EP3399008B1 - Potentially co2-neutral and ecological gasoline based on c1-chemistry - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an environmentally friendly and potentially CO 2 -neutral petrol based on C1 chemistry, as well as its use and its production.
- e-Fuels are made from a synthesis gas (mixture of CO, CO 2 and H 2 ), which is produced from recycled industrial exhaust gases with high levels of CO 2 and CO and sustainably produced H 2 (eH 2 ).
- synthesis gas can also be obtained by high-temperature gasification of biomass. It is also conceivable to extract CO 2 from the air as a C source.
- the C1 oxygenates methanol (M) and dimethyl ether (DME) allow simple and inexpensive production from sustainable synthesis gas.
- the H 2 requirement is low compared to the production of hydrocarbons, since only one of the O atoms of CO 2 is subject to the reduction with H 2 .
- methanol is an excellent gasoline, but its toxic and organ-damaging properties require a lot of protective measures for its handling.
- Use as a petrol station fuel is therefore questionable in countries with high consumer protection standards.
- the EN 228 standard for petrol allows the admixture of up to 3% by volume of methanol, but this is mostly not used in the EU refineries, e.g. since, according to the GHS labeling requirement, a methanol-containing gasoline would also have to be classified as toxic.
- DME is a fuel that is only suitable for diesel engines, but as a liquefied gas requires a special supply structure.
- OME 2-6 For internal combustion engines with auto-ignition, ie for diesel engines, the C1 ethers OME 2-6 have been used to describe a fuel that enables soot-particle-free combustion in engines with internal mixture formation (direct fuel injection).
- OME is characterized by rapid biodegradability and is less toxic as a pure substance.
- Sustainable OME E-Diesel
- CN 101434874 A discloses a fuel based on methanol and dimethyl ether and 35-56 liters of methanol, 4-10 liters of ethanol, 1-15 liters of C5 distillate, 10-37 liters of dimethyl ether, 3-11 liters of water, 6-12 liters of gasoline, 8- Contains 15 liters of diesel, 6-8 liters of dimethyl carbonate and 6-8 liters of dimethoxymethane.
- This fuel is based on dimethyl ether, which is gaseous at room temperature, and is therefore only suitable as a fuel because of its high vapor pressure if pressure tanks are used.
- WO 01/53436 A1 discloses a gasoline containing hydrocarbons, ethanol and adjuvants for adjusting the DVPE.
- EP 0082688 A2 a fuel intended for use in spark ignition internal combustion engines comprising a hydrocarbon fuel and a dialkyl carbonate.
- Fenken Wang et al describe in "Surface Tensions of Mixtures of Diesel Oil or Gasoline and Dimethoxymethane, Dimethyl Carbonate, or Ethanol", Energy & Fuels., Vol. 20, no. 6, ISSN 0887-0624, pp. 2471-2474 , Mixtures of diesel or gasoline with dimethoxymethane, dimethyl carbonate, or ethanol.
- the EP 0501097 A1 describes a fuel for spark ignition internal combustion engines which contains a fraction of hydrocarbons and boiling in the range from 30 to 200 ° C contains in particular 1.0 to 50.0% by volume of methyl formate.
- the EP 0112172 A1 describes the production of dihydrocarbyl carbonates and their suitability as additives in fuels for internal combustion engines.
- the CN 103952194 A describes a composition containing 88 to 95 parts by weight of dimethoxymethane as a mixed fuel for a vehicle.
- An object of this invention is to find an OME analog for spark ignition internal combustion engines, ie a gasoline fuel, which burns largely without soot particles. It is also advantageous if the fuel is classified as less toxic and / or not environmentally hazardous.
- This petrol should preferably be used both for engines with external mixture formation (intake manifold injection) and for engines with internal mixture formation (direct injection, DI).
- soot particle emissions currently exists in petrol DI engines. For this reason, legislators in the EU indirectly require the installation of a particle filter for cars by lowering the particle number limit to 6x10 11 # / km from October 2018. A fuel with which these extremely low particle emissions can be achieved without the use of particle filters is particularly desirable.
- An advantageous embodiment of the present invention therefore sets itself the goal of providing such a fuel.
- the invention sets itself the goal of providing a sustainable fuel that can be produced on the basis of C1 chemistry and can therefore be produced entirely from recycled or air-derived CO 2 and sustainably produced hydrogen or from biomass.
- the present invention provides a composition in which dimethyl carbonate (DMC) and methyl formate (MF) and / or dimethoxymethane (DMM) are major components of a petrol.
- DMC dimethyl carbonate
- MF methyl formate
- DMM dimethoxymethane
- the motor suitability of this fuel can be further improved by the optional addition of methanol (MeOH) and / or ethanol (EtOH).
- the desired properties of this composition include, in particular, adequate cold resistance and a corresponding volatility, characterized by a volatility index (Vapor Lock Index, VLI) that meets the requirements of the EN standard for petrol fuels DIN EN 228: 2013 (preferably DIN EN 228: 2017 ) and thus guarantees a cold start for carburettor engines at - 30 ° C and the build-up of a grease vapor bell in the tank as explosion protection.
- VLI volatility index
- the C1 ester dimethyl carbonate is an important component of the composition and is preferably the main component (the component with the largest volume fraction in comparison to all other individual components).
- Dimethyl carbonate is a prototype for a green solvent. It is rapidly biodegradable and less toxic and can be produced from methanol and CO 2 in a 2-step process (C1 chemistry). So far, the use of dimethyl carbonate has only become known as a blend component for fuels, primarily for diesel fuels, based on hydrocarbons.
- dimethyl carbonate not only as an admixture to conventional fuels is advantageous, but in the special mixture with MF and / or DMM and optionally MeOH and / or EtOH is also suitable as petrol without hydrocarbon-based fuel admixtures.
- Dimethyl carbonate for example, has a melting point of 2 to 4 ° C and therefore requires an additive in order to obtain a liquid fuel even at low temperatures.
- all-season fuel in Germany should remain liquid down to around -25 ° C, in special cases down to -30 ° C. It is also desirable that the engine can be operated at an ambient temperature of up to 50 ° C.
- the C1-ester methyl formate (MF) has an mp of -100 ° C and is therefore particularly suitable for lowering the fixed point of a fuel based on DMC.
- a cold resistance required for a fuel can be achieved by mixing the C1 ester methyl formate (MF) with dimethyl carbonate (DMC).
- DMC dimethyl carbonate
- MF has a boiling point of 31.5 ° C and is therefore well suited to raising the low steam pressure of the DMC to the legally prescribed values (EN228).
- EN228 legally prescribed values
- the addition of the very volatile MF significantly improves the mixture formation in the combustion chamber of the engine and thus prevents the formation of fat pockets with local oxygen deficiency, which lead to the formation of soot particles.
- Methyl formate also has the particular advantage that it can be produced very cheaply from methanol and carbon monoxide (CO). In addition, methyl formate burns as a C1 ester (free of CC bonds) without soot particle formation (cf. Härtl et.al MTZ 07/08 (2017 )).
- DCM dimethoxymethane
- methyl formate has a purity of 97%.
- the rest consists mainly of methanol, which is a GHS classification as toxic and organ-damaging Fabric required.
- Pure methyl formate (with a methanol content ⁇ 0.3%) has so far not been available on an industrial scale.
- the inventors were able to determine that sufficiently pure methyl formate can be produced from technical methyl formate by simple distillation. Pure methyl formate, as a non-toxic and non-environmentally hazardous substance, is only stable in the long term if it is completely water-free.
- esters DMC and MF are kinetically stable against hydrolysis in a neutral medium.
- a solution of MF in water is already susceptible to hydrolysis.
- EtOH denatured in this way can also be used in the present fuel at least up to an ethanol content of 10% by volume, preferably up to 5% by volume, without any appreciable deterioration in the soot formation tendency.
- preferably undenatured EtOH especially EtOH which contains at least no Bitrex
- ethanol with a composition according to EN15376 can be used.
- An admixture (total proportion in the petrol) of 5% bioethanol (possibly in addition to ethanol produced elsewhere) is in accordance with the currently valid European directives and is therefore preferred.
- the proportion of bioethanol in the petrol is preferably in a range from 4 to 10% by volume, more preferably 5 to 10% by volume, or 5-8% by volume.
- composition of the present invention provides a petrol that can potentially be produced directly from the recycled CO 2 and environmentally friendly hydrogen produced using C1 chemistry.
- the fuel also enables a significant reduction in soot particle emissions and can at best achieve sub-zero emissions, in which fewer pollutants of a certain type leave the vehicle than are supplied with the combustion air.
- the petrol may also contain components C and / or D, the content of component D being at most 10% by weight and the sum of the contents of components A, B, C and D being 100% by weight.
- the total content of methanol in the petrol is at most 1.75% by volume.
- the petrol contains at least 40 vol.% And at most 70 vol.% Of component A and at least 30 vol.% And at most 40 vol.% Of component B.
- Dimethyl carbonate (DMC) has a very high octane number (> 110) and can be produced from renewable sources, but has insufficient vapor pressure and insufficient cold resistance for a petrol. Only the combination with methyl formate (MF) - a substance with a very high octane number (RON: 115; MOZ: 114.8) - or dimethoxymethane (DMM) enables a fuel that has a sufficiently high vapor pressure and good to very good cold resistance owns. Dimethoxymethane lowers the octane number and can therefore be used to adjust the mixture octane number in order to obtain octane numbers for e.g. B. to realize the Superplus level (RON 98) and the Super level (RON 95). However, the petrol of the present invention preferably has an octane number (RON) of 100 or more, preferably 105 or more.
- gasoline of the present invention can help reduce soot particle formation without sacrificing octane rating.
- the petrol preferably has a soot point according to ASTM D 1322 (2015) of at least 45 mm.
- the soot point is preferably at least 50 mm, at least 55 mm, at least 60 mm, or more than 60 mm.
- the petrol may contain an optional component D, the sum of components A, B, C and D being 100% by weight.
- the component D is not necessarily a pure substance and can be a mixture of substances.
- the content of the component D is 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less and particularly preferably 2% by weight or less.
- component D is an additional constituent and therefore naturally does not contain any of dimethyl carbonate, methyl formate, dimethoxymethane, ethanol and methanol.
- Component D like component C, is optional; it can therefore also not be present (content of 0% by weight).
- the component D can contain auxiliary substances or additives or functional additives. These include, for example, oxidation inhibitors, rust inhibitors, lubricants and also dyes, some of which are highly viscous or are present as solids.
- auxiliary substances or additives or functional additives include, for example, oxidation inhibitors, rust inhibitors, lubricants and also dyes, some of which are highly viscous or are present as solids.
- PAGE polyalkylene glycol ethers
- Polypropylene glycol (10-50% by weight) alkyl ethers can be added in concentrations up to 1% by weight. Commercial representatives are e.g. B.
- Synalox 40-D700 (manufacturer: Dow Chemical Co; copolymer made from polyethylene glycol- 60% by weight polypropylene glycol- 40% by weight ether) and Ucon 75-H-450 (manufacturer: Dow Chemical Co; copolymer made from polyethylene glycol- 75 wt .-% polypropylene glycol- 25 wt .-% ether), which are preferably etherified using ethylene glycol.
- Component D may also contain contaminants such as water.
- the high solubility of water in the present gasoline fuel means that there is no risk of water separation, particularly in the presence of component C. This also applies to temperatures down to -25 ° C and sometimes below. There were no ice deposits at water concentrations of max. 2% by volume observed. Since water in particular increases the tendency to hydrolysis, the water content is preferably 4.0% by volume or less, more preferably 2.0% by volume or less, 1.0% by volume or less, 0 , 5 vol.% Or below, at 0.2 vol.% Or below or at 0.1 vol.% Or below.
- Component D may also contain other fuels, such as hydrocarbons (or mixtures thereof), a conventional gasoline fuel and / or a renewable fuel.
- the content of methanol is 0.17% by weight or less
- the content of water is 0.2% by weight or less
- the content of C3 and C4 oxygenates e.g. acetone and Methyl ethyl ketone
- the hydrocarbon content total content
- the content of the component D is limited.
- a fuel which contains larger amounts of a component D for example also a mixture of the present fuel with gasoline and / or - less suitably - diesel in any mixing ratio
- the inventors have set themselves the goal of developing a fuel that is as soot-free as possible. Therefore, the proportion of a component D is limited and In particular, constituents (D) with CC bonds should only be contained in small amounts.
- the petrol preferably contains at least 10% by volume of component A.
- the content of component A (DMC) is preferably at least 20% by volume, at least 25% by volume, at least 30% by volume, at least 35% by volume. -%, at least 40% by volume or at least 45% by volume.
- the content of component A is preferably at most 90% by volume, at most 80% by volume, at most 75% by volume, at most 70% by volume, at most 65% by volume or at most 60% by volume.
- Component A shows good combustion properties and is characterized by an almost perfect environmental compatibility. It is therefore preferred that this component represents the largest proportion (% by volume) of all individual components (i.e. none of the individual components B, C and D is present in a larger amount (% by volume) than component A).
- % refers to "volume%” (v / v). The volumes are determined at a temperature of 15 ° C. Unless stated otherwise, percentages refer to the composition (e.g. petrol) as a whole.
- Component B in particular methyl formate, can be produced comparatively inexpensively.
- the petrol contains at least 30% by volume and at most 40% by volume of component B.
- a content of 35 ⁇ 2% by volume is particularly preferred, in particular if component B consists of MF.
- component B Due to its comparatively high vapor pressure, component B contributes significantly to the formation of a grease vapor bell (avoiding the risk of explosion) over the fuel and gives the fuel a satisfactory cold start ability.
- the Dry Vapor Pressure Equivalent (DVPE) value increases from 10.8 kPa for dimethyl carbonate to 39.5 kPa (20 vol.% MF) or 49.9 kPa (30 vol. -% MF) for the mixtures of dimethyl carbonate and methyl formate (MF).
- DVPE Dry Vapor Pressure Equivalent
- DMM dimethoxymethane
- MF MF
- octane number of the fuel This can be advantageous in order to achieve the values of 90 to 100 (RON) which are common for commercial fuels, since both DMC and MF have octane numbers of well over 100.
- the petrol preferably contains at least 2 vol.%, More preferably at least 3 vol.%, At least 4 vol.%, Or at least 5 vol.% Of component C.
- the petrol preferably contains at most 20 vol. more preferably at most 15 vol.%, at most 10 vol.%, at most 8 vol.% or at most 6 vol.% of component C.
- the content of component C can be in a range from 0 to 12 vol. -%, preferably 0 to 10 vol .-%.
- Component C can not only contribute to a further reduction in the melting point of the mixture, but also gives the petrol long-term stability.
- both ethanol (EtOH) and methanol (MeOH) are able to reduce or prevent hydrolysis of methyl formate (MF).
- the ratio is in a range from 5: 1 to 2: 1, preferably in a range from 9: 2 or below, or 4: 1 or below, also preferably 3: 1 or above or 7: 2 or above.
- the petrol may preferably contain component C in an amount of 0 to 10% by volume, including the possibility that component C may not is available.
- component C in an amount of 0 to 10% by volume, including the possibility that component C may not is available.
- the content of the component can also be low or Component C can be omitted.
- the gasoline have at most 10.0 vol%, preferably at most 5.0 vol%, at most 3.0 vol%, at most 2.0 vol%, at most 1.0 vol. -%, at most 0.1 vol .-% or at most 100 ppm (v / v) contains hydrocarbons.
- Hydrocarbons can be included as component D. However, it is preferred to keep the hydrocarbon content low. Hydrocarbons are particularly preferably not present or only present as unavoidable impurities. Hydrocarbons, which are commonly used in petrochemicals, tend to evaporate and thus pollute the environment. In addition, conventional hydrocarbons contribute significantly to the formation of soot particles during combustion. Surprisingly, it was found that even small amounts of hydrocarbons in the mixtures of the present invention result in a significant increase in soot particle formation.
