DK148747B - Motorbraendstof - Google Patents

Description

148747

Opfindelsen angår et motorbrændstof, som indeholder oxygen-holdige organiske stoffer som blandings komponenter. Dette nye motorbrændstof har et oktantal eller cetantal, der sædvanligvis er bedre end tallene for almindelige brændstoffer, og det nye motorbrændstof 5 kan anvendes uden reduktion af motorernes kompressionsforhold.

Motorbrændstoffet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at det på én gang indeholder: (a) 5 til 97 vægt% af et almindeligt brændstof eller brændbart stof, valgt fra gruppen bestående af carbonhydridbenzin, en gasolie og en 10 let brændselsolie, (b) 1 til 95 vægt% af en blanding omfattende 40 til 85 vægt% butanol og 15 til 60 vægt% acetone, og (c) 1 til 25 vægt% methanol.

Det er kendt at anvende methanol og butanol såvel som acetone 15 hver for sig eller i kombination med andre stoffer som tilblandings- midler til motorbrændstoffer, men det er overraskende, at den særlige kombination, som motorbrændstoffet ifølge opfindelsen indeholder, giver en synergistisk forbedring af oktantallet.

Som eksempel på carbonhydridbenzin, der kan anvendes i motor-20 brændstoffet ifølge opfindelsen, kan anføres en benzin hidrø rende fra en reformerenhed og/eller fra en enhed til katalytisk eller ikke-katalytisk krakning.

Motorbrændstoffet ifølge opfindelsen kan anvendes til andet end bilbenzin eller brændstoffer til dieselmotorer. De kan således tjene 25 som brændstoffer i de motorer, der anvendes indenfor landbrugs området (f.eks. traktormotorer).

Motorbrændstoffet ifølge opfindelsen indeholder på vægtbasis fordelagtigt: (a) 65 til 93%, fortrinsvis 75 til 90% af en benzin eller en gasolie eller 30 en brændselsolie (eller til visse anvendelsesformål 35 til 85%, for trinsvis 45 til 80%), (b) 95 til 5%, ja endog 35 til 7%, fortrinsvis 25 til 10% af en blanding af butanol og acetone; alt efter de planlagte anvendelser kan man også anvende 15 til 65%, fortrinsvis 20 til 55% af blandingen eller 35 endog 1 til 10% af denne blanding. Blandingen omfatter på vægtbasis 40 til 85% butanol og 15 til 60% acetone.

(c) 3 til 15%, fortrinsvis 7 til 12% methanol.

Et udmærket motorbrændstof ifølge opfindelsen kan således på vægtbasis eksempelvis indeholde: 148747 2 (a) 80 ti! 96% af et almindelig brændstof eller brændbart stof (b) 1 til 10% af blandingen af butanol og acetone og (c) 3 til 10% methanol.

Som et foretrukket eksempel kan nævnes et motorbrændstof 5 indeholdende ca. 94% bilbenzin, 2% af en blanding af 60 dele butanol og 40 dele acetone og 4% metanol.

Blandingen kan foruden n-butano| og acetone indeholde dels isopropanol, dels ethanol, dels på én gang isopropanol og ethanol.

Når blandingen indeholder isopropanol, indeholder denne blan-10 ding på vægtbasis fortrinsvis 50 til 85% butanol, 15 til 25% acetone og 5 til 35% isopropanol.

Som ovenfor nævnt kan det i visse tilfælde være hensigtsmæssigt til blandingen (omfattende butanol og acetone) at tilsætte ethanol i følgende vægtdele: 40 til 80% butanol, 15 til 45% acetone og 1 til 15% 15 ethanol. Et motorbrændstof ifølge opfindelsen, der er specielt hensigtsmæssigt, indeholder: (a) 94% bilbenzin, (b) 2% af en 65-30-5-blanding eller en 60-30-10-blanding af butanol, acetone henholdsvis ethanol, og 20 (c) 4% methanol.

Som anført ovenfor kan man endog anvende mere specielle blandinger der på én gang indeholder butanol, acetone, isopropanol og ethanol i følgende vægtdele: 45 til 75% butanol, 15 til 25% acetone, 10 til 30% isopropanol og 1 til 10% ethanol (fortrinsvis 4 til 9%).

25 Eksempelvis kan man have til hensigt at blande en bilbenzin (superbrændstof) og hver af de to blandinger A eller B defineret nedenfor. Methanolens indvirkning vil blive anført senere. En første blanding, kaldet A, omfatter på vægtbasis 75% butanol og 25% acetone.

