NO333908B1 - Motordrivstoff for diesel, gassturbin og turbojetmotorer, omfattende minst fire forskjellige oksygenholdige funksjonelle grupper valgt fra alkohol, eter, aldehyd, keton, ester, uorganisk ester, acetal, epoksid og peroksid - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen omhandler et motordrivstoff for diesel-, gass- turbin- og jetmotorer, inkludert standardmotorer omfattende en blanding av organiske forbindelser inneholdende bundet oksygen og eventuelt en hydrokarbonfraksjon. Drivstoffet er en stabil homogen væske ved atmosfærisk trykk og normal omgivelsestemperatur, og oppnår en reduksjon av skadelige forurensinger i eksosemisjonene fra motorene. Organiske forbindelser inneholdende oksygen, hvilke forbindelser bidrar til minst totalt fire forskjellige oksygenholdige funksjonelle grupper, anvendes i drivstoffsammensetningen. Totalkonsentrasjonen av organiske forbindelser inneholdende bundet oksygen i drivstoffsammensetningen varierer generelt fra 5% til 100% drivstoffsammensetningens totalvolum, og konsentrasjonen av hydrokarbonforbindelsene varierer, tilsvarende fra 95% til 0% drivstoffsammensetningens totalvolum.

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler motordrivstoff for diesel-, gassturbin- og turbojetmotorer og spesielt for standardmotorer, hvilket motordrivstoff inkluderer drivstoffssammensetninger av organiske forbindelser inneholdende bundet oksygen og eventuelt også hydrokarbonforbindelser. I tillegg omhandler oppfinnelsen motordrivstoff for slike motorer og spesielt dieselmotorer, i hvilke drivstoffssammen-setningen utgjør en stabil homogen væske ved et trykk og en omgivelsestemperatur, som normalt er driftsbetingelser for motorene.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Problemet med reduksjonen av forurensinger i avgassemisjonene fra dieseldrevne motorer er en utfordring for det moderne samfunn. Det foreslås å erstatte dieselolje som drivstoff for kjøretøyer, som representert ved for eksempel EN 590 og nr. 2 dieselolje og lignende, på grunn av miljømessige årsaker og også på grunn av dens virkninger på helse. Internasjonale avtaler tilveiebringer den progressive til-strammingen av kravene vedrørende mengden toksiske produkter som resulterer fra forbrenningen av motordrivstoff i avgassemisjonene fra kjøretøyer og andre maskiner som anvender dieselmotorer. I landene i Den europeiske union og i USA trer kravene i trinn II i kraft og begynner i år 2002. Kravene stipulerer signifikante reduksjoner av karbonmonoksid (CO), blandinger av hydrokarboner og nitrogenok-sider (HC + NOx) og partikler i avgassemisjonene fra dieselmotorer.

Videre er det moderne samfunn opptatt av skaden på den globale balansen av karbondioksid i atmosfæren, som er knyttet til den intensive forbrenning av petrole-umsprodukter, kull og fossil gass. Skaden på karbondioksidbalansen i atmosfæren forårsaker global klimaoppvarming og haren negativ påvirkning på naturen på pla-neten vår.

I denne forbindelse er utviklingen av motordrivstoff for motorer oppnådd fra fornybare planteressurser av reell betydning.

Den økende interesse for beskyttelsen av miljøet og for strengere standarder i innholdet av skadelige komponenter i avgassemisjoner tvinger industrien presserende til å utvikle forskjellige alternative drivstoffer som forbrennes renere.

Det eksisterende globale forråd av kjøretøyer og maskineri med standard diesel-, gassturbin- og turbojetmotorer tillater på det nåværende tidspunkt ikke den full-stendige eliminering av, som et motordrivstoff, hydrokarbonblandinger oppnådd fra minerale ressurser, slik som fra råolje, kull- og naturgass. Et eksempel på en slik hydrokarbonblanding er dieselolje.

På den andre side er det mulig å erstatte en del av hydrokarbonene i motordrivstoff, slik som dieselolje med andre organiske forbindelser som tilveiebringer renere emisjonseksos og ikke ugunstig påvirker motorytelse. Bensiner omfattende oksygenholdige forbindelser blir på det nåværende tidspunkt i stor grad anvendt. Det er for eksempel også kjent at erstatningen i motordrivstoff av 15 % av dieseloljen med alkohol tilveiebringer renere eksos og akseptabel kraft uten modifikasjon av eksisterende dieselmotorer.

