WO2001055282A1 - Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis - Google Patents

Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis Download PDF

Info

Publication number
WO2001055282A1
WO2001055282A1 PCT/EP2001/000496 EP0100496W WO0155282A1 WO 2001055282 A1 WO2001055282 A1 WO 2001055282A1 EP 0100496 W EP0100496 W EP 0100496W WO 0155282 A1 WO0155282 A1 WO 0155282A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
polyisobutene
water
emulsions
alkoxylated
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/000496
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Hüffer
Michael Stang
Paul KLINGELHÖFER
Ansgar Eisenbeis
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
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 Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Priority to US10/181,438 priority Critical patent/US6733549B2/en
Priority to CA002397623A priority patent/CA2397623A1/en
Priority to KR1020027009454A priority patent/KR20020068407A/ko
Priority to EP01907460A priority patent/EP1252272A1/de
Priority to JP2001561121A priority patent/JP2003523478A/ja
Publication of WO2001055282A1 publication Critical patent/WO2001055282A1/de
Priority to NO20023524A priority patent/NO20023524L/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS 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
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS 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
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase

Definitions

  • the present invention relates to fuels which are used in internal combustion engines, preferably diesel engines, and which are emulsions of the respective fuel type with water.
  • Emulsifiers derived from polyisobutene are used to prepare and stabilize these emulsions; polyisobutene ethoxylates are preferably used.
  • emulsions or microemulsions are particularly preferred. These are emulsions in which the size of the droplets dispersed in the continuous phase is very small, preferably at values of ⁇ 1 ⁇ m.
  • US 2,111,100 discloses a clear motor fuel with at least 50% fuel, at least 5% water, at least 5% of an organic solvent selected from the group consisting of alcohols, ketones, ethers and aldehydes, and a fatty acid salt as an emulsifier.
  • the water content of the mixture can be up to 50%.
  • No. 3,346,494 describes an emulsifier system for water-in-oil emulsions which consists of 1 to 10 parts of a fatty acid with 12 to 20 C atoms, 1 to 10 parts of an alkylamino alcohol with 2 to 5 carbon atoms per alkyl group and 1 to 10 parts of one alkylated phenol with at least one alkyl group having 8 to 12 carbon atoms.
  • the emulsifier system can include can be used to stabilize water-in-fuel microemulsions.
  • US Pat. No. 3,902,869 describes a water-in-fuel microemulsion which contains 5 to 40% by weight of water and 1 to 35% by weight of an emulsifier which consists of a suitable carboxylic acid and a salt of this carboxylic acid.
  • Suitable acids are, for example, naphthenic acids, resin acids and gallic acid.
  • Suitable metal salts are added to the mixture to increase the octane number.
  • WO 98/56878 discloses an emulsion of up to 37% of an aqueous C 1 -C 4 alcohol in diesel fuel, with at least one nonionic as emulsifier surface active agent selected from alkoxyphenol, sorbitan monooleate, oleodiethanolamide and glyceril monooleate is used.
  • the mixtures are characterized by low soot emissions during combustion.
  • WO 97/34969 discloses a water-in-fuel microemulsion which contains at least 5% by weight of water and which was produced using an emulsifier system which has three principal components. These three components are (a) at least one particular sorbitol ester (b) at least one particular fatty acid ester, and (c) a particular polyalkoxylated alkylphenol. These emulsions have an HLB (hydrophile-lipophile balance) value that is between 6 and 8.
  • HLB hydrophile-lipophile balance
  • This object is achieved by using alkoxy-hardened polyisobutene as an emulsifier in the production of water-in-fuel emulsions.
  • a fuel-water emulsion containing 95 to 60% by weight of fuel, 3 to 35% by weight of water and 0.2 to 10% by weight of an alkoxylated polyisobutene as emulsifier.
  • the fuel which forms the continuous phase in the emulsions according to the invention is diesel fuel.
  • the emulsifiers used in the context of the present invention for the preparation of the water-in-fuel emulsions are alkoxylates of polyisobutene. They belong to the group of surfactants and can by the general formula
  • R is a polyisobutene with a weight-average molar mass (Mn) of 300 to 2300, preferably 500 to 2000.
  • A is an alkylene radical with 2 to 8 carbon atoms.
  • the number m is a number from 1 to 200, which is chosen so that the alkoxylated polyisobutene contains 0.2 to 1.5 alkylene oxide units per C 4 unit, preferably 0.5 alkylene oxide units per C unit.
  • the number n is either 0 or 1.
  • A is an ethylene radical.
  • alkoxylated polyisobutenes are prepared from the corresponding polyisobutenes. If such a polyisobutene has a terminal double bond, it is converted into the corresponding primary alcohol by hydroformylation and then reacted with the corresponding alkylene oxide, preferably ethylene oxide, in a manner known per se. Before the alkoxylation, polyisobutenes with a geminal double bond are converted to the corresponding alcohol in a manner known per se, for example by epoxidation and subsequent reduction.
  • polyisobutene alkoxylates used in the present invention are in the German application entitled “Polyalkenalkohol-Poly alkoxylate and their
  • HLB Hydrophile Balance
  • the alkoxylated polyisobutene is used in the fuel-water emulsions according to the invention in amounts of 0.2 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight.
  • These emulsions also have a fuel content of 60 to 95% by weight, preferably 70 to 90% by weight, and a water content of 3 to 35% by weight, preferably 10 to 25% by weight.
  • the water used in the emulsions according to the invention can contain a certain amount of one or more C 4 alcohols.
  • the amount of alcohol used is from 5 to 50% by weight based on the amount of water.
  • the temperature range in which the emulsion is stable can be broadened by adding alcohol.
  • the emulsions according to the present invention can include fuel, water, alkoxy-hardened polyisobutene and, if appropriate, alcohol.
  • the surfactants that also serve as emulsifiers.
  • fuel-water emulsions can be produced from all common types of fuel.
  • preferred fuels are diesel fuel, kerosene, heavy and light heating oil.
  • the fuel is diesel fuel.
  • the fuel-water emulsions according to the invention have high stability and good combustion efficiency. Good exhaust gas values can still be obtained, the emission of soot and NO x being significantly improved, particularly in the case of diesel engines. In particular, complete and residue-free combustion can be achieved without deposits on the components of the combustion apparatus, for example injection nozzles, pistons, annular grooves, valves and cylinder heads.
  • the selected alkoxylated polyisobutene is mixed with the fuel, the water and the other components which can be used optionally and emulsified in a manner known per se.
  • the emulsification can be carried out in a rotor mixer, by means of a mixing nozzle or by an ultrasound probe. Particularly good results were achieved if a mixing nozzle of the type used as disclosed in the German application, file number 198 56 604 from BASF AG on December 8, 1998 was used.
  • the procedure is chosen such that the mean droplet size of the emulsified phase in the resulting emulsions is from 0.5 to 5 ⁇ m, preferably at values ⁇ 2 ⁇ m. Such values can easily be achieved with the emulsifier system chosen in the present invention.
  • composition of the samples can be found in Table 1 below.
  • Example 1 to 2 and Comparative Example 1 had water drops in the size range from 1 to 10 ⁇ m with a main proportion from 1 to 3 ⁇ m.
  • Examples 3 and 4 and Comparative Example 2 could not be clearly determined with regard to particle sizes and size distribution due to a high proportion of droplets ⁇ 1 ⁇ m due to Brownian molecular motion.
  • the samples of Examples 5 and 6 contained water drops with a size of 1 to 20 ⁇ m and thus had the broadest size distribution.
  • the stability of the emulsions was checked in a static storage test at 20 ° C and additionally at changing temperatures (0 ° C, 40 ° C and 70 ° C).
  • the emulsions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were completely stable in terms of their homogeneity over three months.
  • the samples of Examples 5 and 6 had a somewhat reduced stability due to the wide size distribution of the droplets and, when stored at 40 ° C., showed a slight phase separation before the expiration of 3 months.

