WO2016016336A1 - Synthetisches benzin und seine verwendung - Google Patents

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Joachim Engelmann
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Chemieanlagenbau Chemnitz Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a synthetic gasoline and its use, a synthetic gasoline blending component as well as a gasoline composition containing the synthetic gasoline.
  • this composition consists of a mixture of various products of petroleum processing, such as reformate, alkylate and isomerate, and hydrogenated products of cracked heavy gasoline.
  • products with a high proportion of aromatics such as toluene or 1, 2,4-trimethylbenzene, particularly high octane numbers.
  • the underlying naphtha is obtained directly from petroleum distillation and consists mainly of n-paraffins and naphthenes. It is being reformed and isomerized. Here, the n-paraffins and naphthenes to aromatics and / 'so-paraffins are converted. Reformate and isomerate have a high octane number, the reformate is very rich in aromatics and the isomerate has a high content of isoparaffins. By alkylation of Crackpro- the heavy fractions of petroleum Dukten arise branched hydrocarbons, such as iso-paraffins and / 'so naphthenes.
  • WO 201 1/053650 A1 Discloses therein a fuel composition having a boiling range of 95 to 440 ° F (about 35 to 226, 7 ° C) and an RON of 90 or less, the composition of the Fuel has a total content of n-paraffins and naphthenes of at least 22 percent by volume.
  • WO 201 1/053651 A2 Discloses a fuel composition having a boiling range of 95 to 440 ° F (about 35 to 226.7 ° C) and an RON of only 93 or less, the composition of the Fuel has a total content of n-paraffins and naphthenes of at least 7 percent by volume.
  • the two disclosed gasolines are preferably used in an internal combustion engine with exhaust gas recirculation and produce exhaust gases with very low NO x amounts while maintaining high engine efficiency.
  • US 2005/279018 A1 (Cracknell et al.) Discloses a gasoline composition having a total content of olefins between 5 to 20% by volume and a maximum content of aromatics having at least 10 carbon atoms of 5% by volume.
  • the disclosed gasoline composition has a final boiling point of at most 220 ° C and is preferably used as a fuel for automobiles.
  • Oxygen-containing additives are, for example, methanol, ethanol, MTBE (methyl tert-butyl ether), ETBE (ethyl tert-butyl ether), tert-butanol (TBA), isopropyl alcohol (IPA) and isobutyl alcohol (IBA).
  • US 4,058,576 discloses herein a process for recovering synthetic hydrocarbons by the catalytic conversion of methanol and / or dimethyl ether using a zeolite ZSM-5 type catalyst.
  • US 4 058 576 describes the methanol to gasoline (MtG) process.
  • MtG methanol to gasoline
  • the high-octane gasoline produced by this method has a high content of aromatics.
  • One of the aromatic compounds which is formed in high concentration is 1, 2,4,5-tetramethylbenzene (Durol).
  • Durol has a melting point of 79.2 ° C. Crystallization of Durol at low temperature would cause major problems in the engine.
  • the content of durene in gasoline is therefore limited. For this reason, further processing of the hydrocarbons produced in the MtG process is required to reduce the durene content and other aromatic hydrocarbons, thereby adding additional economic burdens to the process.
  • the object is achieved by providing a synthetic gasoline having an RON of at least 92.5 and a MOZ of at least 82.5, which has the following composition:
  • the lower calorific value being between 30.3 and 33.0 MJ / I, preferably above 31, 8 MJ / I, the total proportions of lead, manganese and sulfur in the synthetic gasoline being below 10 ppm, preferably below 1 ppm, being particularly preferred below 0.1 ppm per component.
  • the exhaust emissions of carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), hydrocarbons (HC) and particulate matter (PM) when using the directly usable synthetic gasoline in a gasoline engine with direct injection are advantageously at a comparable level as in the same application of known Super E10 gasoline.
  • the synthetic gasoline according to the invention is characterized particularly advantageously by a high storage stability.
  • the storage stability is demonstrated by determination of the oxidation stability according to EN ISO 7536 of a gasoline.
  • EN ISO 7536 oxidized in accordance with EN ISO 7536 in a pressure vessel, which initially filled at a temperature between 15 and 25 ° C with pure oxygen at 7 bar and then maintained at 100 ° C ( ⁇ 2 K) becomes. In this way, the stability of the gasoline is detected under the influence of oxygen.
  • the synthetic gasoline according to the invention has an oxidation stability of greater than 800, more preferably greater than 1000 min.
  • the synthetic gasoline according to the invention is characterized in that it has a relatively high proportion of iso-paraffins, with a relatively low proportion of aromatics. Due to the resulting composition, the gasoline of the invention from an ecological point of view, a favorable C / H ratio in the range of 6.0 to 7.0, preferably 6.0 to 6.5, ie, the proportion of carbon atoms is less than in an aromatics-rich gasoline. This results in the reduced soot formation (smoke value, particle emission) and reduced CO 2 emissions in comparison to a conventional aromatics-rich fuel.
  • the smoke value can be detected in an exhaust gas, for example with a smoke meter (preferably according to ISO 10054).
  • the principle is based on the blackening of white filter paper by soot. For this purpose, a defined volume flow is taken from the middle of the exhaust stream and passed through a special filter paper. The resulting blackening of the filter paper is detected with a reflectometer and expressed in percent [%] blackening.
  • the smoke values of the synthetic gasoline according to the invention are preferably below 0.08% at a speed of 2000 rpm up to an effective mean pressure of 10 bar.
  • synthetic gasoline is a fuel in the form of liquid hydrocarbons which, as a direct product (ie, requires no further chemical processing step for increasing the octane number, such as reforming or isomerization), is converted into catalytic conversion of methanol, dimethyl ether or their mixtures with each other is obtained, wherein the majority of the hydrocarbons contained in the synthetic gasoline according to the invention has carbon numbers in the range of 5 to 10.
  • the synthetic gasoline according to the invention is suitable after its preparation for direct use in gasoline engines.
  • no further additives are necessary.
  • Knocking resistance refers to the stability of a fuel-air mixture against uncontrolled auto-ignition.
  • ROZ octane number
  • the engine octane number is determined according to DIN EN ISO 5163 and describes the knocking behavior of the fuel under high load. It is measured at an engine speed of 900 revolutions per minute and an intake temperature for the fuel-air mixture of 149 ° C in the test engine. Due to the stricter conditions in determining the MOZ, the MOZ is always smaller than the RON.
  • the ignitability of petrol is assessed. This is understood to mean the tendency of a fuel-air mixture to self-ignite under the influence of temperature and pressure.
  • linear alkanes provide hydrogen radicals which are split off during compression of the fuel mixture and readily react with the oxygen of the air.
  • the fuel must have a high anti-knocking properties. In the prior art, this is achieved by a high proportion of stable knock-resistant components (eg aromatics) and / or the addition of octane-increasing additives.
  • a high octane rating allows for optimal compaction and is an important prerequisite for reducing consumption and pollutant emissions.
  • the synthetic gasoline according to the invention is characterized in that it has high researched octane numbers (RON) of at least 92.5, preferably at least 95, directly after the synthesis.
  • the synthetic gasoline according to the invention preferably has a high engine octane number (MOZ) of at least 82.5, preferably of at least 85.
  • the olefins of the synthetic gasoline according to the invention are preferably selected from mono-, di- or trisubstituted acyclic or cyclic alkenes which preferably have 4 to 10 carbon atoms and at least one double bond in the molecule.
  • Olefins in fuel are the main reason for the high amount of contaminants from vehicle exhaust emissions. In order to meet the environmental requirements, it is necessary to reduce the proportion of olefins in a fuel. Since olefins are very reactive, so that they spontaneously combine with oxygen, which leads to premature aging of the gasoline as well as gum formation (resinous deposits), fuels with a high proportion of olefins are less storage stable than fuels with a low proportion of olefins.
  • the oxidation stability here is a parameter for assessing the storage stability of a fuel
  • the European standard for unleaded petrol DIN EN 228 defines an oxidation stability of at least 360 minutes.
  • the gasoline of the invention contains a low total content of olefins, whereby a high oxidation stability of more than 1000 minutes is obtained.
  • EN ISO 7536 To determine the oxidation stability of the fuel is oxidized in accordance with EN ISO 7536 in a pressure vessel, which is initially filled with pure oxygen at 7 bar and then maintained at 100 ° C.
  • the synthetic gasoline contains olefins with a total content of less than 6 vol .-%, more preferably less than 4 vol .-%.
  • the synthetic gasoline according to the invention is characterized by a high oxidation stability.
  • Another advantage of a low total content of olefins in the gasoline according to the invention is a low sensitivity (difference between RON and MOZ).
  • the sensitivity is a maximum of 10.0, preferably a maximum of 9.0.
  • An inventive synthetic gasoline also has a high total content of iso- paraffins, preferably C4-C10 / 'so-paraffins, for example. Selected from di- and Trimethylbuta- NEN, pentanes, hexanes and -heptanen, which by a high octane number Marked are.
  • the high proportion of / 'so-paraffins has the particular advantage that multi-branched / so-paraffins in addition to a high RON and a high MOZ, whereby a low sensitivity (difference between RON and MON) is reached.
  • Sensitivity is the difference between RON and MOZ and describes the temperature sensitivity of the octane number.
  • High sensitivity means that the fuel is sensitive to higher thermal loads.
  • the engine octane numbers are determined at higher thermal load and speed than the research octane numbers, so that a high MOZ has a favorable effect on the fuel consumption at higher load.
  • the synthetic gasoline according to the invention advantageously contains a total proportion of / 'so-paraffins in the range from 40 to 65 volume percent. Particularly preferred is an inventive synthetic gasoline contains a total proportion of / 'so-paraffins in the range 45 to 60 volume percent, preferably 50 to 65 volume percent. It has surprisingly been found that the synthetic gasoline according to the invention a particularly high proportion of iso-pentane (2-methylbutane with ROZ 92.3 and MOZ 90.3) of at least 12.5 vol .-%, preferably at least 20 vol. %, having.
  • the inventive synthetic gasoline has a high proportion of multiple (ie, two or three times) branched / 'so-paraffins (such as 2,3-dimethylbutane RON 102, MOZ 101; 2,2,4-trimethylpentane RON 100, MOZ 100) in the range of 1, 5 to 8.0 vol.%, Preferably 1, 5 to 6.0 vol.%, Preferably more than 3.0 vol.%.
  • the high proportion contributes (high RON and MON) of the gasoline synthetic invention in multi-branched / 'so-paraffins to an increase knock resistance.
  • Olefins and cyclic hydrocarbons are characterized by a high proportion of carbon in relation to hydrogen, so that these compounds have a high C / H ratio.
  • the inventive synthetic gasoline has a total proportion of paraffins (ie, sum of proportions of / 'so-paraffins and n-paraffins) in a range of 55 to 75 vol .-%.
  • the synthetic gasoline according to the invention comprises n-paraffins in a minor proportion of less than 10% by volume.
  • the synthetic gasoline according to the invention comprises naphthenes only in an amount of less than 7.0% by volume, but in particular less than 6.0% by volume.
  • the synthetic gasoline according to the invention advantageously has a reduced CO 2 emission (preferably below 73.0 g / MJ, particularly preferably below 72.5 g / MJ), owing to the low proportion of naphthenes and the relatively low proportion of aromatics. on.
  • the synthetic gasoline according to the invention has a reduced soot particle formation.
  • the synthetic gasoline according to the invention is characterized by a total content of flavorings in the range from 20 to 35% by volume.
  • the aromatics of a synthetic gasoline are preferably selected from the group of monocyclic alkylaromatics, which preferably have 6 to 10 carbon atoms, such as. Benzene, xylene or trimethylbenzenes.
