DE3023372A1

DE3023372A1 - Kraftstoff-wasser-emulsion zum betrieb von dieselmotoren

Info

Publication number: DE3023372A1
Application number: DE19803023372
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg 4630 Bochum Herzog
Original assignee: HERZOG HANS GEORG
Current assignee: HERZOG HANS GEORG
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1982-01-14

Description

Kraftstoff-Wasser-niulsion zum Betrieb von Dieselmotoren
Die Erfindung betrifft eine hraftstoff-Wasser-Emulsion zum Betrieb von Dieselmotoren, die 12 bis 20 % Wasser und 0,5 bis 1,5 % eines einen Alkylphenolpolyglykoläther enthaltenden Emulgators enthält. Derartige, aus der DE-OS 2 520 971 bekannte Emulsionen bestehen zu etwa 80 % aus mineralischem Dieselöl.
Bekanntlich ist damit zu rechnen, daß die Brdöllagerstätten in einigen Jahrzehnten erschöpft sind, so daß es erforderlich ist, auf rsatzkraftstoffe auszuweichen. Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, den Anteil an mineralischem Dieselöl gaSz oder teilweise durch andere öle zu ersetzen, die in größeren Mengen zur Verfügung stehen, um auf diese Weise die Vorräte an mineralischem Mittelöl, insbesondere an Dieselkraftstoff, zu strecken.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß sich eine Eraftstoff-Wasser-Emulsion zum Betrieb von Dieselmotoren, die 12 bis 20 % Wasser und 0,5 bis 1,5 /% eines einen Alkylphenolpolyglykoläther enthaltenden Emulgators enthält, in sehr vorteilhafter Weise zum Betrieb von Dieselmotoren eignet, bei der erfindungsgemäß als Eraftstoff ein Nischkraftstoff Verwendung findet, der in der Emulsion in einer Menge von etwa 80 Vol.-% vorliegt und aus mindestens 10 % Mittelöl und maximal 90 % mineralischem, synthetischem oder pflanzlichem Schweröl oder einer Mischung aus diesen Schwerölen besteht. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Nittelöl ein Dieselkraftstoff mineralischen oder synthetischen Ursprungs sein. Die Erfindung sieht vor, daß das pflanzliche Schweröl Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl oder dergleichen ist, der daraus unter Zusatz von Dieselkraftstoff hergestellte Mischkraftstoff diese öle in Mengen von 30 bis 70 % ent- hält und daß etwa 82 Vol.- eines derartigen Elischkraftstoffes mit etwa 17 °% Wasser und etwa 1 Vol.-% Emulgator zur Herstellung der Kraftstoff-Wasser-Emulsion emulgiert werden.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die folgenden pflanzlichen Schweröle in Mengen von 30 bis 60 Vol.-% unter Zusatz von Dieselkraftstoff zu einemMi schkraftstoff zu verarbeiten: Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnußöl, Baumwollsaatöl, Eukalyptusöl, Jojobaöl, Babassu-Palmöl.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann als mineralisches Schweröl ein bei der Raffination von Erdöl anfallendes Schweröl verwendet werden, wobei zur Herstellung des Mischkraftstoffes etwa 80 Gew.-% Dieselkraftstoff und etwa 20 Gew.-% Schweröl benutzt werden. Mineralische Schweröle fallen bekanntlich auf einer Raffinerie im Überschuß an.
