SE522918C2

SE522918C2 - Diesel fuel, e.g. for motor vehicles, comprises alkylated monocyclic naphthenes, acyclic alkanes and standard additives

Info

Publication number: SE522918C2
Application number: SE0300517A
Authority: SE
Inventors: Andreas Eklund
Original assignee: Oroboros Ab
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-03-16
Also published as: SE0300517L; SE0300517D0; SE522918E; EP1452579A1

Abstract

The fuel comprises alkylated monocyclic naphthenes having a 5-6C ring and one or more chains containing 3-15 C atoms bonded to a C atom in the ring via a single bond, in addition to acyclic alkanes and standard additives. A liquid fuel for diesel engines having a boiling point of 160-360 degreesC comprises: (a) 10-50 % alkylated monocyclic naphthenes having a 5-6C ring and one or more chains containing 3-15 C atoms bonded to a C atom in the ring via a single bond; (b) 50-90 % acyclic alkanes; and (c) standard additives, e.g. lubricant or diesel-compatible oxygenators.

Description

"I°'2s .lï-fzo 522 918 2. aromathalten, och oleﬁnhalten. Framgångsrika exempel är till exempel den Kalifomiska u o ø n nu CARB-dieseloljan (svavelhalt under 50 mg/kg) och den svenska miljöklass l - dieseloljan (svavelhalt under 10 mg/kg). Minskad svavelhalt och aromathalt har kraftigt minskat utsläppen av giftiga ämnen, till exempel svaveldioxid och polyaromatiska kolväten. "I ° '2s .lï-fzo 522 918 2. aromatic content, and ole ﬁ n content. Successful examples are for example the Kalifomiska uo ø n nu CARB diesel oil (sulfur content below 50 mg / kg) and the Swedish environmental class l - diesel oil (sulfur content below 10 mg / kg) Reduced sulfur content and aromatic content have greatly reduced emissions of toxic substances, such as sulfur dioxide and polyaromatic hydrocarbons.

Denna utvecklingsväg har dock lett till ökande utsläpp av växthusgaser, då hydrogeneringen kräver en del energi. Genom hydrogeneringen överförs aromater och polyaromater till motsvarande perhydrogenerade föreningar, naﬁener. Det ﬁnns en betydande risk att dessa naftener endast förbränns delvis i motorn, med partiell de-hydrogenering som följd, och därmed återbildas aromater och polyaromater som går ut med avgaserna. Dessutom är många naﬁener med två eller ﬂer ringar relativt toxiska och deras toxicitet är i allmänhet inte särskilt väl utforskad. Den naturliga smörjbarheten för dessa bränslen brukar bli mycket dålig, ofta 600 till 1000 mikrometer HFRR wear scar enligt ISO 12156, vilket gör att smörj ande tillsatser är nödvändiga .However, this development path has led to increasing greenhouse gas emissions, as hydrogenation requires some energy. Through the hydrogenation, aromatics and polyaromatics are converted to the corresponding perhydrogenated compounds, nanenes. There is a significant risk that these naphthenes are only partially burned in the engine, with partial dehydration as a result, and thus aromatics and polyaromatics that emit with the exhaust gases are re-formed. In addition, many nanines with two or more rings are relatively toxic and their toxicity is generally not very well researched. The natural lubricity of these fuels tends to be very poor, often 600 to 1000 micrometers HFRR wear scar according to ISO 12156, which makes lubricating additives necessary.

En tredje utvecklingsväg har varit att istället framställa syntetiska bränslen, så kallade Fischer-Tropsch-bränslen. Dessa innehåller främst icke-cykliska föreningar, n- och iso- alkaner. Dessa bränslen har visat sig ge mycket låga utsläpp av många giﬁiga föreningar (se t.ex. WO 9805 740 Al), men tyvärr till priset av att dagens dieselmotorer inte alltid är direkt lämpade för användning av dessa bränslen. Detta hör samman med att energiinnehållet per liter blir relativt lågt, samtidigt som cetantalet, i synnerhet för de oftast förekommande n- alkaniska bränslena är mycket högt.A third development path has been to instead produce synthetic fuels, so-called Fischer-Tropsch fuels. These contain mainly non-cyclic compounds, n- and iso-alkanes. These fuels have been shown to produce very low emissions of many useful compounds (see, for example, WO 9805 740 A1), but unfortunately at the cost of today's diesel engines not always being directly suitable for the use of these fuels. This is due to the fact that the energy content per liter is relatively low, at the same time as the cetane number, especially for the most common n-alkane fuels, is very high.

