WO1995009219A1 - Fuel mixture - Google Patents

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WO1995009219A1
WO1995009219A1 PCT/EP1994/003083 EP9403083W WO9509219A1 WO 1995009219 A1 WO1995009219 A1 WO 1995009219A1 EP 9403083 W EP9403083 W EP 9403083W WO 9509219 A1 WO9509219 A1 WO 9509219A1
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Gabriele Weiss
Willi Welzel
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Tessol Kraftstoffe, Mineralöle Und Tankanlagen Gmbh
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    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the invention relates to a fuel mixture containing
  • the invention further relates to the use of this fuel mixture as a fuel for diesel engines or as heating oil.
  • the conventional liquid fuels for internal combustion engines consist of mixtures of hydrocarbons and are largely obtained from mineral oil.
  • the gasoline hydrocarbons are at least partially replaced by renewable raw materials, such as fatty oils of animal or vegetable origin.
  • renewable raw materials such as fatty oils of animal or vegetable origin.
  • DE-OS 24 41 737 describes fuel mixtures for internal combustion engines with a carburetor, which is composed of a hydrocarbon gas (normal gasoline or super gasoline) and a mixture of an alcohol with 1 to 4 carbon atoms and water, and optionally 0.1 to 2% by weight of a vegetable oil, which also serves as a mixing agent.
  • a carburetor which is composed of a hydrocarbon gas (normal gasoline or super gasoline) and a mixture of an alcohol with 1 to 4 carbon atoms and water, and optionally 0.1 to 2% by weight of a vegetable oil, which also serves as a mixing agent.
  • DE-PS 31 49 170 and 31 50 988 describe diesel fuels in which up to 90% of the hydrocarbons are replaced by alkyl fatty acid esters of vegetable oils and which also contain alcohols with up to five carbon atoms. However, it is absolutely necessary here to completely convert the oils obtained from plants into alkyl fatty acid esters, in particular methyl fatty acid esters, which on the one hand means a high cost and on the other hand means a large amount of glycerol waste which is difficult to utilize.
  • the hydrocarbon mixture according to DE-PS 31 49 170 is a classic gas oil, i.e. a petroleum fraction.
  • the diesel fuel mixtures according to DE-PS 31 50 988 can optionally 0.1 to 5 wt .-%. of an ignition accelerator.
  • diesel fuels mentioned which are used in agricultural tractors, have cloud points which are not below -15 ° C., which means that they can only be used to a very limited extent in winter.
  • US Pat. No. 4,359,324 describes a diesel fuel which consists of 25 to 75% of a butyl alcohol and 75 to 25% of a vegetable oil.
  • the US-PS 45 57 734 describes a diesel fuel from a vegetable oil, methanol or ethanol and a straight-chain octanol.
  • the US-PS 45 09 953 describes a diesel fuel from 70 to 90 vol .-% gas oil or heavy oil, 10 to 30 vol .-% ethanol and up to 30 vol .-% light petrol.
  • the use of these fuels always required extensive modification measures on the engines operated with them. Through these tests, the general prejudice was confirmed that it is impossible to operate engines which are intended for operation with mineral fuels without conversion measures with fuels which contain a high proportion of fatty oils.
  • a fuel mixture which contains 60 to 88% by volume of at least one vegetable or mineral oil, 6 to 20% by volume of at least one straight-chain or branched monoalcohol with 1 to 5 carbon atoms and 6 contains up to 20 vol .-% gasoline.
  • this mixture can be used as fuel in all types of diesel engines, it would be desirable to improve the cold start behavior and to increase the flash point of the fuel mixture for safety reasons.
  • the present invention is based on the technical problem of providing a fuel mixture which is at least largely biodegradable and has improved cold start behavior when used in diesel engines, while maintaining the hazard class according to the regulation on combustible liquids (VbF ), as it applies to mineral oil diesel fuel and heating oil.
  • VbF combustible liquids
  • the fuel mixture containing a monoalcohol with at least 6 carbon atoms according to the present invention significantly improves the cold start behavior compared to the fuel mixtures known from DE-PS 41 16 905.
  • the mixture according to the invention is preferably used as a fuel for diesel engines or as heating oil.
  • component a) which can be used in the fuel mixture according to the invention are rapeseed oil, soybean oil, cottonseed oil, sunflower oil, castor oil, linseed oil, camelina oil, olive oil, corn oil, almond oil, palm kernel oil, palm oil, coconut oil, mustard oil, peanut oil, puréing oil, Herring oil and sardine oil as well as tall oil distillate and / or their esters of the respective fatty acids with a straight-chain or branched monoalcohol with 1 to 8 carbon atoms.
  • Rapeseed oil which is a mixture of fatty acids partially esterified with glycerol, is preferably used as component a), since it is available on a large scale and can easily be obtained from rapeseed by pressing.
  • the rapeseed oil used can be both pressed and degummed raw or mixed in as raffinate in the fuel mixture according to the invention.
  • tall oil distillate it preferably has a resin acid content of less than 3%.
  • the proportion of component a) in the fuel mixture according to the invention is preferably 50-96 parts by volume.
  • Both straight-chain and branched aliphatic monoalcohols having at least 6 carbon atoms are used as component b) in the fuel mixture according to the invention.
  • the monoalcohols preferably contain 6 to 10 carbon atoms and in particular 8 carbon atoms.
