DE60123139T2

DE60123139T2 - Ein eine wasser-flüssig kohlenwasserstoff-emulsion enthaltender brennstoff

Info

Publication number: DE60123139T2
Application number: DE60123139T
Authority: DE
Inventors: Tiziano Ambrosini; Attilio Citterio; Alberto De Amicis; Guido Rivolta
Original assignee: Pirelli & C Ambiente Eco Techn; Pirelli and C Ambiente Eco Technology SpA
Current assignee: Pirelli & C Ambiente Eco Techn; Pirelli and C Ambiente Eco Technology SpA
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: US20040231232A1; EP1419225A1; DE60123139D1; CN1529747A; WO2003006588A1; TWI272303B; EP1419225B1; AR034740A1; CN1322100C; MY142642A; US7041145B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoff, umfassend eine Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff, ein Verfahren zum Betreiben eines Brennapparats, und ein polymeres Tensid, das zum Stabilisieren der genannten Emulsion verwendet wird.
Es ist bekannt, dass die Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, z.B. zum Betreiben interner Brennkraftmaschinen oder zum Erzeugen von Wärme, zur Bildung von zahlreichen Schadstoffen, insbesondere Ruß, aus Partikeln bestehenden Stoffen, Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Schwefeloxide (SOx), und nicht-verbrannten Kohlenwasserstoffen führt, was eine beträchtliche atmosphärische Verschmutzung verursacht.
Es ist auch bekannt, dass die Zugabe kontrollierter Mengen von Wasser zu einem Brennstoff die Erzeugung von Schadstoffen beträchtlich verringern kann. Man glaubt, dass diese Wirkung das Ergebnis verschiedener Phänomene ist, die von der Anwesenheit von Wasser in der Verbrennungszone herrühren. Zum Beispiel verringert die Erniedrigung der Peakverbrennungstemperatur durch Wasser die Emission von Stickoxiden (NOx), deren Bildung bei hohen Temperaturen gefördert wird. Außerdem fördert die sofortige Verdampfung der Wassertröpfchen eine bessere Dispergierung des Brennstoffs in der Brennkammer, wodurch die Bildung von Ruß, aus Teilchen bestehenden Stoffen und CO beträchtlich verringert wird. Diese Phänomene finden ohne gegenteilige Beeinflussung der Ausbeute für den Verbrennungsprozess statt.
Für die Versuche, Wasser dem flüssigen Brennstoff zum Zeitpunkt des Einsatzes zuzufügen, d.h. gerade bevor der Brennstoff in die Brennkammer eingespritzt wird oder direkt in die Kammer selbst, sind mehrere Lösungen vorgeschlagen worden. Diese Lösungen erfordern jedoch, dass Änderungen am Aufbau des Brennapparates durchgeführt werden und sind nicht in der Lage, eine optimale Dispergierung des Wassers in dem Brennstoff zu erzielen, was eine wesentliche Erfordernis zum Erzielen einer beträchtlichen Verringerung von Schadstoffen ohne Abstrich an der Wärmeausbeute für das Verfahren darstellt.
Deshalb waren die vielversprechendsten und zahlreichen Anstrengungen, die hierfür unternommen worden sind, auf die Bildung von Emulsionen zwischen flüssigen Kohlenwasserstoffen und Wasser in der Gegenwart von Emulgatoren (Tenside) für den Zweck einer gleichmäßigen Dispergierung des Wassers in der Kohlenwasserstoffphase in Form von Tröpfchen der kleinstmöglichen Größe gerichtet.
Beispielsweise beschreibt die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 475 620 Mikroemulsionen eines Dieselbrennstoffes mit Wasser, die ein Cetanverbesserungsmittel und ein Emulgierungssystem, umfassend ein hydrophiles Tensid und ein lipophiles Tensid, enthalten. Diese Tenside werden ausgewählt aus ethoxylierten C_12-18-Alkylammoniumsalzen einer C_9-24-Carbon- oder -Sulfonsäure: das hydrophile Tensid enthält wenigstens sechs Ethylenoxideinheiten, während das lipophile Tensid weniger als sechs Ethylenoxideinheiten enthält.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 630 398 beschreibt einen Brennstoff in der Form einer Emulsion, die aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff, 3 bis 35 Gew.-% Wasser und wenigstens 0,1 Gew.-% eines Emulgierungssystems, bestehend aus einem Sorbitanoleat, einem Polyalkylenglykol und einem ethoxylierten Alkylphenol, besteht.
Die Internationale Patentanmeldung WO 97/34969 beschreibt eine Emulsion zwischen Wasser und einem Kohlenwasserstoff, z.B. einem Dieselbrennstoff. Diese Emulsion wird durch Zugabe eines Emulgators stabilisiert, der aus einem Sorbitansesquioleat, einem Polyethylenglkyolmonooleat und einem ethoxylierten Nonylphenol besteht. Dieser Emulgator hat einen Gesamt-HLB-Wert (Hydrophil-Lipophil-Gleichgewicht) von 6 bis 8.
Ein Verfahren zum Herstellen einer stabilisierten Emulsion eines flüssigen Brennstoffes und Wasser wird in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 812 615 beschrieben. Dieses Verfahren betrifft die Herstellung einer ersten Emulsion durch Mischen des Brennstoffs, des Wassers und eines Tensids, und darauffolgend Mischen der auf diese Weise erhaltenen Emulsion mit mehr Wasser, so dass sich die endgültige Emulsion ergibt. Die Emulsion wird stabilisiert, indem ein hydrophiles Tensid oder ein lipophiles Tensid oder eine Mischung davon verwendet wird. Lipophile Tenside, die verwendet werden können, sind Fettsäureester von Sorbitol, z.B. Sorbitanmonooleat, während hydrophile Tenside, die für diesen Zweck geeignet sind, Fettsäureester von Sorbitol, enthaltend eine Polyoxyalkylenkette, z.B. Polyoxyethylensorbitantrioleat, sind. Außerdem kann die Stabilisierung der Emulsion durch Zugabe von Ethylenglykol oder einem Polyethylenglykol erhalten werden.
Die Internationale Patentanmeldung WO 92/19701 beschreibt ein Verfahren zum Verringern der Emission von NOx aus einer Gasturbine, bei dem eine Emulsion von Wasser mit einem Dieselbrennstoff verwendet wird. Die Emulsion wird durch Zugabe eines Emulgators stabilisiert, der ausgewählt wird aus: Alkanolamide, die man durch Kondensieren eines Alkylamins oder Hydroxyalkylamins mit einer Fettsäure erhält; und ethoxylierte Alkylphenole. Der Emulgator hat vorzugsweise einen HLB-Wert von weniger als oder gleich 8. Physikalische Stabilisatoren, wie etwa Wachse, Cellulosederivate oder Harze, können zugefügt werden, um die Stabilität zu verbessern. Wie in der Patentanmeldung WO 93/07238 beschrieben ist, kann die obige Emulsion weiter stabilisiert werden, indem ein difunktionelles Blockpolymer mit einer primären Hydroxylendgruppe zugegeben wird, insbesondere ein Copolymer, das Propylenoxid/Ethylenoxid-Blöcke enthält.
Die Internationale Patentanmeldung WO 00/15740 beschreibt eine emulgierte, mit Wasser gemischte Brennstoffzusammensetzung, umfassend: (A) ein Kohlenwasserstoff, der im Benzin- oder Dieselbereich siedet; (B) Wasser; (C) ein geringfügiger emulgierender Anteil von wenigstens einem Brennstoff-löslichen Salz, das durch Umsetzen von (C)(I) wenigstens einem Acylierungsmittel mit etwa 16 bis 500 Kohlenstoffatomen mit (C)(II) Ammoniak und/oder wenigstens einem Amin hergestellt wird; und (D) etwa 0,001 bis etwa 15 Gew.-% der mit Wasser gemischten Brennstoffzusammensetzung eines wasserlöslichen, aschefreien, halogen-, bor- und phosphorfreien Aminsalz, das von der Komponente (C) verschieden ist. Das Acylierungsmittel (C)(I) enthält Carbonsäuren und deren reaktive Äquivalente, wie etwa Säurehalogenide, Anhydride und Ester, einschließlich Teilester und Triglyceride.
Auf der Grundlage der Erfahrung des Anmelders sind die Erfolgsaussichten in der Verwendung von Brennstoffen in der Form einer Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff hauptsächlich mit der Möglichkeit des Ersetzens eines herkömmlichen flüssigen Brennstoffs durch einen emulgierten Brennstoff ohne die Notwendigkeit irgendwelcher baulicher Änderungen an dem Brennapparat und ohne gegenteilige Beeinflussung des korrekten Funktionierens dieses Apparates verknüpft.
Insbesondere erfordert der Brennstoff in der Emulsionsform eine hohe Stabilität über die Zeit in einem weiten Temperaturbereich (beispielsweise für wenigstens drei Monate unter normalen Lagerbedingungen, d.h. von –20°C bis +50°C), um während des Verbleibens in Tanks die Bildung von wasserreichen Phasen zu vermeiden, die dazu tendieren, am Boden des Tanks abgeschieden zu werden. Die Zufuhr dieser wässrigen Phase in die Brennkammer würde eine beträchtliche Beeinträchtigung im Leistungsniveau der Maschine oder sogar einen permanenten Schaden daran mit sich bringen.
Außerdem hat der Anmelder herausgefunden, dass die Zugabe von Emulgatoren für die Verbesserung der Stabilität der Emulsion während der Verbrennung zur Bildung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen führen kann, die an der inneren Oberfläche der Verbrennungskammer und an den Einspritzdüsen anhaften. Dieses Phänomen kann den Lauf der Maschine gegenteilig beeinflussen, als dessen Folge eine häufige Wartung erforderlich ist, um diese Ablagerungen zu entfernen.
Der Anmelder hat nun herausgefunden, dass Brennstoffe, die eine Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff umfassen, unter Verwendung eines Polymertensids, das wie unten als Emulgator definiert ist, hergestellt werden können. Der auf diese Weise erhaltene Brennstoff zeigt hohe Stabilität über die Zeit in einem weiten Temperaturbereich, ohne dass sich kohlenstoffhaltige Ablagerungen bilden, die an den Metalloberflächen festhaften.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung somit einen Brennstoff, umfassend eine Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff, wobei die genannte Emulsion durch wenigstens einen Emulgator stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Emulgator ein polymeres Tensid umfasst, das man folgendermaßen erhält:

