DE3307091A1

DE3307091A1 - Treibstoff und eine verwendung desselben

Info

Publication number: DE3307091A1
Application number: DE19833307091
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Chem. Majunke; Heinrich Dipl.-Chem. Dr. 5047 Wesseling Müller
Original assignee: Union Rheinische Braunkohlen Kraftstoff AG
Current assignee: DEA Mineraloel AG
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1984-09-06
Also published as: EP0117532A3; DE3473612D1; EP0117532A2; DE3307091C2; EP0117532B1; ATE36726T1

Description

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Treibstoff und eine Verwendung desselben

Die Erfindung betrifft einen Treibstoff auf Methanolbasis, der aus nicht destilliertem technischen Methanol, Wasser und Dimethylether sowie weiteren Zusätzen besteht und eine Verwendung desselben in motorisierten Gartengeräten.

Die Verwendung von destilliertem Methanol, sog. Reinmethanol, als Kraftstoff für Otto- und Dieselmotoren wurde im letzten Jahrzehnt intensiv untersucht (Chemische Technologie, Winnacker-Küchler, Bd. 5, Organische Technologie I, 4. Auflage 1981, S. 517). Als Zusatz zu Reinmethanol zur Verbesserung des Startverhaltens wurde neben zahlreichen anderen leichtsiedenden Komponenten auch Dimethylether vorgeschlagen (Neuen Kraftstoffen auf der Spur, Bundesministerium für Forschung und Technologie, Bonn, 1974, S. 160).

Auch der Zusatz von Wasser zu Reinmethanol ist bekannt:

1. Bernhardt, w.E. Combustion of methyl alcohol Lee, W. ^ⁿ spark ignition engines

Int. Symp. on Combustion 15-31 Aug. 1974 (Tokyo)

2. Most,W.J.

Longwill, J.P. Single-Cylinder Engine Evaluation

of Methanol-Improved Energy

Economy and Reduced NO SAE-Paper 75o 119

3. Iwai, N.u.a. The combustion of methanol mixed

with water

Second Nato-Symposion

4.-8. Nov. 1974 (Düsseldorf)

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Die Ergebnisse der Versuche mit Reinmethanol zeigten zwar, daß keine unüberwindbaren technischen Schwierigkeiten bestehen, sie ergaben jedoch, daß umfangreiche Umrüstungen der Motoren und der Teile erforderlich sind, die mit Reinmethanol in Berührung kommen, insbesondere von Leitungen, Tank, Vergaser und Motorwerkstoffen. Die Verwendung von nicht destilliertem technischen Methanol als Treibstoff für Motoren erschien aufgrund der Befunde mit Reinmethanol sowie der zahlreichen im technischen Methanol vorhandenen schädlichen, insbesondere korrosiven und erwartungsgemäß Umwelt belastenden Komponenten technisch nicht durchführbar.

Nicht destilliertes technisches Methanol enthält z.B. Formaldehyd, Methylformiat, Dimethylsulfid. Formaldehyddiacetal, Ameisensäure, Eisenpentacarbonyl und weitere Carbonsäuren und deren Ester.

In langfristigen, umfangreichen chemischen und motorischen Untersuchungen wurde nunmehr entgegen dem bestehenden Vorurteil der Fachwelt überraschend gefunden, daß nicht destilliertes technisches Methanol, wie es sowohl bei der technischen Niederdruck- {z.B. Lurgi- und ICI-Synthese) als auch bei der Mitteldruck- und Hochdruck-Synthese (z.B. dem Verfahren der Union Rheinischen Braunkohlen Kraftstoff AG) entsteht, als Treibstoff in Motoren dann wenigstens gleichgut geeignet ist wie Reinmethanol, wenn es ganz, bestimmte Mengen an Wasser und Dimethylether sowie bestimmte Korrosionsinhibitoren, Emulgatoren und Zündkontrolladditivs enthält. Die Erfindung betrifft daher einen Treibstoff auf Methanolbasis, wobei zusätzlich höhere Alkohole, Äther", Ketone und Kohlenwasserstoffe bzw. deren Gemische enthalten sein können, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff aus nicht destilliertem technischen Methanol besteht, o,5-18 Gew.% Wasser enthält und o,5-12 Gew.% Dimethylether.