- hydrocarbons are compounds which consist of carbon and hydrogen.
- the petrol contains at most 0.5 vol.%, At most 0.2 vol.%, At most 0.1 vol.% Or at most 100 ppm (v / v) aromatics.
- aromatics are all compounds with at least one aromatic ring and thus include optionally substituted hydrocarbon-based aromatics as well as optionally substituted heteroaromatics. The lowest possible proportion of aromatics is desirable both with regard to the direct environmental and health hazard and with regard to the formation of soot particles during combustion.
- the total content of dimethoxymethane (DMM) in the petrol is preferably at most 40% by volume, particularly preferably at most 30.0% by volume, at most 25.0% by volume, at most 20.0% by volume .-%, at most 15.0 vol .-%, at most 10.0 vol .-% or at most 8.0 vol .-%.
- Dimethoxymethane can be used advantageously to adjust the octane number and to increase the vapor pressure.
- DMM is currently more expensive to produce than methyl formate, so that the proportion of DMM should be kept rather low for economic reasons.
- component C preferably in an amount of at least 5% by volume, more preferably at least 10% by volume, at least 15% by volume or at least 20 vol .-%) are used.
- components B and possibly C and a high proportion of component A allow the petrol to meet certain minimum requirements for resistance (long-term stability), corrosion resistance, vapor pressure and cold resistance.
- petrol fuels are also preferred which contain 0-40% by volume (preferably 5-40% by volume) of ethanol.
- the petrol preferably has a total content of compounds with a direct CC bond, with the exception of ethanol, of at most 10.0 vol.%, Preferably at most 5.0 vol.%, At most 2.5 vol. -%, at most 1.0% by volume, at most 0.5% by volume, at most 0.2% by volume or at most 0.1% by volume or at most 100 ppm (v / v).
- the content is calculated from the content of compounds with at least one direct C-C bond minus the content of ethanol.
- a direct C-C bond includes any direct bond between two carbon atoms, e.g. B. a C-C single bond, a C-C double bond or a C-C triple bond. Due to a strong tendency to form soot, especially compounds with C-C multiple bonds should be avoided.
- the petrol preferably consists essentially of components A, B and possibly C.
- the sum of the amount of components A, B and C is preferably at least 95% by volume, particularly preferably at least 97% by volume, at least 98% by volume .-%, at least 99 vol .-% or 100 vol .-%.
- a fuel that primarily contains the components mentioned can be produced as e-fuel, i.e. completely or almost completely from recycled CO 2 and sustainably produced H 2 . In addition, such a fuel is hardly prone to soot formation and is therefore advantageous in several respects from an environmental point of view.
- component C preferably contains at least 50% by volume, particularly preferably at least 70% by volume, at least 80% by volume, at least 90% by volume, at least 95% by volume, at least 97% by volume. % or at least 99 vol% Ethanol.
- component B can contain at least 70 vol.%, At least 80 vol.%, At least 90 vol.%, At least 95 vol.%, At least 97 vol.%, At least 99 vol.% Or 100 vol. -% contain methyl formate. Methyl formate is very inexpensive to produce and is therefore preferred as component B.
- the total content of methanol in the petrol is at most 1.75 vol.%, Preferably at most 1.20 vol.%, At most 1.00 vol.%, At most 0.70 vol.%, At most 0.50 vol .-%, at most 0.20 vol .-%, at most 0.15 vol .-% or at most 0.10 vol .-%.
- the hazard symbols GHS06 and GHS08 can be omitted for mixtures with a content of 1.75% methanol and below. Such a fuel therefore does not currently have to be labeled with these potentially deterrent hazardous substance symbols.
- the fuel of the present invention is said to have a total methanol content of 1.75% by volume to be harmful to health and to avoid appropriate labeling where possible. With regard to future tightening of labeling requirements, but also with regard to protecting users, smaller amounts of methanol should also be preferred.
- Absolute ethanol (99.6%) is preferably used as the component C.
- methanol can be contained as an unavoidable impurity (e.g. from the addition of methyl formate or as impurity of the ethanol itself; absolute ethanol as a mixed component for conventional petrol contains max. 0.1% methanol).
- the petrol preferably has a volatile index (VLI) of 1150 or less.
- VLI volatile index
- the VLI is a key figure for describing the suitability of a fuel for certain climatic conditions (especially in the transition period).
- a VLI of 1150 or less ensures that the fuel does not evaporate excessively during storage (e.g. in the tank) during the transition period.
- the petrol preferably has a DVPE of 90 kPa or less. This value is particularly advantageous for winter fuels. A DVPE of 60 kPa should not be exceeded in summer. In both cases, the fuel should have an E70 value of 52 vol.% Or less. It is particularly preferred that the petrol of the present invention meets the requirements of a winter fuel according to DIN EN 228 (status: 2017-08) and / or a summer fuel according to DIN EN 228 (status: 2017-08).
- the petrol should preferably have a filterability limit (CFPP) of -20 ° C or below.
- the CFPP is more preferably -25 ° C or below, -30 ° C or below, -35 ° C or below or -40 ° C or below.
- higher values are permissible, for example 0 ° C and below or -10 ° C and below.
- the Cold Filter Plugging Point (CFPP, German: temperature limit of filterability or filterability limit) describes the temperature in ° C at which a test filter clogs according to EN 116.
- the measuring method comes from the Characterization of diesel fuels and is normally not used for conventional petrol. However, it is useful and necessary with the existing substance mixtures in order to be able to make reliable statements. It is also preferred if the petrol is still liquid at a temperature of -25 ° C, ie no solid components are observed at this temperature.
- the present invention also relates to the use of the gasoline described above as a fuel for the operation of internal combustion engines with spark ignition.
- the present invention also relates to a method for producing a petrol, comprising the mixing of dimethyl carbonate with at least one of methyl formate and dimethoxymethane and optionally with at least one of ethanol and methanol and also optionally with further constituents.
- the mixed components can contain the impurities described above.
- methyl formate can contain methanol as an impurity
- ethanol can contain methanol and water as an impurity.
- Ethanol denatured can also be used and thus contain the denaturants permitted according to EN15376 (isobutanol, isopropanol, Bitrex, methyl t-butyl ether, ethyl t-butyl ether).
- No methanol is preferably added during the mixing. Specifically, this means that methanol is not added deliberately, but is only introduced as an impurity.
- the method may also include mixing other ingredients. These constituents correspond to constituent D of the above mixture and the addition amounts are accordingly preferably corresponding to the respective content of the mixture indicated above.
- the method preferably produces a gasoline fuel as defined above.
- the petrol of the present invention can be made primarily from C1 materials from sustainably sourced materials.
- the fuel burns with little soot particle formation, which makes it particularly interesting with regard to smog formation and fine dust pollution.
- the mixture C60F35E5 shows particularly good properties with regard to DVPE and E70.
- the flash points of all mixtures are at a minimum of -13 ° C higher than those of gasoline (flash point: ⁇ -25 ° C) and therefore offer a little more safety with regard to undesired ignition.
- Table 2-2 C50F50 C50F40E10 C55F40E5 C60F40 Oxygen content % By weight 53.5 51.62 52.56 53.5 Lower heating value kWh / kg 4.39 4,695 4.54 4.39 Air requirement, stoichiom.
- compositions were prepared analogously to Example 1 and tested for their resistance to hydrolysis and their tendency to corrode. For this purpose, water was added to the samples so that the total water content was 2% by volume. The samples were then stored together with a coil spring (material according to EN 10270-1 type SH) in a closed glass vessel at 50 ° C for 4 weeks.
- a coil spring material according to EN 10270-1 type SH
- the coil spring was examined after the 4 weeks and in the absence of visible corrosion (caused by formic acid formed during the hydrolysis) the sample was rated as "passed".
- the samples rated "passed” can thus be regarded as highly hydrolysis-resistant, since the extreme conditions of the test cannot be expected in real operation.
- the water content of conventional petrol is usually below 0.1% by volume (usually between 600 and 800 ppm (m / m)).
- compositions were prepared analogously to Example 1 and examined for their vapor pressure.
- the petrol can therefore be adjusted so that it is suitable for use in summer as well as in winter and in the transition period.
- compositions were prepared analogously to Example 1 and tested for their cold resistance.
- Fig. 4 The dates of the 1 to 3 are in Fig. 4 summarized, whereby only data points rated "passed" are shown.
- a circle represents the cold resistance
- a cross represents the hydrolysis resistance
- a square represents a vapor pressure range of 45-60 kPa.
- compositions shown contain the constituents DMC ("C”), MF (“P”) and EtOH (“E”) each in increments of a full 5.0% by volume, that is, for. B. 0%, 5.0%, 10.0%, 15.0% etc.
- Example 2 Analogously to Example 1, a composition of 50% by volume DMC, 40% by volume DMM and 10% by volume EtOH (DMC50-DMM40-EtOH10) was prepared. The mixture had a cold resistance of at least -25 ° C (ie no solid components were observed at -25 ° C, CFPP is -40 ° C). The flash point is -16 ° C. Although the DVPE is quite low at around 45 kPa at 37.8 ° C, a relatively high E70 value is found at 54.2%. The properties of the composition of Example 5 are summarized in Table 3.
- a selected gasoline of the present invention namely DMC60-MF35-EtOH5 (60% by volume DMC, 35% by volume MF, 5% by volume EtOH), and several mixtures of DMC with a conventional E5 were used to investigate the formation of soot particles Petrol prepared according to EN 228.
- the soot point was determined in accordance with ASTM D 1322 (2015). The higher the soot point, the less soot formation. From a soot point of over 60 mm, it is assumed that no soot particle formation takes place. In such a case, trace amounts of soot in the combustion gases can be recognized by a yellow flame color. The results are shown in Table 4. Table 4: Sample No.
- composition Soot point (mm) 1 E5 petrol (EN 228) 14 2nd E5 petrol (EN 228) + 20 vol.% DMC 14 3rd E5 petrol (EN 228) + 50 vol.% DMC 22 4th E5 petrol (EN 228) + 80 vol.% DMC 24th 5 DMC60-MF35-EtOH5 > 60
Description
Die Erfindung betrifft einen umweltschonenden und potenziell CO2-neutralen Ottokraftstoff auf Basis der C1-Chemie, sowie dessen Verwendung und dessen Herstellung.The invention relates to an environmentally friendly and potentially CO 2 -neutral petrol based on C1 chemistry, as well as its use and its production.
Eine primäre Motivation für die Entwicklung von Kraftstoffen der Zukunft ist es, den durch den Transportsektor verursachten Teil des Anstiegs der CO2-Konzentration in der Atmosphäre aufzuhalten. Durch die Klimaschutzgesetzgebung wird eine Elektrifizierung der Antriebe gefordert, insbesondere bei den Pkw. Durch die geringe Speicherdichte von Batterien bedingt, erlangen vor allem die Hybridantriebe durch den Verbrennungsmotor den Vorteil einer größeren Reichweite. Eine vollständige Durchdringung der e-Mobilität, wie sie die Gesetzgebung für 2050 anstrebt, wird durch die Verwendung von fossilem Kraftstoff bei den Hybridfahrzeugen verhindert. Die Verwendung von "Elektrofuels" (e-Fuels) würde dieses Hindernis beseitigen. Diese e-Fuels werden bei den Hybridfahrzeugen, die vorwiegend mit Motoren mit Fremdzündung (Ottomotoren) ausgerüstet sind, als Ottokraftstoffe benötigt und sollten vorzugsweise Ganzjahreskompatibiltät aufweisen. Die Verwendung von e-Fuels für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren fällt ganz allgemein als indirekte Antriebsart auch unter Oberbegriff e-Mobilität und wird in den nächsten Jahrzehnten den Gebrauch fossiler Kraftstoffe substituieren.A primary motivation for the development of fuels of the future is to stop the part of the increase in the concentration of CO 2 in the atmosphere caused by the transport sector. The climate protection legislation requires electrification of the drives, especially for cars. Due to the low storage density of batteries, hybrid drives in particular have the advantage of a longer range due to the combustion engine. The full penetration of e-mobility, as the legislation is aiming for in 2050, is prevented by the use of fossil fuel in the hybrid vehicles. The use of "electric fuels" (e-fuels) would remove this obstacle. These e-fuels are required as gasoline for hybrid vehicles, which are mainly equipped with spark ignition engines (spark ignition engines) and should preferably be year-round compatible. The use of e-fuels for vehicles with internal combustion engines generally falls under the generic term e-mobility as an indirect drive type and will replace the use of fossil fuels in the coming decades.
e-Fuels werden aus einem Synthesegas (Gemisch von CO, CO2 und H2), hergestellt, dass aus recyclierten Industrieabgasen mit hohen Gehalten an CO2 und CO und nachhaltig hergestelltem H2 (e-H2) produziert wird. Nachhaltig hergestelltes Synthesegas kann auch durch Hochtemperaturvergasung von Biomasse gewonnen werden. Denkbar ist auch die Gewinnung von CO2 aus der Luft als C-Quelle. Eine einfache und kostengünstige Herstellung aus nachhaltigem Synthesegas erlauben die C1-Oxygenate Methanol (M) und Dimethylether (DME). Der H2-Bedarf ist hierbei im Vergleich zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen gering, da nur eines der O-Atome des CO2 der Reduktion mit H2 unterliegt.e-Fuels are made from a synthesis gas (mixture of CO, CO 2 and H 2 ), which is produced from recycled industrial exhaust gases with high levels of CO 2 and CO and sustainably produced H 2 (eH 2 ). Sustainably produced synthesis gas can also be obtained by high-temperature gasification of biomass. It is also conceivable to extract CO 2 from the air as a C source. The C1 oxygenates methanol (M) and dimethyl ether (DME) allow simple and inexpensive production from sustainable synthesis gas. The H 2 requirement is low compared to the production of hydrocarbons, since only one of the O atoms of CO 2 is subject to the reduction with H 2 .
Methanol ist aus verbrennungstechnischer Sicht ein hervorragend geeigneter Ottokraftstoff, aber seine giftigen und organschädigenden Eigenschaften erfordern einen hohen Aufwand an Schutzmaßnahmen für seine Handhabung. Ein Einsatz als Tankstellenkraftstoff ist deshalb in Ländern mit hohen Verbraucherschutzstandards fraglich. Die EN 228-Norm für Ottokraftstoffe erlaubt eine Zumischung von bis zu 3 Vol.-% Methanol, von der aber in den EU-Raffinerien meist kein Gebrauch gemacht wird, u.a. da nach der GHS-Kennzeichnungspflicht ein Methanol-haltiger Ottokraftstoff zusätzlich als giftig eingestuft werden müsste.From the point of view of combustion technology, methanol is an excellent gasoline, but its toxic and organ-damaging properties require a lot of protective measures for its handling. Use as a petrol station fuel is therefore questionable in countries with high consumer protection standards. The EN 228 standard for petrol allows the admixture of up to 3% by volume of methanol, but this is mostly not used in the EU refineries, e.g. since, according to the GHS labeling requirement, a methanol-containing gasoline would also have to be classified as toxic.
DME ist ein nur für Dieselmotoren geeigneter Kraftstoff, der allerdings als Flüssiggas eine spezielle Versorgungsstruktur erfordert.DME is a fuel that is only suitable for diesel engines, but as a liquefied gas requires a special supply structure.