Problemet med anvendelse av de mest allment tilgjenglige og billige alkoholer, metanol og etanol, som en del av et motordrivstoff er imidlertid at disse forbindelsene er ublandbare med diesel- og bensindrivstoffer. Potensielt skulle alkoholer og andre oksygenholdige forbindelser gi miljømessig rene forbrenningsprodukter. Forbren-ningsprosessen i motorer er imidlertid et ekstremt komplisert fenomen, som blir påvirket ikke bare av sammensetningen av drivstoffet, men også av de fysikalske parametere av drivstoffet og, innledende av væskens homogenitet.

Brukbarheten og egenskapene til petroleumsdieselfraksjonsblandinger med etanol ble rapportert for lenge siden, slik som i Technical Feasibility of Diesohol, ASAE Pa-per 79-1052, 1979. Det ble i den artikkelen understreket at hovedproblemet med anvendelsen av et slikt drivstoff er dens tendens til faseseparasjon. Videre blir slik faseseparasjon signifikant påvirket av nærværet av vann i systemet. Ved 0 °C forårsaker et vanninnhold på kun 0,05 % separasjon av motordrivstoff bestående av 99 % diesel og 0,95 % etanol.

Det er vidt kjent at NOx-emisjon kan reduseres ved å redusere forbrenningstempe-raturen. En måte å oppnå redusert forbrenningstemperatur på er å tilsette vann til drivstoffet eller å separat injisere vann i forbrenningskammeret.

Ved tilsetting av vann vil faseseparasjon imidlertid forekomme i de fleste drivstoff-systemer, spesielt ved lavere temperaturer, dvs. for eksempel under 0°C. EP-A-

0 014 992 (BASF) og US patent nr. 4.356.001 (til W. M. Sweeney) tilskriver problemet med vann i drivstoffsammensetningen ved å inkludere polyetere og/eller acetaler med eller uten metanol eller etanol i drivstoffet. Når en formulerer drivstoffsammensetninger ifølge patentet, vil en imidlertid finne at de forbedrede vann-

toleransene ikke er tilstrekkelige i et bredere temperaturområde. Emisjonen av CO, hydrokarboner og sot fra slike drivstoffer er påfallende høyere enn akseptabelt.

Det er kjent at alkoholholdige drivstoffer tilveiebringer relativt lave emisjoner av karbon, karbonoksid og hydrogenoksid (Johnson R.T., Stoffer J.O., Soc. Automot. Eng. (Spee. Publ.) 1983, S.P. 542, 91-104).

En signifikant del av utviklingene innen feltet av hybriddieseldrivstoffer er dedikert til dannelsen av mikroemulsjoner. Mikroemulsjoner er termisk stabile kolloide dis-persjoner i hvilke partikkeldiameteren er i størrelsesorden 20-30 Å. I 1977 foreslo Backer å anvende overflateaktive forbindelser for å danne mikroemulsjoner av alkoholer og hydrokarboner (GB patent nr. 2.002.400, utstedt 12. juli 1977). Senere ble andre emulgatorer foreslått for de samme formål (GB patent nr. 2.115.002 utstedt 1. februar 1982; US patent nr. 4.509.950 utstedt 24. mars 1985; US patent nr. 4.451.265 utstedt 21. april 1984 og europeisk patent nr. 475.620 publisert 18. mars 1992).

Det er mulig å oppnå en homogen sammensetning av dieseldrivstoffer ved å inkor-porere forskjellige alkoholer og deres blandinger. I det franske patent nr. 2453210 publisert 31. oktober 1980, for å oppnå en homogen væske som inkorporerer hydrokarboner og metanol, er det foreslått å tilsette også primære alifatiske mettede alkoholer av lineære og forgrenede strukturer som har fra 8 til 15 karbonatomer eller blandinger av slike alkoholer. Unngåelsen av separasjon av hybriddrivstoffet som inkorporerer alkoholblandingen tillater utviklingen dekket av europeisk patent nr. 319060 publisert 7. juni 1989.

Studiet av ytelseskarakteristikkene av hybriddrivstoffene bekrefter muligheten for deres anvendelse for driften av dieselmotorer (Mathur H.B., Babu M.K. Indian Inst. Techn. Journ. Therm. Eng., 1988, 2(3), s. 63-72. Haschimoto, K., et al., Journ. Jap. Petrol. Inst., 1996, v. 39, N2, s. 166-169).

I WO95/02654 (publisert 26. januar 1995) for å oppnå en homogen drivstoffblan-ding foreslår patentinnehaverne anvendelse av en formulering inneholdende opp til 20 % av totalvolumet av etanol og/eller n-propanol, opp til 15 % av totalvolumet av fettsyre og/eller organisk ester, og resten en hydrokarbonvæske. Patentet tilveiebringer eksempler på sammensetninger i hvilke oleinsyre så vel som forskjellige organiske estere anvendes i tillegg til diesel, etanol og propanol.

