SE534608C2 - A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions - Google Patents

A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions Download PDF

Info

Publication number
SE534608C2
SE534608C2 SE0900656A SE0900656A SE534608C2 SE 534608 C2 SE534608 C2 SE 534608C2 SE 0900656 A SE0900656 A SE 0900656A SE 0900656 A SE0900656 A SE 0900656A SE 534608 C2 SE534608 C2 SE 534608C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
liquid fuel
fuel according
atoms
ring structures
fuel
Prior art date
Application number
SE0900656A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0900656A1 (en
Inventor
Per Hedemalm
Original Assignee
Sweden Green Tech Energy Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sweden Green Tech Energy Ab filed Critical Sweden Green Tech Energy Ab
Priority to SE0900656A priority Critical patent/SE534608C2/en
Priority to PCT/EP2010/056747 priority patent/WO2010130841A2/en
Priority to EP10719008A priority patent/EP2430129A2/en
Publication of SE0900656A1 publication Critical patent/SE0900656A1/en
Publication of SE534608C2 publication Critical patent/SE534608C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G50/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from lower carbon number hydrocarbons, e.g. by oligomerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G69/00Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process
    • C10G69/02Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only
    • C10G69/12Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only including at least one polymerisation or alkylation step
    • C10G69/126Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only including at least one polymerisation or alkylation step polymerisation, e.g. oligomerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/08Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for compression ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/16Hydrocarbons
    • C10L1/1691Hydrocarbons petroleum waxes, mineral waxes; paraffines; alkylation products; Friedel-Crafts condensation products; petroleum resins; modified waxes (oxidised)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1088Olefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/30Physical properties of feedstocks or products
    • C10G2300/308Gravity, density, e.g. API
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/80Additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2230/00Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
    • C10L2230/22Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole for improving fuel economy or fuel efficiency
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00Specifically adapted fuels
    • C10L2270/02Specifically adapted fuels for internal combustion engines
    • C10L2270/026Specifically adapted fuels for internal combustion engines for diesel engines, e.g. automobiles, stationary, marine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00Specifically adapted fuels
    • C10L2270/04Specifically adapted fuels for turbines, planes, power generation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00Specifically adapted fuels
    • C10L2270/06Specifically adapted fuels for fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

A fuel additive for use in Homogeneous Charge Compression Ignition engines, fuel cell systems, compression ignition engines, or jet engines, comprising cyclic organic compounds.

Description

25 30 534 6GB 2 vanligtvis är det första steget vid förbränning, gör att polyaromaterna återuppstår i aV gaserna. e) Fischer-Tropsch-bränslen. Sådana bränslen innehåller främst icke-cykliska alkaner och har visat sig producera väldigt låga nivåer av toxiska föreningar (se t.ex. WO 9805740A1). Icke-cykliska alkaner har emellertid ett lågt energiinnehåll, lägre kallflödesegenskaper, låg viskositet och högt cetantal vilket begränsar deras användningsområde. f) Användningen av monocykliska alkaneri bränslen har beskrivits i patent EP 1452579Al . Föreliggande uppfinning, som använder alkaner med flera oberoende cykliska grupper av en speciell typ, kommer emellertid att ge en mycket högre densitet och ett mycket högre energiinnehåll än när monocykliska alkaner används, medan en låg toxicitet bevaras och andra viktiga funktionsparametrar förbättras. 25 30 534 6GB 2 is usually the first step in combustion, causing the polyaromatics to reappear in the gases. e) Fischer-Tropsch fuels. Such fuels contain mainly non-cyclic alkanes and have been shown to produce very low levels of toxic compounds (see for example WO 9805740A1). However, non-cyclic alkanes have a low energy content, lower cold fate properties, low viscosity and high cetane number, which limits their range of use. f) The use of monocyclic alkane fuels has been described in patent EP 1452579Al. However, the present invention, which uses alkanes with ber your independent cyclic groups of a particular type, will provide a much higher density and a much higher energy content than when monocyclic alkanes are used, while maintaining a low toxicity and improving other important functional parameters.

Kemiska föreningar liknande de enligt föreliggande uppfinning har tidigare beskrivits för användning i smörjande föreningar i krafiöverföringar (”traction drives”), se t.ex.Chemical compounds similar to those of the present invention have previously been described for use in lubricating compounds in traction drives, see e.g.