Denne blanding har et RON-oktantal lig med 99,5 og et MON-oktantal 30 lig med 86,4. En anden blanding, kaldet B, omfatter pi vægtbasis 70% butanol, 15% acetone og 15% isopropanol og har et RON-oktantal lig med 101,2 og et MON-oktantal lig med 87,0. (RON: recherche-oktan-tal; MON: motor-oktantal).

Det har overraskende vist sig, at ved at blande sådanne blan-35 dinger, såsom A eller B, med en anden benzin med et mindre oktantal end oktantallet for de nævnte blandinger, er det muligt at hæve oktantallet for benzinen, især når man tilsætter endog små mængder methanol, f.eks. 1 til 10 vægt% methanol i forhold til den totale blanding.

148747 3

Motorbrændstoffet ifølge opfindelsen udviser kogetemperaturer af samme størrelsesorden som kogetemperaturerne af bestanddelene i de benzintyper og brændstoffer, der almindeligvis anvendes. Motorbrændstoffet ifølge opfindelsen kan nemt anvendes i en motor, og 5 karbureringsteknikken kan nemt tilpasses.

Den omstændighed at motorbrændstoffet ifølge opfindelsen indeholder flere forbindelser med forskellige kogepunkter, der er regelmæssigt fordelt, gør det muligt at opnå en kontinuert destillationskurve som for et handelsbrændstof.

10 Visse typer blandinger kan være foretrukne alt efter anven delsesforholdene. Et motorbrændstof på basis af en blanding, såsom A defineret ovenfor, anbefales f.eks. navnlig om vinteren på grund af sit større indhold af acetone, som derfor muliggør en bedre start og anvendelse af dette brændstof. Omvendt svarer et brændstof omfat-15 tende en blanding, såsom B defineret ovenfor, fordelagtigt til et brændstof af "sommertypen".

Blandinger såsom A og B går udmærket sammen med andre bestanddele i almindelige benzintyper og medfører ikke forstyrrelse af destillationskurven i modsætning til det, der observeres med brænd-20 stoffer omfattende benzin og mindst én lavere alkohol, navnlig methanol. For at undersøge, hvordan et brændstof opfører sig, når der er tale om fremstilling af kulstofholdige blandinger, ser man som repræsentative værdier ofte på procent destilleret ved 70°C henholdsvis 100°C. Det konstateres, at det er muligt at tilsætte produkterne A 25 eller B i f.eks. et forhold på 25% eller 50% (på vægtbasis) til en almindelig bilbenzin uden på væsentlig måde at modificere procentdelen destilleret ved 70°C og 100°C, således som det fremgår af den efterfølgende tabel I:

30 Tabel I

% destilleret % destilleret ved 70°C ved 100°C.

Almindelig benzin 25,5 52 35 Almindelig benzin + 25% A 25 51

Almindelig benzin + 50% A 22 46

Almindelig benzin + 25% B 25,5 53

Almindelig benzin + 50% B 20 47 148747 4

Med det her anvendte udtryk "almindelig benzin" menes en superbenzin til biler svarende til specifikationerne for 1980, dv$.

RON 97 til 99, hvorhos destillationskurven er regelmæssig med et begyndelseskogepunkt mellem 28 og 35°C og et slutkogepunkt omkring 5 180 til 200°C.

Det er desuden kendt, at man ikke kan tilsætte methanol direkte til en ben2in, en brændselsolie eller en gasolie på grund af spontan adskillelse, der er forværret ved tilstedeværelse af små mængder vand. Men blandinger, såsom A og B, og alment blandinger af butanol 10 og acetone eventuelt omfattende isopropanol og/eller ethanol i de ovenfor angivne mængder gør det muligt at tilsætte indtil 25 vægt% og fortrinsvis indtil 12 vægt% methanol uden at der observeres en forringelse af brændstoffets egenskaber. Tilsætningen af f.eks. ethanol til et brændstof omfattende en bilbenzin, methanol og en blanding af 15 butanol og acetone forøger brændstoffets tolerance overfor vand. De brændstoffer, der opnås ved at blande en almindelig benzin og blandinger såsom A og B bevarer derfor de i tabel I angivne egenskaber efter tilsætning af mindre end 25 vægt% metanol i forhold til den totale mængde brændstof.

20 Motorbrændstoffet ifølge opfindelsen har ligeledes gode termiske egenskaber. Således har de ovenfor beskrevne blandinger kaldet A og B hver en brændværdi af størrelsesordenen 7650 kcal/kg, dvs. 31977 kJ/kg, hvilket er bedre end brændstoffer på basis af alkoholer alene og navnlig på basis af methanol (4764 kcal/kg, dvs. 19900 kJ/kg).