Für Verbrennungsmotoren mit Selbstzündung, d. h. für Dieselmotoren wurde mit den C1-Ethern OME2-6 ein Kraftstoff beschrieben, der eine rußpartikelfreie Verbrennung in Motoren mit innerer Gemischbildung (Kraftstoffdirekteinspritzung) ermöglicht. OME zeichnet sich durch rasche biologische Abbaubarkeit aus und ist als Reinstoff mindergiftig. Die Herstellung von nachhaltigem OME (E-Diesel) kann über Methanol aus CO2 und e-H2 erfolgen.For internal combustion engines with auto-ignition, ie for diesel engines, the C1 ethers OME 2-6 have been used to describe a fuel that enables soot-particle-free combustion in engines with internal mixture formation (direct fuel injection). OME is characterized by rapid biodegradability and is less toxic as a pure substance. Sustainable OME (E-Diesel) can be produced from methanol from CO 2 and eH 2 .
So beschreiben
Entsprechende Kraftstoffe für Ottomotoren (Ottokraftstoffe) sind allerdings noch nicht verfügbar.Appropriate fuels for gasoline engines (gasoline fuels) are not yet available.
Ferner beschreibt die
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein OME-Analogon für Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, d. h. einen Ottokraftstoff, zu finden, der weitgehend rußpartikelfrei verbrennt. Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Kraftstoff als mindergiftig und/oder nicht umweltgefährdend eingestuft wird. Dieser Ottokraftstoff sollte bevorzugt sowohl für Motoren mit äußerer Gemischbildung (Saugrohreinspritzung) als auch für Motoren mit innerer Gemischbildung (Direkteinspritzung, DI) einsetzbar sein. Gerade bei Benzin-DI-Motoren besteht aktuell das Problem der Rußpartikelemission. Deshalb fordert der Gesetzgeber in der EU für Pkw indirekt den Einbau eines Partikelfilters durch Absenkung des Partikelanzahlgrenzwerts auf 6x1011 #/km ab Oktober 2018. Besonders wünschenswert ist daher ein Kraftstoff, mit dem diese extrem niedrigen Partikelemissionen ohne den Einsatz von Partikelfiltern zu erreichen sind. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung setzt sich daher das Ziel, solch einen Kraftstoff bereitzustellen.An object of this invention is to find an OME analog for spark ignition internal combustion engines, ie a gasoline fuel, which burns largely without soot particles. It is also advantageous if the fuel is classified as less toxic and / or not environmentally hazardous. This petrol should preferably be used both for engines with external mixture formation (intake manifold injection) and for engines with internal mixture formation (direct injection, DI). The problem of soot particle emissions currently exists in petrol DI engines. For this reason, legislators in the EU indirectly require the installation of a particle filter for cars by lowering the particle number limit to 6x10 11 # / km from October 2018. A fuel with which these extremely low particle emissions can be achieved without the use of particle filters is particularly desirable. An advantageous embodiment of the present invention therefore sets itself the goal of providing such a fuel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung setzt sich die Erfindung das Ziel, einen nachhaltigen Kraftstoff bereitzustellen, der auf Grundlage der C1-Chemie herstellbar ist und daher vollständig aus wiederverwertetem oder aus der Luft gewonnenen CO2 und nachhaltig hergestelltem Wasserstoff oder aus Biomasse produziert werden kann.In a further advantageous embodiment, the invention sets itself the goal of providing a sustainable fuel that can be produced on the basis of C1 chemistry and can therefore be produced entirely from recycled or air-derived CO 2 and sustainably produced hydrogen or from biomass.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ottokraftstoff, auf dessen Verwendung und dessen Herstellung. Der Ottokraftstoff besteht aus den folgenden Bestandteilen A, B und C, sowie bis zu 10 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Bestandteile D, wobei die Bestandteile C und D jeweils optional sind und wobei der Gesamtgehalt an Methanol in dem Ottokraftstoff höchstens 1,75 Vol.-% beträgt, und, wobei die Summe der Gehalte der Bestandteile A, B, C und D 100 Gew.-% beträgt:
- Bestandteil A: Dimethylcarbonat
- Bestandteil B: Methylformiat oder ein Gemisch aus Methylformiat und Dimethoxymethan, wobei der Bestandteil B zumindest 50 Vol.-% Methylformiat enthält
- Bestandteil C: Ethanol, Methanol oder ein Gemisch aus Ethanol und Methanol,
- Component A: dimethyl carbonate
- Component B: methyl formate or a mixture of methyl formate and dimethoxymethane, component B containing at least 50% by volume of methyl formate
- Component C: ethanol, methanol or a mixture of ethanol and methanol,
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, in der Dimethylcarbonat (DMC) und Methylformiat (MF) und/oder Dimethoxymethan (DMM) Hauptbestandteile eines Ottokraftstoffs sind. Durch die optionale Zugabe von Methanol (MeOH) und/oder Ethanol (EtOH) kann die motorische Eignung dieses Kraftstoffs weiter verbessert werden.The present invention provides a composition in which dimethyl carbonate (DMC) and methyl formate (MF) and / or dimethoxymethane (DMM) are major components of a petrol. The motor suitability of this fuel can be further improved by the optional addition of methanol (MeOH) and / or ethanol (EtOH).
Zu den gewünschten Eigenschaften dieser Zusammensetzung gehört vor allem eine ausreichende Kältebeständigkeit und eine entsprechende Flüchtigkeit, gekennzeichnet durch eine Flüchtigkeitskennziffer (Vapour Lock Index, VLI), die den Anforderungen der EN-Norm für Ottokraftstoffe DIN EN 228:2013 (bevorzugt DIN EN 228:2017) entspricht und damit einen Kaltstart bei Vergasermotoren bei - 30 °C und den Aufbau einer Fettdampfglocke im Tank als Explosionsschutz gewährleistet.The desired properties of this composition include, in particular, adequate cold resistance and a corresponding volatility, characterized by a volatility index (Vapor Lock Index, VLI) that meets the requirements of the EN standard for petrol fuels DIN EN 228: 2013 (preferably DIN EN 228: 2017 ) and thus guarantees a cold start for carburettor engines at - 30 ° C and the build-up of a grease vapor bell in the tank as explosion protection.
Der C1-Ester Dimethylcarbonat ist ein wichtiger Bestandteil der Zusammensetzung und ist bevorzugt der Hauptbestandteil (der Bestandteil mit dem größten Volumenanteil im Vergleich zu allen anderen Einzelbestandteilen). Dimethylcarbonat ist prototypisch für ein grünes Lösungsmittel. Es ist rasch biologisch abbaubar und mindergiftig und aus Methanol und CO2 in einem 2-Stufenverfahren herstellbar (C1-Chemie). Bisher ist die Verwendung von Dimethylcarbonat lediglich als Blendkomponente für Kraftstoffe, vorwiegend für Dieselkraftstoffe, auf der Basis von Kohlenwasserstoffen bekannt geworden.The C1 ester dimethyl carbonate is an important component of the composition and is preferably the main component (the component with the largest volume fraction in comparison to all other individual components). Dimethyl carbonate is a prototype for a green solvent. It is rapidly biodegradable and less toxic and can be produced from methanol and CO 2 in a 2-step process (C1 chemistry). So far, the use of dimethyl carbonate has only become known as a blend component for fuels, primarily for diesel fuels, based on hydrocarbons.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten überraschend fest, dass Dimethylcarbonat nicht nur als Beimischung zu konventionellen Kraftstoffen vorteilhaft ist, sondern in der speziellen Mischung mit MF und/oder DMM sowie optional MeOH und/oder EtOH auch ohne kohlenwasserstoffbasierte Kraftstoffbeimischungen als Ottokraftstoff geeignet ist.The inventors of the present invention surprisingly found that dimethyl carbonate not only as an admixture to conventional fuels is advantageous, but in the special mixture with MF and / or DMM and optionally MeOH and / or EtOH is also suitable as petrol without hydrocarbon-based fuel admixtures.
Um den Einsatz von DMC als Ottokraftstoff zu ermöglichen mussten allerdings zunächst einige Hürden überwunden werden. So besitzt Dimethylcarbonat einen Schmelzpunkt von 2 bis 4 °C und bedarf deshalb eines Zusatzstoffs, um selbst bei geringen Temperaturen einen flüssigen Kraftstoff zu erhalten. Speziell sollte ein Ganzjahreskraftstoff in Deutschland bis ca. -25 °C, im speziellen Fall bis -30 °C flüssig bleiben. Weiterhin ist es wünschenswert, dass der Motor bei einer Umgebungstemperatur von bis zu 50 °C betrieben werden kann.In order to enable the use of DMC as petrol, however, some hurdles had to be overcome. Dimethyl carbonate, for example, has a melting point of 2 to 4 ° C and therefore requires an additive in order to obtain a liquid fuel even at low temperatures. In particular, all-season fuel in Germany should remain liquid down to around -25 ° C, in special cases down to -30 ° C. It is also desirable that the engine can be operated at an ambient temperature of up to 50 ° C.
Der C1-Ester Methylformiat (MF) besitzt einen Smp. von -100 °C und eignet sich daher besonders gut zum Herabsetzen des Festpunkts eines Kraftstoffs auf Grundlage von DMC. Durch Mischung des C1-Esters Methylformiat (MF) mit Dimethylcarbonat (DMC) kann eine für einen Kraftstoff erforderliche Kältebeständigkeit erreicht werden. Gleichzeitig erfolgt eine Dampfdruckerhöhung. So besitzt MF einen Siedepunkt von 31,5 °C ist damit gut geeignet, den zu niedrigen Dampfdruck des DMC durch Zumischung auf die gesetzlich vorgeschriebenen Werte (EN228) anzuheben. Durch den Zusatz des sehr flüchtigen MF wird die Gemischbildung im Brennraum des Motors entscheidend verbessert und damit die Bildung von Fettnestern mit lokalem Sauerstoffmangel, die zur Rußpartikelbildung führen, verhindert.The C1-ester methyl formate (MF) has an mp of -100 ° C and is therefore particularly suitable for lowering the fixed point of a fuel based on DMC. A cold resistance required for a fuel can be achieved by mixing the C1 ester methyl formate (MF) with dimethyl carbonate (DMC). At the same time there is an increase in vapor pressure. For example, MF has a boiling point of 31.5 ° C and is therefore well suited to raising the low steam pressure of the DMC to the legally prescribed values (EN228). The addition of the very volatile MF significantly improves the mixture formation in the combustion chamber of the engine and thus prevents the formation of fat pockets with local oxygen deficiency, which lead to the formation of soot particles.
Methylformiat besitzt zudem den besonderen Vorzug, dass es aus Methanol und Kohlenmonoxid (CO) sehr preiswert hergestellt werden kann. Ferner verbrennt Methylformiat als C1-Ester (frei von C-C-Bindungen) ohne Rußpartikelbildung (vgl.
Zusätzlich zu MF kann auch Dimethoxymethan (DMM) zur Erniedrigung des Schmelzpunktes und zur Erhöhung des Dampfdrucks verwendet werden.In addition to MF, dimethoxymethane (DMM) can also be used to lower the melting point and increase the vapor pressure.
Die Verwendung von MF bringt allerdings auch Probleme mit sich. Handelsübliches Methylformiat weist eine Reinheit von 97 % auf. Der Rest besteht hauptsächlich aus Methanol, was eine GHS-Einstufung als toxischen und organschädigenden Stoff erfordert. Reines Methylformiat (mit einem Methanolgehalt <0,3 %) ist großtechnisch bisher nicht verfügbar. Die Erfinder konnten jedoch feststellen, dass ausreichend reines Methylformiat aus technischem Methylformiat durch einfache Destillation hergestellt werden kann. Reines Methylformiat ist als mindergiftiger und nicht umweltgefährdender Stoff allerdings nur bei vollständiger Wasserfreiheit langzeitstabil.However, there are problems with using MF. Commercial methyl formate has a purity of 97%. The rest consists mainly of methanol, which is a GHS classification as toxic and organ-damaging Fabric required. Pure methyl formate (with a methanol content <0.3%) has so far not been available on an industrial scale. However, the inventors were able to determine that sufficiently pure methyl formate can be produced from technical methyl formate by simple distillation. Pure methyl formate, as a non-toxic and non-environmentally hazardous substance, is only stable in the long term if it is completely water-free.
Speziell sind die Ester DMC und MF gegenüber Hydrolyse im neutralen Medium kinetisch stabil. Dies gilt im Falle von MF für eine Lösung von Wasser in MF (maximale Löslichkeit ca. 4 Vol.-%). Dagegen ist eine Lösung von MF in Wasser bereits anfällig für Hydrolyse.In particular, the esters DMC and MF are kinetically stable against hydrolysis in a neutral medium. In the case of MF, this applies to a solution of water in MF (maximum solubility approx. 4% by volume). In contrast, a solution of MF in water is already susceptible to hydrolysis.
Die Hydrolyse von MF verläuft wie folgt und wird durch die Anwesenheit von Säuren oder Basen (einschließlich solcher, die durch Autoprotolyse oder in situ erzeugt werden) katalysiert:
MF + H2O → HCOOH + CH3OH
The hydrolysis of MF is as follows and is catalyzed by the presence of acids or bases (including those generated by autoprotolysis or in situ ):
MF + H 2 O → HCOOH + CH 3 OH
Als Ergebnis eingehender Untersuchungen fanden die Erfinder heraus, dass sowohl Methanol (MeOH) als auch Ethanol (EtOH) geeignet sind, MF gegen Hydrolyse zu stabilisieren.As a result of extensive research, the inventors found that both methanol (MeOH) and ethanol (EtOH) are suitable for stabilizing MF against hydrolysis.
Speziell wurde gefunden, dass Zusätze von Methanol und Ethanol zu einer DMC-MF-Mischung die Löslichkeit von Wasser erhöhen und damit die Möglichkeit der Bildung von Wassertröpfchen (ggf. in Form einer Dispersion / Emulsion) in dem Kraftstoff, in denen dann eine schnellere Hydrolyse stattfinden kann, zu höheren Wasserkonzentrationen verschieben. Die maximale Löslichkeit von Wasser in den DMC/MF-Mischungen wird durch Zusatz von Ethanol oder Methanol angehoben, z. B. bei DMC60MF35EtOH5 um das Dreifache (bei -25 °C) gegenüber DMC65MF35 (die Zahlen nach den Stoffbezeichnungen geben den Gehalt des jeweiligen Stoffs in Vol.-% an), wie aus der folgenden Tabelle 1 ersichtlich.
Der Ethanolzusatz bewirkt eine leichte Erhöhung der Rußpartikelemission. Dies kann man auch an der zunehmend gelben Flammenfärbung bei Ethanolzusatz zu den CF-Mischungen erkennen (DMC65-MF35 verbrennt mit fahlblauer Flamme). Deshalb sollte eine Ethanolkonzentration von über 10 Vol.-% vermieden werden, um einem möglichst rußfrei verbrennenden Kraftstoff zu erhalten.The addition of ethanol causes a slight increase in soot particle emissions. This can also be seen from the increasingly yellow flame color when ethanol is added to the CF mixtures (DMC65-MF35 burns with a pale blue flame). An ethanol concentration of over 10% by volume should therefore be avoided in order to obtain a fuel that burns as free of soot as possible.