Sammantaget ger detta vanligen effekten att vridmoment, effekt och effektivitet i motom minskar med Fischer-Tropsch-bränslen. Modiﬁeringar av motorn kan förmodligen förbättra effekten, men till priset av att användbarheten för konventionella bränslen begränsas. Rena Fischer-Tropsch-bränslen har på grund av det höga innehållet av n-alkaner ofta dåliga köldegenskaper, och har därför hittills inte funnit någon väsentlig användning i kalla klimat.Taken together, this usually has the effect of reducing torque, power and engine efficiency with Fischer-Tropsch fuels. Engine modifications can probably improve power, but at the cost of limiting the usefulness of conventional fuels. Due to the high content of n-alkanes, pure Fischer-Tropsch fuels often have poor cooling properties, and have therefore so far not found any significant use in cold climates.

Den naturliga smörjbarheten för dessa bränslen är ännu sämre än för hydrogenerade bränslen, ofta i intervallet 800 till 1000 mikrometer HFRR wear scar enligt ISO 12156. De har också låg viskositet, ofta i intervallet 1,5 till 2,0, vilket avviker från konventionell dieselolja. 10 15 )20 anna» 522 918 .3 » . | . ., f .The natural lubricity of these fuels is even worse than that of hydrogenated fuels, often in the range of 800 to 1000 micrometers HFRR wear scar according to ISO 12156. They also have low viscosity, often in the range of 1.5 to 2.0, which differs from conventional diesel oil . 10 15) 20 anna »522 918 .3». | . ., f.

Sammanfattning av uppfinningen Genom att använda alkylerade mono-cykliska alkaner blandade med icke-cykliska n- och iso- alkaner blir energiinnehållet i bränslet högt, både räknat per kilo och per liter, samtidigt som cetantalet hålls på en rimlig nivå. Energiinnehållet per liter kan öka med upp till 4 MJ /liter jämfört med ett rent iso- och n-parafﬁniskt bränsle, och cetantalet kan justeras inom området 40 till ca 70. Bränslet blir därmed väl anpassat till dagens dieselmotorer, samtidigt som emissionema av toxiska ämnen hålls på en mycket låg nivå. Vridmoment, effekt och effektivitet vid de flesta varvtal och laster ökar vanligen i alla typer av dieselmotorer jämfört med andra konventionella bränslen för dieselmotorer. Vid maxlast i kombination med höga varvtal kan dock vridmoment och effekt vara oförändrade eller till och med minska något.Summary of the Invention By using alkylated monocyclic alkanes mixed with non-cyclic n- and iso-alkanes, the energy content of the fuel becomes high, both per kilogram and per liter, while keeping the cetane number at a reasonable level. The energy content per liter can increase by up to 4 MJ / liter compared to a pure iso- and n-paraffinic fuel, and the cetane number can be adjusted in the range 40 to about 70. The fuel is thus well adapted to today's diesel engines, while the emissions of toxic substances kept at a very low level. Torque, power and efficiency at most speeds and loads usually increase in all types of diesel engines compared to other conventional fuels for diesel engines. At maximum load in combination with high speeds, however, torque and power may be unchanged or even decrease slightly.

Eftersom drivmedlet enligt innovationen har låga halter av di- och polycykliska kolväten, så kommer också haltema av toxiska di- och polyaromater i emissionerna att vara mycket låga.Since the fuel according to the innovation has low levels of di- and polycyclic hydrocarbons, the levels of toxic di- and polyaromatics in the emissions will also be very low.

Eftersom drivmedlet inte heller innehåller några väsentliga mängder monoaromater, så kommer också halterna av bensen vanligen att minska i avgaserna. Storleken på minskningen är dock beroende av motorns konstruktion.Since the fuel also does not contain significant amounts of monoaromatics, the levels of benzene will also usually decrease in the exhaust gases. However, the size of the reduction depends on the design of the engine.

Andra fördelar med bränsle enligt uppfinningen är: - Hög ﬂampunkt jämfört med konventionell dieselolj a, vanligen över 90oC, ger minskad risk för olyckor och minskade risker för allvarliga effekter av olyckor.Other advantages of fuel according to the invention are: - High ﬂ point compared to conventional diesel oil, usually above 90oC, reduces the risk of accidents and reduces the risk of serious effects of accidents.

