EP1252272A1 - Fuel-water emulsions containing polyisobutene-based emulsifying agents - Google Patents

Fuel-water emulsions containing polyisobutene-based emulsifying agents

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EP1252272A1
EP1252272A1 EP01907460A EP01907460A EP1252272A1 EP 1252272 A1 EP1252272 A1 EP 1252272A1 EP 01907460 A EP01907460 A EP 01907460A EP 01907460 A EP01907460 A EP 01907460A EP 1252272 A1 EP1252272 A1 EP 1252272A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
polyisobutene
water
emulsions
alkoxylated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01907460A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stephan Hüffer
Michael Stang
Paul KLINGELHÖFER
Ansgar Eisenbeis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1252272A1 publication Critical patent/EP1252272A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase

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Abstract

The present invention relates to fuel-water emulsions which use an alkoxylated, preferably ethoxylated, polyisobutene as the emulsifying agent. Stable emulsions, especially of diesel-water mixtures, which are provided with advantageous characteristics when being used as fuel in internal combustion engines can thus be produced.

Description

Kraftstoff- Wasser-Emulsionen, enthaltend Emulgatoren auf Polyisobuten-Basis Fuel-water emulsions containing emulsifiers based on polyisobutene
Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffe, die in Verbrennungsmotoren, vorzugsweise Dieselmotoren, Anwendung finden, und die Emulsionen des jeweiligen Kraftstofftyps mit Wasser sind. Dabei werden zur Herstellung und Stabilisierung dieser Emulsionen Emulgatoren verwendet, die von Polyisobuten abgeleitet sind, vorzugsweise finden Polyisobuten-Ethoxylate Verwendung.The present invention relates to fuels which are used in internal combustion engines, preferably diesel engines, and which are emulsions of the respective fuel type with water. Emulsifiers derived from polyisobutene are used to prepare and stabilize these emulsions; polyisobutene ethoxylates are preferably used.
Die heute bekannten Verbrennungsmotoren werden je nach Einsatzzweck mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben. Am bekanntesten sind Otto-Motoren, die leichtflüchtige Benzinkraftstoffe verbrennen, und Dieselmotoren, bei denen schwererflüchtige Dieselkraftstoffe zum Einsatz kommen. Es existieren aber auch Verbrennungsmotoren, bei denen andere Kraftstoffe verwendet werden und die teilweise konstruktiv anders aufgebaut sind als die oben erwähnten Verbrennungsmotoren. Erwähnt seien hier nur der Einsatz von leichtem und schwerem Heizöl in beispielsweise Schiffsmotoren und von Kerosin in Flugzeugmotoren.The internal combustion engines known today are operated with different fuels depending on the application. The best known are Otto engines that burn volatile petrol and diesel engines that use less volatile diesel fuels. However, there are also internal combustion engines in which other fuels are used and which are sometimes constructed differently from the internal combustion engines mentioned above. Only the use of light and heavy heating oil in ship engines, for example, and kerosene in aircraft engines should be mentioned here.
Bei allen diesen Verbrennungsmotoren ist es ein Ziel, die Verbrennung des Kraftstoffs so durchzuführen, daß ein hoher Wirkungsgrad resultiert und gleichzeitig die Emission von Schadstoffen so gering wie möglich ist. Hierzu ist es seit langem bekannt, den Kraftstoffen Wasser beizufügen. So werden prinzipiell am einfachsten und am kostengünstigsten die oben beschriebenen Ziele erreicht. Das prinzipielle Problem, das sich bei der Verwendung solcher Kraftstoff/Wasser-Gemische stellt, liegt darin, daß die miteinander nicht mischbaren Komponenten dem Motor in Form eines feinen Gemischs, generell einer Emulsion, zugeführt werden müssen. Im allgemeinen kommen dabei Emulsionen des Typs Wasser-in-Öl zum Einsatz, in denen das Wasser als dispergierte Phase in der kontinuierlichen Öl-Phase, also dem Kraftstoff, vorliegt. Zur Herstellung und Stabilisierung der Emulsion werden dabei bestimmte Emulgatoren benutzt.In all of these internal combustion engines, it is a goal to carry out the combustion of the fuel in such a way that high efficiency results and at the same time the emission of pollutants is as low as possible. To this end, it has long been known to add water to the fuels. In principle, the goals described above are achieved in the simplest and cheapest manner. The basic problem that arises when using such fuel / water mixtures is that the components which are immiscible with one another must be fed to the engine in the form of a fine mixture, generally an emulsion. In general, emulsions of the water-in-oil type are used in which the water is in the form of a dispersed phase continuous oil phase, i.e. the fuel. Certain emulsifiers are used to produce and stabilize the emulsion.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz besonders feinteiliger Emulsionen bzw. von Mikroemulsionen. Dies sind Emulsionen, in denen die Größe der in der kontinuierlichen Phase dispergierten Tröpfchen sehr klein ist, vorzugsweise bei Werten von < lμm liegt.The use of particularly fine-particle emulsions or microemulsions is particularly preferred. These are emulsions in which the size of the droplets dispersed in the continuous phase is very small, preferably at values of <1 μm.