  • Examples of monoalcohols which can be used according to the invention are n-hexanol, n-octanol, isooctyl alcohol, 2-ethylhexanol and isononyl alcohol.
  • the monoalcohols used as component b) have a flash point of> 55 ° C. and a melting point of ⁇ 0 ° C.
  • the proportion of component b) in the fuel mixture according to the invention is preferably 4 to 30 parts by volume.
  • the fuel mixture according to the invention may contain gasoline as a further component in amounts of preferably up to 20 parts by volume.
  • Any gasoline can be used, for example normal or super gasoline;
  • white spirit is preferably used.
  • White spirit is the name for refined petrol with a bp of 130-220 ° C and a melting point> 21 ° C determined according to Abel-Pensky (cf. DIN 51 632, Nov. 1981, draft Feb. 1966).
  • test gasoline with an octane number of 120 to 140 can be contained in the fuel mixture according to the invention.
  • the proportion of gasoline is advantageously up to 20 parts by volume, preferably 6 to 20 parts by volume and in particular 10 to 15 parts by volume.
  • customary additives can be added to the fuel mixture according to the invention.
  • up to 1% by volume of diethyl ether is preferably added as a starting aid.
  • the fuel mixture according to the invention can be used in all diesel engines without any special conversion to the new fuel being necessary. Accordingly, the fuel mixture according to the invention can be used, for example, to operate diesel engines in passenger cars, trucks, agricultural and forestry machines, emergency power generators, pumps and ships. These engines can be operated alternately with the fuel mixture according to the invention and conventional mineral diesel fuels, as a result of which a high degree of mobility is achieved in particular for cars and trucks.
  • the fuel mixtures according to the invention can be mixed in any ratio with conventional diesel fuels or heating oil without any disadvantages.
  • the monoalcohols used as component b) serve as anti-coking agents for piston rings and valve seats.
  • the gasoline serves to clarify the mixture and leads to an improved ignitability of the fuel mixture, white spirit providing the best values.
  • Good ignitability of the fuel means favorable starting behavior and smooth running of the diesel engine due to a short preparation time or a small ignition delay; in the event of a large ignition delay, the well-known "nailing" appears overtly.
  • the fuel mixture according to the invention can also be used well at low temperatures, such as occur in winter and in high regions, since its cloud point reaches values of down to -28 ° C. and the mixture does not flocculate even at lower temperatures. This leads to a much broader applicability compared to the known diesel fuels based on vegetable and animal fats.
  • the fuel mixtures according to the invention were produced by simple mixing.
  • the fuel mixtures according to AI to A3 surprisingly show a clear jump in the height of the flash point above 60 ° C, whereby the hazardous substance class according to VbF A III, as applies to diesel fuels or heating oil, is achieved.

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Abstract

The invention concerns a fuel mixture containing at least one vegetable and/or animal fatty oil and/or alkyl esters of such oils and/or tall-oil distillate, at least one straight-chain or branched- chain monohydric alcohol plus, optionally, petrol. The fuel mixture proposed is suitable for use as diesel fuel or heating oil.

Description

Treibstoffgemisch Fuel mixture
Die Erfindung betrifft ein Treibstoffgemisch, enthaltendThe invention relates to a fuel mixture containing
a) mindestens ein pflanzliches und/oder tierisches fettes Öl und/oder deren Alkylester und/oder Tallöldestillat unda) at least one vegetable and / or animal fatty oil and / or their alkyl esters and / or tall oil distillate and
b) mindestens einen geradkettigen oder verzweigten Monoalkohol.b) at least one straight-chain or branched monoalcohol.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Treibstoffgemisches als Treibstoff für Dieselmotoren oder als Heizöl.The invention further relates to the use of this fuel mixture as a fuel for diesel engines or as heating oil.
Die konventionellen flüssigen Treibstoffe für Verbrennungs¬ motoren bestehen aus Gemischen von Kohlenwasserstoffen und werden größtenteils aus Mineralöl gewonnen. Angesichts der beschränkten Rohölreserven sowie der Preisentwicklung bei Rohölen besteht ein Bedürfnis nach Treibstoffen, in denen die Benzin-Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise durch nachwachsende Rohstoffe, wie fette Öle tierischer oder pflanzlicher Herkunft, ersetzt werden. Durch eine drastische Senkung des Anteils der biologisch nicht abbaubaren Kohlen¬ wasserstoffe wird auch das mit dem möglichen Auslaufen von Treibstoffen verbundene Risiko der Umweltverschmutzung er¬ heblich reduziert.The conventional liquid fuels for internal combustion engines consist of mixtures of hydrocarbons and are largely obtained from mineral oil. In view of the limited crude oil reserves and the price development for crude oils, there is a need for fuels in which the gasoline hydrocarbons are at least partially replaced by renewable raw materials, such as fatty oils of animal or vegetable origin. By drastically reducing the proportion of non-biodegradable hydrocarbons, the risk of environmental pollution associated with the possible leakage of fuels is also considerably reduced.
Aus der GB-PS 1 36 452 ist es bekannt, Kohlenwasserstoffe in Treibstoffen durch Alkohole zu ersetzen, wobei aus Pflanzen¬ ölen gewonnene freie Fettsäuren als Mischungsver ittler die¬ nen.From GB-PS 1 36 452 it is known to replace hydrocarbons in fuels with alcohols, free fatty acids obtained from vegetable oils serving as mixture mediators.
