DE2633462A1 - Wasser enthaltende kraftstoffe fuer verbrennungsmotoren und oelfeuerungen - Google Patents

Description

• Wasser enthaltende Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren
• und ölfeuerungen Die Erfindung betrifft Wasser enthaltende Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren mit erhöhter Klopffestigkeit und verbesserten Abgaswerten, sowie für ölfeuerungen, die ebenfalls verbesserte Abgaswerte zeigen und erhöhten Wirkungsgrad besitzen.
• Es ist bereits bekannt, Motorkraftstoffen gewisse Wassernengen zuzusetzen, um die Klopffestigkeit zu erhöhen und die schädlichen Abgasbestandteile, insbesondere Stickoxide, zu reduzieren (2T-OS 1 545 509; Chemical Engineering, November 11 (1974), Seiten 84-88).
• Es ist ferner bekannt, in Heizölen für ölfeuerungen Wasserzusätze mit Hilfe von Ultraschalldispergatoren zu dispergieren. Diese Bemühungen haben aber nicht zu völlig befriedigenden Ergebnissen geführt, da es bisher nicht gelungen ist, den Wasserzusatz ausreichend stabil im Kraftstoff bzw. Heizöl zu emulgieren.
• Überraschenderweise wurde gefunden, daß man erhebliche Mengen Wasser in einem für Verbrennungsmotoren geeigneten flüssigen Kraftstoff stabil dispergieren kann, wenn man hierzu eine Kombination bestimmter nichtionischer Emulgatoren, gegebenenfalls in Verbindung mit ein- und/oder mehrwertigen niederen Alkoholen verwendet.
• Gegenstand der Erfindung sind demgemäß Wasser in Emulsionsform enthaltende Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren oder Ifeizöle, gekennzeichnet durch folgende Zusarr.merlsetzurlg: 50 - 94,95 Gew.-% eines flüssigen Kohlenwasserstoffes 5 45 Gew.-% Wasser o,o5 - 5 Gew.-% einer nichtionischen Emulgatorkombination o - 30 Gew.-% eines niederen einwertigen Alkohols mit 1 - 4 C-Atomen o - 10 Gew.-% eines niederen mehrwertigen Alkohols mit 2 - 11 C-Atomen wobei die Emulgatorkombination aus 10 - 9o Gew.-% eines Partialesters oder Partialestergemisches aus Glycerin und einer höheren Fettsäure mit 8 - 22 C-Atomen, 90 - 10 Gew.-% eines Alkylenoxidadduktes an einen höheren Fettalkohol oder eine höhere Fettsaure mit 8 - 22 C-Atomen besteht.
• Insbesondere werden Wasser enthaltende Kraftstoffe oder Heizöle beansprucht, die gekennzeichnet sind durch folgende Zusamn.ensetzung: 70 - 81,5 Gew.-% eines flüssigen Kohlenwasserstoffes 15 - 3o Gew.-% Wasser o,5 - 3 Gew.-% einer nichtionischen Emulgatorkombination 1 - 10 Gew.-% eines niederen einwertigen Alkohols mit 1 - 4 C-Atomen 2 - 6 Gew.-% eines niederen mehrwertigen Alkohols mit 2 - 4 C-Atomen wobei die Emulgatorkombination wie vorstehend zusammengesetzt ist.
• Hauptbestandteil des Kraftstoffgemisches ist ein flüssiger Kohlenwasserstoff, wie er als Antriebsmittel fllr Verbrennungsmotoren üblicherweise verwendet wird, z. B. Nornial- oder Superbenzin, Dieselöl, Benzol und dgl. oder ein leichtes, mittleres oder schweres Heizöl auf Kohlenwasserstoffbasis> wie es für 01-feuerungen geeignet ist. Es hat sich gezeigt, daß Dieselkraftstoffe bzw. Heizöle etwas höhere Wasserzusätze vertragen als Vergaserkraftstoffe.
• Diesen Kraftstoffen bzw. Heizölen können bis zu 45 Gew.-% Wasser einverleibt werden, wozu man zweckmäßig destilliertes oder demineralisiertes Wasser verwendet. Allerdings nimmt die Leistung der Motoren bzw. die Heizleistung von ölbrenner bei sehr hohen Wasserzusätzen deutlich ab. Zweckmäßigerweise wird der Wassergehalt von Vergaserkraftstoffen daher auf etwa 25 Gew.-%, derjenige von Dieselkraftstoffen und Heizölen auf etwa 30 Gew.-% beschränkt.
