WO2007000428A1 - Biodieselkraftstoffgemisch enthaltend polyoxymethylendialkylether - Google Patents

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WO2007000428A1
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Heiner Schelling
Eckhard Ströfer
Rolf Pinkos
Andrea Haunert
Matthias Eiermann
Jörn KARL
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Definitions

  • the invention relates to a biodiesel fuel mixture containing polyoxymethylene dialkyl ethers.
  • oils i. Fatty acid esters, usually triglycerides, which can generally be classified as biodegradable and harmless to the environment. Rapeseed oil can be considered as a prototype of such vegetable oils.
  • oils contain the glycerides of a number of acids, which acids may vary with the nature and source of the vegetable oil, and optionally, phosphoglycides.
  • Such oils can be obtained by known methods.
  • the alkyl esters, for example the methyl esters, of the fatty acids bound in the glycerides can be obtained by transesterification.
  • FR-A-2 492 402 describes a fuel composition containing one or more fatty acid esters of animal or vegetable origin of general formula R 1 - COOR 2 , wherein R 1 is a substantially linear saturated or unsaturated aliphatic radical of 5 to 23 carbon atoms and R 2 are linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic radical having 1 to 12 carbon atoms.
  • R 1 is a substantially linear saturated or unsaturated aliphatic radical of 5 to 23 carbon atoms and R 2 are linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic radical having 1 to 12 carbon atoms.
  • Such fuel compositions are described as being suitable for use in diesel engines because they have a cetane number which approximates the cetane number of conventional diesel fuels derived from mineral oils.
  • biodiesel as a renewable fuel is the reduction of NeWo CO 2 emissions.
  • the exhaust emissions of sulfur oxides, particulates and carbon monoxide are reduced.
  • the nitrogen oxide emissions may be slightly increased.
  • Biodiesel is also virtually zero sulfur (sulfur content between 0 and 0.0024 ppm, compared to up to 350 ppm sulfur in conventional fossil diesel fuel).
  • the energy content of biodiesel is at least 92% that of fossil diesel, so that about 1.1 l of biodiesel replace 1 l of fossil diesel fuel.
  • EP-A 1 070 755 discloses a diesel fuel mixture having a cetane number> 40 from a typical diesel oil cut and 1 to 20% by volume of polyoxymethylene dialkyl ethers. By the addition of the Polyoxymethylendialkylether the cetane number of 48 to a value between see see 63 and 100 raised.
  • the object of the invention is to provide a biodiesel-based diesel fuel mixture having a high cetane number and good emission profile.
  • the object is achieved by a biodiesel fuel mixture having a cetane number of> 40 containing
  • the biodiesel fuel mixture according to the invention contains 1 to 100% by weight, generally 5 to 90% by weight, preferably 5 to 50% by weight and particularly preferably 10 to 50% by weight of biodiesel.
  • Biodiesel generally has a viscosity at 40 ° C of 1.9 to 6.5, preferably 3.5 to 5.0 cSt, a sulfur content of at most 0.05 wt .-%, preferably 0.01 wt .-%, a cetane number of at least 40, preferably at least 49, and an acid number of up to 0.80, preferably up to 0.50 mg KOH / g.
  • Biodiesel generally consists of fatty acid esters of the general formula R 1 -COOR 2 , wherein R 1 is a substantially linear, saturated or unsaturated aliphatic radical having 5 to 23 carbon atoms and R 2 is a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic radical with 1 to 12 C atoms.
  • the fatty acid esters contained in the biodiesel are preferably derived from linear, saturated or unsaturated fatty acids R 1 COOH having 11 to 23 C atoms in the radical R 1 , in particular saturated fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid and Lignoceric acid, simply ethylenically unsaturated fatty acids such as lauric acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, gadoleic acid and erucic acid, and two or more ethylenically unsaturated fatty acids such as linoleic acid and linolenic acid.
  • saturated fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid and Lignoceric acid
  • simply ethylenically unsaturated fatty acids such as lauric acid, myristoleic acid,
  • the fatty acids of fatty acid esters contained in biodiesel are obtained from vegetable or animal fats.
  • Vegetable fats are, for example, rapeseed oil, sunflower oil, copra oil, corn oil, cottonseed oil, soybean oil and peanut oil.
  • Suitable fats of animal origin are, for example, lard or beef tallow.