Ifølge WO95/02654 sies det at alle eksemplene illustrerer drivstoffsammensetninger som har en enkelt fase. Dette sies for å demonstrere effektiviteten ved anvendelse av visse mengder fettsyrer og/eller organiske estere, så vel som deres blandinger, for å oppnå homogene væsker som inkorporerer diesel og lavalkylalko-holer i tillegg til de nevnt over. Patentet fastslår imidlertid ikke temperaturgrenser for stabilitet av de oppnådde drivstofformuleringer, og er stilltiende angående hvor-dan nærværet av vann påvirker deres stabilitet. På den andre side er det kjent at stabiliteten av blandinger av lavere alkoholer og diesel er en av hoveddriftsegen-skapene til slike drivstoffer. Det fastslås i WO95/02654 at undersøkelser om mange sammensetninger i forskjellige standard dieselmotorer ikke viste en reduksjon i energi og effektivitet i drivstoffet. Det sies imidlertid ingen ting angående innholdet i avgassemisjonene fra forskjellige motorer som anvender de foreslåtte drivstofformuleringer. Den eneste kommentaren i så henseende er at anvendelsen av etanol-blandingen over mange måneder i motoren til en Yale gaffeltruck (modell GDP 050 RUAS) Mazda XA sannsynligvis var mer akseptabel med hensyn til betingelsen av luften på innsiden av lageret hvor gaffeltrucken ble operert.

Oppsummering av oppfinnelsen

Sammenfatningsvis er oppfinnelsen gjort rede for slik som er definert i vedføyde kravsett.

Ulempene nevnt med drivstoffsammensetningene i tidligere teknikk blir eliminert ved å tilveiebringe en drivstoffsammensetning som angitt i krav 1.

Sammensetningen oppnådd slik vil danne et homogent flytende drivstoff som er tolerant for nærvær av vann over et vidt temperaturområde. Anvendelse av de

oppfinneriske motordrivstoffer som en erstatning for et ordinært motordrivstoff for drift av en standard motor demonstrerer betraktelig reduksjon i forurensinger i eksosemisjonene, inkludert emisjoner av NOxog partikler. Videre reduserer anvendelsen av komponenter oppnådd fra fornybare råmaterialer emisjon til atmosfæren av overskuddet karbondioksid.

Ifølge oppfinnelsen blir et drivstoff tilveiebrakt som kan anvendes i eksisterende, standard motorer, inkludert dieselmotorer, fordelaktig uten noen endringer i driv-stoffinjeksjonssynkronisering, ventiltidsinnstilling og ventilåpningstid. Det er derfor mulig å skifte mellom konvensjonelle drivstoffer og drivstoffer ifølge foreliggende oppfinnelse uten motormodifikasjon. En slik egenskap er av stor praktisk verdi.

I motsetning til et stort antall drivstoffsammensetninger i tidligere teknikk som har blitt anvendt for å erstatte di esel drivstoff delvis eller totalt, spesielt slike sammensetninger inneholdende karboksylsyrer, er drivstoffet ifølge foreliggende oppfinnelse grunnleggende ikke-korrosivt.

En ytterligere fordel med foreliggende oppfinnelse er at på grunn av fleksibiliteten av drivstoffsammensetningen er det mulig å tilpasse denne for å ta fordel av de nåværende priser på et gitt tidspunkt av de spesifikke bestanddeler, eller til og med erstatte enhver bestanddel for å produsere et billigere drivstoff hvis ønsket. Det er for eksempel mulig å la prisen og tilgjengeligheten av alle de anvendte hydrokarbonene styre innholdene i drivstoffsammensetningene.

Mest fordelaktig er det at fremgangsmåtene for å fremstille drivstoff ifølge foreliggende oppfinnelse ikke krever noen kraftig blanding av bestanddelene, slik som i tidligere teknikk. Følgelig er ingen intensiv røring av blandingen krevd for å oppnå en homogen drivstoffsammensetning ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir derfor en homogen drivstoffsammensetning som tilveiebringer effektiv drift av diesel, gassturbin og turbojetmotorer, inkludert standardmotorer og redusert emisjon av forurensinger i eksosemisjonen oppnådd ved å anvende oksygenholdige forbindelser omfattende minst fire oksygenholdige funksjonelle grupper, hvori gruppene kan medvirkes til av enhver kombinasjon av to eller flere forskjellige oksygenholdige forbindelser, hver av disse inneholder minst en av gruppene, foretrukket ved anvendelse av minst fire typer organiske forbindelser som er forskjellige i funksjonelle grupper inneholdende bundet oksygen.