  • the synthetic gasoline according to the invention preferably has a high proportion of 1, 2,4-trimethylbenzene (ROZ 1 10, MOZ 102) of more than 3% by volume, particularly preferably more than 8% by volume. Tetramethylbenzenes, especially 1, 2,4,5-tetramethylbenzene (Durol), are less preferred monocyclic alkylaromatics.
  • the gasoline according to the invention has a proportion of durene of less than 3 vol .-%, preferably less than 1, 0 vol .-%, particularly preferably less than 0.5 vol .-%.
  • a proportion of durene of less than 3 vol .-%, preferably less than 1, 0 vol .-%, particularly preferably less than 0.5 vol .-%.
  • the gasoline of the invention has a high volume ratio of m-xylene (ROZ 145) to o-xylene (ROZ 120), mlo-xylene from 2.5 to 3.0, which is due to the higher octane number of m-xylene has a favorable effect on the total octane number of the synthetic gasoline according to the invention.
  • the total amount of benzene in the synthetic gasoline according to the invention is preferably less than 0.5% by volume, preferably less than 0.3% by volume.
  • the total content of aromatics is limited because of the um shimmer- and health-endangering properties of many aromatic hydrocarbons.
  • the proportion of benzene is below the legal limit according to DIN EN 228 of 1, 0 vol .-%, more preferably less than 0.5 vol .-%.
  • the total proportion of aromatics of the synthetic gasoline according to the invention is below the statutory threshold according to DIN EN 228 of 35% by volume, preferably less than 30% by volume. more preferably below 27% by volume. Due to the low total amount of aromatics, in particular of higher aromatics with at least 10 carbon atoms (C10), incomplete combustion and the associated formation of soot particles, which can cause cancer in humans, counteracted.
  • the proportion of higher aromatics having more than 1 1 carbon atoms (C1 1 +) is preferably not more than 0.6% by volume.
  • a synthetic gasoline according to the invention advantageously has a total content of aromatic compounds with more than 14 carbon atoms of less than 0.2% by volume, more preferably less than 0.05% by volume.
  • the low total content of aromatics further advantageously lowers the sensitivity (difference between ROZ and MOZ), resulting in a lower consumption compared to known fuels at higher loads. Due to the low total amount of aromatics further reduced environmental pollution resulting from their toxicity and a lower caused by aromatics soot formation (particle emission).
  • the lower calorific value of the synthetic gasoline according to the invention is above 30.8 MJ / l, more preferably above 31.5 MJ / l.
  • the lower heating value (H,) indicates the maximum usable amount of heat without condensation heat, which is released during the combustion of a fuel, without resulting in a condensation of the water vapor contained in the exhaust gas.
  • the specific energy consumption when using a synthetic gasoline according to the invention in a gasoline engine is advantageously low and thus the CO 2 emission is reduced.
  • the synthetic gasoline according to the invention contains oxygenates with a total content of less than 1% by volume, more preferably less than 0.5% by volume.
  • Oxygenates are oxygen-containing hydrocarbons, which advantageously contribute to an increase in octane numbers. Disadvantageously, oxygenates can lead to a reduction in the lower calorific value, thereby increasing the consumption of a fuel.
  • Oxygenates within the meaning of the invention include alcohols (such as methanol, ethanol, isopropanol, tert-butanol and isobutanol) and ethers.
  • the total amount of oxygen in the gasoline according to the invention is below 0.3 percent by mass (based on the total amount of gasoline according to the invention), more preferably below 0.03 percent by mass, so that the total amount of oxygen in the synthetic gasoline according to the invention is well below the legal limit, defined according to DIN EN 228 (for the variety Super) of 2.7 mass percent.
  • the low proportion of oxygen in the synthetic gasoline according to the invention causes a greater need for air during combustion, whereby the combustion efficiency of the gasoline according to the invention is increased.
  • a synthetic gasoline at 15 ° C based on the definition in DIN EN 228, a density between 720 and 775 kg / m 3 , more preferably between 745 and 765 kg / cm 3 .
  • the present invention further provides a synthetic gasoline blend component having an RON of at least 96, preferably at least 98 and an MOZ of at least 86, preferably at least 88, which has the following composition:
  • the total content of lead, manganese and sulfur are below 10 ppm, preferably below 1 ppm, more preferably below 0.1 ppm per component.
  • a synthetic gasoline blend component is a fuel additive in the form of liquid hydrocarbons which is used as a direct product (ie without further chemical processing stages to increase the octane number, such as reforming or isomerization) for a catalytic conversion of methanol, dimethyl ether or their derivatives Mixtures with each other is obtained, wherein the majority of the hydrocarbons contained in the synthetic gasoline blending component according to the invention carbon numbers in the range of 5 to 10 has.
  • the gasoline blend component according to the invention is characterized in that it has a high researched octane number (RON) of at least 96, preferably 98, directly after the synthesis. preferably has at least 100 and a high engine octane number (MOZ) of at least at least 86, preferably 88, in particular of at least 90.
  • RON octane number
  • MOZ high engine octane number
  • the fuel to be modified can be adjusted by adding the corresponding gasoline blend component to the desired total proportions of aromatics and iso-paraffins. If, for example, the gasoline blend component according to the invention is to be admixed with a low-octane fuel having a very low proportion of aromatics, then a high-octane synthetic gasoline blend component with a high overall proportion of aromatics is to be admixed.
  • the gasoline-blending component according to the invention a low total proportion of / 'so-paraffins in the range from 15 to 40 vol .-%, and a high total aromatic content in the range of 35 to 75 vol .-%, preferably 40 to 75 vol .-%, particularly preferably from 45 to 75 vol .-%, on.
  • the gasoline blend component according to the invention preferably has a high proportion of 1, 2,4-trimethylbenzene (ROZ 1 10, MOZ 102) of more than 8% by volume, preferably more than 10% by volume, particularly preferably more than 15% by volume.
  • the gasoline blend component according to the invention has a high ratio of m-xylene (1, 3-dimethylbenzene, ROZ 145) to o-xylene (1, 2-dimethylbenzene, ROZ 120), m / o-xylene (vol./vol .) from 2.5 to 3.0.
  • the proportion of durene (1, 2,4,5-tetramethylbenzene) in the gasoline blend component according to the invention is below 4.0% by volume, in particular below 2.5% by volume.
  • the total proportion of aromatics of the gasoline blend component according to the invention is to be selected so that the usable gasoline composition obtained by blending does not exceed the legally prescribed total proportion of aromatics of 35% by volume according to standard.
  • gasoline blend component according to the invention iso-paraffins with a high total content in the range of 40 to 65 vol .-%, preferably from 50 to 65 vol .-%, and a low total content of aromatics in Range of 20 to 35 vol .-%, preferably from 20 to 30 vol .-%, on.
  • the gasoline blend component according to the invention preferably has an amount of isopentane (ROZ 92.3) of 20 to 25% by volume, preferably more than 25% by volume, and of 2- and 3-methylpentane (ROZ 74, MOZ 74) of 10 to 15% by volume, preferably more than 15% by volume.
  • the gasoline blend component according to the invention has a proportion of at least 1% by volume, preferably more than 3% by volume. % on.
  • the gasoline blend component according to the invention particularly preferably has naphthenes only with a total fraction of less than 7.0% by volume, but in particular less than 6.0% by volume.
  • the gasoline blend component according to the invention has a proportion of durene of less than 2.0 vol .-%, particularly preferably less than 1, 0 vol .-%.
  • a gasoline blend component according to the invention the proportion of higher aromatics having more than 1 1 carbon atoms (C1 1 +) is preferably less than 1.5% by volume.
  • a gasoline blend component according to the invention advantageously has a total content of compounds, in particular aromatic compounds, with more than 14 carbon atoms of less than 0.5% by volume, particularly preferably less than 0.4% by volume.
  • the total amount of oxygen in the gasoline blend component according to the invention is below 0.3% by mass, more preferably below 0.2% by mass.
  • the synthetic gasoline according to the invention or the gasoline blend component according to the invention can preferably be obtained by a conversion process of methanol, dimethyl ether (DME) or mixtures thereof preferably on a ZSM-5 catalyst in a reactor (for example as described in DE 10 2009 031765 A1).
  • DME dimethyl ether
  • the conversion process is preferably an isothermal process and takes place in particular in a temperature range of 300 to 450 ° C.
  • the proportion of aromatics in a synthetic gasoline according to the invention or a synthetic gasoline blend component according to the invention can be adjusted by adjusting the temperature during the conversion process.
  • At low reaction temperatures in a temperature range of 300 to 330 ° C high levels of paraffins, in particular / 'so-paraffins, and small amounts of aromatics are preferably produced, thus excellently suited to preparing the synthetic gasoline according to the invention or for the production of gasoline blend component according to the invention containing iso-paraffins having a high content in the range of 50 to 65 vol .-%, is suitable.
  • a conversion process at temperatures above 335 ° C for the preparation of gasoline blend component according to the invention containing a high proportion of aromatics in the range of 45 to 75 vol .-%.
  • the conversion process is carried out at a pressure between 5 and 10 bar.
  • the reactor for cooling the reaction product has a heat exchanger located in the catalyst bed.
  • the reaction product obtained by conversion process is in a separator separated into a gas and liquid phase.
  • the separated gas phase containing light hydrocarbons mainly C1 -C4 hydrocarbons and H2, CO and C0 2
  • the separated gas phase containing light hydrocarbons is recycled as cycle gas to the reactor.
  • liquid hydrocarbons are separated from the product stream by methods known to those skilled in the art and separated by rectification, the gasoline of the invention or the gasoline blend component according to the invention being obtained as a gasoline fraction.
  • the invention also provides a gasoline composition having a RON of at least 95 and a MOZ of at least 85, comprising:
  • oxygenates comprising branched and / or unbranched C 1 to C 4 alkyl groups, with a total proportion of 0.1 to 22 volume percent, and / or
  • (C) aromatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms with a total content in the range of 20 to 35 volume percent.
  • the individual fractions of the respective compounds (n-paraffins, / 'as paraffins, aromatics, olefins and naphtha thene [PIANO]) in an inventive gasoline composition result in dependence on the quantity of added oxygenates and / or aromatic hydrocarbons.
  • the "useful" gasoline composition in its relative proportions of hydrocarbon groups (n-paraffins, iso-paraffins, aromatics, naphthenes and olefins [PIANO]) corresponds to the synthetic gasoline of the invention listed above.
  • hydrocarbon groups n-paraffins, iso-paraffins, aromatics, naphthenes and olefins [PIANO]
  • gasoline composition containing more than 78% by volume of synthetic gasoline according to the invention, more preferably more than 90% by volume of synthetic gasoline, most preferably more than 95% by volume of synthetic gasoline.
  • the gasoline composition according to the invention preferably consists of:
  • (C) aromatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms with a total content in the range of 20 to 35 volume percent.
  • (D) optionally at least one additive which is selected from the group of antioxidants, corrosion inhibitors, dyes (eg in WO 73403 A1), detergents, demulsifiers and / or additives for friction reduction.
  • additives selected from the group of antioxidants, corrosion inhibitors, dyes (eg in WO 73403 A1), detergents, demulsifiers and / or additives for friction reduction.
  • the gasoline composition of the invention has a total content of aromatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms in the range of 20 to 35 volume percent, particularly preferably 25 to 35 volume percent.
  • the oxygenates of the gasoline composition according to the invention are selected from the group of aliphatic alcohols, preferably ethanol and / or ethers, preferably branched ethers containing 5 or more carbon atoms per molecule, such as MTBE and / or ETBE, in particular ETBE , Oxygenates advantageously bring about an increase in the knock resistance (ROZ), whereby they optimize the combustion of the gasoline composition according to the invention.
  • the gasoline composition according to the invention comprises ethers, in particular branched ethers, such as ETBE, with a total content of less than 22% by volume.
  • the gasoline composition according to the invention comprises alcohols (such as ethanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol).