In der DE-OS 24 41 737 werden Treibstoffgemische für Ver¬ brennungsmotoren mit Vergaser beschrieben, die aus einem Kohlenwasserstoffge isch (Normalbenzin oder Superbenzin) und einem Gemisch aus einem Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen und Wasser, sowie gegebenenfalls 0,1 bis 2 Gew.-% eines pflanz¬ lichen Öls, das ebenfalls als Mischungsvermittler dient, be¬ stehen.DE-OS 24 41 737 describes fuel mixtures for internal combustion engines with a carburetor, which is composed of a hydrocarbon gas (normal gasoline or super gasoline) and a mixture of an alcohol with 1 to 4 carbon atoms and water, and optionally 0.1 to 2% by weight of a vegetable oil, which also serves as a mixing agent.
Die DE-PS 31 49 170 und 31 50 988 beschreiben Dieseltreib¬ stoffe, in denen bis zu 90% der Kohlenwasserstoffe durch Alkylfettsäureester von pflanzlichen Ölen ersetzt werden und außerdem Alkohole mit bis zu fünf Kohlenstoffatomen enthal¬ ten sind. Es ist hier jedoch unbedingt erforderlich, die aus Pflanzen gewonnenen Öle vollständig in Alkylfettsäureester, insbesondere Methylfettsäureester, überzuführen, was einer¬ seits einen hohen Kostenaufwand, andererseits einen großen Anfall an schwer verwertbarem Glycerin-Abfall bedeutet. Das Kohlenwasserstoffgemisch gemäß der DE-PS 31 49 170 ist ein klassisches Gasöl, d.h., eine Petroleumfraktion. Die Diesel- Treibstoffgemische gemäß der DE-PS 31 50 988 können gegebe¬ nenfalls 0,1 bis 5 Gew.-. eines Zündbeschleunigers enthal¬ ten.DE-PS 31 49 170 and 31 50 988 describe diesel fuels in which up to 90% of the hydrocarbons are replaced by alkyl fatty acid esters of vegetable oils and which also contain alcohols with up to five carbon atoms. However, it is absolutely necessary here to completely convert the oils obtained from plants into alkyl fatty acid esters, in particular methyl fatty acid esters, which on the one hand means a high cost and on the other hand means a large amount of glycerol waste which is difficult to utilize. The hydrocarbon mixture according to DE-PS 31 49 170 is a classic gas oil, i.e. a petroleum fraction. The diesel fuel mixtures according to DE-PS 31 50 988 can optionally 0.1 to 5 wt .-%. of an ignition accelerator.
Die genannten Dieseltreibstoffe, die in landwirtschaftlichen Traktoren eingesetzt werden, weisen Trübungspunkte auf, die nicht unter -15°C liegen, wodurch sie als Treibstoffe im Winter nur sehr bedingt einsetzbar sind.The diesel fuels mentioned, which are used in agricultural tractors, have cloud points which are not below -15 ° C., which means that they can only be used to a very limited extent in winter.
Es wurden auch bereits Versuche unternommen, nicht umge- esterte Pflanzenöle, wie z.B. Rapsöl, als Treibstoffe in Verbrennungsmotoren einzusetzen.Attempts have also been made to use non-transesterified vegetable oils, e.g. Rapeseed oil, used as fuel in internal combustion engines.
So beschreibt die US-PS 43 59 324 einen Dieseltreibstoff, der aus 25 bis 75% eines Butylalkohols und 75 bis 25% eines pflanzlichen Öls besteht. Die US-PS 45 57 734 beschreibt einen Dieseltreibstoff aus einem pflanzlichen Öl, Methanol oder Ethanol und einem geradkettigen Octanol. Die US-PS 45 09 953 beschreibt einen Dieseltreibstoff aus 70 bis 90 Vol.-% Gasöl bzw. Schweröl, 10 bis 30 Vol.-% Ethanol und bis zu 30 Vol.-% Leichtbenzin. Die Verwendung dieser Treibstoffe bedingte jedoch immer um¬ fangreiche Umbaumaßnahmen an den damit betriebenen Motoren. Durch diese Versuche wurde das allgemeine Vorurteil erhär¬ tet, daß es unmöglich ist, Motoren, die für den Betrieb mit mineralischen Kraftstoffen bestimmt sind, ohne Umbaumaßnah¬ men mit Treibstoffen zu betreiben, die einen hohen Anteil an fetten Ölen enthalten.For example, US Pat. No. 4,359,324 describes a diesel fuel which consists of 25 to 75% of a butyl alcohol and 75 to 25% of a vegetable oil. The US-PS 45 57 734 describes a diesel fuel from a vegetable oil, methanol or ethanol and a straight-chain octanol. The US-PS 45 09 953 describes a diesel fuel from 70 to 90 vol .-% gas oil or heavy oil, 10 to 30 vol .-% ethanol and up to 30 vol .-% light petrol. However, the use of these fuels always required extensive modification measures on the engines operated with them. Through these tests, the general prejudice was confirmed that it is impossible to operate engines which are intended for operation with mineral fuels without conversion measures with fuels which contain a high proportion of fatty oils.