Foreliggende oppfinnelse er blant annet basert på å anvende ovennevnte kombinasjon av organiske forbindelser inneholdende bundet oksygen, med eller uten hydrokarboner som et motordrivstoff, for å danne en homogen væske ved omgivelsestemperatur og vanlig trykk i miljøet som motoren blir operert i. Når anvendt som et motordrivstoff, tilveiebringer ovennevnte kombinasjon av de organiske forbindelsene inneholdende bundet oksygen og eventuelt hydrokarboner, den krevde driftska-rakteristikken av nevnte motorer, og en overraskende redusert mengde forurensinger i eksosemisjonene.

Det har overraskende blitt funnet at, hvis brakt til temperaturer under tåkepunktet eller temperaturer over det begynnende kokepunkt, slik at en faseseparasjon vil forekomme, vil de oppfinneriske drivstoffsammensetninger deretter re- homogeniseres, når tillatt å returnere til temperaturer innen temperaturområdet mellom tåkepunktet og det innledende kokepunkt for den spesifikke drivstoffsammensetning.

Ifølge oppfinnelsen omfatter et motordrivstoff minst fire forskjellige oksygenholdige funksjonelle grupper inneholdt i minst fire organiske forbindelser, hvori oksygenet kan være bundet i enhver av de følgende funksjonelle grupper:

og eventuelt hydrokarbonforbindelser.

Den oppfinneriske motordrivstoffsammensetningen for diesel, turbojet og jetmotorer, inkludert standardmotorer, har redusert emisjon av forurensinger og omfatter en oksygenholdig organisk komponent inneholdende en alkohol, en eter, en ester, og minst én av et aldehyd, et keton, en uorganisk syreester, en acetal, et epoksid og peroksid og eventuelt en hydrokarbonkomponent.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Generelt er den oksygenholdige organiske forbindelseskomponenten til stede i mengder fra omkring 5 % til 100 % basert på totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen og, når til stede, blir hydrokarbonkomponenten anvendt i mengder fra 0 til omkring 95 %, basert på totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen.

Generelt er motordrivstoffsammensetningen foretrukket stabil ved atmosfærisk trykk over et temperaturområde fra en tåketemperatur og så lavt som omkring

-35 °C til en begynnende koketemperatur på omkring 180 °C.

Den foretrukne homogene motordrivstoffsammensetningen har et tåkepunkt ikke høyere enn omkring -50 °C og et innledende kokepunkt ikke lavere enn omkring 50 °C.

Motordrivstoffsammensetningen utviser foretrukket minst en, mer foretrukket en del og mest foretrukket alle de følgende egenskaper:

(i) tetthet ved 20 °C ikke mindre enn 0,775 g/cm<3>; (ii) tåketemperaturene er ikke høyere enn 0 °C ved atmosfærisk trykk; (iii) stabil ved atmosfærisk trykk fra tåketemperatur 0°C til innledende koke punkt på 50 °C; (iv) væskemengder fordampet ved koking ved atmosfærisk trykk; - ikke mer enn 25 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ikke høyere enn 100 °C; - ikke mer enn 35 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 150 °C; - ikke mer enn 50 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 200 °C; - ikke mindre enn 98 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 400 °C, passende ikke høyere enn 370 °C og foretrukket ikke høyere enn 280 °C; (v) forbrenningsvarme på oksidasjon av oksygen ikke mindre enn 39 MJ/kg;

(vi) selvantennelsestemperatur fra 150 °C til 300 °C.

(vii) evne til å oppta minst 1 % vann på volumbasis.

Motordrivstoffsammensetningen blir foretrukket fremstilt ved suksessivt å introdusere komponentene i motordrivstoffsammensetningen i et drivstoff reservoar ved samme temperatur, ved å begynne med komponenten som har den laveste tetthet ved den temperaturen og å terminere med komponenten som har den høyeste tetthet ved den temperaturen.

En tyngre hydrokarbonfraksjon blir typisk anvendt i kombinasjon med de oksygenholdige komponentene. Den anvendte hydrokarbonfraksjonen er generelt enhver hydrokarbonblanding, slik som en petroleumsfraksjon, som møter ASTM-spesifikasjoner for dieseldrivstoff. Avhengig av grad, vil faktiske hydrokarbonfraksjoner variere. Nr. 2 dieseldrivstoff, som har sin europeiske motpart i EN 590 dieseldrivstoff, blir mest vanlig anvendt i kommersielle og landbrukskjøretøyer og økende i private kjøretøyer. Selvsagt kunne andre hydrokarbonfraksjoner lettere enn dieselfraksjonen, inkludert kerosen, så vel som fraksjoner tyngre enn dieselfraksjonen, inkludert gassolje og drivstoffolje, anvendes i foreliggende motordrivstoff for å erstatte dieselfraksjonen.

