DE3122453A1

DE3122453A1 - Synthetischer fluessiger brennstoff und brennstoffgemische fuer oelbrennvorrichtungen.

Info

Publication number: DE3122453A1
Application number: DE19813122453
Authority: DE
Inventors: William Edward Dr. 22015 Burke Va. Erner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-17
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-12-30
Also published as: US4364743A; ZA813812B; GB2099449A; NL8102760A; FR2507205A1; BR8103643A; JPS57207695A; BE889140A

Description

Synthetischer flüssiger Brennstoff und Brennstoffgemische für Ölbrennvorrichtungn Die Erfindung betrifft Brennstoffe als Energiequelle für ölbrennvorrichtungen, etwa Dieselmotoren, Strahltriebwerke, Turbinen und Heizöfen, wie sie im Haushalt verwendet werden, und betrifft insbesondere synthetische oder Ersatzbrennstoffe, die bekannte Brennstoffquellen ersetzen oder in Kombination hiermit verwendet werden können. Fossile Brennstoffquellen werden immer teurer, da der Vorrat langsam abnimmt. Es ist ersichtlich, dass in der Zukunft derartige Vorräte erschöpft sind.
Bisher wurden Versuche unternommen zur Verwendung von Alkylfettestern als Zusätzen zu Benzin. Die US-PS 1 692 784 gibt die Verwendung kleiner Mengen von Alkylfettestern als Detergenszusatz für Benzin zur Entfernung von Kohlenstoff an, der auf Grund der Verbrennung der natürlichen Benzine mit niedriger Oktanzahl gebildet wird, die zu jener Zeit, d. h. 1928, bei Kraftfahrzeugmotoren verwendet wurden. Da Alkylfettester in den Vergasern von herkömmlichen Kraftfahrzeug-Benzinmotoren nicht verdampfen, wenn sie als eigentlicher Kraftstoff verwendet werden, war die Anwendung auf gering Mengen nur als Zusatz beschränkt.
Ferner wurden ölverbrennende Motoren, wie der Kraftfahrzeugdieselmotor, für kommerzielle Zwecke nicht vor etwa dem Jahr 1936 eingeführt. Demnach ist die US-PS 1 692 784 in ihrer Lehre der Verwendung von Alkylfettestern als Zusatz für Benzin in Benzinmotoren beschränkt. Selbst wenn Alkylfettester als Kraftstoff entsprechend der Lehre des Patents hätte verwendet werden können, wären unerwünschte Ergebnisse erzielt worden, wie die Absenkung der Oktanzahl des Benzins, eine Verminderung des mechanischen Wirkungsgrads der Benzin motoren, eine Erhöhung des Motorklopfens und ein Aufbau von Kohlenstoff in den Motoren. Das letztere Ergebnis ist das eigentliche Problem, was vermieden werden sollte, wenn die Alkylfettester nur als Zusatz zum Benzin verwendet würden.
Es wurden Anstrengungen unternommen zur Erhaltung des gegenwärtigen Vorrats an Benzin durch Verringerung dessen Anwendung und sogar durch Mischung anderer Kraftstoffe, etwa von Alkohol, hiermit. Diese Anstrengungen waren aber hauptsächlich auf Kraftstoffe, etwa Benzin, für Kraftstoffbenzinmotoren gerichtet.
In der Vergangenheit waren Erdölmitteldestillate, wie Dieselöl, beliebt auf Grund ihres grösseren Verbrennungswirkungsgrads und geringeren Preises. Die Kosten dieser Kraftstoffe sind aber auch bedeutend angestiegen und erreichen den Preis von Benzin. Es besteht demnach ein Bedarf an einem Kraftstoff, der den Vorrat an Erdölmitteldestillaten erhält oder streckt, um dem zunehmenden Bedarf an diesen Kraftstoffprodukten zu decken.
Die Erfindung ist auf eine neuartige Brennstoffquelle für ölverbrennende Vorrichtungen, etwa Dieselmotoren, Strahltriebwerke, Turbinen und Hausheizöfen, gerichtet, die ein Brennstoff ist oder mit den gegenwärtig verfügbaren Erdölmitteldestillaten mischbar ist. Es wurde nun gefunden, dass gewisse fraktioniert destillierte und im wesentlichen glycerinfreie oder katalysator- und glycerinfreie undestillierte Fettsäureester einen derartigen Brennstoff liefern können, wobei die Verbindungen folgende Formel haben: wobei (a) R folgendes ist: (1) ein Alkylradikal mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, (2) ein Alkoxyalkyl, wobei der Alkoxyanteil 1 bis 4 Kohlenstoffatome beträgt und der Alkylanteil Äthyl oder Propyl ist, (3) Cyclopentyl oder Cyclohexyl und (4) Hydroxyäthyl und Hydroxypropyl, (b) n = 11 - 22, (c) a = 2n+1, 2n-1, 2n-3, 2n-5 oder 2n-7 und (d) x ist 0 oder 1.