Aus der DE-PS 41 16 905 ist ein Treibstoffgemisch bekannt, das 60 bis 88 Vol.-% mindestens eines pflanzlichen oder tie¬ rischen Öls, 6 bis 20 Vol.-% mindestens eines geradkettigen oder verzweigten Monoalkohols mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und 6 bis 20 Vol.-% Benzin enthält. Obwohl dieses Gemisch in Dieselmotoren aller Typen als Treibstoff verwendbar ist, wä¬ re es wünschenswert, das Kaltstartverhalten noch zu verbes¬ sern und den Flammpunkt des Treibstoffgemisches aus sicher- heitstechnischen Gründen zu erhöhen.From DE-PS 41 16 905 a fuel mixture is known which contains 60 to 88% by volume of at least one vegetable or mineral oil, 6 to 20% by volume of at least one straight-chain or branched monoalcohol with 1 to 5 carbon atoms and 6 contains up to 20 vol .-% gasoline. Although this mixture can be used as fuel in all types of diesel engines, it would be desirable to improve the cold start behavior and to increase the flash point of the fuel mixture for safety reasons.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zu¬ grunde, ein Treibstoffgemisch zur Verfügung zu stellen, das zumindest größtenteils biologisch abbaubar ist und ein ver¬ bessertes Kaltstartverhalten bei Verwendung in Dieselmotoren aufweist, unter Erhaltung der Gefahrenklasse nach der Ver¬ ordnung über brennbare Flüssigkeiten (VbF) , wie sie für Mineralöl-Dieselkraftstoff und Heizöl gilt.The present invention is based on the technical problem of providing a fuel mixture which is at least largely biodegradable and has improved cold start behavior when used in diesel engines, while maintaining the hazard class according to the regulation on combustible liquids (VbF ), as it applies to mineral oil diesel fuel and heating oil.
Dieses Problem ist bei einem Treibstoffgemisch der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der in dem Treibstoffge¬ misch enthaltene geradkettige oder verzweigte Monoalkohol mindestens 6 Kohlenstoffatome aufweist.This problem is solved in a fuel mixture of the type mentioned at the outset in that the straight-chain or branched monoalcohol contained in the fuel mixture has at least 6 carbon atoms.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das einen Mono¬ alkohol mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen enthaltende Treibstoffgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung eine deutliche Verbesserung des Kaltstartverhaltens gegenüber den aus der DE-PS 41 16 905 bekannten Treibstoffgemischen auf- weist, die einen Monoalkohol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen enthalten. Dies ist um so überraschender, als die gemäß vor¬ liegender Erfindung eingesetzten Monoalkohole einen Flamm¬ punkt über 60°C aufweisen und somit die Explosionsfähigkeit gegenüber den aus der DE-PS 41 16 905 bekannten Treibstoff¬ gemischen herabsetzen.Surprisingly, it has been shown that the fuel mixture containing a monoalcohol with at least 6 carbon atoms according to the present invention significantly improves the cold start behavior compared to the fuel mixtures known from DE-PS 41 16 905. has a monoalcohol containing 1 to 5 carbon atoms. This is all the more surprising since the monoalcohols used according to the present invention have a flash point above 60 ° C. and thus reduce the explosiveness compared to the fuel mixtures known from DE-PS 41 16 905.
Weiterhin war es überraschend, daß das sichtbare Abgas, vor allem in der Warmlaufphase des Dieselmotors, gegenüber den aus der DE-PS 41 16 905 bekannten Treibstoffgemischen ver¬ ringert ist. Durch' den Gehalt an Monoalkoholen mit minde¬ stens 6 Kohlenstoffatomen wird im Vergleich zu den aus der DE-PS 41 16 905 bekannten Treibstoffgemischen ein höherer Brennwert des Gesamtgemisches erreicht. Der von Natur aus geringere Brennwert von pflanzlichen oder tierischen Ölen gegenüber herkömmlichem Dieselkraftstoff wird dadurch zum Teil kompensiert.Furthermore, it was surprising that the visible exhaust gas, especially in the warm-up phase of the diesel engine, is reduced compared to the fuel mixtures known from DE-PS 41 16 905. Due to the content of monoalcohols with at least 6 carbon atoms, a higher calorific value of the overall mixture is achieved in comparison with the fuel mixtures known from DE-PS 41 16 905. This partially compensates for the inherently lower calorific value of vegetable or animal oils compared to conventional diesel fuel.
