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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(3) Propyllaurat, Propylmyristat, Propylpalmitat, Propyloleat, Propylelaidat,
Propyllinoleat, Propyllinolenat, Propylstearat, Propylerucat, Propylricinoleat,
Propyllicanat, Propylelaeostearat, Propylarachidonat und Propylclupanodonat.
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(4) Isopropyllaurat, Isopropylmyristat, Isopropylpalmitat, Isopropyloleat,
1 sopropylelaidat, Isopropyllinoleat, Isopropyllinolenat, Isopropylstearat, Isopropylerucat,
Isopropylricinoleat, Isopropyllicanat, Isopropylelaeostearat, Isopropylarachidonat
und Isopropylclupanodonat.
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(5) Butyllaurat, Butylmyristat, Butylpalmitat, Butyloleat, Butylelaidat,
Butyllinoleat, Butyllinolenat, Butylstearat, Butylerucat, Butylricinoleat, Butyllicanat,
Butylelaeostearat, Butylarachidonat und Butylclupanodonat.
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(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.
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(7) Isobutyllaurat, Isobutylmyristat, Isobutylpalmitat, Isobutyloleat,
Isobutylelaidat, Isobutyllinoleat, Isobutyllinolenat, Isobutylstearat, Isobutylerucat,
Isobutylrecinoleat, Isobutyllicanat, IsobutyleeQ$teavat,Isopropylarachidonat und
Isobutylclupanodonat.
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(8) Amyllaurat, Amylmyristat, Amylpalmitat, Amyloleat, Amylelaidat,
Amyllinoleat, Amyllinolenat, Amylstearat, Amylerucat, Amylricinoleat, Amyllicanat,
Amylelaeostearat, Amylarachidonat und Amylclupanodonat.
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(9) Hexyllaurat, Hexylmyristat, Hexylpalmitat, Hexyloleat, Hexylelaidat,
Hexyllinoleat, Hexyllinolenat, Hexylstearat, Hexylerucat, Hexylricinoleat, Hexyllicanat,
Hexylelaeostearat, Hexylarachidonat und Hexylclupanodonat.
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(10) Heptyllaurat, Heptylmyristat, Heptylpalmitat, Heptyloleat, Heptylelaidat,
Heptyllinoleat, Heptyllinolenat, Heptylstearat, Heptylerucat, Heptylricinoleat,
Heptyllicanat, Heptylelaeostearat, Heptylarachidonat und
Heptylclupanodonat.
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(11) Octyllaurat, Octylmyristat, Octylpalmitat, Octyloleat, Octylelaidat,
Octyllinoleat, Octyllinolenat, Octylstearat, Octylerucat, Octylricinoleat, Octyllicanat,
Octylelaeostearat, Octylarachidonat und Octylclupanodonau.
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(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.
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(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.
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(14) Isooctyllaurat, Isooctylmyristat, Isooctylpalmitat, Isooctyloleat,
Isooctylelaidat, Isooctyllinoleat, Isooctyllinolenat, Isooctylstearat, Isooctylerucat,
Isooctylricinoleat, Isooctyllicanat, Isooctylelaeostearat, Isooctylarachidonat und
Isooctylclupanodonat.
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(15) Nonyllaurat, Nonylmyristat, Nonylpalmitat, Nonyloleat, Nonylelaidat,
Nonyllinoleat, Nonyllinolenat, Nonylstearat, Nonylerucat, Nonylricinoleat, Nonyllicanat,
Nonylelaeostearat, Nonylarachidonat und Nonylclupanodonat.
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(16) Decyllaurat, Decylmyristat, Decylpalmitat, Decyloleat, Decylelaidat,
Decyllinoleat, Decyllinolenat, Decylstearat, Decylerucat, Decylricinoleat, Decyllicanat,
Decylelaeostearat, Decylarachidonat und Decylclupanodonat.
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(17) Undecyllaurat, Undecylmyristat, Undecylpalmitat, Undecyloleat,
Undecylelaidat, Undecyllinoleat, Undecyllinolenat, Undecylstearat, Undecylerucat,
Undecylricinoleat, Undecyllicanat, Undecylelaeostearat, Undecylarachidonat und Undecylclupanodonat.
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(18) Dodecyllaurat, Dodecylmyristat, Dodecylpalmitat, Dodecyloleat,
Dodecylelaidat, Dodecyllinoleat, Dodecyllinolenat, Dodecylstearat, Dodecylerucat,
Dodecylricinoleat, Dodecyllicanat, Dodecylelaeostearat, Dodecylarachidonat und Dodecylclupanodonat.
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(19) Methylbrasidat, Äthylbrasidat, Propylbrasidat, Isopropylbrasidat,
Butylbrasidat, sek.-Butylbrasidat, Isobutylbrasidat, tert.-Butylbrasidat, Amylbrasidat,
Hexylbrasidat, Heptylbrasidat, Octylbrasidat, 2-Äthylhexylbrasidat, Isooctylbrasidat,
Nonylbrasidat, Decylbrasidat, Undecylbrasidat, Dodecylbrasidat.
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(20) Hydroxyäthyllaurat, Hydroxyäthylmyristat, Hydroxyäthylpalmitat,
Hydroxyäthyloleat, Hydroxyäthylelaidat, Hydroxyäthyllinoleat, Hydroxyäthyllinolenat,
Hydroxyäthyl stearat, Hydroxyäthylerucat, Hydroxyäthylricinoleat, Hydroxyäthyllicanat,
Hydroxyäthylelaeostearat, Hydroxyäthylarachidonat, Hydroxyäthylclupanodonat und
Hydroxyäthylbrasidat.
