DE2949535A1

DE2949535A1 - Kraftstoffe fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE2949535A1
Application number: DE19792949535
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Friedrich 6832 Hockenheim Hovemann; Dipl.-Chem. Dr. Heinz 6718 Grünstadt Krapf; Dipl.-Chem. Dr. Knut 6700 Ludwigshafen Oppenländer; Ing.(grad.) Helmut 6700 Ludwigshafen Schmidt; Klaus Dipl.-Ing. 6719 Weisenheim Starke; Dipl.-Chem. Dr. Rainer 6900 Heidelberg Strickler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1979-12-08
Filing date: 1979-12-08
Publication date: 1981-06-11
Also published as: ZA807610B

Description

Kraftstoffe für Dieselmotoren
Die Erfindung betrifft Kraftstoffe für Dieselmotoren bestehend aus einem Gemisch aus überwiegend Dieselkraftstoff aus Erdöldestillaten, Methanol und einem geringen Zusatz von höhermolekularen Alkoholen.
Aufgrund der immer knapper werdenden Welt-Erdölreserven besteht die Aufgabe nach Alternativlösungen für Brenn- und Kraftstoffe zu suchen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem teilweisen Ersatz des Dieselkraftstoffs aus Erdöldestillaten durch Methanol, das unabhängig vom Erdöl beispielsweise aus Synthesegas hergestellt werden kann.
Mit Methanol allein lassen sich keine Dieselmotoren betreiben, da seine Zündwilligkeit, charakterisiert durch die Cetanzahl (CZ), zu gering ist. In der Literatur wird der Wert von CZ = 3 angegeben. Dieser Wert ist durch Extrapolation gefunden worden, da eine direkte Messung bisher noch nicht gelang.
Durch Zusatz von Zündwilligkeitsverbesserern läßt sich die CZ erhöhen, jedoch kann dies den Kraftstoffpreis unverhältnismäßig verteuern.
Eine wirtschaftlich interessante Lösung des Problems würde bereits ein teilweiser Ersatz des Dieselkraftstoffs (DK) durch Methanol darstellen. Allerdings sind Methanol und Dieselkraftstoff praktisch nicht mischbar. Eine Mischung aus 80 Vol.-Teilen DK und 20 Vol.-Teilen 99,9 %igem Methanol trennt sich bereits bei Raumtemperatur in 2 Phasen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Kraftstoffe für Dieselmotoren, die überwiegend z.B. mindestens 60 Volumenprozent Erdölmitteldestillate, die allein als Diesel 'kraftstoffe geeignet sind und geringere Mengen z.B. 10 bis 25 Vol.% Methanol enthalten, eine homogene Mischung ergeben und relativ gute Zündwilligkeit aufweisen, wenn sie als Lösungsvermittler aliphatische Alkohole mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise in Mengen von 5 bis 15 Vol.Z enthalten, wobei die Alkohole veräthert sein können.
Als gegebenenfalls teilweise verätherte aliphatische Alkohole mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen kommen z.B. Cyclohexanol und vor allem Alkohole, die in der Oxosynthese aus Olefinen entstehen,in in Betracht. Besonders bevorzugt sind Oxoalkohole mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen und das aus Trimerpropylen durch Oxosynthese erhältliche Isodecanol.
Unter Erdölmitteldestillaten, die allein als Dieselkraftstoffe geeignet sind, werden Destillate verstanden, wie sie in der DIN Norm 051 601 spezifiziert sind. Dies sind z.B. Erdöldestillate mit einer Dichte von 0,815 g/ml, einem Flammpunkt über 550C, einer Cetanzahl von mindestens 45 und einem Siedeverlauf bei dem die insgesamt verdampfte Menge bis 2500C bei max. 65 Vol.% bis 3500C bei max.
85 Vol.% liegt.
Ferner sind Nebenprodukte der Oxosynthese zu nennen, wie Oxoöl 402, 910, 911.
Oxoöl 402 ist der Destillationsrückstand bei der Oxo-C4--Synthese nach Abdestillieren des n-Butanols und enthält hauptsächlich 2-Ethylhexanol neben Hexandiolen, Butyraten und höheren Kohlenwasserstoffen.
Oxoöl 910 ist der Destillationsrückstand bei der Isononanol-bzw. Isodecanol-Synthese. Es besteht in der Hauptsache aus Dimerisierungsprodukten mit Kettenlänge C18 bis 'C20' die durch Aldoladdition, Äther- und/oder Acetalbildung entstanden sind. Außerdem enthält Oxoöl 910 Produkte mit Kettenlängen von C27 bis C30.
