung WP 29 vom 17. bis 21. März 1969 in Genf verständigt hatte, "Prescriptions Uniforms relatives ä 1 Omologation des vehicules...!l) vorgegangen wurde und wobei die Automobile mit konstanter Geschwindigkeit und mit langsam laufenden Motoren betrieben wurden und gleichzeitig die Abgasmengen bestimmt wurden. Die Automobile wurden auf einem Prüfstand betrieben, und die Abgase wur- j den mit Hilfe eines NDIR-Analysators (not dispersive infraredThe tests were carried out using the above-mentioned automobiles, both according to the American regulations (Federal Register Part II, vol. 3, No. 108, 4th June 1968, page 8304-8324) and the European regulations (according to the text, About which one had agreed in the meeting WP 29 from March 17th to 21st, 1969 in Geneva, "Prescriptions Uniforms Relatives ä 1 Omologation des vehicules ... ! l ) proceeded and whereby the automobiles with constant speed and with slowly running The automobiles were operated on a test stand and the exhaust gases were analyzed with the aid of an NDIR analyzer (not dispersive infrared
30981 1/066030981 1/0660
analyser) analysiert.analyzer) analyzed.
Die Eigenschaften einiger der untersuchten Benzine und die prozentuale Abnahme der die Luft verunreinigenden Gase, die durch Betreiben des Motors mit Brennstoffen, die Methyl-tert.-butyläther und/oder Methyl-tert.-butyläther plus Anilin enthielten, erreicht wurden, sind in den folgenden Tabellen angegeben. Dabei ist auch die chemische Zusammensetzung der verwendeten Grundbenzine gezeigt, die entweder synthetisch oder durch geeignetes Vermischen von Raffinerieprodukten erhalten werden können.The properties of some of the petrol examined and the percentage Decrease in the air polluting gases produced by operating the engine with fuels, the methyl tert-butyl ether and / or contained methyl tert-butyl ether plus aniline, are shown in the following tables. This also includes the chemical composition of the one used Basic spirits are shown which are obtained either synthetically or by suitable blending of refined products can.
In der Tabelle II sind die Zusammensetzungen der verwendeten Grundbenzine (Benzin A, Benzin B, Benzin C und Benzin D) sowie die diesen Materialien zugesetzten Mengen Methyl-tert.-butyläther (MTB), Anilin und Bleitetraäthyl (TEL) angegeben. Die Zusammensetzungen sind in dieser Tabelle auf das Volumen bezogen,In Table II are the compositions of the base gasoline used (gasoline A, gasoline B, gasoline C and gasoline D) as well as the amounts of methyl tert-butyl ether (MTB), aniline and lead tetraethyl (TEL) added to these materials are given. the In this table, compositions are based on volume,
In der Tabelle III sind die Ergebnisse angegeben, die durch Betreiben der Motoren mit den in der Tabelle II angegebenen Benzinmaterialien erhalten wurden.Table III gives the results obtained by running of the engines with the gasoline materials given in Table II.
In der letzten Spalte der Tabelle ist die prozentuale Abnahme des Kohlenmonoxydgehaltes, die sich bei der Verwendung eines ätherhaltigen Benzins ergibt, im Vergleich zu dem Grundbenzin angegeben.The last column of the table shows the percentage decrease in the carbon monoxide content that occurs when using a ether-containing gasoline, compared to the stated base gasoline.
309811/0660309811/0660
Apetrol
A.
+ 10 %
MTB-ÄtherGasoline A
+ 10%
MTB ether
+ 10 %
Äther +
1 % AnilinGasoline A
+ 10%
Ether +
1% aniline
Bpetrol
B.
+ 10 %
MTB-ÄtherGasoline B
+ 10%
MTB ether
+ 20 %
MTB-ÄtherGasoline B
+ 20%
MTB ether
+ 10 %
Äther +
1 % AnilinGasoline B
+ 10 %
Ether +
1% aniline
lenwasserstoffe,/saturated Koh
hydrogen, /
Oktan-Zahl nach der Research Methode Oktan-Zahl nach der Motor MethodeOctane number according to the research method Octane number according to the motor method
OJOJ en coen co COCO CDCD
Tabelle II (Fortsetzung) Table II (continued)
Cpetrol
C.