Die Fettsäureester der Formel (I) haben im allgemeinen ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 214 bis 489 und einen Siedepunkt im Bereich von etwa 120 OC/5 mm bis etwa o 0 340 C/1 mm, vorzugsweise von etwa 166 c/5 mm bis etwa 330 OC/5 mm. Die Ester mit diesen Eigenschaften sind Petroleummitteldestillaten ähnlich, wie .Die selöl ,Haushei zöl , Düsenflugzeugkraftstoff usw., die gegenwärtig als Brennstoffe verwendet werden.
Beispiele für die Ester der Formel (I), die bei der Erfindung angewendet werden können, enthalten: (1) Methyllaurat, Methylmyristat, Methylpalmitat, Methyloleat, Methylelaidat, Methyllinoleat, Methyllinolenat, Methylstearat, Methylerucat, Methylricinoleat, Methyllicanat, Methylelaeostearat, Methylarachidonat und Methylclupanodonat (2) Äthyllaurat, Äthylmyristat, Äthylpalmitat, Äthyloleat, Äthylelaidat, Äthyllinoleat, Äthyllinolenat, Äthylstearat, Äthylerucat, Äthylricinoleat, Äthyllicanat, Äthylelaeostearat, Äthylarachidonat und Äthylclupanodonat.
(3) Propyllaurat, Propylmyristat, Propylpalmitat, Propyloleat, Propylelaidat, Propyllinoleat, Propyllinolenat, Propylstearat, Propylerucat, Propylricinoleat, Propyllicanat, Propylelaeostearat, Propylarachidonat und Propylclupanodonat.
(4) Isopropyllaurat, Isopropylmyristat, Isopropylpalmitat, Isopropyloleat, 1 sopropylelaidat, Isopropyllinoleat, Isopropyllinolenat, Isopropylstearat, Isopropylerucat, Isopropylricinoleat, Isopropyllicanat, Isopropylelaeostearat, Isopropylarachidonat und Isopropylclupanodonat.
(5) Butyllaurat, Butylmyristat, Butylpalmitat, Butyloleat, Butylelaidat, Butyllinoleat, Butyllinolenat, Butylstearat, Butylerucat, Butylricinoleat, Butyllicanat, Butylelaeostearat, Butylarachidonat und Butylclupanodonat.
(6) Sek.-Butyllaurat,sek,-Butylmyristat, sek.-Butylpalmitat, sek.-Butyloleat, sek.-Butylelaidat, sek.-Butyllinoleat, sek.-Butyllinolenat, sek.-Butylstearat, sek.-Butylerucat, sek.-Butylricinoleat, sek.-Butyllicanat, sek. -Butylelaeostearat, sek.-Butylarachidonat und sek.-Butylclupanodonat.
(7) Isobutyllaurat, Isobutylmyristat, Isobutylpalmitat, Isobutyloleat, Isobutylelaidat, Isobutyllinoleat, Isobutyllinolenat, Isobutylstearat, Isobutylerucat, Isobutylrecinoleat, Isobutyllicanat, IsobutyleeQ$teavat,Isopropylarachidonat und Isobutylclupanodonat.
(8) Amyllaurat, Amylmyristat, Amylpalmitat, Amyloleat, Amylelaidat, Amyllinoleat, Amyllinolenat, Amylstearat, Amylerucat, Amylricinoleat, Amyllicanat, Amylelaeostearat, Amylarachidonat und Amylclupanodonat.
(9) Hexyllaurat, Hexylmyristat, Hexylpalmitat, Hexyloleat, Hexylelaidat, Hexyllinoleat, Hexyllinolenat, Hexylstearat, Hexylerucat, Hexylricinoleat, Hexyllicanat, Hexylelaeostearat, Hexylarachidonat und Hexylclupanodonat.
(10) Heptyllaurat, Heptylmyristat, Heptylpalmitat, Heptyloleat, Heptylelaidat, Heptyllinoleat, Heptyllinolenat, Heptylstearat, Heptylerucat, Heptylricinoleat, Heptyllicanat, Heptylelaeostearat, Heptylarachidonat und Heptylclupanodonat.
(11) Octyllaurat, Octylmyristat, Octylpalmitat, Octyloleat, Octylelaidat, Octyllinoleat, Octyllinolenat, Octylstearat, Octylerucat, Octylricinoleat, Octyllicanat, Octylelaeostearat, Octylarachidonat und Octylclupanodonau.
(12) 2 Äthylhexyllaurat, 2-Äthylhexylmyristat, 2-Äthylhexylpalmitat, 2-Äthylhexyloleat, 2-Äthylhexylelaidat, 2-Äthylhexyllinoleat, 2-Äthylhexyllinolenat, 2-Äthylhexylstearat, 2-Äthylhexylerucat, 2-Äthylhexylricinoleat, 2-Äthylhexyllicanat, 2-Äthylhexylelaeostearat, 2-Äthylhexylarachidonat und 2-Äthylhexylclupanodonat.