- Bättre naturlig smörjbarhet än F ischer-Tropsch-bränslen, värden under 700 mikrometer HFRR wear scar är möjliga. Bättre naturlig smörjbarhet ger lägre slitage i motom, och mindre risk för motorproblem. Lägre halter av smörj ande tillsatser behövs, vilket minskar tekniska komplikationer och kostnader. 10 15 20 auun: 522 918 4 - Låg total giftighet på såväl bränslet som emissionema i luft, mark och vatten.- Better natural lubricity than F ischer-Tropsch fuels, values below 700 micrometers HFRR wear scar are possible. Better natural lubricity gives lower wear in the engine, and less risk of engine problems. Lower levels of lubricating additives are needed, which reduces technical complications and costs. 10 15 20 auun: 522 918 4 - Low total toxicity of both the fuel and the emissions in air, land and water.

| - | , ,, - Goda köldegenskaper - Värden för CFPP enligt analysmetod IP 309 eller EN 116 på under under minus 40°C är möjligt att uppnå.| - | , ,, - Good cooling properties - Values for CFPP according to analysis method IP 309 or EN 116 of below minus 40 ° C are possible to achieve.

- Helt blandbart och kompatibelt med alla typer av dieselbränsle.- Completely miscible and compatible with all types of diesel fuel.

- Ingen negativ påverkan på motorer som är anpassade för eller redan använder lågsvavlig dieselolja eller estrar av växtoljor.- No adverse effects on engines adapted for or already using low-sulfur diesel or esters of vegetable oils.

- Många olika möjliga produktionsmetoder och råvaror. Bränsle enligt uppfinningen kan framställas till exempel via konventionell oljeraffinering och blandning av lämpliga rena fraktioner, eller via Fischer-Tropsch-syntes med efterföljande upparbetningsprocesser.- Many different possible production methods and raw materials. Fuel according to the invention can be produced, for example, via conventional oil refining and mixing of suitable pure fractions, or via Fischer-Tropsch synthesis with subsequent work-up processes.

Fischer-Tropsch-syntesen kan i sin tur använda alla typer av råvaror som innehåller kol och energi, till exempel naturgas, träﬂis, sopor eller rötgas.The Fischer-Tropsch synthesis can in turn use all types of raw materials that contain carbon and energy, such as natural gas, wood ice, garbage or red gas.

Beskrivning av en fóredragen utformning av uppﬁnningen.Description of a preferred design of the invention.

Bränsle fórbereddes på följande sätt: 1. En blandning av l-alkener (alfa-oleﬁner) och alkaner producerades med en Fischer- Tropsch-process. 2. Nämnda oleﬁner och alkaner processades till främst alkylerade monocykliska alkaner i en kommersiellt tillgänglig upparbetningsprocess, med användning av zeolitkatalysator. 10 15 20 522 918 5 3. Nämnda alkylerade monocykliska alkaner blandades med cirka 60% iso- och n- parafﬁner i kokpunktsinvervallet cirka 180 till 360°C. 4. Kommersiellt tillgängliga tillsatser, bland annat smörj förbättrare, tillsattes.Fuel was prepared as follows: 1. A mixture of 1-alkenes (alpha-olefins) and alkanes was produced by a Fischer-Tropsch process. Said olefins and alkanes were processed into mainly alkylated monocyclic alkanes in a commercially available work-up process, using zeolite catalyst. 3 said alkylated monocyclic alkanes were mixed with about 60% of iso- and n-paraffins in the boiling range about 180 to 360 ° C. Commercially available additives, including lubricating improvers, were added.

Svensk dieselolja miljöklass 1 enligt standard SS 15 54 35 benämns härefter "svensk MKl dieselolja". Bränsle enligt uppﬁnningen jämförs med kommersiellt tillgänglig svensk dieselolja miljöklass 1 i tabell 1. Svensk MK1 dieselolja framställs idag vanligen genom hydrogenering och/eller hydrokrackning av råoljebaserad gasolj a i olj erafﬁnaderier. Det kan noteras att halterna av aromater, polyaromater, di-cykliska naftener och polycykliska naftener är väsentligt lägre för bränsle enligt uppfinningen än för konventionell dieselolja.Swedish diesel oil environmental class 1 according to standard SS 15 54 35 is hereinafter referred to as "Swedish MKl diesel oil". Fuel according to the invention is compared with commercially available Swedish diesel oil environmental class 1 in Table 1. Swedish MK1 diesel oil today is usually produced by hydrogenation and / or hydrocracking of crude oil-based gas oil in oil refineries. It can be noted that the levels of aromatics, polyaromatics, dicyclic naphthenes and polycyclic naphthenes are significantly lower for fuel according to the invention than for conventional diesel oil.