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Dimethylether hat die Eigenschaft, daß er durch seinen niederen Siedepunkt von -24,ο C das Kaltstartverhalten ausreichend verbessert. Obgleich zu erwarten war, daß die Löslichkeit des Dimethylethers durch den angegebenen Wassergehalt des Methanols so weit herabgesetzt würde, daß Dimethylether als Kaltstarthilfsmittel zu frühzeitig verdampfen würde, haben die Langzeitversuche überraschend ergeben, daß Dimethylether in für die Verbesserung des Kaltstartverhaltens ausreichender Menge im Treibstoff gelöst bleibt. Obgleich die Ursachen hierfür nicht völlig verstanden werden, wird angenommen, daß Wasserstoffbrückenbindungen dieses Verhalten bewirken.

Die umfangreichen Untersuchungen haben ferner, für den Fachmann unvorhersehbar ergeben, daß die Einspritzung des erfindungsgemäßen Treibstoffs in dem Motor nicht erforderlich ist, sondern daß sich der Treibstoff auch für übliche Vergasermotoren sehr gut eignet. In gewissen Mengen kann der erfindungsgemäße Treibstoff auch höhere Alkohole und Ether bzw. deren Gemische enthalten . Besonders geeignet sind z.B. Destillate, wie sie bei technischen Methanoldestillationen im Sumpf anfallen und z.B. ohne Einbezug der erfindungsgemäßen Dimethylothermenge folgende Zusammensetzung haben:

Methanol	41,31	Gew. %
Ethanol	26,62	Gew. %
i-Propanol	1,23	Gew.%
n-Propanol	7,66	Gew. %
Butanol	5,4o	Gew.%
höhere Alkohole	4,64	Gew.%
H₂O	13,14	Gew.%

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Als Korrosionsinhibitor eignen sich z.B. Phosphorsäureester kombiniert mit Triazolen, Inhibitoren auf Natriumbenzoat-Basis, Verbindungen wie 2-(5-Aminopentyl)-benzimidazol oder käufliche Produkte wie PFJ 876 der Fa. Ethyl Corp. u.a.

Als Emulgator sind insbesondere Glykole und Glykolether, wie z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Polyethylenglykol, deren Monoether und Diether geeianet. Ein geeignetes Zündkontrolladditiv ist z.B. Trikresylphosphat.

Weitere Additivierungen, wie sie in Kraftstoffen üblich sind, können zusätzlich erfolgen.

Es ist für den Fachmann insbesondere unerwartet, daß bei Einsatz des erfindungsgemäßen Treibstoffs in Viertakt-Motoren übliche Schmieröle sehr gut geeignet sind.

Auch in Zweitakt-Motoren ist der erfindungsgemäße Treibstoff einsetzbar. Hierbei sind jedoch Spezialschmieröle erforderlich, wie z.B. Schmieröle auf Poly-eC-Olefinbasis.

Die Untersuchungen haben ergeben, daß der erfindungsgemäße Treibstoff besonders gut geeignet ist für den Einsatz in motorisierten Gartengeräten.

Es ist bekannt, daß die Emissionen, die bei Verwendung von Reinmethanol als Treibstoff auftreten, niedriger sind als bei Verwendung der üblichen Kraftstoffe auf Mineralölbasis Dies gilt insbesondere für Kohlenmonoxid-, Stickoxyd- und Kohlenwasserstoff-Emissionen, überraschend wurde gefunden, daß bei Verwendung von nicht destilliertem technischen Methanol in Gegenwart der erfindungsgemäßen Wassermenge eine noch geringere Emission auftritt, als im Fall von Reinmethanol, wie die folgende Tabelle zeigt:

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Abgasemissionen nach ECE-Norm gemessen mit einem optimierten VW Golf, 1,6 L (Mittelwerte)

	Benzin	Reinmethanol- Kraftstoff	Rohmethanol- Kraftstoff
CO (g/Test)	86,5	38,7	j 35,4
Kohlenwasser stoffe (g/Test)	8,6	3,3	2,6
NO X (g/Test)	12,5	2,7	2,ο

Dies ist insbesondere beim Betrieb von Gartengeräten von Bedeutung, da sich hier der Betreiber gewöhnlich hinter dem Gerät fortbewegt.