(13) Tert.-Butyllaurat, tert.-Butylmyristat, tert.-Butylpalmitat, tert.-Butyloleat, tert.-Butylelaidat, tert.-Butyllinoleat, tert.-Butyllinolenat, tert.-Butylstearat, tert.-Butylerucat, tert.-Butylricinoleat, tert.-Butyllicanat, tert -Butylelaeostearat, tert.-Butylarachidonat und tert.-Butylclupanodonat.
(14) Isooctyllaurat, Isooctylmyristat, Isooctylpalmitat, Isooctyloleat, Isooctylelaidat, Isooctyllinoleat, Isooctyllinolenat, Isooctylstearat, Isooctylerucat, Isooctylricinoleat, Isooctyllicanat, Isooctylelaeostearat, Isooctylarachidonat und Isooctylclupanodonat.
(15) Nonyllaurat, Nonylmyristat, Nonylpalmitat, Nonyloleat, Nonylelaidat, Nonyllinoleat, Nonyllinolenat, Nonylstearat, Nonylerucat, Nonylricinoleat, Nonyllicanat, Nonylelaeostearat, Nonylarachidonat und Nonylclupanodonat.
(16) Decyllaurat, Decylmyristat, Decylpalmitat, Decyloleat, Decylelaidat, Decyllinoleat, Decyllinolenat, Decylstearat, Decylerucat, Decylricinoleat, Decyllicanat, Decylelaeostearat, Decylarachidonat und Decylclupanodonat.
(17) Undecyllaurat, Undecylmyristat, Undecylpalmitat, Undecyloleat, Undecylelaidat, Undecyllinoleat, Undecyllinolenat, Undecylstearat, Undecylerucat, Undecylricinoleat, Undecyllicanat, Undecylelaeostearat, Undecylarachidonat und Undecylclupanodonat.
(18) Dodecyllaurat, Dodecylmyristat, Dodecylpalmitat, Dodecyloleat, Dodecylelaidat, Dodecyllinoleat, Dodecyllinolenat, Dodecylstearat, Dodecylerucat, Dodecylricinoleat, Dodecyllicanat, Dodecylelaeostearat, Dodecylarachidonat und Dodecylclupanodonat.
(19) Methylbrasidat, Äthylbrasidat, Propylbrasidat, Isopropylbrasidat, Butylbrasidat, sek.-Butylbrasidat, Isobutylbrasidat, tert.-Butylbrasidat, Amylbrasidat, Hexylbrasidat, Heptylbrasidat, Octylbrasidat, 2-Äthylhexylbrasidat, Isooctylbrasidat, Nonylbrasidat, Decylbrasidat, Undecylbrasidat, Dodecylbrasidat.
(20) Hydroxyäthyllaurat, Hydroxyäthylmyristat, Hydroxyäthylpalmitat, Hydroxyäthyloleat, Hydroxyäthylelaidat, Hydroxyäthyllinoleat, Hydroxyäthyllinolenat, Hydroxyäthyl stearat, Hydroxyäthylerucat, Hydroxyäthylricinoleat, Hydroxyäthyllicanat, Hydroxyäthylelaeostearat, Hydroxyäthylarachidonat, Hydroxyäthylclupanodonat und Hydroxyäthylbrasidat.
(21) Polyäthoxylierte Laurinsäure, polyäthoxylierte Myristinsäure, polyäthoxylierte Palmitinsäure, polyäthoxylierte Oleinsäure, polyäthoxylierte Elaidinsäure, polyäthoxylierte Linolsäure, polyäthoxylierte Linoleninsäure, polyäthoxylierte Stearinsäure, polyäthoxylierte Erucinsäure, polyäthoxylierte Ricinoleinsäure, polyäthoxylierte Licaninsäure, polyäthoxylierte Elaeostearinsäure, polyäthoxylierte Arachidoninsäure, polyäthoxylierte Clupanodoninsäure und polyäthoxylierte Brasidinsäure.
(22) Hydroxypropyllaurat, Hydroxypropylmyristat, Hydroxypropylpalmitat, Hydroxypropyloleat, Hydroxypropylelaidat, Hydroxypropyllinoleat, Hydroxypropyllinolenat, Hydroxypropylstearat, Hydroxypropylerucat, Hydroxypropylricinoleat, Hydroxypropyllicanat, Hydroxypropylelaeostearat, Hydroxypropylarachidonat, Hydroxypropylclupanodonat und Hydroxypropylbrasidat.
(23) Polypropoxylierte Laurinsäure, polypropoxylierte Myristinsäure, polypropoxylierte Palmitinsäure, polypropoxylierte Oleinsäure, polypropoxylierte Elaidinsäure, polypropoxylierte Linoleinsäure, polypropoxylierte Linoleninsäure, polypropoxylierte Stearinsäure, polypropoxylierte Erucinsäure, polypropoxylierte Ricinoleinsäure, polypropoxylierte Licaninsäure, polypropoxylierte Elaeostearinsäure, polypropoxylierte Arachidoninsäure, polypropoxylierte Clupanodoninsäure und polypropoxylierte Brasidinsäure.