Für den Ethanolzusatz sollte man soweit wie möglich absolutes Ethanol ohne die bei Endverbraucherzubereitungen gesetzlich vorgeschriebenen Vergällungszusätze verwenden (vgl. Durchführungsverordnung (EU) 2017/1112 der Kommission vom 22. Juni 2017 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 3199/93). Insbesondere Bitrex mit einem Molekulargewicht von 447 ist eine mögliche Quelle von Partikelemissionen. In der EU muss frei gehandelter Ethanol ab dem 1. August 2017 je 100 Liter Alkohol 1,0 Liter Isopropylalkohol (Propan-2-ol) (IPA), 1,0 Liter Methylethylketon (Butan-2-on) (MEK) und 1,0 Gramm Denatoniumbenzoat (Bitrex) zugefügt werden. In dem vorliegenden Kraftstoff kann zumindest bis zu einem Ethanolgehalt von 10 Vol.-%, bevorzugt bis zu 5 Vol.-% ohne nennenswerte Verschlechterung der Rußbildungsneigung auch derart vergällter EtOH eingesetzt werden. Ganz allgemein, und speziell bei EtOH Gehalten über 10 Vol.-% sollte vorzugsweise unvergällter EtOH (speziell EtOH, der zumindest kein Bitrex enthält) eingesetzt werden, auch wenn selbst bei Ethanolgehalten über 10 Vol.-% noch vergällter EtOH eingesetzt werden kann. Alternativ kann auch Ethanol mit einer Zusammensetzung gemäß EN15376 eingesetzt werden.For ethanol addition, absolute ethanol should be used as far as possible without the denaturing additives required by law for end-user preparations (see Commission Implementing Regulation (EU) 2017/1112 of June 22, 2017 amending Regulation (EC) No. 3199/93). Bitrex with a molecular weight of 447 in particular is a possible source of particle emissions. From August 1, 2017, freely traded ethanol in the EU must contain 1.0 liter of isopropyl alcohol (propan-2-ol) (IPA), 1.0 liter of methyl ethyl ketone (butan-2-one) (MEK) and 1 per 100 liters of alcohol , 0 grams of denatonium benzoate (Bitrex) can be added. EtOH denatured in this way can also be used in the present fuel at least up to an ethanol content of 10% by volume, preferably up to 5% by volume, without any appreciable deterioration in the soot formation tendency. In general, and especially with EtOH contents above 10% by volume, preferably undenatured EtOH (especially EtOH which contains at least no Bitrex) should be used, even if denatured EtOH can be used even with ethanol contents above 10% by volume. Alternatively, ethanol with a composition according to EN15376 can be used.
Eine Zumischung (Gesamtanteil in dem Ottokraftstoff) von 5 % Bioethanol (ggf. zusätzlich zu anderweitig hergestelltem Ethanol) steht im Einklang mit derzeit gültigen europäischen Direktiven und ist daher bevorzugt. Bevorzugt liegt der Anteil an Bioethanol in dem Ottokraftstoff in einem Bereich von 4 bis 10 Vol.-%, weiter bevorzugt 5 bis 10 Vol.-%, oder 5-8 Vol.-%.An admixture (total proportion in the petrol) of 5% bioethanol (possibly in addition to ethanol produced elsewhere) is in accordance with the currently valid European directives and is therefore preferred. The proportion of bioethanol in the petrol is preferably in a range from 4 to 10% by volume, more preferably 5 to 10% by volume, or 5-8% by volume.
Durch die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird ein Ottokraftstoff bereitgestellt, der potenziell aus wiederverwertetem CO2 und umweltverträglich hergestelltem Wasserstoff direkt über die C1-Chemie herstellbar ist. Der Kraftstoff ermöglicht zudem eine deutliche Reduzierung der Rußpartikelemission und kann im besten Fall eine sub-zero Emission erreichen, bei der weniger Schadstoffe eines bestimmten Typs das Fahrzeug verlassen als diesem mit der Verbrennungsluft zugeführt werden.The composition of the present invention provides a petrol that can potentially be produced directly from the recycled CO 2 and environmentally friendly hydrogen produced using C1 chemistry. The fuel also enables a significant reduction in soot particle emissions and can at best achieve sub-zero emissions, in which fewer pollutants of a certain type leave the vehicle than are supplied with the combustion air.
Die Erfindung ist in den beigefügten Patentansprüchen definiert. Speziell bezieht sich die Erfindung auf einen oder mehrere der folgenden Punkte:
- 1. Ottokraftstoff, der aus den folgenden Bestandteilen A und B, optional dem folgenden Bestandteil C und optional bis zu 10 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Bestandteile D besteht, wobei die Summe der Gehalte der Bestandteile A, B,
C und D 100 Gew.-% beträgt:- Bestandteil A: Dimethylcarbonat
- Bestandteil B: Methylformiat oder ein Gemisch aus Methylformiat und Dimethoxymethan
- Bestandteil C: Ethanol, Methanol oder ein Gemisch aus Ethanol und Methanol,
wobei der Gesamtgehalt an Methanol in dem Ottokraftstoff höchstens 1,75 Vol.-% beträgt.
- 2. Ottokraftstoff gemäß Punkt 1, wobei der Gehalt des Bestandteils D 5 Gew.-% oder weniger, bevorzugt 2 Gew.-% oder weniger beträgt.
- 3. Ottokraftstoff gemäß Punkt 1 oder 2, wobei der Gesamtgehalt an Methanol in dem Ottokraftstoff höchstens 1,00 Vol.-%, bevorzugt höchstens 0,50 Vol.-%, höchstens 0,20 Vol.-
0,10 Vol.-% beträgt.% oder höchstens - 4. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 3, bei dem der
Bestandteil C zumindest 50 Vol.-%, bevorzugt zumindest 70 Vol.-%,zumindest 80 Vol.-%,zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 97 Vol.-% oder zumindest 99 Vol.-% Ethanol enthält. - 5. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 4, bei dem der
Bestandteil B zumindest 70 Vol.-%, bevorzugt zumindest 80 Vol.-%,zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 97 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-% oder 100 Vol.-% Methylformiat enthält. - 6. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 5, der eine Flüchtigkeitskennziffer (VLI) von 1150 oder weniger aufweist, wobei die Flüchtigkeitskennziffer berechnet wird aus dem Dry Vapour Pressure Equivalent, DVPE, gemessen nach DIN EN 13016-1 bei 37,8 °C in kPa, und der verdampften Menge bei 70 °C, E70, gemessen nach DIN EN ISO 3405 in %(v/v), gemäß folgender Formel: VLI = 10∗DVPE + 7∗E70.
- 7. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 6, der ein DVPE, gemessen nach DIN EN 13016-1 bei 37,8 °C,
von 90 kPa oder weniger aufweist. - 8. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 7, der einen E70 Wert von 52 Vol.-% oder weniger.
- 9. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 8, der
ein DVPE von 60 kPa oder weniger aufweist. - 10. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 9, der einen Wassergehalt von höchstens 0,5 Vol.-%, bevorzugt höchstens 0,2 Vol.-
% oder höchstens 0,1 Vol.-% aufweist. - 11. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1
bis 10, wobei der Gesamtgehalt an Dimethoxymethan in 40,0 Vol.-%, bevorzugt höchstens 30 Vol.-%, höchstens 25 Vol.-%, höchstens 22,0 Vol.-%, höchstens 20,0 Vol.-%, höchstens 15,0 Vol.-%, höchstens 10,0 Vol.-dem Ottokraftstoff höchstens % oder höchstens 8,0 Vol.-% beträgt. - 12. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 11, wobei der Ottokraftstoff einen Rußpunkt nach ASTM D1322 von zumindest 45 mm, bevorzugt zumindest 55 mm, weiter bevorzugt zumindest 60 mm aufweist.
- 13. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 12, der zumindest 45 Vol.-% des Bestandteils A enthält.
- 14. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 13,
der zumindest 50 Vol.-%, oder zumindest 55 Vol.-% des Bestandteils A enthält. - 15. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 14, der höchstens 65 Vol.-% des Bestandteils A enthält.
- 16. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 15, der zumindest 2 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 17. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 16, der zumindest 3 Vol.-%, bevorzugt zumindest 4 Vol.-% oder zumindest 5 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 18. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 17, der höchstens 20 Vol.-%, bevorzugt höchstens 15 Vol.-%, höchstens 10 Vol.-%, höchstens 8 Vol.-%, oder höchstens 6 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 19. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 18,
der 0bis 10 Vol.-% des Bestandteils C enthält. - 20. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 19, wobei die Summe der Gehalte der Bestandteile A, B und C zumindest 95 Vol.-%, bevorzugt zumindest 97 Vol.-%, zumindest 98 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-
% oder 100 Vol.-% beträgt. - 21. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1
bis 20, der höchstens 10,0 Vol.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Vol.-%, höchstens 3,0 Vol.-%, höchstens 2,0 Vol.-% oder höchstens 1,0 Vol.-% Kohlenwasserstoffe enthält. - 22. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 21, der höchstens 100 ppm (v/v) Kohlenwasserstoffe enthält.
- 23. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 22, der höchstens 10,0 Vol.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Vol.-%, höchstens 2,0 Vol.-%, höchstens 1,0 Vol.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,5 Vol.-%, höchstens 0,2 Vol.-
% oder höchstens 0,1 Vol.-% Aromaten enthält. - 24. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 23, der höchstens 100 ppm (v/v) Aromaten enthält.
- 25. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 24, wobei der Gesamtgehalt an Verbindungen mit einer direkten C-C-Bindung, mit Ausnahme von Ethanol, höchstens 10,0 Vol.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Vol.-%, höchstens 2,5 Vol.-%, höchstens 1,0 Vol.-%, höchstens 0,5 Vol.-%, höchstens 0,2 Vol.-
% oder höchstens 0,1 Vol.-% beträgt. - 26. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 35-65 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und
- 10-20 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 27. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 45-60 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und
- 10-15 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 28. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 50-60 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und
- 10-15 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 29. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 60-70 Vol.-%, bevorzugt 63-67 Vol.-% des Bestandteils A und
- 30-40 Vol.-%, bevorzugt 33-37 Vol.-% des Bestandteils B enthält.
- 30. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 55-65 Vol.-%, bevorzugt 58-62 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-%, bevorzugt 33-37 Vol.-% des Bestandteils B und
- 1-9 Vol.-%, bevorzugt 3-7 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 31. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 50-60 Vol.-%, bevorzugt 53-57 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-%, bevorzugt 33-37 Vol.-% des Bestandteils B und
- 5-15 Vol.-%, bevorzugt 8-12 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 32. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 55-65 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und
- 0-10 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 33. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 55-65 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und
- 2-10 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 34. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 25, der
- 55-65 Vol.-% des Bestandteils A,
- 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und
- 3-7 Vol.-% des Bestandteils C enthält.
- 35. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 34, der einen Gehalt an Benzin und/oder Diesel von höchstens 1,0 Vol.-%, bevorzugt höchsten 0,5 Vol.-
% oder höchstens 0,1 Vol.-% aufweist. - 36. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 35, der einen Gehalt an Dimethylether von höchstens 1,0 Vol.-%, bevorzugt höchsten 0,5 Vol.-
% oder höchstens 0,1 Vol.-% aufweist. - 37. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 36, der einen Gehalt an Dimethoxymethan (DMM) von höchstens 1,0 Vol.-%, bevorzugt höchsten 0,5 Vol.-
% oder höchstens 0,1 Vol.-% aufweist. - 38. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 37, der eine Filtrierbarkeitsgrenze (CFPP) von -20 °C oder darunter, bevorzugt -25 °C oder darunter, -30 °C oder darunter, -35 °C oder darunter, oder -40 °C oder darunter aufweist.
- 39. Ottokraftstoff gemäß einem der Punkte 1 bis 38, der gemäß UN-ECE R83/R49 ohne Verwendung eines Rußpartikelfilters eine Rußpartikelanzahl von 6x1011 Partikel/km oder weniger erreicht.
- 40. Verwendung des Ottokraftstoffs gemäß einem der Punkte 1 bis 39 als Kraftstoff für den Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung.
- 41. Verwendung des Ottokraftstoffs gemäß einem der Punkte 1
bis 40 als Kraftstoff für den Betrieb von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, die bevorzugt ohne Ottopartikelfilter (OPF) ausgerüstet sind, wobei besonders bevorzugt der Partikelanzahlgrenzwert von 6x1011 Partikel/km auch ohne Einsatz eines ohne Ottopartikelfilters unterschritten wird. - 42. Verfahren zur Herstellung eines Ottokraftstoffs, umfassend das Mischen von Dimethylcarbonat mit zumindest Methylformiat und optional Dimethoxymethan sowie optional mit zumindest einem aus Ethanol und Methanol und optional mit weiteren Bestandteilen, so dass ein Ottokraftstoff nach einem der Punkte 1 bis 39 erhalten wird.
- 43. Verfahren gemäß Punkt 42, wobei die weiteren Bestandteile in einer Menge von höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-% oder höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf den hergestellten Ottokraftstoff, eingemischt werden.
- 44. Verfahren gemäß Punkt 42 oder 43, wobei bei dem Mischen kein Methanol zugegeben wird.
- 1. petrol which consists of the following components A and B, optionally the following component C and optionally up to 10% by weight of one or more further components D, the sum of the contents of components A, B, C and
D 100 % By weight is:- Component A: dimethyl carbonate
- Component B: methyl formate or a mixture of methyl formate and dimethoxymethane
- Component C: ethanol, methanol or a mixture of ethanol and methanol,
the total content of methanol in the petrol being at most 1.75% by volume.
- 2. Petrol according to item 1, the content of component D being 5% by weight or less, preferably 2% by weight or less.
- 3. Petrol according to item 1 or 2, the total content of methanol in the petrol being at most 1.00 vol.%, Preferably at most 0.50 vol.%, At most 0.20 vol.% Or at most 0.10 vol .-%.
- 4. Gasoline according to one of items 1 to 3, in which the component C is at least 50% by volume, preferably at least 70% by volume, at least 80% by volume, at least 90% by volume, at least 95% by volume. %, contains at least 97% by volume or at least 99% by volume of ethanol.
- 5. Gasoline according to one of items 1 to 4, in which component B is at least 70% by volume, preferably at least 80% by volume, at least 90% by volume, at least 95% by volume, at least 97% by volume. %, contains at least 99% by volume or 100% by volume of methyl formate.
- 6. Gasoline according to one of items 1 to 5, which has a volatility index (VLI) of 1150 or less, the volatility index being calculated from the Dry Vapor Pressure Equivalent, DVPE, measured according to DIN EN 13016-1 at 37.8 ° C in kPa, and the amount evaporated at 70 ° C, E70, measured according to DIN EN ISO 3405 in% (v / v), according to the following formula: VLI = 10 ∗ DVPE + 7 ∗ E70.
- 7. Gasoline according to one of items 1 to 6, which has a DVPE, measured according to DIN EN 13016-1 at 37.8 ° C, of 90 kPa or less.
- 8. Gasoline according to any one of items 1 to 7, which has an E70 value of 52% by volume or less.
- 9. Gasoline according to any one of items 1 to 8, which has a DVPE of 60 kPa or less.
- 10. Petrol according to one of items 1 to 9, which has a water content of at most 0.5 vol.%, Preferably at most 0.2 vol.% Or at most 0.1 vol.%.
- 11. Gasoline according to one of items 1 to 10, the total content of dimethoxymethane in the gasoline being at most 40.0 vol.%, Preferably at most 30 vol.%, At most 25 vol.%, At most 22.0 vol. %, at most 20.0 vol%, at most 15.0 vol%, at most 10.0 vol% or at most 8.0 vol%.
- 12. Petrol according to one of items 1 to 11, the petrol having a soot point according to ASTM D1322 of at least 45 mm, preferably at least 55 mm, more preferably at least 60 mm.
- 13. Gasoline according to one of items 1 to 12, which contains at least 45% by volume of component A.
- 14. Gasoline according to one of items 1 to 13, which contains at least 50% by volume or at least 55% by volume of component A.
- 15. Petrol according to one of items 1 to 14, which contains at most 65 vol .-% of component A.
- 16. Gasoline according to one of items 1 to 15, which contains at least 2 vol .-% of component C.
- 17. Gasoline according to one of items 1 to 16, which contains at least 3% by volume, preferably at least 4% by volume or at least 5% by volume of component C.