25 For blandingerne A og B er forholdet luftmasse/ brænd stof mas se svarende til den støkiometriske afpasning på omkring 10,8 i stedet for 14,4 for et almindeligt brændstof og 6,4 for methanol. De modifikationer af forholdet, der skal udføres, for at tilpasse motorerne til at fungere med motorbrændstoffet ifølge opfindelsen er derfor mindre 30 end de modifikationer, det er nødvendigt at udføre på de motorer, der skal fungere med methanol alene i stedet for almindeligt benzin.

Hvis motorbrændstoffet indeholder små mængder af en blanding, såsom A eller B, f.eks. mindre end 10 vægtprocent, og en størrelsesorden på 1 eller 2 til 8 vægt% methanol er de modifikationer, der skal ud-35 føres, praktisk talt uden betydning og behøver forøvrigt ikke at udføres.

Fordampningsvarmen af blandingerne A og B er af størrelsesordenen 140 cal/g, dvs. 585 J/g, altså forholdsvis tæt på fordampningsvarmen for almindelige brændstoffer (70 til 80 cal/g, dvs. 290 til 148747 5 335 Joule/g). Derimod er fordampningsvarmen i et brændstof bestående af methanol i modsætning hertil meget forhøjet (262 cal/g, dvs.

1095 J/g), og karburationen kræver derfor et væsentligt tilskud af ydre varme. For f.eks. at opnå en liter blanding karbureret til fylde 5 1 kræves ved 25°C under 1 atmosfære (0,1 MPa): 188 Joule (44,9 cal.) for methanol 25,9 J (6,2 cal.) for et almindeligt brændstof 56 til 57 J (ca. 13,4 til 13,7 cal) for blandinger af typen A eller 10 B.

Det bemærkes, at ved den foreliggende opfindelse forøger tilsætningen af methanol til en benzin tilsat en blanding af butanol-acetone en sådan blandings oktantal med en synergistisk virkning, og 15 at tilstedeværelsen af blandingen butanol-acetone samtidig gør det muligt på mærkbar måde at formindske methanolens ulemper, navnlig udskillelsesproblemet. Methanolen på den ene side og blandingen butanol-acetone på den anden side stimulerer hinanden.

En anden fordel med motorbrændstoffet ifølge opfindelsen, såsom 20 A eller B, blandet med en almindelig benzin og med methanol, er som anført ovenfor, at det ikke giver anledning til udskillelsesrisiko i nærværelse af vand, som det f.eks. er tilfældet med et brændstof med en stor koncentration af methanol. Det medfører, at motorbrændstoffet ifølge opfindelsen tolererer tilstedeværelse af vandmængder, 25 som alt efter sammensætningerne af de anvendte blandinger f.eks. kan nå op på 100 g vand eller mere pr. liter blanding ved 0°C.

Butanol-acetoneblandingerne eventuelt omfattende isopropanol og/eller ethanol fremstilles ved enhver hensigtsmæssig metode, f.eks. ved simpel blanding af de bestanddele, der udgør blandingerne. Men 30 man har ligeledes iagttaget, at en specielt fordelagtig måde at opnå blandingerne på består i (a) at cellulolytiske enzymer fremstilles ved fermentation af en hensigtsmæssig organisme, (b) at mindst ét cellulosesubstrat derefter hydrolyseres ved hjælp af de i trin (a) fremstillede cellulolytiske enzymer til frembringelse af et hydrolysat, og 35 (c) at der udføres en fermentation af hydrolysatet.

Den organisme, der hensigtsmæssigt anvendes i trin (a) til frembringelse af cellulolytiske enzymer, er almindeligvis en svamp, fortrinsvis tilhørende slægterne Sporotrichum, Polyporus, Fusarium, Penicillium, Myrothecium og Trichoderma, eller en bakterie, fortrinsvis tilhørende slægten Clostridium.

148747 6

De i trin (b) anvendte cellulosesubstrater opnås f.eks. efter forbehandling af gammelt papir, halmstrå, bagasse, afplukkede kolber og stængler fra majs, løvtræs- og niletræsaffaldsstoffer fra savværker eller skove. Forbehandlingen kan være mekanisk (f.eks. formaling) 5 og/eller kemisk (f.eks. behandling med natriumhydroxid, fortrinsvis med ca. 6 vægt% natriumhydroxid i forhold til substratvægten). Hydrolysen til sukker (enzymatisk reaktion), som er det, der foregår i trin (b), udføres derefter under sædvanlige omstændigheder, fortrinsvis mellem 30 og 60°C ved en pH-værdi, der almindeligvis ligger 10 mellem 3,5 og 6,5, idet disse driftsbetingelser hovedsagelig afhænger af systemets enzymatiske natur.