EP020854lA2. Deras icke uppenbara användning i flytande bränslen har emellertid inte nämnts i samband med deras användning i Smörjmedel för krafiöverföringar och deras miljö- och funktionsfördelar när de används som bränsleföreningar har inte identifierats. 3. Sammanfattning av uppfinningen Genom att använda cykliska föreningar av en specifik typ i bränslet kommer energiinnehållet hos bränslet att vara högt medan de utmärkta förbrännings- och funktionsegenskaperna bevaras. De cykliska föreningarna enligt uppfinningen ska innehålla åtminstone två ringstrnkturer som inte delar några atomer. Närrmda cykliska föreningar ska företrädesvis vara sarnmanbundna genom en rak eller grenad kedja innehållande åtminstone tre atomer.EP0208541A2. However, their non-obvious use in surface fuels has not been mentioned in connection with their use in lubricants for power transmissions and their environmental and functional benefits when used as fuel compounds have not been identified. 3. Summary of the invention By using cyclic compounds of a specific type in the fuel, the energy content of the fuel will be high while maintaining the excellent combustion and functional properties. The cyclic compounds according to the invention must contain at least two ring structures which do not share any atoms. Approximate cyclic compounds should preferably be linked together by a straight or branched chain containing at least three atoms.

Atomerna i de cykliska föreningarna enligt uppfinningen ska vara valda från gruppen bestående av kol, väte, syre och kväve.The atoms in the cyclic compounds according to the invention must be selected from the group consisting of carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen.

De huvudsakliga fördelarna med uppfinningen är: 10 15 20 25 30 a) b) d) g) 534 B08 3 Genom att använda uppfinningen har energidensiteter över 10% högre per kg bränsle än konventionella ULSD-díesel- eller konventionella jctmotorbränslen (Jet Al , JP-8 etc) uppvisats. Detta utgör en viktig fördel för landfordon och ett stort framsteg för flygplan där energiinnehållet per kg bränsle kan vara väldigt viktigt, både för militära och kommersiella flygplan. Genom att helt använda uppfinningen kan det vara möjligt att uppnå upp till 20-25% högre energidensiteter än konventionella bränslen.The main advantages of the invention are: 10 15 20 25 30 a) b) d) g) 534 B08 3 By using the invention, energy densities are over 10% higher per kg of fuel than conventional ULSD diesel or conventional jet engine fuels (Jet Al, JP -8 etc) presented. This is an important advantage for land vehicles and a major advance for aircraft, where the energy content per kg of fuel can be very important, both for military and commercial aircraft. By fully utilizing the recovery, it may be possible to achieve up to 20-25% higher energy densities than conventional fuels.

Flampunkter över 100°C är möjliga att uppnå vid lämplig tillämpning av uppfinningen. Detta minskar drastiskt risken för olyckor och begränsar effekten av olyckor om de trots allt skulle inträffa.Flash points above 100 ° C can be achieved with appropriate application of the invention. This drastically reduces the risk of accidents and limits the effect of accidents should they nevertheless occur.

Låg toxicitet och den höga flampunkten gör det möjligt att inte märka bränslet som farligt gods vid transport och förvaring av bränslet. Detta gör att transport och förvaring av bränslet blir mindre kostsamt och mindre besvärligt efiersom förarna inte behöver någon särskild träning.Low toxicity and the high fl point make it possible not to label the fuel as dangerous goods when transporting and storing the fuel. This makes transport and storage of the fuel less expensive and less cumbersome as the drivers do not need any special training.

Fullständigt blandbart och kompatibelt med vilken typ av konventionellt bränsle som helst, innefattande men inte begränsat till konventionellt diesel- och fotogen/j etbränsle, F ischer-tropsch-bränslen och fettsyra-metylestrar (FAME). Inga ändringar eller modifieringar av motorema eller fördelningssystemen behövs för att använda den nya typen av bränsle, varför det sålunda utgör en verklig fiillgod ersättning för konventionella bränslen.Fully miscible and compatible with any type of conventional fuel, including but not limited to conventional diesel and kerosene / jet fuel, F ischer-Tropsch fuels and fatty acid methyl esters (FAME). No changes or modifications to the engines or distribution systems are needed to use the new type of fuel, so it is a really good replacement for conventional fuels.

Bränslet tillverkat enligt uppfinningen kan vara designat för en densitet över 800 kg/ma, vilket är den undre gränsen för att tillmötesgå Europeisk norm EN590.The fuel manufactured according to the invention can be designed for a density above 800 kg / ma, which is the lower limit for complying with European standard EN590.

Bränslet kan lätt syntetiseras genom att använda kommersiella råmaterial och kommersiella katalysatorer.The fuel can be easily synthesized using commercial raw materials and commercial catalysts.