Für die Schwerölnutzung in Dieselmotoren stehen für Dieselkraftwerke und die Seeschiffahrt langsam laufende Dieselmotoren (n = 80 bis 160 min 1), die Schweröle mit hohen Viskositäten zwischen 1500 bis 3000 sec. Redwood I bei 1000F und mittelschnell laufende Dieselmotoren (n = 400 bis 800 min 1), die Schweröle mit niedrigeren Viskositäten zwischen 35 bis 400 sec. Redwood I/1000 F benutzen, zur Verfügung. Der Betrieb von Dieselmotoren mit höherviskosen Schwerölen auf anderen Einsatzgebieten wird durch eine Reihe von Umständen erschwert und verteuert.
So ist eine Aufheizung des Schweröls auf bis zu 150 C erforderlich, um eine Förderung mittels Pumpen, die Reinigung, Lagerung und Zerstäubung zu ermöglichen. Ferner müssen die Auslaßventilteller aus Super-Legierungen bestehen.
Schweröl enthält darüber hinaus bis zu 5 % Schwefel, der als sehr gesundheitsschädlich angesehen wurde und den Gesetzgeber veranlaßte, den Schwefelgehalt von Dieselkraftstoff und leichtem Heizöl für den Hausbrand auf maximal 0,5 Gew.-% zu beschränken. Der Anteil an gut zündwilligen aliphatischen Kohlenwasserstoffen sinkt mit steigendem spezifischem Gewicht des Schweröls, während die Anteile an zündunwilligen Verbindungen zunehmen.
Die Kraftstoffsysteme in Dieselmotoren sind nur für Dieselkraftstoffe geeignet und arbeiten nur störungsfrei, wenn Viskositäten eingehalten werden, die bei etwa 45 sec.
Redwood I bei 1000 F liegen.
Aus diesem Grunde muß es als überraschend angesehen werden, daß bei Verwendung eines ein mineralisches Schweröl enthaltenden Nischkraftstoffes gemäß vorliegender Erfindung ein einwandfreier Betrieb von Dieselmotoren möglich ist. Als vorteilhaft hat sich eine Emulsion erwiesen, die aus etwa 82 Vol.-% eines aus 80 Gew.-a/o Dieselkraftstoff und 20 Gew.-% Schweröl R 30 hergestellten Mischkraftstoffes, etwa 17 Vol.-» Wasser und 1,2 Vol.-% Emulgator besteht. Erfindungsgemäß soll die Viskosität des aus mineralischem Schweröl und Dieselkraftstoff bestehenden Mischkraft stoffes maximal 150, vorzugsweise 40 bis 50 sec.
Redwood I/1000 F betragen. Damit ergibt sich bei der Emulgierung mit etwa 20 Vol.-% Wasser ein Viskositätsanstieg der Dieselöl-Schweröl-Wasser-Emulsion auf maximal 300 sec.
Redwood I/1000 F. Eine derartige Emulsion kann ohne Vorwärmung benutzt werden.
Selbstverständlich kann der Schwerölanteil bei Vorwärmung der Emulsion entsprecherc erhöht werden.
Die Erfindung sieht ferner vor, als mineralisches Schweröl Altöl und/oder Rückstandöl zu verwenden, wie sie beispielsweise an Tankstellen anfallen und gesammelt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird als synthetisches öl sogenanntes Kohleöl benutzt, das bei der Kohlehydrierung in der Sumpfphase anfällt, wobei sowohl rohes Kohleöl als auch raffiniertes oder nachhydriertes Kohleöl eingesetzt wird. In diesem Fall besteht der Mischkraft stoff aus etwa 50 Vol.-% Dieselkraftstoff und etwa 50 Vol.