Oxoöl 911 ist der Destillationsrückstand der C9/C11-Alkoholsynthese aus ol-0lefinen und enthält als Hauptkomponenten Dimerisierungsprodukte mit Kettenlängen von C18 bis C20. Auch dr-Diole sind in dem Gemisch enthalten.
Diese Schnitte enthalten neben hauptsächlich Alkoholen noch deren Derivate, insbesondere deren Äther.
Weitere geeignete Alkohole sind Oleylalkohol und die durch Oligomerisieren zu Äthylen mit Ziegler-Katalysatoren erhältlichen Alkohole mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen.
Schließlich ist das durch Cxosynthese aus Propylen über Butyraldehyd, Kondensation und Hydrierung erhältliche 2-Äthylhexanol zu nennen.
Die Alkohole können als solche in den neuen Kraftstoffen für Dieselmotoren enthalten sein; mit 1 bis 2 Mol Äthylenoxid oder Propylenoxid verätherte Produkte sind jedoch ebenfalls sehr wirksam.
Zur Durchführung der Cetanzahl-Messungen wurde ein genormter Prüfdiesel (Bauart BASF) modifiziert. Durch die Verwendung eines anderen Zylinderkopfes (Kopf des Schmierölmotors MWM KD 12 B) wurde das Verdichtungsverhältnis von (= 18 auf g= 22 erhöht. Durch diese Maßnahme konnte bei ungedrosselter Luft die Laufgrenze des Motors von Cetanzahl 25 auf 18 herabgesetzt werden. Abweichend vom genormten Meßverfahren wurde nicht die Luftmenge als Meßkriterium ermittelt, sondern der sich einstellende Zündverzug bei ungedrosselter Ansaugluft. Mit Bezugs kraftstoffen aus 'Cetan- und #-Methylnaphthalin-Gemischen wurde eine Vergleichskurve ermittelt.
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten physikalischen Werte zusammengestellt. Nach diesen vorliegenden Daten muß festgehalten werden, daß gleicher thermodynamischer Wirkungsgrad des Dieselmotors vorausgesetzt, der volumetrische Verbrauch bei der Verwendung von Methanol um den Faktor 2,28 ansteigen wird.
Dieselkraftstoff Methanol Dichte (200C) g/ml ~ 0,84 0,795 kJ/kg 142 500 19 670 Heizwert Hu kJ/l 35 730 16 650 Luftbedarf kg/kg 14,90 6,4 Zündwilligkeit CZ 45 - 55 3 Relativer volumetrischer Kraftstoffverbrauch 1,0 2,28 (gleicher Heizwert) Die erfindungsgemäßen Kraftstoffgemische werden durch die folgenden Beispiele erläutert.
Stabil bei CZ Raumtemperatur 1) 75 DK (= Dieselkraftstoff + 50 aus Erdöldestillat) 15 Methanol 10 C9/11-Oxoalkohol 2) 65 DK +(x) 40 20 Methanol 15 C9/ll-oxoalkohol 3) 60 DK + 31 25 Methanol 15 C9/11-Oxoalkohol 4) 60 DK + 30 25 Methanol 15 C13/15-Oxoalkohol 5) 65 DK +(xx) 30 20 Methanol 15 Isodecanol 6) 75 DK + 35 15 Methanol 10 Isodecanol 7) 65 DK + 36 20 Methanol 15 C10/12 Alkohol erhalten durch Oligomerisieren von Äthylen Stabil bei CZ Raumtemperatur 8) 65 DK +(xx) 38 20 Methanol 15 C12/l4 Alkohol wie oben 9) 65 DK + 42 20 Methanol 15 C16/18-Alkohol wie oben 10) 65 DK + 39 20 Methanol 15 Oleylalkohol 11) 70 DK + 31 15 Methanol 15 Cyclohexanol (x) auch bei -10° stabil (xx) auch bei 0° stabil

Claims

'Patentansprüche 1. Kraftstoffe für Dieselmotoren, enthaltend a) überwiegend Erdölmitteldestillate die allein als Dieselkraftstoffe geeignet sind b) geringere Mengen Methanol sowie c) aliphatische Alkohole mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls veräthert sein können, als Lösungsvermittler.
2. Kraftstoffe gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 60 Vol.% Erdölmitteldestillate, 10 bis 25 Vol.% Methanol und 5 bis 15 Vol.% eines bei gewöhnlichen Temperaturen flüssigen Alkohols mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen enthalten.
3. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Alkohole Alkanole mit 9 bis 12 Kohlenstoffatomen enthalten.
4. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komponenten (c) Alkohole aus der Oxosynthese mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen enthalten.
5. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komponenten (c) Isodecanol enthalten.