Bränslet kan tillverkas från fömybara råmaterial, tex. genom polymerisation av olefiner eller monocykliska föreningar tillverkade genom Fischer-Tropsch-processen. 4. Beskrivning av en föredragen utföringsforrn av uppfinningen 10 15 20 25 30 534 608 4.1 Provframställning Ett prov framställdes på följande sätt: 1. En blandning bestående i huvudsak av C2-C6-1-alkener (alfa-olefiner) polymeriserades i en labbreaktor genom att använda en kommersiellt tillgänglig zeolitbaserad polymerisationskatalysator, COD 900 erhållen från Süd-Chemie AG, Lenbachplatz 6, Munchen, Tyskland. 2. Den polymeriserade produkten från steg l hydrogenerades i en labbreaktor genom att använda en kommersiellt tillgänglig hydreringskatalysator, TK-553 från Haldor- Topsoe, Nymoellevej 55, Kgs. Lyngby, Danmark. 3. Femhundra ppm av en kommersiell smörjande tillsats från BASF AG tillsattes till bränslet för att ge bra smöijegenskaper till bränslet.The fuel can be made from renewable raw materials, e.g. by polymerizing olefins or monocyclic compounds made by the Fischer-Tropsch process. Description of a Preferred Embodiment of the Invention 10 15 20 25 30 534 608 4.1 Sample Preparation A sample was prepared as follows: 1. A mixture consisting essentially of C2-C6-1 alkenes (alpha-olefins) was polymerized in a lab reactor by to use a commercially available zeolite-based polymerization catalyst, COD 900 obtained from Süd-Chemie AG, Lenbachplatz 6, Munich, Germany. The polymerized product from step 1 was hydrogenated in a lab reactor using a commercially available hydrogenation catalyst, TK-553 from Haldor-Topsoe, Nymoellevej 55, Kgs. Lyngby, Denmark. Five hundred ppm of a commercial lubricating additive from BASF AG was added to the fuel to provide good lubricating properties to the fuel.

För jämförelse köptes ett prov av konventionell svensk ultralågsvaveldiesel (ULSD) på en OKQS-bensinstation i Göteborg, Sverige, den ll februari 2009. 4.2 Provkaraktärisering De två proven karaktäriserades genom gaskromatografi med masspektroskopi (GCMS) och pyrolys-fáltjonisationsmasspektroskopi (py-F IMS).For comparison, a sample of conventional Swedish ultra-low sulfur diesel (ULSD) was purchased at an OKQS petrol station in Gothenburg, Sweden, on 11 February 2009. 4.2 Sample characterization The two samples were characterized by gas chromatography with mass spectroscopy (GCMS) and pyrolysis fractionation mass spectroscopy. .

Genom GCMS, och genom att väsentligen följa metoden ASTM D2425-93, visade det sig att mängden föreningar som innehöll 2 eller fler sammanfogade kolringar, vilket är summan av alla di- och polyaromater och di- och polynañener, var under 1,0% i provet enligt uppfinningen. Mängden av föreningar innehållande 2 eller fler sammanfogade kolringar var ungefär 24,0% i ULSD-provet.By GCMS, and by essentially following the method ASTM D2425-93, it was found that the amount of compounds containing 2 or fl joined carbon rings, which is the sum of all di- and polyaromatics and di- and polynaenes, was below 1.0% in the sample according to the invention. The amount of compounds containing 2 or more fused carbon rings was approximately 24.0% in the ULSD sample.

Genom py-FIMS visade det sig att mängden av föreningar enligt uppfinningen innehållande två, tre eller fyra cyklohexanringar i bränslet var ungefär 24,0% vid användning av mätmetoden enligt appendix 1. Mängden föreningar enligt uppfinningen i ULSD-provet var 10 15 20 25 534 608 5 inte mätbara, med andra ord lägre än 5,0%. Slutsatsen är sålunda att bränslet enligt uppfinningen innehåller ungefär 23,0% cykliska föreningar med flera separata cykliska strukturer enligt uppfinningen (24,0% polycykliska föreningar minus den maximala halten av föreningar innehållande tvâ eller flera sammanfogade ringar, l,0%). Mängden C5-C12- olefiner visade sig vara ungefär 5%.By py-FIMS, it was found that the amount of compounds of the invention containing two, three or four cyclohexane rings in the fuel was approximately 24.0% using the measurement method of Appendix 1. The amount of compounds of the invention in the ULSD test was 534 608 5 not measurable, in other words lower than 5.0%. The conclusion is thus that the fuel according to the invention contains approximately 23.0% of cyclic compounds with their separate cyclic structures according to the invention (24.0% of polycyclic compounds minus the maximum content of compounds containing two or samman of their joined rings, 1.0%). The amount of C5-C12 oils was found to be about 5%.