  • the gasoline composition according to the invention preferably comprises ethanol with a content of up to 10% by volume, more preferably below 5% by volume.
  • a gasoline composition of the invention contains a total proportion of / 'so-paraffins in the range from 50 to 65 volume percent. It has surprisingly been found that the gasoline composition according to the invention a particularly high proportion of / ' so-pentane (2-methylbutane with ROZ 92.3 and MOZ 90.3) of at least 12.5 vol .-%, preferably at least 20 vol. -%, having.
  • the total amount of benzene in the gasoline composition according to the invention is preferably below 0.5% by volume, preferably below 0.3% by volume.
  • the gasoline composition according to the invention preferably contains olefins with a total fraction of less than 6% by volume, more preferably less than 4% by volume.
  • the gasoline composition according to the invention is therefore characterized by a high oxidation stability.
  • the total content of aromatics is limited because of the um shimmer- and health-endangering properties of many aromatic hydrocarbons.
  • the proportion of benzene is below the legal limit according to DIN EN 228 of 1, 0 vol .-%, more preferably less than 0.5 vol .-%.
  • the total amount of aromatics of the gasoline composition according to the invention is below the statutory threshold according to DIN EN 228 of 35 vol .-%, more preferably below 30 vol .-%. Due to the low total amount of aromatics, in particular of higher aromatics with at least 10 carbon atoms (C10), incomplete combustion and the associated formation of soot particles, which can cause cancer in humans, counteracted.
  • the proportion of higher aromatics having more than 1 1 carbon atoms (C1 1 +) is preferably not more than 0.6% by volume.
  • the gasoline composition of the present invention contains at least one additive selected from the group of antioxidants, corrosion inhibitors, dyes (e.g., in WO 73403 A1), detergents, demulsifiers, and / or friction reducing additives.
  • at least one additive selected from the group of antioxidants, corrosion inhibitors, dyes (e.g., in WO 73403 A1), detergents, demulsifiers, and / or friction reducing additives.
  • the invention also provides for the use of the synthetic gasoline according to the invention or a synthetic gasoline blend component according to the invention as admixing component for liquid fuels for producing a gasoline composition.
  • the synthetic gasoline according to the invention can also be used as a starting fuel for the production of the grade Super E10 (ie fuel, containing ethanol in a proportion of 5 to 10% by volume), while up to 10% by volume is added to the synthetic gasoline. Ethanol added.
  • the synthetic gasoline advantageously has an RON of at least 92.5 and an MOZ of at least 82.5.
  • the invention also encompasses the use of the synthetic gasoline blend component according to the invention in the form of an admixing component for liquid fuels, selected from a mixture of the gasoline pool, gasoline fuels or synthetic fuels, for the targeted increase of the ROZ. Due to the high RON of the synthetic gasoline blend component according to the invention, which is obtained directly through the synthesis, the synthetic gasoline blend component according to the invention is advantageously suitable as a substitute for currently used additives selected from ethers or alcohols to increase the anti-knocking properties and to optimize combustion of fuels.
  • the conversion process for producing the synthetic gasoline according to the invention or the synthetic gasoline blend component according to the invention for low-octane gasoline in the form of liquid hydrocarbons from methanol, dimethyl ether (DME) or mixtures thereof is carried out on a ZSM-5 catalyst in a reactor (as in DE 102009031765A1 described) with isothermal process control in a temperature range of 300 to 450 ° C and at a pressure between 5 and 10 bar.
  • the reactor contains a heat exchanger located in the catalyst bed with a ratio of the heat transfer area to the total catalyst volume of at least 50 m 2 / m 3 in total.
  • the reaction product is cooled and separated in a separator into a gas and liquid phase.
  • the gas phase mainly containing light hydrocarbons, is recirculated as recycle gas to the reactor, wherein the partial pressure of the methanol at the reactor inlet is preferably below 2 bar.
  • the partial pressure of the methanol at the reactor inlet is preferably below 2 bar.
  • the partial pressure of the methanol kept as high as possible, preferably the partial pressure of the methanol at least 80% of the total pressure (for example preferably at a total pressure of 7 bar at least 6 bar), preferably 90% of the total pressure
  • no recycle gas is recirculated and only methanol is introduced into the reactor. fed, in this case corresponds to the partial pressure of the methanol to the total pressure.
  • the proportion of aromatics in a synthetic gasoline according to the invention or a synthetic gasoline blend component according to the invention can be adjusted by adjusting the temperature during the conversion process. At low reaction temperatures in the range from 300 to 330 ° C., it is preferred to produce high levels of paraffins and low levels of aromatics. At temperatures above 335 ° C, the proportion of aromatics increases significantly.
  • liquid hydrocarbons are separated from the product stream by known methods and further separated by rectification to yield the desired gasoline fraction.
  • Synthetic gasoline 1 with low aromatic content - requires addition of octane-increasing components:
  • MOZ 83.5 (DIN EN 228: min. MOZ 85)
  • Density at 15 ° C 721, 5 kg / m 3 (DIN EN 228: at least 720 kg / m 3 ;
  • composition / indicators
  • ROZ 95 (DIN EN 228: minimum ROZ 95)
  • MOZ 85 (DIN EN 228: min MOZ 85) m / o-xylene ratio (vol./vol.) 2.5
  • Vapor pressure 51, 0 kPa (DIN EN 228: summer gasoline class.
  • Density at 15 ° C 733.6 kg / m 3 (DIN EN 228: at least 720 kg / m 3 max 775 kg / m 3 )
  • octane-increasing components e.g., ethanol
  • octane-increasing components e.g., ethanol
  • composition / indicators
  • MOZ 83,0 (DIN EN 228: at least MOZ 85) m / o-xylene ratio (vol./vol.) 2.35
  • Vapor pressure 59.3 kPa (DIN EN 228: Summer gasoline class A:
  • Density at 15 ° C 720.9 kg / m 3 (DIN EN 228: at least 720 kg / m 3
  • composition / indicators
  • Embodiment 5 is a diagrammatic representation of Embodiment 5:
  • composition / indicators
  • Oxygen content 0.05% by mass (DIN EN 228: maximum 2.7% by mass)
  • Embodiment 6 is a diagrammatic representation of Embodiment 6
  • Synthetic gasoline blend component 1 having a low aromatic content and a high iso-paraffin content:
  • composition / indicators
  • Synthetic gasoline blend component 2 having high aromatic content and low iso-paraffin content:
  • composition / indicators
  • Embodiment 8 is a diagrammatic representation of Embodiment 8
  • Synthetic gasoline blend component 3 having a low aromatic content and a high iso-paraffin content:
  • composition / indicators
  • Synthetic gasoline blend component 4 having high aromatics content and low iso-paraffin content:
  • composition / indicators
  • Embodiment 10 is a diagrammatic representation of Embodiment 10:
  • Synthetic gasoline blend component 5 having a high aromatics content and low iso-paraffin content:
  • composition / indicators
  • Embodiment 11 is a diagrammatic representation of Embodiment 11:
  • composition / indicators
  • ROZ 95 (DIN EN 228: minimum ROZ 95)
  • Vapor pressure 56.2 kPa (DIN EN 228: summer gasoline class
  • Density at 15 ° C 724.9 kg / m 3 (DIN EN 228: at least 720 kg / m 3
  • the determination of the oxidation and storage stability of the synthetic gasoline was carried out according to the test method EN ISO 7536 on the basis of multiple analyzes of the same volume, each of which the composition of the gasoline samples was determined at different times.
  • EN ISO 7536 To determine the oxidation stability of the fuel is oxidized in accordance with EN ISO 7536 in a pressure vessel initially filled at a temperature between 15 and 25 ° C with pure oxygen at 7 bar and then maintained at 100 ° C ( ⁇ 2 K).
  • the analyzes of a gasoline sample were carried out over a total period of 7.5 months.
  • the RON remained nearly constant (change from RON 93.97 to RON 93.52).
  • the density of the tested synthetic gas remained almost constant at 722.2 kg / m 3 compared to the determined initial density of 719.7 kg / m 3 .
  • Embodiment 13 Comparison with Conventional Gasoline:
  • the inventive synthetic gasoline (STF gasoline) was compared after storage for 23 months with conventional gasoline petrol.
  • the table shows that the synthetic gasoline according to the invention has a particularly high storage stability. So the RON is still over 95 after 23 months of storage. Of particular note are the extremely high oxidation stability, the low benzene content and the olefin content of the synthetic gasoline according to the invention.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein synthetisches Benzin und seine Verwendung, eine synthetische Benzin-Blendkomponente als auch eine Benzinzusammensetzung, enthaltend das synthetische Benzin, wobei das synthetische Benzin mit einer ROZ von mindestens 92,5 und einer MOZ von mindestens 82,5 die folgende Zusammensetzung aufweist: (a) einen Gesamtanteil an Olefinen von maximal 6 Volumenprozent, (b) einen Gesamtanteil an iso-Paraffinen zwischen 40 und 65 Volumenprozent (Vol.-%), (c) einen Gesamtanteil an Aromaten zwischen 20 und 35 Volumenprozent, (d) einen Gesamtanteil an Naphthenen mit einem Anteil von weniger als 7,0 Volumenprozent, wobei der untere Heizwert zwischen 30,3 und 33,0 MJ/l, bevorzugt oberhalb 31,8 MJ/l liegt, wobei die Gesamtanteile an Blei, Mangan und Schwefel unter 10 ppm, bevorzugt unter 1 ppm, besonders bevorzugt unter 0,1 ppm je Komponente liegen,wobei sich das erfindungsgemäße synthetische Benzin, auf Grund des geringen Anteils an Olefinen, vorteilhaft durch eine hohe Lagerstabilität auszeichnet.

Description

Synthetisches Benzin und seine Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein synthetisches Benzin und seine Verwendung, eine synthetische Benzin-Blendkomponente als auch eine Benzinzusammensetzung, enthaltend das synthetische Benzin.
In modernen Raffinerien werden die Anforderungen an Ottokraftstoffe, insbesondere die Rese- arched Oktanzahl (ROZ), durch Mischung verschiedener Komponenten eines sog. „Benzinpools" eingestellt.
Folglich besteht diese Zusammensetzung aus einer Mischung verschiedener Produkte der Erdölverarbeitung, wie beispielsweise Reformat, Alkylat und Isomerat und hydrierte Produkte des gecrackten Schwerbenzins. Dabei weisen Produkte mit einem hohen Anteil an Aromaten, wie Toluol oder 1 ,2,4-Trimethylbenzol, besonders hohe Oktanzahlen auf.
Das zugrundeliegende Rohbenzin wird direkt aus der Erdöldestillation erhalten und besteht hauptsächlich aus n-Paraffinen und Naphthenen. Es wird reformiert und isomerisiert. Dabei werden die n-Paraffine und Naphthene zu Aromaten und /'so-Paraffinen umgesetzt. Reformat und Isomerat weisen eine hohe Oktanzahl auf, wobei das Reformat sehr reich an Aromaten ist und das Isomerat einen hohen Gehalt an Isoparaffinen hat. Durch Alkylierung von Crackpro- dukten der schweren Fraktionen des Erdöls entstehen verzweigte Kohlenwasserstoffe, wie iso- Paraffine und /'so-Naphthene.
Zur Erhöhung der Benzinausbeute werden Rückstände aus der Rohöl- und Vakuumdestillation zu einem Hydroeracker geleitet. Im Allgemeinen ist das erhaltene Spaltprodukt sehr reich an Olefinen.
WO 201 1/053650 A1 (Cannella et al.) offenbart hierin eine Treibstoff-Zusammensetzung mit einem Siedebereich von 95 bis 440°F (ca. 35 bis 226, 7°C) und einer ROZ von 90 oder weniger, wobei die Zusammensetzung des Brennstoffs einen Gesamtanteil an n-Paraffinen und Naphthenen von mindestens 22 Volumenprozent aufweist.
