EP1203803A1 - Bleifreies Motorenbenzin der Klasse Premium/Eurosuper - Google Patents

Abstract

Der Gegenstand der Erfindung ist bleifreies Motorenbenzin der Klasse Premium/Eurosuper, das als Motorkraftstoff für Ottomotoren mit der Versuchsoktanzahl nicht niedriger als 95 Einheiten und mit der Motorenoktanzahl nicht niedriger als 85 Einheiten verwendet wird, was das Produkt zu der Benzinklasse Premium/Eurosuper qualifiziert. Das bleifreie Motorbenzin der Klasse Premium/Eurosuper, welches das Basisbenzin Normal, Leichtbenzinkomponent, Detergens DAC 4303, Kraftstoffäthanol, Stabilisator/Isopropanol, C5-Fraktion und carbo-chemische und/oder petro-chemische Ursprungsprodukte und/oder Produkte der Abfallverwertung enthält, zeichnet sich dadurch aus, dass es Basisbenzin von 60 % bis 75 % im Volumenverhältnis, Sauerstoffverbindungen von 17 % bis 25 % im Volumenverhältnis, Stabilisator und Kolösungsmittel von 1,25 % bis 5 % im Volumenverhältnis, zu 3 % von Diäthylbenzol im Volumenverhältnis, 0 % - 35 % von Toluol im Volumenverhältnis, 0 % bis 25 % von Olefinefraktion im Volumenverhältnis noch dazu vom Vorteil Kaliumverbindungen zu 10 mg/l in der Umrechnung in reines Kalium enthält.

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein bleibfreies Motorenbenzin der Klasse Premium/Eurosuper, das als Motorkraftstoff für Ottomotoren mit der Versuchsoktanzahl nicht niedriger als 95 Einheiten und mit der Motoroktanzahl nicht niedriger als 85 Einheiten verwendet wird, was das Produkt zu der Benzinklasse Premium/Eurosuper qualifiziert.

Schneller technischer Fortschritt und damit verbundenes Qualitätswachstum der Verbrennungsmotoren stellen an die Kraftstoffhersteller immer höhere Qualitätsanforderungen. Die Umweltschutzanforderungen zwingen zum Einsatz von anderen Kraftstoffkomponenten als bisher. Zur Tatsache wurden Begrenzungen, die Blei, Benzol und Schwefel eliminieren sollen. Als Antirezessionssicherheit werden mit Erfolg Alkalimetallverbindungen eingesetzt. Andauernd werden Versuche durchgeführt, die den Benzindampfdruck, besonders in der Sommerzeit, verringern sollen.

Es wurden viele Patentanmeldungen bezüglich der verschiedenen wirtschaftlichen Lösungen bei der Benzinproduktion bekannt, wie z.B. polnische Patentanmeldung Nr. P-311046 und auch das polnische Patent Nr. 170290, welche den Erhalt der Standardkennwerte für bleifreie Benzinarten erlauben.

Die entsprechende Zusammenstellung der Kohlenwasserstoffkomponenten mit unterschiedlicher Oktanzahl und der hochoktanigen Sauerstoffverbindungen hat einen entscheidenden Einfluss auf die Erhaltung des maximal zugelassenen Sauerstoffgehalts im Kraftstoff. Der Einsatz von Rohstoffen der höchsten Qualität ermöglicht eine entscheidende Verringerung des Benzol- und Schwefelgehalts, weitaus unter den in den Ländern der Europäischen Union geltenden Normen.