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt Kraftstoff-Wasser-Emulsionen, bei denen als Emulgator ein alkoxyliertes, vorzugsweise ein ethoxyliertes, Polyisobuten verwendet wird. Es lassen sich derart stabile Emulsionen, insbesondere von Diesel-Wasser-Gemischen herstellen, die vorteilhafte Eigenschaften bei der Verwendung als Treibstoff in Verbrennungsmotoren zeigen.

Description

Kraftstoff- Wasser-Emulsionen, enthaltend Emulgatoren auf Polyisobuten-Basis
Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffe, die in Verbrennungsmotoren, vorzugsweise Dieselmotoren, Anwendung finden, und die Emulsionen des jeweiligen Kraftstofftyps mit Wasser sind. Dabei werden zur Herstellung und Stabilisierung dieser Emulsionen Emulgatoren verwendet, die von Polyisobuten abgeleitet sind, vorzugsweise finden Polyisobuten-Ethoxylate Verwendung.
Die heute bekannten Verbrennungsmotoren werden je nach Einsatzzweck mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben. Am bekanntesten sind Otto-Motoren, die leichtflüchtige Benzinkraftstoffe verbrennen, und Dieselmotoren, bei denen schwererflüchtige Dieselkraftstoffe zum Einsatz kommen. Es existieren aber auch Verbrennungsmotoren, bei denen andere Kraftstoffe verwendet werden und die teilweise konstruktiv anders aufgebaut sind als die oben erwähnten Verbrennungsmotoren. Erwähnt seien hier nur der Einsatz von leichtem und schwerem Heizöl in beispielsweise Schiffsmotoren und von Kerosin in Flugzeugmotoren.
Bei allen diesen Verbrennungsmotoren ist es ein Ziel, die Verbrennung des Kraftstoffs so durchzuführen, daß ein hoher Wirkungsgrad resultiert und gleichzeitig die Emission von Schadstoffen so gering wie möglich ist. Hierzu ist es seit langem bekannt, den Kraftstoffen Wasser beizufügen. So werden prinzipiell am einfachsten und am kostengünstigsten die oben beschriebenen Ziele erreicht. Das prinzipielle Problem, das sich bei der Verwendung solcher Kraftstoff/Wasser-Gemische stellt, liegt darin, daß die miteinander nicht mischbaren Komponenten dem Motor in Form eines feinen Gemischs, generell einer Emulsion, zugeführt werden müssen. Im allgemeinen kommen dabei Emulsionen des Typs Wasser-in-Öl zum Einsatz, in denen das Wasser als dispergierte Phase in der kontinuierlichen Öl-Phase, also dem Kraftstoff, vorliegt. Zur Herstellung und Stabilisierung der Emulsion werden dabei bestimmte Emulgatoren benutzt.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz besonders feinteiliger Emulsionen bzw. von Mikroemulsionen. Dies sind Emulsionen, in denen die Größe der in der kontinuierlichen Phase dispergierten Tröpfchen sehr klein ist, vorzugsweise bei Werten von < lμm liegt.
Im Stand der Technik finden sich mehrere Referenzen, die die Herstellung von Kraftstoff/Wasser-Gemischen auf unterschiedliche Arten und Weisen beschreiben.
Die US 2,111,100 offenbart einen klaren Motorkraftstoff mit mindestens 50% Kraftstoffanteil, wenigstens 5% Wasser, wenigstens 5% eines organischen Lösungsmittels, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkoholen, Ketonen, Ethern und Aldehyden, und einem Fettsäuresalz als Emulgator. Der Wassergehalt des Gemischs kann bis zu 50% betragen.
Die US 3,346,494 beschreibt ein Emulgatorsystem für Wasser-in-Öl-Emulsionen, das aus 1 bis 10 Teilen einer Fettsäure mit 12 bis 20 C- Atomen, 1 bis 10 Teilen eines Alkylaminoalkohols mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen pro Alkylgruppe und 1 bis 10 Teilen eines alkylierten Phenols mit wenigstens einer Alkylgruppe mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen besteht. Das Emulgatorsystem kann u.a. zur Stabilisierung von Wasser- in-Kraftstoff-Mikroemulsionen verwendet werden.
In der US 3,902,869 findet sich die Beschreibung einer Wasser-in-Kraftstoff- Mikroemulsion, die 5 bis 40 Gew.-% Wasser enthält sowie 1 bis 35 Gew.-% eines Emulgators, der aus einer geeigneten Carboxylsäure und einem Salz dieser Carboxylsäure besteht. Geeignete Säuren sind beispielsweise Naphthensäuren, Harzsäuren und Gallussäure. Zur Erhöhung der Oktanzahl werden dem Gemisch noch geeignete Metallsalze zugefügt.
Die WO 98/56878 offenbart eine Emulsion von bis zu 37% eines wässrigen C1-C4-- Alkohols in Dieselkraftstoff, wobei als Emulgatoren mindestens ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus Alkoxyphenol, Sorbitanmonooleat, Oleodiethanolamid und Glycerilmonooleat eingesetzt wird. Die Gemische zeichnen sich durch eine niedrige Rußschadstoff-Emission bei der Verbrennung aus.
Schließlich offenbart die WO 97/34969 eine Wasser-in-Kraftstoff-Mikroemulsion, die wenigstens 5 Gew.-% Wasser enthält und die mit einem Emulgatorsystem hergestellt wurde, das drei prinzipielle Komponenten aufweist. Diese drei Komponenten sind (a) mindestens ein bestimmter Sorbitolester (b) mindestens ein bestimmter Fettsäureester, und (c) ein bestimmtes polyalkoxyliertes Alkylphenol. Diese Emulsionen weisen einen HLB (Hydrophile-Lipophile-Balance)-Wert auf, der zwischen 6 und 8 liegt.