Bränslet testades först i en forskningsmotor bestående av ett AVL 501 cylinderblock med ett Volvo cylinderhuvud. Forskningsmotom hade följ ande specifikationer [ur referens 2]: - Kompressionsförhållande 18,521 - Bore-stroke 131-150 mm - Cylindervolym 2,022 liter - Nominell hastighet 1800 varv/minut - Piston bowl 94,44 cm3 - Specifikation för insprutning 8 X 0,22 X 158, 1,4 mm protrusion Testcykeln ECE R49 användes, och jämförelse gjordes med kommersiellt tillgänglig dieselolja. Utsläppen av NOx minskade med 13% över testcykeln, utsläppen av HC minskade med 10%, och utsläppen av sot minskade med 16%. Utsläppen av kolmonoxid ökade med 6%. ”Brake Speciﬁc Fuel Consumption”, det vill säga bränsleﬂöde per uppmätt kWh effekt, minskade med 2%. 522 918 6 Parameter Mätstandard Enhet Bränsle enligt Diesel uppfinningen miljöklass 1 Mono-aromater ASTM D 2425-93 vikt-% 0,3 5,0 Di-aromater ASTM D 2425-93 vikt-% 0,2 0,6 Poly-aromater SS 1551 16-97 mg/kg <0,02 <0,02 Monocykliska ASTM D 2425-93 vikt-% 25,4 41,5 naftener ) Dicykliska naﬁener ASTM D 2425-93 vikt-% 0,0 13,9 Polycykliska ASTM D 2425-93 vikt-% 0,0 2,8 nañener ) Densitet ASTM D 4052 Kg/m3 790-800 810-820 Cold Filter Plugging EN 116 °C mindre än - Point (CFPP) minus 36 Total svavelhalt EN ISO mg/kg 1-2 2-3 145 96: 1998 Kinemafisk ASTM D 445 mmf/s z,7-2,s 2,0 viskositet vid 40°C Cetantal ASTM D 613 - 52-53 53-58 Oxidationsstabilitet ASTM D 2274 mg/ 100 ml 0,1 1,2 Övre värmevärde ASTM D 240 MJ/kg 46,0 - 47,0 42,0 f) Nedre värmevärde ASTM D 240 MJ/kg 43,1 _ Väteinnehåll ASTM D 5291-96 % v/v 14,9-15,2 13,2-14,6 Tabell 1. Jämförelse mellan svensk míljöklass 1 dieselolja och bränsle enligt uppfinningen Bränslet testades därefter i en motor avsedd för Skogsmaskiner, Valmet 620 DWRE, en 6,6- liters motor med 6 cylindrar på 129 kW. Oreglerade emissioner mättes med GC-MS, och gav g resultat enligt tabell 2 [ur referens 3]. Alla uppmätta toxiska föreningar minskade, bland annat de högtoxiska föreningarna akrolein, 1,3-butadien och bensen. .=|=»ø 522 918 7 o u ø . n' Kemisk förening Diesel miljöklass 1, emissioner enligt ISO 8178 Bränsle enligt uppfinningen, emissioner (mg/kWh) enligt ISO 8178 (mg/kWh) etan 0,69 0,47 eten 55,4 33,2 acetylen 10,4 4,4 formaldehyd 0,47 0,46 acetaldehyd 1,4 0,41 akrolein 0,06 0,01 bensaldehyd 0,22 0,07 1,3-butadien 0,35 0,025 bensen 1 ,91 0,49 toluen 1,06 0,36 O-xylen 0,46 0,08 M-xylen 0,22 0, 1 0 Tabell 2. Oreglerade emissioner, jämförelse mellan bränsle enligt uppfinningen och svensk miljöklass 1 dieselolja. Ur referens 3.The fuel was first tested in a research engine consisting of an AVL 501 cylinder block with a Volvo cylinder head. The research engine had the following specifications [from reference 2]: - Compression ratio 18,521 - Bore stroke 131-150 mm - Cylinder volume 2,022 liters - Nominal speed 1800 rpm - Piston bowl 94,44 cm3 - Specification for injection 8 X 0.22 X 158, 1.4 mm protrusion The test cycle ECE R49 was used, and a comparison was made with commercially available diesel oil. NOx emissions decreased by 13% over the test cycle, HC emissions decreased by 10%, and soot emissions decreased by 16%. Carbon monoxide emissions increased by 6%. “Brake Speci ﬁ c Fuel Consumption”, ie fuel per fate per measured kWh power, decreased by 2%. 522 918 6 Parameters Measurement standard Unit Fuel according to the Diesel invention Environmental class 1 Mono-aromatics ASTM D 2425-93% by weight 0.3 5.0 Di-aromatics ASTM D 2425-93% by weight 0.2 0.6 Poly-aromatics SS 1551 16-97 mg / kg <0.02 <0.02 Monocyclic ASTM D 2425-93 wt% 25.4 41.5 naphthenes) Dicyclic nanomers ASTM D 2425-93 wt% 0.0 13.9 Polycyclic ASTM D 2425-93 wt% 0.0 2.8 nañenes) Density ASTM D 4052 Kg / m3 790-800 810-820 Cold Filter Plugging EN 116 ° C less than - Point (CFPP) minus 36 Total sulfur content EN ISO mg / kg 1-2 2-3 145 96: 1998 Kinemafisk ASTM D 445 mmf / sz, 7-2, s 2.0 viscosity at 40 ° C Cetane number ASTM D 613 - 52-53 53-58 Oxidation stability ASTM D 2274 mg / 100 ml 0.1 1.2 Upper calorific value ASTM D 240 MJ / kg 46.0 - 47.0 42.0 f) Lower calorific value ASTM D 240 MJ / kg 43.1 _ Hydrogen content ASTM D 5291-96% v / v 14 , 9-15.2 13.2-14.6 Table 1. Comparison between Swedish environmental class 1 diesel oil and fuel according to the invention The fuel was then tested in an engine intended for Forest Machinery, Valmet 620 DWRE , a 6.6-liter engine with 6 cylinders of 129 kW. Unregulated emissions were measured with GC-MS, and gave g results according to Table 2 [from reference 3]. All measured toxic compounds decreased, including the highly toxic compounds acrolein, 1,3-butadiene and benzene. . = | = »Ø 522 918 7 o u ø. n 'Chemical compound Diesel environmental class 1, emissions according to ISO 8178 Fuel according to the invention, emissions (mg / kWh) according to ISO 8178 (mg / kWh) ethane 0.69 0.67 ethylene 55.4 33.2 acetylene 10.4 4, 4 formaldehyde 0.47 0.46 acetaldehyde 1.4 0.41 acrolein 0.06 0.01 benzaldehyde 0.22 0.07 1,3-butadiene 0.35 0.025 benzene 1, 91 0.49 toluene 1.06 0 , 36 O-xylene 0.46 0.08 M-xylene 0.22 0, 1 0 Table 2. Unregulated emissions, comparison between fuel according to the invention and Swedish environmental class 1 diesel oil. From reference 3.