- 18. Gasoline according to one of the items 1 to 17, which contains at most 20% by volume, preferably at most 15% by volume, at most 10% by volume, at most 8% by volume, or at most 6% by volume of the component C contains.
- 19. Gasoline according to one of items 1 to 18, which contains 0 to 10% by volume of component C.
- 20. Gasoline according to one of items 1 to 19, the sum of the contents of the components A, B and C at least 95% by volume, preferably at least 97% by volume, at least 98% by volume, at least 99% by volume. % or 100% by volume.
- 21. Gasoline according to one of the items 1 to 20, which is at most 10.0 vol.%, Preferably at most 5.0 vol.%, At most 3.0 vol.%, At most 2.0 vol.% Or at most Contains 1.0 vol .-% hydrocarbons.
- 22. Petrol according to one of items 1 to 21, which contains a maximum of 100 ppm (v / v) hydrocarbons.
- 23. Gasoline according to one of the items 1 to 22, which is at most 10.0 vol.%, Preferably at most 5.0 vol.%, At most 2.0 vol.%, At most 1.0 vol.%, Particularly preferably contains at most 0.5% by volume, at most 0.2% by volume or at most 0.1% by volume of aromatics.
- 24. Petrol according to one of items 1 to 23, which contains a maximum of 100 ppm (v / v) aromatics.
- 25. petrol according to any one of items 1 to 24, the total content of compounds with a direct CC bond, with the exception of ethanol, not more than 10.0% by volume, preferably not more than 5.0% by volume, not more than 2, 5 vol.%, At most 1.0 vol.%, At most 0.5 vol.%, At most 0.2 vol.% Or at most 0.1 vol.%.
- 26. Gasoline according to one of items 1 to 25, the
- 35-65% by volume of component A,
- 30-40% by volume of component B and
- Contains 10-20 vol .-% of component C.
- 27. Gasoline according to one of items 1 to 25, the
- 45-60% by volume of component A,
- 30-40% by volume of component B and
- Contains 10-15% by volume of component C.
- 28. Gasoline according to one of items 1 to 25, the
- 50-60% by volume of component A,
- 30-40% by volume of component B and
- Contains 10-15% by volume of component C.
- 29. Gasoline according to one of items 1 to 25, the
- 60-70% by volume, preferably 63-67% by volume of component A and
- 30-40 vol .-%, preferably 33-37 vol .-% of component B.
- 30. Gasoline according to one of items 1 to 25, the
- 55-65% by volume, preferably 58-62% by volume of component A,
- 30-40 vol .-%, preferably 33-37 vol .-% of component B and
- Contains 1-9 vol .-%, preferably 3-7 vol .-% of component C.
- 31. Gasoline according to one of items 1 to 25, the
- 50-60% by volume, preferably 53-57% by volume of component A,
- 30-40 vol .-%, preferably 33-37 vol .-% of component B and
- 5-15 vol .-%, preferably 8-12 vol .-% of component C.
- 32. Petrol according to one of items 1 to 25, the
- 55-65% by volume of component A,
- 30-40% by volume of component B and
- Contains 0-10% by volume of component C.
- 33. Petrol according to one of items 1 to 25, the
- 55-65% by volume of component A,
- 30-40% by volume of component B and
- Contains 2-10 vol .-% of component C.
- 34. Petrol according to one of items 1 to 25, the
- 55-65% by volume of component A,
- 30-40% by volume of component B and
- Contains 3-7% by volume of component C.
- 35. Petrol according to one of the items 1 to 34, which has a gasoline and / or diesel content of at most 1.0% by volume, preferably at most 0.5% by volume or at most 0.1% by volume.
- 36. Petrol according to one of items 1 to 35, which has a dimethyl ether content of at most 1.0% by volume, preferably at most 0.5% by volume or at most 0.1% by volume.
- 37. Petrol according to one of items 1 to 36, which has a dimethoxymethane (DMM) content of at most 1.0% by volume, preferably at most 0.5% by volume or at most 0.1% by volume.
- 38. Petrol according to one of items 1 to 37, which has a filterability limit (CFPP) of -20 ° C or below, preferably -25 ° C or below, -30 ° C or below, -35 ° C or below, or -40 ° C or below.
- 39. Petrol according to one of the items 1 to 38, which according to UN-ECE R83 / R49 reaches a number of soot particles of 6x10 11 particles / km or less without using a soot particle filter.
- 40. Use of the petrol according to one of items 1 to 39 as fuel for the operation of internal combustion engines with spark ignition.
- 41.Use of the petrol according to one of the items 1 to 40 as fuel for the operation of vehicles with internal combustion engines with spark ignition, which are preferably equipped without a gasoline particle filter (OPF), with the particle number limit of 6x10 11 particles / km being particularly preferred even without the use of one Below the gasoline particle filter.
- 42. A method for producing a petrol, comprising the mixing of dimethyl carbonate with at least methyl formate and optionally dimethoxymethane and optionally with at least one of ethanol and methanol and optionally with other constituents, so that a petrol according to one of items 1 to 39 is obtained.
- 43. The method according to item 42, the further constituents being mixed in in an amount of at most 10% by weight, preferably at most 5% by weight or at most 2% by weight, based on the petrol produced.
- 44. The method according to item 42 or 43, wherein no methanol is added during the mixing.
-
Fig. 1 zeigt ein Gibbs Diagramm ternäre Mischungen aus Dimethylcarbonat ("C"), Methylformiat ("P") und Ethanol ("E"), die bezüglich ihrer Hydrolysebständigkeit charakterisiert sind.Fig. 1 shows a Gibbs diagram ternary mixtures of dimethyl carbonate ("C"), methyl formate ("P") and ethanol ("E"), which are characterized in terms of their hydrolysis resistance. -
Fig. 2 zeigt ein Gibbs Diagramm ternäre Mischungen aus Dimethylcarbonat ("C"), Methylformiat ("F") und Ethanol ("E"), die bezüglich ihre Dampfdrucks charakterisiert sind.Fig. 2 shows a Gibbs diagram of ternary mixtures of dimethyl carbonate ("C"), methyl formate ("F") and ethanol ("E"), which are characterized in terms of their vapor pressure. -
Fig. 3 zeigt ein Gibbs Diagramm ternäre Mischungen aus Dimethylcarbonat ("C"), Methylformiat ("P") und Ethanol ("E"), die bezüglich ihrer Tieftemperaturbeständigkeit (-25 °C) charakterisiert sind.Fig. 3 shows a Gibbs diagram ternary mixtures of dimethyl carbonate ("C"), methyl formate ("P") and ethanol ("E"), which are characterized in terms of their low temperature resistance (-25 ° C). -
Fig. 4 stellt die Daten ausFig. 1 bis 3 zusammengefasst dar.Fig. 4 issues the data1 to 3 summarized.
Der Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung enthält zumindest die folgenden Bestandteile A und B:
- Bestandteil A: Dimethylcarbonat
- Bestandteil B: Methylformiat oder ein Gemisch aus Methylformiat und Dimethoxymethan.
- Component A: dimethyl carbonate
- Component B: methyl formate or a mixture of methyl formate and dimethoxymethane.
Der Ottokraftstoff kann ferner die Bestandteile C und/oder D enthalten, wobei der Gehalt des Bestandteils D höchstens 10 Gew.-% beträgt und die Summe der Gehalte der Bestandteile A, B, C und D 100 Gew.-% beträgt. Der Gesamtgehalt an Methanol in dem Ottokraftstoff beträgt höchstens 1,75 Vol.-%. Der Ottokraftstoff enthält zumindest 40 Vol.-% und höchstens 70 Vol.-% des Bestandteils A sowie zumindest 30 Vol.-% und höchstens 40 Vol.-% des Bestandteils B.The petrol may also contain components C and / or D, the content of component D being at most 10% by weight and the sum of the contents of components A, B, C and D being 100% by weight. The total content of methanol in the petrol is at most 1.75% by volume. The petrol contains at least 40 vol.% And at most 70 vol.% Of component A and at least 30 vol.% And at most 40 vol.% Of component B.
Dimethylcarbonat (DMC) hat eine sehr hohe Oktanzahl (>110) und kann erneuerbar hergestellt werden, hat aber für einen Ottokraftstoff einen zu geringen Dampfdruck und eine unzureichende Kältebeständigkeit. Erst die Kombination mit Methylformiat (MF) - ein Stoff mit ebenfalls sehr hoher Oktanzahl (ROZ: 115; MOZ: 114,8) - oder Dimethoxymethan (DMM) ermöglicht einen Kraftstoff, der einen ausreichend hohen Dampfdruck und eine gute bis sehr gute Kältebeständigkeit besitzt. Dimethoxymethan erniedrigt die Oktanzahl und kann damit zur Einstellung der Gemischoktanzahl eingesetzt werden, um Oktanzahlen für z. B. das Superplus-Niveau (ROZ 98) und das Super-Niveau (ROZ 95) zu realisieren. Bevorzugt weist der Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung allerdings eine Oktanzahl (ROZ) von 100 oder mehr, bevorzugt 105 oder mehr auf.Dimethyl carbonate (DMC) has a very high octane number (> 110) and can be produced from renewable sources, but has insufficient vapor pressure and insufficient cold resistance for a petrol. Only the combination with methyl formate (MF) - a substance with a very high octane number (RON: 115; MOZ: 114.8) - or dimethoxymethane (DMM) enables a fuel that has a sufficiently high vapor pressure and good to very good cold resistance owns. Dimethoxymethane lowers the octane number and can therefore be used to adjust the mixture octane number in order to obtain octane numbers for e.g. B. to realize the Superplus level (RON 98) and the Super level (RON 95). However, the petrol of the present invention preferably has an octane number (RON) of 100 or more, preferably 105 or more.
Zudem verbrennen alle Bestandteile A, B und C, mit Ausnahme von Ethanol, weitgehend ohne Rußpartikelbildung. Selbst bei der Verbrennung von Ethanol liegt die Rußpartikelbildung weit hinter der konventioneller Ottokraftstoffe zurück. Daher kann der Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung zu einer Verringerung der Rußpartikelbildung beitragen ohne Einbußen bei der Oktanzahl in Kauf nehmen zu müssen.In addition, all components A, B and C, with the exception of ethanol, burn largely without the formation of soot particles. Even with the combustion of ethanol, the soot particle formation is far behind that of conventional petrol. Therefore, the gasoline of the present invention can help reduce soot particle formation without sacrificing octane rating.
Der Ottokraftstoff weist bevorzugt einen Rußpunkt nach ASTM D 1322 (2015) von zumindest 45 mm auf. Der Rußpunkt liegt bevorzugt bei zumindest 50 mm, zumindest 55 mm, zumindest 60 mm, oder mehr als 60 mm.The petrol preferably has a soot point according to ASTM D 1322 (2015) of at least 45 mm. The soot point is preferably at least 50 mm, at least 55 mm, at least 60 mm, or more than 60 mm.
Zusätzlich zu den Bestandteilen A, B und optional C kann der Ottokraftstoff einen optionalen Bestandteil D enthalten, wobei die Summe der Bestandteile A, B, C und D 100 Gew.-% beträgt. Der Bestandteil D ist nicht notwendigerweise ein Reinstoff und kann ein Stoffgemisch sein. Der Gehalt des Bestandteils D ist 10 Gew.-% oder weniger, bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger und besonders bevorzugt 2 Gew.-% oder weniger.In addition to components A, B and optionally C, the petrol may contain an optional component D, the sum of components A, B, C and D being 100% by weight. The component D is not necessarily a pure substance and can be a mixture of substances. The content of the component D is 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less and particularly preferably 2% by weight or less.
Der Bestanteil D ist ein zusätzlicher Bestandteil und enthält somit selbstredend keines aus Dimethylcarbonat, Methylformiat, Dimethoxymethan, Ethanol und Methanol. Der Bestandteil D ist ebenso wie der Bestandteil C optional; er kann also auch nicht vorhanden sein (Gehalt von 0 Gew.-%).The component D is an additional constituent and therefore naturally does not contain any of dimethyl carbonate, methyl formate, dimethoxymethane, ethanol and methanol. Component D, like component C, is optional; it can therefore also not be present (content of 0% by weight).
Der Bestandteil D kann Hilfsstoffe bzw. Zusatzstoffe bzw. Funktionsadditive enthalten. Darunter fallen beispielsweise Oxidationsinhibitoren, Rostschutzmittel, Schmiermittel und auch Farbstoffe, die teilweise hochviskos sind oder als Feststoffe vorliegen. So können zur Erhöhung der Schmierfähigkeit und der Hydrolysebeständigkeit Polyalkylenglykolether (PAGE) in Form von hochmolekularen Mischpolymerisaten aus Polyethylenglykol- (50-90 Gew.-%) Polypropylenglykol- (10-50 Gew.-%) -Alkylethern in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-% zugesetzt werden. Handelsübliche Vertreter sind z. B. Synalox 40-D700 (Hersteller: Dow Chemical Co; Mischpolymerisat aus Polyethylenglykol- 60 Gew.-% Polypropylenglykol- 40 Gew.-% -Ether) und Ucon 75-H-450 (Hersteller: Dow Chemical Co; Mischpolymerisat aus Polyethylenglykol- 75 Gew.-% Polypropylenglykol- 25 Gew.-% -Ether), welche vorzugsweise unter Verwendung von Ethylenglykol verethert werden.The component D can contain auxiliary substances or additives or functional additives. These include, for example, oxidation inhibitors, rust inhibitors, lubricants and also dyes, some of which are highly viscous or are present as solids. For example, to increase the lubricity and resistance to hydrolysis, polyalkylene glycol ethers (PAGE) in the form of high molecular weight copolymers made from polyethylene glycol (50-90% by weight) Polypropylene glycol (10-50% by weight) alkyl ethers can be added in concentrations up to 1% by weight. Commercial representatives are e.g. B. Synalox 40-D700 (manufacturer: Dow Chemical Co; copolymer made from polyethylene glycol- 60% by weight polypropylene glycol- 40% by weight ether) and Ucon 75-H-450 (manufacturer: Dow Chemical Co; copolymer made from polyethylene glycol- 75 wt .-% polypropylene glycol- 25 wt .-% ether), which are preferably etherified using ethylene glycol.
Der Bestandteil D kann ebenso Verunreinigungen, wie etwa Wasser enthalten. Durch die hohe Löslichkeit von Wasser in dem vorliegenden Ottokraftstoff besteht, insbesondere bei Anwesenheit des Bestandteils C, keine Gefahr einer Wasserabscheidung. Dies gilt auch für Temperaturen bis -25 °C und teilweise darunter. Es wurden in den Beispielen unter Verwendung des Bestandteils C keine Eisabscheidungen bei Wasserkonzentrationen von max. 2 Vol.-% beobachtet. Da insbesondere Wasser die Hydrolyseneigung erhöht, liegt der Gehalt an Wasser bevorzugt bei 4,0 Vol.-% oder darunter, weiter bevorzugt bei 2,0 Vol.-% oder darunter, bei 1,0 Vol.-% oder darunter, bei 0,5 Vol.-% oder darunter, bei 0,2 Vol.-% oder darunter oder bei 0,1 Vol.-% oder darunter. Ebenso kann der Bestandteil D weitere Brennstoffe enthalten, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe (oder Gemische davon), einen konventionellen Ottokraftstoff und/oder einen erneuerbaren Kraftstoff.Component D may also contain contaminants such as water. The high solubility of water in the present gasoline fuel means that there is no risk of water separation, particularly in the presence of component C. This also applies to temperatures down to -25 ° C and sometimes below. There were no ice deposits at water concentrations of max. 2% by volume observed. Since water in particular increases the tendency to hydrolysis, the water content is preferably 4.0% by volume or less, more preferably 2.0% by volume or less, 1.0% by volume or less, 0 , 5 vol.% Or below, at 0.2 vol.% Or below or at 0.1 vol.% Or below. Component D may also contain other fuels, such as hydrocarbons (or mixtures thereof), a conventional gasoline fuel and / or a renewable fuel.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Gehalt an Methanol 0,17 Gew.-% oder weniger beträgt, der Gehalt an Wasser 0,2 Gew.-% oder weniger beträgt, der Gehalt an C3 und C4 Oxygenaten (z. B. Aceton und Methyl-Ethyl-Keton) 0,3 Gew.-% oder weniger beträgt, und/oder der Gehalt an Kohlenwasserstoffen (Gesamtgehalt) 0,1 Gew.-% oder weniger beträgt.It is particularly preferred if the content of methanol is 0.17% by weight or less, the content of water is 0.2% by weight or less, the content of C3 and C4 oxygenates (e.g. acetone and Methyl ethyl ketone) is 0.3% by weight or less, and / or the hydrocarbon content (total content) is 0.1% by weight or less.