(24) Cyclopentyllaurat, Cyclopentylmyristat, Cyclopentylpalmitat, Cyclopentyloleat, Cyclopentylelaidat, Cyclopentyllinoleat, Cyclopentyllinolenat, Cyclopentylstearat, Cyclopentylerucat, Cyclopentylricinoleat, Cyclopentyllicanat, Cyclopentylelaeostearat, Cyclopentylarachidonat Cyclopentylclupanodonat und Cyclopentylbrasidat.
(25) Cyclohexyllaurat, Cyclohexylmyristat, Cyclohexylpalmitat, Cyclohexyloleat, Cyclohexylelaidat, Cyclohexyllinoleat, Cyclohexyllinolenat, Cyclohexylstearat, Cyclohexylerucat, Cyclohexylricinoleat, Cyclohexyllicanat, Cyclohexylelaeostearat r Cyclohexylarachidonat, Cyclohexylclupanodonat und Cyclohexylbrasidat.
(26) Methoxyäthyllaurat, Methoxyäthylmyristat, Methoxyäthylpalmitat, Methoxyäthyloleat, Methoxyäthylelaidat, Methoxyäthyllinoleat, Methoxyäthyllinolenat, Methoxyäthylstearat, Methoxyäthylerucat, Methoxyäthylricinoleat, Methoxyäthyllicanat, Methoxyäthylelaeostearat, Methoxyäthylarachidonat, Methoxyäthylclupanodonat und Methoxyäthylbrasidat.
(27) Isopropoxyäthyllaurat, Isopropoxyäthylmyristat, Isopropoxyäthylpalmitat, Isopropoxyäthyloleat, Isopropoxyäthylelaidat, Isopropoxyäthyllinoleat, Isopropoxyäthyllinolenat, Isopropoxyäthylstearat, Isopropoxyäthylerucat, Isopropoxyäthylricinoleat, Isopropoxyäthyllicanat, Isopropoxyäthylelaeostearat, Isopropoxyäthylarachidonat, Isopropoxyäthylclupanodonat und Isopropoxyäthylbrasidat.
(28) Butoxyäthyllaurat, Butoxyäthylmyristat, Butoxyäthylpalmitat, Butoxyäthyloleat, Butoxyäthylelaidat, Butoxyäthyllinoleat, Butoxyäthyllinolenat, Butoxyäthylstearat, Butoxyäthylerucat, Butoxyäthylelaeostearat, Butoxyäthyllicanat, Butoxyäthylricinoleat, Butoxyäthylarachidonat, Butoxyäthylclupanodonat und Butoxyäthylbrasidat.
(29) Methoxypropyllaurat, Methoxypropylmyristat, Methoxypropylpalmitat, Methoxypropyloleat, Methoxypropylelaidat, Methoxypropyllinoleat, Methoxypropyllinolenat, Methoxypropylstearat, Methoxypropylerucat, Methoxypropylricinoleat, Methoxypropyllicanat, Methoxypropylelaeostearat, Methoxypropylarachidonat, Methoxypropylclupanodonat und Methoxypropylbrasidat (30) Äthoxypropyllaurat, Äthoxypropylmyristat, Äthoxypropylpalmitat, Äthoxypropyloleat, Äthoxypropylelaidat, Äthoxypropyllinoleat, Äthoxypropyllinolenat, Äthoxypropylstearat, Äthoxypropylerucat, Äthoxypropylricinoleat, Äthoxypropyllicanat, Äthoxypropylelaeostearat, Äthoxypropylarachidonat, Äthoxypropylclupanodonat und Äthoxypropylbrasidat.
(31) Butoxypropyllaurat, Butoxypropylmyristat, Butoxypropylpalmitat, Butoxypropyloleat, Butoxypropylelaidat, Butoxypropyllinoleat, Butoxypropyllinolenat, Butoxypropylstearat, Butoxypropylerucat, Butoxypropylricinoleat, Butoxypropyllicanat, Butoxypropylelaeostearat, Butoxypropylarachidonat, Butoxypropylclupanodonat und Butoxypropylbrasidat.
(32) Isopropoxypropyllaurat, Isopropoxypropylmyristat, Isopropoxypropylpalmitat, 1 sopropoxypropyloleat, Isopropoxypropylelaidat, Isopropoxypropyllinoleat, Isopropoxypropyllinolenat, 1 sopropoxypropyl stearat, Isopropoxypropylerucat, 1 sopropoxypropylricinoleat, Isopropoxypropyllicanat, Isopropoxypropylelaeostearat, Isopropoxypropylarachidonat, 1 sopropoxypropylclupanodonat und Isopropoxypropylbrasidat.
Bevorzugt ist, dass 0 der Formel I n = 11 - 18 und R = n Cl - C4 sind.
Die bei der Erfindung vorzugsweise angewendeten Ester sind Methyloleat, Methyllinoleat, Methyllinolenat; Äthyloleat, Äthyllinoleat, Äthyllinolenat; Isopropyloleat, Isopropyllinolenat, Isopropyllinoleatg n-Butyloleat, n-Butyllinoleat, n-Butyllinolenat, 2-Äthylhexyloleat, 2-Äthylhexyllinoleat, 2-Äthylhexyllinolenat, 2-Äthylhexylpalmitat und 2-Äthylhexylstearat.