Provningen i laboratorium avslutades med mätning av polyaromater i partikelfas och semi- volatil fas i en något mindre motor, Volvo TD40GJ E. Medelvärdet av två mätningar redovisas i tabell 3. s--nu 522 918 8 Polyaromat Detektions- Bränsle enligt Svensk miljöklass l gräns uppfinningen (pg/kWh) dieselolja (pg/kWh) (pg/kWh) partikel- semi-volatil partikel- semi-volatil bundet fas bundet fas Naﬁalen 6 7,0 155,2 24,4 329,6 l-metyl-naﬁalen 12 ej detekterat 26,6 25,2 1 87,6 Z-metyl-naﬁalen 12 ej detekterat 22,6 16,4 144,7 Acenaﬁylen 12 ej detekterat 3,0 ej detekterat 27,0 Acenaﬁen 1 2 ej detekterat 1 8,2 ej detekterat 25 ,1 Fluoren 12 ej detekterat ej detekterat 30,2 33,0 Fenantren 12 ej detekterat 25,9 ej detekterat 33,7 Antracen 12 ej detekterat 32,1 ej detekterat ej detekterat Fluoranten 12 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat Pyren 12 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat Bens(a)antracen 40 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat Krysen 40 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat bens(b)ﬂuoranten 40 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat bens(k)ﬂuoranten 40 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat bens(a)pyren 40 ej detekterat ej detekterat ej detekterat ej detekterat Total PAH över - 7,0 283,6 96,2 780,7 detektionsgräns Tabell 3. Mätning av polyaromater i partikelfas och semi-volatil fas i avgaserna från en Volvo T D40GJE motor. Medelvärdet av två mätningar redovisas, där endast mätningar över detektíonsgränsen använts vid medelvärdesberäkningen. Ur referens 4. tuta; Fältprover med drivmedlet utfördes däreﬁer i en grupp fordon under en IO-månaders-period. 522 918 “l e u - . ,, Inga ändringar gjordes i fordon eller motorer. Såväl sommar- som vinterköming förekom i alla typer av väder. Kallstart av motorer testades ner till -35°C. Fordon av typer angivna i tabell 4 deltog i fáltproverna: Fabrikat och märke Årsmodell Körda kilometer Personbil Mercedes 250 D 1993 23 100 Personbil Volvo V70 TDI 1999 102 500 Lastbil Scania PM93 1992 36 600 Buss Volvo B10M 1989 25 300 Traktor Fiat 80-90 1984 Ej tillgängligt Traktor Fiat 160-90 1993 Ej tillgängligt Lastmaskin Volvo BM4300 1982 Ej tillgängligt Tabell 4. Fordon som deltog i jältprov, och antal körda kilometer Fordon Fabrikat Förbrukning Förbrukning Förbrukning svensk MK1 Eco-Para” svensk MK1 dieselolja jan - nov 2001 dieselolja okt- dec 2000 nov - dec 2001 l/mil (körda mil) l/mil (körda mil) I/mil (körda mil) Personbil Mercedes 0,76 ( 790) 0,74 (2310) 0,77 ( 620) Personbil Volvo V70 0,72 (4650) 0,71 (10250) 0,73 (1990) Taxi Lastbil Scania 2,89 ( 900) 2,92 (3660) 3,05 (1010) PM93 Buss Volvo B10M 3,67 (1007) 3,98 (2530) 3,69 (490) Tabell 5: Bränsleförbrukning för fordon som ingick i fälttesterna under den period testerna pågick. 10 l5 20 .F25 n ~ | > .. 522 918 /o Inga funktionella problem som gick att koppla till drivmedlet kunde upptäckas under tiden faltproverna pågick. Kallstart ner till -35°C fungerade utan problem. För de ﬂesta fordon, med undantag för bussen, var bränsleförbrukningen ungefär densamma med bränsle enligt uppﬁnningen och svensk dieselolja miljöklass l. Orsakema till avvikelsen för bussen (cirka 10% högre bränsleförbrukning) kunde inte klarläggas, men mätfel kunde inte uteslutas.The test in the laboratory ended with measurement of polyaromatics in particulate phase and semi-volatile phase in a slightly smaller engine, Volvo TD40GJ E. The average value of two measurements is reported in table 3. s - now 522 918 8 Polyaromatic Detection Fuel according to Swedish environmental class 1 limit invention (pg / kWh) diesel oil (pg / kWh) (pg / kWh) particulate semi-volatile particulate semi-volatile bound phase bound phase Na ﬁ alene 6 7.0 155.2 24.4 329.6 l-methyl-na ﬁ alene 12 not detected 26.6 25.2 1 87.6 Z-methyl-nalene 12 not detected 22.6 16.4 144.7 Acenylene 12 not detected 3.0 not detected 27.0 Acenylene 1 not detected 1 8, 2 not detected 25, 1 Fluorine 12 not detected not detected 30.2 33.0 Phenanthrene 12 not detected 25.9 not detected 33.7 Anthracene 12 not detected 32.1 not detected not detected Fluorant 12 not detected not detected not detected detected Pyrene 12 not detected not detected not detected not detected Benz (a) anthracene 40 not detected not detected not detected Not detected Cross n 40 not detected not detected not detected not detected benz (b) or uoranten 40 not detected not detected not detected not detected benz (k) or uoranten 40 not detected not detected not detected not detected benz (a) pyrene 40 not detected not detected not detected not detected Total PAH above - 7.0 283.6 96.2 780.7 detection limit Table 3. Measurement of polyaromatics in particulate phase and semi-volatile phase in the exhaust gases from a Volvo T D40GJE engine. The average value of two measurements is reported, where only measurements above the detection limit were used in the average value calculation. From reference 4. tuta; Field tests with the fuel were performed in a group of vehicles during a 10-month period. 522 918 “l e u -. ,, No changes were made to vehicles or engines. Both summer and winter chewing occurred in all types of weather. Cold start of engines was tested down to -35 ° C. Vehicles of types listed in table 4 participated in the field tests: Make and make Year Model Mileage Cars Mercedes 250 D 1993 23 100 Cars Volvo V70 TDI 1999 102 500 Truck Scania PM93 1992 36 600 Bus Volvo B10M 1989 25 300 Tractor Fiat 80-90 1984 No available Tractor Fiat 160-90 1993 Not available Loader Volvo BM4300 1982 Not available Table 4. Vehicles that participated in jolt tests, and number of kilometers driven Vehicles Make Consumption Consumption Consumption Swedish MK1 Eco-Para ”Swedish MK1 diesel oil Jan - Nov 2001 diesel oil Oct-Dec 2000 Nov - Dec 2001 l / mil (miles driven) l / miles (miles driven) I / miles (miles driven) Passenger car Mercedes 0.76 (790) 0.74 (2310) 0.77 (620) Passenger car Volvo V70 0 , 72 (4650) 0.71 (10250) 0.73 (1990) Taxi Truck Scania 2.89 (900) 2.92 (3660) 3.05 (1010) PM93 Bus Volvo B10M 3.67 (1007) 3, 98 (2530) 3.69 (490) Table 5: Fuel consumption for vehicles included in the field tests during the period the tests were in progress. 10 l5 20 .F25 n ~ | > .. 522 918 / o No functional problems that could be connected to the fuel could be detected during the field tests. Cold start down to -35 ° C worked without problems. For most vehicles, with the exception of the bus, the fuel consumption was approximately the same with fuel according to the invention and Swedish diesel oil environmental class 1. The reasons for the deviation for the bus (approximately 10% higher fuel consumption) could not be clarified, but measurement errors could not be ruled out.

