DE3136030A1

DE3136030A1 - Method for enhancing the ignition performance of dialkoxyalkanes used as diesel fuel, in particular 1,1-diethoxyethane

Info

Publication number: DE3136030A1
Application number: DE19813136030
Authority: DE
Inventors: Kurt 7000 Stuttgart Bönnhoff; Eckhard Dr. 7012 Fellbach Sausen
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1983-03-24

Abstract

The ignition performance of dialkoxyalkanes, used as diesel fuel, of the formula <IMAGE> in which R1 and R2 are hydrogen or alkyl radicals having up to 3 C atoms, and R3 and R4 are alkyl radicals having up to 4 C atoms, can be enhanced by partial oxidation with an oxygen donor; it is sufficient in this case if a part of the dialkoxyalkane of 0.5 to 3% by weight, calculated as H2O2, is oxidised. Preferably, 1,1-diethoxyethane is oxidised. The preferred oxidising agents are ozone-containing oxygen, air with UV irradiation and especially H2O2.

Description

Verfahren zur Erhöhung der Zündwilligkeit Procedure for increasing ignitability

von als Dieselkraftstoff verwendeten Dialkoxialkanen, insbesondere 1, 1-Diethoxiethan Bedingt durch die weltweite Verteuerung des Erdöls werden in verstärktem Maße Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren entwickelt, bei deren Erzeugung man nicht auf die Verwendung der Rohstoffbasis Erdöl angewiesen ist. of dialkoxyalkanes used as diesel fuel, in particular 1, 1-Diethoxiethan Due to the global increase in the price of crude oil, in increasingly developed fuels for internal combustion engines during their production one is not dependent on the use of petroleum as a raw material.

Als besonders günstig erwiesen haben sich die Dialkoxialkane, insbesondere das i,1 Diethoxiethan, das recht einfach aus Ethanol herstellbar ist (DE-OS 29 11 411).The dialkoxyalkanes, in particular, have proven to be particularly favorable the i, 1 diethoxiethan, which is quite easy to produce from ethanol (DE-OS 29 11 411).

1,1-Diethoxiethan besitzt je nach den Prüfbedingungen eine Cetanzahl von 35 (DE-OS 29 o6 604, Tab. 1) bis 44 (DE-OS 29 11 411), im Mittel also etwa 40. Die Zündwilligkeit dieses Acetals liegt somit an der Grenze dessen, was einen motorischen Betrieb in schneIlaufenden Motoren noch erlaubt. Andere Acetale, z.B. 1,1-Di-n-butoxiethan besitzen wesentlich höhere Cetanzahlen, so daß sie auch in Mischung mit z.B. kleineren Mengen Ethanol noch brauchbare Dieselkraftstoffe abgeben (DE-OS 29 11 411).1,1-Diethoxiethan has a cetane number depending on the test conditions from 35 (DE-OS 29 o6 604, Tab. 1) to 44 (DE-OS 29 11 411), i.e. about 40 on average. The ignitability of this acetal is therefore at the limit of what a motor Operation in high-speed engines is still permitted. Other acetals, e.g. 1,1-di-n-butoxyethane have much higher cetane numbers, so that they can also be mixed with e.g. smaller Give up quantities of ethanol that can still be used for diesel fuels (DE-OS 29 11 411).

In jedem Fall wäre es jedoch von Vorteil, die Cetanzahi der Acetale anzuheben, um so eine größere Menge an sich als Dieselkraftstoff nicht brauchbarer Stoffe, z.B.In any case, however, it would be beneficial to use the cetanzahi of the acetals to raise, so a larger amount in itself not usable as diesel fuel Substances, e.g.

Ethanol, zumischen und dadurch den resultierenden Dieselkraftstoff preiswerter machen zu können.Ethanol, and thereby the resulting diesel fuel to be able to make cheaper.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Zündwilligkeit von als DieseVraftstoff eingesetzten Acetalen, insbesondere von 1,1-Diethoxiethan zu finden.The present invention is therefore based on the object of a method to increase the ignitability of acetals used as this fuel, in particular of 1,1-diethoxiethan.

Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.This object is achieved by what is described in the claims Procedure solved.

Überraschend konnte gefunden werden1 daß sich durch partielle Oxidation der Acetale mit sau erstoffabgeb enden Oxidationsmitteln die Cetanzahl bedeutend erhöhen läßt.Surprisingly, it was found1 that partial oxidation of the acetals with oxygen-releasing oxidizing agents, the cetane number is significant can increase.