Die vorgenannten vergleichenden Untersuchungen gegenüber aus der DE-PS 41 16 905 bekannten Treibstoffgemischen wurden wie folgt durchgeführt:The aforementioned comparative investigations compared to fuel mixtures known from DE-PS 41 16 905 were carried out as follows:
Als Vergleichsgemische wurden die beiden nachfolgend be¬ schriebenen Treibstoffgemische hergestellt und in einem Testfahrzeug Daimler-Benz 300 Diesel über einen Zeitraum von jeweils einem Monat, im Normalbetrieb, getestet:The two fuel mixtures described below were produced as comparative mixtures and tested in a test vehicle Daimler-Benz 300 Diesel over a period of one month each, in normal operation:
Treibstoffgemisch gemäß DE-PS 41 16 905:Fuel mixture according to DE-PS 41 16 905:
Volumteile Rapsöl 75Volumes of rapeseed oil 75
Isopropanol 19Isopropanol 19
Testbenzin 6White spirit 6
erfindungsgemäßes Treibstoffgemisch:Fuel mixture according to the invention:
Volumteile Rapsöl 75Volumes of rapeseed oil 75
2-Ethylhexanol 192-ethylhexanol 19
Testbenzin 6 Ein weiterer Vorteil gegenüber den in der DE-PS 41 16 905 beschriebenen Treibstoffgemischen tritt bei der Lagerung auf: Während bei den aus der DE-PS 41 16 905 bekannten Gemi¬ schen die Gefahr besteht, daß der darin enthaltene Monoalko¬ hol bei entsprechenden Temperaturen aus dem Gemisch aus¬ dampft - je nach Alkohol bei Temperaturen zwischen 6,5°C und 46°C - und somit das Gesamtgemisch instabil ist, tritt dies bei dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch unter normalen Lagerungsbedingungen für Dieseltreibstoff bzw. Heizöl (bis mindestens 60°C) nicht auf. Das erfindungsgemäße Gemisch bleibt über mindestens 12 Monate lang stabil.White spirit 6 A further advantage over the fuel mixtures described in DE-PS 41 16 905 occurs during storage: While there is a risk with the mixtures known from DE-PS 41 16 905 that the mono-alcohol contained therein at appropriate temperatures evaporates from the mixture - depending on the alcohol at temperatures between 6.5 ° C and 46 ° C - and thus the overall mixture is unstable, this occurs in the fuel mixture according to the invention under normal storage conditions for diesel fuel or heating oil (up to at least 60 ° C ) not on. The mixture according to the invention remains stable for at least 12 months.
Das erfindungsgemäße Gemisch wird vorzugsweise als Treib¬ stoff für Dieselmotoren oder als Heizöl verwendet.The mixture according to the invention is preferably used as a fuel for diesel engines or as heating oil.
Beispiele für die in dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch einsetzbare Komponente a) sind Rapsöl, Sojaöl, Baumwollsaat- öl, Sonnenblumenöl, Rizinusöl, Leinöl, Leindotteröl, Oliven¬ öl, Maiskeimöl, Mandelöl, Palmkernöl, Palmöl, Kokosöl, Senf- öl, Erdnußöl, Purgieröl, Heringsöl und Sardinenöl sowie Tallöldestillat und/oder deren Estern der jeweiligen Fett¬ säuren mit einer geradkettigen oder verzweigten Monoalkohol mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen.Examples of component a) which can be used in the fuel mixture according to the invention are rapeseed oil, soybean oil, cottonseed oil, sunflower oil, castor oil, linseed oil, camelina oil, olive oil, corn oil, almond oil, palm kernel oil, palm oil, coconut oil, mustard oil, peanut oil, puréing oil, Herring oil and sardine oil as well as tall oil distillate and / or their esters of the respective fatty acids with a straight-chain or branched monoalcohol with 1 to 8 carbon atoms.
Bevorzugt wird Rapsöl, das ein Gemisch aus teilweise mit Glycerin veresterten Fettsäuren ist, als Komponente a) ver¬ wendet, da es in großem Umfang zur Verfügung steht und auf einfache Weise durch Pressen aus Rapssaat gewonnen werden kann. Das verwendete Rapsöl kann sowohl roh gepreßt und ent- schleimt als auch als Raffinat in das erfindungsgemäße Treibstoffgemisch eingemischt werden. Eine Überführung in Alkylester, wie sie in den DE-PS 31 49 170 und 31 50 988 ge¬ fordert wird, ist nicht notwendig. Durch den Wegfall dieses Verfahrensschrittes ist es möglich, biologisch weitgehend abbaubare Diesel-Treibstoffe unmittelbar aus der landwirt¬ schaftlichen Produktion auf den Markt zu bringen, ohne daß weitere Energiekosten und Abfallstoffe, wie Glycerin, anfal¬ len.Rapeseed oil, which is a mixture of fatty acids partially esterified with glycerol, is preferably used as component a), since it is available on a large scale and can easily be obtained from rapeseed by pressing. The rapeseed oil used can be both pressed and degummed raw or mixed in as raffinate in the fuel mixture according to the invention. A conversion into alkyl esters, as is required in DE-PS 31 49 170 and 31 50 988, is not necessary. By eliminating this process step, it is possible to bring biodegradable diesel fuels onto the market directly from agricultural production without having to further energy costs and waste materials, such as glycerol, are incurred.
Falls Tallöldestillat eingesetzt wird, so weist dieses vor¬ zugsweise einen Harzsäuregehalt von unter 3% auf.If tall oil distillate is used, it preferably has a resin acid content of less than 3%.
Der Anteil der Komponente a) in dem erfindungsgemäßen Treib¬ stoffgemisch beträgt vorzugsweise 50 - 96 Volumteile.The proportion of component a) in the fuel mixture according to the invention is preferably 50-96 parts by volume.
Als Komponente b) werden in dem erfindungsgemäßen Treib¬ stoffgemisch sowohl geradkettige als auch verzweigte alipha- tische Monoalkohole mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen ein¬ gesetzt. Vorzugsweise enthalten die Monoalkohole 6 bis 10 Kohlenstoffatome und insbesondere 8 Kohlenstoffatome. Bei¬ spiele für erfindungsgemäß einsetzbare Monoalkohole sind n-Hexanol, n-Octanol, Isooktylalkohol, 2-Ethylhexanol und Isononylalkohol.Both straight-chain and branched aliphatic monoalcohols having at least 6 carbon atoms are used as component b) in the fuel mixture according to the invention. The monoalcohols preferably contain 6 to 10 carbon atoms and in particular 8 carbon atoms. Examples of monoalcohols which can be used according to the invention are n-hexanol, n-octanol, isooctyl alcohol, 2-ethylhexanol and isononyl alcohol.