Bis jetzt genügen sämtliche im Stand der Technik beschriebenen Wasser-in-Kraftsoff- Emulsionen jedoch nicht den Anforderungen, die an sie gestellt werden. Zum einen weisen die Emulsionen häufig nur eine ungenügende Stabilität auf, wodurch bei der Lagerung eine Phasentrennung auftritt. Die verwendeten Emulgatorsysteme sind oftmals kompliziert und teuer. Der wichtigste Punkt ist jedoch, daß die bislang benutzten Emulgatorsysteme, die zur Herstellung und Stabilisierung der Mikroemulsion notwendig sind, zu Verkokungsrückständen und Ablagerungen im Motor führen.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Emulgatorsysteme bereitzustellen, die die Herstellung von Wasser-in-Kraftstoff-Emulsionen ermöglichen und die oben dargelegten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sollen diese Emulgatorsysteme dabei die Herstellung von Wasser-in-Diesel- Emulsionen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von alkoxyhertem Polyisobuten als Emulgator bei der Herstellung von Wasser-in-Kraftstoff-Emulsionen.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kraftstoff- Wasser-Emulsion, enthaltend 95 bis 60 Gew.-% Kraftstoff, 3 bis 35 Gew.-% Wasser und 0,2 bis 10 Gew.-% eines alkoxylierten Polyisobutens als Emulgator. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoff, der die kontinuierliche Phase in den erfindungsgemäßen Emulsionen bildet, Dieselkraftstoff.
Die Emulgatoren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Wasser- in-Kraftstoff-Emulsionen verwendet werden, sind Alkoxylate des Polyisobutens. Sie gehören zur Gruppe der Tenside und können durch die allgemeine Formel
R (CH2)n (O-A)m-OH
beschrieben werden. R ist dabei ein Polyisobuten mit einer gewichtsmittleren Molmasse (Mn) von 300 bis 2300, vorzugsweise 500 bis 2000. A ist ein Alkylenrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. Die Zahl m ist eine Zahl von 1 bis 200, die so gewählt ist, daß das alkoxylierte Polyisobuten 0,2 bis 1,5 Alkylenoxid-Einheiten pro C4 -Einheit, vorzugsweise 0,5 Alkylenoxid-Einheiten pro C -Einheit, enthält. Die Zahl n ist entweder 0 oder 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist A ein Ethylenrest. Es wird somit vorzugsweise ethoxyliertes Polyisobuten verwendet. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn in den eingesetzten Polyisobuten-Alkoxylaten bzw. Ethoxylaten der Anteil an Polymeren, bei denen n = 1 ist, bei 75 bis 95% liegt.
Diese alkoxylierten Polyisobutene werden aus den entsprechenden Polyisobutenen hergestellt. Weist ein solches Polyisobuten eine terminale Doppelbindung auf, so wird es durch Hydroformylierung in den entsprechenden primären Alkohol überführt und anschließend mit dem entsprechenden Alkylenoxid, vorzugsweise Ethylenoxid, in an sich bekannter Weise umgesetzt. Polyisobutene mit einer geminalen Doppelbindung werden vor der Alkoxylierung auf andere, an sich bekannte Weise zu dem entsprechenden Alkohol umgesetzt, beispielsweise durch Epoxidierung und nachfolgende Reduktion.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyisobuten-Alkoxylate sind in der deutschen Anmeldung mit dem Titel „Polyalkenalkohol-Poly alkoxylate und deren
Verwendung in Schmier- und Kraftstoffen" der BASF AG vom 25.02.1999 offenbart. Der diese alkoxylierten Polyisobutene sowie deren Herstellung betreffende Teil dieser Anmeldung ist ein integraler Bestandteil der vorliegenden Erfindung und durch Referenz in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
Die erfindungsgemäß verwendeten alkoxylierten Polyisobutene weisen einen sogenannten HLB-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 5 auf. HLB steht für „Hydrophile-Lipophile- Balance", es handelt sich dabei um einen wohlbekannten Parameter zur Charakterisierung von Tensiden. Eine genaue Definition dieses Parameters findet sich in: Emulsions: Theory and Practice, Paul Becher, Reinhold Publishing Corporation, ACF Monograph, Ed, 1965, Kapitel „The Chemistry of Emulsifying Agents", Seite 232 ff.
Das alkoxylierte Polyisobuten wird in den erfindungsgemäßen Kraftstoff-Wasser- Emulsionen in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-% verwendet. Diese Emulsionen weisen weiterhin einen Kraftstoffgehalt von 60 bis 95 Gew.- %, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-%, und einen Wasseranteil von 3 bis 35 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-%, auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das in den erfindungsgemäßen Emulsionen verwendete Wasser eine gewisse Menge an einem oder mehreren -C4- Alkoholen enthalten. Die Menge an Alkohol, die verwendet wird, liegt bei Werten von 5 bis 50 Gew.- % , bezogen auf die Menge an Wasser. Durch die Zugabe von Alkohol kann der Temperaturbereich, in dem die Emulsion stabil ist, verbreitert werden.