Obwohl die Verwendung von Oxidationsmitteln wie verdünnte Stickoxide oder Chloroxide möglich ist, benutzt man in der Praxis im Hinblick auf die Verwendung im Motor solche Oxidationsmittel, die keine korrosiven End- oder Nebenprodukte bilden, also bevorzugt Wasserstoffperoxid, Ozon in Form von ozonhaltigem Sauerstoff oder Sauerstoff in Gegenwart von W-Licht. Die Oxidation kann erfolgen durch Durchleiten der Gase durch das Acetal bei Temperaturen von Raumtemperatur (ca. 180c) bis zur Siedetemperatur. Die Oxidation mittels Wasserstoffperoxid gestaltet sich besonders einfach, hierbei genügt die Zugabe einer konzentrierten Wasserstoffperoxidlösung bei Zimmertemperatur zu dem Acetal. Das mit eingebrachte bzw. entstandene Wasser braucht im allgemeinen aus dem Acetal nicht abgetrennt zu werden, es bleibt gelöst und stört bei der späteren Verwendung als Dieselkraftstoff nicht. Lediglich bei Zugabe einer großen Menge an konventionellem Dieselkraftstoff auf Erdölbasis zu dem partiell oxidierten Acetal empfiehlt es sich, das Wasser abzuscheiden.Although the use of oxidizing agents such as dilute nitrogen oxides or chlorine oxides is possible, is used in practice in view of the use Oxidizing agents in the engine that do not form any corrosive end products or by-products, so preferably hydrogen peroxide, ozone in the form of ozone-containing oxygen or Oxygen in the presence of UV light. The oxidation can take place by passing through of the gases through the acetal at temperatures from room temperature (approx. 180c) to Boiling temperature. Oxidation by means of hydrogen peroxide is special simple, the addition of a concentrated hydrogen peroxide solution is sufficient at room temperature to the acetal. The water brought in or created generally does not need to be separated from the acetal, it remains dissolved and does not interfere with later use as diesel fuel. Only at Add a large amount of conventional petroleum-based diesel fuel to it to the partially oxidized acetal, it is advisable to separate the water.

Bei der Durchleitung von Gasen richtet sich die Reaktionszeit nach der gewünschten Cetanzahl, die im Einzelfall anhand von Vorversuchen leicht zu ermitteln ist.The reaction time depends on the passage of gases the desired cetane number, which can easily be determined in individual cases on the basis of preliminary tests is.

Bei der Verwendung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel läuft die Reaktion in wenigen Stunden ab. In beiden Fällen kann nicht verbrauchtes Oxidationsmittel noch im Lagertank mit dem im ueberschuß vorhandenen Reaktionspartner ausreagieren.When using hydrogen peroxide as an oxidizing agent runs the reaction from a few hours. In both cases there can be unused oxidizing agent React completely with the excess reactant in the storage tank.

Eine merkliche Verbesserung der Cetanzahl ist bereits bei der-Oxidation nur eines sehr geringen Anteils des Acetals erreichbar. Die Menge an oxidiertem Acetal kann sehr einfach durch jodometrische Titration mit Kaliumjodid bestimmt werden, wobei von der oxidierenden Wirkung des oxidierten Acetals Gebrauch gemacht wird. Das bei der Oxidation der Jodid-Ionen gebildete Jod wird mit einer Natriumthio sul fat -Maßlö sung zurücktitriert.There is already a noticeable improvement in the cetane number during the oxidation only a very small proportion of the acetal can be achieved. The amount of oxidized Acetal can be determined very simply by iodometric titration with potassium iodide made use of the oxidizing effect of the oxidized acetal will. The iodine formed during the oxidation of the iodide ions is mixed with a sodium thio sul fat measurement solution back-titrated.