Bei der erfindungsgemäßen Treibstoffzusammensetzung wurde ferner gefunden, daß bei den in Gartengeräten verwendeten 4-Taktmotoren, die gewöhnlich im oberen Drittel des Leistungsbereichi; betrieben werden, eine vom Fachmann unvorhersehbaro Energieeinsparung auf Heizwertbasis auftritt, die außer auf die hohe Verdampfungswärme des Methanols vermutlich auf einen Wasserinnenkühlungseffekt zurückzuführen ist. Der erfindunysgemäße Treibstoff kann in allen Gartengeräten mit 4-Taktmotoren eingesetzt werden, wie umfangreiche Untersuchungen ergeben haben, ohne daß eine über die richtige Treibstoff-Luft-Einstellung hinausgehende Änderung an dem Gerät für den praktischen Gebrauch erforderlich ist.

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Den Fachmann ist bekannt, daß zur Vermeidung ντ Mißbrauch von Stoffen, wie z.B. Treibstoffen, die Anfärbung solcher Stoffe wünschenswert ist.

Die Untersuchungen haben ergeben, daß bestimmte Farbstoffe, wie z.B. Brillantgrün und Kresolrot, einzeln oder in Gemischen, Färbungen ergeben, die keine Nachteile bei Einsatz in Motoren mit sich bringen und trotz ihrer pH-Indikatoreigenschaften auch bei Sauerstoffbzw. Luftzufuhr eine stabile Färbung bewirken.

Zur näheren Beschreibung eines erfindungsgemäßen Treibstoffs werden beispielhaft folgende Daten angegeben:

Analysendaten	Erfindungs gemäßer Treibstoff	Basis- Reinmethanol
Dichte bei 15°C	o,792 g/ml	o,786
Methanolgehalt	9o,8 Gew.%	95,5
DME-Gehalt	4,3 Gew.%	4,5
Wassergehalt	4,8 Gew.%	-
Dampfdruck (RVP)	7Io mbar	725
Klopffestigkeit
ROZ	Io8
MOZ	9o
Heizwert (H^)	19.2ΟΟ KJ/kg	24 19o
oberer Explosionspunkt	-9°C
Ameisensäuregehalt	5,6 ppm
Farbstoff (grün)	• 6 ppm
Geruchsstoff	Io ppm
Korrosionsinhibitor PFJ 876	75 ppm
ICA (Ignition Control Additiv)	5oo ppm
PEG-Additiv	5oo ppm

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Der erfindungsgemäße Treibstoff stellt zweifellos für das Betreiben motorisierter Fahrzeuge einen sehr bedeutenden wirtschaftlichen Erfolg dar, der die wirtschaftliche Versorgung von Motoren mit alternativen Treibstoffen um einen bedeutenden Schritt verbessert, da durch die Erfindung unerwartet gezeigt wird, daß der hohe technische und kostenmäßige Aufwand der destillativen Aufarbeitung des technischen Methanols zu Reinmethanol für die Verwendung als Treibstoff nicht erforderlich ist und insbesondere bezüglich der Umweltbelastung eine überraschende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erzielt wird.

Claims

Wesseling, den 25. 2. 1983 NL/Dr.Hö.-Fe

Unser Zeichen: UK 342

Treibstoff und eine Verwendung desselben

Patentansprüche

Treibstoff auf Methanolbasis, wobei zusätzlich höhere Alkohole, Äther, Ketone und Kohlenwasserstoffe bzw. deren Gemische enthalten sein können, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff aus nicht destilliertem technischen Methanol besteht, o,5-18 Gew.% Wasser enthält und o,5-12 Gew.% Dimethylether.
2. Treibstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser vorzugsweise 2-15 Gew.% Wasser und vorzugsweise 2-8 Gew.% Dimethylether enthält.
3. Treibstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser o,oo5 bis o,5 Gew.%, vorzugsweise o,oo5 bis o,o2 Gew.% eines Korrosionsinhibitors, o,öl bis 3 Gew.%, vorzugsweise o,ol bis o,6 Gew.%eines Eumulgators und o,ol bis o,5 Gew.% eines Zündkontrolladditivs enthält.
4. Verwendung des Treibstoffs nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in motorisierten Gartengeräten verwendet wird.
5. Verwendung des Treibstoffes nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser unter Zusatz von grünen methanollöslxchen Farbstoffen bzw. Farbstoffgemischen, vorzugsweise von Gemischen von Brillantgrün (Tetraethyl-4,4'diamino-triphenylcarbinolhydrogensulfat) und Kresolrot (o-Kresolsulfonphthalein) verwenden wird.