Genom mätningar enligt ASTM-standarder visade det sig att energiinnehållet per kg var ungefär 10% högre fór bränslet enligt uppfinningen i jämförelse med ULSD-provet (se tabell l). Men eftersom halten av cykliska föreningar enligt uppfinningen i provet var bara 23,0%, borde den fulla potentialen till att öka energiinnehållet vara åtminstone 20% högre än konventionell ULSD, om inte högre. Cetantalet var jämförbart.Measurements according to ASTM standards showed that the energy content per kg was approximately 10% higher for the fuel according to the invention in comparison with the ULSD test (see Table 1). However, since the content of cyclic compounds according to the invention in the sample was only 23.0%, the full potential to increase the energy content should be at least 20% higher than conventional ULSD, if not higher. The cetane number was comparable.

Cetantalet var densamma för båda proven inom mätningens noggrannhet (+/- 2 enheter).The cetane number was the same for both samples within the accuracy of the measurement (+/- 2 units).

Flampunkten hos bränslet enligt uppfinningen var över l00°C vilket är gränsen för kraven för särskild lagring av lättantändliga produkter i Sverige, medan flampunkten hos ULSD-provet var 73°C.The flash point of the fuel according to the invention was above 100 ° C, which is the limit for the requirements for special storage of flammable products in Sweden, while the flash point of the ULSD test was 73 ° C.

Smörjningen var bättre med bränsle enligt uppfinningen, 350 mot 390 um nötningsärr för ULSD-provet.The lubrication was better with fuel according to the invention, 350 against 390 μm wear scars for the ULSD test.

Densiteten hos provet enligt uppfinningen var 802 kg/m3, vilket är över gränsen som behövs för att tillmötesgå anwa-standarder (soc kg/mß).The density of the sample according to the invention was 802 kg / m 3, which is above the limit needed to meet anwa standards (soc kg / mß).

Kallfilterstilltäppningspurrkten (Cold Filter Plugging Point) (CFPP) var bättre fór bränsle enligt uppfinningen. Det ska emellertid tillstås att CFPP hos kommersiellt ULSD-bränsle kan variera, så den huvudsakligen slutsatsen som kan dras år att kallflödesegenskapema är åtminstone lika bra för bränsle enligt uppfinningen. 10 534 B08 6 Vanlig svensk ultralåg- Bränsle enligt Metod svaveldiesel (ULSD) uppfinningen Kalorimetriskt vârmevärde 42,3 46,6 ASTM D240 (MJ/kg) Cetantal 54 53 ASTM D6l3 Flampunkt (°C) 73 102 ASTM D93 Smöijningsförrnåga-HFRR- 390 350 ISO 12156-2: 1998 nötningsärr (pm) Densitet (kg/mt) 817 soz ASTM 04052 Viskositet vid 40°C (mmz/s) 2,0 3,0 ISO 3104 Kallfilterstilltäppningspunkt <-30 -27 ENl 16 (CFPP) (°C) Tabell l. Mätningar på de två bränsleproven enligt ASTM-standarden. 4.3 Mätningar av utsläpp Miljöfórdelarna av bränsle enligt uppfinningen demonstrerades genom att köra en Scania- lastbilsmotor i en provbänk genom att använda kömingscykeln ECE R49. 4.3.1. Mätningar av reglerade utsläpp De reglerade utsläppen var desamma för två bränslena så som visas i tabell 2. De små skillnaderna för NOx- och sotutsläpp är eventuellt inte statistiskt si gnifikanta.The Cold Filter Plugging Point (CFPP) was better for fuel according to the invention. However, it should be admitted that the CFPP of commercial ULSD fuel can vary, so the main conclusion that can be drawn is that the cold fate properties are at least as good for fuel according to the invention. 10 534 B08 6 Ordinary Swedish ultra-low Fuel according to Method sulfur diesel (ULSD) invention Calorimetric calorific value 42.3 46.6 ASTM D240 (MJ / kg) Cetane number 54 53 ASTM D613 Flash point (° C) 73 102 ASTM D93 Lubrication power 390 350 ISO 12156-2: 1998 abrasion scar (pm) Density (kg / mt) 817 soz ASTM 04052 Viscosity at 40 ° C (mmz / s) 2.0 3.0 ISO 3104 Cold filter clogging point <-30 -27 ENl 16 (CFPP) (° C) Table 1. Measurements of the two fuel samples according to the ASTM standard. 4.3 Measurements of emissions The environmental benefits of fuel according to the invention were demonstrated by driving a Scania truck engine in a test bench using the ECE R49 combing cycle. 4.3.1. Measurements of regulated emissions The regulated emissions were the same for the two fuels as shown in Table 2. The small differences for NOx and soot emissions may not be statistically significant.