Die als Komponente b) eingesetzten Monoalkohole weisen einen Flammpunkt von >55°C und einen Schmelzpunkt von <0°C auf.The monoalcohols used as component b) have a flash point of> 55 ° C. and a melting point of <0 ° C.
Der Anteil der Komponente b) in dem erfindungsgemäßen Treib¬ stoffgemisch beträgt vorzugsweise 4 bis 30 Volumteile.The proportion of component b) in the fuel mixture according to the invention is preferably 4 to 30 parts by volume.
In dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch kann als weitere Komponente Benzin in Mengen von vorzugsweise bis 20 Volum¬ teilen enthalten sein. Es kann jedes beliebige Benzin ver¬ wendet werden, beispielsweise Normal- oder Superbenzin; vor¬ zugsweise wird jedoch Testbenzin eingesetzt. Testbenzin ist die Bezeichnung für raffinierte Benzine mit einem Kp. von 130-220°C und einem nach Abel-Pensky ermittelten Fp. >21°C (vgl. DIN 51 632, Nov. 1981, Entwurf Feb. 1966) . Beispiels¬ weise kann in dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch Test¬ benzin mit einer Oktanzahl von 120 bis 140 enthalten sein. Der Anteil des Benzins beträgt zweckmäßigerweise bis zu 20 Volumteile, vorzugsweise 6 bis 20 Volumteile und insbeson¬ dere 10 bis 15 Volumteile.The fuel mixture according to the invention may contain gasoline as a further component in amounts of preferably up to 20 parts by volume. Any gasoline can be used, for example normal or super gasoline; However, white spirit is preferably used. White spirit is the name for refined petrol with a bp of 130-220 ° C and a melting point> 21 ° C determined according to Abel-Pensky (cf. DIN 51 632, Nov. 1981, draft Feb. 1966). For example, test gasoline with an octane number of 120 to 140 can be contained in the fuel mixture according to the invention. The proportion of gasoline is advantageously up to 20 parts by volume, preferably 6 to 20 parts by volume and in particular 10 to 15 parts by volume.
Ferner können dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch übli¬ che Additive zugesetzt werden. Für den Betrieb voh Dieselmo¬ toren im Winter wird bevorzugt bis zu 1 Vol.-% Diethylether als Anspringhilfe zugesetzt.Furthermore, customary additives can be added to the fuel mixture according to the invention. For the operation of diesel engines in winter, up to 1% by volume of diethyl ether is preferably added as a starting aid.
Das erfindungsgemäße Treibstoffgemisch kann in allen Diesel¬ motoren eingesetzt werden, ohne daß eine spezielle Umrüstung auf den neuen Treibstoff erforderlich ist. Das erfindungsge¬ mäße Treibstoffgemisch kann demzufolge beispielsweise zum Betreiben von Dieselmotoren in Personenkraftwagen, Last¬ kraftwagen, land- und forstwirtschaftlichen Maschinen, Not¬ stromaggregaten, Pumpen und Schiffen dienen. Diese Motoren können beliebig im Wechsel mit dem erfindungsgemäßen Treib¬ stoffgemisch und herkömmlichen mineralischen Dieseltreib¬ stoffen betrieben werden, wodurch insbesondere für Pkw's und Lkw's eine hohe Mobilität erreicht wird. Die erfindungsge¬ mäßen Treibstoffgemische können in beliebigen Verhältnissen mit herkömmlichen Dieseltreibstoffen oder Heizöl gemischt werden, ohne daß irgendwelche Nachteile auftreten.The fuel mixture according to the invention can be used in all diesel engines without any special conversion to the new fuel being necessary. Accordingly, the fuel mixture according to the invention can be used, for example, to operate diesel engines in passenger cars, trucks, agricultural and forestry machines, emergency power generators, pumps and ships. These engines can be operated alternately with the fuel mixture according to the invention and conventional mineral diesel fuels, as a result of which a high degree of mobility is achieved in particular for cars and trucks. The fuel mixtures according to the invention can be mixed in any ratio with conventional diesel fuels or heating oil without any disadvantages.
In dem erfindungsgemäßen Treibstoffgemisch dienen die als Komponente b) verwendeten Monoalkohole als Antikokungsmittel für Kolbenringe und Ventilsitze. Das Benzin dient zur Klä¬ rung des Gemisches und führt zu einer verbesserten Zündwil¬ ligkeit des Treibstoffgemisches, wobei Testbenzin die besten Werte liefert. Gute Zündwilligkeit des Kraftstoffs bedeutet günstiges Startverhalten und ruhigen Lauf des Dieselmotors infolge einer kurzen Aufbereitungszeitspanne bzw. kleinen Zündverzugs; bei großem Zündverzug tritt das bekannte "Nageln" ohrenfällig in Erscheinung.In the fuel mixture according to the invention, the monoalcohols used as component b) serve as anti-coking agents for piston rings and valve seats. The gasoline serves to clarify the mixture and leads to an improved ignitability of the fuel mixture, white spirit providing the best values. Good ignitability of the fuel means favorable starting behavior and smooth running of the diesel engine due to a short preparation time or a small ignition delay; in the event of a large ignition delay, the well-known "nailing" appears overtly.