Die Emulsionen nach der vorliegenden Erfindung können neben den oben erwähnten Bestandteilen Kraftstoff, Wässer, alkoxyhertem Polyisobuten und gegebenenfalls - -Alkohol noch weitere Komponenten aufweisen. Dies sind zum einen weitere Tenside, die ebenfalls als Emulgatoren dienen. Dazu eignen sich beispielsweise Natriumlaurylsulfat, quarternäre Ammoniumsalze, Alkylglykoside, Lecithine, Polyethylenglykolether, Sorbitanoleate, -stearate und -ricinolate und Polyethylen- glykolester, vorzugsweise Sorbitanmonooleat, C13-Oxoalkoholethoxylate und Alkylphenolethoxylate, beispielsweise Octyl- und Nonylphenolethoxylate. Gute Resultate konnten erhalten werden, wenn eine Kombination aus diesen bevorzugten weiteren Tenside zusammen mit einem ethoxylierten Polyisobuten verwendet wurde. Werden diese weiteren Tenside eingesetzt, so geschieht dies in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Die Menge dieses weiteren Tensids wird dabei so gewählt, daß die Gesamtmenge an Tensid, also alkoxyliertem Polyisobuten plus weiterem Tensid, die für das alkoxylierte Polyisobuten alleine angegebene Menge von 0,2 bis 10 Gew.-% nicht überschreitet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lassen sich Kraftstoff- Wasser-Emulsionen von allen gängigen Kraftstoffarten herstellen. Beispiele bevorzugter Kraftstoffe sind Dieselkraftstoff, Kerosin, schweres und leichtes Heizöl. In der meist bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftstoff Dieselkraftstoff.
Die erfindungsgemäßen Kraftstoff- Wasser-Emulsionen weisen eine hohe Stabilität sowie einen guten Wirkungsgrad bei der Verbrennung auf. Es lassen sich weiterhin gute Abgaswerte erhalten, wobei, insbesondere bei Dieselmotoren, die Emission von Ruß und NOx signifikant verbessert wird. Es läßt sich insbesondere eine vollständige und rückstandsfreie Verbrennung ohne Ablagerungen auf den Baugruppen des Verbrennungsapparates, beispielsweise Einspritzdüsen, Kolben, Ringnuten, Ventilen und Zyinderkopf, erreichen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wasser-in-Kraftstoff-Mikroemulsionen wird das gewählte alkoxylierte Polyisobuten mit dem Kraftstoff, dem Wasser und den weiteren, optional verwendbaren Komponenten vermischt und in an sich bekannter Weise emulgiert. Beispielsweise kann die Emulgierung in einem Rotormischer, per Mischdüse oder per Ultraschallsonde erfolgen. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn eine Mischdüse des Typs verwendet wurde, wie sie in der deutschen Anmeldung, Aktenzeichen 198 56 604 der BASF AG vom 08.12.1998 offenbart wird.
Bei all diesen Verfahren wird die Durchführung so gewählt, daß in den resultierenden Emulsionen die mittlere Tröpfchengröße der emulgierten Phase bei Werten von 0,5 bis 5 μm, vorzugsweise bei Werten < 2μm liegt. Derartige Werte lassen sich problemlos mit dem in der vorliegenden Erfindung gewählten Emulgatorsystem erreichen. Die Erfindung wird nun in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.
Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 2:
Es wurde so vorgegangen, daß die wasserlöslichen Bestandteile in der wässrigen Phase und die öllöslichen Komponenten im Kraftstoff, in diesem Falle Dieselöl, gelöst wurden. In den Beispielen 1 bis 4 erfolgte die Emulgierung in einer Mischdüse, wie sie in der deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 198 56 604 der BASF AG vom 08.12.1998 offenbart wird. Der Druck im Mischapparat betrug bei einem Umsatz von insgesamt 12 kg/h 50 bis 200 bar (vor der Blende), vorzugsweise 120 bar. In den Beispielen 5 und 6 wurde anstelle der Mischdüse ein Rotormischer des Typs Ultra-Torrax® (Jahnke und Kunkel Laborgerät T 25) verwendet, wobei 500g-Proben über 15 Minuten bei einer Drehzahl von 24.000 min"1 hergestellt wurden.
Die Zusammensetzung der Proben findet sich in der nachfolgenden Tabelle 1.
Tabelle 1: Zusammensetzung der Emulsionen
Figure imgf000008_0001
* Herkunft: BASF Corporation, USA ** EN = Europäische Norm Die Emulsionen wurden per Lichtmikroskop untersucht. Die Emulsionen der Beispiele 1 bis 2 und des Vergleichsbeispiels 1 wiesen Wassertropfen im Größenbereich von 1 bis 10 μm mit einem Hauptanteil von 1 bis 3 μm auf. Die Beispiele 3 und 4 sowie das Vergleichsbeispiel 2 konnten bezüglich der Partikelgrößen und der Größenverteilung aufgrund eines hohen Anteils von Tröpfchen < lμm wegen der Brownschen Molekularbewegung nicht eindeutig bestimmt werden. Die Proben der Beispiele 5 und 6 enthielten Wassertropfen mit einer Größe von 1 bis 20 μm und wiesen somit die breiteste Größenverteilung auf.
Die Stabilität der Emulsionen wurde in einem statischen Lagertest bei 20°C und zusätzlich bei wechselnden Temperaturen (0°C, 40°C und 70°C) überprüft. Dabei zeigten sich die Emulsionen der Beispiele 1 bis 4 sowie der Vergleichsbeispiele 1 und 2 über drei Monate hinsichtlich ihrer Homogenität vollständig stabil. Die Proben der Beispiele 5 und 6 wiesen aufgrund der breiten Größenverteilung der Tröpfchen eine etwas verminderte Stabilität auf und zeigten bei einer Lagerung bei 40°C bereits vor den Ablauf von 3 Monaten eine leichte Phasentrennung.
Einige der oben aufgeführten Kraftstoff- Wasser-Emulsionen wurden dann bezüglich ihres Verbrennungsverhaltens untersucht. Es wurde ein stationärer Test mit einem Peugeot Dieselmotor des Typs XUD 9, 45 kW, 1,9 1, durchgeführt. Der Test wurde dabei in Anlehnung an die Vorschriften durchgeführt, die sich im Entwurf für die europäische Norm CEC-PF 023 finden. Es wurde ein 6-Stunden-Zyklus bei variabler Drehzahl und Leistungsentnahme gewählt. Die Sauberkeit des Brennraums wurde anschließend quantitativ bestimmt. Ablagerungen an den Einspritzdüsen wurden anliand der Durchflußreduzierung nach DLN in % ermittelt. Partikuläre Emissionen (Ruß) wurden nach der Bosch-Methode bestimmt. Die Ergebnisse finden sich in der nachfolgenden Tabelle 2. Tabelle 2:
Figure imgf000010_0001
* Bezug: Kohlenwasserstoff