(a) Umsetzen von (i) mindestens einem Polyolefinoligomer, funktionalisiert mit mindestens einer Gruppe, abgeleitet von einer Dicarbonsäure, oder einem Derivat davon; und (ii) mindestens einem Polyoxyalkylen, umfassend lineare Oxyalkyleneinheiten, wobei das Polyoxyalkylen mit einer langkettigen Alkylgruppe verbunden ist, die optional mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung enthält; und
(b) Umsetzen des Produkts von Schritt (a) mit (iii) mindestens einer Stickstoffverbindung, ausgewählt aus: Monoaminen, Polyaminen und quaternären Ammoniumhydroxiden.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennapparats, der wenigstens eine Brennkammer umfasst, umfassend:
Zuführen eines Brennstoffes zu der wenigstens einen Brennkammer; Zünden des Brennstoffs in dieser wenigstens einen Brennkammer; wobei der genannte Brennstoff eine Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff, wie oben beschrieben, umfasst.
Vorzugsweise ist der Brennapparat eine interne Brennkraftmaschine.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein polymeres Tensid, das man folgendermaßen erhält:

(a) Umsetzen von (i) mindestens einem Polyolefinoligomer, funktionalisiert mit mindestens einer Gruppe, abgeleitet von einer Dicarbonsäure, oder einem Derivat davon; und (ii) mindestens einem Polyoxyalkylen, umfassend lineare Oxyalkyleneinheiten, wobei das Polyoxyalkylen mit einer langkettigen Alkylgruppe, optional enthaltend mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung verbunden ist; und
(b) Umsetzen des Produktes von Schritt (a) mit (iii) mindestens einer Stickstoffverbindung, ausgewählt aus Monoaminen, Polyaminen und quaternären Ammoniumhydroxiden.

Vorzugsweise hat das Polyolefinoligomer ein mittleres Molekulargewicht von 300 bis 10.000, vorzugsweise von 500 bis 5.000.
Das Polyolefinoligomer wird im Allgemeinen erhalten durch Homopolymerisation oder Copolymerisation von mindestens einem Olefin, enthaltend 2 bis 16 Kohlenstoffatome, ausgewählt beispielsweise aus:

– α-Olefinen, d.h. Olefine, bei denen die Doppelbindung in der endständigen Position ist, wie: Ethylen, Propylen, 1-Buten, Isobuten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Octen, 2-Methyl-1-hepten und dergleichen;
– internen Monoolefinen, d.h. Olefine, bei denen die Doppelbindung nicht in einer endständigen Position ist, wie: 2-Buten, 3-Penten, 4-Octen und dergleichen.