Im Stand der Technik finden sich mehrere Referenzen, die die Herstellung von Kraftstoff/Wasser-Gemischen auf unterschiedliche Arten und Weisen beschreiben.There are several references in the prior art which describe the production of fuel / water mixtures in different ways.
Die US 2,111,100 offenbart einen klaren Motorkraftstoff mit mindestens 50% Kraftstoffanteil, wenigstens 5% Wasser, wenigstens 5% eines organischen Lösungsmittels, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkoholen, Ketonen, Ethern und Aldehyden, und einem Fettsäuresalz als Emulgator. Der Wassergehalt des Gemischs kann bis zu 50% betragen.US 2,111,100 discloses a clear motor fuel with at least 50% fuel, at least 5% water, at least 5% of an organic solvent selected from the group consisting of alcohols, ketones, ethers and aldehydes, and a fatty acid salt as an emulsifier. The water content of the mixture can be up to 50%.
Die US 3,346,494 beschreibt ein Emulgatorsystem für Wasser-in-Öl-Emulsionen, das aus 1 bis 10 Teilen einer Fettsäure mit 12 bis 20 C- Atomen, 1 bis 10 Teilen eines Alkylaminoalkohols mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen pro Alkylgruppe und 1 bis 10 Teilen eines alkylierten Phenols mit wenigstens einer Alkylgruppe mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen besteht. Das Emulgatorsystem kann u.a. zur Stabilisierung von Wasser- in-Kraftstoff-Mikroemulsionen verwendet werden.No. 3,346,494 describes an emulsifier system for water-in-oil emulsions which consists of 1 to 10 parts of a fatty acid with 12 to 20 C atoms, 1 to 10 parts of an alkylamino alcohol with 2 to 5 carbon atoms per alkyl group and 1 to 10 parts of one alkylated phenol with at least one alkyl group having 8 to 12 carbon atoms. The emulsifier system can include can be used to stabilize water-in-fuel microemulsions.
In der US 3,902,869 findet sich die Beschreibung einer Wasser-in-Kraftstoff- Mikroemulsion, die 5 bis 40 Gew.-% Wasser enthält sowie 1 bis 35 Gew.-% eines Emulgators, der aus einer geeigneten Carboxylsäure und einem Salz dieser Carboxylsäure besteht. Geeignete Säuren sind beispielsweise Naphthensäuren, Harzsäuren und Gallussäure. Zur Erhöhung der Oktanzahl werden dem Gemisch noch geeignete Metallsalze zugefügt.US Pat. No. 3,902,869 describes a water-in-fuel microemulsion which contains 5 to 40% by weight of water and 1 to 35% by weight of an emulsifier which consists of a suitable carboxylic acid and a salt of this carboxylic acid. Suitable acids are, for example, naphthenic acids, resin acids and gallic acid. Suitable metal salts are added to the mixture to increase the octane number.
Die WO 98/56878 offenbart eine Emulsion von bis zu 37% eines wässrigen C1-C4-- Alkohols in Dieselkraftstoff, wobei als Emulgatoren mindestens ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus Alkoxyphenol, Sorbitanmonooleat, Oleodiethanolamid und Glycerilmonooleat eingesetzt wird. Die Gemische zeichnen sich durch eine niedrige Rußschadstoff-Emission bei der Verbrennung aus.WO 98/56878 discloses an emulsion of up to 37% of an aqueous C 1 -C 4 alcohol in diesel fuel, with at least one nonionic as emulsifier surface active agent selected from alkoxyphenol, sorbitan monooleate, oleodiethanolamide and glyceril monooleate is used. The mixtures are characterized by low soot emissions during combustion.
Schließlich offenbart die WO 97/34969 eine Wasser-in-Kraftstoff-Mikroemulsion, die wenigstens 5 Gew.-% Wasser enthält und die mit einem Emulgatorsystem hergestellt wurde, das drei prinzipielle Komponenten aufweist. Diese drei Komponenten sind (a) mindestens ein bestimmter Sorbitolester (b) mindestens ein bestimmter Fettsäureester, und (c) ein bestimmtes polyalkoxyliertes Alkylphenol. Diese Emulsionen weisen einen HLB (Hydrophile-Lipophile-Balance)-Wert auf, der zwischen 6 und 8 liegt.Finally, WO 97/34969 discloses a water-in-fuel microemulsion which contains at least 5% by weight of water and which was produced using an emulsifier system which has three principal components. These three components are (a) at least one particular sorbitol ester (b) at least one particular fatty acid ester, and (c) a particular polyalkoxylated alkylphenol. These emulsions have an HLB (hydrophile-lipophile balance) value that is between 6 and 8.
