DE60111018T2

DE60111018T2 - Verfahren zur verringerung des dampfdruckes von ethanolhaltigen motortreibstoffen für funkengezündete verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE60111018T2
Application number: DE60111018T
Authority: DE
Inventors: Angelica Hull; Igor Golubkov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: EA200200796A1; NO20023502D0; BR0107817B1; BG66039B1; KR100545054B1; JP2003520891A; AU3684800A; IL150624A; CN1177914C; BG107007A; HUP0204201A2; KR20020082214A; HU230551B1; ZA200205833B; YU55802A; HK1052023A1; EP1252268B1; SK287660B6; PL356843A1; AU782062B2

Description

Diese Erfindung betrifft Motorentreibstoff für funkengezündete Verbrennungsmotoren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verringerung des trockenen Dampfdruckäquivalents (dry vapour pressure equivalent: DVPE) einer Treibstoffzusammensetzung, die eine Kohlenwasserstoffflüssigkeit und Ethanol einschließt, wobei ein Sauerstoff enthaltender Zusatzstoff verwendet wird. Das Ethanol und Bestandteile zur Einstellung des DVPE, die verwendet werden, um die Treibstoffzusammensetzung zu erhalten, stammen vorzugsweise aus erneuerbaren Rohmaterialien. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Motorentreibstoffe erhältlich, die bis zu 20 Vol.-% Ethanol enthalten und die Standardanforderungen an funkengezündete Verbrennungsmotoren, welche mit Benzin betrieben werden, erfüllen.
Hintergrund der Erfindung
Benzin ist der Haupttreibstoff für funkengezündete Verbrennungsmotoren. Die ausgedehnte Verwendung von Benzin führt zur Verschmutzung der Umwelt. Die Verbrennung von Benzin, das aus Rohöl oder Mineralgas stammt, stört das Kohlendioxidgleichgewicht in der Atmosphäre und verursacht den Treibhauseffekt. Die Rohölreserven nehmen ständig ab, wobei einige Länder bereits vor Rohölverknappungen stehen.
Das wachsende Interesse am Schutz der Umwelt, strengere Anforderungen, die den Gehalt an schädlichen Bestandteilen in Abgasen regeln, und Rohölverknappungen zwingen die Industrie, dringend alternative Treibstoffe zu entwicklen, die sauberer verbrennen.
Der vorhandene globale Bestand an Fahrzeugen und Maschinerie, die mit funkengezündeten Verbrennungsmotoren betrieben werden, erlaubt derzeit nicht die vollständige Beseitigung von Benzin als einem Motorentreibstoff.
Die Aufgabe, alternative Treibstoffe für Verbrennungsmotoren zu erzeugen, besteht seit langer Zeit und eine große Zahl von Versuchen ist unternommen worden, um erneuerbare Rohstoffe, die Motorentreibstoffbestandteile ergeben, zu verwenden.
Das 1944 erteilte U.S. Patent Nr. 2,365,009 beschreibt die Kombination von C_1-5-Alkoholen und C_3-5-Kohlenwasserstoffen zur Verwendung als ein Treibstoff. Im 1989 erteilten U.S. Patent Nr. 4,818,250 wird vorgeschlagen, aus Zitrus- und anderen Pflanzen erhaltenes Limonen als einen Motorentreibstoff oder als einen Bestandteil in Mischungen mit Benzin zu verwenden. Im 1997 erteilten U.S. Patent Nr. 5,607,486 werden neue Motorentreibstoffzusatzstoffe, umfassend Terpene, aliphatische Kohlenwasserstoffe und niedere Alkohole, offenbart.
D. Zudkevitch et al. offenbaren in „Thermodynamics of reformulated automotive Treibstoffe" Hydrocarbon processing, Bd. 74, Nr. 6, 1995, in Tabelle 5 zwei Treibstoffzusammensetzungen, umfassend Grundbenzin, Ethanol (5% bzw. 3,2%) und 12% ETBE. Unter Verwendung der in Tabelle 5 angegebenen Dampfdruckdaten kann berechnet werden, dass die zwei Treibstoffzusammensetzungen einen verbleibenden, durch Ethanol verursachten Dampfdruckanstieg von 32,1% bzw. 30,3% zeigen.
Derzeit werden weit verbreitet tert-Butylether als Bestandteile von Benzinen verwendet. Motorentreibstoffe, umfassend tert-Butylether, werden im 1984 erteilten U.S. Patent Nr. 4,468,233 beschrieben. Der Hauptanteil dieser Ether wird aus der Erdökaffination erhalten, kann aber gleichermaßen aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt werden.
Ethanol ist ein sehr viel versprechendes Produkt zur Verwendung als ein Motorentreibstoffbestandteil in Gemischen mit Benzin. Ethanol wird aus der Verarbeitung von erneuerbarem Rohmaterial erhalten, das generisch als Biomasse bekannt ist, welche wiederum aus Kohlendioxid unter dem Einfluss von Sonnenenergie stammt.
Die Verbrennung von Ethanol ergibt im Vergleich zur Verbrennung von Benzin deutlich weniger schädliche Substanzen. Jedoch erfordert die Verwendung eines Motorentreibstoffs, der hauptsächlich Ethanol enthält, speziell konstruierte Motoren. Gleichzeitig können funkengezündete Verbrennungsmotoren, die normalerweise mit Benzin betrieben werden, mit einem Motorentreibstoff, umfassend ein Gemisch von Benzin und höchstens etwa 10 Vol.-% Ethanol, betrieben werden. Ein solches Gemisch aus Benzin und Ethanol wird zur Zeit in den Vereinigten Staaten als Gasohol verkauft. Die aktuellen europäischen Vorschriften, die Benzine betreffen, erlauben die Zugabe von bis zu 5 Vol.-% Ethanol zu Benzin.
Der Hauptnachteil der Gemische aus Ethanol und Benzin ist, dass es bei Gemischen, die bis zu etwa 20 Vol.-% Ethanol enthalten, eine Zunahme des trockenen Dampfdruckäquivalents im Vergleich zu dem des Ausgangsbenzins gibt.
1 zeigt das Verhalten des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) als eine Funktion des Ethanolgehalts der Gemische aus Ethanol und Benzin A92 Sommer sowie Benzin A95 Sommer und Winter bei 37,8 °C. Die als A92 und A95 bekannten Benzine sind Standardbenzine, die bei Tankstellen in den Vereinigten Staaten und Schweden gekauft wurden. Benzin A92 kam aus den Vereinigten Staaten und Benzin A95 aus Schweden. Das eingesetzte Ethanol war Ethanol von Treibstoffgüte von Williams, USA. Das DVPE der Gemische wurde gemäß dem Verfahren nach dem ASTM D5191 Standard im SGS-Labor in Stockholm, Schweden, bestimmt.
Für den Bereich der Konzentrationen an Ethanol zwischen 5 und 10 Vol.-%, der für die Verwendung als ein Motorentreibstoff für funkengezündete Standardmotoren von besonderem Interesse ist, zeigen die Daten in 1, dass das DVPE von Gemischen aus Benzin und Ethanol das DVPE des Ausgangsbenzins um mehr als 10% übersteigen kann. Da die kommerziellen Mineralölgesellschaften normalerweise den Markt mit Benzin beliefern, das bereits das maximale zulässige DVPE, welches von den aktuellen Vorschriften streng begrenzt wird, aufweist, ist die Zugabe von Ethanol zu diesen derzeit im Handel erhältlichen Benzinen nicht möglich.
Es ist bekannt, dass das DVPE von Gemischen aus Benzin und Ethanol eingestellt werden kann. Das am 14. Mai 1991 erteilte U.S. Patent Nr. 5,015,356 schlägt das Reformulieren von Benzin vor, indem sowohl die flüchtigen als auch die nicht flüchtigen Bestandteile aus C₄-C₁₂-Benzin entfernt werden, wodurch sich entweder C₆-C₉-oder C₆-C₁₀-Benzin als Zwischenprodukt ergibt. Solche Treibstoffe sollen wegen ihres niedrigeren trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) die Zugabe von Alkohol gegenüber aktuellem Benzin deutlich erleichtern. Ein Nachteil dieses Verfahrens des Einstellens des DVPE von Gemischen aus Benzin und Ethanol ist, dass es, um ein solches Gemisch zu erhalten, notwendig ist, ein spezielles reformuliertes Benzin herzustellen, was die Lieferkette nachteilig beeinflusst und zu erhöhten Preisen für den Motorentreibstoff führt. Auch haben solche Benzine und ihre Gemische mit Ethanol einen höheren Flammpunkt, was ihre Leistungseigenschaften verschlechtert.
Es ist bekannt, dass einige chemische Bestandteile das DVPE verringern, wenn sie zu Benzin oder zu einem Gemisch davon mit Ethanol gegeben werden. Beispielsweise offenbart das am 18. Juli 1995 erteilte U.S. Patent Nr. 5,433,756 chemische Verbindungen zur Unterstützung der sauberen Verbrennung, welche außer Benzin Ketone, Nitroparaffin und auch andere Alkohole als Ethanol umfassen. Es wird angemerkt, dass die Zusammensetzung der katalytischen Unterstützungsmittel der sauberen Verbrennung, die im Patent offenbart wird, das DVPE von Benzintreibstoff verringert. In diesem Patent wird nichts über den Einfluss der Zusammensetzung zur Unterstützung der sauberen Verbrennung auf das DVPE von Gemischen aus Benzin und Ethanol erwähnt.
Das am 18. November 1997 erteilte U.S. Patent Nr. 5,688,295 stellt eine chemische Verbindung als einen Zusatzstoff zu Benzin oder als einen Treibstoff für Standardbenzinmotoren bereit. Gemäß der Erfindung wird ein Treibstoffzusatzstoff auf Alkoholbasis vorgeschlagen. Der Treibstoffzusatzstoff umfasst 20 bis 70% Alkohol, 2,5 bis 20% Keton und Ether, 0,03 bis 20% aliphatische und Siliciumverbindungen, 5 bis 20% Toluol und 4 bis 45% Lösungsbenzin. Der Alkohol ist Methanol oder Ethanol. Im Patent wird angemerkt, dass der Zusatzstoff die Benzinqualität verbessert und insbesondere das DVPE verringert. Die Nachteile dieses Verfahrens der Einstellung des DVPE von Motorentreibstoff – sind, dass eine Notwendigkeit für große Mengen an dem Zusatzstoff besteht, nämlich wenigstens 15 Vol.-% des Gemischs; und die Verwendung von Siliciumverbindungen, die bei der Verbrennung Siliciumoxid ergeben, führt zu einem verstärkten Motorenverschleiß.
In WO9743356 wird ein Verfahren zur Senkung des Dampfdrucks einer Kohlenwasserstoff-Alkohol-Mischung durch Zugeben eines Co-Lösungsmittels für den Kohlenwasserstoff und Alkohol zu der Mischung beschrieben. Eine Treibstoffzusammensetzung für funkengezündete Motoren wird auch offenbart, die ein Kohlenwasserstoffbestandteil aus geradkettigen oder verzweigten C₅-C₈-Alkanen, die im Wesentlichen frei von Olefinen, Aromaten, Benzol und Schwefel ist, wobei der Kohlenwasserstoffbestandteil eine minimale Klopffestigkeit von 65, gemäß ASTM D2699 und D2700, und ein maximales DVPE von 15 psi, gemäß ASTM D5191, aufweist; einen Alkohol von Treibstoffgüte; und ein Co-Lösungsmittel für den Kohlenwasserstoffbestandteil und den Alkohol einschließt, wobei die Bestandteile der Treibstoffzusammensetzung in Mengen vorliegen, die ausgewählt wurden, um einen Motorentreibstoff mit einer minimalen Klopffestigkeit von 87 und ein maximales DVPE von 15 psi bereit zu stellen. Das verwendete Co-Lösungsmittel ist 2-Methyltetrahydrofuran (MTHF) und andere heterocyclische Ether, wie Pyrane und Oxepane, aus Biomasse, wobei MTHF bevorzugt wird.
Die Nachteile dieses Verfahrens zur Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents von Gemischen aus Kohlenwasserstoffflüssigkeit und Ethanol sind die folgenden:

(1) Es ist notwendig, dass lediglich C₅-C₈-Kohlenwasserstoffbestandteile verwendet werden, die geradkettige oder verzweigte Alkane (i) frei von solchen ungesättigten Verbindungen, wie Olefine, Benzol und andere Aromaten, (ii) frei von Schwefel sind und, wie aus der Beschreibung der Erfindung folgt, (iii) der Kohlenwasserstoffbestandteil ist ein Kohlengaskondensat oder Erdgaskondensat;
(2) Es ist notwendig, als ein Co-Lösungsmittel für den Kohlenwasserstoffbestandteil und Ethanol lediglich eine bestimmte Klasse von chemischen Verbindungen, die Sauerstoff enthalten, zu verwenden; nämlich Ether, einschließlich kurzkettiger und heterocyclischer Ether;
(3) Es ist notwendig, eine große Menge an Ethanol in dem Treibstoff zu verwenden, wenigstens 25%;
(4) Es ist notwendig, eine große Menge an Co-Lösungsmittel, wenigstens 20%, 2-Methyltetrahydrofuran zu verwenden; und
(5) Es ist erforderlich, den funkengezündeten Verbrennungsmotor zu modifizieren, wenn er mit solchen Treibstoffzusammensetzung betrieben wird, und insbesondere muss man die Software des On-Board-Computers ändern oder den On-Board-Computer selbst ersetzen.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem die vorstehend erwähnten Nachteile des Stands der Technik überwunden werden können. Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verringerung des Dampfdrucks eines Treibstoffgemischs für herkömmliche Benzinmotoren auf Basis eines C₃- bis C₁₂-Kohlenwasserstoffs, das bis zu 20 Vol.-% Ethanol enthält, auf höchstens den Dampfdruck des C₃- bis C₁₂-Kohlenwasserstoffs selbst bereit zu stellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend erwähnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wurde mittels des Verfahrens aus Anspruch 1 gelöst.
Die hier genannten Erfinder haben gefunden, dass spezielle Typen von Verbindungen, die eine Sauerstoff enthaltende Gruppe zeigen, überraschenderweise den Dampfdruck eines Benzin-Ethanol-Gemischs senken.
Dieser Effekt kann unerwarteterweise ferner mittels spezieller C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffverbindungen verstärkt werden.
Sie haben auch gefunden, dass die Octanzahl des resultierenden Treibstoffgemischs auf Kohlenwasserstoffbasis überraschenderweise erhalten oder sogar erhöht werden kann, indem der erfindungsgemäße Sauerstoff-Bestandteil verwendet wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können bis zu etwa 20 Vol.-% Ethanol von Treibstoffgüte (b) in den ganzen Treibstoffzusammensetzungen verwendet werden. Die verwendeten, Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) können aus erneuerbaren Rohmaterialien erhalten werden und der verwendete Kohlenwasserstoffbestandteil (a) kann beispielsweise jedes Standardbenzin (das nicht reformuliert sein muss) sein und kann gegebenenfalls aromatische Fraktionen und Schwefel und auch Kohlenwasserstoffe, die aus erneuerbaren Rohmaterialien erhalten wurden, enthalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Treibstoffe für funkengezündete Standardverbrennungsmotoren hergestellt werden, wobei die Treibstoffe es diesen Motoren ermöglichen, dieselbe maximale Leistung zu haben, als wenn sie mit derzeit auf dem Markt erhältlichem Standardbenzin betrieben würden. Eine Abnahme des Niveaus an toxischen Emissionen im Abgas und eine Abnahme des Treibstoffverbrauchs kann auch mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung kann außer dem trockenen Dampfdruckäquivalent (DVPE) auch die Klopffestigkeit (Octanzahl) in erwünschter Weise kontrolliert werden.
Es ist noch eine weitere Aufgabe, ein Zusatzstoffgemisch aus Ethanol von Treibstoffgüte (b) und Sauerstoff enthaltendem Zusatzstoff (c) und dem weiteren Bestandteil (d), nämlich einzelne Kohlenwasserstoffe der C₆-C₁₂-Fraktion oder deren Gemische, bereit zu stellen, wobei das Zusatzstoffgemisch nachfolgend im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet, d. h. zu dem Kohlenwasserstoffbestandteil (a) gegeben werden kann. Das Gemisch aus (b), (c) und (d) kann auch als solches als ein Treibstoff für modifizierte Motoren, d. h. Nicht-Standard-Benzinmotoren, verwendet werden. Das Zusatzstoffgemisch kann auch zur Einstellung der Octanzahl und/oder zur Senkung des Dampfdrucks eines Kohlenwasserstoffbestandteils mit hohem Dampfdruck verwendet werden.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Beispielen und abhängigen Ansprüchen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In 1 wird das Verhalten des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) als eine Funktion des Ethanolgehalts von Gemischen aus Ethanol und Benzin nach dem Stand der Technik gezeigt.
In 2 wird das Verhalten des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) verschiedener erfindungsgemäßer Treibstoffe als eine Funktion ihres Ethanolgehalts gezeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verwendung von C₃-C₁₂-Kohlenwasserstofffraktionen als Kohlenwasserstoffbestandteil (a), einschließlich engerer Bereiche innerhalb dieses breiteren Bereichs, ohne Einschränkung bezüglich des Vorhandenseins von gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen, Aromaten und Schwefel. Insbesondere kann der Kohlenwasserstoffbestandteil ein derzeit auf dem Markt erhältliches Standardbenzin ebenso wie andere Gemische von Kohlenwasserstoffen sein, die bei der Raffination von Erdöl erhalten werden, Abgas einer chemischen Rückgewinnung bei der Verkohlung, Erdgas und Synthesegas sein. Kohlenwasserstoffe, die aus erneuerbaren Rohmaterialien erhalten werden, können auch eingeschlossen sein. Die C₃-C₁₂-Fraktionen werden üblicherweise durch fraktionierte Destillation oder durch Mischen verschiedener Kohlenwasserstoffe hergestellt.
Es ist wichtig und wurde zuvor erwähnt, dass der Bestandteil (a) Aromaten und Schwefel enthalten kann, die entweder mit dem Kohlenwasserstoffbestandteil zusammen hergestellt werden oder sich natürlich darin finden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das DVPE bei Treibstoffgemischen, die bis zu 20 Vol.-% Ethanol, berechnet als reines Ethanol, enthalten, verringert werden. Gemäß dem beanspruchten Verfahren wird der Dampfdruck des Ethanol enthaltenden Treibstoffgemischs auf Kohlenwasserstoffbasis um 80% des durch das Ethanol verursachten Dampfdruckanstiegs verringert und stärker bevorzugt wird der Dampfdruck des Ethanol enthaltenden Treibstoffgemischs auf Kohlenwasserstoffbasis auf einen Dampfdruck verringert, der dem des Kohlenwasserstoffbestandteils allein entspricht.
Wie aus den Beispielen ersichtlich, kann das DVPE sogar auf ein niedrigeres Niveau als das des verwendeten Kohlenwasserstoffbestandteils verringert werden, falls gewünscht.
Gemäß der am stärksten bevorzugten Ausführungsform werden die anderen Eigenschaften des Treibstoffs, wie beispielsweise die Octanzahl, innerhalb der erforderlichen Grenzen des Standards gehalten.
Dies wird erreicht, indem zu der Motorentreibstoffzusammensetzung mindestens eine andere, Sauerstoff enthaltende organische Verbindung (c) als Ethanol und Bestandteil (d) gegeben werden. Die Sauerstoff enthaltende organische Verbindung ermöglicht die Einstellung (i) des trockenen Dampfdruckäquivalents, (ii) der Klopffestigkeit und weiterer Leistungsparameter der Motorentreibstoffzusammensetzung ebenso wie (iii) die Verringerung des Treibstoffverbrauchs und die Verringerung der toxischen Substanzen in den Motorabgasen. Die Sauerstoff enthaltende Verbindung (c) weist Sauerstoff auf, der in mindestens einer der folgenden funktionellen Gruppen gebunden ist:
Solche funktionellen Gruppen kommen beispielsweise in den folgenden Klassen organischer Verbindungen vor, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können: Alkohole, Ketone, Ether, Ester, Hydroxyketone, Ketonester und Heterocyclen mit Sauerstoff enthaltenden Ringen.
Der Treibstoffzusatzstoff kann aus fossilen Quellen oder vorzugsweise aus erneuerbaren Quellen, wie Biomasse, stammen.
Der Sauerstoff enthaltende Treibstoffzusatzstoff (c) kann typischerweise ein anderer Alkohol als Ethanol sein. Im Allgemeinen werden aliphatische oder alicyclische Alkohole, sowohl gesättigte als auch ungesättigte, vorzugsweise Alkanole, eingesetzt. Stärker bevorzugt werden Alkanole der allgemeinen Formel: R-OH, wobei R ein Alkylrest mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, am stärksten bevorzugt 3 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, wie Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, tert-Butanol, n-Pentanol, Isopentanol, tert-Pentanol, 4-Methyl-2-pentanol, Diethylcarbinol, Diisopropylcarbinol, 2-Ethylhexanol, 2,4,4-Trimethylpentanol, 2,6-Dimethyl-4-heptanol, Linalool, 3,6-Dimethyl-3-octanol, Phenol, Phenylmethanol, Methylphenol, Methylcyclohexanol oder ähnliche Alkohole, ebenso wie deren Gemische eingesetzt.
Der Bestandteil (c) kann auch ein aliphatisches oder alicyclisches Keton, sowohl gesättigt als auch ungesättigt, der allgemeinen Formel
sein, wobei R und R' gleich oder verschieden sind und jeweils C₁-C₆-Kohlenwasserstoffe sind, die auch cyclisch sein können, und vorzugsweise C₁-C₄-Kohlenwasserstoffe sind. Bevorzugte Ketone haben insgesamt (R+R') 4 bis 9 Kohlenstoffatome und schließen Methylethylketon, Methylpropylketon, Diethylketon, Methylisobutylketon, 3-Heptanon, 2-Octanon, Diisobutylketon, Cyclohexanon, Acetophenon, Trimethylcycohexanon oder ähnliche Ketone und Gemische davon ein.
Der Bestandteil (c) kann auch ein aliphatischer oder alicyclischer Ether, einschließlich sowohl gesättigter als auch und ungesättigter Ether, der allgemeinen Formel R-O-R' sein, wobei R und R' gleich oder verschieden sind und jeweils ein C₁-C₁₀-Kohlenwasserstoffrest sind. Im Allgemeinen werden Nieder-(C₁-C₆)-dialkylether bevorzugt. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome im Ether beträgt vorzugsweise 6 bis 10. Typische Ether schließen Methy-tert-amylether, Methylisoamylether, Ethylisobutylether, Ethyl-tert-butylether, Dibutylether, Diisobutylether, Diisoamylether, Anisol, Methylanisol, Phenetol oder ähnliche Ether und Gemische davon ein.
Der Bestandteil (c) kann ferner ein aliphatischer oder alicyclischer Ester, einschließlich gesättigter und ungesättigter Ester, der allgemeinen Formel
sein, wobei R und R' gleich oder verschieden sind. R und R' sind vorzugsweise Kohlenwasserstoffreste, stärker bevorzugt Alkylreste und am stärksten bevorzugt Alkyl und Phenyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt wird ein Ester, bei dem R C₁-C₄ ist und R' C₄-C₆ ist. Typische Ester sind Alkylester von Alkansäuren, einschließlich n-Butylacetat, Isobutylacetat, tert-Butylacetat, Isobutylpropionat, Isobutylisobutyrat, n-Amylacetat, Isoamylacetat, Isoamylpropionat, Methylbenzoat, Phenylacetat, Cyclohexylacetat oder ähnliche Ester und Gemische davon. Im Allgemeinen wird bevorzugt ein Ester mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen eingesetzt.
Der Zusatzstoff (c) kann gleichzeitig zwei Sauerstoff enthaltende Reste enthalten, die im selben Molekül an verschiedene Kohlenstoffatome gebunden sind.
Der Zusatzstoff (c) kann ein Hydroxyketon sein. Ein bevorzugtes Hydroxyketon weist die allgemeine Formel:
auf, in der R ein Kohlenwasserstoffrest ist und R₁ Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise Niederalkyl, d. h. (C₁-C₄), ist. Im Allgemeinen wird bevorzugt ein Ketol mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen eingesetzt. Typische Hydroxyketone schließen 1-Hydroxy-2-butanon, 3-Hydroxy-2-butanon, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon oder ähnliche Ketole oder ein Gemisch davon ein.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist der Treibstoffzusatzstoff (c) ein Ketonester vorzugsweise der allgemeinen Formel:
in der R ein Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise Niederalkyl, d. h. (C₁-C₄), ist.
Typische Ketonester schließen Methylacetoacetat, Ethylacetoacetat und tert-Butylacetoacetat ein. Vorzugsweise weisen solche Ketonester 6 bis 8 Kohlenstoffatome auf.
Der Zusatzstoff (c) kann auch eine Ringsauerstoff enthaltende heterocyclische Verbindung sein und vorzugsweise weist der Sauerstoff enthaltende Heterocyclus einen C₄-C₅-Ring auf. Stärker bevorzugt weist der Heterocycluszusatzstoff insgesamt 5 bis 8 Kohlenstoffatome auf. Der Zusatzstoff kann vorzugsweise die folgende Formel (1) oder (2) aufweisen:
in der R Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise -CH₃, ist und R₁ -CH₃ oder -OH oder -CH₂OH oder CH₃CO₂CH₂- ist.
Ein typischer heterocyclischer Zusatzstoff (c) ist Tetrahydrofurfurylalkohol, Tetrahydrofurfurylacetat, Dimethyltetrahydrofuran, Tetramethyltetrahydrofuran, Methyltetrahydropyran, 4-Methyl-4-oxytetrahydropyran oder ähnliche heterocyclische Zusatzstoffe oder Gemische davon.
Der Bestandteil (c) kann auch ein Gemisch jeder der vorstehend aufgeführten Verbindungen aus einer oder mehreren der vorstehend erwähnten verschiedenen Verbindungsklassen sein.
Geeignetes Ethanol von Treibstoffgüte (b), das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, kann leicht von Fachleuten identifiziert werden. Ein geeignetes Beispiel für den Ethanolbestandteil ist Ethanol, das 99,5% der Hauptsubstanz enthält. Alle Verunreinigungen, die im Ethanol in einer Menge von mindestens 0,5 Vol.-% eingeschlossen sind und in die vorstehend erwähnte Definition des Bestandteils (c) fallen, sollten berücksichtigt werden, wenn die verwendete Menge an Bestandteil (c) bestimmt wird. Das heißt, solche Verunreinigungen müssen in einer Menge von mindestens 0,5% im Ethanol enthalten sein, damit sie als Teil des Bestandteils (c) berücksichtigt werden. Falls Wasser im Ethanol vorliegt, sollte dessen Menge vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,25 Vol.-% des gesamten Treibstoffgemischs ausmachen, damit die aktuellen Standardanforderungen an Treibstoffe für Benzinmotoren erfüllt sind.
Also kann auch ein denaturiertes Ethanolgemisch, wie es auf den Markt geliefert wird, das etwa 92% Ethanol, Kohlenwasserstoffe und Nebenprodukte enthält, als der Ethanolbestandteil in der erfindungsgemäßen Treibstoffzusammensetzung verwendet werden.
Sofern nicht anders angegeben, sind alle Mengen in Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Motorentreibstoffzusammensetzung.
Im Allgemeinen wird das Ethanol (b) in Mengen von 0,1% bis 20%, typischerweise etwa 1% bis 20 Vol.-%, vorzugsweise 3% bis 15 Vol.-% und stärker bevorzugt etwa 5 bis 10 Vol.-% eingesetzt. Der Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff (c) wird im Allgemeinen in Mengen von 0,05 bis etwa 15 Vol.-%, allgemeiner von 0,1 bis etwa 15 Vol.-%, vorzugsweise von etwa 3 bis 10 Vol.-% und am stärksten bevorzugt von etwa 5 bis 10 Vol.-% eingesetzt.
Im Allgemeinen beträgt das eingesetzte Gesamtvolumen von Ethanol (b) und Sauerstoff enthaltendem Zusatzstoff (c) von 0,15 bis 25 Vol.-%, normalerweise von etwa 0,5 bis 25 Vol.-%, vorzugsweise von etwa 1 bis 20 Vol.-%, stärker bevorzugt von 3 bis 15 Vol.-% und am stärksten bevorzugt von 5 bis 15 Vol.-%.
Das Verhältnis von Ethanol (b) zu Sauerstoff enthaltendem Zusatzstoff (c) in der Motorentreibstoffzusammensetzung beträgt also im Allgemeinen 1:150 bis 400:1 und beträgt stärker bevorzugt 1:10 bis 10:1.
Der gesamte Sauerstoffgehalt der Motorentreibstoffzusammensetzung, der auf dem Ethanol und dem Sauerstoffzusatzstoff beruht, beträgt, ausgedrückt als Gew.-% Sauerstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Motorentreibstoffzusammensetzung, vorzugsweise nicht mehr als etwa 7 Gew.-%, stärker bevorzugt nicht mehr als etwa 5 Gew.-%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, um einen Motorentreibstoff zu erhalten, der für den Betrieb eines funkengezündeten Standardverbrennungsmotors geeignet ist, werden der vorstehende Kohlenwasserstoffbestandteil, Ethanol und zusätzliche Sauerstoff enthaltende Bestandteil gemischt, wodurch die folgenden Eigenschaften der resultierenden Motorentreibstoffzusammensetzung erhalten werden:

– Dichte bei 15 °C und bei Normaldruck von wenigstens 690 kg/m³;
– Sauerstoffgehalt, bezogen auf die Menge an Sauerstoff enthaltenden Bestandteilen, von höchstens 7 Gew.-% der Motorentreibstoffzusammensetzung;
– Klopffestigkeit (Octanzahl) von nicht niedriger als der Klopffestigkeit (Octanzahl) des Ausgangskohlenwasserstoffbestandteils und vorzugsweise für 0,5 (RON+MON) von wenigstens 80;
– trockenes Dampfdruckäquivalent (DVPE) im Wesentlichen dasselbe wie das DVPE des Ausgangskohlenwasserstoffbestandteils und vorzugsweise 20 kPa bis 120 kPa;
– Säuregehalt von höchstens 0,1 Gew.-% HAc;
– pH-Wert 5 bis 9;
– Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen von höchstens 40 Vol.-%, einschließlich Benzol, und für Benzol allein von höchstens 1 Vol.-%;

– Grenzen der Verdampfung der Flüssigkeit bei Normaldruck in % des Ausgangsvolumens der Motorentreibstoffzusammensetzung:

anfänglicher Siedepunkt, min.	20 °C;
Volumen (bei 70 °C, min.) der verdampften Flüssigkeit	25 Vol.-%;
Volumen (bei 100 °C, min.) der verdampften Flüssigkeit	50 Vol.-%;
Volumen (bei 150 °C, min.) der verdampften Flüssigkeit	75 Vol.-%;
Volumen (bei 190 °C, min.) der verdampften Flüssigkeit	95 Vol.-%;
Destillationsrückstand, max.	2 Vol.-%;
Endsiedepunkt, max.	205 °C;

– Schwefelgehalt von höchstens 50 mg/kg;
– Harzgehalt von höchstens 2 mg/100 ml.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sollten der Kohlenwasserstoffbestandteil und Ethanol zusammen zugegeben werden, gefolgt von der Zugabe der zusätzlichen Sauerstoff enthaltenden Verbindung oder Verbindungen zur Mischung. Danach sollte die resultierende Motorentreibstoffzusammensetzung vorzugsweise mindestens etwa eine Stunde bei einer Temperatur von nicht niedriger als –35 °C gehalten werden. Es ist ein Merkmal dieser Erfindung, dass die Bestandteile der Motorentreibstoffzusammensetzung einfach zueinander zugegeben werden können, um die gewünschte Zusammensetzung zu erzeugen. Es ist im Allgemeinen nicht erforderlich, zu rühren oder anders für merkliches Vermischen zu sorgen, um die Zusammensetzung zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, um eine Motorentreibstoffzusammensetzung zu erhalten, die für den Betrieb eines funkengezündeten Standardverbrennungsmotors bei minimalem schädlichem Einfluss auf die Umwelt geeignet ist, wird es bevorzugt, den/die Sauerstoff enthaltende(n) Bestandteile) zu verwenden, die aus erneuerbarem Rohmaterialien) stammen.
Der Bestandteil (d) wird verwendet, um den Dampfdruck des Treibstoffgemischs der Bestandteile (a), (b) und (c) weiter zu senken. Ein einzelner Kohlenwasserstoff, ausgewählt aus einer C₆-C₁₂-Fraktion von aliphatischen oder alicyclischen gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen kann als Bestandteil (d) verwendet werden. Vorzugsweise wird der Kohlenwasserstoffbestandteil (d) aus einer C₈-C₁₁-Fraktion gewählt. Geeignete Beispiele für (d) sind Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Isopropylbenzol, Isopropyltoluol, Diethylbenzol, Isopropylxylol, tert-Butylbenzol, tert-Butyltoluol, tert-Butylxylol, Cyclooctadien, Cyclooctotetraen, Limonen, Isooctan, Isononan, Isodecan, Isoocten, Myrcen, Allocymen, tert-Butylcyclohexan oder ähnliche Kohlenwasserstoffe und Gemische davon.
Der Kohlenwasserstoffbestandteil (d) kann auch eine bei 100 bis 200 °C siedende Fraktion sein, die beim Destillieren von Öl, Kokskohlenharz oder Synthesegasverarbeitungsprodukten erhalten wird.
Wie schon erwähnt, betrifft die Erfindung ferner ein Zusatzstoffgemisch, das aus Bestandteilen (b) und (c) und gegebenenfalls auch Bestandteil (d) besteht, welches nachfolgend zu dem Kohlenwasserstoffbestandteil (a) gegeben werden kann, und das als solches auch als ein Treibstoff für einen modifizierten funkengezündeten Verbrennungsmotor verwendet werden kann.
Das Zusatzstoffgemisch weist vorzugsweise ein Verhältnis von Ethanol (b) zu Zusatzstoff (c) von 1:150 bis 200:1 nach dem Volumen auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Zusatzstoffgemischs umfasst das Gemisch den Sauerstoff enthaltenden Bestandteil (c) in einer Menge von 0,5 bis zu 99,5 Vol.-% und Ethanol (b) in einer Menge von 0,5 bis zu 99,5 Vol.-% und Bestandteil (d), umfassend mindestens einen C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoff, stärker bevorzugt C₈-C₁₁-Kohlenwasserstoff, in einer Menge von 0 bis zu 99 Vol.-%, vorzugsweise 0% bis zu 90%, stärker bevorzugt 0 bis zu 79,5% und am stärksten bevorzugt 5 bis zu 77% des Zusatzstoffgemischs. Das Zusatzstoffgemisch weist ein Verhältnis von Ethanol (b) zur Summe der anderen Zusatzstoffbestandteile (c) + (d) von 1:200 bis 200:1 nach dem Volumen auf, stärker bevorzugt beträgt ein Verhältnis von Ethanol (b) zur Summe der Bestandteile (c) + (d) 1:10 bis 10:1 nach dem Volumen.
Die Octanzahl des Zusatzstoffgemischs kann festgestellt werden und das Gemisch kann verwendet werden, um die Octanzahl des Bestandteils (a) auf ein gewünschtes Niveau einzustellen, indem ein entsprechender Anteil des Gemischs (b), (c), (d) zu Bestandteil (a) zugemischt wird.
Als Beispiele, die die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zeigen, werden die folgenden Motorentreibstoffzusammensetzungen dargeboten, die nicht als Begrenzung des Umfangs der Erfindung anzusehen sind, sondern lediglich einige der derzeit bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung veranschaulichen sollen.
Wie für Fachleute ersichtlich, können alle Treibstoffzusammensetzungen der folgenden Beispiele selbstverständlich auch erhalten werden, indem zuerst ein Zusatzstoffgemisch der Bestandteile (b), (c) und (d) hergestellt wird, wobei das Gemisch danach zum Bestandteil (a) gegeben werden kann, oder umgekehrt. In diesem Fall kann ein bestimmtes Maß an Mischen erforderlich sein.
BEISPIELE
Um den gemischten Motorentreibstoff herzustellen, wurde folgendes als die Bestandteile (b), (c) und (d) verwendet:

– Ethanol von Treibstoffgüte, gekauft in Schweden bei Sekab und in den USA von ADM Corp. und Williams;
– Sauerstoff enthaltende Verbindungen, einzelne unsubstituierte Kohlenwasserstoffe und Gemische davon, in Deutschalnd von Merck und in Russland von Lukoil gekauft.
– Naphtha, das ein Öl-Straight-Run-Benzin ist, das aliphatische und alicyclische gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe enthält. Alkylat, das eine Kohlenwasserstofffraktion ist, die nahezu vollständig aus Isoparaffinkohlenwasserstoffen besteht, die bei der Alkylierung von Isobuten mit Butanol erhalten werden. Alkylbenzol, das ein Gemisch aromatischer Kohlenwasserstoffe ist, die bei der Benzolalkylierung erhalten werden. Meist umfasst Alkylbenzol technischer Reinheit Ethylbenzol, Propylbenzol, Isopropylbenzol, Butylbenzol und andere.