• Die Emulgatorkombination besteht aus 2 Komponenten, die im Verhältnis 9 : 1 bis 1 : 9 und einer Gesamtmenge von o,o5 -5 Gew.-%, je nach der Wassermenge, eingesetzt wird.
• Die eine Emulgatorkomponente ist ein Partialester oder Partialestergemisch aus Glycerin und einer höheren Fettsäure mit 8 - 22 C-Atomen. Bevorzugt werden Mono- oder Diglyceride der ölsäure bzw. Ricinolsäure bzw. entsprechende Mono-/Diglyceridgemische, die. Anteile an freiem Glycerin bzw. Triglyceriden enthalten können. Die zweite Komponente ist ein Alkylenoxidaddukt an einem höheren Fettalkohol bzw. an eine höhere Fettsäure mit 8 - 22 C-Atomen. Bevorzugt werden Addukte von 5 - 30 Mol Alkylenoxid, vorzugsweise Athylenoxid und/oder Propylen- bzw.
• Butylenoxid an 1 Mol Fettalkohol oder Fettsäure mit 12 - 18 C-Atomen. Die günstigsten Stabilitätswerte erhält man .bei Verwendung von Adduktenvon 10 - 25 Mol Athylenoxid an Fett alkohole mit 16 - 18 C-Atomen, wenn das Mengenverhältnis von Partialester zu Äthylenoxidaddukt 80 - 60 : 20 - 40, vorzugsweise 70 : 30, beträgt. Im allgemeinen werden 1 - 3 g Emulgatormischung zur Dispergierung von 20 -- 30 Gew.-% Wasser im-Treibstoff oder heizöl benötigt.
• Um der Gefahr von Vereisungen in den Tanks, Treibstoffleitungen, Vergasern usw. vorzubeugen, ist es zweckmäßig, der Treibstoff-Wasser-Imulsion in der kalten Jahreszeit niedere einwertige Alkohole mit 1 - 4 C-Atomen und/oder niedere mehrwertige Alkohole mit 2 - 4 C-Atomen zuzusetzen. Beispielsweise verhindern Zusätze von etwa 5 Gew.-Z Glykol oder Methanol ein Gefrieren des Wassers bis etwa -lo° C.
• Die Herstellung der Treibstoff-Wasser-Emulsion erfolgt ohne besonderen technischen Aufwand, indem man zunächst den Emulg2-tor und dann das Wasser und gegebenenfalls die übrigen Bestandteile, oder auch alle Komponenten gleichzeitig, dem Treibstoff zusetzt und gut verrührt. Es bildet sich spontan eine feinteilige, sehr beständige Emulsion, die.bis zu einigen Wochen stabil bleibt und kein Wasser abscheidet. Die Homogenität und Beständigkeit der Emulsion kann durch Zuhilfenahme mechanischer Hiltsmitt.el, die hohe Scherkräfte auf die Flüssigkeit ausüben, z. B. schnell laufende Rührwerke, Ultraschall- oder Spaltdispergatoren und dgl., weiter verbessert werden. Nach längeren Stenen abgeschiedene geringe Wassermengen lassen sich durch einfaches Umrühren wieder dispergieren.
• B E I S P I E L E 1. Es wurde eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion folgender Zusammensetzung hergestell1: 72>5 Gew.-% Normalbenzin 25,o Gew.-% Wasser 2,5 Gew.-% Emulgatorkombination, bestehend aus 7o Gew.-g Glycerin-mono-oleat und 30 Gew.-S Cetylstearylalkohol.12 Äthylenoxid a) Durch einfaches Zusammenrühren wurde eine stabile, feinteilige. Emulsion erhalten, die zum Betrieb eines VW-Motors verwendet wurde. Veränderungen wurden an dem Motor nicht durchgeführt, lediglich die Luftmenge wurde entsprechend dem verringerten Benzinanteil gedrosselt.
• Der Motor wurde im Leerlauf unter konstanter Bedingungen bei Drehzahlen von 1500 U/min. und 30 Minuten Laufzeit betrieben. Der Motor lief unter diesen Bedingungen störungsfrei. Die Messung des Treibstoffverbrauches erbrachte folgendes Ergebnis: Verbrauch an Normalbenzin 1140 ml Verbrauch an Kraftstoff-Wasser-Emulsion 990 ml, entsprechend 790 ml Normalbenzin Damit werden bei Vertvendung der wasserhaltigen Mischung im Leerlauf nur etwa 70 % der normalerweise benötigten Treibstoffmenge bei gleicher Leistung verbraucht.