Führt man für das in Dieselmotoren eingesetzte erfindungsge¬ mäße Treibstoffgemisch Abgastests durch, so liegen die er- haltenen Werte sowohl für Kohlenwasserstoffe und Stickoxide als auch für Kohlenmonoxid weit unter den in der derzeit geltenden Euronorm für Dieselabgase geforderten Werten. Der Schwefel-Anteil der Abgase wird gegenüber den üblichen Werten von 0,15% bei herkömmlichen, mineralischen Diesel¬ kraftstoffen verschwindend gering, da die eingesetzten Kom¬ ponenten praktisch schwefelfrei sind.If exhaust gas tests are carried out for the fuel mixture according to the invention used in diesel engines, the results are values for hydrocarbons and nitrogen oxides as well as for carbon monoxide are far below the values required in the currently applicable Euro standard for diesel exhaust gases. The sulfur content of the exhaust gases is negligible compared to the usual values of 0.15% for conventional mineral diesel fuels, since the components used are practically sulfur-free.
Das erfindungsgemäße Treibstoffgemisch ist auch bei tiefen Temperaturen, wie sie im Winter und in hochgelegenen Regio¬ nen auftreten, gut einsetzbar, da sein Trübungspunkt Werte bis zu -28°C erreicht und das Gemisch auch bei tieferen Tem¬ peraturen nicht ausflockt. Dies führt zu einer wesentlich breiteren Anwendbarkeit gegenüber den bekannten Dieseltreib¬ stoffen auf der Basis pflanzlicher und tierischer Fette.The fuel mixture according to the invention can also be used well at low temperatures, such as occur in winter and in high regions, since its cloud point reaches values of down to -28 ° C. and the mixture does not flocculate even at lower temperatures. This leads to a much broader applicability compared to the known diesel fuels based on vegetable and animal fats.
Die nachstehenden Beispiele und Versuche erläutern die Er¬ findung.The examples and experiments below explain the invention.
Herstellungsbeispiele 1 - 12:Production Examples 1 - 12:
Die erfindungsgemäßen Treibstoffgemische wurden durch einfa¬ ches Mischen hergestellt.The fuel mixtures according to the invention were produced by simple mixing.
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*Rapsölfettsäurenmethylester* Rapeseed oil fatty acid methyl ester
Sämtliche Gemische gemäß den Beispielen 1 bis 12 wurden im Dieselmotor getestet. Als Versuchstahrzeug wurde ein Serien¬ fahrzeug des Typs Mercedes-Benz 300 D ausgewählt, dessen Dieselmotor nach dem Vorkammerverfahren arbeitet. Bei keinem der getesteten Gemische gemäß den Beispielen 1 bis 12 waren Schwierigkeiten im Betrieb erkenntlich. Das Fahrzeug zeigte keinerlei Startprobleme. Auch die Leistung war offenkundig nicht beeinträchtigt.All of the mixtures according to Examples 1 to 12 were tested in a diesel engine. A series vehicle of the Mercedes-Benz 300 D type was selected as the test vehicle, the diesel engine of which works according to the pre-chamber method. None of the mixtures tested according to Examples 1 to 12 showed any operational difficulties. The Vehicle showed no start problems. The performance was obviously not affected.
Weiterhin wurden mit den erfindungsgemäßen Treibstoffen ge¬ mäß den Beispielen 1, 7 und 10 verschiedene marktübliche Dieselmotoren unterschiedlicher Leistung und Bauart gete¬ stet. Keiner der Testfahrer konnte wesentliche Unterschiede zu dem Betrieb mit herkömmlichem Dieselkraftstoff feststel¬ len.Furthermore, the fuels according to the invention according to Examples 1, 7 and 10 were used to test various commercially available diesel engines of different performance and design. None of the test drivers was able to find any significant differences from the operation with conventional diesel fuel.
Physikalische Eigenschaften verschiedener erfindungsgemäßer Treibstoffgemische (AI bis A3) im Vergleich zu Gemischen nach DE-PS 41 16 905 (Bl bis B3) :Physical properties of various fuel mixtures according to the invention (AI to A3) compared to mixtures according to DE-PS 41 16 905 (B1 to B3):
AI;AI;
A3A3
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Bl:Bl:
B3B3
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Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß sich der Flammpunkt der Gemische bei Bl bis B3 zwar mit steigender Kohlenstoff¬ anzahl des Monoalkohols stetig erhöht, jedoch nicht über eine Grenze von etwa 40°C bei Verwendung von C5-Alkoholen. Die daraus resultierenden Gefahrenklassen für die Lagerung und den Transport nach der Verordnung über brennbare Flüs¬ sigkeiten (VbF) , entsprechen nicht der für Dieselkraftstoffe und Heizöle üblichen Gefahrenklasse A III. Dadurch werden die Auflagen für Transport und Lagerung der Gemische Bl bis B3 gegenüber herkömmlichem Dieselkraftstoff und Heizöl verschärft. Dies bedeutet zum Beispiel, daß die Gemische Bl bis B3 nicht mehr in oberirdischen Tanks gelagert werden dürfen, wie dies bei Dieselkraftstoff oder Heizöl der Fall ist.From this table it can be seen that the flash point of the mixtures at B1 to B3 increases steadily as the carbon number of the monoalcohol increases, but does not exceed a limit of about 40 ° C. when using C5 alcohols. The resulting hazard classes for storage and transportation in accordance with the Ordinance on Flammable Liquids (VbF) do not correspond to the hazard class A III common for diesel fuels and heating oils. As a result, the requirements for transport and storage of mixtures Bl to B3 are tightened compared to conventional diesel fuel and heating oil. This means, for example, that the mixtures B1 to B3 may no longer be stored in above-ground tanks, as is the case with diesel fuel or heating oil.
