IT9021705A1 - Composizione utile come additivo per carburanti e procedimento per la sua preparazione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale

La presente invenzione riguarda una composizione utile come additivo per carburanti per autotrazione ed un procedimento per la sua preparazione. Sono ben noti i tentativi fatti in anni recenti per sostituire i carburanti a base di derivati del petrolio con alcooli, specialmente alcooli metilico ed etilico, ottenuti ad esempio per fermentazione di prodotti vegetali.

Tuttavia tali tentativi non hanno finora avuto successo, mentre appare sempre più probabile ed attraente sotto il profilo energetico ed economico l’addizione di tali alcooli alle benzine in percentuali elevate.

in particolare l’uso di questi alcooli e loro derivati ad egual grado di ossigenazione viene in modo crescente proposto in sostituzione di piombo tetraetile e composti similari, in qualità di additivi per il controllo del numero di ottano richiesto per l’impiego come carburante nei motori a scoppio.

Attualmente i prodotti ossigenati utilizzati per incrementare il numero di ottano dei carburanti sono principalmente alcool metilico, alcool etilico, alcool tert- butilico, etere metil-tert-butilico (MBTE) ed etere etili-tert-butilico (ETBE).

Ad eccezione dell'alcool etilico, tutti gli altri composti dipendono dal carbone o dal petrolio per la loro preparazione, vale a dire da materie prime non rinnovabili, con gli evidenti inconvenienti. A sua volta l’alcool etilico, pur essendo principalmente prodotto da materie prime vegetali e quindi rinnovabili, presenta vari inconvenienti, non ultimo quello del basso rendimento energetico, specialmente se mescolato da solo anche in basse proporzioni con il carburante.

Riferendosi in particolare agli alcooli metilico ed etilico, (prescindendo dalla tossicità ben nota del primo di questi due composti), il loro impiego come additivi per incrementare il numero di otteni del carburante è anche ostacolato dalla loro tendenza a separarsi dalla miscela, in presenza di tenori anche minimi di umidità, come ad esempio l'umidità atmosferica che il carburante può facilmente assorbire.

Un ulteriore inconveniente degli additivi sopra citati risiede nella loro volatilità piuttosto elevata, che contrasta con la tendenza attuale (che trova riscontro anche in disposizioni di legge) ad abbassare la volatilità delle benzine per ridurre la contaminazione ambientale.

Scorra principale della presente invenzione è quello di fornire un additivo per incrementare il numero di ottani delle benzine che elimini gli inconvenienti sopra brevemente accennati.in modo industrialmente vantaggioso..

Tale scopo viene conseguito con una composizione costituita da :

(a) un alcool scelto tra gli alcooli propilico e butilico, lineari ed a catena ramificata;

(b) almeno il 5% in peso di un 2,2-dialcossipropano, in cui il gruppo alchilico contiene da 1 a 4 atomi di carbonio

Nella forma di realizzazione preferita della composizione secondo la presente invenzione la stessa consiste in una miscela ternaria comprendente alcool n-butilico ed almeno il 10% in peso, ancor più preferibilmente il 10-50% in peso, di una miscela di 2,2-dimetossipropano e 2,2-dietossipropano.

Si è infatti trovato che con la composizione secondo l’invenzione, in particolare con la miscela ternaria sopra individuata, oltre ad ottenere l’effetto primario desiderato, ossia l’incremento del numero di ottani della benzina, si elimina anche il fenomeno della smiscelazione, per cui la benzina può accettare percentuali anche molto alte di alcool senza pericolo di separazione in seguito ad assorbimento dell’umidità atmosferia o di altra origine.

Il procedimento per la preparazione della composizione secondo la presente invenzione, come verrà successivamente descritto, presente due vantaggi principali, vale a dire:

(i) La materia prima di partenza è un qualsiasi substrato saccarificabile e fermentabile, come ad esempio il melasso risultante dalla lavorazione della barbabietola, per cui si tratta di sostanze di recupero e di costo bassissimo.oltre che naturalmente di tipo rinnovabile.

(ii) La miscelazione dell'additivo con la bnzina può essere parte del processo di produzione dell’additivo stesso, per cui i costi industriali e le difficoltà di processo sono notevolmente ridotti.

Il procedimento secondo la presente invenzione prevede pertanto gli stadi seguenti:

1- fermentazione di un substrato fermentabile, ottenuto per saccarificazione di una biomassa con un ceppo idoneo per la saccarificazione, come ad esempio Clostridium butilicum.con ottenimento di una miscela di alcooli C2-C4 e di acetone;

2- estrazione con solvente, in particolare e preferibilmente con un taglio di benzina di base, del prodotto di fermentazione;

3- chetalizzazione catalitica della miscela in modo da trasformare l’acetone presente in 2,2-dialcossipropano, in particolare una miscèla di 2,2-dimetossie 2,2-dietossi-propano.