WO 201 1/053651 A2 (Cannella et al.) offenbart eine Treibstoff-Zusammensetzung mit einem Siedebereich von 95 bis 440°F (ca. 35 bis 226,7°C) und einer ROZ von lediglich 93 oder weniger, wobei die Zusammensetzung des Brennstoffs einen Gesamtanteil an n-Paraffinen und Naphthenen von mindestens 7 Volumenprozent aufweist.
Die beiden offenbarten Benzine werden bevorzugt in einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung eingesetzt und erzeugen Abgase mit sehr niedrigen NOx-Mengen bei gleichzeitig hohem Motorwirkungsgrad. US 2005/279018 A1 (Cracknell et at.) offenbart eine Benzin-Zusammensetzung mit einem Gesamtgehalt an Olefinen zwischen 5 bis 20 Volumenprozent und einem Maximalgehalt an Aromaten, aufweisend mindestens 10 Kohlenstoffatome, von 5 Volumenprozent. Die offenbarte Benzin-Zusammensetzung weist einen Endsiedepunkt von maximal 220°C auf und wird bevorzugt als Kraftstoff für Automobile eingesetzt.
Aufgrund der öffentlichen Bedenken bezüglich der Auswirkungen von Fahrzeugemissionen auf Umwelt und Gesundheit wird für die Benzinqualität in Europa seit dem Jahr 2005 gemäß der DIN EN 228 die Begrenzung des Aromatengehaltes auf maximal 35 Vol.-% und für Olefine auf maximal 18 Vol.-% vorgeschrieben.
Da Aromaten im Wesentlichen die Oktanzahl des Benzins bestimmen, muss der durch die Begrenzung des Aromatengehalts bedingte Verlust der Klopffestigkeit durch den Zusatz von oktanzahlerhöhenden Additiven oder die Substitution der aromatischen Kohlenwasserstoffe durch andere Kohlenwasserstoffkomponenten mit hoher Oktanzahl ausgeglichen werden.
Als oktanzahlerhöhende Additive sind sauerstoffhaltige Zusätze zu nennen. Sauerstoffhaltige Additive sind beispielsweise Methanol, Ethanol, MTBE (Methyl-tert-butyl-ether), ETBE (Ethyl- tert-butyl-ether), Tert-Butanol (TBA), Isopropylalkohol (IPA) und Isobutylalkohol (IBA).
US 4,058,576 offenbart hierin ein Verfahren zur Gewinnung von synthetischen Kohlenwasserstoffen durch die katalytische Umsetzung von Methanol und/oder Dimethylether unter Verwendung eines Zeolithkatalysators vom Typ ZSM-5. In US 4 058 576 wird der Methanol to Gasoline (MtG)-Prozess beschrieben. Das mit diesem Verfahren erzeugte hochoktanige Benzin hat jedoch einen hohen Gehalt an Aromaten. Eine der aromatischen Verbindungen, die in hoher Konzentration gebildet wird, ist 1 ,2,4,5-Tetramethylbenzol (Durol). Durol hat einen Schmelzpunkt von 79,2°C. Das Auskristallisieren von Durol bei niedriger Temperatur würde zu großen Problemen im Motor führen. Der Gehalt an Durol im Benzin ist deshalb begrenzt. Aus diesem Grund ist eine weitere Verarbeitung der im MtG-Prozess erzeugten Kohlenwasserstoffe zur Reduzierung des Durolgehalts sowie anderer aromatischer Kohlenwasserstoffe erforderlich, wodurch zusätzliche ökonomische Belastungen für den Prozess entstehen.
Andere Verfahren zur synthetischen Gewinnung von Kohlenwasserstoffen sind der Fischer- Tropsch-Prozess zur Umwandlung von Synthesegas und der Fluid Catalytic Cracking (FCC)- Prozess zur Verarbeitung der schweren Fraktion der Erdöldestillation. Im Fischer-Tropsch- Prozess ist die Benzinausbeute jedoch gering und das Benzin weist nur geringe Oktanzahlen auf. Hingegen weisen FCC-Benzine einen hohen Anteil an Olefinen auf. Bei Verwendung des Benzins in Kraftfahrzeugen müssen gesetzliche Emissionsgrenzwerte eingehalten werden. In der europäischen Abgasnorm (Euro-Norm) sind für Kraftfahrzeuge Grenzwerte im Abgas für Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Partikel (PM) festgelegt. Diese Grenzwerte unterliegen einer zunehmenden Verschärfung. Zu den schädlichen Emissionen gehört auch das Treibhausgas Kohlendioxid (C02). PKW- Hersteller streben daher an, den Ausstoß an C02 durch eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs und andere Maßnahmen zu verringern.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein synthetisches Benzin mit einer hohen Lagerstabilität für den direkten Einsatz in Ottomotoren (d.h. Benzin, das keiner weiteren Verarbeitungsstufe zur Erhöhung der Oktanzahl, wie Reformierung oder Isomerisierung, bedarf) bereitzustellen, das sich durch eine hohe Oktanzahl und einen niedrigen Gesamtanteil an Olefinen auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines synthetischen Benzins mit einer ROZ von mindestens 92,5 und einer MOZ von mindestens 82,5 das die folgende Zusammensetzung aufweist:
(a) einen Gesamtanteil an Olefinen von maximal 6 Volumenprozent,
(b) einen Gesamtanteil an /'so-Paraffinen zwischen 40 und 65 Volumenprozent (Vol.-%),
(c) einen Gesamtanteil an Aromaten zwischen 20 und 35 Volumenprozent,
(d) einen Gesamtanteil an Naphthenen mit einem Anteil von weniger als 7,0 Volumenprozent,
wobei der untere Heizwert zwischen 30,3 und 33,0 MJ/I, bevorzugt oberhalb 31 ,8 MJ/I liegt, wobei die Gesamtanteile an Blei, Mangan und Schwefel in dem synthetischen Benzin unter 10 ppm, bevorzugt unter 1 ppm, besonders bevorzugt unter 0,1 ppm je Komponente liegen.
Die Abgasemissionen von Kohlenmonoxid (CO), Stickoxiden (NOx), Kohlenwasserstoffen (HC) und Partikeln (PM) bei Anwendung des direkt verwendungsfähigen synthetischen Benzins in einem Ottomotor mit Direkteinspritzung liegen vorteilhaft auf vergleichbarem Niveau wie bei gleicher Anwendung von bekanntem Super E10 Benzin.
Besonders vorteilhaft zeichnet sich das erfindungsgemäße synthetische Benzin, auf Grund des geringen Anteils an Olefinen, durch eine hohe Lagerstabilität aus.
Die Lagerstabilität wird durch Ermittlung der Oxidationsstabilität nach EN ISO 7536 eines Benzins nachgewiesen. Zur Ermittlung der Oxidationsstabilität wird der Kraftstoff entsprechend EN ISO 7536 in einem Druckgefäß oxidiert, welches zu Beginn bei einer Temperatur zwischen 15 und 25 °C mit reinem Sauerstoff bei 7 bar gefüllt und anschließend bei 100 °C (± 2 K) gehalten wird. Auf diese Weise wird die Stabilität des Benzins unter dem Einfluss von Sauerstoff nachgewiesen.
Vorteilhaft hat das erfindungsgemäße synthetische Benzin eine Oxidationsstabilität von größer als 800, besonders bevorzugt größer als 1000 min.
Vorteilhaft bleibt der Gesamtanteil an /'so-Paraffinen, n-Paraffinen und Aromaten über den Zeitraum der Lagerung (mindestens 1 Jahr) nahezu konstant - ein Grund dafür, dass sich die Dichte des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins nicht wesentlich ändert.
Als weiterer Beleg für den niedrigen Grad an intra- und intermolekularen Umwandlungen reaktionsfreudiger Bestandteile in andere reaktionsträgere Verbindungen und die damit einhergehende Lagerstabilität des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins wurde zudem gefunden, dass die ROZ des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins über den Zeitraum der Lagerung in einem Bereich von ± 1 % bezogen auf die Ausgangs-ROZ konstant bleibt.
Vorteilhaft wurde zudem beobachtet, dass der Ausstoß des Treibhausgases C02 bei Verwendung des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins um 1 bis 3% niedriger als bei der Verwendung von herkömmlichem Super E10 Benzin ist.
Das erfindungsgemäße synthetische Benzin ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen relativ hohen Anteil an iso-Paraffinen, bei einem relativ niedrigen Anteil an Aromaten aufweist. Aufgrund der daraus resultierenden Zusammensetzung weist das erfindungsgemäße Benzin aus ökologischer Sicht ein günstiges C/H-Verhältnis im Bereich von 6,0 bis 7,0, bevorzugt 6,0 bis 6,5, auf, d.h. der Anteil an Kohlenstoffatomen ist geringer als in einem aromatenreichen Benzin. Vorteilhaft sind hierdurch die verringerte Rußbildung (Rauchwert, Partikel- Emission) und verringerte C02- Emissionen im Vergleich zu einem konventionellen aromatenreichen Kraftstoff.
Dem Fachmann ist bekannt, dass der Rauchwert (FSN = Filter Smoke Number) in einem Abgas bspw. mit einem Smoke-Meter erfasst werden kann (bevorzugt nach der ISO 10054). Das Prinzip beruht auf der Schwärzung von weißem Filterpapier durch Ruß. Dazu wird ein definierter Volumenstrom aus der Mitte des Abgasstromes entnommen und durch ein spezielles Filterpapier geleitet. Die verursachte Schwärzung des Filterpapiers wird mit einem Reflektometer erfasst und in Prozent [%] Schwärzung angegeben. Vorzugsweise liegen die Rauchwerte des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins bei einer Drehzahl von 2000 U/min bis zu einem effektiven Mitteldruck von 10 bar unter 0,08%.
Im erfindungsgemäßen synthetischen Benzin ist zudem vorteilhaft kein Schwefel und sind keine Schwefelverbindungen enthalten. Als synthetisches Benzin wird im Sinne der Erfindung ein Kraftstoff in Form von flüssigen Kohlenwasserstoffen bezeichnet, der als direktes Produkt (d.h., dass es keiner weiteren chemischen Verarbeitungsstufe zur Erhöhung der Oktanzahl, wie Reformierung oder Isomerisierung, bedarf) einer katalytischen Konversion von Methanol, Dimethylether oder ihrer Gemische untereinander erhalten wird, wobei der überwiegende Anteil der im erfindungsgemäßen synthetischen Benzin enthaltenen Kohlenwasserstoffe Kohlenstoffzahlen im Bereich von 5 bis 10 hat. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße synthetische Benzin nach dessen Herstellung für den direkten Einsatz in Ottomotoren verwendbar. Bevorzugt sind zum Erreichen einer ROZ von mindestens 92 und einer MOZ von mindestens 82 keine weiteren Zusätze notwendig.
Definitionsgemäß gibt die Oktanzahl in einem Gemisch aus iso-Oktan (Oktanzahl = 100) und n- Heptan (Oktanzahl = 0) an, wie viele Volumenanteile beider Komponenten enthalten sein müss- ten, damit das Gemisch die gleiche Klopffestigkeit aufweist, wie der zu prüfende Kraftstoff. Klopffestigkeit bezeichnet die Stabilität eines Kraftstoff- Luftgemisches gegenüber unkontrollierter Selbstentzündung.
Die Researched (erforschte) Oktanzahl (ROZ) wird nach DIN EN ISO 5164 bestimmt und beschreibt das Klopfverhalten des Kraftstoffes bei geringer Belastung. Sie wird bei einer Motor- Drehzahl von 600 Umdrehungen pro Minute und einer Ansaugtemperatur für das Kraftstoff- Luftgemisch von 49°C im Prüfmotor gemessen.