Bis jetzt genügen sämtliche im Stand der Technik beschriebenen Wasser-in-Kraftsoff- Emulsionen jedoch nicht den Anforderungen, die an sie gestellt werden. Zum einen weisen die Emulsionen häufig nur eine ungenügende Stabilität auf, wodurch bei der Lagerung eine Phasentrennung auftritt. Die verwendeten Emulgatorsysteme sind oftmals kompliziert und teuer. Der wichtigste Punkt ist jedoch, daß die bislang benutzten Emulgatorsysteme, die zur Herstellung und Stabilisierung der Mikroemulsion notwendig sind, zu Verkokungsrückständen und Ablagerungen im Motor führen.So far, however, all of the water-in-fuel emulsions described in the prior art have not met the requirements placed on them. On the one hand, the emulsions often have insufficient stability, as a result of which phase separation occurs during storage. The emulsifier systems used are often complicated and expensive. The most important point, however, is that the emulsifier systems used up to now, which are necessary for the production and stabilization of the microemulsion, lead to coking residues and deposits in the engine.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Emulgatorsysteme bereitzustellen, die die Herstellung von Wasser-in-Kraftstoff-Emulsionen ermöglichen und die oben dargelegten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sollen diese Emulgatorsysteme dabei die Herstellung von Wasser-in-Diesel- Emulsionen ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to provide emulsifier systems which enable the production of water-in-fuel emulsions and which do not have the disadvantages set out above. In particular, these emulsifier systems are intended to enable the production of water-in-diesel emulsions.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von alkoxyhertem Polyisobuten als Emulgator bei der Herstellung von Wasser-in-Kraftstoff-Emulsionen.This object is achieved by using alkoxy-hardened polyisobutene as an emulsifier in the production of water-in-fuel emulsions.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kraftstoff- Wasser-Emulsion, enthaltend 95 bis 60 Gew.-% Kraftstoff, 3 bis 35 Gew.-% Wasser und 0,2 bis 10 Gew.-% eines alkoxylierten Polyisobutens als Emulgator. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoff, der die kontinuierliche Phase in den erfindungsgemäßen Emulsionen bildet, Dieselkraftstoff.This object is also achieved by a fuel-water emulsion containing 95 to 60% by weight of fuel, 3 to 35% by weight of water and 0.2 to 10% by weight of an alkoxylated polyisobutene as emulsifier. In a preferred embodiment of the present invention, the fuel which forms the continuous phase in the emulsions according to the invention is diesel fuel.
Die Emulgatoren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Wasser- in-Kraftstoff-Emulsionen verwendet werden, sind Alkoxylate des Polyisobutens. Sie gehören zur Gruppe der Tenside und können durch die allgemeine FormelThe emulsifiers used in the context of the present invention for the preparation of the water-in-fuel emulsions are alkoxylates of polyisobutene. They belong to the group of surfactants and can by the general formula
R (CH2)n (O-A)m-OHR (CH 2 ) n (OA) m -OH
beschrieben werden. R ist dabei ein Polyisobuten mit einer gewichtsmittleren Molmasse (Mn) von 300 bis 2300, vorzugsweise 500 bis 2000. A ist ein Alkylenrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. Die Zahl m ist eine Zahl von 1 bis 200, die so gewählt ist, daß das alkoxylierte Polyisobuten 0,2 bis 1,5 Alkylenoxid-Einheiten pro C4 -Einheit, vorzugsweise 0,5 Alkylenoxid-Einheiten pro C -Einheit, enthält. Die Zahl n ist entweder 0 oder 1.to be discribed. R is a polyisobutene with a weight-average molar mass (Mn) of 300 to 2300, preferably 500 to 2000. A is an alkylene radical with 2 to 8 carbon atoms. The number m is a number from 1 to 200, which is chosen so that the alkoxylated polyisobutene contains 0.2 to 1.5 alkylene oxide units per C 4 unit, preferably 0.5 alkylene oxide units per C unit. The number n is either 0 or 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist A ein Ethylenrest. Es wird somit vorzugsweise ethoxyliertes Polyisobuten verwendet. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn in den eingesetzten Polyisobuten-Alkoxylaten bzw. Ethoxylaten der Anteil an Polymeren, bei denen n = 1 ist, bei 75 bis 95% liegt.In a preferred embodiment of the present invention, A is an ethylene radical. Ethoxylated polyisobutene is therefore preferably used. It is further preferred if the proportion of polymers in which n = 1 in the polyisobutene alkoxylates or ethoxylates used is from 75 to 95%.