-% eines Kohleölgemisches, das mindestens zur Hälfte, vorzugsweise zu 2/3 aus raffiniertem Sohleöl, Rest rohes Kohleöl, besteht, wobei etwa 82 Vol.-% des Mischkraftstoffes mit etwa 17 Yo Wasser und etwa 1 % Emulgator zur erstellung der P;raftstoff-Wasser-Emulsion emulgiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Mischkraftstoff aus etwa 50 % Dieselkraftstoff und 50 % raffiniertem bzw. nachhydriertem Kohleöl besteht und etwa 82 Vol.-% des Mischkraftstoffes mit etwa 17 Vol.-% Wasser und etwa 1 Vol.-% Emulgator emulgiert werden. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Misvhkraftstoff aus etwa 60 /Oo Dieselkraftstoff, etwa 20 % Schweröl R 30 und etwa 20 % raffiniertem bzw. nachhydriertem Kohleöl besteht und etwa 82 Vol.-% dieses Nischkraftstoffes mit etwa 17 / Wasser und etwa 1 % Emulgator emulgiert werden.
Der Mischkraftstoff kann erfindungsgemäß auch aus einem Gemisch von raffiniertem bzw. nachhydriertem, bei der Hyarmierung von Kohle anfallendem Kohleöl und einem mineralischen Schweröl, vorzugsweise einem Pflanzenöl wie Rapsöl, Sojaöl oder dergleichen bestehen, wobei der Mischkraftstoff etwa 2/3 Pflanzenöl und etwa 1/3 Raffinat enthält und etwa 83 Vol.-% eines derartigen Mischkraftstoffes mit etwa 16 Vol.-%/und etwa 1 Vol.-°/o Emulgator emulgiert werden.
Der Emulgator besteht erfindungsgemäß aus zwei Gruppen, die in folgendem Verhältnis miteinander vermischt werden: Gruppe 1 60 bis 90 Vol.-% Gruppe 2 10 bis 40 Vol.-%, wobei die einzelnen Gruppen die folgende Zusammensetzung haben: Gruppe 1 65 bis 80 Vol.-% Alkylphenolpolyglykoläther und 35 bis 20 % Nonylphenoläthoxylat Gruppe 2 etwa 40 % Carbonsäurealkyloamid und etwa 60 % Aminooxyäthylat.
Ausführungsbeispiel: 1. Zusammensetzung des Emulgatorgemisches: Gruppe 1 75 % Alkylphenolpolyglykoläther 25 C/c; Nonylphenoläthoxylat Gruppe 2 40 % Carbonsäurealkyloamid 60 % Aminooxyäthylat Zur Herstellung des Emulgatorgemisches werden 60 Teile des Emulgators gemäß Gruppe 1 mit 40 Teilen des Emulgators gemäß Gruppe 2 miteinander gemischt.
2. Herstellung der Emulgator-Wasser-Mischung: In 100 Teile Leitungswasser werden 6 Teile des vorstehenden Emulgatorgemisches zur Herstellung der Wasser-Emulgator-Mischung eingerührt.
3. Herstellung des Mischkraftstoffes: 40 Vol.-% Rapsöl und 60 Vol.-/o Dieselkraftstoff werden, z.B. durch Verrühren und Ineinanderlaufen, miteinander vermischt.
4. Herstellung der Edraftstoff-Wasser-Emulsion: In 18 Vol.-% der gemäß Punkt 2 hergestellten Emulgator-Wasser-Mischung läßt man zur Herstellung der Kraftstoff-Wasser-Emulsion 82 Vol.-% des gemäß Punkt 3 hergestellten Nischkraftstoffes einfließen, so daß sich die beiden Komponenten miteinander vermischen.
Mit der so hergestellten Kraftstoff-Wasser-Emulsion wurden ein LKW mit 240 PS und ein Ackerschlepper mit 80 PS betrieben, ohne daß irgendwelche Störungen auftraten. Die Leistung entsprach der vom Motorhersteller angegebenen Nennleistung für reinen Dieselkraftstoff.