Die Motor-Oktanzahl (MOZ) wird nach DIN EN ISO 5163 bestimmt und beschreibt das Klopfverhalten des Kraftstoffes bei hoher Belastung. Sie wird bei einer Motor- Drehzahl von 900 Umdrehungen pro Minute und einer Ansaugtemperatur für das Kraftstoff-Luftgemisch von 149°C im Prüfmotor gemessen. Aufgrund der schärferen Bedingungen bei der Bestimmung der MOZ ist die MOZ immer kleiner als die ROZ.
Anhand der Oktanzahl wird die Zündwilligkeit von Ottokraftstoffen beurteilt. Man versteht darunter die Tendenz eines Kraftstoff-Luftgemisches zur Selbstentzündung unter dem Einfluss von Temperatur und Druck. Insbesondere lineare Alkane liefern Wasserstoffradikale, die während der Kompression des Kraftstoffgemisches abgespalten werden und leicht mit dem Sauerstoff der Luft reagieren. Um unerwünschte Selbstentzündungen zu vermeiden, muss der Kraftstoff eine hohe Klopffestigkeit aufweisen. Nach dem Stand der Technik wird dies durch einen hohen Anteil an stabilen klopffesten Komponenten (z.B. Aromaten) und/oder den Zusatz von oktanzahlerhöhenden Additiven erreicht. Eine hohe Oktanzahl ermöglicht eine optimale Verdichtung und ist eine wichtige Voraussetzung für die Reduzierung des Verbrauches und des Schadstoffausstoßes. Vorteilhaft zeichnet sich das erfindungsgemäße synthetische Benzin dadurch aus, dass es direkt nach der Synthese hohe Researched Oktanzahlen (ROZ) von mindestens 92,5, bevorzugt mindestens 95 aufweist. Das erfindungsgemäße synthetische Benzin weist zudem vorzugsweise eine hohe Motor-Oktanzahl (MOZ) von mindestens 82,5, bevorzugt von mindestens 85 auf.
Die Olefine des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins sind bevorzugt ausgewählt aus einfach, zweifach oder dreifach verzweigten acyclischen oder cyclischen Alkenen, die vorzugsweise 4 bis 10 Kohlenstoffatome und mindestens eine Doppelbindung im Molekül aufweisen.
Olefine im Kraftstoff stellen den Hauptgrund für die hohe Menge an Verunreinigungen aus Abgasemissionen von Fahrzeugen dar. Um den Umweltanforderungen gerecht zu werden, ist es notwendig, den Anteil an Olefinen in einem Kraftstoff zu reduzieren. Da Olefine sehr reaktionsfreudig sind, so dass sie sich daher spontan mit Sauerstoff verbinden, was zur vorzeitigen Alterung des Benzins sowie zur Gumbildung (harzartige Ablagerungen) führt, sind Kraftstoffe mit einem hohen Anteil an Olefinen weniger lagerstabil als Kraftstoffe mit geringem Anteil an Olefinen.
Die Oxidationsstabilität ist hierbei eine Kenngröße zur Beurteilung der Lagerstabilität eines Kraftstoffs, wobei die europäische Norm für unverbleite Ottokraftstoffe DIN EN 228 eine Oxidationsstabilität von mindestens 360 Minuten definiert. Vorteilhaft enthält das erfindungsgemäße Benzin einen niedrigen Gesamtgehalt an Olefinen, wodurch eine hohe Oxidationsstabilität von mehr als 1000 Minuten erhalten wird. Zur Bestimmung der Oxidationsstabilität wird der Kraftstoff entsprechend EN ISO 7536 in einem Druckgefäß oxidiert, das zu Beginn mit reinem Sauerstoff bei 7 bar gefüllt und anschließend bei 100°C gehalten wird.
Bevorzugt enthält das synthetische Benzin Olefine mit einem Gesamtanteil von weniger als 6 Vol.-%, besonders bevorzugt sind weniger als 4 Vol.-%.
Vorteilhaft zeichnet sich das erfindungsgemäße synthetische Benzin durch eine hohe Oxidationsstabilität aus.
Ein weiterer Vorteil eines geringen Gesamtanteils an Olefinen in dem erfindungsgemäßen Benzin ist eine niedrige Sensitivität (Differenz zwischen ROZ und MOZ). Die Sensitivität beträgt maximal 10,0, bevorzugt maximal 9,0.
Die Angabe in Volumenprozent (Vol.-%) bezeichnet den relativen volumenbezogenen Anteil einer spezifischen Komponente an einem Gemisch bezogen auf dessen Gesamtvolumen (d.h. 1 ml pro 100 ml = 1 Vol.-%), also das Verhältnis der spezifischen Komponente zur Summe der Volumina aller in dem Gemisch enthaltenen Komponenten und des Volumens der spezifischen Komponente selbst. Ein erfindungsgemäßes synthetisches Benzin weist zudem einen hohen Gesamtgehalt an iso- Paraffinen, vorzugsweise C4-C10 /'so-Paraffine, bspw. ausgewählt aus Di- und Trimethylbuta- nen, -pentanen, -hexanen und -heptanen auf, die durch eine hohe Oktanzahl gekennzeichnet sind. Der hohe Anteil an /'so-Paraffinen hat insbesondere den Vorteil, dass mehrfach verzweigte /so-Paraffine neben einer hohen ROZ auch eine hohe MOZ aufweisen, wodurch eine geringe Sensitivität (Differenz zwischen ROZ und MOZ) erreicht wird.
Die Sensitivität (Empfindlichkeit) ist die Differenz zwischen ROZ und MOZ und beschreibt die Temperaturempfindlichkeit der Oktanzahl. Eine hohe Sensitivität bedeutet, dass der Kraftstoff empfindlich auf höhere thermische Belastungen reagiert. Die Motoroktanzahlen werden bei höherer thermischer Belastung und Drehzahl als die Research Oktanzahlen bestimmt, so dass sich eine hohe MOZ günstig auf den Kraftstoffverbrauch bei höherer Belastung auswirkt.
Das erfindungsgemäße synthetische Benzin enthält vorteilhaft einen Gesamtanteil an /'so- Paraffinen im Bereich von 40 bis 65 Volumenprozent. Insbesondere bevorzugt enthält ein erfindungsgemäßes synthetisches Benzin einen Gesamtanteil an /'so-Paraffinen im Bereich von 45 bis 60 Volumenprozent, bevorzugt 50 bis 65 Volumenprozent. Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass das erfindungsgemäße synthetische Benzin einen besonders hohen Anteil an iso- Pentan (2-Methylbutan mit ROZ 92,3 und MOZ 90,3) von mindestens 12,5 Vol.-%, bevorzugt mindestens 20 Vol.-%, aufweist.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin einen hohen Anteil an mehrfach (d.h. zwei- und dreifach) verzweigten /'so-Paraffinen (wie 2,3-Dimethylbutan mit ROZ 102, MOZ 101 ; 2,2,4- Trimethylpentan mit ROZ 100, MOZ 100) im Bereich von 1 ,5 bis 8,0 Vol-%, bevorzugt 1 ,5 bis 6,0 Vol.-%, bevorzugt mehr als 3,0 Vol.-% auf. Vorteilhaft trägt der hohe Anteil an mehrfach verzweigten /'so-Paraffinen zu einer erhöhten Klopffestigkeit (hohe ROZ und MOZ) des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins bei.
Das C/H-Verhältnis einer Verbindung/Kraftstoff gibt den Anteil in Gewichtsprozenten (mc/mH = m%) von Kohlenstoff (rmc) und Wasserstoff (rmH) in dieser Verbindung bzw. diesem Kraftstoff wider. Kraftstoffe mit einem hohen Anteil an Verbindungen (/so-Paraffine), die sich durch ein geringes C/H-Verhältnis (d.h. hoher Anteil Wasserstoff in den Verbindungen) auszeichnen, weisen einen höheren spezifischen Energiegehalt auf, als Kraftstoffe mit einem geringen Anteil derartiger Verbindungen. Olefine und ringförmige Kohlenwasserstoffe (Naphthene und insbesondere Aromaten) zeichnen sich durch einen hohen Anteil an Kohlenstoff im Verhältnis zum Wasserstoff aus, sodass diese Verbindungen ein hohes C/H-Verhältnis aufweisen. Da sich der Anteil an C-Atomen mit geringer werdendem C/H-Verhältnis verringert, sinkt vorteilhaft die C02- Emission und die Rußpartikelbildung pro Energieeinheit an Kraftstoff. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin einen Gesamtanteil an Paraffinen (d.h. Summe der Anteile an /'so-Paraffinen und n-Paraffinen) in einem Bereich von 55 bis 75 Vol.-% auf. Demnach weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin n-Paraffine in einem geringen Anteil von weniger als 10 Vol.-% auf. Zudem weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin Naphthene lediglich mit einem Anteil von weniger als 7,0 Vol.-%, aber insbesondere weniger als 6,0 Vol.-% auf. Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin auf Grund des niedrigen Anteils an Naphthenen und des relativ niedrigen Anteils an Aroma- ten eine verringerte C02-Emmission (bevorzugt unterhalb von 73,0 g/MJ, insbesondere bevorzugt von unter 72,5 g/MJ) auf. Weiterhin vorteilhaft weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin eine verringerte Rußpartikelbildung auf.
Das erfindungsgemäße synthetische Benzin zeichnet sich durch einen Gesamtanteil an Aroma- ten im Bereich von 20 bis 35 Volumenprozent aus.
Die Aromaten eines synthetischen Benzins sind dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der monozyklischen Alkylaromaten, die vorzugsweise 6 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen, wie z.B. Benzol, Xylol oder Trimethylbenzole. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße synthetische Benzin einen hohen Anteil an 1 ,2,4-Trimethylbenzol (ROZ 1 10, MOZ 102) von mehr als 3 Vol.- %, besonders bevorzugt mehr als 8 Vol.-% auf. Tetramethylbenzole, insbesondere 1 ,2,4,5- Tetramethylbenzol (Durol), sind weniger bevorzugte monozyklische Alkylaromaten. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das erfindungsgemäße Benzin einen Anteil an Durol von weniger als 3 Vol.-%, bevorzugt weniger als 1 ,0 Vol.-%, besonders bevorzugt von weniger als 0,5 Vol.-% auf. Zur Einstellung eines niedrigen Durolgehaltes im Benzin wird bevorzugt durch destillative Trennung so viel Schwerbenzin abgetrennt, dass im Benzin nur eine niedrige Durolmenge verbleibt. Weiterhin bevorzugt weist das erfindungsgemäße Benzin ein hohes Volumenverhältnis von m-Xylol (ROZ 145) zu o-Xylol (ROZ 120), mlo- Xylol von 2,5 bis 3,0 auf, was sich auf Grund der höheren Oktanzahl von m-Xylol günstig auf die Gesamtoktanzahl des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins auswirkt.
Bevorzugt beträgt der Gesamtanteil an Benzol in dem erfindungsgemäßen synthetischen Benzin unter 0,5 Volumenprozent, bevorzugt unter 0,3 Volumenprozent.
Der Gesamtanteil an Aromaten wird wegen der umweit- und gesundheitsgefährdenden Eigenschaften von vielen aromatischen Kohlenwasserstoffen begrenzt. Bei einem besonders bevorzugten synthetischen Benzin liegt der Anteil an Benzol unter dem gesetzlichen Grenzwert nach DIN EN 228 von 1 ,0 Vol.-%, besonders bevorzugt unter 0,5 Vol.-%. Zudem liegt der Gesamtanteil an Aromaten des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins unterhalb des gesetzlich vorgegebenen Schwellenwerts nach DIN EN 228 von 35 Vol.-%, bevorzugt unter 30 Vol.%, be- sonders bevorzugt unter 27 Vol.-%. Durch den geringen Gesamtanteil an Aromaten, insbesondere von höheren Aromaten mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen (C10), wird einer unvollständigen Verbrennung und der damit verbundenen Bildung von Rußpartikeln, welche beim Menschen Krebs verursachen können, entgegengewirkt. Bevorzugt ist in einem erfindungsgemäßen Benzin der Anteil an höheren Aromaten mit mehr als 1 1 Kohlenstoffatomen (C1 1 +) maximal 0,6 Vol.-%.