Bränsle enligt ULSD Enhet uppfinningen Kolväten (HC) 0,01 0,01 g/kWh NOx 2,7 2,8 g/kWh Sot 0,04 0,05 g/kWh CO 0,02 0,02 g/kWh Tabell 2. Jämförelse av reglerade utsläpp mellan bränsle enligt uppfinningen och ULSD- bränsle. De små skillnaderna för NOx- och sotutsläpp är eventuellt inte statistiskt signifikanta. 10 15 20 25 30 534 608 4.3.2. Mätningar av oreglerade utsläpp Oreglerade utsläpp analyserades genom att använda nañalen som indikatorsubstans.Fuel according to ULSD Unit recovery Hydrocarbons (HC) 0.01 0.01 g / kWh NOx 2.7 2.8 g / kWh Soot 0.04 0.05 g / kWh CO 0.02 0.02 g / kWh Table 2 Comparison of regulated emissions between fuel according to the invention and ULSD fuel. The small differences for NOx and soot emissions may not be statistically significant. 10 15 20 25 30 534 608 4.3.2. Measurements of unregulated emissions Unregulated emissions were analyzed using the nañal as an indicator substance.

Anledningen till valet är att naflalen är den minsta polyaromatiska substansen, och den finns vanligtvis i relativt höga koncentrationer i avgaser. Det har i tidigare mätningar visat sig att uppmätta utsläpp av nafialen överensstämmer väl med utsläppen av aromater, aldehyder och tyngre polyaromater. Det är därför rimligt att använda nafialen som en indikator för oreglerade utsläpp.The reason for the choice is that the needle is the smallest polyaromatic substance, and it is usually present in relatively high concentrations in exhaust gases. Previous measurements have shown that measured emissions of na fi alen correspond well with the emissions of aromatics, aldehydes and heavier polyaromatics. It is therefore reasonable to use the needle as an indicator of unregulated emissions.

Utsläppen av nafialen med standard-ULSD var 0,27 mg/kWh, medan utsläppen av naftalen var 0,11 mg/kWh när bränsle enligt uppfinningen användes, vilket är en minskning på ungefär 60%. Aromater, aldehyder och tyngre polyaromater kan därför också förväntas minska med ungeñr 30-60%. 5. Diskussion Även om det inte här var möjligt att exakt bestämma hur ringstruktiirerna hos molekylerna var sammanbundna genom att använda de tillgängliga analysmetodema, så var det genom slutledning möjligt att bestämma att ringstrulcturerna var helt klart separerade med kolvätekedjor.The emissions of the standard ULSD were 0.27 mg / kWh, while the emissions of naphthalene were 0.11 mg / kWh when fuel according to the invention was used, which is a reduction of about 60%. Aromatics, aldehydes and heavier polyaromatics can therefore also be expected to decrease by about 30-60%. 5. Discussion Although it was not possible here to determine exactly how the ring structures of the molecules were interconnected using the available analytical methods, it was possible by inference to determine that the ring structures were clearly separated by hydrocarbon chains.

Med tanke på den tredimensionella strukturen hos molekylerna enligt uppfinningen är det emellertid oundvikligt att endast en eller två molekyler i den sammanbindande kedjan mellan ringstrukturema kommer att göra det svårt för ringarna att röra sig i förhållande till varandra, och de kommer att lida av så kallad ”steriskt hindra ” uppförande.However, given the three-dimensional structure of the molecules of the invention, it is inevitable that only one or two molecules in the linking chain between the ring structures will make it difficult for the rings to move relative to each other, and they will suffer from so-called sterically hinder ”behavior.