På de således under trin (b) opnåede hydrolysater, suppleret med næringsstoffer, udføres den fermentation, som er genstanden for trin (c). De her anvendte organismer er bakterier, der fortrinsvis 15 tilhører slægten Clostridium. Fermentationen udføres anaerobt ved en temperatur, der almindeligvis ligger mellem 25 og 40°C, ved en pH-værdi, der almindeligvis ligger mellem 4 og 7,5.

De faktorer, der påvirker sammensætningen af de opnåede blandinger er den anvendte stamme, substratet og fermentationsbetingel-20 serne, dvs. pH-værdien, temperaturen, miljøets sammensætning, navnlig nitrogenkilden.

Mere præcist er de organismer, der anvendes til fermentationen til acetone/butanol, bakterier, som almindeligvis tilhører slægten Clostridium. De anvendte arter er beskrevet under navnene Clostri-25 dium saccharoacetobutyIicum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium saccharobutylacetonicum, Clostridium saccharoperbutylicum. Artstypen er Clostridium acetobutylicum.

De organismer, som anvendes til butanol/isopropanol-fermenta-tionen, og som er nært beslægtede med ovennævnte, tilhører også 30 slægten Clostridium. De anvendte arter er beskrevet under navnene Clostridium propylbutylicum, Clostridium viscifasciens, men den artstype, der foretrækkes her, er Clostridium butylicum, såvel som Clostridium beijerinckii og Clostridium toanum.

De således anvendte driftsbetingelser gør det muligt at opnå: 35 a) for acetone/butanol-fermentationen, en blanding, hvis sammensætning i vægt eksempelvis er som følger: - n-butanol: 40 - 80% - acetone: 15 - 45% - ethanol: 0 - 15 % 148747 7 b) for butanol/isopropanol-fermentationen, en brændstofkomponent, hvis sammensætning i vægt eksempelvis er følgende: - n-butanol: 45 - 75% - acetone: 2-15% 5 - ethanol: 0-10% - isopropanol: 10 - 30%

Det bemærkes, at det er muligt at gennemføre en butanol-acetoneeller en butanol-isopropanol-fermentation ved et andet forløb; ved 10 dette forløb anvendes ikke cellulosesubstrater, men jordskokker, som efter vask, ekstraktion og presning underkastes en hydrolyse med henblik på derefter at udføre en fermentation af det opnåede hydrolysat.

I de efterfølgende eksempler 1, 2, 5-10 belyses fordelene ved 15 motorbrændstoffet ifølge opfindelsen. I eksemplerne 3, 4 og 11-13 beskrives fordelagtige metoder til frembringelse af blandinger indeholdende butanol og acetone, som kan anvendes ved fremstilling af motorbrændstoffet ifølge opfindelsen. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Eksempel 1 2

Der fremstilles en blanding indeholdende 25 vægt% blanding A, 3 defineret i den almene del af denne beskrivelse, og 75 vægt% af en 4 benzin hidrørende fra en katalytisk krakningsenhed, hvorhos RON- 5 oktantaliet er 85 og MON-oktantallet er 80.

6

Der fremstilles ligeledes en blanding indeholdende 50 vægt% 7 blanding A med den samme benzin som ovenfor.

8

Der fremstilles derefter 2 andre blandinger med den samme 9 benzin som ovenfor, idet den første af disse blandinger omfatter 25 10 vægt% blanding B defineret i den almene del af denne patentbeskri- 11 velse og den anden af disse blandinger omfatter 50 vægt% af samme 12 blanding B.

13

Oktantallene af brændstofblandinger med A og B i de fire således 14 opnåede blandinger angives i tabel II. Oktantallene forbedres ved at 15 tilsætte methanol til de 4 forsøgsblandinger: Det konstateres, at 16 tilsætningen af methanol giver sig udtryk i en forøgelse på 0,3 point til 0,4 point af RON- eller MON-oktantallet for hver procent tilsat methanol (i vægt i forhold til brændstoffet). Ved således at tilsætte 5 vægt% methanol bliver RON- og MON-oktantallene af 148747 8 den første blanding af tabel II 101,8 henholdsvis 88,3 og RON- og MON-oktantallene for den 3. blanding i tabel II bliver 105,9 henholdsvis 90.

5 Tabel II

Det opnåede brændstof Blandingens oktantal

(vægt%) RON MON

25% blanding A A: 100,0 A: 86,5 10 50% blanding A A: 100,8 A: 87,2 25% blanding B B: 104,0 B: 88,1 50% blanding B B: 104,0 B: 88,2

Til sammenligning: _Oktantal_ 15 blanding A alene 99,5 86,4 blanding B alene 101,2 87,0

Eksempel 2

Tabel III viser tolerancen overfor vand hos motorbrændstoffer 20 ifølge opfindelsen.