Die genannten Olefine können darüber hinaus mit anderen Kohlenwasserstoffen copolymerisiert werden, die mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung enthalten, wie Monovinylarene (z.B. Styrol, p-Methylstyrol und dergleichen) oder konjugierte Diene (z.B. 1,3-Butadien, Isopren, 1,3-Hexadien und dergleichen).
Vorzugsweise stammt das Polyolefinoligomer von der Polymerisation einer Mischung von Olefinen, enthaltend vier Kohlenstoffatome, im Allgemeinen enthaltend 35 bis 75 Gew.-% 1-Buten und 30 bis 60 Gew.-% Isobuten, in der Gegenwart einer Lewis-Säure als Katalysator, beispielsweise Aluminiumtrichlorid oder Bortrifluorid, ab. Diese Polymerisationsprodukte sind allgemein als "Polyisobutene" bekannt, da sie hauptsächlich sich wiederholende Isobuteneinheiten der folgenden Formel enthalten:
Die Menge der Isobuteneinheiten ist gewöhnlich nicht kleiner als 80 mol%.
Das Polyoxyalkylen umfasst lineare Oxyalkyleneinheiten, die hydrophile Eigenschaften verleihen, insbesondere Einheiten der Formel -CH₂CH₂O-, -CH₂CH₂CH₂O- oder -CH₂CH₂CH₂CH₂O-, oder Mischungen davon.
Die Anzahl der linearen Oxyalkyleneinheiten ist hauptsächlich als eine Funktion der Natur und der Länge der lipophilen Abschnitte vorbestimmt, die in dem polymeren Tensid vorliegen, insbesondere des Polyolefinoligomers und der langkettigen Alkylgruppe.
Vorzugsweise ist das Polyoxyalkylen ein Polyoxyethylen, enthaltend 2 bis 40, vorzugsweise 5 bis 20 Oxyethyleneinheiten der Formel -CH₂CH₂O-.
Alternativ ist das Polyoxyalkylen ein Copolymer, enthaltend 2 bis 30, vorzugsweise 5 bis 15 Oxyethyleneinheiten der Formel -CH₂CH₂O-, und nicht mehr als 12, vorzugsweise 1 bis 10 verzweigte Oxyethyleneinheiten der Formel:
worin R ein Alkyl ist, das 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthält.
Vorzugsweise ist R Methyl.
In dem Fall von Copolymeren sind die Oxyalkyleneinheiten entlang der Kette statistisch, in Blöcken oder alternierend verteilt. Die Anzahl der Oxyalkyleneinheiten wird als mittlere Anzahl von Einheiten pro Kette ausgedrückt.
Das Polyoxyalkylen ist mit einer langkettigen Alkylgruppe verbunden. Diese Alkylgruppe, von linearer oder verzweigter Struktur, optional enthaltend mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung, enthält 8 bis 24 Kohlenstoffatome.
Die Verknüpfung zwischen dem Polyoxyalkylen und der langkettigen Alkylgruppe wird vorzugsweise durch eine Estergruppe oder eine Ethergruppe gebildet, und kann folgendermaßen erhalten werden:

(A) Kondensieren eines Polyoxyalkylens (Polyalkylenglykol) mit einer Fettsäure oder einem Derivat davon, insbesondere ein Ester, mit der Bildung des entsprechenden Polyoxyalkylenmonoesters;
(B) Veresterung eines Fettalkohols mit einem Alkylenoxid, insbesondere mit Ethylenoxid oder Mischungen von Ethylenoxid und Propylenoxid.

Beispiele für Fettsäuren, die in der Reaktion (A) verwendet werden können, sind: Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Oleinsäure, Gadoleinsäure, Erucasäure, Rizinolsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure und dergleichen, oder Mischungen davon.
Beispiele von Fettalkoholen, die in der Reaktion (B) verwendet werden können, sind: Octylalkohol, Decylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Octadecylalkohol, Oleylalkohol, Linoleylalkohol, Linolenylalkohol und dergleichen, oder Mischungen davon.
Das Polyolefinoligomer wird durch Reaktion mit einer Dicarbonsäure oder einem Derivat davon funktionalisiert.
Insbesondere kann die Funktionalisierung folgendermaßen ausgeführt werden:

(i) konzertierte Reaktion vom "en"-Typ zwischen dem Polyolefinoligomer, enthaltend mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung, und einem Dicarbonsäurederivat, enthaltend eine ethylenisch ungesättigte Bindung;
(ii) anionische Kondensationsreaktion zwischen dem Polyolefinoligomer, funktionalisiert mit einer abgehenden Gruppe (z.B. ein Halogenatom oder eine Tosyl- oder Mesylgruppe) und einem gesättigten Dicarbonsäurederivat.