Ein erfindungsgemäßes synthetisches Benzin weist vorteilhaft einen Gesamtanteil an aromatischen Verbindungen mit mehr als 14 Kohlenstoffatomen von weniger als 0,2 Vol.-%, besonders bevorzugt von weniger als 0,05 Vol.-% auf.
Der geringe Gesamtanteil an Aromaten erniedrigt weiter vorteilhaft die Sensitivität (Differenz zwischen ROZ und MOZ), woraus ein gegenüber bekannten Kraftstoffen geringerer Verbrauch bei höheren Belastungen resultiert. Durch den niedrigen Gesamtanteil an Aromaten ergeben sich weiter geringere Umweltbelastungen durch deren Toxizität und eine geringere durch Aromaten hervorgerufene Rußbildung (Partikelemission).
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt der untere Heizwert des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins über 30,8 MJ/I, besonders bevorzugt über 31 ,5 MJ/I.
Der untere Heizwert (H,) gibt die maximal nutzbare Wärmemenge ohne Kondensationswärme an, die bei der Verbrennung eines Brennstoffs freigesetzt wird, ohne dass es dabei zu einer Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes kommt.
Aufgrund des hohen unteren Heizwerts des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins ist vorteilhaft der spezifische Energieverbrauch bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen synthetischen Benzins in einem Ottomotor gering und somit die C02-Emission verringert.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält das erfindungsgemäße synthetische Benzin Oxygenate mit einem Gesamtanteil von weniger als 1 Vol.-%, besonders bevorzugt von weniger als 0,5 Vol.-%. Oxygenate sind sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe, die vorteilhaft zu einer Erhöhung der Oktanzahlen beitragen. Nachteilig können Oxygenate zu einer Verringerung des unteren Heizwerts führen, wodurch der Verbrauch eines Kraftstoffs erhöht wird. Oxygenate im Sinne der Erfindung schließen Alkohole (wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, tert.-Butanol und Isobutanol) und Ether ein. Insbesondere liegt der Gesamtanteil an Sauerstoff in dem erfindungsgemäßen Benzin unter 0,3 Massenprozent (bezogen auf die Gesamtmenge des erfindungsgemäßen Benzins), besonders bevorzugt unter 0,03 Massen prozent, sodass der Gesamtanteil an Sauerstoff in dem erfindungsgemäßen synthetischen Benzin deutlich unter dem gesetzlichen Grenzwert, definiert nach DIN EN 228 (für die Sorte Super) von 2,7 Massenprozent liegt. Vorteilhaft bewirkt der geringe Anteil an Sauerstoff in dem erfindungsgemäßen synthetischen Benzin einen größeren Luftbedarf bei der Verbrennung, wodurch die Verbrennungseffizienz des erfindungsgemäßen Benzins erhöht ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist ein synthetisches Benzin bei 15°C, in Anlehnung an die Definition in DIN EN 228, eine Dichte zwischen 720 und 775 kg/m3, besonders bevorzugt zwischen 745 und 765 kg/cm3 auf.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine synthetische Benzin-Blendkomponente mit einer ROZ von mindestens 96, bevorzugt mindestens 98 und einer MOZ von mindestens 86, bevorzugt mindestens 88, die die folgende Zusammensetzung aufweist:
(a) einen Gesamtanteil an Olefinen von maximal 6 Volumenprozent,
(b) einen Gesamtanteil an /'so-Paraffinen zwischen 15 und 65, bevorzugt 50 und 65 Volumenprozent,
(c) einem Gesamtanteil an Aromaten zwischen 20 und 75, bevorzugt zwischen 20 und 30 Volumenprozent,
wobei die Gesamtanteile an Blei, Mangan und Schwefel unter 10 ppm, bevorzugt unter 1 ppm, besonders bevorzugt unter 0,1 ppm je Komponente liegen.
Als synthetische Benzin-Blendkomponente wird im Sinne der Erfindung ein Kraftstoff-Additiv in Form von flüssigen Kohlenwasserstoffen bezeichnet, welches als direktes Produkt (d.h. ohne weitere chemische Verarbeitungsstufen zur Erhöhung der Oktanzahl, wie Reformierung oder Isomerisierung) einer katalytischen Konversion von Methanol, Dimethylether oder ihrer Gemische untereinander erhalten wird, wobei der überwiegende Anteil der in der erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponente enthaltenen Kohlenwasserstoffe Kohlenstoffzahlen im Bereich von 5 bis 10 aufweist.
Die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente zeichnet sich dadurch aus, dass sie direkt nach der Synthese eine hohe Researched Oktanzahl (ROZ) von mindestens 96, bevorzugt 98, bevorzugt mindestens 100 und eine hohe Motor Oktanzahl (MOZ) von mindestens von mindestens 86, bevorzugt 88, insbesondere von mindestens 90 aufweist.
Vorteilhaft kann so je nach Bedarf der zu modifizierende Kraftstoff durch Zumischen der entsprechenden Benzin-Blendkomponente auf die gewünschten Gesamtanteile an Aromaten und iso-Paraffine eingestellt werden. Soll bspw. die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente einem niedrigoktanigen Kraftstoff mit einem sehr geringen Anteil an Aromaten zugemischt werden, so ist eine hochoktanige synthetische Benzin-Blendkomponente mit einem hohen Gesamtanteil an Aromaten zuzumischen. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente einen geringen Gesamtanteil an /'so-Paraffinen im Bereich von 15 bis 40 Vol.-% und einen hohen Gesamtanteil an Aromaten im Bereich von 35 bis 75 Vol.-%, bevorzugt 40 bis 75 Vol.-%, besonders bevorzugt von 45 bis 75 Vol.-%, auf. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente einen hohen Anteil an 1 ,2,4-Trimethylbenzol (ROZ 1 10; MOZ 102) von mehr als 8 Volumenprozent, bevorzugt mehr als 10 Volumenprozent, besonders bevorzugt von mehr als 15 Volumenprozent auf. Weiterhin bevorzugt weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente ein hohes Verhältnis von m-Xylol (1 ,3-Dimethylbenzol, ROZ 145) zu o-Xylol (1 ,2-Dimethylbenzol, ROZ 120), m/o- Xylol (vol./vol.) von 2,5 bis 3,0 auf. Der Anteil an Durol (1 ,2,4,5-Tetramethylbenzol) liegt in der erfindungsgemäßen Benzin-Blendkomponente unter 4,0 Vol.-%, insbesondere unter 2,5 Vol.-%. Dabei ist der Gesamtanteil an Aromaten der erfindungsgemäßen Benzin-Blendkomponente so zu wählen, dass die durch blending (Zumischen) erhaltene verwendungsfähige Benzinzusammensetzung den gesetzlich vorgeschriebenen Gesamtanteil an Aromaten von 35 Volumenprozenten nach Norm nicht übersteigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass durch blending eines Kraftstoffs eine verwendungsfähige Benzinzusammensetzung mit hoher Oktanzahl und niedrigem Anteil an Aromaten bereitgestellt werden soll. In diesem Fall weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung iso- Paraffine mit einem hohen Gesamtanteil im Bereich von 40 bis 65 Vol.-% , bevorzugt von 50 bis 65 Vol.-%, und einem niedrigen Gesamtanteil an Aromaten im Bereich von 20 bis 35 Vol.-%, bevorzugt von 20 bis 30 Vol.-%, auf. Dabei weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente bevorzugt einen Anteil an iso-Pentan (ROZ 92,3) von 20 bis 25 Vol.-%, bevorzugt mehr als 25 Vol.-% und an 2- und 3-Methylpentan (ROZ 74, MOZ 74) von 10 bis 15 Vol.-%, bevorzugt mehr als 15 Vol.-% auf. An mehrfach (d.h. zwei- und dreifach) verzweigten iso-Paraffinen (wie 2,3-Dimethylbutan mit ROZ 102 und MOZ 101 ) weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente einen Anteil von mindestens 1 Vol.-%, bevorzugt mehr als 3 Vol.-% auf. Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente Naphthene lediglich mit einem Gesamtanteil von weniger als 7,0 Vol.-%, aber insbesondere weniger als 6,0 Vol.-% auf.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente einen Anteil an Durol von weniger als 2,0 Vol.-%, besonders bevorzugt von weniger als 1 ,0 Vol.-% auf.
Bevorzugt ist in einer erfindungsgemäßen Benzin-Blendkomponente der Anteil an höheren Aromaten mit mehr als 1 1 Kohlenstoffatomen (C1 1 +) unter 1 ,5 Vol.-%. Eine erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente weist vorteilhaft einen Gesamtanteil an Verbindungen, insbesondere aromatischen Verbindungen, mit mehr als 14 Kohlenstoffatomen von weniger als 0,5 Vol.-%, besonders bevorzugt von weniger als 0,4 Vol.-% auf.
Insbesondere liegt der Gesamtanteil an Sauerstoff in der erfindungsgemäßen Benzin- Blendkomponente unter 0,3 Massen prozent, besonders bevorzugt unter 0,2 Massenprozent.
Das erfindungsgemäße synthetische Benzin oder die erfindungsgemäße Benzin-Blendkomponente können vorzugsweise durch einen Konversionsprozess von Methanol, Dimethylether (DME) oder deren Gemischen bevorzugt an einem ZSM-5 Katalysator in einem Reaktor (bspw. wie in DE 10 2009 031765 A1 beschrieben) erhalten werden.
Der Konversionsprozess ist bevorzugt ein isothermer Prozess und erfolgt insbesondere in einem Temperaturbereich von 300 bis 450 °C. Vorteilhaft kann der Anteil an Aromaten in einem erfindungsgemäßen synthetischen Benzin bzw. einer erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponente durch Temperatureinstellung während des Konversionsprozesses eingestellt werden. Bei niedrigen Reaktionstemperaturen in einem Temperaturbereich von 300 bis 330°C werden bevorzugt hohe Anteile an Paraffinen, insbesondere /'so-Paraffinen, und geringe Anteile an Aromaten erzeugt, was daher bestens zur Herstellung des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins oder zur Herstellung der erfindungsgemäßen Benzin-Blendkomponente, enthaltend iso-Paraffine mit einem hohen Anteil im Bereich von 50 bis 65 Vol.-%, geeignet ist.
Alternativ bevorzugt ist ein Konversionsprozess bei Temperaturen ab 335 °C zur Herstellung der erfindungsgemäßen Benzin-Blendkomponente, enthaltend einen hohen Anteil an Aromaten im Bereich von 45 bis 75 Vol.-%.
Bevorzugt erfolgt der Konversionsprozess bei einem Druck zwischen 5 und 10 bar.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Konversionsprozesses weist der Reaktor zur Abkühlung des Reaktionsproduktes einen im Katalysatorbett befindlichen Wärmeaustauscher auf.
Bevorzugt wird das mittels Konversionsprozess erhaltene Reaktionsprodukt in einem Separator in eine Gas- und Flüssigphase getrennt. Vorzugsweise wird die abgetrennte Gasphase, enthaltend leichte Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich C1 -C4-Kohlenwasserstoffe und H2, CO und C02), als Kreislaufgas zum Reaktor rückgeführt.