Det fremgår, at i forsøgsbrændstofferne opnås de bedste tolerancer overfor vand med motorbrændstoffer ifølge opfindelsen omfattende forholdsvis væsentlige mængder af blandingen butanol og acetone (f.eks. 50%). I praksis vælger man brændstoffer, der 25 omfatter meget mindre af blandingen butanol-acetone, som derfor har mindre tolerance overfor vand, men som har den fordel at kunne anvendes uden modifikationer og endog uden indstilling af motorerne, som således kan fungere lige godt med de aktuelle kommercielle brændstoffer (benzin, superbrændstoffer, gasolie, brændselsolie osv.) 30 som med motorbrændstoffer ifølge opfindelsen. Man må kort sagt huske, at de kommercielle krav ofte gør det nødvendigt at anvende brændstoffer, hvis sammensætninger ikke nødvendigvis svarer til de sammensætninger, der giver de bedste resultater. Dette forklarer den temmelig store bredde af koncentrationer af de forskellige bestanddele, 35 der gives i de foretrukne eksempler i nærværende patentansøgning.

148747 9

Tabel III

Sammensætning af motorbrændstof (i vægt%) (den anvendte Tolerance overfor vand almindelige superbenzin (tilladelig mængde vand ved 5 omfatter 65 vægt% aromatiske 0°C i g/l) forbindelser) almindelig superbenzin 92% 0,50 methanol 8% almindelig superbenzin 85% 1,00 10 methanol 15% almindelig superbenzin 87% 3,25 methanol 8% A 5% almindelig superbenzin 75% 9 methanol 15% 15 A 10% almindelig superbenzin 67% 22 methanol 13% A 20% almindelig superbenzin: 50 blanding: 50 59% butanol 8% ethanol 6% acetone 60,5 27% isopropanol almindelig superbenzin: 50 blanding: 50 25 66% butanol 29% acetone 52,5 5% ethanol almindelig superbenzin: 50 blanding: .45 59% butanol 8% ethanol 59,8 6% acetone 27% isopropanol methanol: 5 almindelig superbenzin: 50 blanding: 45 66% butanol 35 29% acetone 51,9 5% ethanol methanol: 5 148747 10

Eksempel 3

Ud fra en suspension af 10 vægt% formalet avispapir gennemføres en hydrolyse til sukker, idet der som cellulaser anvendes et kultur- j. filtrat af svampen Trichoderma viride QNi 9414, i forholdet 10 internationale enheder pr. gram substrat. Der opnås således i løbet af 48 timer ved 50°C og en pH-værdi på 4,8 38g reducerende sukker, heriblandt 29 g glucose.

Ud fra en suspension med 10% halm behandlet med natriumhydroxid opnås under de samme betingelser 46g reducerende sukker, heriblandt 20,5 g glucose og 15g aldopentoser.

På en del af disse hydrolysater, suppleret med næringsstoffer, udføres acetonebutylfermentationen ifølge kendte metoder ved 30°C og * en begyndelses pH-værdi på 6 i nærværelse af bakterien Clostridium ^ acetobutylicum. Ud fra avispapirhydrolysatet opnås i løbet af 70 timer med et vægtudbytte på 28,5% en blanding C omfattende på vægtbasis 66% butanol, 29% acetone og 5% ethanol. Ud fra halmhydrolysatet opnas i løbet af 70 timer med et vægtudbytte på 27% en blanding D omfattende på vægtbasis 73% butanol, 25% acetone og 2% ethanol.

20

Eksempel 4 På en anden del af hydrolysaterne fremstillet i eksempel 3 udføres en butanol/isopropanol-fermentation ifølge velkendte metoder i nærværelse af bakterien Clostridium butylicum. Processen udføres ved 25 37°C og med en begyndelses pH-værdi på 6,5. Der valgtes en inku bationstid på 100 timer; ud fra avispapirhydrolysatet opnås med et vægtudbytte på 26,5% en blanding E omfattende på vægtbasis 65% n-butanol, 5% ethanol, 16% isopropanol og 14% acetone; ud fra halmhydrolysatet opnås med et vægtudbytte på 31% en blanding F omfat-3Q tende på vægtbasis 59% n-butanol, 8% ethanol, 6% acetone og 27% isopropanol.