Diese alkoxylierten Polyisobutene werden aus den entsprechenden Polyisobutenen hergestellt. Weist ein solches Polyisobuten eine terminale Doppelbindung auf, so wird es durch Hydroformylierung in den entsprechenden primären Alkohol überführt und anschließend mit dem entsprechenden Alkylenoxid, vorzugsweise Ethylenoxid, in an sich bekannter Weise umgesetzt. Polyisobutene mit einer geminalen Doppelbindung werden vor der Alkoxylierung auf andere, an sich bekannte Weise zu dem entsprechenden Alkohol umgesetzt, beispielsweise durch Epoxidierung und nachfolgende Reduktion.These alkoxylated polyisobutenes are prepared from the corresponding polyisobutenes. If such a polyisobutene has a terminal double bond, it is converted into the corresponding primary alcohol by hydroformylation and then reacted with the corresponding alkylene oxide, preferably ethylene oxide, in a manner known per se. Before the alkoxylation, polyisobutenes with a geminal double bond are converted to the corresponding alcohol in a manner known per se, for example by epoxidation and subsequent reduction.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyisobuten-Alkoxylate sind in der deutschen Anmeldung mit dem Titel „Polyalkenalkohol-Poly alkoxylate und derenThe polyisobutene alkoxylates used in the present invention are in the German application entitled “Polyalkenalkohol-Poly alkoxylate and their
Verwendung in Schmier- und Kraftstoffen" der BASF AG vom 25.02.1999 offenbart. Der diese alkoxylierten Polyisobutene sowie deren Herstellung betreffende Teil dieser Anmeldung ist ein integraler Bestandteil der vorliegenden Erfindung und durch Referenz in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.Use in lubricants and fuels "of BASF AG from February 25, 1999. The part of these alkoxylated polyisobutenes and their preparation relating to them Application is an integral part of the present invention and is incorporated by reference into the present application.
Die erfindungsgemäß verwendeten alkoxylierten Polyisobutene weisen einen sogenannten HLB-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 5 auf. HLB steht für „Hydrophile-Lipophile- Balance", es handelt sich dabei um einen wohlbekannten Parameter zur Charakterisierung von Tensiden. Eine genaue Definition dieses Parameters findet sich in: Emulsions: Theory and Practice, Paul Becher, Reinhold Publishing Corporation, ACF Monograph, Ed, 1965, Kapitel „The Chemistry of Emulsifying Agents", Seite 232 ff.The alkoxylated polyisobutenes used according to the invention have a so-called HLB value of 2 to 6, preferably 3 to 5. HLB stands for "Hydrophile-Lipophile Balance", it is a well-known parameter for the characterization of surfactants. A precise definition of this parameter can be found in: Emulsions: Theory and Practice, Paul Becher, Reinhold Publishing Corporation, ACF Monograph, Ed , 1965, chapter "The Chemistry of Emulsifying Agents", page 232 ff.
Das alkoxylierte Polyisobuten wird in den erfindungsgemäßen Kraftstoff-Wasser- Emulsionen in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-% verwendet. Diese Emulsionen weisen weiterhin einen Kraftstoffgehalt von 60 bis 95 Gew.- %, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-%, und einen Wasseranteil von 3 bis 35 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-%, auf.The alkoxylated polyisobutene is used in the fuel-water emulsions according to the invention in amounts of 0.2 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. These emulsions also have a fuel content of 60 to 95% by weight, preferably 70 to 90% by weight, and a water content of 3 to 35% by weight, preferably 10 to 25% by weight.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das in den erfindungsgemäßen Emulsionen verwendete Wasser eine gewisse Menge an einem oder mehreren -C4- Alkoholen enthalten. Die Menge an Alkohol, die verwendet wird, liegt bei Werten von 5 bis 50 Gew.- % , bezogen auf die Menge an Wasser. Durch die Zugabe von Alkohol kann der Temperaturbereich, in dem die Emulsion stabil ist, verbreitert werden.In one embodiment of the invention, the water used in the emulsions according to the invention can contain a certain amount of one or more C 4 alcohols. The amount of alcohol used is from 5 to 50% by weight based on the amount of water. The temperature range in which the emulsion is stable can be broadened by adding alcohol.