• b) Bei Fahrversuchen mit einem VW 1500 konnte keine Herabsetzung der Beschleunigung sowie der Höchstgeschwindigkeit festgestellt werden. Sowohl im kalten wie im warmen Zustand sprang der Motor bei Außentemperaturen von etwa 8 - 10° C ohne weiteres an.
• 2. Es wurde eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion folgender Zusammensetzung hergestellt: 78,5 Gew.-% Normalbenzin 15,0 Gew.-% Wasser 1,5 Gew.-% Emulgatorkombination, bestehend aus 65 Gew.-% eines Mono-/Diestergemisches aus Glycerin und Ricinolsäure und 35 Gew.-g Kokosfettsäure-C12-18 . 15 Äthylenoxid, 5,o Gew.-% Methanol Die stabile, feinteilige Kraftstoff-Wasser-Emulsion eignete sich zum Betrieb eines für Super-Kraftstoff ausgelegten Audiloo-Motors. Der Motor lief störungsfrei und zeigte normale Leistung, ohne daß Klopf-Erscheinungen oder Klingel-Geräusche auftraten. Zusätze an Antiklopfmitteln, wie Bleitetraäthyl, waren nicht erforderlich.
• 3. Mit einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion folgender Zusammensetzung: 67,0 Gew.-% Dieselkraftstoff 30,0 Gew.-% Wasser 3>o Gew.-% Emulgatorgemisch, bestehend aus 70 Gew.-% Glycerin-mono-ricinoleat und 30 Gew.-% Talgfettalkohol . 25 Xthylenoxid wurde ein Dieselmotor betrieben.
• Die Emulsion wurde durch Zusammengeben der Komponenten und Homogenisieren mit einem Ultra-Turrax hergestellt. Praktische Fahrversuche wurden mit einem Diesel-PKW (Mercedes 200) durchgeführt. Der Motor lief problemlos und zeigte normale Leistung.
• 4. Mit einer Heizöl-Wasser-Emulsion folgender Zusammensetzung: 71 Gew.-% leichtes Heizöl 27 Gew.-% Wasser 2 Gew.-% Emulgatorgemisch, bestehnd aus 67 Gew.-% Glycerin-mono-oleat und 33 Gew.-% ölsäure - 15 ethylenoxid wurde nach dem Vermischen der Komponenten eine stationäre 01-feuerung problemlös bei normaler Leistung betrieben.

Claims (3)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Wasser in Emulsionsform enthaltende Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren oder Heizöle, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 50 - 94,95 Gew.-% eines flüssigen Kohlenwasserstoffes 5 - 45 Gew.-% Wasser o,o5- 5 Gew.-% einer nichtionischen Emulgatorkombination o - 30 Gew.-% eines niederen einwertigen Alkohols mit 1 - 4 C-Atomen o - lo Gew.-% eines niederen mehrwertigen Alkohols mit 2 - 4 C-Atomen wobei die Emulgatorkombination aus 10 - , 9o Gew.-% eines Partialesters oder Partialestergemisches aus Glycerin und einer höheren Fettsäure mit 8 - 22 C-Atomen, 9o - lo Gew.-% eines Alkylenoxidadduktes an einen höheren Fettalkohols oder eine höhere Fettsäure mit 8 - 22 C-Atomen besteht.
2. 2. Wasser enthaltende Kraftstoffe oder Heizöle gemaß Anspruch 1, kennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 70 - 81,5 Gew.-% eines flüssigen Kohlenwasserstoff'es 15 - 30 Gew.-% Wasser 0,5 - 3 Gew.-% einer nichtionischen Emulgatorkombination 1 - 10 Gew.-% eines niederen einwertigen Alkohols mit 1 - 4 C-Atomen 2 - 6 Gew.-% eines niederen mehrwertigen Alkohols mit 2 - 4 C-Atomen wobei die Emulgatorkombination dem Anspruch 1 entspricht.
3. 3. Wasser enthaltende Kraftstoffe oder Heizöle gemäß Pnspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkombination aus 80 - 60 Gew.-% eines Mono- und/oder Diglycerids der Ölsäure oder Hicinolsäure und 20 - 40 Gew.-% eines Adduktes von 5 - 30 Mol Äthylenoxid und/oder Propylenoxid an 1 Mol Fettalkohol oder Fettsäure mit 12 - 18 C-Atomen besteht.