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(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.
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(22) Hydroxypropyllaurat, Hydroxypropylmyristat, Hydroxypropylpalmitat,
Hydroxypropyloleat,
Hydroxypropylelaidat, Hydroxypropyllinoleat, Hydroxypropyllinolenat, Hydroxypropylstearat,
Hydroxypropylerucat, Hydroxypropylricinoleat, Hydroxypropyllicanat, Hydroxypropylelaeostearat,
Hydroxypropylarachidonat, Hydroxypropylclupanodonat und Hydroxypropylbrasidat.
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(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.
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(24) Cyclopentyllaurat, Cyclopentylmyristat, Cyclopentylpalmitat,
Cyclopentyloleat, Cyclopentylelaidat, Cyclopentyllinoleat, Cyclopentyllinolenat,
Cyclopentylstearat, Cyclopentylerucat, Cyclopentylricinoleat, Cyclopentyllicanat,
Cyclopentylelaeostearat, Cyclopentylarachidonat Cyclopentylclupanodonat und Cyclopentylbrasidat.
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(25) Cyclohexyllaurat, Cyclohexylmyristat, Cyclohexylpalmitat, Cyclohexyloleat,
Cyclohexylelaidat, Cyclohexyllinoleat, Cyclohexyllinolenat, Cyclohexylstearat, Cyclohexylerucat,
Cyclohexylricinoleat, Cyclohexyllicanat, Cyclohexylelaeostearat r Cyclohexylarachidonat,
Cyclohexylclupanodonat und Cyclohexylbrasidat.
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(26) Methoxyäthyllaurat, Methoxyäthylmyristat, Methoxyäthylpalmitat,
Methoxyäthyloleat, Methoxyäthylelaidat, Methoxyäthyllinoleat, Methoxyäthyllinolenat,
Methoxyäthylstearat, Methoxyäthylerucat, Methoxyäthylricinoleat, Methoxyäthyllicanat,
Methoxyäthylelaeostearat, Methoxyäthylarachidonat, Methoxyäthylclupanodonat und
Methoxyäthylbrasidat.
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(27) Isopropoxyäthyllaurat, Isopropoxyäthylmyristat, Isopropoxyäthylpalmitat,
Isopropoxyäthyloleat, Isopropoxyäthylelaidat, Isopropoxyäthyllinoleat, Isopropoxyäthyllinolenat,
Isopropoxyäthylstearat, Isopropoxyäthylerucat, Isopropoxyäthylricinoleat, Isopropoxyäthyllicanat,
Isopropoxyäthylelaeostearat, Isopropoxyäthylarachidonat, Isopropoxyäthylclupanodonat
und Isopropoxyäthylbrasidat.
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(28) Butoxyäthyllaurat, Butoxyäthylmyristat, Butoxyäthylpalmitat,
Butoxyäthyloleat, Butoxyäthylelaidat, Butoxyäthyllinoleat, Butoxyäthyllinolenat,
Butoxyäthylstearat, Butoxyäthylerucat, Butoxyäthylelaeostearat, Butoxyäthyllicanat,
Butoxyäthylricinoleat, Butoxyäthylarachidonat, Butoxyäthylclupanodonat und Butoxyäthylbrasidat.
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(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.
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(31) Butoxypropyllaurat, Butoxypropylmyristat, Butoxypropylpalmitat,
Butoxypropyloleat, Butoxypropylelaidat, Butoxypropyllinoleat, Butoxypropyllinolenat,
Butoxypropylstearat, Butoxypropylerucat, Butoxypropylricinoleat, Butoxypropyllicanat,
Butoxypropylelaeostearat, Butoxypropylarachidonat, Butoxypropylclupanodonat und
Butoxypropylbrasidat.
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(32) Isopropoxypropyllaurat, Isopropoxypropylmyristat, Isopropoxypropylpalmitat,
1 sopropoxypropyloleat, Isopropoxypropylelaidat, Isopropoxypropyllinoleat, Isopropoxypropyllinolenat,
1 sopropoxypropyl stearat, Isopropoxypropylerucat, 1 sopropoxypropylricinoleat,
Isopropoxypropyllicanat, Isopropoxypropylelaeostearat, Isopropoxypropylarachidonat,
1 sopropoxypropylclupanodonat und Isopropoxypropylbrasidat.
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Bevorzugt ist, dass 0 der Formel I n = 11 - 18 und R = n Cl - C4 sind.
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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.
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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.
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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.
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Zur Trennung der einzelnen Methylester wird eine Fraktionierkolonne
verwendet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und beschränken ihren
Bereich nicht.
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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.
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Das verwendete Mitteldestillat war im Handel erhältlicher Nr. 2 Dieselkraftstoff,
der ein Standardkraftstoff für Dieselkraftfahrzeuge und Lastkraftwagen ist.
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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.
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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.
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Gemäss dem obigen Vorgehen wurden Verbrennungstests auch an Gemischen
durchgeführt, die verschiedene Mengen der Zusammensetzung A vermischt mit Dieselkraftstoff
enthielten.
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Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II dargestellt.
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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.
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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.
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(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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dieselkraftstoff.
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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.
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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.