Die Emulsionen nach der vorliegenden Erfindung können neben den oben erwähnten Bestandteilen Kraftstoff, Wässer, alkoxyhertem Polyisobuten und gegebenenfalls - -Alkohol noch weitere Komponenten aufweisen. Dies sind zum einen weitere Tenside, die ebenfalls als Emulgatoren dienen. Dazu eignen sich beispielsweise Natriumlaurylsulfat, quarternäre Ammoniumsalze, Alkylglykoside, Lecithine, Polyethylenglykolether, Sorbitanoleate, -stearate und -ricinolate und Polyethylen- glykolester, vorzugsweise Sorbitanmonooleat, C13-Oxoalkoholethoxylate und Alkylphenolethoxylate, beispielsweise Octyl- und Nonylphenolethoxylate. Gute Resultate konnten erhalten werden, wenn eine Kombination aus diesen bevorzugten weiteren Tenside zusammen mit einem ethoxylierten Polyisobuten verwendet wurde. Werden diese weiteren Tenside eingesetzt, so geschieht dies in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Die Menge dieses weiteren Tensids wird dabei so gewählt, daß die Gesamtmenge an Tensid, also alkoxyliertem Polyisobuten plus weiterem Tensid, die für das alkoxylierte Polyisobuten alleine angegebene Menge von 0,2 bis 10 Gew.-% nicht überschreitet.In addition to the components mentioned above, the emulsions according to the present invention can include fuel, water, alkoxy-hardened polyisobutene and, if appropriate, alcohol. On the one hand, there are other surfactants that also serve as emulsifiers. For example, sodium lauryl sulfate, quaternary ammonium salts, alkyl glycosides, lecithins, polyethylene glycol ethers, sorbitan oleates, stearates and ricinolates and polyethylene glycol esters, preferably sorbitan monooleate, C 13 oxo alcohol ethoxylates and alkyl phenol ethoxylates, for example octyl and nonylphenol ethoxylates, are suitable for this purpose. Good results could be obtained if a combination of these preferred further surfactants was used together with an ethoxylated polyisobutene. Will this If further surfactants are used, this is done in amounts of 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 2.5% by weight, based on the total composition. The amount of this further surfactant is chosen so that the total amount of surfactant, ie alkoxylated polyisobutene plus further surfactant, does not exceed the amount of 0.2 to 10% by weight stated for the alkoxylated polyisobutene alone.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lassen sich Kraftstoff- Wasser-Emulsionen von allen gängigen Kraftstoffarten herstellen. Beispiele bevorzugter Kraftstoffe sind Dieselkraftstoff, Kerosin, schweres und leichtes Heizöl. In der meist bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftstoff Dieselkraftstoff.Within the scope of the present invention, fuel-water emulsions can be produced from all common types of fuel. Examples of preferred fuels are diesel fuel, kerosene, heavy and light heating oil. In the most preferred embodiment, the fuel is diesel fuel.
Die erfindungsgemäßen Kraftstoff- Wasser-Emulsionen weisen eine hohe Stabilität sowie einen guten Wirkungsgrad bei der Verbrennung auf. Es lassen sich weiterhin gute Abgaswerte erhalten, wobei, insbesondere bei Dieselmotoren, die Emission von Ruß und NOx signifikant verbessert wird. Es läßt sich insbesondere eine vollständige und rückstandsfreie Verbrennung ohne Ablagerungen auf den Baugruppen des Verbrennungsapparates, beispielsweise Einspritzdüsen, Kolben, Ringnuten, Ventilen und Zyinderkopf, erreichen.The fuel-water emulsions according to the invention have high stability and good combustion efficiency. Good exhaust gas values can still be obtained, the emission of soot and NO x being significantly improved, particularly in the case of diesel engines. In particular, complete and residue-free combustion can be achieved without deposits on the components of the combustion apparatus, for example injection nozzles, pistons, annular grooves, valves and cylinder heads.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wasser-in-Kraftstoff-Mikroemulsionen wird das gewählte alkoxylierte Polyisobuten mit dem Kraftstoff, dem Wasser und den weiteren, optional verwendbaren Komponenten vermischt und in an sich bekannter Weise emulgiert. Beispielsweise kann die Emulgierung in einem Rotormischer, per Mischdüse oder per Ultraschallsonde erfolgen. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn eine Mischdüse des Typs verwendet wurde, wie sie in der deutschen Anmeldung, Aktenzeichen 198 56 604 der BASF AG vom 08.12.1998 offenbart wird.To produce the water-in-fuel microemulsions according to the invention, the selected alkoxylated polyisobutene is mixed with the fuel, the water and the other components which can be used optionally and emulsified in a manner known per se. For example, the emulsification can be carried out in a rotor mixer, by means of a mixing nozzle or by an ultrasound probe. Particularly good results were achieved if a mixing nozzle of the type used as disclosed in the German application, file number 198 56 604 from BASF AG on December 8, 1998 was used.
Bei all diesen Verfahren wird die Durchführung so gewählt, daß in den resultierenden Emulsionen die mittlere Tröpfchengröße der emulgierten Phase bei Werten von 0,5 bis 5 μm, vorzugsweise bei Werten < 2μm liegt. Derartige Werte lassen sich problemlos mit dem in der vorliegenden Erfindung gewählten Emulgatorsystem erreichen. Die Erfindung wird nun in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.In all of these processes, the procedure is chosen such that the mean droplet size of the emulsified phase in the resulting emulsions is from 0.5 to 5 μm, preferably at values <2 μm. Such values can easily be achieved with the emulsifier system chosen in the present invention. The invention will now be explained in more detail in the following examples.
Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 2:Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 2:
Es wurde so vorgegangen, daß die wasserlöslichen Bestandteile in der wässrigen Phase und die öllöslichen Komponenten im Kraftstoff, in diesem Falle Dieselöl, gelöst wurden. In den Beispielen 1 bis 4 erfolgte die Emulgierung in einer Mischdüse, wie sie in der deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 198 56 604 der BASF AG vom 08.12.1998 offenbart wird. Der Druck im Mischapparat betrug bei einem Umsatz von insgesamt 12 kg/h 50 bis 200 bar (vor der Blende), vorzugsweise 120 bar. In den Beispielen 5 und 6 wurde anstelle der Mischdüse ein Rotormischer des Typs Ultra-Torrax® (Jahnke und Kunkel Laborgerät T 25) verwendet, wobei 500g-Proben über 15 Minuten bei einer Drehzahl von 24.000 min"1 hergestellt wurden.The procedure was such that the water-soluble components in the aqueous phase and the oil-soluble components in the fuel, in this case diesel oil, were dissolved. In Examples 1 to 4, the emulsification took place in a mixing nozzle as disclosed in the German application with the file number 198 56 604 from BASF AG on December 8, 1998. The pressure in the mixing apparatus was 50 to 200 bar (upstream of the orifice), preferably 120 bar, with a total conversion of 12 kg / h. In Examples 5 and 6 of the type Ultra-Torrax® (Jahnke and Kunkel laboratory device T 25) was used instead of the mixing nozzle, a rotor mixer, 500g samples were prepared over 15 minutes at a speed of 24,000 min '1.
Die Zusammensetzung der Proben findet sich in der nachfolgenden Tabelle 1.The composition of the samples can be found in Table 1 below.
Tabelle 1: Zusammensetzung der EmulsionenTable 1: Composition of the emulsions
* Herkunft: BASF Corporation, USA ** EN = Europäische Norm Die Emulsionen wurden per Lichtmikroskop untersucht. Die Emulsionen der Beispiele 1 bis 2 und des Vergleichsbeispiels 1 wiesen Wassertropfen im Größenbereich von 1 bis 10 μm mit einem Hauptanteil von 1 bis 3 μm auf. Die Beispiele 3 und 4 sowie das Vergleichsbeispiel 2 konnten bezüglich der Partikelgrößen und der Größenverteilung aufgrund eines hohen Anteils von Tröpfchen < lμm wegen der Brownschen Molekularbewegung nicht eindeutig bestimmt werden. Die Proben der Beispiele 5 und 6 enthielten Wassertropfen mit einer Größe von 1 bis 20 μm und wiesen somit die breiteste Größenverteilung auf.* Origin: BASF Corporation, USA ** EN = European standard The emulsions were examined using a light microscope. The emulsions of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 had water drops in the size range from 1 to 10 μm with a main proportion from 1 to 3 μm. Examples 3 and 4 and Comparative Example 2 could not be clearly determined with regard to particle sizes and size distribution due to a high proportion of droplets <1 μm due to Brownian molecular motion. The samples of Examples 5 and 6 contained water drops with a size of 1 to 20 μm and thus had the broadest size distribution.
Die Stabilität der Emulsionen wurde in einem statischen Lagertest bei 20°C und zusätzlich bei wechselnden Temperaturen (0°C, 40°C und 70°C) überprüft. Dabei zeigten sich die Emulsionen der Beispiele 1 bis 4 sowie der Vergleichsbeispiele 1 und 2 über drei Monate hinsichtlich ihrer Homogenität vollständig stabil. Die Proben der Beispiele 5 und 6 wiesen aufgrund der breiten Größenverteilung der Tröpfchen eine etwas verminderte Stabilität auf und zeigten bei einer Lagerung bei 40°C bereits vor den Ablauf von 3 Monaten eine leichte Phasentrennung.The stability of the emulsions was checked in a static storage test at 20 ° C and additionally at changing temperatures (0 ° C, 40 ° C and 70 ° C). The emulsions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were completely stable in terms of their homogeneity over three months. The samples of Examples 5 and 6 had a somewhat reduced stability due to the wide size distribution of the droplets and, when stored at 40 ° C., showed a slight phase separation before the expiration of 3 months.