+ 10 %
MTB-ÄtherGasoline C
+ 10 %
MTB ether
+ 20 %
MTB-ÄtherGasoline C
+ 20%
MTB ether
+ 10 %
Äther +
1% AnilinGasoline C
+ 10 %
Ether +
1% aniline
DPetrol.
D.
+ TELGasoline D
+ TEL
+ 10 %
MTB-ÄtherGasoline D
+ 10%
MTB ether
lenwasserstoffe^saturated Koh
hydrocarbons ^
0909
Oktan-Zahl nach der Research Methode Oktan-Zahl nach der Motor MethodeOctane number according to the research method Octane number according to the motor method
coco
cncn
CX)CX)
coco
Das Benzin A bestand aus 60 Volumen-% einer katalytisch reformierten Fraktion, 23 Gewichts-% eines katalytisch gecrackten Leichtbenzins, 6 Gewichts-% katalytisch gecrackten Schwerbenzins und 11 Gewichts-% alkylierter Materialien aus Propylen und Butylenen.The gasoline A consisted of 60% by volume of a catalytically reformed one Fraction, 23% by weight of a catalytically cracked light gasoline, 6% by weight of catalytically cracked heavy gasoline and 11% by weight of alkylated materials from propylene and butylenes.
Das Benzin B bestand aus 53 Gewichts-% einer katalytisch reformierten Fraktion, 11 Gewichts-% Kopf-Fraktion und 36 Ge- ' wichts-% katalytisch gecrackten Leichtbenzins.The gasoline B consisted of 53% by weight of a catalytically reformed one Fraction, 11% by weight top fraction and 36% by weight catalytically cracked light gasoline.
Das Benzin C bestand aus 80 Gewichts-% einer katalytisch reformierten
Frakt:
lenwasserstoffe.The gasoline C consisted of 80% by weight of a catalytically reformed fraction:
hydrocarbons.
formierten Fraktion und 20 Gewichts-% isomerisierter Cr--G,--Koh-formed fraction and 20% by weight of isomerized Cr - G, - carbon
D DD D
Das Benzin D bestand aus 43 % einer katalytisch reformierten Fraktion, 13 % einer Kopf-Fraktion, 9 Gewichts-% katalytisch gecrackten Leichtbenzins, 26 % alkylierter Materialien aus Propylen und Butylenen und 9 % aromatischem Extrakt.The gasoline D consisted of 43% of a catalytically reformed fraction, 13% of an overhead fraction, 9% by weight of catalytic cracked petrol, 26% alkylated materials from propylene and butylenes, and 9% aromatic extract.
30 98 11/066030 98 11/0660
cn en οcn en ο
zinBen
interest
Äther% MTB
ether
Anilin %
aniline
torMon
gate
auf das Grundbenzin % CO reduction, related
on the base gasoline
Claims (10)
■■' Abgasen von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet,
daß handelsübliche Grundbrennstoffe verwendet werden, die
aliphatische Äther mit bis zu ' 10 Kohlenstoffatomen enthalten. "Ί.y Process for reducing the carbon monoxide content of
■■ ' exhaust gases from internal combustion engines, characterized
that commercial basic fuels are used, the
contain aliphatic ethers with up to 10 carbon atoms.
Äthers 3 bis 50 Vblumen-% beträgt.4.) The method according to claim 3, characterized in that the content of the aliphatic present in the fuels
Ether is 3 to 50% of flowers.
für Otto-Motoren geeignet sind.6.) Method according to one of the preceding claims, characterized in that the basic fuels are gasoline, the
are suitable for Otto engines.
naphthenische Kohlenwasserstoffe enthalten.7.) Process according to claim 6, characterized in that the base gasoline is 0 to 30% by volume of olefins, 0 to 60% by volume of aromatic compounds and the remainder is paraffinic and
Contain naphthenic hydrocarbons.
gekennzeichnet, daß sie zusätzlich andere Additive, wie
Ester, Amine und Alkohole,enthalten.9.) Fuel compositions according to claim 8, characterized in,
characterized in that they also have other additives, such as
Esters, amines and alcohols.
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