DieEster der Erfindung sind im Handel erhältlich oder können durch bekannte Verfahren hergestellt werden, etwa durch Transveresterung gewisser Öle oder Veresterung oder Epoxidaddition von von diesen Ölen abgeleiteten freien Fettsäuren Ester werden vorzugsweise durch eine Transveresterungsreaktion hergestellt unter Anwendung verschiedener Öle, wie Sojaöl, Palmöl, Lacksafloröl, Erdnussöl, Maisöl, Baumwollsaatöl, Leinsaatöl, Oiticikaöl, Tungöl, Kokosnussöl, Rhizinusöl, Perillaöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Lardöl, Talk, Fischöle, Walfischtran, Lipide der Meeres- und Landtiere sowie Lipide von pflanzlichen Quellen. Diese Öle werden mit einem geeigneten Alkohol bei Anwesenheit eines Transveresterungskatalysator-, etwa Natriumalkoxid, Natrium-oder Kaliumhydroxid, Titantetraisopropoxid usw., zur Reaktion gebracht. Gewünschte Temperaturen und Drücke können in Abhängigkeit vom bei der Reaktion verwendeten Alkohol angewendet werden. Die Menge des Katalysators liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.%, beruhend auf der freien Fettsäure. Die Transveresterungsprodukte werden durch bei verringertem Druck durchgeführte Fraktionierung getrennt durch Destillation mittels einer Fraktionierkolonne mit wenigstens 3 und vorzugsweise merheren, theoretischen Platten. Es wird beispielsweise ein Öl mit 4 - 7 Äquivalenten von Methylalkohol gemischt.
Ein aus 0,1 bis 1 Teilen Natriummethoxid oder Titantetraisopropoxid bestehender Katalysator wird zugesetzt und das Gemisch 3 - 5 Stunden lang zur Transveresterung (70 -71 OC) rückfliessen gelassen. Das Produkt wird von überschüssigen Methylalkohol befreit. Unter verringertem Druck wird Glycerin abdestilliert, gefolgt von den Methylestern.
Zur Trennung der einzelnen Methylester wird eine Fraktionierkolonne verwendet.
Zur Herstellung der Ester von Formel (I) kann auch eine Veresterungsreaktion angewendet werden. Von den oben beschriebenen Ölen abgeleitete freie Fettsäuren werden auch mit geeigneten Alkoholen in Anwesenheit von Veresterungskatalysatoren, etwa Schwefelsäure, Arylsulfonsäuren, Alkylsulfonsäuren usw., zur Reaktion gebracht.Gewünschte Temperaturen und Drücke können in Abhängigkeit vom speziellen angewendeten Alkohol gewählt werden. Zum Beispiel wird eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren, hergestellt durch Spalten von Glyceriden oder aus Tallöl, mit 2 - 4 Äquivalenten Alkohol gemischt. Als Katalysator wird eine 1 - 4%ige Schwefelsäure verwendet. Das aus der Veresterung gebildete Wasser wird überkopf azeotrop destilliert und der zurückgewonnene Alkohol in den Reaktionsbehälter zurückgeführt. Die Ester werden zurückgewonnen durch Neutralisieren der Schwefelsäure und durch Fraktionieren unter verringertem Druck.
Ein drittes Verfahren zur Herstellung der Ester nach der Erfindung ist die Reaktion zwischen freien Fettsäuren, die von den oben genannten Ölen und geeigneten Alkylenoxiden abgeleitet werden. Zum Beispiel wird eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren bei 105 bis 120 OC in einem Druckbehälter bewegt, wobei Äthylenoxid oder Propylenoxid eingeführt wird. Als Katalysator wird etwa 0,1 bis 0,4 % Kaliumhydroxid verwendet. Der Epoxidzusatz wird fortgesetzt, bis die gewünschte Anzahl von Äquivalenten absorbiert ist. Das überschüssige Epoxid wird unter verringertem Druck entgast. Das Produkt, Hydroxyalkylester, wird über heissem Calciumsilicat (Silen EF) heiss perkoliert zum Entfernen von Kaliumhydroxid und zum Erzielen eines neutralen Produkts.
Obwohl die Ester nach der Erfindung als Brennstoff allein verwendet werden können, können sie auch in Kombination mit Petroleumitteldestillaten zur Bildung eines Gemischs hiermit verwendet werden. Die hier verwendeten Ausdrücke "Erdölmitteldestillate" oder "Mitteldestillate" umfassen 0 alle Mitteldestillate mit einem Siedepunkt von etwa 140 C bis etwa 330 OC, die von Quellen, wie Rohöl, Kohle, Ölschiefer und dgl., abgeleitet sind und in Ölbrennvorrichtungen verbrannt werden können im Gegensatz zu Benzinmotoren, die durch Verdampfung in einem Vergaser Erdöldestillate mit einem niedrigeren Siedepunkt als die Mitteldestillate der Erfindung verbrennen.