Alle Prüfungen der Ausgangsbenzine und Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe, einschließlich derer, die Bestandteile dieser Erfindung umfassen, wurde unter Einsatz der Standard-ASTM-Verfahren im Labor von SGS in Schweden und bei den Auto Research Laboratories, Inc., USA, durchgeführt.
Die Fahrprüfung wurde mit einem 1987 VOLVO 240 DL gemäß dem Standardtestverfahren EU2000 NEDC EC 98/69 durchgeführt.
Die Standardtestbeschreibungen des European 2000 (EU 2000) New European Driving Cycle (NEDC) sind identisch mit dem Standard EU/ECE Test Description and Driving Cycle (91/441 EEC bzw. ECE-R83/01 und 93/116EEC). Diese standardisierten EU-Tests schließen innerstädtische Fahrzyklen und außerstädtische Fahrzyklen ein und erfordern, dass spezielle Emissionsvorschriften erfüllt werden. Die Abgasanalyse wird mit einer Beprobungsvorgehensweise bei konstantem Volumen durchgeführt und nutzt einen Flammenionisationsdetektor zur Bestimmung der Kohlenwasserstoffe. Die Exhaust Emission Directive 91/441 EEC (Phase I) stellt spezifische CO-, (HC + NO)- und (PM)-Standards bereit, während die EU Fuel Consumption Directive 93/116 EEC (1996) Verbrauchsstandards festsetzt.
Die Prüfung wurde mit einem 1987 Volvo 240 DL mit einem B230F, 4-Zylinder, 2,32-1-Motor (Nr. LG4F20-87) durchgeführt, der 83 kW bei 90 U/s und ein Drehmoment von 185 Nm bei 46 U/s entwickelt.
BEISPIEL 1
Beispiel 1 zeigt die Möglichkeit der Verringerung des trockenen Dampfdruckäquivalents des das Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs für die Fälle, wenn Benzine mit trockenem Dampfdruckäquivalent gemäß ASTM D-5191 auf einem Niveau von 90 kPa (etwa 13 psi) als Kohlenwasserstoffbasis verwendet werden.
Zur Herstellung der Gemische dieser Zusammensetzung wurden die Winterbenzine A92, A95 und A98, die derzeit auf dem Markt verkauft werden und in Schweden von Shell, Statoil, Q80K und Preem gekauft wurden, verwendet.
1 zeigt das Verhalten des DVPE des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs, der auf Winterbenzin A95 basiert. Die in diesem Beispiel verwendeten, Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe auf der Basis von Winter A92 und A98 zeigen auch ein ähnliches Verhalten.
Das Ausgangsbenzin umfasste aliphatische und alicyclische C₄-C₁₂-Kohlenwasserstoffe, einschließlich sowohl gesättigter als auch ungesättigter.
Das verwendete Winterbenzin A92 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 89,0 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 87,7
Der Treibstoff 1-1 (nicht erfindungsgemäß) enthielt A92 Winterbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei verschiedenen Ethanolgehalten auf:
A92 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 94,4 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,1
A92 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 94,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,2
Die folgenden verschiedenen Ausführungsformen der Treibstoffe 1-3 zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von Winterbenzin A92.
Der erfindungsgemäße Treibstoff 1-3 enthielt A92 Winterbenzin (a), Ethanol (b), Sauerstoff enthaltende Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Alkylat = 79 : 9 : 2 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Alkylats beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 88,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,25
A92 : Ethanol : Isobutylacetat : Naphtha = 80 : 5 : 5 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 88,7 kPa
0,5 (RON + MON) = 88,6
A92 : Ethanol : tert-Butanol : Naphtha = 81 : 5 : 5 : 9 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 87,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,6
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für das Winterbenzin beträgt 90 kPa.
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Benzol : Ethylbenzol : Diethylbenzol = 82,5 : 9,5 : 0,5 : 0,5 : 3 : 4 Vol.-%
DVPE = 90 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,0
A92 : Ethanol : Isobutylacetat : Toluol = 82,5 : 9,5 : 0,5 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 90 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,8
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : m-Xylol = 82,5 : 9,2 : 0,2 : 0,6 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 90 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,9
Die folgenden Zusammensetzungen 1-6 zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von Winterbenzin A98.
Das Winterbenzin A98 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 89,5 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 92,35
Der Vergleichstreibstoff 1-4 enthielt A98 Winterbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 95,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,85
A98 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 94,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,1
Der Treibstoff 1-6 enthielt A98 Winterbenzin (a), Ethanol (b), Sauerstoff enthaltende Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isooctan = 80 : 5 : 5 : 10 Vol.-%
DVPE = 82,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,2
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : m-Isopropyltoluol = 78,2 : 6,1 : 6,1 : 9,6 Vol.-%
DVPE = 81,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,8
A98 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha = 80 : 5 : 5 : 10 Vol.-%
Der Siedepunkt des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 82,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,35
A98 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : m-Isopropyltoluol = 80 : 5 : 5 : 5 : 5 Vol.-%
Der Siedepunkt des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 82,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,25
A98 : Ethanol : tert-Butylacetat : Naphtha = 83 : 5 : 5 : 7 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 82,1 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,5
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für das Winterbenzin beträgt 90 kPa.
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isooctan = 85 : 5 : 5 : 5 Vol.-%
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,3
A98 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha = 85 : 5 : 5 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,0
A98 : Ethanol : Isobutanol : Isopropylxylol = 85 : 9,5 : 0,5 : 5 Vol.-%
DVPE = 90 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,1
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es notwendig sein könnte, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf unter das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. Normalerweise ist dies erforderlich, wenn das DVPE des Ausgangsbenzins höher ist als die Grenzen der geltenden Vorschriften für das entsprechende Benzin. Aus diese Art und Weise ist es beispielsweise möglich, Benzin von Wintergüte in Benzin von Sommergüte zu überführen. Das DVPE-Niveau für das Sommerbenzin beträgt 70 kPa. A98 : Ethanol : Isobutanol : Isooctan : Naphtha = 60 : 9,5 : 0,5 : 15 : 15 Vol.-% Der Siedepunkt des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 70 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,85
A98 : Ethanol : Isobutanol : Alkylat : Naphtha = 60 : 9,5 : 0,5 : 15 : 15 Vol.-%
Der Siedepunkt des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
Der Siedepunkt des Alkylats beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 70 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,6
A98 : Ethanol : tert-Butylacetat : Naphtha = 60 : 9 : 3 : 28 Vol.-%
Der Siedepunkt des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 70 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,4
Die folgenden Treibstoffe 1-9 und 1-10 zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von Winterbenzin A95.
Das Winterbenzin A95 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 89,5 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 90,1
Die Prüfung gemäß dem vorstehend beschriebenen Standardtestverfahren EU 2000 NEDC EC 98/69 zeigte die folgenden Ergebnisse:

CO (Kohlenmonoxid) 2,13 g/km;

HC (Kohlenwasserstoffe) 0,280 g/km;

NO_x (Stickoxide) 0,265 g/km;

CO₂ (Kohlendioxid) 227,0 g/km;

NMHC 0,276 g/km;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km 9,84
Der Vergleichstreibstoff 1-7 enthielt A95 Winterbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 94,9 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,6
A95 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-% (nachstehend als RFM1 bezeichnet)
DVPE = 94,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,4
Die Prüfung des Bezugstreibstoffgemischs (RFM1) zeigte die folgenden Ergebnisse im Vergleich zum Winterbenzin A95:

CO –15,0%;

HC –7,3%;

NO_x +15,5%;

CO₂ +2,4%;

NMHC* –0,5%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +4,7%
„–" bedeutet eine Verringerung der Emission, während „+" eine Zunahme der Emission bedeutet.
Der Treibstoff 1-9 enthielt A95 Winterbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Alkylat = 83,7 : 5 : 2 : 9,3 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Alkylats beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 88,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,65
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha = 83,7 : 5 : 2 : 9,3 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 88,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,8
A95 : Ethanol : Isobutylacetat : Alkylat = 81 : 5 : 5 : 9 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Alkylats beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 87,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,0
A95 : Ethanol : Isobutylacetat : Naphtha = 81 : 5 : 5 : 9 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 87,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,1
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für das Winterbenzin beträgt 90 kPa.
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Xylol = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,1
A95 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : Naphtha = 80 : 9,2 : 0,2 : 0,6 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,0
A95 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Alkylat = 80 : 9,2 : 0,2 : 0,6 : 5 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
Der Siedepunkt des Alkylats beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,6
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es notwendig sein könnte, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf unter das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. Normalerweise ist dies erforderlich, wenn das DVPE des Ausgangsbenzins höher ist als die Grenzen der geltenden Vorschriften für das entsprechende Benzin. Aus diese Art und Weise ist es beispielsweise möglich, Benzin von Wintergüte in Benzin von Sommergüte zu überführen. Das DVPE-Niveau für das Sommerbenzin beträgt 70 kPa.
A95 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Isooctan =
60 : 9,2 : 0,2 : 0,6 : 15 : 15 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,8
A95 : Ethanol : tert-Butylacetat : Naphtha = 60 : 9 : 1 : 30 Vol.-%
Die Siedetemperatur des Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,4

Der Treibstoff 1-10 enthält 75 Vol.-% A95 Winterbenzin, 9,6 Vol.-% Ethanol, 0,4 Vol.-% Isobutylalkohol, 4,5 Vol.-% m-Isopropyltoluol und 10,5 Vol.-% Naphtha mit einer Siedetemperatur von 100 bis 200 °C. Diese Treibstoffformulierung zeigt die Möglichkeit der Verringerung des DVPE, Erhöhung der Octanzahl, Verringerung der toxischen Emissionen im Abgas und Verringerung des Treibstoffverbrauchs im Vergleich zum Bezugsgemisch aus Benzin und Ethanol (RFM 1). Die Motorentreibstoffzusammensetzung wies die folgenden Eigenschaften auf:

Dichte bei 15 °C, gemäß ASTM D 4052	749,2 kg/m³;
anfänglicher Siedepunkt, gemäß ASTM D 86	29 °C;
verdampfbarer Anteil – 70 °C	47,6 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 100 °C	55,6 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 150 °C	84,2 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 180 °C	97,5 Vol.-%;
Endsiedepunkt	194,9 °C;
Verdampfungsrückstand	1,3 Vol.-%;
Verlust durch Verdampfen	1,6 Vol.-%;
Sauerstoffgehalt, gemäß ASTM D4815	3,7 Gew.-%;
Acidität, gemäß ASTM D 1613 Gew.-% HAc	0,004;
pH-Wert, gemäß ASTM D 1287	6,6;
Schwefelgehalt, gemäß ASTM D 5453	18 mg/kg;
Gummigehalt, gemäß ASTM D381	1 mg/100 ml;
Wassergehalt, gemäß ASTM D6304	0,03 Gew.-%;
Aromaten, gemäß SS 155120, einschließlich Benzol	30,2 Vol.-%;
Benzol allein, gemäß EN 238	0,7 Vol.-%;
DVPE, gemäß ASTM D 5191	89,0 kPa;
Klopffestigkeit 0,5 (RON+MON), gemäß ASTM D 2699-86 und ASTM D 2700-86	92,6

Die Motorentreibstoffformulierung 1-10 wurde gemäß dem Standardtestverfahren EU 2000 NEDC EC98/69 geprüft und die folgenden Ergebnisse wurden im Vergleich zu Winterbenzin A95 erhalten:

CO –21%;

HC –9%;

NO_x +12,8%;

CO₂ +2,38%;

NMHC –6,4%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +3,2%
Die Treibstoffformulierungen 1-1 bis 1-10 zeigten gegenüber den geprüften, Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffen auf der Basis von Benzin von Sommergüte ein verringertes DVPE. Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Zusatzstoffe aus den Beispielen 1-1 bis 1-10 durch andere Sauerstoff enthaltende Verbindungen dieser Erfindung ersetzt wurden.
Zur Herstellung der vorstehenden Treibstoffformulierungen 1-1 bis 1-10 dieser Motorentreibstoffzusammensetzung wurde anfangs Benzin mit Ethanol gemischt und der entsprechende, Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff wurde zu dem Treibstoffgemisch gegeben. Die erhaltene Motorentreibstoffzusammensetzung wurde dann vor dem Prüfen zwischen 1 und 24 Stunden bei einer Temperatur von nicht niedriger als –35 °C stehen gelassen. Alle vorstehenden Formulierungen wurde ohne die Verwendung irgend einer Mischvorrichtung hergestellt.
Der Effekt der Verringerung des Dampfdrucks der Ethanol enthaltenden Benzine, während der Ethanolgehalt in der resultierenden Zusammensetzung von 0 bis 11 Vol.-% zunahm, wurde auch beobachtet, wenn ein Teil des Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffs durch C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (Bestandteil (d)) ersetzt wurde. Die nachstehenden Zusammensetzungen zeigen den Effekt, der mit dieser Erfindung erreicht wird.
Ein Zusatzstoffgemisch, umfassend 40 Vol.-% Ethanol, 10 Vol.-% Isobutanol und 50 Vol.-% Isopropyltoluol, wurde mit Winterbenzin mit einem DVPE von nicht höher als 90 kPa gemischt. Die erhaltenen, verschiedenen Zusammensetzungen wiesen die folgenden Eigenschaften auf:
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isopropyltoluol = 85 : 6 : 1,5 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 84,9 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,9
A95 : Ethanol : Isobutanol : Isopropyltoluene = 80 : 8 : 2 : 10 Vol.-%
DVPE = 84,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,1
A98 : Ethanol : Isobutanol : Isopropyltoluol = 86 : 5,6 : 1,4 : 7 Vol.-%
DVPE = 85,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,8
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn andere Sauerstoff enthaltende Verbindungen und auch C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe der vorliegenden Erfindung im erfindungsgemäßen Verhältnis zur Herstellung des Zusatzstoffgemischs verwendet wurden, das dann zur Herstellung der Ethanol enthaltenden Benzine verwendet wurde. Diese Benzine erfüllen vollständig die Anforderungen an die Motorentreibstoffe, die in funkengezündeten Standardmotoren verwendet werden.
BEISPIEL 2
Beispiel 2 zeigt die Möglichkeit der Verringerung des trockenen Dampfdruckäquivalents des das Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs für die Fälle, wenn Benzine mit einem trockenen Dampfdruckäquivalent gemäß ASTM D-5191 auf einem Niveau von 70 kPa (etwa 10 psi) als Kohlenwasserstoffbasis verwendet werden.
Zur Herstellung der Gemische dieser Zusammensetzung wurden die Sommerbenzine A92, A95 und A98, die derzeit auf dem Markt verkauft werden und in Schweden von Shell, Statoil, Q80K und Preem gekauft wurden, verwendet.
Das Ausgangsbenzin umfasste aliphatische und alicyclische C₄-C₁₂-Kohlenwasserstoffe, einschließlich gesättigter und ungesättigter.
1 zeigt das Verhalten des DVPE des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs, der auf Sommerbenzin A95 basiert. Die Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe auf der Basis der Winterbenzine A92 bzw. A98 zeigten ähnliches Verhalten.
Die folgenden Treibstoffe 2-3 zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von Sommerbenzin A92.
Das Sommerbenzin A92 wies die folgenden Eigenschaften auf:
DVPE = 70,0 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 87,5
Der Vergleichstreibstoff 2-1 enthielt A92 Sommerbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 77,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,3
A92 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 76,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,5
Der Treibstoff 2-3 enthielt A92 Sommerbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : Ethanol : Methylethylketon : Isooctan = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 69,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,0
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isooctan = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 69,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,1
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isononan = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,0
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isodecan = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,8
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isoocten = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,9 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,2
A92 : Ethanol : Isobutanol : Toluol = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,4
A92 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 67,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,4
A92 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : Toluol = 80 : 9,5 : 0,5 : 5 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 67,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,9
A92 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : Isopropyltoluol = 80 : 9,5 : 0,5 : 5 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 67,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,2
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für das Sommerbenzin beträgt 70 kPa.
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isodecan = 82,5 : 9,5 : 0,5 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,85
A92 : Ethanol : Isobutanol : tert-Butylbenzol = 82,5 : 9,5 : 0,5 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,5
A92 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : Naphtha : tert-Butyltoluol = 82,5 : 9,2 : 0,2 : 0,6 : 5 : 2,5 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,1
Die folgenden Treibstoffe 2-6 zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von Sommerbenzin A98.
Das Sommerbenzin A98 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 69,5 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 92,5
Der Vergleichstreibstoff 2-4 enthielt A98 Sommerbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 76,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,3
A98 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 76,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,7
Der Treibstoff 2-6 enthielt A98 Sommerbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : Ethanol : Isobutanol : Isooctan = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 69,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,7
A98 : Ethanol : Isopropanol : Alkylbenzol = 80 : 5 : 5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,0
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für das Sommerbenzin beträgt 70 kPa.
A98 : Ethanol : Isobutanol : Isooctan = 81,5 : 9,5 : 0,5 : 8,5 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,5
A98 : Ethanol : tert-Butanol : Limonen = 86 : 7 : 4 : 4 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,6
Die folgenden Treibstoffe 2-9 bis 2-10 zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von Sommerbenzin A95.
Das Sommerbenzin A95 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 68,5 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 89,8 Die wie vorstehend durchgeführte Prüfung zeigte die folgenden Ergebnisse für das Sommerbenzin A95:

CO (Kohlenmonoxid) 2,198 g/km;

HC (Kohlenwasserstoffe) 0,245 g/km;

NO_x (Stickoxide) 0,252 g/km;

CO₂ (Kohlendioxid) 230,0 g/km;

NMHC 0,238 g/km;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km 9,95
Der Vergleichstreibstoff 2-7 enthielt A95 Sommerbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 75,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,9
A95 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-% (nachstehend auch als RFM2 bezeichnet)
DVPE = 75,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,25
Die Prüfung des Bezugstreibstoffgemischs (RFM 2) zeigte die folgenden Ergebnisse im Vergleich zum Sommerbenzin A95:

CO –9,1 %;

HC –4,5%;

NO_x +7,3%;

CO₂ +4,0%;

NMHC* –4,4%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +3,6%
„–" bedeutet eine Verringerung der Emission, während „+" eine Zunahme der Emission bedeutet.
Der Treibstoff 2-9 enthielt A95 Sommerbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : Ethanol : tert-Pentanol : Alkylbenzol = 80 : 7 : 4 : 9 Vol.-%
DVPE = 67,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,6
A95 : Ethanol : tert-Butanol : Alkylbenzol = 80 : 7 : 4 : 9 Vol.-%
DVPE = 68,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,8
A95 : Ethanol : Propanol : Xylol = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,1
A95 : Ethanol : Diethylketon : Xylol = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 68,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,2
A95 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : Isopropyltoluol = 80 : 9,5 : 0,5 : 5 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 170 °C.
DVPE = 68,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,4
A95 : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : Alkylat = 80 : 9,5 : 0,5 : 5 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 170 °C.
Die Siedetemperatur für das Alkylat beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 68,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,2
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für das Sommerbenzin beträgt 70 kPa.
A95 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : Xylol = 82,5 : 9,2 : 0,2 : 0,6 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,0
A95 : Ethanol : Isobutanol : Isoamylalkohol : Cyclooctadien =
82,5 : 9;2 : 0,2 : 0,6 : 7,5 Vol.-%
DVPE = 70,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,1

Die Treibstoffformulierung 2-10 enthielt 81,5 Vol.-% A95 Sommerbenzin, 8,5 Vol.-% m-Isopropyltoluol, 9,2 Vol.-% Ethanol und 0,8 Vol.-% Isoamylalkohol. Die Formulierung 2-10 wurde geprüft, um zu zeigen, wie die erfindungsgemäße Zusammensetzung das trockene Dampfdruckäquivalent auf demselben Niveau wie das Ausgangsbenzin hält, während die Octanzahl erhöht wird, während das Niveau der toxischen Emissionen im Abgas verringert und der Treibstoffverbrauch im Vergleich zum Gemisch RFM 2 aus Benzin und Ethanol verringert wird. Die Formulierung 2-10 wies die folgenden spezifischen Eigenschaften auf:

Dichte bei 15 °C, gemäß ASTM D4052	754,1 kg/m³;
anfänglicher Siedepunkt, gemäß ASTM D 86	26,6 °C;
verdampfbarer Anteil – 70 °C	45,2 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 100 °C	56,4 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 150 °C	88,8 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 180 °C	97,6 Vol.-%;
Endsiedepunkt	186,3 °C;
Verdampfungsrückstand	1,6 Vol.-%;
Verlust durch Verdampfen	0,1 Vol.-%;
Sauerstoffgehalt, gemäß ASTM D4815	3,56 Gew.-%;

Acidität, gemäß ASTM D 1613 Gew.-% HAc	0,007;
pH-Wert, gemäß ASTM D 1287	8,9;
Schwefelgehalt, gemäß ASTM D 5453	16 mg/kg;
Gummigehalt, gemäß ASTM D381	< 1 mg/100 ml;
Wassergehalt, gemäß ASTM D6304	0,12 Gew.-%;
Aromaten, gemäß SS 155120, einschließlich Benzol	30,3 Vol.-%;
Benzol allein, gemäß EN 238	0,8 Vol.-%;
DVPE, gemäß ASTM D 5191	68,5 kPa;
Klopffestigkeit 0,5 (RON+MON), gemäß ASTM D 2699-86 und ASTM D 2700-86	92,7

Die Motorentreibstoffformulierung 2-10 wurde wie vorstehend gemäß dem Testverfahren EU 2000 NEDC EC 98/69 geprüft und ergab die folgenden Ergebnisse im Vergleich (+) oder (–) % zu den Ergebnissen für das A95 Ausgangssommerbenzin:

CO –0,18%

HC –8,5%;

NOX +5,3%;

CO₂ +2,8%;

NMHC –9%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +3,1%
Die Treibstoffformulierungen 2-1 bis 2-10 zeigten gegenüber den geprüften, Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffen auf der Basis von Benzin von Sommergüte ein verringertes DVPE. Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Zusatzstoffe aus den Beispielen 2-1 bis 2-10 durch andere Sauerstoff enthaltende Zusatzstoffe der Erfindung ersetzt wurden.
Zur Herstellung aller vorstehenden Treibstoffformulierungen 2-1 bis 2-10 dieser Motorentreibstoffzusammensetzung wurde anfangs Benzin mit Ethanol gemischt, zu diesem Gemisch wurde dann der entsprechende, Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff gegeben. Die erhaltene Motorentreibstoffzusammensetzung wurde dann vor dem Prüfen zwischen 1 und 24 Stunden bei einer Temperatur von nicht niedriger als –35 °C stehen gelassen. Alle vorstehenden Formulierungen wurde ohne die Verwendung irgend einer Mischvorrichtung hergestellt.
Die Verwendung eines Zusatzstoffgemischs, umfassend Ethanol und andere, Sauerstoff enthaltende Verbindungen als Ethanol, zur Herstellung der Ethanol enthaltenden Benzine wurde mit Benzinen von Sommergüte vollzogen. Die nachstehenden Treibstoffzusammensetzungen zeigen die Möglichkeit, Ethanol enthaltende Benzine zu erhalten, die die Standardanforderungen für Benzine von Sommergüte, einschließlich eines Dampfdrucks von nicht höher als 70 kPa, erfüllen.
2 zeigt das Verhalten des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) als eine Funktion des Ethanolgehalts, wenn Sommerbenzin A95 mit dem Zusatzstoffgemisch 3, umfassend 35 Vol.-% Ethanol, 5 Vol.-% Isoamylalkohol und 60 Vol.-% Naphtha, das bei Temperaturen von 100 bis 170 °C siedet, gemischt wird.
2 zeigt, dass die Variation des Ethanolgehalts im Bereich von 0 bis 20% keine Zunahme des Dampfdrucks für diese Zusammensetzungen auf mehr als die Anforderungen der Standards für DVPE der Benzine von Sommergüte, nämlich 70 kPa, verursacht.
Ähnliches DVPE-Verhalten wurde für A92 und A98 Sommerbenzin im Gemisch mit einem Zusatzstoffgemisch, umfassend 35 Vol.-% Ethanol, 5 Vol.-% Isoamylalkohol und 60 Vol.-% Naphtha, das bei 100 bis 170 °C siedet, beobachtet.
Das Verhältnis zwischen Ethanol und der anderen, Sauerstoff enthaltenden Verbindung als Ethanol im Zusatzstoffgemisch, das zur Herstellung der Ethanol enthaltenden Benzine verwendet wird, ist von wesentlicher Bedeutung. Das Verhältnis zwischen den Bestandteilen des Zusatzstoffs, das von der vorliegenden Erfindung fest gesetzt wird, ermöglicht die Einstellung des Dampfdrucks der Ethanol enthaltenden Benzine über einen breiten Bereich.
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn andere Sauerstoff enthaltende Verbindungen (c) und auch C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) dieser Erfindung im Verhältnis, das durch diese Erfindung fest gesetzt wird, zur Herstellung des Zusatzstoffgemischs verwendet wurden, das dann zur Herstellung der Ethanol enthaltenden Benzine verwendet wurde. Diese Benzine erfüllen vollständig die Anforderungen an die Motorentreibstoffe, die in funkengezündeten Standardmotoren verwendet werden.
Darüber hinaus kann das Zusatzstoffgemisch, umfassend Ethanol und die andere, Sauerstoff enthaltende Verbindung dieser Erfindung im Verhältnis der vorliegenden Erfindung, als ein unabhängiger Motorentreibstoff für die Motoren verwendet werden, die an den Betrieb mit Ethanol angepasst sind.
BEISPIEL 3
Beispiel 3 zeigt die Möglichkeit der Verringerung des trockenen Dampfdruckäquivalents des das Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs für die Fälle, wenn Benzine mit trockenem Dampfdruckäquivalent gemäß ASTM D-5191 auf einem Niveau von 48 kPa (etwa 7 psi) als Kohlenwasserstoffbasis verwendet werden.
Zur Herstellung der Gemische dieser Zusammensetzung wurden bleifreie Sommerbenzine A92, A95 und A98, die die US-Standards erfüllen und in den USA unter den Warenzeichen Phillips J Base Fuel, Union Clear Base und Indolene gekauft wurden, verwendet.
Die Ausgangsbenzine umfassten aliphatische und alicyclische C₅-C₁₂-Kohlenwasserstoffe, einschließlich sowohl gesättigter als auch ungesättigter.
1 zeigt das Verhalten des DVPE des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs, der auf US-Benzin A92 von Sommergüte basiert. Die Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe auf der Basis der US-Sommerbenzine A95 bzw. A98 zeigten ähnliches Verhalten.
Das US-Sommerbenzin A92 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 47,8 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 87,7
Der Treibstoff 3-1 enthielt A92 US-Sommerbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 55,9 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,0
A92 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 55,4 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,1
Der Treibstoff 3-3 enthielt A92 US-Sommerbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 47,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,5
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : m-Isopropyltoluol = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
DVPE = 47,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,5
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Isooctan = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
DVPE = 47,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,3
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für US-Benzin von Sommergüte beträgt 7 psi, was 48,28 kPa entspricht.
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 76 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 14,4 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 9,6
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha : Isooctan = 76 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 10,4 : 4 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,8
A92 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha : m-Isopropyltoluol = 77 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 10,4 : 3 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,9
Die folgenden Treibstoffe zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von US-Sommerbenzin A98.
Das US-Benzin A98 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 48,2 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 92,2
Der Vergleichstreibstoff 3-4 enthielt A98 US-Sommerbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 56,3 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,0
A98 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 55,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,6
Der Treibstoff 3-6 enthielt A98 US-Sommerbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,3
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Isooctan = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,9
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : m-Isopropyltoluol = 75,5 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 14,9 Vol.-%
DVPE = 47,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,4
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha : Isooctan = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 8,4 : 7 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,6
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha : m-Isopropyltoluol = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 10,4 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,7
A98 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha : Alkylat = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 7,9 : 7,5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
Die Siedetemperatur für das Alkylat beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,6
Die folgenden Treibstoffe zeigten die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von US-Sommerbenzin A95.
Das US-Sommerbenzin A95 wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 47,0 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 90,9
Das US-Sommerbenzin A95 wurde als Bezugstreibstoff für die Prüfung verwendet, die gemäß dem EU2000 NEDC EC 98/69 Testzyklus mit einem 1987 Volvo 240 DL mit einem B230F, 4-Zylinder, 2,32-1-Motor (Nr. LG4F20-87), der 83 kW bei 90 U/s und ein Drehmoment von 185 Nm bei 46 U/s entwickelte, durchgeführt wurde.
Die wie vorstehend durchgeführte Prüfung zeigte die folgenden Ergebnisse für das US-Sommerbenzin A95:

CO (Kohlenmonoxid) 2,406 g/km;

HC (Kohlenwasserstoffe) 0,356 g/km;

NO_x (Stickoxide) 0,278 g/km;

CO₂ (Kohlendioxid) 232,6 g/km;

NMHC 0,258 g/km;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km 9,93
Der Vergleichstreibstoff 3-7 enthielt A95 US-Sommerbenzin und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : Ethanol = 95 : 5 Vol.-%
DVPE = 55,3 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,5
A95 : Ethanol = 90 : 10 Vol.-%
DVPE = 54,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,0
Die Prüfung des Benzin-Alkohol-Bezugsgemischs (RFM3), umfassend 90 Vol.-% A95 US-Benzin von Sommergüte und 10 Vol.-% Ethanol, die mit einem 1987 Volvo 240 DL mit einem B230F, 4-Zylinder, 2,32-1-Motor (Nr. LG4F20-87) gemäß dem Standardtestverfahren EU 2000 NEDC EC 98/69 durchgeführt wurde, zeigte die folgenden Ergebnisse im Vergleich zu US-Sommerbenzin A95:

CO –12,5%;

HC –4,8%;

NO_x +2,3%;

CO₂ +3,7%;

NMHC* –4,0%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +3,1 %
„–" bedeutet eine Verringerung der Emission, während „+" eine Zunahme der Emission bedeutet.
Der Treibstoff 3-9 enthielt A95 US-Sommerbenzin (a), Ethanol (b), die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe (c) und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 47,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,6
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Isooctan = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
DVPE = 47,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,2
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : m-Isopropyltoluol = 75 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 15,4 Vol.-%
DVPE = 46,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,0
A95 : Ethanol : Tetrahydrofurfurylalkohol : Cyclooctatetraen = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 46,6 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,5
A95 : Ethanol : 4-Methyl-4-oxytetrahydropyran : Allocymen = 80 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 46,7 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,1
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass es nicht immer notwendig ist, das übermäßig hohe DVPE des Motorentreibstoffs, das durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird, auf das Niveau des DVPE des Ausgangsbenzins zu verringern. In einigen Fällen ist es ausreichend, es gerade mit den Anforderungen der Vorschriften, die für das entsprechende Benzin gelten, in Übereinstimmung zu bringen. Das DVPE-Niveau für US-Benzin von Sommergüte beträgt 7 psi, was 48,28 kPa entspricht.
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 76,5 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 7 : 6,9 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,7
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha : Isooctan = 76,5 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 7 : 6,9 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,2
A95 : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : m-Isopropyltoluol = 77 : 9,2 : 0,3 : 0,1 : 13,4 Vol.-%
DVPE = 48,2 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,9

Die Treibstoffformulierung 3-10 enthielt 76 Vol.-% A95 US-Sommerbenzin, 9,2 Vol.-% Ethanol, 0,25 Vol.-% Isoamylalkohol, 0,05 Vol.-% Isobutylalkohol, 11,5 Vol.-% Naphtha mit einer Siedetemperatur von 100 bis 200 °C und 3 Vol.-% Isopropyltoluol. Die Formulierung 3-10 wurde geprüft, um zu zeigen, wie die Erfindung die Herstellung von Ethanol enthaltendem Benzin ermöglicht, das gänzlich die Anforderungen der geltenden Standards, zuerst in Bezug auf das Niveau des DVPE und auch in Bezug auf die anderen Parameter, erfüllt. Gleichzeitig stellt dieses Benzin eine Abnahme der toxischen Emissionen im Abgas und geringeren Treibstoffverbrauch im Vergleich zu dem Gemisch RFM 3 aus dem US-Ausgangssommerbenzin A95 mit 10% Ethanol sicher. Die Formulierung 3-10 wies die folgenden spezifischen Eigenschaften auf:

Dichte bei 15 °C, gemäß ASTM D4052	774,9 kg/m3;
anfänglicher Siedepunkt, gemäß ASTM D 86	36,1 °C;
verdampfbarer Anteil – 70 °C	33,6 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 100 °C	50,8 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 150 °C	86,1 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 190 °C	97,0 Vol.-%;
Endsiedepunkt	204,8 °C;
Verdampfungsrückstand	1,5 Vol.-%;
Verlust durch Verdampfen	1,5 Vol.-%;
Sauerstoffgehalt, gemäß ASTM D4815	3,37 Gew.-%;
Acidität, gemäß ASTM D1613 Gew.-% HAc	0,007;
pH-Wert, gemäß ASTM D 1287	7,58;
Schwefelgehalt, gemäß ASTM D 5453	47 mg/kg;
Gummigehalt, gemäß ASTM D381	2,8 mg/100 ml;
Wassergehalt, gemäß ASTM D6304	0,02 Gew.-%;
Aromaten, gemäß SS 155120, einschließlich Benzol	31,2 Vol.-%;

Benzol allein, gemäß EN 238	0,7 Vol.-%;
DVPE, gemäß ASTM D 5191	48,0 kPa;
Klopffestigkeit 0,5 (RON+MON), gemäß ASTM D 2699-86 und ASTM D 2700-86	92,2

Die Motorentreibstoffformulierung 3-10 wurde wie vorstehend mit einem 1987 Volvo 240 DL mit einem B230F, 4-Zylinder, 2,32-1-Motor (Nr. LG4F20-87) gemäß dem Testverfahren EU 2000 NEDC EC 98/69 geprüft und ergab die folgenden Ergebnisse im Vergleich (+) oder (–) % zu den Ergebnissen für das US A95 Ausgangssommerbenzin:

CO –15,1%

HC –5,6%;

NO_x +0,5%;

CO₂ unverändert;

NMHC –4,5%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km unverändert.
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn die geprüften, Sauerstoff enthaltenden Verbindungen durch die anderen, Sauerstoff enthaltenden Verbindungen ersetzt wurden.
Zur Herstellung aller vorstehenden Treibstoffformulierungen wurde anfangs US-Sommerbenzin mit Ethanol gemischt, zu diesem Gemisch wurde dann der entsprechende, Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff gegeben. Die erhaltene Motorentreibstoffzusammensetzung wurde dann vor dem Prüfen zwischen 1 und 24 Stunden bei einer Temperatur von nicht niedriger als –35 °C stehen gelassen. Alle vorstehenden Formulierungen wurde ohne die Verwendung irgend einer Mischvorrichtung hergestellt.
Es wurde die Möglichkeit festgestellt, das Zusatzstoffgemisch, umfassend Ethanol und andere, Sauerstoff enthaltende Verbindungen als Ethanol, auch zur Einstellung des Dampfdrucks der Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe, die in funkengezündeten Standardverbrennungsmotoren verwendet werden und die auf Benzinen von Sommergüte basieren, die die US-Standards erfüllen, einzusetzen. Die Zugabe von C₈-C₁₂-Kohlenwasserstoffen zur Zusammensetzung des Zusatzstoffgemischs erhöhte die Effektivität des Dampfdruck verringernden Einflusses des Zusatzstoffs auf den übermäßigen Dampfdruck, der durch das Vorhandensein von Ethanol im Benzin verursacht wirde.
2 zeigt das Verhalten des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) als eine Funktion des Ethanolgehalts in den Gemischen aus US-Sommerbenzin A92 und dem Zusatzstoffgemisch 4, umfassend 35 Vol.-% Ethanol, 1 Vol.-% Isoamylalkohol, 0,2 Vol.-% Isobutanol, 43,8 Vol.-% Naphtha, das bei Temperaturen von 100 bis 170 °C siedet, und 20% Isopropyltoluol.
2 zeigt, dass der Einsatz dieses Zusatzstoffgemischs bei der Formulierung Ethanol enthaltenden Benzins die Verringerung von mehr als 100% des übermäßigen Dampfdrucks ermöglicht, der durch das Vorhandensein von Ethanol verursacht wird.
Ähnliche Ergebnisse für DVPE wurden bei US-Benzin A95 und A98 von Sommergüte im Gemisch mit dem Zusatzstoffgemisch, bestehend aus 35 Vol.-% Ethanol, 1 Vol.-% Isoamylalkohol, 0,2 Vol.-% Isobutanol, 43,8 Vol.-% Naphtha, das bei 100 bis 170 °C siedet, und 20 Vol.-% Isopropyltoluol, erhalten.
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn andere, Sauerstoff enthaltende Verbindungen und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe dieser Erfindung in dem Anteil, der durch diese Erfindung fest gesetzt wird, zur Formulierung des Zusatzstoffgemischs verwendet wurden, das dann zur Herstellung der Ethanol enthaltenden Benzine verwendet wurde. Diese Benzine erfüllen vollständig die Anforderungen an die Motorentreibstoffe, die in funkengezündeten Standardverbrennungsmotoren verwendet werden.
Darüber hinaus kann das Zusatzstoffgemisch, umfassend Ethanol, die andere, Sauerstoff enthaltende Verbindung als Ethanol und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe in dem Anteil und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, als ein unabhängiger Motorentreibstoff für die Motoren verwendet werden, die an den Betrieb mit Ethanol angepasst sind.
BEISPIEL 4
Beispiel 4 zeigt die Möglichkeit der Verringerung des trockenen Dampfdruckäquivalents des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs für die Fälle, wenn die Kohlenwasserstoffbasis des Treibstoffs ein Nicht-Standard-Benzin mit einem trockenen Dampfdruckäquivalent gemäß ASTM D-5191 auf einem Niveau von 110 kPa (etwa 16 psi) ist.
Zur Herstellung der Gemische dieser Zusammensetzung wurden bleifreies Winterbenzin A92, A95 und A98, das in Schweden von Shell, Statoil, Q80K und Preem gekauft wurde, und Gaskondensat (GK), das in Russland von Gazprom gekauft wurde, verwendet.
Der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC) für die Motorentreibstoffzusammensetzungen wurde durch Mischen von etwa 85 Vol.-% Winterbenzin A92, A95 oder A98 mit etwa 15 Vol.-% Gaskondensat-Kohlenwasserstoffflüssigkeit (GC) hergestellt.
Zur Herstellung des Kohlenwasserstoffbestandteils (HCC) für die Treibstoffformulierungen 4-1 bis 4-10 dieser Motorentreibstoffzusammensetzung wurden etwa 85 Vol.-% Winterbenzin A92, A95 oder A98 zuerst mit der Gaskondensat-Kohlenwasserstoffflüssigkeit (GC) gemischt. Der erhaltene Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC) wurde dann 24 Stunden stehen gelassen. Das resultierende Benzin enthielt aliphatische und alicyclische C₃-C₁₂-Kohlenwasserstoffe, einschließlich gesättigter und ungesättigter.
1 zeigt das Verhalten des DVPE des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs, der auf Winterbenzin A98 und Gaskondensat basiert. Der Ethanol enthaltende Motorentreibstoff auf der Basis von Winterbenzin A92 und A98 und Gaskondensat (GC) zeigte ähnliches Verhalten.
Das Benzin, umfassend 85 Vol.-% Winterbenzin A92 und 15 Vol.-% Gaskondensat (GC), wies die folgenden Eigenschaften auf:
DVPE = 110,0 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 87,9
Der Vergleichstreibstoff 4-1 enthielt A92 Winterbenzin, Gaskondensat (GC) und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : GC : Ethanol = 80,75 : 14,25 : 5 Vol.-%
DVPE = 115,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,4
A92 : GC : Ethanol = 76,5 : 13,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 115,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,6
Der Treibstoff 4-3 enthielt Winterbenzin A92, Gaskondensat (GC), Ethanol, den Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoff und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : GC : Ethanol : Isobutanol : Isopropylbenzol = 68 : 12 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 108,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,7
A92 : GC : Ethanol : tert-Butylethylether : Naphtha = 68 : 12 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 108,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,6
A92 : GC : Ethanol : Isoamylmethylether : Toluol = 68 : 12 : 9,5 : 0,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 107,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,6
Die nachstehenden Treibstoffzusammensetzungen zeigen, dass die Erfindung die Verringerung des übermäßigen DVPE des Nicht-Standard-Benzins auf das Niveau des entsprechenden Standardbenzins ermöglicht. Das DVPE für das Standardwinterbenzin A92 beträgt 90 kPa.
A92 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Alkylat =
55 : 10 : 9,5 : 0,5 : 12,5 : 12,5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
Die Siedetemperatur für das Alkylat beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,6
A92 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Ethylbenzol = 55 : 10 : 9,5 : 0,5 : 15 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 89,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,9
A92 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Isopropyltoluol = 55 : 10 : 9,5 : 0,5 : 20 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 90,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,6
Die folgenden Zusammensetzungen zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) der Ethanol enthaltenden Treibstoffgemische auf der Basis von etwa 85 Vol.-% Winterbenzin A98 und etwa 15 Vol.-% Gaskondensat.
Das Benzin, umfassend 85 Vol.-% Winterbenzin A98 und 15 Vol.-% Gaskondensat (GC), wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 109,8 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 92,0
Der Vergleichstreibstoff 4-4 enthielt A98 Winterbenzin, Gaskondensat (GC) und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : GC : Ethanol = 80,75 : 14,25 : 5 Vol.-%
DVPE = 115,3 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,1
A98 : GC : Ethanol = 76,5 : 13,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 114,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,0
Der Treibstoff 4-6 enthielt A98 Winterbenzin, Gaskondensat, Ethanol, die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe und C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 68 : 12 : 9,2 : 0,6 : 0,2 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 107,4 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,8
A98 : GC : Ethanol : Ethylisobutylether : Myrzen = 72 : 13 : 9,5 : 0,5 : 5 Vol.-%
DVPE = 110,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,6
A98 : GC : Ethanol : Isobutanol : Isooctan = 68 : 12 : 5 : 5 : 10 Vol.-%
DVPE = 102,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,5
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass die Erfindung die Verringerung des übermäßigen DVPE des Nicht-Standard-Benzins auf das Niveau des DVPE des entsprechenden Standardbenzins ermöglicht. Das DVPE für das Standardwinterbenzin A98 beträgt 90,0 kPa.
A92 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Alkylat = 55 : 10 : 9,5 : 0,5 : 12,5 : 12,5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
Die Siedetemperatur für das Alkylat beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 89,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,0
A92 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha : Isopropylbenzol = 55 : 10 : 9,5 : 0,5 : 15 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 89,6 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,2
A92 : GC : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : Isopropyltoluol = 55 : 10 : 5 : 5 : 20 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 88,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 94,1
Die folgenden Zusammensetzungen zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE) der Ethanol enthaltenden Treibstoffgemische auf der Basis von etwa 85 Vol.-% Winterbenzin A95 und etwa 15 Vol.-% Gaskondensat.
Das Benzin, umfassend 85 Vol.-% Winterbenzin A98 und 15 Vol.-% Gaskondensat (GC), wies die folgende Spezifikation auf:
DVPE = 109,5 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 90,2
Der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC), umfassend 85 Vol.-% Winterbenzin und 15 Vol.-% Gaskondensat (GC), wurde wie vorstehend beschrieben als Bezugstreibstoff zur Prüfung verwendet und ergab die folgenden Ergebnisse:

CO 2,033 g/km;

HC 0,279 g/km;

NO_x 0,279 g/km;

CO₂ 229,5 g/km;

NMHC 0,255 g/km;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km 9,89
Der Treibstoff 4-7 enthielt A95 Winterbenzin, Gaskondensat (GC) und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : GC : Ethanol = 80,75 : 14,25 : 5 Vol.-%
DVPE = 115,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,7
A95 : GC : Ethanol = 76,5 : 13,5 : 10 Vol.-%
DVPE = 114,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,5
Das Bezugstreibstoffgemisch (RFM4), umfassend 80,75% A95 Winterbenzin, 14,25% Gaskondensat (GC) und 5% Ethanol, wurde wie vorstehend beschrieben geprüft und ergab die folgenden Ergebnisse (+) oder (-) % im Vergleich zu den Ergebnissen für das Benzin, umfassend 85 Vol.-% Winterbenzin A95 und 15 Vol.-% Gaskondensat (GC):

CO –6,98%

HC –7,3%;

NO_x +12,1 %;

CO₂ +1,1%;

NMHC –5,3%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +2,62%,
Der Treibstoff 4-9 enthielt A95 Winterbenzin, Gaskondensat (GC), Ethanol, die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe und C6-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutylalkohol : Naphtha = 68 : 12 : 9,2 : 0,6 : 0,2 : 10 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 107,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,1
A95 : GC : Ethanol : Isobutanol : Cyclooctatetraen = 72 : 13 : 9,5 : 0,5 : 5 Vol.-%
DVPE = 108,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,6
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen, dass die Erfindung die Verringerung des übermäßigen Dampfdruckäquivalents (DVPE) des Nicht-Standard-Benzins auf das Niveau des entsprechenden Standardbenzins ermöglicht. Das DVPE des Standardwinterbenzins A95 beträgt 90,0 kPa.
A95 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Isobutanol : Naphtha : Alkylat = 55 : 10 : 9,2 : 0,6 : 0,2 : 12,5 : 12,5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
Die Siedetemperatur für das Alkylat beträgt 100 bis 130 °C.
DVPE = 89,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,4
A95 : GC : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha : tert-Butylxylol = 55 : 10 : 9,5 : 0,5 : 20 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 89,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,5
A95 : GC : Ethanol : Isobutanol : Naphtha : Isopropylbenzol = 55 : 10 : 5 : 5 : 20 : 5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 100 bis 200 °C.
DVPE = 89,9 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,2

Der Motorentreibstoff 4-10 enthielt 55 Vol.-% A95 Winterbenzin, 10 Vol.-% Gaskondensat (GC), 5 Vol.-% Ethanol, 5 Vol.-% tert-Butanol, 20 Vol.-% Naphtha mit einer Siedetemperatur von 100 bis 200 °C und 5 Vol.-% Isopropyltoluol. Die Formulierung 4-10 wurde geprüft, um zu zeigen, wie die Erfindung die Formulierung von Ethanol enthaltendem Benzin ermöglicht, das vollständig die Anforderungen der geltenden Standards erfüllt, zuerst hinsichtlich der Grenze für das trockene Dampfdruckäquivalent und auch für die anderen Parameter des Treibstoffs, selbst wenn der Ausgangskohlenwasserstoffbestandteil (HCC) ein beträchtlich höheres DVPE als die Anforderungen der Standards aufweist. Gleichzeitig verringert dieses Ethanol enthaltende Benzin das Niveau der toxischen Emissionen im Abgas und verringert den Treibstoffverbrauch im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen Gemisch RFM 4. Die Formulierung 4-10 wies die folgenden spezifischen Eigenschaften auf:

Dichte bei 15 °C, gemäß ASTM D4052	698,6 kg/m³;
anfänglicher Siedepunkt, gemäß ASTM D 86	20,5 °C;

verdampfbarer Anteil – 70 °C	47,0 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 100 °C	65,2 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 150 °C	92,4 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 180 °C	97,3 Vol.-%;
Endsiedepunkt	189,9 °C;
Verdampfungsrückstand	0,5 Vol.-%;
Verlust durch Verdampfen	1,1 Vol.-%;
Sauerstoffgehalt, gemäß ASTM D4815	3,2 Gew.-%;
Acidität, gemäß ASTM D 1613 Gew.-% HAc	0,001;
pH-Wert, gemäß ASTM D 1287	7,0;
Schwefelgehalt, gemäß ASTM D 5453	18 mg/kg;
Gummigehalt, gemäß ASTM D381	2 mg/100 ml;
Wassergehalt, gemäß ASTM D6304	0,01 Gew.-%;
Aromaten, gemäß SS 155120, einschließlich Benzol	30,9 Vol.-%;
Benzol allein, gemäß EN 238	0,7 Vol.-%;
DVPE, gemäß ASTM D 5191	90,0 kPa;
Klopffestigkeit 0,5 (RON+MON), gemäß ASTM D 2699-86 und ASTM D 2700-86	92,3

Die Motorentreibstoffformulierung 4-10 wurde wie vorstehend geprüft und ergab die folgenden Ergebnisse (+) oder (-) % im Vergleich zu den Ergebnissen für den Motorentreibstoff, umfassend 85 Vol.-% A95 Winterbenzin und 15 Vol.-% Gaskondensat:

CO –14,0%

HC –8,6%;

NO_x unverändert;

CO₂ +1,0%;

NMHC –6,7%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +2,0%
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe aus den Beispielen 4-1 bis 4-10 durch andere Sauerstoff enthaltende Zusatzstoffe der Erfindung ersetzt wurden.
Zur Herstellung aller vorstehender Treibstoffformulierungen 4-1 bis 4-10 dieser Motorentreibstoffzusammensetzung wurde der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC), der ein Gemisch aus Winterbenzin und Gaskondensat (GC) ist, anfangs mit Ethanol gemischt, dann wurden zu diesem Gemisch der entsprechende, Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff und C₆- C₁₂-Kohlenwasserstoffe gegeben. Die erhaltene Motorentreibstoffzusammensetzung wurde dann vor dem Prüfen zwischen 1 und 24 Stunden bei einer Temperatur von nicht niedriger als –35 °C stehen gelassen. Alle vorstehenden Formulierungen wurde ohne die Verwendung irgend einer Mischvorrichtung hergestellt.
Die erfindungsgemäßen Treibstoffformulierungen zeigten die Möglichkeit des Einstellens des Dampfdruck der Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe für die funkengezündeten Standardverbrennungsmotoren auf der Basis von Nicht-Standard-Benzinen mit einem hohen Dampfdruck.
BEISPIEL 5
Beispiel 5 zeigt die Möglichkeit der Verringerung des trockenen Dampfdruckäquivalents des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs für die Fälle, wenn die Kohlenwasserstoffbasis des Treibstoffs ein reformuliertes Benzin mit einem trockenen Dampfdruckäquivalent gemäß ASTM D-5191 auf einem Niveau von 27,5 kPa (etwa 4 psi) ist.
Zur Herstellung der Gemische dieser Zusammensetzung wurden bleifreies reformuliertes Benzin, das in Schweden von Preem und in Russland von Lukoil gekauft wurde, und das Petroleumbenzin, das von Merck in Deutschland gekauft wurde, verwendet.
Der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC) für die Motorentreibstoffzusammensetzungen wurde durch Mischen von etwa 85 Vol.-% Winterbenzin A92, A95 oder A98 mit etwa 15 Vol.-% Gaskondensat-Kohlenwasserstoffflüssigkeit (GC) hergestellt.
Die Ausgangsbenzine umfassten aliphatische und alicyclische C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe, einschließlich gesättigter und ungesättigter.
1 zeigt das Verhalten des DVPE des Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffs auf der Basis von reformuliertem Benzin A92 und Petroleumbenzin. Ähnliches Verhalten wurde für den Ethanol enthaltenden Motorentreibstoff auf der Basis von reformuliertem Benzin A95 und A98 und Petroleumbenzin beobachtet.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Zugabe von Ethanol zum reformulierten Benzin im Vergleich zu der Zugabe von Ethanol zum Standardbenzin einen höheren Dampfdruckanstieg verursacht.
Das Benzin, umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A92 und 20 Vol.-% Petroleumbenzin (PB) wies die folgenden Eigenschaften auf:
DVPE = 27,5 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 85,5
Der Vergleichstreibstoff 5-1 enthielt reformuliertes Benzin A92, Petroleumbenzin (PB) und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : PB : Ethanol = 76 : 19 : 5 Vol.-%
DVPE = 36,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,0
A92 : PB : Ethanol = 72 : 18 : 10 Vol.-%
DVPE = 36,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,7
Der Treibstoff 5-3 enthielt reformuliertes Benzin A92, Petroleumbenzin (PB), Ethanol, die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe und auch C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffe und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A92 : PB : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha = 60 : 15 : 9,2 : 0,8 : 15 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 140 bis 200 °C.
DVPE = 27,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 89,3
A92 : PB : Ethanol : n-Butanol : Naphtha : Xylol = 60 : 15 : 9,2 : 0,8 : 7,5 : 7,5 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 140 bis 200 °C.
DVPE = 27,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,2
A92 : PB : Ethanol : Tetrahydrofurfurylalkohol : Isopropylbenzol = 60 : 15 : 9 : 1 : 15 Vol.-%
DVPE = 27,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,3
Die nachstehenden Treibstoffzusammensetzungen zeigen die Möglichkeit der Einstellung des trockenen Dampfdruckäquivalents der Ethanol enthaltenden Benzine auf der Basis von reformuliertem Benzin A98 und Petroleumbenzin (PB).
Der Motorentreibstoff, umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A98 und 20 Vol.-% Petroleumbenzin (PB), wies die folgenden Eigenschaften auf:
DVPE = 27,3 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 88,0
Der Vergleichstreibstoff 5-4 enthielt reformuliertes Benzin A98, Petroleumbenzin (PB) und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : PB : Ethanol = 76 : 19 : 5 Vol.-%
DVPE = 36,3 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,0
A98 : PB : Ethanol = 72 : 18 : 10 Vol.-%
DVPE = 35,8 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,5
Der Treibstoff 5-6 enthielt reformuliertes Benzin A98, Petroleumbenzin (PB), Ethanol, die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe und C₈-C₁₂-Kohlenwasserstoffe (d) und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A98 : PB : Ethanol: Isoamylalkohol : Naphtha = 60 : 15 : 9,2 : 0,8 : 15 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 140 bis 200 °C.
DVPE = 27,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,7
A98 : PB : Ethanol : Linalool : Allocymen = 60 : 15 : 9 : 1 : 15 Vol.-%
DVPE = 26,0 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,0
A98 : PB : Ethanol : Methylcyclohexanol : Limonen = 60 : 15 : 9,5 : 1 : 14,5 Vol.-%
DVPE = 25,4 kPa
0,5 (RON + MON) = 93,2
Die nachstehenden Motorentreibstoffzusammensetzungen zeigen die Möglichkeit des Einstellens des trockenen Dampfdruckäquivalents des Ethanol enthaltenden Treibstoffgemischs auf der Basis von etwa 80 Vol.-% reformuliertem Benzin A95 und etwa 20 Vol.-% Petroleumbenzin (PB). Das Benzin, umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A95 und 20 Vol.-% Petroleumbenzin (PB) wies die folgenden Eigenschaften auf:
DVPE = 27,6 kPa
Klopffestigkeit 0,5 (RON + MON) = 86,3
Der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC), umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin und 20 Vol.-% Petroleumbenzin (PB), wurde als Bezugstreibstoff zur Prüfung mit einem 1987 Volvo 240 DL mit einem B230F, 4-Zylinder, 2,32-1-Motor (Nr. LG4F20-87) gemäß dem Testverfahren EU 2000 NEDC EC 98/69 verwendet und ergab die folgenden Ergebnisse:

CO 2,631 g/km;

HC 0,348 g/km;

NO_x 0,313 g/km;

CO₂ 235,1 g/km;

NMHC 0,308 g/km;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km 10,68
Der Treibstoff 5-7 ernthielt reformuliertes Benzin A95, Petroleumbenzin (PB) und Ethanol und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : PB : Ethanol = 76 : 19 : 5 Vol.-%
DVPE = 36,6 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,2
A95 : PB : Ethanol = 72 : 18 : 10 Vol.-%
DVPE = 36,1 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,7
Das Bezugstreibstoffgemisch (RFM5), umfassend 72 Vol.-% reformuliertes Benzin A95, 18 Vol.-% Petroleumbenzin (PB) und 10 Vol.-% Ethanol, wurde mit einem 1987 Volvo 240 DL mit einem B230F, 4-Zylinder, 2,32-1-Motor (Nr. LG4F20-87) wie vorstehend gemäß dem Testverfahren EU 2000 NEDC EC 98/69 geprüft und ergab die folgenden Ergebnisse (+) oder (-) % im Vergleich zu den Ergebnissen für das Benzin, umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A95 und 20 Vol.-% Petroleumbenzin (GC):