In beiden Fällen werden Acylhalogenide (vorzugsweise Chloride oder Bromide), C_1-4-Ester oder Anhydride als Dicarbonsäurederivate verwendet.
Die Dicarbonsäure, enthaltend eine ethylenisch ungesättigte Bindung, kann beispielsweise ausgewählt werden aus: Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure und dergleichen, oder Mischungen davon.
Die gesättigte Dicarbonsäure kann beispielsweise ausgewählt werden aus: Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, 2-Hexen-1,6-dioische Säure, Azelainsäure und dergleichen, oder Mischungen davon.
Vorzugsweise stammt das funktionalisierte Polyolefinoligomer aus der Reaktion zwischen Maleinsäureanhydrid und einem Polyisobuten, enthaltend nicht weniger als 65 mol%, vorzugsweise nicht weniger als 80 mol%, Exo-Doppelbindungen, d.h. Vinylidengruppen der Formel:
Polyisobutene dieses Typs sind beispielsweise unter den Markennamen Ultravis^® (BP Amoco Chemicals) und Glissopal^® (BASF) erhältlich.
Weitere Einzelheiten betreffend die Herstellung der Polyolefinoligomere, die wie oben beschrieben funktionalisiert sind, werden beispielsweise in den US-Patenten 4,152,499 und 5,567,344 beschrieben.
Die Kondensationsreaktion von Schritt (a) zwischen dem funktionalisierten Polyolefinoligomer und dem mit einer langkettigen Alkylgruppe verbundenen Polyoxyalkylen kann in der Masse oder in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels ausgeführt werden. Um dabei zu helfen, das aus der Kondensation stammende Wasser zu entfernen, wird das organische Lösungsmittel vorzugsweise aus denjenigen ausgewählt, die mit Wasser ein azeotropes Gemisch bilden, beispielsweise Toluol oder Xylol, oder Mischungen davon. Die Kondensationsreaktion kann bei einer Temperatur ausgeführt werden, die im Allgemeinen nicht höher als 200°C ist. Wenn ein organisches Lösungsmittel verwendet wird, ist die Reaktionstemperatur gewöhnlich nicht größer als der Siedepunkt dieses Lösungsmittels. Die Reaktionsdauer kann innerhalb eines weiten Bereiches variieren, allgemein von 3 bis 24 Stunden.
Was den Schritt (b) angeht, wird er durch Umsetzen des Produkts von Schritts (a) mit (iii) mindestens einer Stickstoffverbindung, ausgewählt aus: Monoaminen, Polyaminen und quaternären Ammoniumhydroxiden, ausgeführt.
Die Monoamine haben nur eine Aminfunktionalität und können primäre, sekundäre oder tertiäre Amine der Formel:
sein, worin R1, R2 und R3, die gleich sein oder sich unterscheiden können, ausgewählt werden aus: Wasserstoff; einer C_1-24-Hydrocarbylgruppe, optional substituiert mit mindestens einer Gruppe, ausgewählt aus Hydroxy und C_1-4-Alkoxy; R1 und R2 können miteinander verbunden sein, um einen stickstoffhaltigen aliphatischen heterocyclischen Ring zu bilden, optional enthaltend mndestens ein zusätzliches Heteroatom (z.B. Stickstoff und/oder Sauerstoff); mit der Maßgabe, dass mindestens einer von R1, R2 und R3 sich von Wasserstoff unterscheidet.
Die Hydrocarbylgruppe kann eine aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und/oder heterocyclische Gruppe, linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt sein.
Spezifische Beispiele aliphatischer Monoamine schließen ein: Trimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, n-Butylamin, Di-n-butylamin, Tributylamin, Methyldiethylamin, Ethyldimethylamin, Dimethylpropylamin, Dimethylhexylamin, Dimethyloctylamin, Allylamin, Isobutylamin, Dimethylpentylamin, Cocoamin, Stearylamin, Laurylamin, Methyllaurylamin, Oleylamin, N-Methyloctylamin, Dodecylamin, Octadecylamin, oder Mischungen davon.
Spezifische Beispiele von cycloaliphatischen Monoaminen schließen ein: Cyclohexylamin, Cyclopentylamin, Cyclohexenylamin, Cyclopentenylamin, N-Ethylcyclohexylamin, Dicyclohexylamin, oder Mischungen davon.
Spezifische Beispiele von Hydroxyl-substituierten Aminen (auch bekannt als Hydroxyamine oder Alkanolamine) schließen ein: Ethanolamin, Diethanolamin, Ethylethanolamin, Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, Di-(3-Hydroxypropyl)amine, N-(3-Hydroxybutyl)amine, N-(4-Hydroxybutyl)amin, N,N-Di-(2-hydroxypropyl)amin, N-(2-Hydroxyethyl)morpholin, N-(2-Hydroxylethyl)cyclohexylamin, N-3-Hydroxylcyclopentylamine, N-(Hydroxyethyl)piperazin, oder Mischungen davon.
Spezifische Beispiele aromatischer Monoamine schließen ein: Phenylethylamin, Benzyldimethylamin, oder Mischungen davon.
Die Polyamine können aliphatische oder cycloaliphatische Verbindungen sein. Besonders bevorzugt sind Alkylenpolyamine der folgenden Formel:
worin:
n 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7 ist;
R4, R5 und R6, die sich entsprechen oder unterscheiden, ausgewählt werden aus: Wasserstoff, Alkyl- oder Hydroxy-substituierter Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, mit der Maßgabe, dass mindestens einer von R4 und R5 und mindestens einer von R6 Wasserstoff ist;
R7 ist eine Alkylengruppe mit 1 bis 18, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Spezifische Beispiele von Polyaminen schließen ein: Methylenpolyamine, Ethylenpolyamine, Butylenpolyamine, Propylenpolyamine, Pentylenpolyamine, Ethylendiamin, Triethylentetramin, Propylendiamin, Trimethylendiamin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin, Hexaethylenheptamin, Pentaethylenhexamin, oder Mischungen davon.
Das quaternäre Ammoniumhydroxid kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
worin:
R8, R9, R10 und R11, die sich entsprechen oder unterscheiden, ausgewählt werden aus: einer C_1-24-Hydrocarbylgruppe, optional substituiert mit mindestens einer Gruppe, ausgewählt aus Hydroxy oder C_1-4-Alkoxy; R8 und R9 können verbunden sein, um einen stickstoffhaltigen aliphatischen heterocyclischen Ring zu bilden, optional enthaltend mindestens ein zusätzliches Heteroatom (z.B. Stickstoff und/oder Sauerstoff).
Die Hydrocarbylgruppe kann eine aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und/oder heterocyclische Gruppe, linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt sein.
Spezifische Beispiele quaternärer Ammoniumhydroxide schließen ein: Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Benzyltrimethylammoniumhydroxid, Capryltrimethylammoniumhydroxid, Oleyltrimethylammoniumhydroxid, Hydroxyethyltributylammoniumhydroxid, Methoxyethyltributylammoniumhydroxid, oder Mischungen davon. Die Reaktion in Schritt (b) kann durch Mischen der Reaktanten in der Masse oder in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, z.B. Xylol oder Toluol, ausgeführt werden.
Die Reaktionstemperatur kann innerhalb eines weiten Bereiches variieren, gewöhnlich von etwa 20°C bis etwa 180°C. Die Reaktionstemperatur ist gewöhnlich nicht größer als der Siedepunkt der Stickstoffverbindung (iii) und, wenn ein organisches Lösungsmittel verwendet wird, nicht größer als der Siedepunkt des Lösungsmittels. Die Reaktionsdauer kann innerhalb eines weiten Bereiches variieren, im Allgemeinen von 0,5 bis 5 Stunden.
Das Produkt, das aus dem Reaktionsschritt (b) resultiert, schließt ein Carboxylatammoniumsalz oder ein Amid oder eine Mischung davon ein, die aus der Reaktion der Stickstoffverbindung (iii) mit den restlichen Carboxylgruppen, die in dem Produkt von Schritt (a) vorliegen, abstammen. Die Ausbeute an Salz und/oder Amid hängt hauptsächlich von den spezifischen Reaktanten und den Reaktionsbedingungen ab, insbesondere die Reaktionstemperatur und Dauer.
Das Äquivalenzverhältnis zwischen dem Produkt aus Schritt (a) und der Stickstoffverbindung (iii) kann über einen weiten Bereich variiert werden. Im Allgemeinen kann das Äquivalenzverhältnis von 0,5 bis 4 variieren, wobei ein Verhältnis von etwa 1 bevorzugt ist. Die Zahl der Äquivalente für das Produkt aus Schritt (a) entspricht der Zahl restlicher Carboxylgruppen und kann gemäß bekannten Techniken bestimmt werden, z.B. durch die Säurezahl (gewöhnlich ausgedrückt als mg KOH/g des Produkts). Die Zahl der Äquivalente für die Stickstoffverbindung (iii) ist das Molekulargewicht der Verbindung (iii), dividiert durch die Gesamtzahl der grundlegenden Stickstoffatome, die in dem Molekül vorhanden sind.