  • the alcohol component of the esters contained in biodiesel is preferably selected from methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, ethyl-2-hexanol or dodecanol.
  • the fatty acid esters are preferably obtained by transesterification with the alcohol R 2 OH from the glycerides contained in the natural fats of plant or animal origin.
  • the biodiesel fuel mixture according to the invention contains conventional diesel oil of fossil origin.
  • Diesel represents the high boiler fraction of middle distillates of mineral oil.
  • Typical diesel oil cuts have a boiling point in the range from 150 to 380 0 C, preferably from 200 to 350 0 C and a density of 0.76 to 0.935 g / ml at 15 0 C.
  • the biodiesel fuel mixture according to the invention contains 0.1 to 20 wt .-%, generally 1 to 20 wt .-%, preferably 3 to 11 wt .-%, particularly preferably 4 to 11 wt .-% Polyoxymethylendialkylether.
  • the dimethyl ether and diethyl ether are preferred.
  • the invention also provides the use of the Polyoxymethylendialkylether as additives for biodiesel fuel mixtures containing at least 1 wt .-% biodiesel, to increase the cetane number.
  • the polyoxymethylene dialkyl ethers c) can, as described in EP-A 1 070 755, be prepared by reacting the corresponding alcohol, preferably methanol, with formaldehyde in the presence of acidic catalysts.
  • methylal with trioxane In the reaction of methylal with trioxane to the Polyoxymethylendimethylethem no water is formed as a byproduct.
  • the reaction is generally carried out at a temperature of 50 to 200 ° C, preferably 90 to 150 ° C, and a pressure of 1 to 20 bar, preferably 2 to 10 bar.
  • the molar ratio of methylal: trioxane is generally 0.1 to 10, preferably 0.5 to 5.
  • the acidic catalyst may be a homogeneous or heterogeneous acidic catalyst.
  • Suitable acid catalysts are mineral acids such as largely anhydrous sulfuric acid.
  • sulfonic acids such as trifluoromethanesulfonic acid and para-toluenesulfonic acid, heteropolyacids, acidic ion exchange resins, zeolites, aluminosilicates, silica, alumina, titania and zirconia.
  • Oxidic catalysts may be doped with sulfate or phosphate groups to increase their acid strength, generally in amounts of from 0.05 to 10% by weight.
  • the reaction can be carried out in a stirred tank reactor (CSTR) or a tubular reactor. If a heterogeneous catalyst is used, a fixed bed reactor is preferred. If a fixed catalyst bed is used, the product mixture can then be contacted with an anion exchange resin to obtain a substantially acid-free product mixture.
  • CSTR stirred tank reactor
  • the amount of water introduced by methylal and trioxane and by the catalyst is in total ⁇ 1% by weight, preferably ⁇ 0.5% by weight, more preferably ⁇ 0.2% by weight and in particular ⁇ 0.1% by weight. based on the reaction mixture of methylal, trioxane and the catalyst.
  • practically anhydrous trioxane and methylal are used and the amount of water optionally introduced by the catalyst is limited.
  • the hemiacetals (monoethers) or polyoxymethylene glycols formed by hydrolysis in the presence of water from already formed polyoxymethylene dimethyl ether have a boiling point comparable to that of the polyoxymethylene dimethyl ethers, thereby making it difficult to separate the polyoxymethylene dimethyl ethers from these by-products.
  • a fraction containing the trimer and tetramers is separated from the product mixture of the reaction of methylal with trioxane and become unreacted methylal, trioxane and polyoxymethylene with n ⁇ 3 attributed to the acid catalyzed reaction.
  • the polyoxymethylene dimethyl ethers with n> 4 are additionally recycled into the reaction. Due to the recycling, especially trimer and tetramer are obtained.
  • the first distillation column for example, at a pressure of 0.5 to 1, 5 bar
  • the second distillation lationskolonne example at a pressure of 0.05 to 1 bar
  • the third distillation column for example at a pressure of 0.001 to 0.5 bar
  • the first and the second fraction are recycled to the reaction.
  • a homogeneous catalyst for example a mineral acid or a sulfonic acid, it remains in the fourth fraction and is recycled with it into the acid-catalyzed reaction.
