EP0193753A2

EP0193753A2 - Additive for fuels

Info

Publication number: EP0193753A2
Application number: EP86101714A
Authority: EP
Inventors: Carl Eric Dr. Lundquist
Original assignee: AM-Produkte AG
Current assignee: AM-Produkte AG
Priority date: 1985-02-13
Filing date: 1986-02-11
Publication date: 1986-09-10
Also published as: DE3504934A1; JPS61235495A; CA1284584C; JPH0417999B2; DE3504934C2; EP0193753A3

Abstract

An additive for hydrocarbon-based propellants and/or fuels contains oxo compounds of bicyclic terpenes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zusatzmittel zu Treib-und Brennstoffen zur Verbesserung der Verbrennung und quantitativen Änderung der Zusammensetzung der Ab- bzw. Rauchgase.The invention relates to an additive to fuels and fuels for improving the combustion and quantitative change in the composition of the exhaust and flue gases.

Nicht erst in jüngster Zeit aber jetzt verstärkt haben Wissenschaft und öffentlichkeit festgestellt, daß die Ab- bzw. Rauchgase von Kraftfahrzeugen, Privatheizungen und Industrieanlagen Schadstoffe freisetzen, die sich in vielfältiger Weise als Noxen im Wasser- und Luftkreislauf bemerkbar machen. Es ist vor allen Dingen der sogenannte saure Regen zu erwähnen, von dem man heute festgestellt hat, daß er nicht nur Mit-, sondern Hauptverursacher der Waldschäden ist und der auch mit dem Humuszerfäll in Verbindung gebracht wird. Heute geht man davon aus, daß die in den Abgasen enthaltenen Stick- bzw. Schwefeloxyde, die bei der Verbrennung von Energieträgern auf Kohlenwasserstoffbasis freigesetzt werden, durch weitere oxydative Umwandlung in Verbindung mit Luft zu solchen Stick- bzw. Schwefeloxyden umgesetzt werden, die dann ihrerseits in Verbindung mit Wasser zur Bildung von Salpeter-, salpetriger, schwefliger bzw. Schwefelsäure führen. Aber nicht nur die Stick- bzw. Schwefeloxyde belasten die Umwelt, sondern auch die mit den Abgasen die jeweilige Anlage oder das Fahrzeug verlassenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe, wobei speziell die bei der Verbrennung sich teilweise bildenden aromatischen mehrkernigen Kohlenwasserstoffe im Verdacht stehen, wirksame Cancerogene zu sein. Zur Minderung des Schadstoffausstoßes von Fahrzeugen und stationären Anlagen sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden. Bei Fahrzeugen kommt der Einbau von Katalysatoren in Betracht, die die Oxydation von stickstoff- und schwefelhaltigen Verbindungen des Treibstoffes verhindern bzw. zu einer Reduktion bereits gebildeter Oxyde führen sollen; darüber hinaus sind auch bereits Zusatzmittel zu den Treibstoffen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Methanol oder Ethanol, die zu einer besseren Verbrennung und damit zu einer Verringerung der Schadstoffe führen. Allerdings sind Bau-und Unterhaltung von Katalysatoren und die dadurch bedingte Verwendung von bleifreien Treibstoffen relativ teuer und gleiches gilt auch für die Verwendung von Alkoholen als Zusatzmittel zu Kohlenwasserstofftreibstoffen, jedenfalls in gemäßigten Breiten, in denen aus Zucker gewonnener Alkohol nicht hinreichend billig produziert werden kann. Bei stationären Anlagen steht der Einbau von Filtern, die die Schadstoffe mechanisch oder chemisch-abbinden sollen, im Vordergrund, allerdings ist auch hier zu berücksichtigen, daß durch den Einbau und die Wartung von entsprechend dimensionierten Filtern beträchtliche finanzielle Aufwendungen entstehen.Not only recently, but now science and the public have increasingly found that the exhaust and flue gases from motor vehicles, private heating and industrial systems release pollutants, which are manifold as noxious in the water and air cycle. Above all, it is worth mentioning the so-called acid rain, which has been found today to be not only a contributor but also the main cause of forest damage and which is also associated with humus decay. Today it is assumed that the nitrogen or sulfur oxides contained in the exhaust gases, which are released during the combustion of energy sources based on hydrocarbons, are converted by further oxidative conversion in connection with air to those nitrogen or sulfur oxides, which in turn are then in combination with water lead to the formation of nitric, nitrous, sulfurous or sulfuric acid. But not only the nitrogen or sulfur oxides pollute the environment, but also the unburned hydrocarbons leaving the respective system or the vehicle with the exhaust gases, especially the aromatic multi-nucleated nuclei that form during combustion Hydrocarbons are suspected of being effective carcinogens. Numerous proposals have already been made to reduce pollutant emissions from vehicles and stationary systems. In the case of vehicles, it is possible to install catalysts which prevent the oxidation of nitrogen-containing and sulfur-containing compounds in the fuel or which are intended to lead to a reduction in oxides which have already formed; In addition, additives to the fuels, such as methanol or ethanol, have already been proposed, which lead to better combustion and thus to a reduction in pollutants. However, the construction and maintenance of catalysts and the consequent use of lead-free fuels are relatively expensive and the same also applies to the use of alcohols as an additive to hydrocarbon fuels, at least in moderate latitudes, in which alcohol obtained from sugar cannot be produced sufficiently cheaply. In the case of stationary systems, the focus is on the installation of filters that are intended to mechanically or chemically bind the pollutants, but it must also be taken into account here that the installation and maintenance of appropriately dimensioned filters result in considerable financial expenditure.