In dem Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt des Bestandteils D begrenzt. Die Erfinder fanden zwar heraus, dass auch ein Kraftstoff, der größere Mengen eines Bestandteils D enthält (z. B. auch ein Gemisch des vorliegenden Kraftstoffs mit Benzin und/oder - weniger geeignet - Diesel in beliebigen Mischverhältnissen), eine Absenkung der Rußbildungsneigung zur Folge hat. Allerdings haben es sich die Erfinder zum Ziel gesetzt, einen möglichst rußfreien Kraftstoff zu entwickeln. Daher ist der Anteil eines Bestandteils D begrenzt und insbesondere Bestandteile (D) mit C-C-Bindungen sollten lediglich in geringen Mengen enthalten sein.In the gasoline of the present invention, the content of the component D is limited. The inventors found that even a fuel which contains larger amounts of a component D (for example also a mixture of the present fuel with gasoline and / or - less suitably - diesel in any mixing ratio) results in a reduction in the tendency to build up soot Has. However, the inventors have set themselves the goal of developing a fuel that is as soot-free as possible. Therefore, the proportion of a component D is limited and In particular, constituents (D) with CC bonds should only be contained in small amounts.
Der Ottokraftstoff enthält bevorzugt zumindest 10 Vol.-% des Bestandteils A. Weiter beträgt der Gehalt des Bestandteils A (DMC) bevorzugt zumindest 20 Vol.-%, zumindest 25 Vol.-%, zumindest 30 Vol.-%, zumindest 35 Vol.-%, zumindest 40 Vol.-% oder zumindest 45 Vol.-%. Der Gehalt des Bestandteils A beträgt bevorzugt höchstens 90 Vol.-%, höchstens 80 Vol.-%, höchstens 75 Vol.-%, höchstens 70 Vol.-%, höchstens 65 Vol.-% oder höchstens 60 Vol.-%.The petrol preferably contains at least 10% by volume of component A. Furthermore, the content of component A (DMC) is preferably at least 20% by volume, at least 25% by volume, at least 30% by volume, at least 35% by volume. -%, at least 40% by volume or at least 45% by volume. The content of component A is preferably at most 90% by volume, at most 80% by volume, at most 75% by volume, at most 70% by volume, at most 65% by volume or at most 60% by volume.
Der Bestandteil A zeigt gute Verbrennungseigenschaften und zeichnet sich durch eine fast perfekte Umweltverträglichkeit aus. Es ist daher bevorzugt, dass dieser Bestandteil den größten Anteil (Vol.-%) aller Einzelbestandteile darstellt (d. h. keiner der einzelnen Bestandteile B, C und D ist in einer größeren Menge (Vol.-%) als der Bestandteil A enthalten).Component A shows good combustion properties and is characterized by an almost perfect environmental compatibility. It is therefore preferred that this component represents the largest proportion (% by volume) of all individual components (i.e. none of the individual components B, C and D is present in a larger amount (% by volume) than component A).
Falls nicht anders angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben ("%") auf "Volumen-%" (v/v). Die Volumina werden bei einer Temperatur von 15 °C bestimmt. Falls nicht anders angegeben beziehen sich Prozentangaben auf die Zusammensetzung (z. B. den Ottokraftstoff) als Ganzes.Unless otherwise stated, all percentages ("%") refer to "volume%" (v / v). The volumes are determined at a temperature of 15 ° C. Unless stated otherwise, percentages refer to the composition (e.g. petrol) as a whole.
Der Bestandteil B, insbesondere Methylformiat, kann vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. Der Ottokraftstoff enthält zumindest 30 Vol.-% und höchstens 40 Vol.-% des Bestandteils B. Besonders bevorzugt ist ein Gehalt von 35 ± 2 Vol.-%, insbesondere, wenn der Bestandteil B aus MF besteht.Component B, in particular methyl formate, can be produced comparatively inexpensively. The petrol contains at least 30% by volume and at most 40% by volume of component B. A content of 35 ± 2% by volume is particularly preferred, in particular if component B consists of MF.
Der Bestandteil B trägt durch seinen vergleichsweise hohen Dampfdruck maßgeblich zur Ausbildung einer Fettdampfglocke (Vermeidung der Explosionsgefahr) über dem Kraftstoff bei und verleiht dem Kraftstoff eine zufriedenstellende Kaltstartfähigkeit. So steigt der Dry Vapor Pressure Equivalent (DVPE) - Wert (bei 37,8 °C) von 10,8 kPa bei Dimethylcarbonat auf 39,5 kPa (20 Vol.-% MF) bzw. 49,9 kPa (30 Vol.-% MF) bei den Mischungen von Dimethylcarbonat und Methylformiat (MF). Ferner wird durch Mischung des C1-Esters Methylformiat (MF) mit Dimethylcarbonat (DMC) eine für einen Kraftstoff wünschenswerte Kältebeständigkeit erreicht. Die Mischung bleibt selbst bei Abkühlung auf -25 °C flüssig. Es wird keine feste Phase ausgebildet (siehe
Zusätzlich zu MF kann auch Dimethoxymethan (DMM) zur Erhöhung des Dampfdrucks und zur Verringerung des Schmelzpunktes herangezogen werden. Die Wirkung von DMM zur Verringerung des Schmelzpunkts der Mischung ist allerdings nicht so ausgeprägt wie die von MF, weshalb eine Zumischung von Bestandteil D angeraten ist, wenn vorwiegend oder ausschließlich DMM als Bestandteil B verwendet wird. Zudem liegen die Herstellungskosten von DMM über denen von MF. Somit bezieht sich die Erfindung auf Mischungen, die zumindest MF beinhalten. Allerdings ist DMM in der Lage, die Oktanzahl des Kraftstoffs zu verringern. Dies kann vorteilhaft sein, um die für handelsübliche Kraftstoffe gängigen Werte von 90 bis 100 (ROZ) zu erreichen, da sowohl DMC als auch MF Oktanzahlen von deutlich über 100 aufweisen.In addition to MF, dimethoxymethane (DMM) can also be used to increase the vapor pressure and reduce the melting point. However, the effect of DMM to reduce the melting point of the mixture is not as pronounced as that of MF, which is why it is advisable to add component D if DMM is used predominantly or exclusively as component B. In addition, the manufacturing costs of DMM are higher than those of MF. The invention thus relates to mixtures which contain at least MF. However, DMM is able to reduce the octane number of the fuel. This can be advantageous in order to achieve the values of 90 to 100 (RON) which are common for commercial fuels, since both DMC and MF have octane numbers of well over 100.
Bevorzugt enthält der Ottokraftstoff zumindest 2 Vol.-%, weiter bevorzugt zumindest 3 Vol.-%, zumindest 4 Vol.-%, oder zumindest 5 Vol.-% des Bestandteils C. Ebenso enthält der Ottokraftstoff bevorzugt höchstens 20 Vol.-%, weiter bevorzugt höchstens 15 Vol.-%, höchstens 10 Vol.-%, höchstens 8 Vol.-% oder höchstens 6 Vol.-%, des Bestandteils C. Insbesondere kann der Gehalt des Bestandteils C in einem Bereich von 0 bis 12 Vol.-%, bevorzugt 0 bis 10 Vol.-% liegen.The petrol preferably contains at least 2 vol.%, More preferably at least 3 vol.%, At least 4 vol.%, Or at least 5 vol.% Of component C. Likewise, the petrol preferably contains at most 20 vol. more preferably at most 15 vol.%, at most 10 vol.%, at most 8 vol.% or at most 6 vol.% of component C. In particular, the content of component C can be in a range from 0 to 12 vol. -%, preferably 0 to 10 vol .-%.
Der Bestandteil C kann nicht nur zu einer weiteren Verringerung des Schmelzpunktes der Mischung beitragen, sondern verleiht dem Ottokraftstoff zudem Langzeitstabilität. Speziell ist sowohl Ethanol (EtOH) als auch Methanol (MeOH) in der Lage, eine Hydrolyse von Methylformiat (MF) zu mindern oder zu verhindern. In Mischungen von Dimethylcarbonat, Methylformiat und einem oder beiden aus Methanol und Ethanol ist es bevorzugt, dass das Verhältnis (Menge an Methylformiat : Gesamtmenge an Methanol und Ethanol) in einem Bereich von 5:1 bis 2:1 liegt, bevorzugt in einem Bereich von 9:2 oder darunter, oder 4:1 oder darunter, ebenso bevorzugt 3:1 oder höher oder 7:2 oder höher.Component C can not only contribute to a further reduction in the melting point of the mixture, but also gives the petrol long-term stability. In particular, both ethanol (EtOH) and methanol (MeOH) are able to reduce or prevent hydrolysis of methyl formate (MF). In mixtures of dimethyl carbonate, methyl formate and one or both of methanol and ethanol, it is preferred that the ratio (amount of methyl formate: total amount of methanol and ethanol) is in a range from 5: 1 to 2: 1, preferably in a range from 9: 2 or below, or 4: 1 or below, also preferably 3: 1 or above or 7: 2 or above.
Der Ottokraftstoff kann den Bestandteil C bevorzugt in einer Menge von 0 bis 10 Vol.-% enthalten, einschließlich der Möglichkeit, dass der Bestandteil C nicht vorhanden ist. Speziell in nicht korrosionsgefährdeten Umgebungen (z. B. bei Verwendung nicht/wenig korrodierender Werkstoffe) ebenso wie in Mischungen mit geringem Wassergehalt (z. B. 0,10 Vol.-% und darunter) kann der Gehalt des Bestandteils auch gering sein oder der Bestandteil C kann entfallen.The petrol may preferably contain component C in an amount of 0 to 10% by volume, including the possibility that component C may not is available. Especially in non-corrosive environments (e.g. when using non-corrosive materials) as well as in mixtures with low water content (e.g. 0.10% by volume and below) the content of the component can also be low or Component C can be omitted.
Es ist wünschenswert, dass der Ottokraftstoff höchstens 10,0 Vol.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Vol.-%, höchstens 3,0 Vol.-%, höchstens 2,0 Vol.-%, höchstens 1,0 Vol.-%, höchstens 0,1 Vol.-% oder höchstens 100 ppm (v/v) Kohlenwasserstoffe enthält. Kohlenwasserstoffe können als Bestandteil D enthalten sein. Es ist jedoch bevorzugt, den Gehalt an Kohlenwasserstoffen gering zu halten. Besonders bevorzugt sind Kohlenwasserstoffe nicht oder lediglich als unvermeidbare Verunreinigungen vorhanden. Kohlenwasserstoffe, die in der Petrochemie üblicherweise eingesetzt werden, neigen zu Verdunstung und belasten somit die Umwelt. Zudem tragen übliche Kohlenwasserstoffe bei der Verbrennung erheblich zur Rußpartikelbildung bei. Überraschenderweise wurde gefunden, dass in den Gemischen der vorliegenden Erfindung bereits geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen einen deutlichen Anstieg der Rußpartikelbildung zur Folge haben.It is desirable that the gasoline have at most 10.0 vol%, preferably at most 5.0 vol%, at most 3.0 vol%, at most 2.0 vol%, at most 1.0 vol. -%, at most 0.1 vol .-% or at most 100 ppm (v / v) contains hydrocarbons. Hydrocarbons can be included as component D. However, it is preferred to keep the hydrocarbon content low. Hydrocarbons are particularly preferably not present or only present as unavoidable impurities. Hydrocarbons, which are commonly used in petrochemicals, tend to evaporate and thus pollute the environment. In addition, conventional hydrocarbons contribute significantly to the formation of soot particles during combustion. Surprisingly, it was found that even small amounts of hydrocarbons in the mixtures of the present invention result in a significant increase in soot particle formation.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Kohlenwasserstoffe Verbindungen, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen.For the purposes of the present invention, hydrocarbons are compounds which consist of carbon and hydrogen.
Zudem ist es besonders wünschenswert, dass der Ottokraftstoff höchstens 0,5 Vol.-%, höchstens 0,2 Vol.-%, höchstens 0,1 Vol.-% oder höchstens 100 ppm (v/v) Aromaten enthält. Im Sinne der Erfindung sind Aromaten alle Verbindungen mit zumindest einem aromatischen Ring und umfassen somit optional substituierte Kohlenwasserstoff-basierte Aromaten ebenso wie optional substituierte Heteroaromaten. Ein möglichst geringer Anteil an Aromaten ist sowohl im Hinblick auf die direkte Umwelt- und Gesundheitsgefährdung als auch im Hinblick auf die Rußpartikelbildung bei der Verbrennung wünschenswert.In addition, it is particularly desirable that the petrol contains at most 0.5 vol.%, At most 0.2 vol.%, At most 0.1 vol.% Or at most 100 ppm (v / v) aromatics. In the context of the invention, aromatics are all compounds with at least one aromatic ring and thus include optionally substituted hydrocarbon-based aromatics as well as optionally substituted heteroaromatics. The lowest possible proportion of aromatics is desirable both with regard to the direct environmental and health hazard and with regard to the formation of soot particles during combustion.
In der vorliegenden Erfindung liegt der Gesamtgehalt an Dimethoxymethan (DMM) in dem Ottokraftstoff bevorzugt bei höchstens 40 Vol.-%, insbesondere bevorzugt bei höchstens 30,0 Vol.-%, höchstens 25,0 Vol.-%, höchstens 20,0 Vol.-%, höchstens 15,0 Vol.-%, höchstens 10,0 Vol.-% oder höchstens 8,0 Vol.-%. Dimethoxymethan kann zur Einstellung der Oktanzahl und zur Erhöhung des Dampfdrucks vorteilhaft eingesetzt werden. Allerdings ist DMM in der Herstellung derzeit teurer als Methylformiat, so dass der Anteil an DMM bereits aus wirtschaftlichen Erwägungen eher gering gehalten werden sollte. Zudem sollte bei Verwendung von DMM als Bestandteil B (d. h. ohne Verwendung von MF) zusätzlich der Bestandteil C (bevorzugt in einer Menge von zumindest 5 Vol.-%, weiter bevorzugt zumindest 10 Vol.-%, zumindest 15 Vol.-% oder zumindest 20 Vol.-%) eingesetzt werden.In the present invention, the total content of dimethoxymethane (DMM) in the petrol is preferably at most 40% by volume, particularly preferably at most 30.0% by volume, at most 25.0% by volume, at most 20.0% by volume .-%, at most 15.0 vol .-%, at most 10.0 vol .-% or at most 8.0 vol .-%. Dimethoxymethane can be used advantageously to adjust the octane number and to increase the vapor pressure. However, DMM is currently more expensive to produce than methyl formate, so that the proportion of DMM should be kept rather low for economic reasons. In addition, when using DMM as component B (ie without using MF), component C (preferably in an amount of at least 5% by volume, more preferably at least 10% by volume, at least 15% by volume or at least 20 vol .-%) are used.