Grundsätzlich kann der Gehalt von Basisbenzin aus dem Cracken- und Reformingprozess auf 60 % im Volumenverhältnis der ganzen Kraftstoffmischung verringert werden. Der Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen wird damit verringert. Selbstverständlich ist das mit der Senkung der Oktanzahl verbunden. Hier sollte auf andere Verbindungen zurückgegriffen werden, die sich in Benzin auflösen, und die einen entsprechend hohen Oktanparameter haben - nicht unbedingt aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe. Auf diese Weise kann ein Motorkraftstoff mit bedeutend kleinerem Aromagehalt bei gleichzeitiger Erhaltung des "Oktanbonusses" erzielt werden. Die Anwendung von Methanol und Ethanol führt gleichzeitig den Sauerstoff in das Kraftstoffgemisch ein, das den Verbrennungsprozess der Kraftstoffmischung entscheidend verbessert und die Umweltverschmutzung verringert. Trotz einem ziemlich niedrigen Eigendruck verursachen die Alkohole jedoch in den Kraftstoffmischungen eine entscheidende Steigerung dieses Parameters, was wiederum für den Umweltschutz ungünstig ist sowie für die übermäßige Kraftstoffverdampfung.

Es wird in diesem Fall der Einsatz von kurzkettigen Äther, wie Methyläther, Äthyläther, Buthyläthyläther empfohlen. Die kurzkettigen Äther mischen sich mit Benzin genauso gut wie Heterozyklenringverbindungen, führen zusätzliche Sauerstoffatome wie Alkohole in das Benzin ein, erleichtern die Alkoholauflösung in den Kohlenwasserstoffen, und was von besonderer Bedeutung ist, sie verringern den Kraftstoffdampfdruck.

Ein besonders empfehlendswertes Additiv ist Methyltetrahydrofuran (MTHF). Er zeichnet sich durch einen sehr niedrigen Wasseraufnahmeindikator aus. Er erleichtert die Auflösung von Alkoholen und mischt sich hervorragend mit Kohlenwasserstoffen, und was bedeutsam ist, die Enthalpie von MTHF ist größer als die der Kraftstoffalkohole und hat einen positiven Einfluss auf die Stabilisierung von Benzindruckparameter. Die Zündtemperatur, der Destillationsbereich und das spezifische Gewicht qualifizieren dieses Produkt als hochrangiges Kraftstoffadditiv.

MTHF wird aus Pflanzenabfällen in der Form einer Biomasse gewonnen. Die Reste von Zellulose, Stroh, Spelzen, grobkörniger oder minderwertiger Makulatur, Abfällen aus der Papierfabrik und Holzabfälle sind allgemein zugänglich. Die Produktion von MTHF ist preisgünstig und lohnend. In den Vereinigten Staaten von Amerika wird sie im großen Ausmaß nach dem USA-Patent Nr. 4,897,497 eingesetzt.

Auf die Verringerung des Dampfdruckes fließt vorteilhaft Zusatz von Diäthylbenzol (DEB) ein, welcher bei dem vergrößerten Oxidgehalt in Benzin die Verbrennungsbedingungen nicht verringert und zusätzlich durch die hohe Oktanzahl gekennzeichnet wird. Bei extrem niedrigen Benzindampfdruckparametern können vor allem in der Winterzeit Probleme mit dem Anlassen des Motors vorkommen. Als Abhilfemaßnahme wird während der Produktion der Einsatz von leichten, einfachen oder verzweigten Kohlenwasserstofffraktionen mit geringem Gehalt von n- und Iso-Paraffin vorgeschlagen. Die Fraktionen C₄, C₅ bis zu C₈ mit der erwähnten Struktur, die durch die minimale Oktanzahl 67 gekennzeichnet werden, vergrößern günstig den Druck bei dem geringen Abfall des "Oktanbonusses". In der Verbindung mit dem Äther, Alkoholen und MTHF bilden sie eine gute Mischung für Basisbenzin. Genannte Fraktionen der Kohlenwasserstoffe beeinflussen auch vorteilhaft den Endpreis des Endproduktes. Ihr Marktpreis ist niedriger als der Preis der Basisaromata oder der hochoktanigen Aromata.