Sådant steriskt hinder kan troligtvis resultera i en lägre densitet och energiinnehåll per kg än molekyler utan sådant steriskt hinder. Därför bör antalet molekyler i kedjan som sammanlänkar ringstrukturerna till varandra vara 3 eller fler. Detta har dessutom den fördelen att det kommer vara lägre risk att de två ringarna sammanfo gas för att bilda en toxisk polycyklisk förening under förbränningsprocessen. 10 534 608 6. Slutsatser En ny bränsleforrnulering har tagits fram som kan ge ungefär 10-20% högre energiinnehåll per kg och mer miljövänliga egenskaper jämfört med ultralågsvaveldiesel eller fotogen av standardtyp. De reglerade utsläppen är likartade med bränslet enligt uppfinningen och ULSD- bränsle, medan de oreglerade toxiska substansema förväntas minska med ungefär 30-60% med det nya bränslet. Bränslet enligt uppfinningen kan designas för att tillmötesgå EN590- standarden tör dieselbränsle, vilket är en densitet på över 800 kg/m3 och att helt tillmötesgå Jet A1 -standarden och andra standarder fór jetbränslen. På grund av det höga energiinnehållet per kg förväntas det att det vätskeformiga bränslet enligt uppfinningen kommer att ge produkter som är väldigt attraktiva fór flygplansapplikationer där energidcnsiteten per kg bränsle är väldigt viktig. 10 15 534 B08 9 Appendix 1. Mätningar av cykliska föreningar genom att använda py-F IMS Proven analyserades genom att använda py-FIMS. Det íörutsattes att proven innehöll främst kol och väte. Eftersom en mättad kolväteinolekyl innehållande en cyklisk grupp kommer att ha exakt två väteatomer färre än motsvarande icke-cykliska alkan, kan man sluta sig till halten av föreningar med 1, 2, 3 och 4 cykliska grupper utifrån molekylvikten. En ßrening med två cykliska grupper kommer att ha fyra väteatomer mindre än den icke cykliska alkanen etc.Such a steric barrier can probably result in a lower density and energy content per kg than molecules without such a steric barrier. Therefore, the number of molecules in the chain that link the ring structures to each other should be 3 or fls. This also has the advantage that there will be a lower risk of the two rings joining gas to form a toxic polycyclic compound during the combustion process. 10 534 608 6. Conclusions A new fuel formulation has been developed that can provide approximately 10-20% higher energy content per kg and more environmentally friendly properties compared to ultra-low sulfur diesel or kerosene of the standard type. The controlled emissions are similar to the fuel according to the invention and ULSD fuel, while the unregulated toxic substances are expected to decrease by approximately 30-60% with the new fuel. The fuel according to the invention can be designed to meet the EN590 standard dry diesel fuel, which is a density of over 800 kg / m3, and to fully meet the Jet A1 standard and other standards for jet fuels. Due to the high energy content per kg, it is expected that the liquid fuel according to the invention will provide products that are very attractive vehicle plan applications where the energy density per kg of fuel is very important. 10 15 534 B08 9 Appendix 1. Measurements of cyclic compounds using py-F IMS The samples were analyzed using py-FIMS. It was assumed that the samples contained mainly carbon and hydrogen. Since a saturated hydrocarbon molecule containing a cyclic group will have exactly two hydrogen atoms less than the corresponding non-cyclic alkane, one can infer the content of compounds having 1, 2, 3 and 4 cyclic groups based on the molecular weight. A purification with two cyclic groups will have four hydrogen atoms smaller than the non-cyclic alkane etc.

Som exempel visas en del av py-FIMS-data fór bränslet enligt uppfinningen i tabell 3.As an example, some of the py-FIMS data for the fuel according to the invention are shown in Table 3.

Molekylvikt (Dalton) Halt vikt% 31 1 0,17 312 0,04 313 0 314 0,02 31 5 0 316 0,13 317 0,02 318 0,59 319 0,15 320 1,49 321 0,35 322 1,44 323 0,4 324 0,73 325 0,15 326 0,04 327 0 328 0,01 329 0 Tabell 3. py-FIMS-data. Molekyler med en vikt av 324 Dalton motsvarar en icke-cyklisk alkan C23H48 med en molekylvikt av 23x12+48x1=324. Mättade alkaner innehållande en ringstruktur kommer därför att återfinnas under 322 Dalton, alkaner med två ringstruktnuer under 320 Dalton etc. 10 15 534 608 10 En korrektion gjordes för att inte överskatta mängden av föreningar enligt uppfinningen: För att ta hänsyn till en del av spridningen av data har halva summan av värdena innan och efier ”toppen” dragits av från ”toppen”. Detta är standardförfarande vid GCMS-metoder, ofia kallat ”baslinjekonigeringï Sålunda, med toppen vid 322 Dalton (1 ,44%) som exempel, drogs halva summan av 323 Dalton-värdet (0,4%) och 321 Dalton-värdet (0,35%) av, vilket gav ett mätresultat av 1,06% för 322-Dalton-toppen.Molecular weight (Dalton) Content weight% 31 1 0.17 312 0.04 313 0 314 0.02 31 5 0 316 0.13 317 0.02 318 0.59 319 0.15 320 1.49 321 0.35 322 1.44 323 0.4 324 0.73 325 0.15 326 0.04 327 0 328 0.01 329 0 Table 3. py-FIMS data. Molecules with a weight of 324 Daltons correspond to a non-cyclic alkane C23H48 with a molecular weight of 23x12 + 48x1 = 324. Saturated alkanes containing a ring structure will therefore be recovered below 322 Daltons, alkanes having two ring structure nuns below 320 Daltons, etc. A correction was made so as not to overestimate the amount of compounds of the invention: To account for some of the dispersion of data, half the sum of the values before and e fi er “top” is subtracted from “top”. This is the standard procedure for GCMS methods, called "baseline conjugation". Thus, with the peak at 322 Daltons (1, 44%) as an example, half the sum of the 323 Daltons (0.4%) and 321 Daltons (0 35%) of, which gave a measurement result of 1.06% for the 322-Dalton peak.