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von alkoxyhertem Polyisobuten als Emulgator bei der Herstellung von Wasser-in-Kraftstoff-Emulsionen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ethoxyliertes Polyisobuten verwendet wird.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem alkoxylierten Polyisobuten vorhandene Polyisobuten-Emheit eine gewichtsmittlere Molmasse Mn von 300 bis 2300, vorzugsweise von 500 bis 2000, aufweist, und daß 0,2 bis 1,5 Alkylenoxid-Einheiten, vorzugsweise 0,5 Alkylenoxid-Einheiten, pro
C4-Einheit vorhanden sind.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das alkoxylierte Polyisobuten einen HLB-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise von 3 bis 5 aufweist.
5. Kraftstoff- Wasser-Emulsion resultierend aus der Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und enthaltend 60 bis 95 Gew.-% Kraftstoff, 3 bis 35 Gew.-% Wasser und 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.% eines alkoxylierten Polyisobutens als Emulgator.
6. Emulsion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff ein Dieselkraftstoff ist.
7. Emulsion nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem alkoxylierten Polyisobuten ein oder mehrere Tenside, vorzugsweise Sorbitanoleat, C13-Oxoalkoholethoxylate oder Alkylphenolethoxylate, vorhanden sind.
8. Emulsion nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Tröpfchengröße der emulgierten Phase von 0,5 bis 5 μm, vorzugsweise < 2 μm, beträgt.
9. Emulsion nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser 5 bis 50 Gew.-% eines C1-C4- Alkohols enthält.
10. Verfahren zur Herstellung einer Emulsion nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Komponenten miteinander vermischt und in an sich bekannter Weise emulgiert werden, vorzugsweise in einer Mischdüse.
PCT/EP2001/000496 2000-01-25 2001-01-17 Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis WO2001055282A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/181,438 US6733549B2 (en) 2000-01-25 2001-01-17 Fuel-water emulsions containing polybutene-based emulsifying agents
CA002397623A CA2397623A1 (en) 2000-01-25 2001-01-17 Fuel-water emulsions containing polyisobutene-based emulsifiers
KR1020027009454A KR20020068407A (ko) 2000-01-25 2001-01-17 폴리이소부텐계 유화제를 함유하는 연료-물 에멀젼
EP01907460A EP1252272A1 (de) 2000-01-25 2001-01-17 Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis
JP2001561121A JP2003523478A (ja) 2000-01-25 2001-01-17 ポリイソブテン−ベースから乳化によって得られる、燃料水性エマルジョン
NO20023524A NO20023524L (no) 2000-01-25 2002-07-24 Drivstoff vannemulsjoner inneholdende polyisobutenbasert emulgerende midler