Die Menge des polymeren Tensids, das in dem Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, wird hauptsächlich als eine Funktion der Menge von Wasser, die emulgiert werden soll, und des Typs des verwendeten flüssigen Kohlenwasserstoffes bestimmt. Vorzugsweise ist das oben definierte polymere Tensid in dem Brennstoff in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffes, vorhanden.
Es sollte betont werden, dass das wie oben definierte polymere Tensid dazu in der Lage ist, die Emulsion über einen weiten Temperaturbereich ohne die Zugabe weiterer Emulgatoren wirkungsvoll zu stabilisieren. Jedoch bedeutet dies nicht den Ausschluss der Möglichkeit der Zugabe anderer Produkte, die auf irgendeine weise die Stabilität der Emulsion verändern können, insbesondere andere Emulgatoren, die im Stand der Technik bekannt sind.
Die Art der Emulsion, die man durch Verwendung des oben definierten polymeren Tensids erhalten kann, ist im Allgemeinen vom Wasser-in-Öl-Typ, worin die Wassertropfen in der kontinuierlichen Kohlenwasserstoffphase dispergiert sind. Es wird angenommen, dass dieser Emulsionstyp eine maximale Effizienz in der Verringerung von Schadstoffen wegen dem während der Verbrennungsphase vorhandenen Wasser sicherstellt.
Der Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung schließt einen flüssigen Kohlenwasserstoff ein, der im Allgemeinen aus der Destillation von Erdöl abstammt und im Wesentlichen aus Mischungen von aliphatischen, naphthenischen, olefinischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht. Der flüssige Kohlenwasserstoff hat im Allgemeinen eine Viskosität bei 40°C von 1 bis 53 cSt, und eine Dichte bei 40°C von 0,75 bis 1,1 kg/dm³, und kann beispielsweise ausgewählt werden aus: Gasölen für die Verwendung als Kraftfahrzeugbrennstoff oder für die Wärmeerzeugung, Heizölen, Kerosinen, Flugzeugtreibstoffen (Jet-Treibstoffe).
Die Menge an Wasser, die mit dem flüssigen Kohlenwasserstoff emulgiert werden soll, wird so bestimmt, dass man die gewünschte Verringerung in den Schadstoffen erhält, ohne jedoch die Wärmeausbeute für den Verbrennungsprozess zu beeinträchtigen. Diese Menge beträgt im Allgemeinen 3 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs. Das verwendete Wasser kann jeglichen Typs sein, beispielsweise industrielles Wasser oder Haushaltswasser. Es ist jedoch bevorzugt, entmineralisiertes oder entionisiertes Wasser zu verwenden, um die Bildung mineralischer Ablagerungen auf den inneren Oberflächen der Brennkammer und/oder der Einspritzdüsen zu vermeiden.
Der Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann andere Additive enthalten, deren Natur und Menge von der spezifischen Verwendung, für die der Brennstoff vorgesehen ist, abhängen. Diese Additive können beispielsweise ausgewählt werden aus: Cetanverbesserungsmittel, Korrosionsinhibitoren, Schmiermittel, Biozide, Schaumverhinderungsmittel, Frostschutzmittel und Mischungen davon.
Im Besonderen sind die Cetanverbesserungsmittel Produkte, die die Zündeigenschaften des Brennstoffes verbessern, und werden im Allgemeinen ausgewählt aus Nitraten, Nitriten und Peroxiden vom organischen oder anorganischen Typ, die in der wässrigen Phase löslich sind, oder vorzugsweise in der Kohlenwasserstoffphase löslich sind, wie etwa organische Nitrate (siehe z.B. Patente EP 0 475 620 und US 5 669 938 ). von bevorzugter Verwendung sind Alkyl- oder Cycloalkylnitrate, enthaltend bis zu 10 Kohlenstoffatome, wie: Ethylnitrat, Amylnitrate, n-Hexylnitrat, 2-Ethylhexylnitrat, n-Decylnitrat, Cyclohexylnitrat und dergleichen, oder Mischungen davon.
Die Biozide können aus den im Stand der Technik bekannten Bioziden ausgewählt werden, wie etwa Morpholinderivate, Isothiazolin-3-on-Derivate, Tris(hydroxymethyl)nitromethan, Formaldehyd, Oxazolidine, oder Mischungen davon.
Der Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch einen Alkohol enthalten, der, durch Erniedrigung des Gefrierpunktes der wässrigen Phase, hauptsächlich als ein Frostschutzmittel dient. Alkohole, die für diesen Zweck geeignet sind, sind beispielsweise: Methanol, Ethanol, Isopropanol und Glykole, oder Mischungen davon. Die Menge an Alkohol liegt im Allgemeinen von 0,5 bis 8 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs.
Der Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Allgemeinen durch Mischen der Komponenten hergestellt, indem man einen im Stand der Technik bekannten Emulgierapparat verwendet, in dem die Bildung der Emulsion von einer durch bewegliche Teile ausgeübte mechanische Wirkung herrühren kann, oder vom Durchführen der zu emulgierenden Komponenten in Mischvorrichtungen vom statischen Typ, oder alternativ von einer kombinierten mechanischen und statischen Wirkung. Die Emulsion wird durch Zuführen der wässrigen Phase und der Kohlenwasserstoffphase, optional vorgemischt, in den Emulgierapparat gebildet. Der Emulgator und die anderen Additive, die vorhanden sein können, können separat oder, abhängig von ihren Löslichkeitseigenschaften, vorzugsweise in entweder der wässrigen Phase oder der Kohlenwasserstoffphase vorgemischt zugeführt werden. Vorzugsweise wird das polymere Tensid in der Kohlenwasserstoffphase vorgemischt.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe einiger Arbeitsbeispiele weiter verdeutlicht.
Beispiel 1
A. Herstellung von Polyethylenglykolmonomester (PEG-Monoester)
300 g einer Oleinsäure/Linolsäure-Mischung in einem 60/40-Gewichtsverhältnis und 400 g Polyethylenglykol (PEG) (Molekulargewicht (MW): 400 g/mol) werden in einem Reaktor zusammengemischt. 3,5 g Methansulfonsäure als Kondensationskatalysator und 340 ml Toluol als Verdünnungsmittel (was eine azeotrope Mischung mit H₂O bildet) wurden unter Rühren zugegeben. Die Mischung wurde schrittweise auf 140°C für eine Gesamtzeit von etwa 5 Stunden erwärmt, mit Destillation und Trennung der azeotropen H₂O/Toluol-Mischung. Nach weiterem Erwärmen auf 160°C für 2 Stunden mit Destillation des restlichen Toluols wurde das resultierende Produkt unter Vakuum für etwa 2 Stunden bei 140°C entgast. Die Restazidität war 4,5 mg KOH/g des Produkts.
B. Synthese des Polyisobutenderivats durch Reaktion mit Maleinsäureanhydrid
95 g Polyisobuten (PIB) (mittleres MW: 950 g/mol) mit einem Gehalt an Exo-Doppelbindungen > 90 % (Ultravis^® 10 von BP Amoco Chemicals), 9,4 g Maleinsäureanhydrid und 37 ml Xylol wurden in einen 500 ml Teflon^®-Autoklaven eingefüllt. Nach Entgasen mit Stickstoff wurde der Autoklav auf eine Temperatur von 190°C erhitzt und bei dieser Temperatur für eine Gesamtdauer von 22 Stunden gehalten. Am Ende der Reaktion wurde der Autoklav auf 70°C gekühlt und unter Vakuum für etwa 2 Stunden entgast. Das auf diese Weise erhaltene Produkt (101 g), eine viskose gelbe Flüssigkeit, hatte eine Polyisobuten-Umwandlungsausbeute gleich etwa 43 % (bestimmt durch Chromatographie auf Kieselgel unter Verwendung von Hexan als Elutionsmittel), einen Restgehalt an Maleinsäureanhydrid kleiner als 0,2 Gew.-%, und eine Anhydridzahl (Zahl der Mole von gebundenem Anhydrid pro 100 g des Produkts) (bestimmt durch quantitative Infrarotspektroskopische Untersuchung, auf der Basis des Absorptionspeaks bei 1760 cm^-1) von 0,052.
C. Synthese des Zwischenesters (Schritt (a))
Das mit Maleinsäureanhydrid funktionalisierte PIB, das man aus der Reaktion B erhielt (52,6 g), wurde in einen Reaktor eingefüllt und auf etwa 50°C erwärmt, gefolgt von der Zugabe, unter Rühren, von Xylol (5 g) und von dem aus der Reaktion A erhaltenen PEG-Monomester (75 g). Die erhaltene Lösung wurde auf 140°C für 1 Stunde erwärmt. Die Temperatur wurde dann bei 180°C für 10 Stunden mit Destillation und Trennung der azeotropen H₂O/Xylol-Mischung aufrechterhalten. Das auf diese Weise erhaltene Produkt, eine leicht braun gefärbte viskose Flüssigkeit, hatte eine Restazidität von 5,1 mg KOH/g des Produkts.
D. Synthese des polymeren Tensids (Schritt (b))