Detta sätt att resonera förutsätter självklart att provet består i huvudsak av kol och väte och har låga halter av polyomättade föreningar. För de föreliggande proverna var det ingen tvekan om detta var fallet på grund av råmaterialen och de kända tillverkningsprocessema, men för nya och okända prover kan det riktiga i att göra detta antagande bekräftas genom t.ex. FTIR.This way of reasoning obviously presupposes that the sample consists mainly of carbon and hydrogen and has low levels of polyunsaturated compounds. For the present samples, there was no doubt that this was the case due to the raw materials and the known manufacturing processes, but for new and unknown samples, the correctness of making this assumption can be confirmed by e.g. FTIR.

Tillkännagivanden Bidragen från följande personer och organisationer är med tacksamhet uppskattade: -Professor emeritus Albin Czernichowski från ECP S.A.R.L., Orléans Frankrike, för hjälp med analys av data.Announcements Contributions from the following individuals and organizations are gratefully acknowledged: - Professor Emeritus Albin Czernichowski of ECP S.A.R.L., Orléans France, for assistance with data analysis.

-Professor Peter Leinweber och Dr. André Schlichting från Steinbeis Transfer-Zentrum i Rostock Tyskland, för provanalyserna och tolkning av data.-Professor Peter Leinweber and Dr. André Schlichting from Steinbeis Transfer-Zentrum in Rostock Germany, for the sample analyzes and interpretation of data.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 534 608 ll PATENTKRAV Patentskydd söks för följande: . Ett flytande bränsle vilket som kännetecknande ingrediens har mer än ungefär 5% av ßreningar med följande kemiska struktur: varje molekyl innehåller åtminstone två ringstrukturer med 4-9 atomer i varje ringstruktur, ringstrukturema delar inga atomer med varandra, ringstrukturerna är sammanbundna med varandra genom en eller flera kedjor av atomer som gör att det kortaste möjliga avståndet mellan ringstrukturerna företrädesvis är åtminstone 3 atomer, kedjorna som sammanbinder ringstrukturema kan vara grenade eller icke grenade, varje ringstruktur kan dessutom ha en eller flera andra sidokedjor, varvid var och en av sidokedjoma är grenad eller icke grenad, molekylema består av atomer valda fiån gruppen kol, syre, kväve och väte. Flytande bränsle enligt krav 1 i vilket föreningarna har en molekylvikt mellan 200 och 400 Dalton. . Flytande bränsle enligt krav 2 i vilket föreningarna består av väte- och kolatomer. Flytande bränsle enligt krav 3 som har en densitet mellan 760 och 810 kg/m3. Flytande bränsle enligt krav 4 som har ett innehåll av polycykliska kolväten lägre än 1% i vilket de polycykliska kolvätena innehåller åtminstone två ringstrukturer som delar åtminstone en atom. Flytande bränsle enligt krav 5 vilket förutom de ringinnehållande föreningarna också innehåller ungefär 5,0-20,0% alkener med 3 till 12 kolatomer. Flytande bränsle enligt krav 6 i vilket ringstrukturema är mättade med väteatomer. 534 608 12 8. Flytande bränsle enligt krav 6 vilket är ämnat ßr kompressionständningsmotorer (dvs är dieselmotorer). 9. Flytande bränsle enligt krav 6 vilket är ämnat för turbiner. 10. Flytande bränsle enligt krav 6 vilket är ämnat för kompressionständningsmotorer med hög laddning (HCCI).1. 0 15 20 25 30 534 608 ll CLAIMS Patent protection is sought for the following:. A surface fuel which as a characteristic ingredient has more than about 5% of purifications having the following chemical structure: each molecule contains at least two ring structures with 4-9 atoms in each ring structure, the ring structures do not share atoms with each other, the ring structures are interconnected by one or more fl your chains of atoms which means that the shortest possible distance between the ring structures is preferably at least 3 atoms, the chains connecting the ring structures may be branched or unbranched, each ring structure may also have one or fl your other side chains, each of the side chains being branched or unbranched, the molecules consist of atoms selected from the group of carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen. Liquid fuel according to claim 1 in which the compounds have a molecular weight between 200 and 400 Daltons. . Liquid fuel according to claim 2 in which the compounds consist of hydrogen and carbon atoms. Liquid fuel according to claim 3 having a density between 760 and 810 kg / m 3. Liquid fuel according to claim 4 having a polycyclic hydrocarbon content of less than 1% in which the polycyclic hydrocarbons contain at least two ring structures sharing at least one atom. Liquid fuel according to claim 5, which in addition to the ring-containing compounds also contains approximately 5.0-20.0% alkenes having 3 to 12 carbon atoms. Liquid fuel according to claim 6 in which the ring structures are saturated with hydrogen atoms. 534 608 12 A liquid fuel according to claim 6 which is intended for compression ignition engines (ie are diesel engines). Liquid fuel according to claim 6, which is intended for turbines. Liquid fuel according to claim 6 which is intended for high charge compression ignition engines (HCCI).
SE0900656A 2009-05-15 2009-05-15 A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions SE534608C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0900656A SE534608C2 (en) 2009-05-15 2009-05-15 A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions
PCT/EP2010/056747 WO2010130841A2 (en) 2009-05-15 2010-05-17 Fuel additive
EP10719008A EP2430129A2 (en) 2009-05-15 2010-05-17 A fuel component comprising organic compounds containing at least two ring structures with 4-9 atoms in each ring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0900656A SE534608C2 (en) 2009-05-15 2009-05-15 A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0900656A1 SE0900656A1 (en) 2010-11-16
SE534608C2 true SE534608C2 (en) 2011-10-18