Die Raffineriebetriebe, die eine erweiterte oder komplette Erdölverarbeitung durchführen, verfügen über angemessene Anlagen, die das Erhalten von breiten sowie von sehr schmalen Fraktionen von Kohlenwasserstoffen mit für die Benzinproduktion günstigen Parametern und auch Benzin in den Crack-, Reforming- und Hydrocrackprozessen ermöglichen. Die Benzinsorten enthalten jedoch einen breiten Bereich von aromatischen Kohlenwasserstoffen, oft in den Grenzwerten von 40 %. Ziel ist es also, die Mengen von Basisbenzin in der Produktion von bleifreien Kraftstoffen zugunsten der anderen aromafreien und benzolfreien Streckungsmitteln einzuschränken, bei gleichzeitiger Senkung der Produktionskosten durch den Einsatz von preisgünstigen und leicht zugänglichen Komponenten.

Um das Motorenbenzin mit Parametern zu erhalten, die der Benzinklasse Premium/Eurosuper entsprechen, sollte die Gemischzusammensetzung so gewählt werden, dass der Gehalt an Komponenten mit sog. "Oktanbonus" bei dem Erhalten der positiven Klopffestigkeitsparametern maßgebend wird. Die Art und die Länge der Kohlenstoffketten in den Kohlenwasserstoffen sowie die Aromazahl - Kohlenstoffverbindungen - sollen so zusammengestellt werden, dass sie bei der gleichzeitigen Ausnutzung des in dem Kraftstoff enthaltenen Sauerstoffes beste Verbrennungsbedingungen garantieren, mit Berücksichtigung der in dem Motor entstandenen Verbrennungsrückstände und der in die Atmosphäre abgegebenen Emissionswerte. Vorteilhaft ist in dem Produktionsprozess der Einsatz von Detergens, welche in minimalen Mengen die Kraftstoffhomogenität bei der gleichzeitigen Verbesserung der Reinigungseigenschaften positiv beeinflussen und geringere Mengen der Verbrennungsrückstände hinterlassen.

Der Mischungsprozess beruht auf der Eingabe in einen Behälter der einzelnen Komponenten in der von dem spezifischen Gewicht abhängigen Reihenfolge. Die Rohstoffe soll man in den Behälter von unten dosieren, was die Spritzerbildung und ein übermäßiges Abdampfen verhindert. In der ersten Reihenfolge soll man die schwersten Produkte, Äther und Detergens dosieren. Die Alkohole - am bestem mit Stabilisator und Kolösungsmittel - sollen zum Schluss dosiert werden. In der Produktion, besonders bei dem Anwenden von Großvolumenbehältern ist das Einspritzverfahren, bei dem unter hohen Druck die weiteren Komponenten eingepumpt werden, welches aber immer noch in Deutschland verwendet wird, sehr ungünstig, weil es das Erhalten eines homogenen Produktes im ganzen Behältervolumen nicht zulässt. Der Unterschied der spezifischen Gewichte, der in den verschiedenen Behälterteilen gemessen wird, überschreitet den Wert 0,03 g/cm³. Die günstigste Methode ist die Zirkulationsmethode, bei welcher die Umlaufpumpe benutzt wird, die den Kraftstoff aus dem oberen Behälterteil entnimmt und ihn in seinen unteren Bereich fördert. In der kurzen Zeit kann man den Kraftstoff bei der gleichzeitigen maximalen Einschränkung der Dampfemission homogenisieren, wobei das allerdings nur bei der Ausnutzung des maximalen Behältervolumens möglich ist. Dies erfordert jedoch einen Anlageverschluss oder die Nutzung einer Absorptionskolonne mit Dampfkühlung. Die andere günstige und schnelle Methode der Mischung ist das pneumatische Rühren, d.h. Eingabe der Gäsphase über dem Behälterboden. Aus Sicherheitsgründen ist das Mischen mit der Hilfe von Luft unzulässig. Die zusätzlich eingeführte Luft wirkt sich negativ auf die Kraftstoffqualität aus, so dass die Oxidationsbeständigkeit verringert wird. In diesem Fall sollte das Intergas, wie z.B. Stickstoff mit gleichzeitiger Abkühlung und Rückflussabkühlung der Dämpfe eingesetzt werden. Bei der Anwendung dieser Methode beschränkt sich der Vergleich der spezifischen Gewichte der aus den verschiedenen Behälterstände entnommenen Kraftstoffproben in einem Grenzwert von 0,002 g/cm³.