  • Biodiesel has an acid number of generally at least 0.1 mg KOH / g and up to 0.8 mg KOH / g (according to US standard) or of up to 0.5 mg KOH / g (according to DIN 51606). By increasing the amount of water during storage or during consumption, the acid number may further increase by shifting the chemical balance of fatty acid esters to fatty acids.
  • the acidic properties of biodiesel suggest that the polyoxymethylene dialkyl ethers are not stable in biodiesel and are cleaved into formaldehyde and methanol. However, it has surprisingly been found that this is not the case and that polyoxymethylene dimethyl ethers in biodiesel and biodiesel / diesel blends are completely stable despite the acidic properties of the biodiesel.
  • the biodiesel fuel mixtures according to the invention may contain 0 to 5% by weight, preferably 0 to 1% by weight, of further additives.
  • further additives are cetane number enhancers, which may be present in amounts of usually up to 1% by weight.
  • the biodiesel fuel mixture according to the invention has a cetane number of> 40, generally of> 45, preferably of> 50, particularly preferably of> 52.
  • a preferred biodiesel mixture according to the invention contains
  • H 3 CO (CH 2 O) 4 CH 3 150 g and 20 g Diesel Tetraoxymethylendimethylether H 3 CO (CH 2 O) 4 CH 3 were stirred at 25 0 C. The content of H 3 CO (CH 2 O) 4 CH 3 was determined by gas chromatography at regular intervals. Over the entire experimental period of 12 days, no decrease in H 3 CO (CH 2 O) 4 CH 3 content was observed.

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Abstract

Biodieselkraftstoffgemisch mit einer Cetanzahl von > 40 enthaltend a) 1 bis 100 Gew.-% Biodiesel, b) 0 bis 98,9 Gew.-% Dieselöl fossilen Ursprungs, c) 0,1 bis 20 Gew.-% Polyoxyalkylendialkylether der Formel RO(CH2O)nR worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen ist und n = 2 bis 10 ist, und d) 0 bis 5 Gew.-% weitere Additive.

Description

Biodieselkraftstoffgemisch enthaltend Polyoxymethylendialkylether
Die Erfindung betrifft ein Biodieselkraftstoffgemisch enthaltend Polyoxymethylendialkylether.
Seit vielen Jahren ist die Industrie bemüht, alternative Energiequellen zu erschließen, welche nicht fossilen Ursprungs sind, sowie sogenannte erneuerbare Rohstoffe verfügbar zu machen. Letztere umfassen Pflanzenöle, d.h. Fettsäureester, üblicherweise Triglyceride, welche im Allgemeinen als bioabbaubar und für die Umwelt unbedenklich eingestuft wer- den können. Rapsöl kann als Prototyp derartiger Pflanzenöle angesehen werden. Im Allgemeinen enthalten derartige öle die Glyceride von einer Anzahl von Säuren, wobei die Säuren mit Art und Herkunft des Pflanzenöls variieren können, und zusätzlich gegebenenfalls Phosphoglycide. Solche öle können nach bekannten Verfahren erhalten werden. Aus den Pflanzenölen können durch Umesterung die Alkylester, beispielsweise die Methylester, der in den Glyceriden gebundenen Fettsäuren erhalten werden.
FR-A 2 492 402 beschreibt eine Kraftstoffzusammensetzung enthaltend einen oder mehrere Fettsäureester tierischen oder pflanzlichen Ursprungs der allgemeinen Formel R1- COOR2, worin R1 ein im Wesentlichen linearer gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Rest mit 5 bis 23 C-Atomen und R2 ein linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Rest mit 1 bis 12 C-Atomen sind. Derartige Kraftstoffzusammensetzungen werden als geeignet für die Verwendung in Dieselmotoren beschrieben, da sie eine Cetanzahl aufweisen, welche näherungsweise der Cetanzahl von herkömmlichen Dieselkraftstoffen, welche aus Mineralölen gewonnen werden, entspricht.