Im Gegensatz hierzu zeigen die Treibstoffgemische gemäß AI bis A3 überraschenderweise einen deutlichen Sprung in der Höhe des Flammpunkts über 60°C, wodurch die Gefahrenstoff- klasse nach VbF A III, wie dies für Dieselkraftstoffe oder Heizöl zutrifft, erreicht wird. Daraus resultiert eine Gleichbehandlung der erfindungsgemäßen Treibstoffgemische nach VbF gegenüber Dieselkraftstoff oder Heizöl, so daß die diesbezüglichen Vorschriften für die Lagerung und den Transport auch für die erfindungsgemäßen Treibstoffgemische gelten. In contrast to this, the fuel mixtures according to AI to A3 surprisingly show a clear jump in the height of the flash point above 60 ° C, whereby the hazardous substance class according to VbF A III, as applies to diesel fuels or heating oil, is achieved. This results in equal treatment of the fuel mixtures according to the VbF according to diesel fuel or heating oil, so that the relevant regulations for storage and transportation also apply to the fuel mixtures according to the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Treibstoffgemisch, enthaltend1. Fuel mixture containing
a) mindestens ein pflanzliches und/oder tierisches fet¬ tes Öl und/oder deren Alkylester und/oder Tallölde¬ stillat unda) at least one vegetable and / or animal fatty oil and / or their alkyl esters and / or tall oil distillate and
b) mindestens einen geradkettigen oder verzweigten Monoalkohol, dadurch gekennzeichnet, daß der Mono¬ alkohol mindestens 6 Kohlenstoffatome aufweist.b) at least one straight-chain or branched monoalcohol, characterized in that the monoalcohol has at least 6 carbon atoms.
2. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß es weiterhin Benzin enthält.2. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that it further contains gasoline.
3. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Komponente a) aus Rapsöl, Sojaöl, Baumwoll- saatöl, Sonnenblumenöl, Rizinusöl, Leinöl, Leindotteröl, Olivenöl, Maiskeimöl, Mandelöl, Palmkernöl, Palmöl, Ko¬ kosöl, Senföl, Erdnußöl, Purgierol, Heringsol, Sardinen- öl, Tallöldestillat und/oder deren Estern der jeweiligen Fettsäuren und einem geradkettigen oder verzweigten Monoalkohol mit 1 bis 8 C-Atomen gewählt wird.3. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that component a) from rapeseed oil, soybean oil, cottonseed oil, sunflower oil, castor oil, linseed oil, camelina oil, olive oil, corn oil, almond oil, palm kernel oil, palm oil, Ko¬ kosöl, mustard oil, Peanut oil, purgierol, herring sol, sardine oil, tall oil distillate and / or their esters of the respective fatty acids and a straight-chain or branched monoalcohol with 1 to 8 carbon atoms is selected.
4. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß das verwendete Tallöldestillat einem Harzsäure- gehalt von <3% aufweist.4. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the tall oil distillate used has a resin acid content of <3%.
5. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Monoalkohol 6 bis 10 Kohlenstoffatome auf¬ weist.5. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the mono alcohol has 6 to 10 carbon atoms.
6. Treibstoffgemisch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Monoalkohol 8 Kohlenstoffatome aufweist. 6. Fuel mixture according to claim 5, characterized gekennzeich¬ net that the mono alcohol has 8 carbon atoms.
7. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Komponente b) einen Flammpunkt von >55°C und einen Schmelzpunkt von <0°C aufweist.7. A fuel mixture according to claim 1, characterized in that component b) has a flash point of> 55 ° C and a melting point of <0 ° C.
8. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß es die Komponente a) in einer Menge von 50 bis 96 Volumteilen enthält.8. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that it contains component a) in an amount of 50 to 96 parts by volume.
9. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß es die Komponente b) in einer Menge von 4 bis 30 Volumteilen enthält.9. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that it contains component b) in an amount of 4 to 30 parts by volume.
10. Treibstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Benzin Testbenzin ist.10. Fuel mixture according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the gasoline is white spirit.
11. Treibstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Benzin in einer Menge von bis 20 Volumteilen enthalten ist.11. Fuel mixture according to one of claims 1 or 10, characterized in that the gasoline is contained in an amount of up to 20 parts by volume.
12. Treibstoffgemisch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Benzin in einer Menge von 6 bis 20 Volum¬ teilen, vorzugsweise von 10 bis 15 Volumteilen, enthal¬ ten ist.12. Fuel mixture according to claim 11, characterized in that the gasoline is contained in an amount of 6 to 20 parts by volume, preferably 10 to 15 parts by volume.
13. Verwendung des Treibstoffgemisches nach einem der An¬ sprüche 1 bis 10 als Treibstoff für Dieselmotoren oder als Heizöl. 13. Use of the fuel mixture according to one of claims 1 to 10 as a fuel for diesel engines or as heating oil.
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