Rohöl ergibt durch fraktionierte Destillation Mitteldestillate zur Erzeugung von unter anderen Produkten mit einem Siedepunkt von etwa 140 OC bis etwa 330 OC. Diese Mitteldestillatprodukte enthalten verschiedene Kohlenwasserstoffe, wie Paraffine, Olefine, Naphthene, Aromaten und auch geringere Mengen von Cycloolefinen, Diolefinen und mehrfachungesättigten acyclischen und cyclischen Verbindungen. Die aus der Kohlehydrierung erzielten Produkte ergeben auch geeignete Mitteldestillate, was auch die aus der Destillation von Ölschiefer erzielten Destillationsprodukte tun.
Demnach sollen die hier verwendeten Ausdrücke "Erdölmitteldestillate" oder "Mitteldestillate" solche Mitteldestillate umfassen, die aus Rohöl, der Kohlehydrierung, Ölschiefer und dgl. erzielt werden können. Von besonderem Interesse sind im Hinblick auf die Erfindung Mitteldestillatprodukte, wie Dieselöl, Hausheizöl und Düsenflugzeugkraftstoff. Zum Beispiel wird Dieselöl zunehmend beliebt zur Anwendung in Lastkraftfahrzeugen, Kraftfahrzeugen usw. Jedoch ist zu erwarten, dass auf Grund des bereits angeführten langfristigen Mangels an Rohmaterialien, wie Rohöl, der Vorrat abnimmt, während der Preis zunimmt. Wenn daher diese Brennstoffarten mit den Estern nach der Erfindung gemischt werden können, kann der Vorrat gestreckt und ein wirksameren Gebrauch der Brennstoffe erzielt werden. Andererseits können die Ester als vollständiger Ersatz für bekannte Mitteldestillatbrennstoffe dienen und eine neue zukünftige Energiequelle liefern.
Wenn die Ester nach der Erfindung mit Mitteldestillaten gemischt werden, so liegen derartige Ester-Mitteldestillatgemische in einem Verhältnis im Bereich von etwa 1:99 bis etwa 99:1 Gew.%, beruhend auf dem Gesamtgewicht des Gemischs, vorzugsweise von etwa 6:99 bis 94:1 Gew.%, ganz speziell von etwa 10:75 bis 90:25 Gew.%. Die Mitteldestillate haben vorzugsweise auch ein Molekulargewicht von etwa 140 bis etwa 300.
Es wurde auch gefunden, dass bei alleiniger Anwendung der Ester nach der Erfindung als Kraftstoff, etwa in Dieselkraftfahrzeugen, dieser Kraftstoff einen grösseren Wirkungsgrad ergibt durch Erzielung von mehr Kilometern je verbrauchtem Liter.
Die Ester nach der Erfindung liefern daher nicht nur ein Mittel zur Bewahrung der abnehmenden Vorräte an hiermit gemischten Mitteldestillaten, sondern liefert auch einen Ersatz für derartige Destillate und eine neue Energiequelle.
Testvorgang Mit Ausnahme des Beispiels 9 wurden tatsächliche Fahrtests mit Verwendung verschiedener Arten von Kraftstoffen und Kraftstoffgemischen nach der Erfindung mit einem Kraftfahrzeug der Bauart Volkswagen Rabbit 1979 mit einem Vierganggetriebe (Testfahrzeug) durchgeführt. Das Kraftstoffmessgerät war geeicht zur Messung jedes Liters an verbrauchtem Kraftstoff. Ausser dort, wo angegeben, wurden die Tests auf einer Autobahn mit einer Geschwindigkeit von etwa 93 kmg/h durchgeführt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und beschränken ihren Bereich nicht.
Beispiel 1 Es wurden Verbrennungstests durchgeführt, um zu zeigen, dass die Ester nach der Erfindung ähnliche Verbrennungseigenschaften wie die gegenwärtig als Kraftstoffe verwendeten Mitteldestillate haben. Der die Ester nach der Erfindung darstellende Kraftstoff bestand aus einem Gemisch von destillierten und katalysatorfreien Estern mit (in Gew. %) 46,0 % Methylpalmitat 33,6 % Methyloleat 12,2 % Methylstearat 8,1 % Methyllinoleat und wird als Zusammensetzung A bezeichnet.
Das verwendete Mitteldestillat war im Handel erhältlicher Nr. 2 Dieselkraftstoff, der ein Standardkraftstoff für Dieselkraftfahrzeuge und Lastkraftwagen ist.
Zwei Proben von jeweils (2,5 ml) dem Dieselkraftstoff und der Zusammensetzung A wurden in einen kleinen Behälter gegeben und mit einer offenen Flamme gezündet. Alle Proben zündeten sofort, als sie der Flamme ausgesetzt wurden, wobei die Flammpunkte bei Raumtemperatur identisch waren. Die Verbrennungszeit jeder Probe ist in der folgenden Tabelle I angegeben.
Tabelle I Probe-Nr. Verbrennungszeit Zusammensetzung A 1 7 min 10 sec Zusammensetzung A 2 7 min 17 sec Nr.2-Diesel 1 6 min 13 sec Nr.5-Diesel 2 6 min 21 sec Der Dieselkraftstoff verbrannte und unter Bildung von dichtem schwarzem Rauch, während die Zusammensetzung A mit einer rauchfreien Flamme brannte.