Im Anschluss an den Konversionsprozess werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Produktstrom mittels dem Fachmann bekannter Verfahren abgetrennt und durch Rektifikation aufgetrennt, wobei das erfindungsgemäße Benzin oder die erfindungsgemäße Benzin- Blendkomponente als Benzinfraktion erhalten wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Benzinzusammensetzung mit einer ROZ von mindestens 95 und einer MOZ von mindestens 85, enthaltend:
(a) ein erfindungsgemäßes synthetisches Benzin mit mehr als 78 Volumenprozent, in Kombination mit:
(b) Oxygenaten, aufweisend verzweigte und/oder unverzweigte C1 bis C4 Alkylreste, mit einem Gesamtanteil von 0,1 bis 22 Volumenprozent und/oder
(c) aromatische Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen mit einem Gesamtanteil im Bereich von 20 bis 35 Volumenprozent.
Die einzelnen Anteile der jeweiligen Verbindungen (n-Paraffine, /'so-Paraffine, Aromaten, Naph- thene und Olefine [PIANO]) in einer erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung ergeben sich in Abhängigkeit zur Menge zugesetzter Oxygenate und/oder aromatischer Kohlenwasserstoffe.
Werden Oxygenate als Zusätze verwendet, so entspricht die„verwendungsfähige" Benzinzusammensetzung in ihren verhältnismäßigen Anteilen an Kohlenwasserstoffgruppen (n- Paraffine, iso-Paraffine, Aromaten, Naphthene und Olefine [PIANO]) dem oben aufgeführten erfindungsgemäßen synthetischen Benzin.
Insbesondere bevorzugt ist eine Benzinzusammensetzung, die mehr als 78 Volumenprozent erfindungsgemäßes synthetisches Benzin, besonders bevorzugt mehr als 90 Volumenprozent synthetisches Benzin, ganz besonders bevorzugt mehr als 95 Volumenprozent synthetisches Benzin enthält. Bevorzugt besteht die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung aus:
(a) mehr als 78 Volumenprozent erfindungsgemäßes synthetisches Benzin,
(b) Oxygenaten, aufweisend verzweigte und/oder unverzweigte C1 bis C4 Alkylreste, mit einem Gesamtanteil von 0,1 bis 22 Volumenprozent,
(c) aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen mit einem Gesamtanteil im Bereich von 20 bis 35 Volumenprozent.
(d) optional mindestens einem Additiv, das ausgewählt ist aus der Gruppe der Antioxidantien, Korrosionsinhibitoren, Farbstoffe (z. B. in WO 73403 A1 ), Detergentien, Demulga- toren und/oder Additive zur Reibungsverminderung.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung einen Gesamtanteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen im Bereich von 20 bis 35 Volumenprozent, besonders bevorzugt 25 bis 35 Volumenprozent auf.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Oxygenate der erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung ausgewählt aus der Gruppe der aliphatischen Alkohohle, bevorzugt Ethanol und/oder Ether, bevorzugt verzweigte Ether mit einem Gehalt an 5 oder mehr Kohlenstoffatomen pro Molekül, wie bspw. MTBE und/oder ETBE, insbesondere ETBE. Oxygenate bewirken dabei vorteilhaft eine Erhöhung der Klopffestigkeit (ROZ), wobei sie die Verbrennung der erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung optimieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung Ether, insbesondere verzweigte Ether, wie ETBE, mit einem Gesamtanteil unter 22 Vol.-% auf.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung Alkohole (wie Ethanol, Isopropylalkohol, Isobutylalkohol, tert- Butylalkohol) auf. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung Ethanol mit einem Gehalt bis 10 Vol.-%, besonders bevorzugt unter 5 Vol.-%, auf.
Insbesondere bevorzugt enthält eine erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung einen Gesamtanteil an /'so-Paraffinen im Bereich von 50 bis 65 Volumenprozent. Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung einen besonders hohen Anteil an /'so-Pentan (2-Methylbutan mit ROZ 92,3 und MOZ 90,3) von mindestens 12,5 Vol.-%, bevorzugt mindestens 20 Vol.-%, aufweist. Bevorzugt beträgt der Gesamtanteil an Benzol in der erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung unter 0,5 Volumenprozent, bevorzugt unter 0,3 Volumenprozent.
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung Olefine mit einem Gesamtanteil von weniger als 6 Vol.-%, besonders bevorzugt sind weniger als 4 Vol.-%. Vorteilhaft zeichnet sich die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung daher durch eine hohe Oxidati- onsstabilität aus.
Der Gesamtanteil an Aromaten wird wegen der umweit- und gesundheitsgefährdenden Eigenschaften von vielen aromatischen Kohlenwasserstoffen begrenzt. Bei einer besonders bevorzugten verwendungsfähigen Benzinzusammensetzung liegt der Anteil an Benzol unter dem gesetzlichen Grenzwert nach DIN EN 228 von 1 ,0 Vol.-%, besonders bevorzugt unter 0,5 Vol.- %. Zudem liegt der Gesamtanteil an Aromaten der erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung unterhalb des gesetzlich vorgegebenen Schwellenwerts nach DIN EN 228 von 35 Vol.-%, besonders bevorzugt unter 30 Vol.-%. Durch den geringen Gesamtanteil an Aromaten, insbesondere von höheren Aromaten mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen (C10), wird einer unvollständigen Verbrennung und der damit verbundenen Bildung von Rußpartikeln, welche beim Menschen Krebs verursachen können, entgegengewirkt. Bevorzugt ist in einer erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung der Anteil an höheren Aromaten mit mehr als 1 1 Kohlenstoffatomen (C1 1 +) maximal 0,6 Vol.-%.
Optional enthält die erfindungsgemäße Benzinzusammensetzung mindestens ein Additiv, das ausgewählt ist aus der Gruppe der Antioxidantien, Korrosionsinhibitoren, Farbstoffe (z.B. in WO 73403 A1 ), Detergentien, Demulgatoren und/oder Additive zur Reibungsverminderung.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins oder einer erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponente als Zumisch- komponente für flüssige Kraftstoffe zur Herstellung einer Benzinzusammensetzung.
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße synthetische Benzin auch als Ausgangskraftstoff für die Herstellung der Sorte Super E10 (d.h. Kraftstoff, enthaltend Ethanol mit einem Anteil von 5 bis 10 Vol.-%) verwendet werden, dabei werden dem synthetischen Benzin bis zu 10 Vol.-% Ethanol zugesetzt. Für derartige Verwendungen weist das synthetische Benzin vorteilhaft eine ROZ von mindestens 92,5 und eine MOZ von mindestens 82,5 auf.
Die Erfindung umfasst auch die Verwendung der erfindungsgemäßen synthetischen Benzin- Blendkomponente in Form einer Zumischkomponente für flüssige Kraftstoffe, ausgewählt aus einem Gemisch des Benzinpools, Ottokraftstoffen oder synthetischen Kraftstoffen, zur gezielten Erhöhung der ROZ. Durch die hohe ROZ der erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponente, die direkt durch die Synthese erhalten wird, eignet sich die erfindungsgemäße synthetische Benzin- Blendkomponente vorteilhaft als Ersatzstoff für derzeit eingesetzte Additive, ausgewählt aus Ethern oder Alkoholen, zur Erhöhung der Klopffestigkeit und zur Optimierung der Verbrennung von Kraftstoffen.
Bevorzugt ist die direkte Verwendung des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins mit einer ROZ von mindestens 95 und einer MOZ von mindestens 85 als Kraftstoff der Sorte Super nach DIN EN 228 bspw. in Verbrennungsmotoren, insbesondere in Ottomotoren mit Direkteinspritzung.
Ganz besonders vorteilhaft kann bei der Verwendung des derartigen erfindungsgemäßen Benzins auf den weiteren Zusatz von derzeit eingesetzten Oxygenaten, ausgewählt aus der Gruppe der Ether (MTBE, ETBE) oder Alkohole (ausgenommen Ethanol), verzichtet werden.
Bevorzugt ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Benzinzusammensetzung in Verbrennungsmotoren, insbesondere in Ottomotoren mit Direkteinspritzung.
Anhand folgender Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.
Wenn nicht anders vermerkt, wurden die erfindungsgemäßen synthetischen Benzine bzw. die erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponenten der nachfolgenden Ausführungsbeispiele wie folgt erhalten:
Der Konversionsprozess zur Herstellung des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins bzw. der erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponente für niedrigoktaniges Benzin in Form von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus Methanol, Dimethylether (DME) oder deren Gemischen erfolgt an einem ZSM-5 Katalysator in einem Reaktor (wie in der DE 102009031765A1 beschrieben) mit isothermer Prozessführung in einem Temperaturbereich von 300 bis 450°C und bei einem Druck zwischen 5 und 10 bar. Dabei beinhaltet der Reaktor einen im Katalysatorbett befindlichen Wärmeaustauscher mit einem Verhältnis der Wärmübertragungsfläche zum gesamten Katalysatorvolumen von insgesamt mindestens 50 m2/m3. Das Reaktionsprodukt wird abgekühlt und in einem Separator in eine Gas- und Flüssigphase getrennt. Die Gasphase, hauptsächlich enthaltend leichte Kohlenwasserstoffe, wird als Kreislaufgas zum Reaktor rückgeführt, wobei der Partialdruck des Methanols am Reaktoreingang bevorzugt unter 2 bar beträgt. Alternativ bevorzugt wird um möglichst wenig Gas im Kreislauf führen zu müssen der Partialdruck des Methanols möglichst hoch gehalten, bevorzugt entspricht der Partialdruck des Methanols mindestens 80 % des Gesamtdrucks (beispielsweise bevorzugt bei einem Gesamtdruck von 7 bar mindestens 6 bar), bevorzugt 90 % des Gesamtdrucks. In einer besonders bevorzugten Varianen wird kein Kreislaufgas zurückgeführt und nur Methanol in den Reaktor ein- gespeist, in diesem Fall entspricht der der Partialdruck des Methanols dem Gesamtdruck .
Der Anteil an Aromaten in einem erfindungsgemäßen synthetischen Benzin bzw. einer erfindungsgemäßen synthetischen Benzin-Blendkomponente kann durch Temperatureinstellung während des Konversionsprozesses eingestellt werden. Bei niedrigen Reaktionstemperaturen in einem Bereich von 300 bis 330°C werden bevorzugt hohe Anteile an Paraffinen und geringe Anteile an Aromaten erzeugt. Bei Temperaturen ab 335°C steigt der Anteil an Aromaten deutlich.
Im Anschluss an den Konversionsprozess werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Produktstrom mittels bekannter Verfahren abgetrennt und weiter durch Rektifikation getrennt, wobei die gewünschte Benzinfraktion erhalten wird.