Als besonders vorteilhaft haben sich Ottokraftstoffe erwiesen, die die Bestandteile A und B, ggf. C (und optional einen weiteren Bestandteil D) in den folgenden Bereichen aufweisen:
- 35-65 Vol.-% des Bestandteils A, 20-45 Vol.-% des Bestandteils B und 10-20 Vol.-% des Bestandteils C, wobei erfindungsgemäß zumindest 30 Vol.-% und höchstens 40 Vol.-% des Bestandteils B enthalten sind
- 45-60 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und 10-15 Vol.-% des Bestandteils C
- 50-60 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und 10-15 Vol.-% des Bestandteils C
- 50-60 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und 10-15 Vol.-% des Bestandteils C
- 60-70 Vol.-%, bevorzugt 63-67 Vol.-% des Bestandteils A und 30-40 Vol.-%, bevorzugt 33-37 Vol.-% des Bestandteils B
- 55-65 Vol.-%, bevorzugt 58-62 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-%, bevorzugt 33-37 Vol.-% des Bestandteils B und 1-9 Vol.-%, bevorzugt 3-7 Vol.-% des Bestandteils C
- 50-60 Vol.-%, bevorzugt 63-67 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-%, bevorzugt 33-37 Vol.-% des Bestandteils B und 5-15 Vol.-%, bevorzugt 8-12 Vol.-% des Bestandteils C
- 55-65 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und 0-10 Vol.-% des Bestandteils C
- 55-65 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und 2-10 Vol.-% des Bestandteils C
- 55-65 Vol.-% des Bestandteils A, 30-40 Vol.-% des Bestandteils B und 3-7 Vol.-% des Bestandteils C
- 35-65% by volume of component A, 20-45% by volume of component B and 10-20% by volume of component C, according to the invention at least 30% by volume and at most 40% by volume of the component B are included
- 45-60% by volume of component A, 30-40% by volume of component B and 10-15% by volume of component C
- 50-60% by volume of component A, 30-40% by volume of component B and 10-15% by volume of component C.
- 50-60% by volume of component A, 30-40% by volume of component B and 10-15% by volume of component C.
- 60-70% by volume, preferably 63-67% by volume of component A and 30-40% by volume, preferably 33-37% by volume of component B
- 55-65% by volume, preferably 58-62% by volume of component A, 30-40% by volume, preferably 33-37% by volume of component B and 1-9% by volume, preferably 3 -7% by volume of component C
- 50-60% by volume, preferably 63-67% by volume of component A, 30-40% by volume, preferably 33-37% by volume of component B and 5-15% by volume, preferably 8 -12% by volume of component C
- 55-65% by volume of component A, 30-40% by volume of component B and 0-10% by volume of component C
- 55-65% by volume of component A, 30-40% by volume of component B and 2-10% by volume of component C
- 55-65% by volume of component A, 30-40% by volume of component B and 3-7% by volume of component C
Gewisse Mindestmengen der Bestandteile B und ggf. C sowie ein hoher Anteil des Bestandteils A, wie diese durch die obigen Zusammensetzungen definiert sind, erlauben es, dass der Ottokraftstoff gewisse Mindestanforderungen an Beständigkeit (Langzeitstabilität), Korrosionsfestigkeit, Dampfdruck und Kältebeständigkeit erfüllt.Certain minimum amounts of components B and possibly C and a high proportion of component A, as defined by the above compositions, allow the petrol to meet certain minimum requirements for resistance (long-term stability), corrosion resistance, vapor pressure and cold resistance.
In der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls Ottokraftstoffe bevorzugt, die 0-40 Vol.-% (bevorzugt 5-40 Vol.-%) Ethanol enthalten.In the present invention, petrol fuels are also preferred which contain 0-40% by volume (preferably 5-40% by volume) of ethanol.
In der vorliegenden Erfindung weist der Ottokraftstoff bevorzugt einen Gesamtgehalt an Verbindungen mit einer direkten C-C-Bindung, mit Ausnahme von Ethanol, von höchstens 10,0 Vol.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Vol.-%, höchstens 2,5 Vol.-%, höchstens 1,0 Vol.-%, höchstens 0,5 Vol.-%, höchstens 0,2 Vol.-% oder höchstens 0,1 Vol.-% oder höchstens 100 ppm (v/v) auf. Der Gehalt berechnet sich aus dem Gehalt an Verbindungen mit zumindest einer direkten C-C-Bindung abzüglich des Gehalts an Ethanol. Im Sinne der Erfindung umfasst eine direkte C-C-Bindung jede direkte Bindung zweier Kohlenstoffatome, z. B. eine C-C-Einfachbindung, eine C-C-Doppelbindung oder eine C-C-Dreifachbindung. Aufgrund einer starken Neigung zur Rußbildung sind insbesondere Verbindungen mit C-C-Mehrfachbindungen zu vermeiden.In the present invention, the petrol preferably has a total content of compounds with a direct CC bond, with the exception of ethanol, of at most 10.0 vol.%, Preferably at most 5.0 vol.%, At most 2.5 vol. -%, at most 1.0% by volume, at most 0.5% by volume, at most 0.2% by volume or at most 0.1% by volume or at most 100 ppm (v / v). The content is calculated from the content of compounds with at least one direct C-C bond minus the content of ethanol. For the purposes of the invention, a direct C-C bond includes any direct bond between two carbon atoms, e.g. B. a C-C single bond, a C-C double bond or a C-C triple bond. Due to a strong tendency to form soot, especially compounds with C-C multiple bonds should be avoided.
Der Ottokraftstoff besteht bevorzugt im Wesentlichen aus den Bestandteilen A, B und ggf. C. Insbesondere beträgt die Summe der Menge der Bestanteile A, B und C bevorzugt zumindest 95 Vol.-%, besonders bevorzugt zumindest 97 Vol.-%, zumindest 98 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-% oder 100 Vol.-%. Ein Kraftstoff, der vornehmlich die genannten Bestandteile enthält kann als e-fuel hergestellt werden, also vollständig oder nahezu vollständig aus wiederverwertetem CO2 und nachhaltig produziertem H2. Zudem neigt ein solcher Kraftstoff kaum zur Rußbildung und ist daher aus Sicht der Umweltverträglichkeit in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft.The petrol preferably consists essentially of components A, B and possibly C. In particular, the sum of the amount of components A, B and C is preferably at least 95% by volume, particularly preferably at least 97% by volume, at least 98% by volume .-%, at least 99 vol .-% or 100 vol .-%. A fuel that primarily contains the components mentioned can be produced as e-fuel, i.e. completely or almost completely from recycled CO 2 and sustainably produced H 2 . In addition, such a fuel is hardly prone to soot formation and is therefore advantageous in several respects from an environmental point of view.
In dem Ottokraftstoff enthält der Bestandteil C bevorzugt zumindest 50 Vol.-%, insbesondere bevorzugt zumindest 70 Vol.-%, zumindest 80 Vol.-%, zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 97 Vol.-% oder zumindest 99 Vol.-% Ethanol. Je höher der Ethanolanteil des Bestandteils C ist, desto geringer kann der Gehalt an Methanol ausfallen. Dies trägt dazu bei, die Gesundheitsschädlichkeit des Kraftstoffs zu verringern.In the gasoline fuel, component C preferably contains at least 50% by volume, particularly preferably at least 70% by volume, at least 80% by volume, at least 90% by volume, at least 95% by volume, at least 97% by volume. % or at least 99 vol% Ethanol. The higher the ethanol content of component C, the lower the methanol content. This helps to reduce the health hazard of the fuel.
Ebenso kann der Bestandteil B zumindest 70 Vol.-%, zumindest 80 Vol.-%, zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 97 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-% oder 100 Vol.-% Methylformiat enthalten. Methylformiat ist sehr kostengünstig herstellbar und daher als Bestandteil B bevorzugt.Likewise, component B can contain at least 70 vol.%, At least 80 vol.%, At least 90 vol.%, At least 95 vol.%, At least 97 vol.%, At least 99 vol.% Or 100 vol. -% contain methyl formate. Methyl formate is very inexpensive to produce and is therefore preferred as component B.
Der Gesamtgehalt an Methanol in dem Ottokraftstoff beträgt höchstens 1,75 Vol.-%, bevorzugt höchstens 1,20 Vol.-%, höchstens 1,00 Vol.-%, höchstens 0,70 Vol.-%, höchstens 0,50 Vol.-%, höchstens 0,20 Vol.-%, höchstens 0,15 Vol.-% oder höchstens 0,10 Vol.-%. Nach der gegenwärtig gültigen GHS-Kennzeichnungspflicht können die Gefahrensymbole GHS06 und GHS08 für Mischungen mit einem Gehalt von 1,75% Methanol und darunter entfallen. Ein solcher Kraftstoff muss daher derzeit nicht mit diesen potenziell abschreckenden Gefahrstoffsymbolen gekennzeichnet werden. Obwohl Methanol sich als Ottokraftstoff gut eignet und auch höhere Mengen an Methanol die motorischen Eigenschaften des Ottokraftsoff der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich verschlechtern würden, soll der Kraftstoff der vorliegenden Erfindung einen Methanolgehalt (Gesamtgehalt) von 1,75 Vol.-% haben, um eine Gesundheitsschädigung und eine entsprechenden Kennzeichnung nach Möglichkeit zu vermeiden. Im Hinblick auf zukünftige Verschärfungen der Kennzeichnungspflicht aber auch im Hinblick auf den Schutz der Anwender sind allerdings auch geringere Mengen an Methanol zu bevorzugen.The total content of methanol in the petrol is at most 1.75 vol.%, Preferably at most 1.20 vol.%, At most 1.00 vol.%, At most 0.70 vol.%, At most 0.50 vol .-%, at most 0.20 vol .-%, at most 0.15 vol .-% or at most 0.10 vol .-%. According to the current GHS labeling requirements, the hazard symbols GHS06 and GHS08 can be omitted for mixtures with a content of 1.75% methanol and below. Such a fuel therefore does not currently have to be labeled with these potentially deterrent hazardous substance symbols. Although methanol works well as a gasoline fuel, and even higher amounts of methanol would not significantly degrade the engine properties of the gasoline fuel of the present invention, the fuel of the present invention is said to have a total methanol content of 1.75% by volume to be harmful to health and to avoid appropriate labeling where possible. With regard to future tightening of labeling requirements, but also with regard to protecting users, smaller amounts of methanol should also be preferred.
Diesbezüglich ist anzumerken, dass handelsübliches technisches Methylformiat (Reinheit 97 %) ca. 3 % Methanol enthält. Dieses kann also in Mischungen mit ca. 58 Vol.-% Methylformiat und darunter direkt eingesetzt werden, um den Grenzwert eines Gesamtmethanolgehalts von 1,75 Vol.-% einzuhalten. Falls eine deutliche Verringerung des Methanolgehalts angestrebt wird, so muss das Methylformiat von Methanol befreit werden. Diesbezüglich fanden die Erfinder heraus, dass durch Destillation vergleichsweise einfach Methylformiat (99,9 %) mit max. 0,1 % Methanol erhalten werden kann.In this regard, it should be noted that commercially available technical methyl formate (purity 97%) contains approx. 3% methanol. This can therefore be used in mixtures with approx. 58 vol.% Methyl formate and below in order to comply with the limit value of a total methanol content of 1.75 vol.%. If a significant reduction in the methanol content is desired, the methyl formate must be freed from methanol. In this regard, the inventors found that by distillation methyl formate (99.9%) with a max. 0.1% methanol can be obtained.
Als der Bestandteil C wird bevorzugt absolutes Ethanol (99,6 %) eingesetzt. Methanol kann dennoch als unvermeidbare Verunreinigung enthalten sein (z. B. aus der Zugabe von Methylformiat oder als Verunreinigung des Ethanol an sich; absolutes Ethanol als Mischkomponente für konventionelle Ottokraftstoffe enthält max. 0,1 % Methanol).Absolute ethanol (99.6%) is preferably used as the component C. However, methanol can be contained as an unavoidable impurity (e.g. from the addition of methyl formate or as impurity of the ethanol itself; absolute ethanol as a mixed component for conventional petrol contains max. 0.1% methanol).
Der Ottokraftstoff weist bevorzugt eine Flüchtigkeitskennziffer (VLI) von 1150 oder weniger auf. Der Vapour Lock Index (VLI, deutsch: Flüchtigkeitskennziffer) berechnet sich aus dem Dry Vapour Pressure Equivalent (DVPE, deutsch: Dampfdruck), gemessen nach DIN EN 13016-1 bei 37,8 °C in kPa und der verdampften Menge bei 70 °C (E70), gemessen nach DIN EN ISO 3405 in %(v/v) gemäß folgender Formel: VLI = 10∗DVPE + 7∗E70. Der VLI ist eine Kennzahl zum Beschreiben der Eignung eines Kraftstoffs für bestimmte klimatische Verhältnisse (vor Allem in der Übergangszeit). Ein VLI von 1150 oder weniger stellt sicher, dass der Kraftstoff bei Lagerung (z. B. im Tank) in der Übergangszeit nicht übermäßig verdunstet.The petrol preferably has a volatile index (VLI) of 1150 or less. The Vapor Lock Index (VLI, German: volatility index) is calculated from the Dry Vapor Pressure Equivalent (DVPE, German: vapor pressure), measured according to DIN EN 13016-1 at 37.8 ° C in kPa and the evaporated amount at 70 ° C (E70), measured according to DIN EN ISO 3405 in% (v / v) according to the following formula: VLI = 10 ∗ DVPE + 7 ∗ E70. The VLI is a key figure for describing the suitability of a fuel for certain climatic conditions (especially in the transition period). A VLI of 1150 or less ensures that the fuel does not evaporate excessively during storage (e.g. in the tank) during the transition period.
Der Ottokraftstoff weist bevorzugt ein DVPE von 90 kPa oder weniger auf. Dieser Wert ist vornehmlich für Winterkraftstoffe vorteilhaft. Im Sommer sollte ein DVPE von 60 kPa nicht überschritten werden. In beiden Fällen sollte der Kraftstoff einen E70 Wert von 52 Vol.-% oder weniger aufweisen. Speziell ist es bevorzugt, dass der Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung die Erfordernisse eines Winterkraftstoffs nach DIN EN 228 (Stand: 2017-08) und/oder eines Sommerkraftstoffs nach DIN EN 228 (Stand: 2017-08) erfüllt.The petrol preferably has a DVPE of 90 kPa or less. This value is particularly advantageous for winter fuels. A DVPE of 60 kPa should not be exceeded in summer. In both cases, the fuel should have an E70 value of 52 vol.% Or less. It is particularly preferred that the petrol of the present invention meets the requirements of a winter fuel according to DIN EN 228 (status: 2017-08) and / or a summer fuel according to DIN EN 228 (status: 2017-08).
Zum Sicherstellen einer ausreichenden Niedertemperatureignung sollte der Ottokraftstoff bevorzugt eine Filtrierbarkeitsgrenze (CFPP) von -20 °C oder darunter aufweisen. Die CFPP ist stärker bevorzugt -25 °C oder darunter, -30 °C oder darunter, -35 °C oder darunter oder -40 °C oder darunter. Je nach Anwendungsgebiet (z. B. für Sommerkraftstoffe) sind auch höhere Werte zulässig, beispielsweise 0 °C und darunter oder -10 °C und darunter.To ensure adequate suitability for low temperatures, the petrol should preferably have a filterability limit (CFPP) of -20 ° C or below. The CFPP is more preferably -25 ° C or below, -30 ° C or below, -35 ° C or below or -40 ° C or below. Depending on the area of application (e.g. for summer fuels), higher values are permissible, for example 0 ° C and below or -10 ° C and below.