Slutsatser Laboratorieexperiment har visat att bränsle enligt uppﬁnningen har en signifikant positiv inverkan inte bara på emissionema, utan även på energimässiga parametrar i motom, såsom effektivitet och bränsleförbrukning. Bränsle enligt uppﬁnningen har visat sig vara effektivt över motorns hela arbetsområde, och särskilt vid hög belastning och vid rekommenderat arbetsvarv. Det har visats att bränslet kan användas i en omodiﬁerad dieselmotor med betydande minskningar i såväl reglerade som oreglerade emissioner. Fortsatt optimering av motoms prestanda kan åstadkommas genom att optimera till exempel ”start of injection time” (SOI), vilket kan leda till ytterligare minskade emissioner och ännu bättre bränsleekonomi.Conclusions Laboratory experiments have shown that fuel according to the invention has a significant positive impact not only on emissions, but also on energy parameters in the engine, such as efficiency and fuel consumption. Fuel according to the invention has proven to be efficient over the entire working area of the engine, and especially at high loads and at the recommended working speed. It has been shown that the fuel can be used in an unmodified diesel engine with significant reductions in both regulated and unregulated emissions. Continued optimization of engine performance can be achieved by optimizing, for example, “start of injection time” (SOI), which can lead to further reduced emissions and even better fuel economy.