Einige der oben aufgeführten Kraftstoff- Wasser-Emulsionen wurden dann bezüglich ihres Verbrennungsverhaltens untersucht. Es wurde ein stationärer Test mit einem Peugeot Dieselmotor des Typs XUD 9, 45 kW, 1,9 1, durchgeführt. Der Test wurde dabei in Anlehnung an die Vorschriften durchgeführt, die sich im Entwurf für die europäische Norm CEC-PF 023 finden. Es wurde ein 6-Stunden-Zyklus bei variabler Drehzahl und Leistungsentnahme gewählt. Die Sauberkeit des Brennraums wurde anschließend quantitativ bestimmt. Ablagerungen an den Einspritzdüsen wurden anliand der Durchflußreduzierung nach DLN in % ermittelt. Partikuläre Emissionen (Ruß) wurden nach der Bosch-Methode bestimmt. Die Ergebnisse finden sich in der nachfolgenden Tabelle 2. Tabelle 2:Some of the fuel-water emulsions listed above were then examined for their combustion behavior. A stationary test was carried out with a Peugeot diesel engine of the type XUD 9, 45 kW, 1.9 l. The test was carried out in accordance with the regulations contained in the draft for the European standard CEC-PF 023. A 6-hour cycle with variable speed and power consumption was selected. The cleanliness of the combustion chamber was then determined quantitatively. Deposits on the injection nozzles were determined in% on the basis of the flow reduction according to DLN. Particulate emissions (soot) were determined using the Bosch method. The results can be found in Table 2 below. Table 2:
* Bezug: Kohlenwasserstoff * Cover: hydrocarbon

Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung von alkoxyhertem Polyisobuten als Emulgator bei der Herstellung von Wasser-in-Kraftstoff-Emulsionen.1. Use of alkoxy-hardened polyisobutene as an emulsifier in the production of water-in-fuel emulsions.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ethoxyliertes Polyisobuten verwendet wird.2. Use according to claim 1, characterized in that an ethoxylated polyisobutene is used.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem alkoxylierten Polyisobuten vorhandene Polyisobuten-Emheit eine gewichtsmittlere Molmasse Mn von 300 bis 2300, vorzugsweise von 500 bis 2000, aufweist, und daß 0,2 bis 1,5 Alkylenoxid-Einheiten, vorzugsweise 0,5 Alkylenoxid-Einheiten, pro3. Use according to claim 1 or 2, characterized in that the polyisobutene unitity present in the alkoxylated polyisobutene has a weight-average molar mass Mn of 300 to 2300, preferably 500 to 2000, and that 0.2 to 1.5 alkylene oxide Units, preferably 0.5 alkylene oxide units, per
C4-Einheit vorhanden sind.C 4 unit are present.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das alkoxylierte Polyisobuten einen HLB-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise von 3 bis 5 aufweist.4. Use according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alkoxylated polyisobutene has an HLB value of 2 to 6, preferably from 3 to 5.
5. Kraftstoff- Wasser-Emulsion resultierend aus der Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und enthaltend 60 bis 95 Gew.-% Kraftstoff, 3 bis 35 Gew.-% Wasser und 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.% eines alkoxylierten Polyisobutens als Emulgator.5. fuel-water emulsion resulting from the use according to any one of claims 1 to 4 and containing 60 to 95 wt .-% fuel, 3 to 35 wt .-% water and 0.2 to 10 wt .-%, preferably 0 , 5 to 5% by weight of an alkoxylated polyisobutene as an emulsifier.
6. Emulsion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff ein Dieselkraftstoff ist. 6. Emulsion according to claim 5, characterized in that the fuel is a diesel fuel.
7. Emulsion nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem alkoxylierten Polyisobuten ein oder mehrere Tenside, vorzugsweise Sorbitanoleat, C13-Oxoalkoholethoxylate oder Alkylphenolethoxylate, vorhanden sind.7. Emulsion according to claim 5 or 6, characterized in that in addition to the alkoxylated polyisobutene, one or more surfactants, preferably sorbitan oleate, C 13 oxo alcohol ethoxylates or alkylphenol ethoxylates, are present.
8. Emulsion nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Tröpfchengröße der emulgierten Phase von 0,5 bis 5 μm, vorzugsweise < 2 μm, beträgt.8. Emulsion according to one of claims 5 to 7, characterized in that the average droplet size of the emulsified phase is from 0.5 to 5 microns, preferably <2 microns.
9. Emulsion nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser 5 bis 50 Gew.-% eines C1-C4- Alkohols enthält.9. Emulsion according to one of claims 5 to 8, characterized in that the water contains 5 to 50 wt .-% of a C 1 -C 4 alcohol.