Der Hauptvorteil von Biodiesel als erneuerbarem Kraftstoff ist die Reduktion der NeWo-CO2- Emission. Außerdem verringern sich die Auspuffemissionen von Schwefeloxiden, Partikeln und Kohlenmonoxid. Die Stickoxid-Emissionen können dagegen leicht erhöht sein. So kann angenommen werden, dass die bei der Verbrennung von Biodiesel freiwerdende CO2-Menge (ca. 2,4 t/t Biodiesel) durch nachwachsende Pflanzen, aus denen wiederum Pflanzenöle für Biodiesel gewonnen werden, wieder assimiliert wird, so dass der Netto- CO2-Aussto ß bei nahe 0 liegt. Biodiesel ist außerdem praktisch schwefelfrei (Schwefelgehalt zwischen 0 und 0,0024 ppm, verglichen mit bis zu 350 ppm Schwefel in herkömmlichem fossilem Dieselkraftstoff)- Die NOx-Emissionen aus reinem Biodiesel liegen zwar im Durchschnitt um 6 % über denjenigen aus Diesel fossilen Ursprungs, doch ermöglicht das Fehlen von Schwefel Techniken zur NOx-Reduktion, welche in Verbindung mit herkömmlichem fossilem Diesel nicht angewendet werden können. Die im Biodiesel enthaltenen O- xygenate verbessern die Verbrennung und das Emissionsprofil, so dass gegenüber fossilem Dieselkraftstoff etwa 20 % weniger Kohlenmonoxid gebildet wird. Auch die Partikelemissionen aus Biodiesel sind bedeutend niedriger und liegen um 40 % oder mehr unterhalb derjenigen von herkömmlichem fossilem Diesel. Die Bioabbaubarkeit von Biodiesel ist gegenüber fossilem Diesel stark erhöht.
Der Energiegehalt von Biodiesel beträgt immerhin 92 % desjenigen von fossilem Diesel, so dass ca. 1,1 I Biodiesel 1 I fossilen Dieselkraftstoff ersetzen.
Zukünftige europäische Dieselspezifikationen zielen deutlich in Richtung höherer Cetan- zahlen, während der Gehalt an Schwefel und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen verringert werden soll.
Es ist bekannt, durch Zumischung linearer Ether die Cetanzahl von Dieselkraftstoffen zu erhöhen. Daneben verbessern sich die Kälteeigenschaften des Kraftstoffs, und durch die Verdünnung wird der Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen und Schwefel vermindert. Die Ether haben auch einen positiven Effekt auf die Emissionen. Die hohe Cetanzahl führt zu einem geringeren Ausstoß von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid. Der hohe Sauerstoffgehalt im Ether führt darüber hinaus zu einer Verminderung von Russparti- kein im Abgas.
EP-A 1 070 755 offenbart ein Dieselkraftstoffgemisch mit einer von Cetanzahl > 40 aus einem typischen Dieselölschnitt und 1 bis 20 Vol.-% Polyoxymethylendialkylethem. Durch den Zusatz der Polyoxymethylendialkylether wird die Cetanzahl von 48 auf einen Wert zwi- sehen 63 und 100 angehoben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein auf Biodiesel basierendes Dieselkraftstoffgemisch mit einer hohen Cetanzahl und gutem Emissionsprofil bereitzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Biodieselkraftstoffgemisch mit einer Cetanzahl von > 40 enthaltend
a) 1 bis 100 Gew.-% Biodiesel,
b) 0 bis 98,9 Gew.-% Dieselöl fossilen Ursprungs,
c) 0,1 bis 20 Gew.-% Polyoxyalkylendialkylether der Formel RO(CH2O)nR
worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen ist und n = 2 bis 10 ist, und
d) O bis 5 Gew.-% weitere Additive.
Als Komponente a) enthält das erfindungsgemäße Biodieselkraftstoffgemisch 1 bis 100 Gew.-%, im Allgemeinen 5 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% Biodiesel. Biodiesel weist im Allgemeinen eine Viskosität bei 40 °C von 1 ,9 bis 6,5, vorzugsweise 3,5 bis 5,0 cSt, einen Schwefelgehalt von maximal 0,05 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 Gew.-%, eine Cetanzahl von mindestens 40, vorzugsweise mindestens 49, und eine Säurezahl von bis zu 0,80, vorzugsweise von bis zu 0,50 mg KOH/g auf. Biodiesel besteht im Allgemeinen aus Fettsäureestern der allgemeinen Formel R1 -COOR2, worin R1 ein im Wesentlichen linearer, gesättigter oder ungesättigter aliphati- scher Rest mit 5 bis 23 C-Atomen und R2 ein linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Rest mit 1 bis 12 C-Atomen ist. Vorzugsweise leiten sich die im Biodiesel enthaltenen Fettsäureester von linearen, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren R1COOH mit 11 bis 23 C-Atomen im Rest R1 ab, insbesondere von gesättigten Fettsäuren wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachidinsäure, Be- hensäure und Lignocerinsäure, einfach ethylenisch ungesättigten Fettsäuren wie Lauro- leinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Gadoleinsäure und Erucasäure, sowie zwei oder mehrfach ethylenisch ungesättigte Fettsäuren wie Linolsäure und Linolensäure. Die Fettsäuren der im Biodiesel enthaltenen Fettsäureester werden aus pflanzlichen oder tierischen Fetten gewonnen. Pflanzliche Fette sind beispielsweise Rapsöl, Sonnen- blumenöl, Coprahöl, Maisöl, Baumwollsamenöl, Sojaöl und Erdnussöl. Geeignete Fette tierischen Ursprungs sind beispielsweise Schweineschmalz oder Rindertalg.