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10003105.6 2000-01-25
DE10003105A DE10003105A1 (de) 2000-01-25 2000-01-25 Kraftstoff-Wasser-Emulsionen, enthaltend Emulgatoren auf Polyisobuten-Basis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001055282A1 true WO2001055282A1 (de) 2001-08-02

Family

ID=7628658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2001/000496 WO2001055282A1 (de) 2000-01-25 2001-01-17 Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6733549B2 (de)
EP (1) EP1252272A1 (de)
JP (1) JP2003523478A (de)
KR (1) KR20020068407A (de)
CA (1) CA2397623A1 (de)
DE (1) DE10003105A1 (de)
NO (1) NO20023524L (de)
WO (1) WO2001055282A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031540A1 (en) * 2001-10-08 2003-04-17 Imperial Chemical Industries Plc Diesel fuel emulsion
WO2003072687A1 (en) * 2002-01-31 2003-09-04 Disperse Limited Polyaphron fuel compositions
EP1408101A1 (de) 2002-10-04 2004-04-14 Infineum International Limited Additive und Brennstoffölzusammensetzungen
DE10334897A1 (de) * 2003-07-29 2005-03-10 Univ Koeln Mikroemulsionen und deren Verwendung als Kraftstoff
EP2253692A1 (de) 2009-05-19 2010-11-24 Universität zu Köln Biohydrofuel-Zusammensetzungen
WO2021148673A1 (de) 2020-01-23 2021-07-29 Raptech Eberswalde Gmbh Anlage und verfahren zur herstellung einer stabilen kohlenwasserstoff-wasser-dispersion für die verbesserung der verbrennungsprozesse und einer leicht in mindestens zwei phasen trennbaren wasser-kohlenwasserstoff-dispersion im rahmen des reinigungsverfahrens von havarieorten
DE102022114815A1 (de) 2022-06-13 2022-08-04 Basf Se Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus Verbrennungsmotoren