10. Verfahren zur Herstellung einer Emulsion nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Komponenten miteinander vermischt und in an sich bekannter Weise emulgiert werden, vorzugsweise in einer Mischdüse. 10. A method for producing an emulsion according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the respective components are mixed together and emulsified in a manner known per se, preferably in a mixing nozzle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2253692A1 (en) 2009-05-19 2010-11-24 Universität zu Köln Bio-hydrofuel compounds

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8064889B2 (en) * 2000-09-19 2011-11-22 Igt Virtual casino host
GB0124117D0 (en) * 2001-10-08 2001-11-28 Ici Plc Fuel emulsion
GB0202312D0 (en) * 2002-01-31 2002-03-20 Disperse Technologies Plc Polyaphron fuel compositions
US8511259B2 (en) 2002-03-28 2013-08-20 Cam Technologie S.P.A. Method for reducing emission of pollutants from an internal combusion engine, and fuel emulsion comprising water and a liquid hydrocarbon
DE10232747A1 (en) * 2002-07-18 2004-02-05 Basf Ag Use of polyisobutylene derivatives for the treatment of metal surfaces
EP1408101A1 (en) 2002-10-04 2004-04-14 Infineum International Limited Additives and fuel oil compositions
DE10334897A1 (en) * 2003-07-29 2005-03-10 Univ Koeln Microemulsions and their use as fuel
DE102004007501A1 (en) 2004-02-13 2005-09-01 Basf Ag Amphiphilic block copolymers containing aqueous polymer dispersions, processes for their preparation and their use
US7753782B2 (en) * 2005-09-06 2010-07-13 Igt Gaming system and method for providing multiple players multiple bonus awards
US8044232B2 (en) * 2005-11-29 2011-10-25 Akzo Nobel N.V. Surface-active polymer and its use in a water-in-oil emulsion
DE102006054227A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-21 Behr Gmbh & Co. Kg Diesel engine pollutant emission reducing method for motor vehicle, involves extracting water by cooling and condensation of ambient air, and storing water at board of vehicle, where water is indirectly supplied to engine over material flow
DE102009048223A1 (en) * 2009-10-05 2011-06-16 Fachhochschule Trier Process for the in-situ production of fuel-water mixtures in internal combustion engines
US20120055078A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Biomagnetics Diagnostics Corporation Low-carbon high-hydrogen fuels
DE102011008331A1 (en) * 2011-01-12 2012-07-12 Claudia Aumüller-Karger Internal combustion engine with third-party media feed
ITVR20130081A1 (en) 2013-04-05 2014-10-06 Fuber Ltd EMULSIFYING ADDITIVE FOR THE FORMATION OF WATER EMULSIONS IN PURE FUEL OIL OR IN MIXTURES CONTAINING MAINLY FUEL OIL AND METHOD FOR ITS PRODUCTION
ES2719875T3 (en) 2014-11-10 2019-07-16 Eme Finance Ltd Device for mixing water and diesel oil, apparatus and process for producing a water / diesel microemulsion
IT201600132801A1 (en) 2016-12-30 2018-06-30 Eme International Ltd Apparatus and process for producing liquid from biomass, biofuel and biomaterial
WO2021148673A1 (en) 2020-01-23 2021-07-29 Raptech Eberswalde Gmbh System and method for producing a stable hydrocarbon-water dispersion for improving combustion processes, and a water-hydrocarbon dispersion that is easily separable into at least two phases as part of the clean-up process at accident locations
DE102022114815A1 (en) 2022-06-13 2022-08-04 Basf Se Process for removing deposits from internal combustion engines

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2111100A (en) 1935-08-26 1938-03-15 Autoxygen Inc Motor fuels and the methods of making them
GB768116A (en) * 1953-12-29 1957-02-13 Monsanto Chemicals Supplementary motor fuel
US3346494A (en) 1964-04-29 1967-10-10 Exxon Research Engineering Co Microemulsions in liquid hydrocarbons
GB1097696A (en) * 1964-05-08 1968-01-03 Rohm & Haas Oxygenated derivatives of olefin polymers
US3902869A (en) 1973-08-24 1975-09-02 Svenska Utvecklings Ab Fuel composition with increased octane number
US4659337A (en) * 1985-07-19 1987-04-21 Texaco Inc. Maleic anhydride-polyether-polyamine reaction product and motor fuel composition containing same
US4659336A (en) * 1986-03-28 1987-04-21 Texaco Inc. Motor fuel composition
DE3611230A1 (en) * 1986-04-04 1987-10-08 Basf Ag POLYBUTYL AND POLYISOBUTYLAMINE, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND THE FUEL AND LUBRICANT COMPOSITIONS CONTAINING THE SAME
DE3700363A1 (en) * 1987-01-08 1988-07-21 Basf Ag FUEL OR LUBRICANT COMPOSITION AND USE OF POLYBUTYL OR POLYISOBUTYL DERIVATIVES IN THE SAME
US4877416A (en) * 1987-11-18 1989-10-31 Chevron Research Company Synergistic fuel compositions
US5131921A (en) * 1990-10-09 1992-07-21 Texaco Inc. Polyoxyalkylene N-acyl sarcosinate ester compounds and ORI-inhibited motor fuel compositions
FR2746106B1 (en) 1996-03-15 1998-08-28 EMULSIFIED FUEL AND ONE OF ITS PROCESSES
WO1998056878A1 (en) 1997-06-09 1998-12-17 Donald Murray Craig Additives enabling blending of polar and non-polar fuel components
DE19908262A1 (en) * 1999-02-25 2000-08-31 Basf Ag Polyalkene alcohol polyalkoxylates and their use in fuels and lubricants

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0155282A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2253692A1 (en) 2009-05-19 2010-11-24 Universität zu Köln Bio-hydrofuel compounds

Also Published As

Publication number Publication date
US6733549B2 (en) 2004-05-11
JP2003523478A (en) 2003-08-05
DE10003105A1 (en) 2001-07-26
CA2397623A1 (en) 2001-08-02
KR20020068407A (en) 2002-08-27
NO20023524L (en) 2002-09-25
WO2001055282A1 (en) 2001-08-02
NO20023524D0 (en) 2002-07-24
US20030024852A1 (en) 2003-02-06

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