Fältprover har visat att bränslet enligt uppﬁnningen fungerar bra under såväl sommar- som vinterförhållanden. Inga funktionella problem som har kunnat kopplas till bränslet har kunnat identiﬁeras. Kallstart ner till -3 5°C har provats i fält utan några problem.Field tests have shown that the fuel according to the invention works well in both summer and winter conditions. No functional problems that could be linked to the fuel could be identified. Cold start down to -3 5 ° C has been tried in the field without any problems.

Deﬁnitioner Med "hydrogenering" avses att dubbelbindningar i aromater och oleﬁner mättas med vätgas med hjälp av katalysator, varvid naﬁener och/eller parafﬁner bildas.De tions "Hydrogenation" means that double bonds in aromatics and oils are saturated with hydrogen by means of catalyst, whereby nanenes and / or paraffins are formed.

Med "hydrokrackning" avses sönderdelning av större kolvätemolekyler i mindre molekyler, med hjälp av vätgas (H2) och katalysator. Vanligen mättas samtidigt dubbelbindningar i aromater och oleﬁner, varvid naftener och/eller parafﬁner bildas. 10 l5 20 nya, u v v ; u' n 522 918 ll Med ”polyaromater” avses här aromatiska kolväten med tre eller ﬂer kolringar.By "hydrocracking" is meant the decomposition of larger hydrocarbon molecules into smaller molecules, using hydrogen (H2) and catalyst. Usually double bonds are saturated in aromatics and oils at the same time, whereby naphthenes and / or paraffins are formed. 10 l5 20 nya, u v v; u 'n 522 918 ll "Polyaromatics" here refer to aromatic hydrocarbons having three or more carbon rings.

Med ”di-aromater” avses här aromatiska kolväten med två kolringar.By "di-aromatics" is meant here aromatic hydrocarbons with two carbon rings.

Med ”naﬁener” avses här cykliska icke-aromatiska kolväten som t.ex. fås genom hydrogenering av motsvarande aromater. De förekommer även naturligt i vissa råoljor.By "na ﬁ ener" is meant here cyclic non-aromatic hydrocarbons such as e.g. obtained by hydrogenation of corresponding aromatics. They also occur naturally in certain crude oils.

Med ”polycykliska naﬁalener” avses här cykliska icke-aromatiska kolväten med tre eller ﬂer kolringar.By "polycyclic na-elements" is meant here cyclic non-aromatic hydrocarbons having three or more carbon rings.