Eine zufriedenstellende Anhebung der Cetanzahl erzielt man, wenn eine Menge an Acetal entsprechend 0,6 bis 3 Gew.%, gerechnet als H202, oxidiert ist. Bevorzugt wird, wenn eine enge an Acetal, entsprechend einem rechnerischen Gehalt von o,8 bis 1,2 Gew. H202, oxidiert ist. Mitunter ist es jedoch auch zweckmäßig, eine größere Menge an Acetal, bis zu etwa 3 Gew., gerechnet als Hz02, zu oxidieren, insbesondere dann, wenn dem Acetal größere Mengen an sich als Dieselkraftstoffe nicht brauchbarer Substanzen wie Ethanol zugesetzt werden sollen.A satisfactory increase in the cetane number can be achieved if a Amount of acetal corresponding to 0.6 to 3% by weight, calculated as H202, is oxidized. Is preferred if a close to acetal, according to a calculated content from 0.8 to 1.2 wt. H202, is oxidized. Sometimes, however, it is also useful to oxidize a larger amount of acetal, up to about 3 wt., calculated as Hz02, especially when the acetal in itself is larger than diesel fuels unsuitable substances such as ethanol should be added.

Beispiel 1 Durch 2 1 1,1-Diethoxiethan wurden bei Raumtemperaturen 43 Stunden lang 15 1 Sauerstoff pro Minute, enthaltend 6 mg Ozon pro Liter durchgeleitet, dabei wurde eine Menge an 1,1-Diethoxiethan, entsprechend 1,3 Gew. ge rechnet als H202, oxidiert. Nach Beendigung der Reaktionszeit wurde die Cetanzahl des partiell oxidierten Reaktionsproduktes gemäß DIN 51773 in einem Prüfmotor bestimmt. Aufgrund des geringeren Heizwertes des Acetals wurde abweichend von DIN 51773 ein Durchsatz des Kraftstoffs im Motor von 20 ml in 120 sec (statt 150 sec) eingestellt. Es konnte ein Anstieg der Cetanzahl von 40 auf 59 festgestellt werden.Example 1 By 2 1 1,1-Diethoxiethan were at room temperatures 15 liters of oxygen per minute containing 6 mg of ozone per liter passed through for 43 hours, an amount of 1,1-diethoxyethane, corresponding to 1.3% by weight, was calculated as H202, oxidized. After the end of the reaction time, the cetane number of the was partial oxidized reaction product determined in accordance with DIN 51773 in a test engine. Because of the lower calorific value of the acetal was a throughput deviating from DIN 51773 of the fuel in the engine of 20 ml in 120 seconds (instead of 150 seconds). It could an increase in the cetane number from 40 to 59 can be determined.

Beispiel 2 Durch 1,5 1 1,1-Diethoxiethan wurden 4 Stunden lang 100 ml. min Luft durchgeleitet, wobei das Reaktionsgemisch mittels einer UV-Lampe bestrahlt wurde. Die motorische Prüfung analog Beispiel 1 ergab einen Anstieg der Cetanzahl von 40 auf 50. Von dem 1,1-Diethoxiethan war eine Menge, entsprechend 0,8 Gew. gerechnet als H2021 oxidiert.Example 2 1.5 liters of 1,1-diethoxiethan were added to 100% for 4 hours ml. min of air passed through, the reaction mixture being irradiated by means of a UV lamp became. The motor test as in Example 1 showed an increase in the cetane number from 40 to 50. The amount of 1,1-diethoxyethane was calculated as 0.8% by weight oxidized as H2021.

Beispiel 3 1 1 1,1-Diethoxiethan wurde mit 20 ml 30% igem Ho02, entsprechend 0,6 Gew.; rl20o, versetzt. Die Prüfung der Cetanzahl analog Beispiel 1 ergab einen Anstieg der Cetanzahl von 40 auf 48.Example 3 1 1 1,1-Diethoxiethan was with 20 ml of 30% Ho02, accordingly 0.6 wt .; rl20o, offset. The test of the cetane number analogous to Example 1 gave a Increase in cetane number from 40 to 48.

Claims

Claims 1. A process for improving the ignitability of dialkoxyalkanes of the formula used as diesel fuel in which R1 and R2 denote hydrogen or alkyl radicals with up to 3 carbon atoms and R3 and R4 denote alkyl radicals with up to 4 carbon atoms, characterized in that the dialkoxyalkane is partially oxidized with an oxygen-releasing oxidizing agent.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the dialkoxyalkane is oxidized with ozone-containing oxygen.

3. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h Not that the dialkoxialman is oxidized with hydrogen peroxide.

4. The method according to claims t to 3, d a d u r c h g e k en n It is noted that a proportion of dialkoxialcan of 0.6 ~ to 3% by weight, calculated as H202, is oxidized.

5. The method according to claims i to 41, characterized in that that 1,1-diethoxyethane is used as dialkoxyalkane.