Die Alkoholkomponente der in Biodiesel enthaltenen Ester ist vorzugsweise ausgewählt aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, Ethyl-2-hexanol oder Dodecanol. Die Fettsäureester werden vorzugsweise durch Umesterung mit dem Alkohol R2OH aus den in den natürlichen Fetten pflanzlichen oder tierischen Ursprungs enthaltenen Glyceriden erhalten.
Als Komponente b) enthält das erfindungsgemäße Biodieselkraftstoffgemisch herkömmli- ches Dieselöl fossilen Ursprungs. Diesel repräsentiert den Schwersiederanteil der Mitteldestillate von Mineralöl. Typische Dieselöl-Schnitte haben einen Siedepunkt im Bereich von 150 bis 380 0C, vorzugsweise von 200 bis 350 0C und eine Dichte von 0,76 bis 0,935 g/ml bei 15 0C.
Als Komponente c) enthält das erfindungsgemäße Biodieselkraftstoffgemisch 0,1 bis 20 Gew.-%, im Allgemeinen 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 11 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 bis 11 Gew.-% Polyoxymethylendialkylether. Von diesen sind die Dimethylether und Diethylether bevorzugt. Bevorzugt sind weiterhin Polyoxymethylendialkylether mit n = 3, 4 oder 5 Oxymethylen-Einheiten, sowie deren Gemische. Besonders bevorzugt sind Polyo- xymethylendimethylether mit 3, 4 oder 5 Oxymethylen-Einheiten und deren Gemische. Ins- besondere bevorzugt sind Polyoxymethylendimethylether mit n = 3 oder 4 Oxymethylen- Einheiten und deren Gemische, speziell bevorzugt ist Tetraoxymethylendimethylether (n=4).
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der Polyoxymethylendialkylether als Additive für Biodieselkraftstoffgemische, welche mindestens 1 Gew.-% Biodiesel enthalten, zur Erhöhung der Cetanzahl.
Die Polyoxymethylendialkylether c) können, wie in EP-A 1 070 755 beschrieben, durch Umsetzen des entsprechenden Alkohols, vorzugsweise Methanol, mit Formaldehyd in Ge- genwart von sauren Katalysatoren hergestellt werden.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Polyoxymethylendimethylethem, welche als Biodieselkraftstoffadditive c) besonders gut geeignet sind, insbesondere der Polyoxymethylendimethylether mit n = 3 und 4 (Trimer, Tetramer), geht von Methylal (n = 1) und Trioxan aus. Diese werden in einen Reaktor eingespeist und in Gegenwart eines sauren Katalysators umgesetzt, wobei die durch Methylal, Trioxan und/oder den Katalysator in das Reaktionsgemisch eingebrachte Wassermenge < 1 Gew.-%, bezogen auf das Reaktionsgemisch, beträgt.
Bei der Umsetzung von Methylal mit Trioxan zu den Polyoxymethylendimethylethem wird kein Wasser als Nebenprodukt gebildet. Die Umsetzung wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von 50 bis 200 °C, vorzugsweise 90 bis 150 °C, und einem Druck von 1 bis 20 bar, vorzugsweise 2 bis 10 bar durchgeführt. Das Molverhältnis Methylal : Trioxan beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5.