Gemäss dem obigen Vorgehen wurden Verbrennungstests auch an Gemischen durchgeführt, die verschiedene Mengen der Zusammensetzung A vermischt mit Dieselkraftstoff enthielten.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II dargestellt.
Tabelle II Zusammensetzung A Proben-Nr. Verbrennungszeit im Gemisch Gew. % 20,0 1 6 min 30 sec 20,0 2 6 min 27 sec 40,4 1 6 min 42 sec 40,4 2 6 min 39 sec 67,4 1 7 min 0 sec 67 4 2 6 min 55 sec Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die Ester nach der Erfindung nicht nur sauberer als herkömmliche Dieselkraftstoff, sondern auch länger brennend und wirksamer als eine Kraftstoffquelle sind.
Beispiel 2 (A) Das Testfahrzeug wurde bei einer gewöhnlichen zurückgelegten Kilometerzahl unter Verwendung des Nr. 2-Dieselkraftstoffs getestet. Es wurden auf 141 km 7,6 1 verbraucht, was einer Fahrtstreckevon 18,6 km/lentspricht.
(B) Ein Test wurde durchgeführt unter Verwendung eines Gemischs der Zusammensetzung A und Nr. 2-Dieselkraftstoff, wobei die Zusammensetzung im Gemisch in einer Menge von LO,O Gew.% vorlag. Es wurden auf 191 km 7,6 1 dieses Gemischs verbraucht, was einer Fåhrtstreckson 25,1 km/l entspricht.
Beispiel 3 Es wurde ein Gemisch der Zusammensetzung A und Nr. 2-Dieselkraftstoff getestet, wobei die Zusammensetzung A in einer Menge von 40,4 Gew.% vorlag. Es wurden auf 189 km 7,6 1 verbraucht, was einer Fahrtstrecke von 24,9 km/l entspricht.
Beispiel 4 Es wurde ein Gemisch der Zusammensetzung A und Nr. 2-Dieselkraftstoff bereitet, wobei die Zusammensetzung A in einer Menge von 67,4 Gew.% vorlag. Es wurden auf 234 km 7,6 1 verbraucht, was einerFahrtstreckevon 30,8 km/l entspricht.
Beispiel 5 Das Testfahrzeug wurde vom gesamten Kraftstoff befreit und es wurden 0,95 1 der Zusammensetzung A dem Kraftstofftank zugefügt. Der Motor wurde bis zum Verbrauch des Kraftstoffs betrieben. Dieses Vorgehen wurde wiederholt, um das Kraftstoffsystem vollständig durchzuspülen.
Es wurden 11,4 1 der Zusammensetzung A dem Kraftstofftank zugefügt. Bei 88,5 km/h wurden auf 1L2 km 3,8 1 verbraucht, was einer Fahrtstrecke von 32,0 km /1 entspricht.
Der verbleibende Kraftstoff wurde bei normal starkem Verkehr in der Stadt verbraucht, bis der gesamte Kraftstoff verbraucht war. Die gesamten mit 11,4 1 gefahrenen Kilometer betrugen 280 km, was einer kombinierten Stadt- und Autobahnfahrstrecke von 24,6 km/l entspricht. Dies steht im Vergleich zur E.P.A.-Schätzung für ein ähnliches Fahren mit Dieselkraftstoff bei 17 km/l.
Diese Tests zeigen demnach, dass die reine Zusammensetzung A etwa 10,9 mehr km/l als herkömmlicher Dieselkraftstoff, basierend auf E.P.A.-Schätzungen (21,3 km/l), oder etwa 51,4 % mehr Wirkungsgrad unter Autobahnbedingungen ergibt.
Beispiel 6 Es wurde ein Gemisch mit 8,33 Gew.% destilliertem Butyloleat, 1,1 Gew.% Hydroxyäthylstearat und mit dem Rest von Nr. 2-Dieselkraftstoff bereitet. Es wurden bei einer Fahrt von 92,3 km 3,8 1 des Gemischs verbraucht, was einer Fahrtstrecke von 24,3 km/l entspricht.
Beispiel 7 Es wurde ein Gemisch mit 10,2 Gew.% destilliertem 2-Äthylhexylpalmitat und mit dem Rest Nr. 2-Dieselkraftstoff bereitet. Es wurden auf einer Fahrt von 90,7 km 3,8 1 verbraucht, was einer Fahrtstrecke von 23,9 km/l entspricht.
Beispiel 8 Es wurde ein Gemisch mit 33 Gew.% destilliertem Methylsoyat (Methylester , abgeleitet durch Transveresterung von Sojaöl mit Methanol) und mit dem Rest Nr. 2-Dieselkraftstoff bereitet. Es wurden auf einer Fahrt von 187 km 7,6 1 verbraucht, was einer Fahrtstrecke von 24,6 km/l entspricht.