Den efterfølgende tabel IV viser RON- og MON-oktantallene for de i eksemplerne 3 og 4 opnåede blandinger. 1

R O N MON

C 100,5 87,2 D 99,9 86,6 E 102,1 87,6 F 103,5 88,3 148747 11

De således fremstillede blandinger C, D, E og F egner sig udmærket til at blive blandet med (a) en almindelig benzin eller en brændselsolie eller en gasolie og (b) med methanol i de tidligere angivne mængder for således at frembringe et udmærket brændstof.

5 Det erindres, at for hver procent methanol hæves RON- og MON-oktantailene ca. 0,3 til 0,4 point.

Eksempel 5

Man tager igen den blanding, som indeholder 75 vægt% butanol 10 og 25 vægt% acetone. Denne blandes med en almindelig handelsgasolie, (hvis egenskaber gives i tabel I) i følgende vægtdele: 80% gasolie og 20% blanding A (dvs.: gasolie 80% butanol 15% 15 acetone 5%).

De egenskaber, der således opnås af blandingen af gasolie og blanding A, sammenlignes i tabel V. Der opnås lidt bedre egenskaber ved at tilsætte 5 vægt% methanol i forhold til den samlede blanding.

Der skete ingen udskillelse.

20

Tabel V

80% gasolie +

20% blanding A

Kommerciel gasolie (vægt%) 25 _

Massefylde ved 20°C (g/ml) 0,8275 0,821

Nedre brændværdi (kJ/kg) 42419 40369

Viskositet ved 20°C 4,16 x 10"6 2,91 o m /see.

30 C eta n-ta I 54 41

Flammepunkt (°C) 78 <10

Uklarhedspunkt (°C) -2 til -3 -1 til -2

Flydepunkt (°C) -15 til -18 -15 til -18

Filtrerbarheds- 35 grænsetemperatur (°C) -7 til -8 -4 til -5

Den ovenfor anvendte kommercielle gasolie blev tilsat additiver til frembringelse af de gode kuldeegenskaber (vintergasolie).

148747 12

Eksempel 6

Eksempel 5 gentoges under successiv anvendelse af to gasolier, der var lidt forskellige fra den, der blev anvendt i eksempel 5, nemlig en gasolie uden "additiver" og en gasolie af sommertypen. De 5 opnåede resultater vises i tabellerne VI henholdsvis VII.

Tabel VI

Kommerciel gas- 80% gasolie + olie uden additiver 20% blanding A

10 _

Uklarhedspunkt (°C) +7 +9

Flydepunkt (°C) - 3 - 6

Filtrerbarheds- grænsetemperatur (°C) +7 +6 15

Tabel VII

Kommerciel gas- 80% gasolie + olie (sommertype) 20% blanding A

20

Uklarhedspunkt (°C) +3 +1

Flydepunkt (°C) - 12 - 15

Filtrerbarheds- grænsetemperatur (°C) - 1 - 5 25

Af tabellerne V til VII fremgår det, at tilsætningen af en blanding butanol-acetone til en gasolie gør det muligt at opnå et meget hensigtsmæssigt brændstof, hvis egenskaber, hvis de ikke synes at være tilstrækkelige, altid let kan korrigeres, f.eks. ved tilsætningen 30 af hensigtsmæssige additiver. Fordelen ved det således opnåede brændstof er, at der .kan tilsættes methanol, uden at der fremkommer et problem med blandbarhed.

Eksempel 7 35 Der er udført en motorprøve for at undersøge anvendelsen af et motorbrændstof omfattende en blanding af 80% gasolie i eksempel 5 og 20% blanding A.

Den valgte motor er en trækmotor med forkammer af typen Ricardo i sin standardindstillingstilstand til almindelig gasolie.

U8747 13

Til trods for at gasolien med additiver har forskellige egenskaber, har ingen modifikation af gasolien medført indstilling af motoren for at afprøve den, og heraf følger at enhver ny optimering har angået emissionerne og udbytterne.

5 Under disse betingelser er de resultater, der er opnået fra to karakteriske motoromdrejningstal (maximal drejningsmoment: 2000 omdr./min og max. motoromdrejningstal: 4150 omdr./min), angivet i tabellerne VIII og IX.