Hydrokarbonkomponenten av foreliggende motordrivstoffsammensetning, når anvendt, er foretrukket en dieselfraksjon. Dieselfraksjonen er foretrukket en blanding av en dieselolje og hydrokarbonfraksjonen lettere enn dieseloljen. Det er også mulig å anvende en hyd roka rbonvæske oppnådd fra et fornybart råmateriale som en komponent av motordrivstoffet for dieselmotorer. Det er foretrukket å anvende hydrokarbonvæske oppnådd fra terpentin eller kolofonium, så vel som hydrokar-bonvæsker produsert ved å prosessere oksygenholdige forbindelser.

Hydrokarbonkomponenten av motordrivstoffet for dieselmotorer, når anvendt, kan produseres fra syntesegass, eller naturgass og kull.

Foretrukket er minst en av metanol eller etanol og, eventuelt produkter avledet fra metanolen og/eller etanolen til stede i den oksygenholdige forbindelseskomponenten. Komponentene av motordrivstoffet kan inneholde forurensinger som reduserer tiden og kostnaden av å prosessere komponentene for anvendelse i drivstoffet.

Mengder i størrelsesorden 1 % vann basert på totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen være til stede uten å signifikant uønsket påvirke egenskapene og homogeniteten av motordrivstoffsammensetningene. Følgelig trenger ikke komponenter og hydrokarbonfraksjoner kommersielt tilgjengelige som inneholder vann nødvendigvis å behandles for å fjerne vann før inkorporering i motordrivstoffet.

Det er også et foretrukket trekk med oppfinnelsen at den oksygenholdige organiske forbindelseskomponenten blir anvendt fra en fornybar planteressurs.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen for en drivstoffsammensetning som tilveiebringer en kortere forsinkelsesperiode i anvendelsen av motordrivstoffet, har de organiske forbindelsene inneholdende bundet oksygen foretrukket en lineær eller sparsomt forgrenet molekylstruktur.

Ifølge en annen foretrukket utførelse av oppfinnelsen for en drivstoffsammensetning inneholdende organiske forbindelser inneholdende bundet oksygen med en forgrenet molekylstruktur for at driftseffektiviteten ikke skal reduseres, er temperaturen for selvantenning av motordrivstoffsammensetningen mellom omkring 150 °C og 300 °C.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen er en drivstoffsammensetning tilveiebrakt for effektiv drift av motorer og viser reduksjon av forurensinger i eksosemisjonene, uten tilsettingen av hydrokarboner. For dette formål blir kun de organiske forbindelsene som inneholder bundet oksygen anvendt.

Foreliggende motordrivstoffsammensetning kan benyttes under betingelser av en-ten redusert og/eller økt omgivelsestemperatur med tilstrekkelig driftseffektivitet.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer en oksygenholdig komponent de krevde smørende egenskaper av motordrivstoffet, som er spesielt viktig for passende drift av dieselmotor.

Ifølge en annen foretrukket utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer en oksygenholdig komponent reduksjon av avsetninger i motorens forbrenningskammer.

Den oksygenholdige komponenten i motordrivstoffet ifølge oppfinnelsen består av oksygen-inneholdende organiske forbindelser som samlet utviser minst fire oksygen-inneholdende funksjonelle grupper, hvor nevnte grupper er (i) alkoholer, (ii) etere, (iii) organiske syreestere og (iv) minst en av aldehyd, keton, uorganisk ester, acetal, epoksid og peroksid ifølge krav 1.

Drivstoffsammensetningen omfatter ifølge oppfinnelsen minst en forbindelse av hver av de forskjellige klassene inkludert i (i) til (iv) over.

Blandinger av alkoholder, slik som (i) etanol og butanol (ii) etanol, propanol og heksanol, (iii) metanol og etanol, (iv) etanol, butanol og heksanol og (v) etanol, propanol, butanol, pentanol, etyl-heksanol, og trimetylnonanol og lignende kan foretrukket anvendes som alkoholkomponenten. Videre kan blandinger av etere, og blandinger av organiske estere også benyttes for henholdsvis eterne eller organisk esterkomponent, med tilfredsstillende resultater. På lignende måte kan blandinger av enhver av acetaler, epoksider, peroksider, aldehyder, ketoner og uorganiske estere anvendes for slike komponenter.

Når tre eller færre forskjellige klasser oksygenholdige komponenter anvendes for å danne foreliggende motordrivstoffsammensetning for dieselmotorer har det blitt funnet at det er vanskelig å lett danne et homogent, enkeltfaset drivstoff. For eksempel når dieselolje kombineres med etanol, oleinsyre og isopropyloleat som en sammensetning 10 ifølge WO95/02654 ved å tilsette dieseloljeetanol, oleinsyre og isopropyloleat, og blandingen blir tillatt å stå i en time, blir en multifasesammen-setning generelt observert. Faseseparasjonen forsvinner kun ved vesentlig risting. I foreliggende oppfinnelse hvor fire forskjellige klasser oksygenholdige forbindelser blir anvendt og komponentene blir blandet i rekkefølgen av økende tetthet og blandingen tillatt å stå i minst en time, blir i motsatt fall en enkeltfaseblanding oppnådd uten behovet for ekstern blanding.