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8064889B2 (en) * 2000-09-19 2011-11-22 Igt Virtual casino host
US8511259B2 (en) 2002-03-28 2013-08-20 Cam Technologie S.P.A. Method for reducing emission of pollutants from an internal combusion engine, and fuel emulsion comprising water and a liquid hydrocarbon
DE10232747A1 (de) * 2002-07-18 2004-02-05 Basf Ag Verwendung von Polyisobutylen-Derivaten zur Behandlung von Metalloberflächen
DE102004007501A1 (de) 2004-02-13 2005-09-01 Basf Ag Amphiphile Blockcopolymere enthaltende wässrige Polymerdispersionen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US7753782B2 (en) * 2005-09-06 2010-07-13 Igt Gaming system and method for providing multiple players multiple bonus awards
US8044232B2 (en) * 2005-11-29 2011-10-25 Akzo Nobel N.V. Surface-active polymer and its use in a water-in-oil emulsion
DE102006054227A1 (de) * 2006-11-15 2008-05-21 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Verringerung des Schadstoffausstoßes einer Brennkraftmaschine, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Abgasrückführsystem
DE102009048223A1 (de) * 2009-10-05 2011-06-16 Fachhochschule Trier Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren
US20120055078A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Biomagnetics Diagnostics Corporation Low-carbon high-hydrogen fuels
DE102011008331A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Claudia Aumüller-Karger Verbrennungsmotor mit Drittmedieneinspeisung
ITVR20130081A1 (it) 2013-04-05 2014-10-06 Fuber Ltd Additivo emulsionante per la formazione di emulsioni di acqua in olio combustibile puro o in miscele contenenti principalmente olio combustibile e metodo per la sua produzione
ES2719875T3 (es) 2014-11-10 2019-07-16 Eme Finance Ltd Dispositivo para mezclar agua y gasoil, aparato y proceso para producir una microemulsión de agua/gasoil
IT201600132801A1 (it) 2016-12-30 2018-06-30 Eme International Ltd Apparato e processo per produrre liquido derivante da biomassa, biocarburante e biomateriale

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB768116A (en) * 1953-12-29 1957-02-13 Monsanto Chemicals Supplementary motor fuel

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2111100A (en) 1935-08-26 1938-03-15 Autoxygen Inc Motor fuels and the methods of making them
US3346494A (en) 1964-04-29 1967-10-10 Exxon Research Engineering Co Microemulsions in liquid hydrocarbons
GB1097696A (en) * 1964-05-08 1968-01-03 Rohm & Haas Oxygenated derivatives of olefin polymers
US3902869A (en) 1973-08-24 1975-09-02 Svenska Utvecklings Ab Fuel composition with increased octane number
US4659337A (en) * 1985-07-19 1987-04-21 Texaco Inc. Maleic anhydride-polyether-polyamine reaction product and motor fuel composition containing same
US4659336A (en) * 1986-03-28 1987-04-21 Texaco Inc. Motor fuel composition
DE3611230A1 (de) * 1986-04-04 1987-10-08 Basf Ag Polybutyl- und polyisobutylamine, verfahren zu deren herstellung und diese enthaltende kraft- und schmierstoffzusammensetzungen
DE3700363A1 (de) * 1987-01-08 1988-07-21 Basf Ag Kraft- oder schmierstoffzusammensetzung und verwendung von polybutyl- oder polyisobutylderivaten in denselben
US4877416A (en) * 1987-11-18 1989-10-31 Chevron Research Company Synergistic fuel compositions
US5131921A (en) * 1990-10-09 1992-07-21 Texaco Inc. Polyoxyalkylene N-acyl sarcosinate ester compounds and ORI-inhibited motor fuel compositions
FR2746106B1 (fr) 1996-03-15 1998-08-28 Combustible emulsionne et l'un de ses procedes d'obtention
WO1998056878A1 (en) 1997-06-09 1998-12-17 Donald Murray Craig Additives enabling blending of polar and non-polar fuel components
DE19908262A1 (de) * 1999-02-25 2000-08-31 Basf Ag Polyalkenalkohol-Polyalkoxylate und deren Verwendung in Kraft- und Schmierstoffen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB768116A (en) * 1953-12-29 1957-02-13 Monsanto Chemicals Supplementary motor fuel