Ziel der Erfindung ist eine Überarbeitung des Produktes in der Form von Benzin der Klasse Premium/Eurosuper bis hin zur Annäherung zu der Klasse Super Plus in den Optionen Bleifrei und Universal, d.h. mit einem Zusatz von Kaliumverbindungen, in Polen als U 95 bekannt, bei der Beibehaltung der ständig wachsenden Anforderungen der Motorproduzenten als auch von hohen proökonomischen Parametern, wobei die Grundregel auf dem Ausnutzen von bis jetzt in der Produktion eingesetzten Benzinkomponente, jedoch bei der bedeutenden Mengenänderung und Art der Sauerstoffverbindungen beruht. Das bleifreie Motorenbenzin der Klasse Premium/Eurosuper nach der Erfindung, welches das Basisbenzin Normal, Leichtbenzinkomponent, Detergens DAC 4303, Kraftstoffäthanol, Stabilisator/Isopropanol, C₅- Fraktion und carbo-chemische und/oder petro-chemische Ursprungsprodukte und/oder Produkte der Abfallverwertung enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass es im Volumenverhältnis Basisbenzin von 60 % bis 75 %, Sauerstoffverbindungen im Volumenverhältnis von 17 % bis 25 %, Stabilisator und Kolösungsmittel im Volumenverhältnis von 1,25 % bis 5 % und zu 3 % im Volumenverhältnis von Diäthylbenzol, Toluol von 0 % - 35 % im Volumenverhältnis, Olefinefraktion im Volumenverhältnis von 0 % bis 25 % und vorteilhaft Kaliumverbindungen in der Menge von 10 mg/l in der Umrechnung in reines Kalium enthält, wobei als Kolösungsmittel Isopropanol und ETBE zusammen und/oder Isopropanol und Methyltetrahydrofuran zusammen eingesetzt wird. Der Gehalt an Basisbenzin ist vom Vorteil nicht höher als 60 % im Volumenverhältnis. Die Auswahl von Mischverhältnis der Benzinkomponenten sichert nach der Erfindung entsprechende Versuchs- und Motorenoktanzahl und erlaubt eine Verringerung des Benzindampfdruckes vor allem in der Sommerzeit, beim Einhalten von entsprechenden Druckparametern in der Winterzeit und gleichzeitigen Aromatagehalt unter 45 % im Volumenverhältnis.

Die Benzingemische von bleifreiem Motorenbenzin der Klasse Premium/Eurosuper, die sich der Klasse Super Plus annähern, wurden durch das Vermischen von Komponenten erreicht und die Komponentenmischung im Prozentverhältnis wurde in den unteren Beispielen dargestellt.

Claims (4)

1. Bleifreies Motorenbenzin der Klasse Premium/Eurosuper, welches das Basisbenzin Normal, Leichtbenzinkomponent, Detergens DAC 4303, Kraftstoffäthanol, Stabilisator/Isopropanol, C₅-Fraktion und carbo-chemische und/oder petro-chemische Ursprungsprodukte und/oder Produkte der Abfallverwertung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es 50 bis 75 Vol-%, insbesondere 55 bis 65 Vol-% Basisbenzin, 17 bis 25 Vol-%, insbesondere 19 bis 22 Vol-% Sauerstoffverbindungen, 1,25 bis 5 Vol-%, insbesondere 2 bis 3 Vol-% Stabilisator und Kolösungsmittel, 0 bis 3 Vol-% Diäthylbenzol, 0 bis 35 Vol-% Toluol, 0 bis 25 Vol-% Olefinefraktion und insbesondere Kaliumverbindungen zu 10 mg/l in der Umrechnung in reines Kalium enthält.
2. Benzin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolösungsmittel Isopropanol und ETBE zusammen und/oder Isobutanol und Methyltetrahydrofuran zusammen ist.
3. Benzin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisbenzingehalt 60 bis 70 Vol-% beträgt.
4. Benzin nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisbenzingehalt nicht mehr als 60 Vol-% beträgt.