Der saure Katalysator kann ein homogener oder heterogener saurer Katalysator sein. Geeignete saure Katalysatoren sind Mineralsäuren wie weitgehend wasserfreie Schwefelsäu- re, Sulfonsäuren wie Trifluormethansulfonsäure und para-Toluolsulfonsäure, Heteropoly- säuren, saure lonenaustauscherharze, Zeolithe, Aluminosilikate, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkondioxid. Oxidische Katalysatoren können, um deren Säurestärke zu erhöhen, mit Sulfat- oder Phosphat-Gruppen dotiert sein, im Allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%. Die Umsetzung kann in einem Rührkesselreaktor (CSTR) oder einem Rohrreaktor durchgeführt werden. Wird ein heterogener Katalysator eingesetzt, ist ein Festbettreaktor bevorzugt. Wird ein Katalysator-Festbett verwendet, kann das Produktgemisch anschließend mit einem An ionenaustauscherharz in Kontakt gebracht werden, um ein im Wesentlichen säurefreies Produktgemisch zu erhalten.
Die durch Methylal und Trioxan sowie durch den Katalysator eingebrachte Wassermenge beträgt insgesamt < 1 Gew.-%, bevorzugt < 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt < 0,2 Gew.- % und insbesondere < 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Reaktionsgemisch aus Methylal, Trioxan und den Katalysator. Hierzu werden praktisch wasserfreies Trioxan und Methylal ein- gesetzt sowie die gegebenenfalls durch den Katalysator eingebrachte entsprechend Wassermenge begrenzt. Die in Gegenwart von Wasser aus bereits gebildetem Polyoxymethy- lendimethylether durch Hydrolyse gebildeten Halbacetale (Monoether) beziehungsweise Polyoxymethylenglykole weisen einen vergleichbaren Siedepunkt wie die Polyoxymethy- lendimethylether auf, wodurch eine Abtrennung der Polyoxymethylendimethylether von diesen Nebenprodukten erschwert wird.
Um gezielt Polyoxymethylendimethylether mit n = 3 und n = 4 (Trimer, Tetramer) zu erhalten, wird aus dem Produktgemisch der Umsetzung von Methylal mit Trioxan eine Fraktion enthaltend das Trimere und Tetramere abgetrennt und werden nicht umgesetztes Methylal, Trioxan und Polyoxymethylendimethylether mit n < 3 in die sauer katalysierte Umsetzung zurückgeführt. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zusätzlich auch die Polyoxymethylendimethylether mit n > 4 in die Umsetzung zurückgeführt. Durch die Rückführung wird besonders viel Trimer und Tetramer erhalten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird aus dem Produktgemisch der sauer katalysierten Umsetzung von Methylal mit Trioxan eine erste Fraktion enthaltend Methylal, eine zweite Fraktion enthaltend das Dimer (n = 2) und Trioxan, eine dritte Fraktion enthaltend das Trimere und Tetramere (n = 3, 4) und eine vierte Fraktion enthaltend das Penta- mere und höhere Homologe (n > 4) gewonnen. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, die Auftrennung des Produktgemischs der sauer katalysierten Umsetzung von Methylal mit Trioxan in drei hintereinander geschalteten Destillationskolonnen durchzuführen, wobei die erste Fraktion in einer Destillationskolonne von dem Produktgemisch der Umsetzung abge- trennt wird, aus dem verbleibenden Gemisch in einer zweiten Destillationskolonne die zweite Fraktion abgetrennt wird und das verbleibende Gemisch in einer dritten Destillationskolonne in die dritte und die vierte Fraktion aufgetrennt wird. Hierbei kann die erste Destillationskolonne beispielsweise bei einem Druck von 0,5 bis 1 ,5 bar, die zweite Destil- lationskolonne beispielsweise bei einem Druck von 0,05 bis 1 bar und die dritte Destillationskolonne beispielsweise bei einem Druck von 0,001 bis 0,5 bar betrieben werden. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Fraktion, besonders bevorzugt zusätzlich auch die vierte Fraktion in die Umsetzung zurückgeführt.
Wird ein homogener Katalysator, beispielsweise eine Mineralsäure oder eine Sulfonsäure eingesetzt, so verbleibt dieser in der vierten Fraktion und wird mit dieser in die sauer katalysierte Umsetzung zurückgeführt.