Il primo stadio avviene in condizioni di per se ben note, trattandosi di una normale fermentazione che porta ad una miscela che di regola contiene circa il 10% di alcool etilico, circa il 30% di acetone ed il resto è costituito da alcool butilico.

La miscela risultante dal primo stadio di fermentazione viene sottoposta ad estrazione con un opportuno solvente che è preferibilmente un taglio di benzina di base che consente la successiva addizione diretta al carburante di base da trattare.Essa possiede già in parte le proprietà richieste per quanto riguarda la funzione di incremento del numero di ottani, ma non può essere usata tal quale a causa del suo contenuto di acetone che va a scapito della volatilità (troppo bassa per l'uso in una benzina) e del solo parziale incremento del numero di ottani.

Il terzo stadio prevede appunto che la fase estratta venga sottoposta a chetalizzazione catalitica in colonna contenente un catalizzatore acido, come ad esempio una resina scambiatrice anionica forte in forma H<+>,mordenite in forma H<+>,zeolite Y in forma H<+>, ossidi di titanio e zirconio previamente trattati con acido solforico sottoposti a successiva calcinazione per ottenere i cosiddetti superacidi e simili; questa reazione viene effettuata previa aggiunta della quantità di metanolo e/o etanolo necessaria per raggiungere l’equivalenza molecolare tra i suddetti alcooli presenti nella miscela e l'acetone.

Con il trattamento catalitico l’acetone viene convertito in 2,2-dimetossipropano e 2,2-dietossipropano e, operando opportunamente sulle quantità aggiunte di metanolo e/o etanolo, è possibile controllare il rapporto tra i due componenti anzidetti e di conseguenza ottimizzare le caratteristiche dell’additivo finale, specialmente dal punto di vista della volatilità, tenuto conto che i rispettivi punti di ebollizione sono di 83°C e 114°C.

La miscela finale risultante dal trattamento catalitico, contenente i componenti anzidetti in soluzione in benzina base oppure in un opportuno solvente, viene direttamente miscelata con le benzine normali per ottenere il numero di ottano desiderato, senza pericolo di smiscelamento anche quando le benzine stesse sono addizionate di percentuali notevoli di alcooli.

Resta inteso che la composizione secondo la presente invenzione può anche essere separata dal solvente di estrazione ed utilizzata tal quale, in luogo dell’alcool etilico e di altri alcool con notevoli vantaggi energetici, di rendimento del carburante, di manipolazione e di conservazione.

Claims (9)

1. Rivendicazioni 1. Composizione utile come additivo per carburanti per autotrazione caratterizzata dall'essere costituita da: (a) un alcool scelto tra gli alcooli propilico e butilico, lineari ed a catena ramificata; (b) almeno il 5% in peso di un 2,2-diaIcossipropano, in cui il gruppo alchilico contiene da 1 a 4 atomi di carbonio.
2. 2. Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di essere una miscela ternaria costituita da alcool n-butilico ed almeno il 10% in peso di una miscela di 2,2-dimetossipropano e 2,2-dietossipropano.
3. 3. Composizione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta miscela di 2,2-dimetossipropano e 2,2-dietossipropano è presente in quantità del 10-50% in peso della composizione.
4. 4. Composizione secondo ognuna delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere sotto forma disciolta in benzina base.
5. 5. Composizione secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di essere addizionata a benzina base a sua volta addizionata di alcool etilico.
6. 6. Procedimento per la preparazione della composizione secondo le rivendicazioni 1-4, caratterizzato dagli stadi seguenti: a- fermentazione di un substrato fermentabile, ottenuto per saccarificazione di una biomassa con un ceppo idoneo per la saccarificazione, con ottenimento di una miscela di alcooli C1-C4 e i acetone; b- estrazione con solvente del prodotto di fermentazione; c- chetalizzazione catalitica della miscela in modo da trasformare l’acetone presente in 2,2-dialcossipropano,
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta fermentazione viene effettuata con ottenimento di una miscela comprendente etanolo, acetone ed n-butanolo.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 6,caratterizzato dal fatto che detta miscela risultante dalla fermentazione viene estratta con un taglio di benzina di base.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta chetalizzazione viene effettuata con un catalizzatore acido, previa aggiunta alla miscela risultante dallo stadio (b) di metanolo e/o etanolo nelle proporzioni adatte ad ottenere nella composizione finale il rapporto desiderato tra 2,2-dimetossipropano e.2,2-dietossipropano.