Der Cold Filter Plugging Point (CFPP, deutsch: Temperaturgrenzwert der Filtrierbarkeit oder Filtrierbarkeitsgrenze) beschreibt die Temperatur in °C, bei der ein Prüffilter nach EN 116 verstopft. Das Messverfahren stammt aus der Charakterisierung von Dieselkraftstoffen und wird für konventionelle Ottokraftstoffe normalerweise nicht angewendet. Es ist jedoch bei den vorliegenden Stoffgemischen sinnvoll und nötig, um zuverlässige Aussagen treffen zu können. Ebenso ist es bevorzugt, wenn der Ottokraftstoff bei einer Temperatur von -25 °C noch flüssig ist, d. h. dass bei dieser Temperatur keine festen Bestandteile beobachtet werden.The Cold Filter Plugging Point (CFPP, German: temperature limit of filterability or filterability limit) describes the temperature in ° C at which a test filter clogs according to EN 116. The measuring method comes from the Characterization of diesel fuels and is normally not used for conventional petrol. However, it is useful and necessary with the existing substance mixtures in order to be able to make reliable statements. It is also preferred if the petrol is still liquid at a temperature of -25 ° C, ie no solid components are observed at this temperature.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die Verwendung des oben beschriebenen Ottokraftstoffs als Kraftstoff für den Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung.The present invention also relates to the use of the gasoline described above as a fuel for the operation of internal combustion engines with spark ignition.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines Ottokraftstoffs, umfassend das Mischen von Dimethylcarbonat mit zumindest einem aus Methylformiat und Dimethoxymethan sowie optional mit zumindest einem aus Ethanol und Methanol und ferner optional mit weiteren Bestandteilen. Die Mischbestandteile können dabei die oben beschriebenen Verunreinigungen enthalten. Speziell kann Methylformiat Methanol als Verunreinigung enthalten und Ethanol kann Methanol und Wasser als Verunreinigung enthalten. Ebenso kann Ethanol vergällt eingesetzt werden und somit die nach EN15376 erlaubten Vergällungsmittel (Isobutanol, Isopropanol, Bitrex, Methyl-t-butylether, Ethyl-t-butylether) enthalten.The present invention also relates to a method for producing a petrol, comprising the mixing of dimethyl carbonate with at least one of methyl formate and dimethoxymethane and optionally with at least one of ethanol and methanol and also optionally with further constituents. The mixed components can contain the impurities described above. Specifically, methyl formate can contain methanol as an impurity and ethanol can contain methanol and water as an impurity. Ethanol denatured can also be used and thus contain the denaturants permitted according to EN15376 (isobutanol, isopropanol, Bitrex, methyl t-butyl ether, ethyl t-butyl ether).
Bevorzugt wird bei dem Mischen kein Methanol zugegeben. Speziell bedeutet dies, dass Methanol nicht absichtlich zugegeben wird, sondern allenfalls als Verunreinigung eingebracht wird.No methanol is preferably added during the mixing. Specifically, this means that methanol is not added deliberately, but is only introduced as an impurity.
Das Verfahren kann ebenso das Einmischen von weiteren Bestandteilen enthalten. Diese Bestandteile entsprechen dem Bestandteil D der obigen Mischung und die Zugabemengen sind demgemäß bevorzugt entsprechend dem jeweiligen oben angegebenen Gehalt in der Mischung. Insbesondere stellt das Verfahren bevorzugt einen Ottokraftstoff wie oben definiert her.The method may also include mixing other ingredients. These constituents correspond to constituent D of the above mixture and the addition amounts are accordingly preferably corresponding to the respective content of the mixture indicated above. In particular, the method preferably produces a gasoline fuel as defined above.
Der Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung kann überwiegend über die C1-Chemie aus nachhaltig gewonnenen Materialien hergestellt werden. Zudem verbrennt der Kraftstoff unter geringer Rußpartikelbildung, was ihn insbesondere im Hinblick auf die Smogbildung und Feinstaubbelastung interessant macht.The petrol of the present invention can be made primarily from C1 materials from sustainably sourced materials. In addition the fuel burns with little soot particle formation, which makes it particularly interesting with regard to smog formation and fine dust pollution.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Es ist anzumerken, dass die Beispiele lediglich Ausführungsformen der Erfindung darstellen und die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen begrenz ist. Nichtsdestotrotz können insbesondere die Zusammensetzungen und auch die Mengen einzelner Bestandteile, die in den Beispielen offenbart sind, herangezogen werden, um gemeinsam mit breiteren Definitionen in der allgemeinen Beschreibung neue Zusammensetzungsbereiche zu ergeben.The present invention is explained in more detail below with the aid of examples. It should be noted that the examples only represent embodiments of the invention and the invention is not limited to these specific embodiments. Nevertheless, the compositions and also the amounts of individual constituents disclosed in the examples can be used in particular in order to give new ranges of composition together with broader definitions in the general description.
Zusammensetzung aus Dimethylcarbonat (DMC, in den Fig. "C", Reinheit ≥99,8 %), Methylformiat (MF, in den Fig. "F", Reinheit >97 %, Rest Methanol) und ggf. Ethanol (EtOH, in den Fig. "E", Reinheit 99 %) wurden durch Vermischen der Bestandteile in den in Tabelle 2 gezeigten Mengenverhältnissen (Vol.-%) hergestellt und deren Eigenschaften bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt ("--" zeigt an, dass der betreffende Wert nicht bestimmt wurde).
Wie aus Tabelle 2-1 ersichtlich, zeigt die Mischung C60F35E5 besonders gute Eigenschaften bezüglich DVPE und E70. Generell liegen die Flammpunkte aller Mischungen mit minimal -13°C höher als die von Benzin (Flammpunkt: < -25°C) und bieten dadurch etwas mehr Sicherheit bezüglich unerwünschter Entflammung.
Es wurden Zusammensetzungen analog zu Beispiel 1 hergestellt und bezüglich ihrer Hydrolysebeständigkeit und ihrer Korrosionsneigung untersucht. Dazu wurden die Proben mit Wasser versetzt, so dass der Gesamtgehalt an Wasser 2 Vol.-% betrug. Anschließend wurden die Proben gemeinsam mit einer Schraubenfeder (Werkstoff gem. EN 10270-1 Typ SH) in einem geschlossenen Glasgefäß bei 50 °C für 4 Wochen gelagert.Compositions were prepared analogously to Example 1 and tested for their resistance to hydrolysis and their tendency to corrode. For this purpose, water was added to the samples so that the total water content was 2% by volume. The samples were then stored together with a coil spring (material according to EN 10270-1 type SH) in a closed glass vessel at 50 ° C for 4 weeks.
Die Schraubenfeder wurde nach den 4 Wochen begutachtet und bei Abwesenheit sichtbarer Korrosion (hervorgerufen durch bei der Hydrolyse entstandene Ameisensäure) wurde die Probe als "bestanden" bewertet. Die mit "bestanden" gewerteten Proben können somit als hochgradig hydrolysebeständig angesehen werden, da die extremen Bedingungen der Prüfung im realen Betrieb nicht zu erwarten sind. Speziell liegt der Wassergehalt üblicher Ottokraftstoffe gewöhnlich unter 0,1 Vol.-% (üblicherweise zwischen 600 und 800 ppm (m/m)).The coil spring was examined after the 4 weeks and in the absence of visible corrosion (caused by formic acid formed during the hydrolysis) the sample was rated as "passed". The samples rated "passed" can thus be regarded as highly hydrolysis-resistant, since the extreme conditions of the test cannot be expected in real operation. In particular, the water content of conventional petrol is usually below 0.1% by volume (usually between 600 and 800 ppm (m / m)).
Die Ergebnisse sind in einem Dreikomponentendiagramm nach Gibbs (
Es wurde herausgefunden, dass eine optimale Hydrolysebeständigkeit mit einem Ethanolgehalt von 10 Vol.-% sichergestellt werden kann, soweit der Gehalt an Methylformiat 40 Vol.-% nicht übersteigt. Die binären Mischungen C50F50 und C60F40 besitzen eine etwas verminderte Hydrolysestabilität (erste geringe Korrosionserscheinungen nach 1 Woche, nach 3 Wochen deutlich sichtbare Rostbildung unter den Messbedingungen).It has been found that optimum resistance to hydrolysis can be ensured with an ethanol content of 10% by volume, provided that the methyl formate content does not exceed 40% by volume. The binary mixtures C50F50 and C60F40 have a somewhat reduced hydrolysis stability (first slight signs of corrosion after 1 week, after 3 weeks rust formation clearly visible under the measuring conditions).
Es wurden Zusammensetzungen analog zu Beispiel 1 hergestellt und bezüglich ihres Dampfdrucks untersucht.Compositions were prepared analogously to Example 1 and examined for their vapor pressure.
Die Ergebnisse sind in einem Dreikomponentendiagramm nach Gibbs (
Der Ottokraftstoff kann also so eingestellt werden, dass er sich sowohl für den Einsatz im Sommer als auch im Winter und in der Übergangszeit eignet.The petrol can therefore be adjusted so that it is suitable for use in summer as well as in winter and in the transition period.
Es wurden Zusammensetzungen analog zu Beispiel 1 hergestellt und bezüglich ihrer Kältebeständigkeit untersucht.Compositions were prepared analogously to Example 1 and tested for their cold resistance.
Die Ergebnisse sind in einem Dreikomponentendiagramm nach Gibbs (
Es zeigt sich, dass eine exzellente Kältebeständigkeit über einen weiten Zusammensetzungsbereich gegeben ist.It shows that there is excellent cold resistance over a wide range of compositions.
Die Daten der
Die in
Analog zu Beispiel 1 wurde eine Zusammensetzung aus 50 Vol.-% DMC, 40 Vol.-% DMM und 10 Vol.-% EtOH (DMC50-DMM40-EtOH10) angefertigt. Die Mischung wies eine Kältebeständigkeit von mindestens -25 °C auf (d. h. bei -25 °C wurden noch keine festen Bestandteile beobachtet, CFPP liegt bei -40°C). Der Flammpunkt beträgt -16°C. Obwohl der DVPE bei 37,8°C mit ca. 45 kPa recht niedrig liegt, wird mit 54,2% ein relativ hoher E70-Wert gefunden. Die Eigenschaften der Zusammensetzung von Beispiel 5 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Zur Untersuchung der Rußpartikelbildung wurde ein ausgewählter Ottokraftstoff der vorliegenden Erfindung, nämlich DMC60-MF35-EtOH5 (60 Vol.-% DMC, 35 Vol.-% MF, 5 Vol.-% EtOH), sowie mehrere Mischungen von DMC mit einem konventionellen E5 Ottokraftstoff gemäß EN 228 zubereitet. Der Rußpunkt wurde nach ASTM D 1322 (2015) bestimmt. Je höher der Rußpunkt liegt, desto geringer ist die Rußbildung. Ab einem Rußpunkt von über 60 mm wird angenommen, dass keine Rußpartikelbildung stattfindet. In solch einem Fall können Spurenmengen an Ruß in den Verbrennungsgasen durch eine gelbe Flammfärbung erkannt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass bereits eine Beimischung von 50 Vol.-% DMC zu konventionellem Kraftstoff eine deutliche Verringerung der Rußbildungsneigung mit sich bringt. Aus weiteren Versuchen (nicht gezeigt) wurde gefunden, dass dieser Effekt durch die Anwesenheit von EtOH, MeOH, MF und/oder DMM nicht oder nicht wesentlich verschlechtert wird. Allenfalls bei Beimengung von mehr als 10 Vol.-% EtOH (vergällt) lässt sich eine Verringerung des Effekts feststellen. Bei der erfindungsgemäßen Probe Nr. 5 konnte mit dem verwendeten Verfahren keine Rußbildung nachgewiesen werden.It can be seen from Table 3 that an addition of 50% by volume of DMC to conventional fuel brings about a significant reduction in the tendency towards soot formation. From further experiments (not shown), it was found that this effect is not or not significantly worsened by the presence of EtOH, MeOH, MF and / or DMM. At most when adding more than 10 vol .-% EtOH (denatured) shows a reduction in the effect. In the case of sample No. 5 according to the invention, no soot formation could be detected using the method used.
Claims (15)
- Spark-ignition engine fuel composed of the following constituents A and B, optionally the following constituents C and optionally up to 10% by weight of one or more further constituents D, wherein the sum of the contents of the constituents A, B, C and D is 100% by weight:- constituent A: dimethyl carbonate- constituent B: methyl formate or a mixture of methyl formate and dimethoxymethane, wherein the constituent B contains at least 50% by volume of methyl formate,- constituent C: ethanol, methanol or a mixture of ethanol and methanol,
wherein the total content of methanol in the spark-ignition engine fuel is at most 1.75% by volume, the spark-ignition engine fuel contains at least 40% by volume and at most 70% by volume of the constituent A,
the spark-ignition engine fuel contains at least 30% by volume and at most 40% by volume of the constituent B. - Spark-ignition engine fuel according to Claim 1, wherein the content of the constituent D is 5% by weight or less, preferably 2% by weight or less.
- Spark-ignition engine fuel according to Claim 1 or 2, wherein the total content of methanol in the spark-ignition engine fuel is at most 1.00% by volume, preferably at most 0.50% by volume, at most 0.20% by volume or at most 0.10% by volume.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 3 which has a volatility index (VLI) of 1150 or less, wherein the volatility index is calculated from the dry vapour pressure equivalent, DVPE, measured according to DIN EN 13016-1 at 37.8°C in kPa and the evaporated fraction at 70°C, E70, measured according to DIN EN ISO 3405 in % (v/v) according to the following formula: VLI = 10*DVPE + 7*E70.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 4 which has a DVPE measured according to DIN EN 13016-1 at 37.8°C of 90 kPa or less, preferably 60 kPa or less.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 5, wherein the constituent B contains at least 70% by volume, at least 80% by volume, at least 90% by volume, at least 95% by volume, at least 97% by volume, at least 99% by volume or 100% by volume of methyl formate.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 6 which contains at least 45% by volume and at most 65% by volume of the constituent A.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 7 which has a filterability limit (CFPP) according to EN 116 of -20°C or below, preferably -25°C or below, -30°C or below, -35°C or below or -40°C or below.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 8 which contains 0% to 10% by volume of the constituent C.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 9 which contains at most 1.0% by volume, preferably at most 100 ppm (v/v) of hydrocarbons.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 10, wherein the total content of compounds having a direct C-C bond, save for ethanol, is at most 10.0% by volume, preferably at most 5.0% by volume, at most 2.5% by volume, at most 1.0% by volume, at most 0.2% by volume, at most 0.2% by volume or at most 0.1% by volume.
- Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 11 which has
a water content of at most 0.5% by volume, preferably at most 0.2% by volume or at most 0.1% by volume; and/or
a content of gasoline of at most 1% by weight, preferably at most 0.5% by weight or at most 0.1% by weight; and/or
a content of diesel fuels, such as for instance diesel EN590, paraffin diesel EN15490 and dimethyl ether, of at most 0.2% by weight. - Spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 12 which has an octane number RON of at least 90, preferably at least 95, at least 98, at least 100 or at least 105.
- Use of the spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 13 as a fuel for the operation of internal combustion engines with externally supplied ignition.
- Process for producing a spark-ignition engine fuel comprising mixing dimethyl carbonate with at least methyl formate and optionally dimethoxymethane and also optionally with one of ethanol and methanol and optionally with further constituents to obtain a spark-ignition engine fuel according to any of Claims 1 to 13.
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