Den oksygenholdige forbindelsen kan inkludere en alkohol. Generelt blir alifatiske alkoholer, foretrukket alkanoler og blandinger derav anvendt. Mer foretrukket blir alkanoler med den generelle formel R-OH i hvilken R er alkyl med 1 til 10 karbonatomer, mest foretrukket 2 til 8 karbonatomer, slik som etanol, n-, iso- eller sec-butyl eller amylalkohol, 2-etylheksanol eller 2,6,8-trimetyl-4-nonanol anvendt.

Drivstoffadditivet kan inkludere et aldehyd med den generelle formel er et Ci-Cs-hydrokarbon.

hvor R

Foretrukne aldehyder inkluderer formaldehyd, etylaldehyd, butylaldehyd, isobuty-laldehyd og etylheksylaldehyd.

Drivstoffadditivet kan inkludere et keton med den generelle formel

hvori

R og Ri hver er en Ci-C8

hydrokarbonresidu, den samme eller forskjellig eller, sammen danner en syklisk ring, totalantallet karbonatomer i R og Ri er 3 til 12. De foretrukne ketoner ifølge oppfinnelsen inkluderer isobutylketon, etylamylketon, carvon og menton.

Eterdrivstoffadditivet inkluderer foretrukket en monoeter, en dieter og/eller en cyk-loeter. En foretrukket eter har den generelle formel R-O-R' hvori R og R' er de samme eller forskjellige og begge er en C2-Ci0hydrokarbongruppe eller danner sammen en cyklisk ring. Generelt er lavere (C4-C8/) dialkyletere foretrukket.

Det totale antall karbonatomer i eteren er foretrukket fra 8 til 16.

Typiske monoetere inkluderer dibutyleter, tert-butyl isobutyleter, etylbutyleter, dii-soamyleter, diheksyleter og diisooktyleter. Typiske dietere inkluderer dimetok-sypropan og dietoksypropan. Typiske cykloetere inkluderer cykliske mono-, di- og heterocykliske etere som dioksan, metyltetrahydrofuran, metyltetrahydropyran og tetrahydrofurfurylalkohol.

Esteradditivet kan være en ester av en organisk syre med den generelle formel

hvor R og R' er de samme eller

forskjellige. R og R' er foretrukket hydrokarbongrupper. Foretrukket Ci-C8alkylestere av C1-C22mettede eller umettede fettsyrer. Typiske estere inkluderer etylfor-mat, metylacetat, etylacetat, propylacetat, isobutylacetat, butylacetat, isoamyla-cetat, oktylacetat, isomaylpropionat, metylbutyrat, etylbutyrat, butylbutyrat, ety-loleat, etylkaprylat, rapsfrøolje metylester, isobornylmetakrylat og lignende.

Acetaldrivstoffadditivet kan ha den generelle formel:

RCH(OR')2

hvori R er hydrogen eller hydrokarbyl, foretrukket lavere alkyl, dvs. (C1-C3) og R' er C1-C4alkyl, slik som metyl, etyl eller butyl. Typiske acetater inkluderer formaldehyd dimetylacetal, formaldehyddietylacetal, acetaldehyddietylacetal og acetaldehyddi-butylacetal.

Den oksygenholdige forbindelse ifølge oppfinnelsen kan være en uorganisk syreester som er en organisk ester av en uorganisk syre. En typisk uorganisk syre er salpetersyre og den organiske gruppen kan være hydrokarbyl, foretrukket alkyl eller alicyklisk. Typiske eksempler på den uorganiske syreester inkluderer cyklohek-sylnitrat, isopropylnitrat, n-amylnitrat, 2-etylheksylnitrat og isoamylnitrat.

Den oksygenholdige forbindelse kan være et organisk peroksid. Typiske organiske peroksider er av formelen R-O-O-R' hvor R og R' begge er den samme eller forskjellig og kan være for eksempel alkyl eller oksygensubstituert alkyl, slik som alkanoisk. Eksempler på organiske peroksider inkluderer tert-butyl hydroperoksid, tert-butyl peroksyacetat og di-tert butylperoksid.

Den oksygenholdige forbindelse kan være et organisk epoksid. Typiske organiske epoksider har den generelle

formel

hvor R og R' er Ci-C2, og er den samme eller

forskjellig og er hydrokarbyl, foretrukket alkyl og alkanoisk. Typiske epoksider inkluderer l,2-epoksy-4-epoksy etylcykloheksan, epoksidert metylester av tallolje, etyl heksy lg lysidy leter.