Tack till följande Prover i laboratoriemotor AVL 501/Volvo har utförts av Dr. Savo Gjiija och Professor Erik Olsson vid Chalmers Tekniska Högskola, och delvis ﬁnansierats av Saab AB. Prover i Valmet Skogsmaskiner har utförts av Luleå Tekniska Universitet, Svensk Maskinprovning och Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut (SP) . De sistnämnda provema har delvis finansierats av Skogforsk, och delvis av Vägverket. Fordonsprover har utförts av av Framtidsbränslen AB, med finansiering ﬁån främst Länsstyrelsen i Västemorrland. Västra Götalandsregionen har finansierat framtagning av denna patentansökan inom projekt Dnr RUN 627-0197-02. ~.___,. »nun- 20 522 918 12 Ett nytt alternativt bränsle för dieselmotorer med låga emissioner och hög energitäthet Uppfinnare: Andreas Eklund, Södertälje Sökande: Oroboros AB, Göteborg Referenser till andra patent 1. WO 9805740 Al, 12th Feb. 1998 ”Synthetic Diesel Fuel With Reduced Particulate Matter Emissions” Andra referenser 2. Gjiija, S., Olsson, E., Eklund, A., and Hedemalm, P., ”A New Paraphinic Fuel Impact on Emissions and Combustion Characteristics of a Diesel Engine”, SAE paper 2002-01-2218. 3. Nord, K., and Haupt, Dan, ”Evaluating a Fischer-Tropsch fuel, Eco-ParTM, in a Valmet diesel engine”, SAE Paper 2002-01-2726. 4. "The inﬂuence of the fuel on emissions from diesel engines in large off-road machines", SMP Svensk Maskinprovning AB and SP Statens Provnings- och Forskningsinstitut, Report PU 45850/02 and PU 40318/01.Thanks to the following Tests in the laboratory engine AVL 501 / Volvo have been performed by Dr. Savo Gjiija and Professor Erik Olsson at Chalmers University of Technology, and partly financed by Saab AB. Tests in Valmet Skogsmaskiner have been performed by Luleå University of Technology, Swedish Machine Testing and the Swedish Testing and Research Institute (SP). The latter tests have been partly funded by Skogforsk, and partly by the Swedish Road Administration. Vehicle tests have been performed by Framtidsbränslen AB, with funding from primarily the County Administrative Board of Västemorrland. The Västra Götaland region has financed the development of this patent application within project Dnr RUN 627-0197-02. ~ .___ ,. »Nun- 20 522 918 12 A new alternative fuel for diesel engines with low emissions and high energy density Inventor: Andreas Eklund, Södertälje Applicant: Oroboros AB, Gothenburg References to other patents 1. WO 9805740 Al, 12th Feb. 1998 "Synthetic Diesel Fuel With Reduced Particulate Matter Emissions" Other references 2. Gjiija, S., Olsson, E., Eklund, A., and Hedemalm, P., "A New Paraphinic Fuel Impact on Emissions and Combustion Characteristics of a Diesel Engine ”, SAE paper 2002-01-2218. 3. Nord, K., and Haupt, Dan, “Evaluating a Fischer-Tropsch fuel, Eco-ParTM, in a Valmet diesel engine”, SAE Paper 2002-01-2726. 4. "The influence of the fuel on emissions from diesel engines in large off-road engines", SMP Svensk Maskinprovning AB and SP Statens Provnings- och Forskningsinstitut, Report PU 45850/02 and PU 40318/01.

Claims

10 15 20 522 918 13 Patent claims

A ﬂ liquid fuel for diesel engines (compression-ignition engines) which has a main boiling range between 160 ° C and 360 ° C and which consists of: a) as a characterizing component about 10.0 - 50.0% alkylated monocyclic naphthenes, the following chemical structure: - A carbon ring consisting of five or six carbon atoms, - Not less than three but not more than fifteen carbon atoms in one or more of your alkyl chains, - Approximate alkyl chains are each attached to one of the carbon atoms in said carbon ring with a single bond, 50.0 - 90.0% non-cyclic alkanes, branched or unbranched, c) common additives, for example lubricating additives and oxygenates compatible with diesel oil.

A fuel according to claim 1 having a total aromatic content according to ASTM D5186 below 1.0% by weight.

A fuel according to claim 2 having a content of cyclic naphthenes with two or more carbon rings according to ASTM D2425-93 below 1.0% by weight.

A fuel according to claim 3 having a natural lubricity (without lubricating additives) measured according to ISO 12156 usually below 750 micrometers HFRR wear scar. 522 918/4

A fuel according to claim 4 having a sulfur content according to EN ISO 14596: 1998 below 10.0 mg / kg.

A fuel according to claim 5 having the "Cold Filter Plugging Point" according to EN 116 below -20 ° C.

A fuel according to claim 6 having a gross calorific value according to ASTM D 240 and ASTM D 4052 above 35.0 MJ / liter.

A fuel according to claim 7 having a cetane number according to ASTM D 613 between 40 and 70.