Es ist allgemein bekannt, dass Acetale, zu denen auch die vorliegend eingesetzten Polyo- xymethylendialkylether gehören, unter sauren Bedingungen gespalten werden. Biodiesel weist eine Säurezahl von im Allgemeinen mindestens 0,1 mg KOH/g und bis zu 0,8 mg KOH/g (nach US-Norm) beziehungsweise von bis zu 0,5 mg KOH/g (nach DIN 51606) auf. Durch eine Erhöhung des Wasseranteils während der Lagerung oder während des Verbrauchs kann die Säurezahl durch die Verschiebung des chemischen Gleichgewichts von Fettsäureestern zu Fettsäuren weiter ansteigen. Die sauren Eigenschaften des Biodiesels lassen erwarten, dass die Polyoxymethylendialkylether in Biodiesel nicht stabil sind und in Formaldehyd und Methanol gespalten werden. Es wurde jedoch überraschenderweise gefunden, dass dies nicht der Fall ist und Polyoxymethylendimethylether in Biodiesel und Biodiesel/Diesel-Gemischen trotz der sauren Eigenschaften des Biodiesels vollständig stabil sind.
Als Komponente d) können die erfindungsgemäßen Biodieselkraftstoffgemische 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 1 Gew.-% weitere Additive enthalten. Übliche weitere Additive sind Cetanzahlerhöher, welche in Mengen von üblicherweise bis zu 1 Gew.-% enthalten sein können.
Das erfindungsgemäße Biodieselkraftstoffgemisch weist eine Cetanzahl von > 40, im Allgemeinen von > 45, vorzugsweise von > 50, besonders bevorzugt von > 52 auf.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Biodieselgemisch enthält
a) 5 bis 90 Gew.-% Biodiesel, b) 6 bis 92 Gew.-% Dieselöl fossilen Ursprungs, c) 3 bis 11 Gew.-% Polyoxyalkylendialkylether, und d) 0 bis 1 Gew.-% Cetanzahlerhöher.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel näher erläutert.
Beispiele
Beispiel 1 :
150 g Biodiesel (connediesel® CD 99, Säurezahl = 0,12 mg KOH/g) und 20 g Tetraoxy- methylendimethylether H3CO(CH2O)4CI-I3 wurden bei 25 0C gerührt. Der Gehalt an H3CO(CH2O)4CH3 wurde in regelmäßigen Abständen gaschromatographisch bestimmt. Über die gesamte Versuchsdauer von 12 Tagen wurde keine Abnahme des H3CO(CH2O)4CH3-Gehaltes festgestellt.
Beispiel 2:
150 g Diesel und 20 g Tetraoxymethylendimethylether H3CO(CH2O)4CH3 wurden bei 25 0C gerührt. Der Gehalt an H3CO(CH2O)4CH3 wurde in regelmäßigen Abständen gaschromatographisch bestimmt. Über die gesamte Versuchsdauer von 12 Tagen wurde keine Abnahme des H3CO(CH2O)4CH3-Gehaltes festgestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Biodieselkraftstoffgemisch mit einer Cetanzahl von > 40 enthaltend
a) 1 bis 100 Gew.-% Biodiesel,
b) 0 bis 98,9 Gew.-% Dieselöl fossilen Ursprungs,
c) 0,1 bis 20 Gew.-% Polyoxyalkylendialkylether der Formel
RO(CH2O)nR
worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen ist und n = 2 bis 10 ist, und
d) 0 bis 5 Gew.-% weitere Additive.
2. Biodieselkraftstoffgemisch nach Anspruch 1 , enthaltend als Komponente c) Polyoxy- methylendialkylether mit 3, 4 oder 5 Oxymethylen-Einheiten oder deren Gemische.
3. Biodieselkraftstoffgemisch nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend als Komponente c) Polyoxymethylendimethylether.
4. Biodieselkraftstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend
a) 5 bis 90 Gew.-% Biodiesel, b) 6 bis 92 Gew.-% Dieselöl fossilen Ursprungs, c) 3 bis 11 Gew.-% Polyoxyalkylendialkylether, und d) 0 bis 1 Gew.-% Cetanzahlerhöher
5. Biodieselkraftstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Cetanzahl > 45
6. Verwendung von Polyoxymethylendialkylethem der allgemeinen Formel
RO(CH2O)nR worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen ist und n = 2 bis 10 ist als Additiv in Biodieselkraftstoffgemischen mit mindestens 1 Gew.-% Biodiesel zur
Erhöhung der Cetanzahl.
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