Es besteht daher immer noch ein Bedürfnis nach Zusatzmitteln zu Treib- und Brennstoffen, die einerseits zu einer drastischen Senkung der Schadstoffproduktion führen und die andererseits so kostengünstig produziert werden können, daß sie nicht zu einer wesentlichen Erhöhung der Gesamtkosten beim Fahrzeug- bzw. Anlagen- betrieb beitragen.There is therefore still a need for additives to fuels, which on the one hand lead to a drastic reduction in pollutant production and on the other hand can be produced so inexpensively that they do not become an essential element contribute to an increase in the total costs of vehicle or plant operation.

Erfindungsgemäß wird ein Zusatzmittel zu Treib- und Brennstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis vorgeschlagen, das gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an Oxoverbindungen bicyclischer Terpene, und zwar beispielsweise Kampfer.According to the invention, an additive to propellants and fuels based on hydrocarbons is proposed which is characterized by a content of oxo compounds in bicyclic terpenes, for example camphor.

Völlig überraschend wurde jetzt festgestellt, daß sich durch den Zusatz von Oxoverbindungen bicyclischer Terpene, also Caran-,Pinan- oder Camphan-Abkömmlingen die Verbrennur von Kohlenwasserstofftreib- bzw. Brennstoffen wesentlich verbessern und damit die Schadstoffproduktion entsprechend verringern läßt. Oxoverbindungen dieser Terpengruppen finden sich in vielen natürlichen Vorkommen, die bekanntes Verbindung dieser Substanzklasse dürfte allerdings Kampfer sein, der schon seit vielen Jahren in der Medizin und Indu strie Verwendung findet. Natürlich kommt Kampfer in beiden optisch aktiven Formen im Holz des Kampferbaumes (Cinnamomum camphora) und in einer Reihe von anderen Pflanzen vor. Der weitaus größte Teil des verbrauchten Kampfers wird allerdings in racemischer Form synthetisch gewonnen, und zwar durch acide Umlagerung von α-Pinen unter Bildung von Bornylchlorid, das dann unter Einfluß von Basen unter Salzsäureabspaltung und Einwirkung von Essigsäure in'Isobornylacetat übergeht. Diese Verbindung wird zu Isoborneol hydrolisiert, das dann oxydativ in racemischen Kampfer überführt wird.Completely surprisingly, it has now been found that the addition of oxo compounds of bicyclic terpenes, that is to say carane, pinane or camphane derivatives, can significantly improve the combustion of only hydrocarbon fuels and thus reduce pollutant production accordingly. Oxo compounds of these terpene groups can be found in many natural occurrences, but the well-known compound in this class of substances is likely to be camphor, which has been used in medicine and industry for many years. Of course, camphor occurs in both optically active forms in the wood of the camphor tree (Cinnamomum camphora) and in a number of other plants. The vast majority of the spent combatants are, however, obtained synthetically in racemic form, namely by acidic rearrangement of α-pinene with the formation of bornyl chloride, which then changes into isobornylacetate under the influence of bases with the elimination of hydrochloric acid and the action of acetic acid. This compound is hydrolyzed to isoborneol, which is then oxidatively converted into racemic camphor.