D1. Das in Schritt C erhaltene Produkt wurde mit 1,45 g (= 1 Äquivalent) Diethanolamin durch Rühren für 1 Stunde bei 30°C umgesetzt. Das resultierende polymere Tensid war eine leicht braune viskose Flüssigkeit mit einer Restazidität von etwa 0,3 mg KOH/g des Produkts.
D2. Das in Schritt C erhaltene Produkt wurde mit 1,45 g (= 1 Äquivalent) Diethanolamin durch Rühren für 4 Stunden bei 140°C umgesetzt, während Wasser unter Vakuum abgezogen wurde. Das resultierende polymere Tensid war eine leicht braune viskose Flüssigkeit mit einer Restazidität von etwa 0,3 mg KOH/g des Produkts.
D3. Das in Schritt C erhaltene Produkt wurde mit 5,55 g (= 1 Äquivalent) einer 40 Gew.-% wässrigen Lösung von Benzyltrimethylammoniumhydroxid durch Rühren für 1 Stunde bei 30°C umgesetzt. Das resultierende polymere Tensid war eine leicht braune viskose Flüssigkeit mit einer Restazidität von weniger als 0,1 mg KOH/g des Produkts.

Beispiel 2
1000 g einer Emulsion zwischen Dieselbrennstoff und Wasser wurden unter Verwendung des Produkts von Reaktion D1 als Emulgator hergestellt.
18,87 g des in Beispiel 1-D1 erhaltenen Emulgators wurden zu 865 g Kraftfahrzeug-Dieselbrennstoff vom EN590-Typ zugegeben, zu dem vorher 0,565 g 2-Ethylhexylnitrat (Cetanverbesserungsmittel) zugegeben worden sind. Die Mischung wurde der Wirkung eines Hochleistungsschermischers für wenige Minuten ausgesetzt, gefolgt von der Zugabe von 115,00 g Wasser, dem vorher 0,565 g eines Bakterizids (Isothiazolin-3-on-Derivats) zugefügt worden sind. Der Emulsionsapparat wurde dann auf die maximale Drehzahl für etwa 3 Minuten gestellt. Auf diese Weise wurde eine Emulsion mit der nachfolgenden Zusammensetzung erhalten:

Dieselbrennstoff 86,5 Gew.-%

Wasser 11,5 Gew.-%

Emulgator 1,887 Gew.-%

Cetanverbesserungsmittel 0,0565 Gew.-%

Bakterizid 0,0565 Gew.-%
Beispiel 3
1000 g einer Emulsion zwischen Dieselbrennstoff und Wasser wurden hergestellt, indem man der gleichen Vorgehensweise von Beispiel 2 gefolgt ist, mit der Ausnahme, dass als Emulgator das Produkt von Beispiel 1-D2 verwendet wurde.
Beispiel 4
1000 g einer Emulsion zwischen Dieselbrennstoff und Wasser wurden hergestellt, indem man der gleichen Vorgehensweise von Beispiel 2 gefolgt ist, mit der Ausnahme, dass als Emulgator das Produkt von Beispiel 1-D3 verwendet wurde.
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)
1000 g einer Emulsion wurden gemäß der gleichen Vorgehensweise wie der in Beispiel 2 beschriebenen hergestellt, wobei der einzige Unterschied der war, dass anstelle des Emulgators von Beispiel 1 18,87 g einer Tensidmischung, bestehend aus 87 Gew.-% Sorbitanmonooleat, 3 Gew.-% Sorbitantrioleat und 10 Gew.-% ethoxyliertem Castoröl (10 mol Ethylenoxid), verwendet wurde.
Beispiel 6
Die gemäß den Beispielen 2 bis 5 hergestellten Emulsionen wurden folgendermaßen charakterisiert.
Stabilität bei Zentrifugation
Die Stabilität der Emulsionen wurde durch Zentrifugation bewertet. Zwei Testreihen wurden durchgeführt, die erste mit frisch hergestellten Emulsionen (t = 0) und die zweite nach Lagern der Emulsionen bei Raumtemperatur für 24 Stunden (t = 24 h).
Ein mit einer Skaleneinteilung versehenes Teströhrchen wurde mit 15 ml der Emulsion gefüllt. Das Teströhrchen wurde in eine Zentrifuge eingesetzt, die bei 4000 Umdrehungen pro Minute (gleich 2525 g; g = Schwerebeschleunigung) für eine Gesamtzeit von 30 Minuten bei Raumtemperatur lief. Die Menge, ausgedrückt als Volumen-%, der wasserreichen Phase, die sich am Boden des Teströhrchens absetzte (Aufrahmen) wurde in gleichen Zeitabständen von 5 Minuten der Zentrifugation gemessen.
Die Ergebnisse der Emulsionen von Beispielen 2 bis 5 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Statische Stabilität unter Temperaturzyklus
Die Lagerstabilität der Emulsionen wurde durch die folgende Methode bewertet.
Ein 1000 ml-Glaszylinder, der mit der Testemulsion gefüllt war, wurde in einen thermostatisch geregelten Ofen gestellt, dessen Temperatur gemäß dem folgenden Temperaturzyklus geregelt wurde: 8 Stunden bei 40°C, 8 Stunden bei 20°C, 8 Stunden bei 5°C. Die Emulsion wurde diesem Temperaturzyklus für 14 Tage unterzogen. 15 ml-Proben wurden dann von der Spitze und dem Boden der Emulsion entnommen und wurden dazu verwendet, den Wassergehalt mittels Karl-Fisher-Titration gemäß ISO-Standard 3734 zu bestimmen. Die gleichen Messungen wurden an einer Probe ausgeführt, die dem Temperaturzyklus für 28 Tage unterzogen worden ist.
Die Ergebnisse für die Emulsionen der Beispiele 2 bis 5 sind in Tabelle 2 angegeben (Werte über drei Proben gemittelt).
Wie man aus den in Tabelle 1 und 2 angegebenen Daten sehen kann, zeigen die Emulsionen gemäß der Erfindung eine hohe Stabilität gegenüber Zentrifugation und den Temperaturzyklen, wohingegen in den Emulsionen gemäß dem Stand der Technik die wässrige Phase dazu tendiert, sich in großen Mengen abzusetzen.
Bildung von Ablagerungen auf einer Metallplatte
Eine Platte aus rostfreiem Stahl (10 cm × 5 cm) wurde auf eine Heizplatte gelegt, die bei einer Temperatur von etwa 280 bis 300°C gehalten wurde. Beim Erreichen dieser Temperatur wurde alle 30 Sekunden ein Tropfen der Emulsion auf die Stahlplatte gegeben, insgesamt 10 Tropfen. Nach dem Auftragen des letzten Tropfens wurde die Platte für weitere 30 Sekunden gekühlt. Auf der Platte wurde die Bildung einer kohlenstoffhaltigen Ablagerung beobachtet. Der Test muss als positiv angesehen werden, wenn diese Ablagerung in einer im wesentlichen vollständigen Weise durch Reiben mit einem trockenen Tuch leicht abgewischt werden kann, während der Test negativ ist, wenn selbst nach verlängertem Reiben noch viel der Ablagerung an der Platte haften bleibt.
Der mit den Emulsionen gemäß der Erfindung (Beispiele 2 bis 4) durchgeführte Test gab mit der Bildung einer dünnen Ablagerung, die einfach durch Reiben entfernt werden konnte, ein positives Ergebnis. Im Gegensatz dazu scheiterte die Vergleichsemulsion (Beispiel 5) an dem Test, da sie eine dunkle Ablagerung bildete, die nicht durch Reiben entfernt werden konnte.
Schmierfähigkeit, Korrosion
Verglichen mit dem Dieselbrennstoff als solchem zeigte die Emulsion gemäß der Erfindung (Beispiele 2 bis 4) eine Schmierfähigkeit (gemessen gemäß ISO-Standard 12156/1) von etwa 270 μm, verglichen mit einem Wert von etwa 385 μm für Dieselbrennstoff als solchem. Somit hat die Emulsion gemäß der Erfindung eine bessere Antihaftleistungsfähigkeit als Dieselbrennstoff als solcher.
Die Bewertung der Korrosion gemäß Standard EN590 klassierte die Emulsion gemäß der Erfindung in die Klasse 1a, gleich der des Dieselbrennstoffs als solchem.
Tabelle 1
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Tabelle 2