De oksygenholdige drivstoffadditivene blir anvendt i effektive mengder for å tilveiebringe et homogent motordrivstoff og et effektivt drivstoff som har reduserte emisjoner. Vanligvis blir et minst omkring 5 volum% oksygenholdig additiv anvendt. Videre kan et fullstendig hydrokarbonfritt drivstoff som er 100 % oksygenholdig komponent anvendes.

Minimumsmengden av enhver av de minst fire funksjonelle gruppene, beregnet som totalvolumet av forbindelsen(e) som utviser den spesielle gruppen, skulle ikke være lavere enn 0,1 %, passende ikke lavere enn 0,5 % og foretrukket ikke lavere enn 1% av totalvolumet av drivstoffsammensetningen.

Generelt blir alkoholen foretrukket anvendt i mengder fra omkring 0,1 til 35 volum%; aldehydet i mengder fra omkring 0 til 10 volum%, eteren i mengder fra omkring 0,1 til 65 volum%, den organiske esteren i mengder fra omkring 0,1 til 20 volum%, acetalen i mengder fra 0 til 10 volum%, den uorganiske esteren i mengder fra omkring 0 til 2 volum%, peroksidet i mengder fra omkring 0 til 2 volum%, og epoksidet i mengder fra omkring 0 til 10%, selv om større og mindre mengder kan anvendes avhengig av de spesielle forhold for en gitt motordrivstoffsammensetning anvendbar i en dieselmotor.

Alkoholen eller enhver annen komponent i drivstoffsammensetningen kan være tilstede deri som et biprodukt inneholdt i enhver av de andre komponentene.

De organiske forbindelsene inneholdende bundet oksygen kan avledes fra fossilba-serte kilder eller fra fornybare kilder som biomasse.

Claims (20)

1. En stabil homogen motordrivstoffsammensetning for standard diesel-, gassturbin- og jetmotorer, med forbedret vanntoleranse og som resulterer i redusert emisjon av forurensinger omfattende, på volumbasis: (a) fra 5 % til 100 % av en komponent bestående av oksygenholdige organiske forbindelser som alt i alt utviser minst fire forskjellige oksygenholdige funksjonelle grupper, nevnte grupper er i) en alkohol, (ii) en eter, (iii) enn organisk ester gruppe, og (iv) minst én av følgende: aldehyd, keton, ester, uorganisk ester, acetal, epoksid og peroksidgrupper, hvori nevnte minst fire grupper bidras til med minst fire typer av organiske forbindelser som er forskjellige i funksjonelle grupper som inneholder bundet oksygen, og den minst mengden av en hvilken som helst av nevnte grupper, beregnet som det totale volumet av de(n) forbindelsen(e) som utviser den særskilte gruppen, ikke er lavere enn 0,1 % av det totale volumet av drivstoffsammensetningen, nevnte forbindelser velges fra: Ci-Cioalkoholer og/eller 2,6,8-trimetyl-4-nonanol, aldehyder med den generelle formel

hvor R er et Ci-C8hydrokarbonresidu, ketoner med den generelle formel

hvori R og Ri begge er en Ci-C8hydrokarbonresidu, den samme eller forskjellig, eller sammen danner en cyklisk ring, det totale antallet karbonatomer i R og Ri er fra 3 til 12; monoetere av den generelle formelen R-O-R', hvor R og R' er like eller forskjellige og er hver seg en C2- Ci0hydrokarbongruppe eller, sammen, danner en syklisk ring, dfietere velges fra dimetoksy propan og dietoksy propan og/eller sykloetere; estere av den generelle formelen R-C(0)-0-R', hvilke estere er Ci-C8alkylestere av C1-C22mettede eller umettede fettsyrer, acetaler som har den generelle formel RCH(OR')2, hvori R er hydrogen eller hydrokarbyl,og R' er Cl - C4 alkyl, organiske nitrater valgt fra isopropylnitrat, isoamylnitrat, 2-etylheksylnitrat og sykloheksylnitrat, organiske peroksider med formelen R-O-O-R', hvor R og R' begge er de samme eller forskjellig, R og R' er alkyl eller oksygen-substituert alkyl, organiske epoksider som har den generelle formel hvor R og R' er den samme eller forskjellige og er C1-C12hydrokarbyler; og, (b) 0 til 95 % av en hydrokarbonkomponent, motordrivstoffsammensetningen har minst en av de følgende egenskaper (i) til (vii): (i) tetthet ved 20 °C på ikke mindre enn 0,775 g/cm<3>; (ii) tåketemperatur ikke høyere enn 0 °C ved atmosfærisk trykk; (iii) stabil ved atmosfærisk trykk fra en tåketemperatur ikke høyere enn 0 °C til et innledende kokepunkt ikke lavere enn 50 °C; (iv) mengder med væske fordampet ved koking ved atmosfærisk trykk inkluderer: - ikke mer enn 25 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 100 °C; - ikke mer enn 35 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 150 °C; - ikke mer enn 50 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 200 °C; - ikke mer enn 98 % av totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen destillerer ved temperaturer ikke høyere enn 400 °C; passende ikke høyere enn 370 °C; og foretrukket ikke høyere enn 280 °C; (v) forbrenningsvarme ved oksidasjon med oksygen ikke mindre enn 39 MJ/kg; (vi) selvantennelsestemperatur fra 150 °C til 300 °C; og (vii) evne til å oppta minst 1 % vann på volumbasis.