Claims

Ansprüche 1. Kraftstoff-Wasser-Emulsion zum Betrieb von Dieselmotoren, die 12 bis 20 Yo Wasser und 0,5 bis 1,5 % eines einen Alkylphenolpolyglykoläther enthaltenden Emulgators enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als Kraftstoff ein Mischkraftstoff Verwendung findet, der in der Emulsion in einer Menge von etwa 80 Vol.-% vorliegt und aus mindestens 10 % Nittelöl und maximal 90 % mineralischer und/oder synthetischer und/oder pflanzlicher Schweröle besteht.
2. Eraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelöl Dieselkraftstoff mineralischen oder synthetischen Ursprungs ist.
3. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pflanzliche Schweröl Rapsöl, Sojaöl oder dergleichen ist, der daraus unter Zusatz von Dieselkraftstoff hergestellte Nischkraftstoff diese Öle in Mengen von 30 bis 70 % enthält und daß etwa 82 Vol.-O/o eines derartigen Nischkraftstoffes mit etwa 17 Vol.-% Wasser und etwa 1 Vol.-o/o Emulgator zur Herstellung der Kraftstoff-Wasser-Emulsion emulgiert werden.
4. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden pflanzlichen Schweröle in Mengen von 30 bis 60 Vol.-% unter Zusatz von Di.eselkraftstoff zu einem Mischkraftstoff verarbeitet werden: Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnußöl, Baumwollsaatöl, Eukalyptusöl, Jojobaöl, Babassu-Palmöl.
5. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralisches Schweröl ein bei der Raffination von Erdöl anfallendes Schweröl verwendet wird, wobei zur Herstellung des Mischkraftstoffes etwa 80 Gew.-% Dieselkraftstoff und etwa 20 Gew.-/% Schweröl benutzt werden.
6. Eraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus etwa 82 Vol.-% eines aus 80 Gew.-% Dieselkraftstoff und 20 Gew.-C/o Schweröl R 30 hergestellten Mlischkraftstoffes, etwa 17 Vol.-% Wasser und 1,2 Vol.-% Emulgator besteht.
7. Kraftstoff-Wssser-Emulsion nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des aus mineralischem Schweröl und Dieselkraftstoff bestehenden Mischkraftstoffes maximal 150, vorzugsweise 40 bis 50 sec.

Redwood I beträgt.
8. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralisches Schweröl Altöl und/ oder Rückstandöl benutzt wird.
9. Kraftstoff-Wasser-Einulsion nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische öl Kohleöl ist, das bei der Kohlehydrierung in der Sumpfphase anfällt, wobei sowohl sogenanntes roh-es Kohleöl als auch raffiniertes oder nachhydriertes Kohleöl benutzt wird.
10. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkraftstoff aus etwa 50 Vol.-% Dieselkraftstoff und etwa 50 Vol.-% eines Kohleölgemisches besteht, das mindestens zur Hälfte, vorzugsweise zu 2/3 aus raffiniertem Kohleöl, Rest rohes Kohleöl besteht, wobei etwa 82 Vol.-% des Mischkraftstoffes mit etwa 17 % Wasser und etwa 1 % Emulgator zur Herstellung der Eraft- stoff-Wasser-Emulsion emulgiert werden.
11. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkraftstoff aus etwa 50 /% Dieselkraftstoff und 50 Yo raffiniertem bzw. nachhydriertem Xohleöl besteht und etwa 82 Vol.-% des Mischkraftstoffes mit etwa 17 Vol.-o Wasser und etwa 1 Vol.-o Emulgator emulgiert werden.
12. Eraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nischkraftstoff aus etwa 60 Xo Dieselkraftstoff, etwa 20 % Schweröl R 30 und etwa 20 % raffiniertem bzw. nachhydriertem Kohleöl besteht und etwa 82 Vol.-% dieses Mischkraftstoffes mit etwa 17 % Wasser und etwa 1 % Emulgator emulgiert werden.
13. Kraftstoff-Wasser-Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkraftstoff aus einem Gemisch von raffiniertem bzw. nachhydriertem, bei der Hydrierung von Kohle anfallendem Kohleöl und einem mineralischen Schweröl, vorzugsweise einem Pflanzenöl wie Rapsöl, Soåaöl oder dergleichen besteht, wobei der Nischkraftstoff etwa 2/3 Pflanzenöl und etwa 1/3 Raffinat enthält und etwa 83 Vol.-% eines derartigen Nischkraftstoffes mit etwa 16 Vol.-% Wasser und etwa 1 Vol.-% Emulgator emulgiert werden.
14. Eraftstoff-Wasser-Emulsion nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator aus zwei Gruppen besteht, die in folgendem Verhältnis miteinander vermischt werden: Gruppe 1 60 bis 90 Vol.-% Gruppe 2 10 bis 40 Vol.-%, wobei die einzelnen Gruppen die folgende Zusammensetzung haben: Gruppe 1 65 bis 80 Vol.-% Alkylphenolpolyglykoläther und 35 bis 20 % Nonylphenoläthoxylat Gruppe 2 etwa 40 % Oarbonsäurealkyloamid und etwa 60 % Aminooxyäthylat.