Claims

Brennstoff, umfassend eine Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff, wobei die Emulsion durch mindestens einen Emulgator stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator ein polymeres Tensid umfaßt, erhältlich durch: (a) Umsetzen von (i) mindestens einem Polyolefinoligomer, funktionalisiert mit mindestens einer Gruppe abgeleitet von einer Dicarbonsäure oder einem Derivat davon, ausgewählt aus Acylhalogeniden, C_1-4-Estern und Anhydriden; und (ii) mindestens ein Polyoxyalkylen, umfassend lineare Oxyalkyleneinheiten, wobei das Polyoxyalkylen mit einer langkettigen Alkylgruppe einer linearen oder verzweigten Struktur verbunden ist, optional enthaltend mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung, mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen; und (b) Umsetzen des Produkts von Schritt (a) mit (iii) mindestens einer Stickstoffverbindung, ausgewählt aus Monoaminen, Polyaminen und quaternären Ammoniumhydroxiden.
Brennstoff gemäß Anspruch 1, wobei das Polyolefinoligomer ein durchschnittliches Molekulargewicht von 300 bis 10.000 hat.
Brennstoff gemäß Anspruch 2, wobei das Polyolefinoligomer ein durchschnittliches Molekulargewicht von 500 bis 5.000 hat.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Polyolefinoligomer von einer Polymerisation von Mischungen von Olefinen mit 4 Kohlenstoffatomen abstammt und im wesentlichen sich wiederholende Isobuteneinheiten der Formel enthält:
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Polyoxyalkylen lineare Oxyalkyleneinheiten umfaßt, ausgewählt aus -CH₂CH₂O-, -CH₂CH₂CH₂O- und -CH₂CH₂CH₂CH₂O- oder Mischungen davon.
Brennstoff gemäß Anspruch 5, wobei das Polyoxyalkylen 2 bis 40 Oxyethyleneinheiten der Formel -CH₂CH₂O- umfaßt.
Brennstoff gemäß Anspruch 6, wobei das Polyoxyethylen 5 bis 20 Oxyethyleneinheiten umfaßt.
Brennstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Polyoxyalkylen ein Copolymer ist mit 2 bis 30 Oxyethyleneinheiten der Formel -CH₂CH₂O- und nicht mehr als 12 verzweigten Oxyethyleneinheiten der Formel:
worin R ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist.
Brennstoff gemäß Anspruch 8, worin R Methyl ist.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Polyoxyalkylen mit der langkettigen Alkylgruppe über eine Estergruppe verbunden ist.
Brennstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Polyoxyalkylen mit der langkettigen Alkylgruppe über eine Ethergruppe verbunden ist.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das funktionalisierte Polyolefinoligomer durch Reaktion zwischen Maleinsäureanhydrid und einem Polyisobuten, enthaltend nicht weniger als 65 % von exo Doppelbindungen, erhalten wird.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stickstoffverbindung (iii) ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin der folgenden Formel ist:
worin R1, R2 und R3, die gleich sein oder sich unterscheiden können, ausgewählt werden aus: Wasserstoff; einer C_1-24-Hydrocarbylgruppe, optional substituiert mit mindestens einer Gruppe ausgewählt aus Hydroxy und C_1-4-Alkoxy; R1 und R2 können miteinander verbunden sein, um einen stickstoffhaltigen aliphatischen heterocyclischen Ring zu bilden, optional enthaltend mindestens ein zusätzliches Heteroatom; mit der Maßgabe, daß mindestens einer von R1, R2 und R3 sich von Wasserstoff unterscheidet.
Brennstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Stickstoffverbindung (iii) ein Alklenpolyamin der folgenden Formel ist:
worin: n 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7 ist; R4, R5 und R6, die sich entsprechen oder unterscheiden, ausgewählt werden aus: Wasserstoff, Alkyl oder hydroxysubstituierter Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, mit der Maßgabe, daß mindestens einer von R4 und R5 und mindestens einer von R6 Wasserstoff ist; R7 ist eine Alkylengruppe mit 1 bis 18, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Brennstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Stickstoffverbindung (iii) ein quaternäres Ammoniumhydroxid der folgenden Formel ist:
worin: R8, R9, R10 und R11, die sich entsprechen oder unterscheiden, ausgewählt werden aus: einer C_1-24-Hydrocarbylgruppe, optional substituiert mit mindestens einer Gruppe ausgewählt aus Hydroxy und C_1-4-Alkoxy; R8 und R9 können verbunden sein, um einen stickstoffhaltigen aliphatischen heterocyclischen Ring zu bilden, optional enthaltend mindestens ein zusätzliches Heteroatom.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das polymere Tensid in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.% relativ zum Gesamtgewicht des Brennstoffs vorliegt.
Brennstoff gemäß Anspruch 16, wobei das polymere Tensid in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.% relativ zum Gesamtgewicht des Brennstoffs vorliegt.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der flüssige Kohlenwasserstoff eine Viskosität bei 40°C von 1 bis 53 cSt und eine Dichte bei 15°C von 0,75 bis 1,1 kg/dm³ aufweist.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Wasser in einer Menge von 3 bis 40 Gew.% relativ zum Gesamtgewicht des Brennstoffs vorliegt.
Brennstoff gemäß Anspruch 19, wobei das Wasser in einer Menge von 7 bis 20 Gew.% relativ zum Gesamtgewicht des Brennstoffs vorliegt.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, außerdem umfassend mindestens ein Cetanverbesserungsmittel.
Brennstoff gemäß Anspruch 21, wobei das mindestens eine Cetanverbesserungsmittel ausgewählt ist aus anorganischen Nitraten, anorganischen Nitriten und anorganischen Peroxiden.
Brennstoff gemäß Anspruch 21, wobei das mindestens eine Cetanverbesserungsmittel ausgewählt ist aus organischen Nitraten, organischen Nitriten und organischen Peroxiden.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, außerdem umfassend mindestens ein Biozid.
Brennstoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, außerdem umfassend mindestens einen Alkohol.
Brennstoff gemäß Anspruch 25, wobei der Alkohol ausgewählt ist aus Methanol, Ethanol, Isopropanol und Glycolen oder Mischungen davon.
Brennstoff gemäß Anspruch 25 oder 26, wobei der Alkohol in einer Menge von 0,5 bis 8 Gew.% relativ zum Gesamtgewicht des Brennstoffs vorliegt.
Brennstoff gemäß Anspruch 27, wobei der Alkohol in einer Menge von 1 bis 4 Gew.% relativ zum Gesamtgewicht des Brennstoffs vorliegt.
Verfahren zum Betreiben eines Brennapparats mit Brennstoff, umfassend mindestens eine Brennkammer, umfassend: Zuführen eines Brennstoffs zu der mindestens einen Brennkammer; Entzünden des Brennstoffs in der mindestens einen Brennkammer; wobei der Brennstoff eine Emulsion zwischen Wasser und einem flüssigen Kohlenwasserstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei der Brennapparat eine interne Brennkraftmaschine ist.
Polymeres Tensid, erhältlich durch: (a) Umsetzen von (i) mindestens einem Polyolefinoligomer, funktionalisiert mit mindestens einer Gruppe abgeleitet von einer Dicarbonsäure oder einem Derivat davon, ausgewählt aus Acylhalogeniden, C_1-4-Estern und Anhydriden; und (ii) mindestens ein Polyoxyalkylen, umfassend lineare Oxyalkyleneinheiten, wobei das Polyoxyalkylen mit einer langkettigen Alkylgruppe einer linearen oder verzweigten Struktur verbunden ist, optional enthaltend mindestens eine ethylenisch ungesättigte Bindung, mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen; und (b) Umsetzen des Produkts von Schritt (a) mit (iii) mindestens einer Stickstoffverbindung, ausgewählt aus Monoaminen, Polyaminen und quaternären Ammoniumhydroxiden.
Polymeres Tensid gemäß Anspruch 31, wobei das Polyolefinoligomer definiert ist gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 ist.
Polymeres Tensid gemäß Anspruch 31 oder 32, wobei das Polyoxyalkylen definiert ist gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9.
Polymeres Tensid gemäß einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei die langkettige Alkylgruppe Anspruch 1 entspricht.
Polymeres Tensid gemäß einem der Ansprüche 31 bis 34, wobei das Polyoxyalkylen mit der langkettigen Alkylgruppe gemäß den Ansprüchen 10 oder 11 verbunden ist.
Polymeres Tensid gemäß einem der Ansprüche 31 bis 35, wobei das Polyolefinoligomer gemäß Anspruch 1 oder 12 funktionalisiert ist.
Polymeres Tensid gemäß einem der Ansprüche 31 bis 36, wobei die Stickstoffverbindung (iii) den Ansprüchen 13 bis 15 entspricht.