Beispiel 9 Es wurde ein Gemisch mit 50 Gew.% destilliertem C18-Methylestern, abgeleitet durch Methylierung von kanadischem Rapssaatöl (etwa gleiche Anteile von Methyloleat, Methyllinoleat und Methyllinolenat) und mit dem Rest Nr. 2-Dieselkraftstoff bereitet. Es wurden auf einer Fahrt von 195 km 7,6 1 verbraucht, was einer Fahrtstrecke von 25,6 km/l entspricht.
Beim Test in einem Diesellastkraftfahrzeug ergab dieses Gemisch bedeutend weniger Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, und teilchenförmiges Material im Abgas, als Nr. 2-Dieselkraftstoff Das Gemisch hatte einen niedrigeren Rauchpunkt als Nr.
Dieselkraftstoff.
Beispiel 10 Es wurde ein Gemisch aus 90 Gew.% der Ester von Beispiel 1, Zusammensetzung A, und 10 Gew.% von Nr. 2-Dieselkraftstoff bereitet. Auf einer Fahrt von 222 km wurden 7,6 1 verbraucht, was einer durchschnittlichen Fahrtstrecke von 29,2 km/l entspricht.
Zur Erzielung von im wesentlichen denselben Ergebnissen können anstelle der bei den obigen Beispielen verwendeten verschiedenen Ester andere angegebene Ester nach der Erfindung verwendet werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Erzeugen von Energie in einer Brennkammer einer ölverbrennungsvorrichtung, g e k e n n z e i c h -n e t durch Liefern von synthetischem Kraftstoff zur Brennkammer und durch Zünden des Kraftstoffs, der im wesentlichen aus wenigstens einem fraktioniert destillierten und im wesentlichen glycerinfreien oder katalysator- und glycerinfreien undestillierten Fettsäureester mit folgender Formel besteht: wobei R folgendes ist: Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Alkoxyalkyl, wobei der Alkoxyanteil 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist und der Alkylanteil Äthyl oder Propyl ist, Cyclopentyl oder Cyclohexyl, oder Hydroxyäthyl oder Hydroxypropyl, n = 11 bis 22, a = 2n+1, 2n-1, 2n-3, 2n-5 oder 2n-7, x ist 0 oder 1.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester einen Siedepunkt von etwa 1200C bei 5 mm bis etwa 3400C bei 1 mm hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 214 bis etwa 489 hat.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester wenigstens ein Glied ist, das aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Methyloleat, Methyllinoleat, Methyllinolenat, Äthyloleat, Äthyllinoleat, Äthyllinolenat, Isopropyloleat, Isopropyllinoleat, Isopropyllinolenat, n-Butyloleat, n-Butyllinoleat, n-Butyllinolenat, 2-Äthylhexyloleat, 2-0thylhexyllinoleat, 2-Äthylhexyllinolenat, 2-Äthylhexylpalmitat und 2-Xthylhexylstearat.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die blbrennvorrichtung ein Dieselmotor, ein Düsentriebwerk, eine Turbine oder ein Heizofen ist.
6. Brennbares energieerzeugendes Brennstòffgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen besteht aus: (a) wenigstens einem fraktioniert destillierten und im wesentlichen glycerinfreien oder katalysator- und glycerinfreien undestillierten Fettsureester mit der Formel: wobei R folgendes ist: Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Alkoxyalkyl, wobei der Alkoxyanteil 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist und der Alkylanteil Äthyl oder Propyl ist, Cyclopentyl oder Cyclohexyl, oder Hydroxyäthyl oder Hydroxypropyl, n = 11 - 22, a = 2n+1, 2n-1, 2n-3, 2n-5, 2n-7 und x ist 0 oder 2, und (b) einem Mitteldestillatbrennstoff, wobei der Ester und die Mitteldestillate ein Verhältnis im Bereich von etwa 6 bis 99 bis etwa 94 bis 1 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Gemischs, haben.
7. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester und die Mitteldestillate ein Verhältnis im Bereich von etwa 10 bis 75 bis etwa 90 bis 25 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Gemischs, haben.
8. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester einen Siedepunkt von etwa 120 OC bei 5 mm bis etwa 340 OC bei 1 mm hat.
9. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 214 bis etwa 489 hat.
10. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester wenigstens ein Glied ist, das gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methyloleat, Methyllinoleat, Methyllinolenat, Äthyloleat, Äthyllinoleat, Äthyllinolenat, Isopropyloleat, Isopropyllinoleat, Isopropyllinolenat, n-Butyloleat, n-Butyllinoleat, n-Butyllinolenat, 2-Äthylhexyloleat, 2-Äthylhexyllinoleat, 2-Äthylhexyllinolenat, 2-Athylhexylpalmitat und 2-Äthylhexyl stearat.
11. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitteldestillate einen Siedepunkt im Bereich von etwa 140 OC bis etwa 330 OC haben.
12. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitteldestillate ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 140 bis etwa 300 haben.
13. Brennstoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester wenigstens ein Glied ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, bestehend aus Methyllinolenat, Äthyllinolenat, Isopropyllinolenat, n-Butyllinolenat und 2-Äthylhexyllinolenat