Kampfer wird medizinisch seit langem als Analeptikum und hyperaemisierendes Mittel verwendet. Weiterhin setzt man Kampfer labormäßig zur Molekulargewichtsbestimmung ein. Die weitaus größte Menge an Kampfer wird aber als Weichmacher in der Kunststoffindustrie verbraucht. Kampfer wird daher bereits heutzutage in großen Mengen und zu relativ billigen Preisen hergestellt, so daß der Zusatz zu Treib- und Brennstoffen kommerziell günstig ist.Camphor has long been used medicinally as an analeptic and hyperaemic agent. Furthermore, camphor is used in the laboratory to determine the molecular weight. By far the largest amount of camphor is considered Plasticizers used in the plastics industry. Camphor is therefore already being produced in large quantities and at relatively cheap prices, so that the addition to fuels and fuels is commercially cheap.

Der Zusatz zu den Energieträgern erfolgt in der Regel in Mischung mit Weißöl, das etwa einen Teil Kampfer auf fünf Teile Weißöl enthält. Von dieser Mischung werden dem Treib- bzw. Brennstoff dann etwa 20 cm³/1 zugesetzt, vorzugsweise beträgt die Dosierung etwa 2 - 6 Promille Kampfer, bezogen auf die Treib- bzw. Brennstoffmenge. Bei Verwendung anderer Oxoverbindungen der Terpene, wie sie beispielsweise bei der Kampfer-oder Azulensynthese anfallen, werden etwa gleiche Mengen zugesetzt.The energy sources are usually added in a mixture with white oil, which contains about one part of camphor to five parts of white oil. The fuels or fuel are of this mixture then about 20 ^cm3 / 1 was added, preferably the dosage is about 2 - 6 parts per thousand camphor, based on the fuels or fuel quantity. When using other oxo compounds of the terpenes, such as those obtained in the camphor or azulene synthesis, approximately the same amounts are added.

Die Erliessungen der Schadstoffmengen wurden nach den in der Schweiz üblichen Verfahren unter Verwendung der gleichen Fahrzeuge, die einmal mit Treibstoff ohne Zusatzmittel und einmal mit Treibstoff mit Zusatzbetrieben wurden, durchgeführt. Die Meßergebnisse sind daher direkt vergleichbar. Bei Zusatz von Kampfer in den angegebenen Mengenverhältnissen ergab sich eine Reduktion des Kohlenwasserstoffausstoßes und auch der Stick- und Schwefeloxyde. Es wurden bis 65 pct weniger Kohlenwasserstoffe und zwischen 48 - 76 pct weniger Stickoxyde gemessen. Die Reduktion der Schwefeloxyde lag in ähnlichen Größenordnungen.The pollutant quantities were released in accordance with the usual procedures in Switzerland, using the same vehicles, which were run once with fuel without additives and once with fuel with additional companies. The measurement results are therefore directly comparable. When camphor was added in the stated proportions, there was a reduction in hydrocarbon emissions and also in nitrogen and sulfur oxides. Up to 65 pct fewer hydrocarbons and between 48 - 76 pct fewer nitrogen oxides were measured. The reduction in sulfur oxides was of a similar order of magnitude.

Claims

1. Additive to fuels and fuels based on hydrocarbons, characterized by a content of oxo compounds of bicyclic terpenes.

2. Additive according to claim 1, characterized by a content of keto compounds of bicyclic terpenes.

3. Additive according to claim 1 or 2, characterized by a content of camphor.

4. Use of the additive according to claim 1 in amounts of about 2-6 per mille / liter of fuel or fuel.

5. Use according to claim 4, characterized by the addition in lead-free fuels.