Tabel VIII

10 (Maximal drejningsmoment: 2000 omdr./minut)

Ydeevne HK (DIN) 12,8 26,0 39,0 48,4

Specifik forbrug med gasolie alene (kcal/hk.h.) 2404 1993 1887 1955

Specifik forbrug med gasolie + 15 blanding A (80%-20%) (kcal/hk.h.) 2334 1900 1823 1871

Udstødningstemperatur med gasolie alene (°C) 245 382 475 575

Udstødningstemperatur med gasolie + blanding A (80%-20%) (°C) 210 320 450 550 20 Røg med gasolie alene (Indice Bosch) 0,7 1,6 1,5 2,2 Røg med gasolie + blanding A (80%-20%) (Indice Bosch) 0,6 0,7 1,2 2,1

Tabel IX

(Maximal motoromdrejningstal: 4150 omdr./minut) 25 Ydeevne HK (DIN) 18,3 36,5 54,8 73,0

Specifik forbrug med gasolie alene (kcal/hk.h.) 4358 2929 2503 2443

Specifik forbrug med gasolie + blanding A (80%-20%) (kcal/hk.h.) 4408 2971 2440 2411 30

Udstødningstemperatur med gasolie alene (°C) 360 440 540 685

Udstødningstemperatur med gasolie + blanding A (80%-20%) (°C) 365 445 540 685 Røg med gasolie alene (Indice Bosch) 0,8 1,3 1,1 0,9

OC

Røg med gasolie + blanding A (80%-20%) (Indice Bosch) 1,0 1,2 1,0 0,7 148747 14

Det skal bemærkes, at sammenligningerne er foretaget ved samme ydeevne. Imidlertid er brændværdien for en liter af blandingen gasolie + acetone-butanol-blanding en smule mindre end brændværdien for basisgasolien, dvs. for kommerciel gasolie anvendt alene.

5 De observerede maximale ydeevner har således været: 50,2 HK (DIN) ved 2000 omdr./min. med basisgasolien (50,2 HK DIN) 48,4 " " " gasolie + blanding A (80- 20%) (48,4 HK DIN) 10 75,5 HK (DIN) ved 4150 omdr./min. med basisgasolien (75,5 HK DIN) 73 " " " gasolie + blanding A (80- 20%) (73 HK DIN)

Dette er i overensstemmelse med de respektive brændværdier pr.

15 liter og med de små observerede gevinster i udbytte eftersom injektionspumperne er volumetriske. En lille indstilling af pumpen skulle gøre det muligt at finde de nominelle ydeevner uden vanskelighed, hvis udbyttegevinsten ikke var tilstrækkelig. Men denne indstilling er ikke mere nødvendig ved tilsætning af f.eks. 5 vægt% methanol til de 20 ovenfor undersøgte brændstoffer. Methanolens virkning er undersøgt i eksempel 9 hvad angår tolerancen overfor vand.

Eksempel 8

Cetantallet for forskellige brændstoffer, hvis sammensætning er anført i tabel X, er blevet bestemt.

25

Tabel X

Basisgasoiie fra eksempel 1 alene Cetan-tal 54 90% " + 10% blanding A " 49 (defineret i eksempel 1) 30 80% " + 20% " " 41 70% " + 30% " " 36 50% " + 50% " " 30

Det er muligt at anvende en større procentdel blanding A og dog 35 opnå et efter omstændighederne rigtigt cetan-tal, ved at tilsætte additiver til det opnåede brændstof, såsom a) en smule olie (f.eks. vegetabilsk eller mineralsk eller en anden) eller et andet passende additiv til opnåelse af en hensigtsmæssig viskositet 148747 15 b) cetantalforbedrende midler, f.eks. af typen alkylnitrater osv.

Alle de ovennævnte betragtninger gælder for øvrigt for brændstoffer omfattende methanol og ligeledes på basis af (a) en gasolie og (b) en blanding af butylalkohol (n-butanol), acetone og isopropanol.

5 Tilsætningen af methanol øger cetantallet med omkring 0,35 point hver gang der tilsættes 1 vægt% methanol.

Eksempel 9

Dette eksempel har til formål at demonstrere, at man til motor-10 brændstoffet ifølge opfindelsen kan tilsætte ikke ubetydelige mængder methanol, som ikke kan anvendes alene. Det erindres, at man ikke kan tilsætte methanol direkte til en gasolie på grund af det spontane udskillelsesfænomen, forværret ved tilstedeværelsen af selv små mængder vand. Blandingerne af typen acetone-butanol kan gøre det ud for 15 opløsningsmidler og gør det således muligt at tilsætte methanol i mængder, som afhænger af naturen og procentdelene af de bestanddele, som udgør brændstoffet.

Den efterfølgende tabel XI viser vægtprocent methanol, der ikke må overstiges, for ikke at mindske stabiliteten, kuldeseparationen og 20 separationen ved omgivelsestemperatur hos forskellige brændstoffer omfattende a) gasolie anvendt i eksempel 1 eller en gasolie US 2D med 35 vægt% aromatiske carbonhydrider og b) blanding A omfattende 75 vægt% butanol og 25 vægt% acetone eller blandingen B omfattende 70 vægt% butanol, 15 vægt% acetone og 15 vægt% isopropanol.