Family

ID=42937460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0900656A SE534608C2 (en) 2009-05-15 2009-05-15 A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2430129A2 (en)
SE (1) SE534608C2 (en)
WO (1) WO2010130841A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016004684A1 (en) * 2016-04-19 2017-10-19 Linde Aktiengesellschaft Fuel for aerospace vehicles

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3105351A (en) * 1959-08-17 1963-10-01 Sinclair Research Inc High energy fuel consisting of a mixture of bridged polycyclichydrocarbons and methods
US4556503A (en) * 1983-09-09 1985-12-03 Idemitsu Kosan Company Limited Traction drive fluids
US4528414A (en) * 1983-11-15 1985-07-09 Union Carbide Corporation Olefin oligomerization
DE3682715D1 (en) * 1985-07-08 1992-01-16 Nippon Oil Co Ltd LUBRICANT COMPOSITIONS.
US5520710A (en) * 1993-09-29 1996-05-28 George A. Olah Cleaner burning and cetane enhancing diesel fuel supplements
US5958370A (en) * 1997-12-11 1999-09-28 Chevron U.S.A. Inc. Zeolite SSZ-39
EP1927644A3 (en) * 2006-12-01 2008-09-24 C.E.-Technology Limited Aircraft fuels based on synthetic hydrocarbons with a high percentage of isoparaffin and method for manufacturing aircraft fuels with alcohols

Also Published As

Publication number Publication date
EP2430129A2 (en) 2012-03-21
WO2010130841A2 (en) 2010-11-18
WO2010130841A3 (en) 2011-07-21
SE0900656A1 (en) 2010-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Prokopowicz et al. The effects of neat biodiesel and biodiesel and HVO blends in diesel fuel on exhaust emissions from a light duty vehicle with a diesel engine
CN101998986B (en) Fuel compositions
JP2012197354A (en) Gas oil composition and method of manufacturing the same
EP1908815A3 (en) Fuels and fuel mixes with synthetic hydrocarbons with a high isoparaffin percentage
CA2866956C (en) Use of a viscosity improver
CN108521781B (en) Fuel oil &#34;A&#34; composition
JP5520115B2 (en) Light oil composition
JP5128631B2 (en) Fuel oil composition for diesel engines
WO2009135307A1 (en) Biofuel or additive and method of manufacture and use
US20120046506A1 (en) Diesel fuel composition
JP5518454B2 (en) Fuel composition for diesel hybrid
JP2011213888A (en) Gas oil composition
SE534608C2 (en) A new liquid fuel with high energy content and reduced emissions
Ganesan et al. Influence of nanocatalyst in the performance of direct injection CI engine using blends of castor oil
JP5615216B2 (en) Light oil composition and method for producing the same
JP5317604B2 (en) Light oil composition
JP5317603B2 (en) Light oil composition
JP5317606B2 (en) Light oil composition
JP4119190B2 (en) Light oil composition and method for producing the same
JP5317652B2 (en) Light oil composition
No et al. Parffinic biofuels: HVO, BTL diesel, and farnesane
Zhao et al. BTL-FT to Transportation Fuels
JP5436041B2 (en) Light oil composition
JP5357086B2 (en) Light oil composition
JP5357088B2 (en) Light oil composition