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031540A1 (en) * 2001-10-08 2003-04-17 Imperial Chemical Industries Plc Diesel fuel emulsion
JP2005504875A (ja) * 2001-10-08 2005-02-17 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー ディーゼル燃料エマルジョン
JP4870905B2 (ja) * 2001-10-08 2012-02-08 クローダ インターナショナル パブリック リミティド カンパニー ディーゼル燃料エマルジョン
WO2003072687A1 (en) * 2002-01-31 2003-09-04 Disperse Limited Polyaphron fuel compositions
EP1408101A1 (de) 2002-10-04 2004-04-14 Infineum International Limited Additive und Brennstoffölzusammensetzungen
DE10334897A1 (de) * 2003-07-29 2005-03-10 Univ Koeln Mikroemulsionen und deren Verwendung als Kraftstoff
EP2253692A1 (de) 2009-05-19 2010-11-24 Universität zu Köln Biohydrofuel-Zusammensetzungen
WO2021148673A1 (de) 2020-01-23 2021-07-29 Raptech Eberswalde Gmbh Anlage und verfahren zur herstellung einer stabilen kohlenwasserstoff-wasser-dispersion für die verbesserung der verbrennungsprozesse und einer leicht in mindestens zwei phasen trennbaren wasser-kohlenwasserstoff-dispersion im rahmen des reinigungsverfahrens von havarieorten
DE102022114815A1 (de) 2022-06-13 2022-08-04 Basf Se Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus Verbrennungsmotoren

Also Published As

Publication number Publication date
US6733549B2 (en) 2004-05-11
JP2003523478A (ja) 2003-08-05
DE10003105A1 (de) 2001-07-26
CA2397623A1 (en) 2001-08-02
EP1252272A1 (de) 2002-10-30
KR20020068407A (ko) 2002-08-27
NO20023524L (no) 2002-09-25
NO20023524D0 (no) 2002-07-24
US20030024852A1 (en) 2003-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001055282A1 (de) Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis
DE60024474T2 (de) Treibstoff für diesel-, gasturbinen- und turboeinspritzmotoren, umfassend mindestens vier verschiedene sauerstoff enthaltende funktionelle gruppen, ausgewählt aus alkohol, ether, aldehyd, keton, ester, anorganischem ester, azetat, epoxid und peroxid
EP0209758B1 (de) Kraftstoffe und Heizöle und Verwendung eines Emulgatorsystems zur Herstellung dieser Kraftstoffe und Heizöle
EP0012345B1 (de) Kraftstoffe und ihre Verwendung
DE60121851T2 (de) Wasser in Öl Emulsion verwendbar als umweltfreundlicher Brennstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
DE69830438T2 (de) Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion und Verfahren zu ihrer Bildung
DE60310879T2 (de) Polyaphron-kraftstoffzusammensetzungen
DE3613652A1 (de) Kraftstoff-zusammensetzung
DE102009048223A1 (de) Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren
DE19704874B4 (de) Verfahren zum Herstellen und Verwenden eines viskosen Kohlenwasserstoffes
DE102009005356A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dieselmotors mit einem Mischkraftstoff
DE60038606T2 (de) Zusammensetzungen für die herstellung von wasser in öl mikroemulsionen
DE69928847T2 (de) Dieselmotorenbrennstoff und Verfahren zu dessen Herstellung, bestehend aus einer Wasser in viskosen Kohlenwasserstoff Emulsion
DE202007002851U1 (de) Treibstoffmischung
DE102014225815A1 (de) In-situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren
DE3028005C2 (de)
DE10321734A1 (de) Blockcopolymere auf Basis von Polyisobutensuccinanhydrid mit definierter Struktur und deren Einsatz als Emulgatoren
DE3218294A1 (de) Brennstoff auf der basis von gasoel mit einem gehalt an wasser und einem alkohol
DD284042A5 (de) Additivkonzentrat
DE69934997T2 (de) Dieselbrennstoffzusatzszusammensetzung und verfahren zur dieselbrennstoffebehandlung
DE4012336A1 (de) Verfahren zum praeparieren einer kohlenwasserstoff-in-wasser-emulsion aus rohoel oder bitumen sowie damit hergestellte kohlenwasserstoff-in-wasser-emulsion
DE3042124A1 (de) Dieselkraftstoff-emulsionen und verfahren zu ihrer herstellung
DE2633462C2 (de) Emulsionen aus Kraftstoffen und Wasser für Verbrennungs- oder aus leichten Heizölen und Wasser für Ölfeurungen
EP1381658B1 (de) Emulgatormischung für wässerige dieselemulsionen
EP1196514B1 (de) Wässriges kraftstoffgemisch

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA JP KR NO US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001907460

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2397623

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020027009454

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2001 561121

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10181438

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020027009454

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001907460

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2001907460

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1020027009454

Country of ref document: KR