CO –4,8%;

HC –1,3%;

NO_x +26,3%;

CO₂ +4,4%;

NMHC –0,6%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +5,7%
Der Treibstoff 5-9 enthielt reformuliertes Benzin A95, Petroleumbenzin (PB), Ethanol, die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe und C₈-C₁₂-Kohlenwasserstoffe und wies die folgenden Eigenschaften bei den verschiedenen Zusammensetzungen auf:
A95 : PB : Ethanol : Isoamylalkohol : Naphtha = 60 : 15 : 9,2 : 0,8 : 15 Vol.-%
Die Siedetemperatur für das Naphtha beträgt 140 bis 200 °C.
DVPE = 27,1 kPa
0,5 (RON + MON) = 91,4
A95 : PB : Ethanol : Tetrahydrofurfurylalkohol : tert-Butylcyclohexan = 60 : 15 : 9,2 : 0,8 : 15 Vol.-%
DVPE = 26,5 kPa
0,5 (RON + MON) = 90,7
A95 : PB : Ethanol : 4-Methyl-4-hydroxytetrahydropyran : Isopropyltoluol = 60 : 15 : 9,2 : 0,8 : 15 Vol.-%
DVPE = 26,1 kPa
0,5 (RON + MON) = 92,0

Der Motorentreibstoff 5-10 enthielt 60 Vol.-% reformuliertes Benzin A95, 15 Vol.-% Petroleumbenzin (PB), 10 Vol.-% Ethanol, 5 Vol.-% 2,5-Dimethyltetrahydrofuran und 10 Vol.-% Isopropyltoluol. Die Formulierung 5-10 wurde geprüft, um zu zeigen, wie die Erfindung die Formulierung von Ethanol enthaltendem Benzin mit einem niedrigen Dampfdruck ermöglicht, wobei das Vorhandensein von Ethanol in der Motorentreibstoffzusammensetzung keine Zunahme der trockenen Dampfdruckäquivalents verglichen mit dem Ausgangskohlenwasserstoffbestandteil (HCC) verursacht. Darüber hinaus stellt dieses Benzin eine Abnahme der toxischen Emissionen im Abgas und eine Abnahme des Treibstoffverbrauchs im Vergleich zu dem vorstehenden Gemisch RFM 5 sicher. Die Formulierung 5-10 wies die folgenden spezifischen Eigenschaften auf:

Dichte bei 15 °C, gemäß ASTM D4052	764,6 kg/m³;
anfänglicher Siedepunkt, gemäß ASTM D 86	48,9 °C;
verdampfbarer Anteil – 70 °C	25,3 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 100 °C	50,8 Vol.-%;

verdampfbarer Anteil – 150 °C	76,5 Vol.-%;
verdampfbarer Anteil – 190 °C	95,6 Vol.-%;
Endsiedepunkt	204,5 °C;
Verdampfungsrückstand	1,4 Vol.-%;
Verlust durch Verdampfen	0,5 Vol.-%;
Sauerstoffgehalt, gemäß ASTM D4815	4,6 Gew.-%;
Acidität, gemäß ASTM D1613 Gew.-% HAc	0,08;
pH-Wert, gemäß ASTM D 1287	7,5;
Schwefelgehalt, gemäß ASTM D 5453	39 mg/kg;
Gummigehalt, gemäß ASTM D381	1,5 mg/100 ml;
Wassergehalt, gemäß ASTM D6304	0,1 Gew.-%;
Aromaten, gemäß SS 155120, einschließlich Benzol	38 Vol.-%;
Benzol allein, gemäß EN 238	0,4 Vol.-%;
DVPE, gemäß ASTM D 5191	27,2 kPa;
Klopffestigkeit 0,5 (RON+MON), gemäß ASTM D 2699-86 und ASTM D 2700-86	91,8

Die Motorentreibstoffformulierung 5-10 wurde wie zuvor beschrieben geprüft und ergab die folgenden Ergebnisse (+) oder (-) % im Vergleich zu den Ergebnissen für den Motorentreibstoff umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A95 und 20 Vol.-% Petroleumbenzin:

CO –12,3%

HC –6,2%;

NO_x unverändert;

CO₂ +2,6%;

NMHC –6,4%;

Treibstoffverbrauch, F_c, 1/100 km +3,7%
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn andere Sauerstoff enthaltende Zusatzstoffe der Erfindung die Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffe aus den Beispielen 5-1 bis 5-10 ersetzen.
Zur Herstellung aller vorstehenden Treibstoffformulierungen 5-1 bis 5-10 dieser Motorentreibstoffzusammensetzung wurde anfangs der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC), der ein Gemisch aus reformuliertem Benzin und Petroleumbenzin (PB) ist, mit Ethanol gemischt, dann wurden zu diesem Gemisch der entsprechende, Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff und C₈-C₁₂-Kohlenwasserstoffe gegeben. Die erhaltene Motorentreibstoffzusammensetzung wurde dann vor dem Prüfen zwischen 1 und 24 Stunden bei einer Temperatur von nicht niedriger als –35 °C stehen gelassen. Alle vorstehenden Formulierungen wurde ohne die Verwendung irgend einer Mischvorrichtung hergestellt.
Die Erfindung zeigte die Möglichkeit des Einstellens des Dampfdrucks der Ethanol enthaltenden Motorentreibstoffe für die funkengezündeten Standardverbrennungsmotoren auf der Basis von Nicht-Standard-Benzinen mit einem niedrigen Dampfdruck.
2 zeigt das Verhalten des trockenen Dampfdruckäquivalents (DVPE), wenn der Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC), umfassend 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A92 und 20 Vol.-% Petroleumbenzin, mit dem Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoffgemisch 5, umfassend 40 Vol.-% Ethanol, 20 Vol.-% 3,3,5-Trimethylcyclohexanon und 20 Vol.-% Naphtha mit einer Siedetemperatur von 130 bis 170 °C und 20 Vol.-% tert-Butyltoluol, gemischt wird. Das Diagramm zeigt, dass die Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzstoffs es ermöglicht, Ethanol enthaltende Benzine zu erhalten, deren Dampfdruck nicht den Dampfdruck des Ausgangskohlenwasserstoffbestandteils (HCC) übersteigt.
Ähnliches DVPE-Verhalten zeigte sich, wenn der vorstehende, Sauerstoff enthaltende Zusatzstoff mit Kohlenwasserstoffbestandteil (HCC), umfassend 20 Vol.-% Petroleumbenzin (GC) und 80 Vol.-% reformuliertes Benzin A95 oder A98, gemischt wurde.
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn andere, Sauerstoff enthaltende Verbindungen und C₈-C₁₂-Kohlenwasserstoffe dieser Erfindung in erfindungsgemäßen Anteilen verwendet wurden, um den Sauerstoff enthaltenden Zusatzstoff zu formulieren, der dann zur Herstellung der Ethanol enthaltenden Benzine verwendet wurde.
Diese Benzine weisen kein höheres Dampfdruckäquivalent (DVPE) als das DVPE des Ausgangskohlenwasserstoffbestandteils (HCC) auf. Gleichzeitig war die Klopffestigkeit bei allen Ethanol enthaltenden Benzinen, die gemäß dieser Erfindung hergestellt wurden, höher als die des Ausgangskohlenwasserstoffbestandteils (HCC).
Die vorstehende Beschreibung und die Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung sollten als Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, angesehen werden und nicht als Begrenzung. Wie leicht erkennbar ist, können zahlreiche Variationen und Kombinationen der vorstehend aufgeführten Merkmale verwendet werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen aufgeführt ist. Alle solche Modifikationen sollen im Umfang der folgenden Ansprüche eingeschlossen sein.

Claims

Verfahren zum Vermindern des Dampfdrucks eines C₃-C₁₂ Motorentreibstoffgemisches auf Kohlenwasserstoffbasis für herkömmliche funkengezündete Verbrennungsmotoren, enthaltend 0,1 bis 20 Vol.-% Ethanol, nicht mehr als 0,25 Gew.-% Wasser gemäß ASTM D 6304 und nicht mehr als 7 Gew.-% Sauerstoff gemäß ASTM D 4815, um mindestens 80 % des durch das Ethanol verursachten Dampfdruckanstiegs, und stärker bevorzugt des Dampfdrucks des C₃-C₁₂ Kohlenwasserstoffbestandteils (a) allein, wobei zusätzlich zu dem C₃-C₁₂ Kohlenwasserstoffbestandteil (a) und einem Ethanolbestandteil (b) ein Sauerstoff enthaltender Anteil (c) in dem Treibstoffgemisch in einer Menge von 0,05 bis 15 Vol.-% des Gesamtvolumens des Treibstoffgemisches vorhanden ist; wobei Bestandteil (c) aus wenigstens einer der folgenden Arten von Verbindungen ausgewählt ist: – Alkanol mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen; – Dialkylether mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen; – Keton mit 4 bis 9 Kohlenstoffatomen; – Alkylester von Alkansäure mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen; – Hydroxyketon mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen; – Ketonester von Alkansäure mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen; – Sauerstoff enthaltende heterocyclische Verbindungen, ausgewählt aus den folgenden: Tetrahydrofurfurylalkohol, Tetrahydrofurfurylacetat, Dimethyltetrahydrofuran, Tetramethyltetrahydrofuran, Methyltetrahydropyran, 4-Methyl-4-oxytetrahydropyran und Gemischen davon; und wobei ein aus mindestens einem C₆-C₁₂ Kohlenwasserstoff ausgewählter Bestandteil (d) in dem Treibstoffgemisch in einer solchen Menge vorhanden ist, dass das Volumenverhältnis (b):((c)+(d)) 1:200 bis 200:1 beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff enthaltende Bestandteil (c) und der Bestandteil (d) dem Ethanolbestandteil (b) zugegeben werden, wobei das Gemisch aus (c), (b) und (d) nachfolgend dem Kohlenwasserstoffbestandteil (a) zugegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethanolbestandteil (b) dem Kohlenwasserstoffbestandteil (a) zugegeben wird, dem Gemisch aus (b) und (a) der Sauerstoff enthaltende Bestandteil (c) zugegeben wird, wobei ein Gemisch aus (a), (b) und (c) erhalten wird, und diesem Gemisch Bestandteil (d) zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der C₃-C₁₂ Kohlenwasserstoffbestandteil (a) aus nicht reformuliertem Standardbenzin, einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit aus der Erdölraffinerie, einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit aus Erdgas, einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit aus einem Abgas einer chemischen Rückgewinnung bei der Verkohlung, einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit aus einer Synthesegasverarbeitung oder Gemischen davon ausgewählt ist, wobei nicht reformuliertes Standardbenzin bevorzugt ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltene Treibstoffzusammensetzung die folgenden Merkmale aufweist: (i) eine Dichte bei 15°C gemäß ASTM D 4052 von mindestens 690 kg/m³; (ii) ein trockenes Dampfdruckequivalent gemäß ASTM D 5191 von 20 kPa bis 120 kPa; (iii) einen Säuregehalt gemäß ASTM D 1613 von nicht mehr als 0,1 Gew.-% HAc; (iv) einen pH-Wert-Wert gemäß ASTM D 1287 von 5 bis 9; (v) einen Aromatengehalt gemäß SS 155120 von nicht mehr als 40 Vol.-%, wobei Benzol gemäß EN 238 in Mengen von nicht mehr als 1 Vol.-% vorhanden ist; (vi) einen Schwefelgehalt gemäß ASTM D 5453 von nicht mehr als 50 mg/kg; (vii) einen Gummigehalt gemäß ASTM D 381 von nicht mehr als 2 mg/100 ml; (viii) Destillationseigenschaften gemäß ASTM D 86, wobei der Anfangssiedepunkt mindestens 20°C beträgt, der verdampfbare Anteil bei 70°C mindestens 25 Vol.-% beträgt, der verdampfbare Anteil bei 100°C mindestens 50 Vol.-% beträgt; der verdampfbare Anteil bei 150°C mindestens 75 Vol.-% beträgt; der verdampfbare Anteil bei 190°C mindestens 95 Vol.-% beträgt; der Endsiedepunkt nicht größer als 205°C ist; und der Verdampfungsrückstand nicht mehr als 2 Vol.-% beträgt; und (ix) eine Klopffestigkeit von 0,5 (RON+MON) gemäß ASTM D 2699-86 und ASTM D 2700-86 von mindestens 80.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffbestandteil (d) aus Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Isopropylbenzol, Isopropyltoluol, Diethylbenzol, Isopropylxylol, tert-Butylbenzol, tert-Butyltoluol, tert-Butylxylol, Cyclooctadien, Cyclooctatetraen, Limonen, Isooctan, Isononan, Isodecan, Isoocten, Myrcen, Allocymen, tert-Butylcyclohexan und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffbestandteil (d) aus einer C₈-C₁₁ Fraktion ausgewählt ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffbestandteil (d) aus einer bei 100 bis 200°C siedenden Fraktion ausgewählt ist, welche beim Destillieren von Öl, Kokskohlenharz oder Synthesegasverarbeitungsprodukten erhalten wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis von (b):((c)+(d)) 1:10 bis 10:1 beträgt.