148747 16

Tabel XI

Maximal tilsætning af methanol (vægt%) for ikke at mindske stabilitet, kuldeseparation og separation ved omaivelsestemperatur_ 5 __Gasolie fra eksempel 1_

Separation ved

Sammensætning Kulde- omgivelses- af basisblanding Stabilitet separation temperatur

Gasolie: / Blanding: 10 80 vægt% 20 vægt% A 9,1 11,1 13,0 90 vægt% 10 vægt% A 4,8 7,0 9,1 80 vægt% 20 vægt% B 9,1 11,1 14,9 90 vægt% 10 vægt% B 4,8 7,0 9,1 15 Gasolie US 2D (35% aromatiske forbindelser) 80 vægt% 20 vægt% A 14,9 16,7 20,0 90 vægt% 10 vægt% A 7,0 9,1 11,1 80 vægt% 20 vægt% B 11,1 13,0 18,4 90 vægt% 10 vægt% B 7,0 9,1 11,1 20

Eksempel 10 I nedenstående tabel 12 angives nogle egenskaber hos bilbrændstoffer med små koncentrationer af blandingen butanol-acetone-ethanol (på vægtbasis: 65% butanol, 30% acetone og 5% ethanol).

U8747 17

Tabel XII

Sammensætning af benzinen (pi vægtbasis) % benzin (med 38% aromatiske forbindelser) 94 90 90 % methanol 4 6,5 8 5 % blanding butanol-acetone- ethanol (M.B.A.E.) 2 3,5 2

Massefylde ved 20°C (g/ml) 0,756 0,757 0,757 10 Reid damptryk (millibar) (P.V.R.) 709 696 716

Gummi 0 0 0

Destillation

15 Begyndelsespunkt 36°C 38°C 36°C

% destilleret ved 70°C 31% 36% 38% % destilleret ved 100°C 51% 53% 54%

Slutpunkt 196°C 193°C 191°C

20 RON-oktantal 99,5 100,0 100,6 MON-oktantal 89,0 88,8 89,0

Vandtolerancen er af størrelsesordenen 3 g pr. liter og stiger 25 på almen måde med på den ene side forholdet °9 på den anden side med procentdelen aromatiske carbonhydrider i den anvendte benzin.

Eksempel 11 30 1 liter jordskokkesaft, der er opnået ved presning af knuste stængelknolde i en hydraulisk presse, underkastedes en sur hydrolyse ved at indstille pH-værdien til 2 med svovlsyre og ved at holde den 30 minutter ved 90°C, derefter føre pH-værdien til 6,0 med kaliumhydroxid. Der tilsattes sterilt følgende næringsstoffer indeholdt 35 i 2 liter vand: (NH4)2S04: 9 g, K2HP04: 1,5 g, MgS04«7 HgO: 0,3 g, gærekstrakt: 0,75 g, CaCO^: 4,5 g. Der podedes anaerobt med 200 ml af en forkultur af Clostridium acetobutylicum frembragt i samme miljø, og man lod fermentationen udvikle sig ved 33°C. Efter 48 timer opnåedes ved et udbytte på 18% i forhold til anvendt sukker en blanding omfattende 70% butanol, 27% acetone og 3% ethanol.

18 U8747

Eksempel 12

Et lignende forsøg udførtes, idet den sure hydrolyse erstattedes med en sterilisering på 20 minutter ved 110°C. Efter dyrkning af den samme stamme Clostridium acetobutylicum opnåedes i løbet af 3 dage 5 med et udbytte på 22% i forhold til anvendt sukker en blanding omfattende 69% butanol, 27% acetone og 4% ethanoi.

Eksempel 13

Der udførtes et andet forsøg, hvor saften opnåedes ved udblød-10 ning af jordskokkeskiver med en tykkelse på 1 mm (1 kg jordskokker pr. 2 liter vand). pH-værdien førtes til 2,5 ved tilsætning af svovlsyre, og udblødningen udførtes 45 minutter ved 90°C. Den opnåede saft neutraliseredes til pH 6 med kaliumhydroxid, og der tilsattes de samme næringsstoffer som i eksempel 11 til opnåelse af de samme 15 slutkoncentrationer. Dyrkningen af Clostridium acetobutylicum udførtes derefter som ovenfor, og der opnåedes på 48 timer en brændstofblanding sammensat af 70% butanol, 27% acetone og 3% ethanol med et udbytte pi 23% i forhold til anvendt sukker pi 48 timer.