2. Motordrivstoffsammensetning ifølge krav 1, hvori minimumsmengden av enhver av de minst fire funksjonelle grupper, beregnet som totalvolumet av forbindelsene) som utviser den spesielle gruppen, ikke er lavere enn 0,5% og foretrukket ikke lavere enn 1% av totalvolumet av drivstoffsammensetningen.

3. Motordrivstoffsammensetning ifølge krav 1 eller 2, hvori de minst fire typer av organiske forbindelser som er forskjellige funksjonelle grupper inneholdende bundet oksygen, hver utviser en eller flere funksjonelle grupper, og foretrukket én funksjonell gruppe hver.

4. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori en eller flere forskjellige forbindelser kan utvise samme funksjonelle gruppe(r).

5. Motordrivstoffsammensetningen ifølge ethvert av de foregående krav, hvori de oksygenholdige organiske forbindelsene er lineære eller sparsomt forgrenet.

6. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori den oksygenholdige komponenten av motordrivstoff ifølge oppfinnelsen inkluderer alt av følgende: aldehyd, keton, uorganisk syre ester, acetal, epoksid og peroksid.

7. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori minst en av metanol eller etanol, og eventuelt biprodukter fra produksjonen av metanolen eller etanolen er til stede i den oksygenholdige forbindelseskomponenten.

8. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori den oksygenholdige forbindelseskomponenten inneholder forurensinger samtidige produsert eller til stede i under produksjonen av den oksygenholdige forbindelseskomponenten.

9. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, som er stabil ved atmosfærisk trykk over et temperaturområde fra en tåketemperatur som ikke er høyere enn -35 °C til en begynnende koketemperatur som ikke er lavere en 180 °C.

10. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, som er stabil over et temperaturområde fra et tåkepunkt ikke høyere enn -50 °C til et innledende kokepunkt ikke lavere enn 50 °C.

11. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, som inkluderer vann i mengder på minst omkring 1 volum% basert på totalvolumet av motordrivstoffsammensetningen.

12. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori den oksygenholdige organiske forbindelseskomponenten er dannet fra en fornybar planteressurs.

13. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori hydrokarbonkomponenten er en dieselfraksjon eller en blanding av en dieselfraksjon og en hydrokarbonfraksjon som er lettere enn dieselfraksjonen.

14. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav, hvori hydrokarbonkomponenten er en gassoljefraksjon eller en blanding av en gassoljefraksjon og en hydrokarbonfraksjon lettere enn gassoljefraksjonen.

15. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av kravene 1-12, hvori hydrokarbonkomponenten oppnås fra fornybare ressurser, inkludert terpentin, kolofonium eller andre oksygenholdige forbindelser.

16. Motordrivstoffsammensetning ifølge krav 1-12, hvori hydrokarbonkomponenten er oppnådd fra syntesegass, eventuelt oppnådd fra biomasse; eller fra en Ci-C4gassholdig fraksjon; eller fra pyrolyse av karbonholdige materialer, eventuelt omfattende biomasse eller en blanding derav.

17. Motordrivstoffsammensetning ifølge kravene 1-16, hvori de oksygenholdige komponentene tilveiebringer de påkrevde smørende egenskaper til motordrivstoffet.

18. Motordrivstoffsammensetning ifølge krav 1-17, hvori de oksygenholdige komponentene tilveiebringer reduksjon av avsetninger i forbrenningskammeret.

19. Motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av kravene 1-6 og 8-18, som utviser et flammepunkt ikke lavere en 50°C.

20. Fremgangsmåte for fremstilling av motordrivstoffsammensetning ifølge ethvert av de foregående krav som ikke krever noen eksterne midler til blanding, som omfatter å suksessivt introdusere komponentene i motordrivstoffsammensetningen til et drivstoff reservoar ved samme temperatur, ved å begynne med den komponenten som har den laveste tettheten ved den temperaturen og terminere med den komponenten som har den høyeste tettheten ved den temperaturen.