Ausführungsbeispiel 1 :
Synthetisches Benzin 1 mit niedrigem Aromatengehalt - erfordert Zusatz oktanzahlerhöhender Komponenten:
Zusammensetzung / Kennziffern
n-Paraffine 8,9 Vol.-%
iso-Paraffine 53,3 Vol.-%
Olefine 3,8 Vol.-% (DIN EN 228: max. 18 Vol.-%)
Naphthene 7,8 Vol.-%
Aromaten 26,1 Vol.-% (DIN EN 228: max. 35 Vol.-%)
Oxygenate 0,1 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,6
ROZ 92,6 (DIN EN 228: min. ROZ 95)
MOZ 83,5 (DIN EN 228: min. MOZ 85)
m/o-Xylol-Verhältnis (vol./vol.) 2,74
C1 1 + Aromaten 0,6 Vol.-%
Benzol 0,15 Vol. -% (DIN EN 228: max. 1 Vol.-%)
Durol 2,6 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,02 Ma.-% (DIN EN 228: max. 2,7 Ma.-%)
Dichte bei 15°C 721 ,5 kg/m3 (DIN EN 228: min. 720 kg/m3;
max. 775 kg/m3)
Oxidationsstabilität > 1000
unterer Heizwert 31 ,35 MJ/I
Temperatur im Reaktionsraum 300°C Ausführungsbeispiel 2:
Synthetisches Benzin 2 mit höherem Aromatengehalt - direkt verwendungsfähig:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 7,5 Vol.-%
iso-Paraffine 47,9 Vol.-%
Olefine 3,1 Vol.-% (DIN EN 228: max. 18 Vol.-%)
Naphthene 5,8 Vol.-%
Aromaten 34,9 Vol.-% (DIN EN 228: max. 35 Vol.-%)
C14+ 0,05 Vol.-%
Rest 0,75 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 7,2
ROZ 95 (DIN EN 228: min. ROZ 95)
MOZ 85 (DIN EN 228: min. MOZ 85) m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,5
C1 1 + Aromaten 0,29 Vol.-%
Benzol 0,32 Vol.-% (DIN EN 228: max. 1 Vol.-%)
Durol 1 ,8 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,03 Ma.-% (DIN EN 228: max. 2,7 Ma.-%)
Dampfdruck 51 ,0 kPa (DIN EN 228: Sommerbenzin Kl.
min. 45 kPa; max. 60 kPa)
Dichte bei 15°C 733,6 kg/m3 (DIN EN 228: min. 720 kg/m3 max. 775 kg/m3)
Temperatur im Reaktionsraum 335°C
Ausführungsbeispiel 3:
Synthetisches Benzin 3 mit niedrigerem Aromatengehalt
oktanzahlerhöhender Komponenten (z.B. Ethanol) für Sorte Super:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 7,0 Vol.-%
iso-Paraffine 47,7 Vol.-%
Olefine 5,8 Vol.-% (DIN EN 228: max. 18 Vol.-%)
Naphthene 6,2 Vol.-%
Aromaten 30,5 Vol.-% (DIN EN 228: max. 35 Vol.-%)
C14+ 0,04 Vol.-%
Rest 2,76 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,96
ROZ 92,5 (DIN EN 228: min. ROZ 95)
MOZ 83,0 (DIN EN 228: min. MOZ 85) m/o-Xylol-Verhältnis (vol./vol.) 2,35
C1 1 + Aromaten 0,42 Vol.-%
Benzol 0,5 Vol.-% (DIN EN 228: max. 1 Vol.-%)
Durol 2,4 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,3 Ma.-% (DIN EN 228: max. 2,7 Ma.-%)
Dampfdruck 59,3 kPa (DIN EN 228: Sommerbenzin Kl. A:
min. 45 kPa; max. 60 kPa)
Dichte bei 15°C 720,9 kg/m3 (DIN EN 228: min. 720 kg/m3
max. 775 kg/m3)
Temperatur im Reaktionsraum 319,5°C
Ausführungsbeispiel 4:
Synthetisches Benzin 4 mit niedrigem Aromatengehalt - erfordert Zusatz oktanzahlerhöhender Komponenten (z.B. Ethanol) für Sorte Super:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 12,1 Vol.-%
iso-Paraffine 54,4 Vol.-%
Olefine 3,5 Vol.-% (DIN EN 228: max. 18 Vol.-%)
Naphthene 5,5 Vol.-%
Aromaten 23,0 Vol.-% (DIN EN 228: max. 35 Vol.-%)
C14+ 0,21 Vol.-%
Rest 1 ,29 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,38
ROZ 93,0 (DIN EN 228: min. ROZ 95)
m/o-Xylol-Verhältnis (vol./vol.) 2,51
C1 1 + Aromaten 0,6 Vol.-%
Benzol 0,2 Vol.-% (DIN EN 228: max. 1 Vol.-%)
Sauerstoffgehalt 0,04 Ma.-% (DIN EN 228: max. 2,7 Ma.-%)
Temperatur im Reaktionsraum 320,8°C
Ausführunqsbeispiel 5:
Synthetisches Benzin 5 mit mittlerem Aromaten-und iso-Paraffingehalt - erfordert Zusatz oktanzahlerhöhender Komponenten (z.B. Ethanol) für Sorte Super:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 9,0 Vol.-%
iso-Paraffine 47,0 Vol.-%
Olefine 3,4 Vol.-% (DIN EN 228: max. 18 Vol.-%) Naphthene 5,7 Vol.-%
Aromaten 33,0 Vol.-% (DIN EN 228: max. 35 Vol.-%)
C14+ 0,16 Vol. -%
Rest 1 ,74 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,65
ROZ 92,1 (DIN EN 228: min. ROZ 95)
m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,47
C1 1 + Aromaten 0,6 Vol.-%
Benzol 0,2 Vol.-% (DIN EN 228: max. 1 Vol.-%)
Sauerstoffgehalt 0,05 Ma.-% (DIN EN 228: max. 2,7 Ma.-%)
Temperatur im Reaktionsraum 318, 9°C
Ausführungsbeispiel 6:
Synthetische Benzin-Blendkomponente 1 mit niedrigem Aromatengehalt und hohem iso- Paraffingehalt:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 10,3 Vol.-%
iso-Paraffine 52,7 Vol.-%
Olefine 3,1 Vol.-%
Naphthene 4,9 Vol.-%
Aromaten 27,7 Vol.-%
C14+ 0,08 Vol.-%
Rest 1 ,22 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,67
ROZ 96,6
m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,49
C1 1 + Aromaten 0,30 Vol.-%
Benzol 0,35 Vol.-%
Durol 2,3 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,16 Ma.-%
Dampfdruck 125,4 kPa
Dichte bei 15 °C 700,2 kg/m3
Temperatur im Reaktionsraum 300°C Ausführungsbeispiel 7:
Synthetische Benzin-Blendkomponente 2 mit hohem Aromatengehalt und niedrigem iso- Paraffingehalt:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 5,1 Vol.-%
iso-Paraffine 26,2 Vol.-%
Olefine 2,0 Vol.-%
Naphthene 5,5 Vol.-%
Aromaten 59,2 Vol.-%
C14+ 0,33 Vol.-%
Rest 1 ,67 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 9,32
ROZ 100,4
m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,5
C1 1 + Aromaten 1 ,1 Vol.-%
Benzol 1 ,0 Vol.-%
Durol 3,7 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,03 Ma.-%
Dampfdruck 18,33 kPa
Dichte bei 15 °C 792,3 kg/m3
Temperatur im Reaktionsraum 372°C
Ausführunqsbeispiel 8:
Synthetische Benzin-Blendkomponente 3 mit niedrigem Aromatengehalt und hohem iso- Paraffingehalt:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 1 1 ,7 Vol. .-%
iso-Paraffine 54,5 Vol. .-%
Olefine 3,4 Vol.-' %
Naphthene 6,3 Vol.-' %
Aromaten 23,4 Vol. .-%
C14+ 0,01 Vol. .-%
Oxygenate 0,23 Vol. .-%
Rest 0,46 Vol. .-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,52
ROZ 97,2
m/o-Xylol-Verhältnis (vol./vol.) 3,14
C1 1 + Aromaten 0,09 Vol. .-% Benzol 0,51 Vol.-%
Durol 0,4 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,05 Ma.-%
Dampfdruck 84,1 kPa
Dichte bei 15 °C 700,0 kg/m3
Temperatur im Reaktionsraum 320°C Ausführungsbeispiel 9:
Synthetische Benzin-Blendkomponente 4 mit hohem Aromatengehalt und niedrigem iso- Paraffingehalt:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 5,1 Vol.-%
iso-Paraffine 23,3 Vol.-%
Olefine 4,6 Vol.-%
Naphthene 5,5 Vol.-%
Aromaten 59,6 Vol.-%
C14+ 0,33 Vol.-%
Rest 1 ,57 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 9,38
ROZ 101 ,1
m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,5
C1 1 + Aromaten 2,2 Vol.-%
Benzol 1 ,1 Vol.-%
Durol 3,8 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,03 Ma.-%
Dampfdruck 18,27 kPa
Dichte bei 15 °C 794,6 kg/m3
Temperatur im Reaktionsraum 372, 8°C
Ausführungsbeispiel 10:
Synthetische Benzin-Blendkomponente 5 mit hohem Aromatengehalt und niedrigem iso- Paraffingehalt:
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 5,3 Vol.-%
iso-Paraffine 31 ,7 Vol.-%
Olefine 1 ,9 Vol.-%
Naphthene 5,1 Vol.-% Aromaten 54,4 Vol.-%
C14+ 0,30 Vol.-%
Rest 1 ,3 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 8,84
ROZ 100,3
m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,5
C1 1 + Aromaten 1 ,9 Vol.-%
Benzol 1 ,0 Vol.-%
Durol 3,4 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 0,03 Ma.-%
Dampfdruck 28,71 kPa
Dichte bei 15 °C 778,1 kg/m3
Temperatur im Reaktionsraum 371 , 8°C
Ausführungsbeispiel 11 :
Verwendungsfähige Benzinzusammensetzung - synthetisches Benzin 6 mit 8 Vol.-% Ethanol (Sorte Super E10):
Zusammensetzung / Kennziffern:
n-Paraffine 6,44 Vol.-%
iso-Paraffine 43,88 Vol.-%
Olefine 5,3 Vol.-% (DIN EN 228: max. 18 Vol.-%)
Naphthene 5,7 Vol.-%
Aromaten 28,1 Vol.-% (DIN EN 228: max. 35 Vol.-%)
C14+ 0,04 Vol.-%
Ethanol 8,0 Vol.-%
Rest 2,54 Vol.-%
C/H-Verhältnis (mass./mass.) 6,7
ROZ 95 (DIN EN 228: min. ROZ 95)
MOZ 85,5 (DIN EN 228: min. MOZ 85)
m/o-Xylol-Verhältnis (vol. /vol.) 2,35
C1 1 + Aromaten 0,39 Vol.-%
Benzol 0,46 Vol.-% (DIN EN 228: max. 1 Vol.-%)
Durol 2,2 Vol.-%
Sauerstoffgehalt 2,51 Ma.-% (DIN EN 228: max. 2,7 Ma.-%)
Dampfdruck 56,2 kPa (DIN EN 228: Sommerbenzin Kl
min. 45 kPa; max. 60 kPa)
Dichte bei 15°C 724,9 kg/m3 (DIN EN 228: min. 720 kg/m3
max. 775 kg/m3) Ausführungsbeispiel 12 - Lagerstabilität:
Die Bestimmung der Oxidations- und Lagerstabilität des synthetischen Benzins erfolgte entsprechend der Prüfmethode EN ISO 7536 anhand von Mehrfachanalysen gleicher Volumina, wobei jeweils die Zusammensetzung der Benzinproben zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt wurde. Zur Bestimmung der Oxidationsstabilität wird der Kraftstoff entsprechend EN ISO 7536 in einem Druckgefäß oxidiert, das zu Beginn bei einer Temperatur zwischen 15 und 25°C mit reinem Sauerstoff bei 7 bar gefüllt und anschließend bei 100°C (± 2 K) gehalten wird. Dabei wurden die Analysen einer Benzinprobe über einen Gesamtzeitraum von 7,5 Monaten durchgeführt.
Zur Ermittlung der Lagerstabilität wurden Proben des synthetischen Benzins direkt nach der Synthese und nach 7,5 Monaten analysiert.
Figure imgf000025_0001
Nach einer Lagerzeit des Benzins von 7,5 Monaten verringerte sich der Olefingehalt um nur 0,8 % und der n-Paraffingehalt um nur 0,3 % (gesamt -1 ,1 %). Geringfügig erhöht haben sich der iso-Paraffingehalt und der Naphthengehalt um +0,4 % und +0,7 % (gesamt +1 ,1 %).
Die ROZ blieb annähernd konstant (Änderung von ROZ 93,97 auf ROZ 93,52). Die Dichte des getesteten synthetischen Benzins blieb mit 722,2 kg/m3 nahezu konstant gegenüber der ermittelten Ausgangsdichte von 719,7 kg/m3.
Ausführungsbeispiel 13 - Vergleich mit herkömmlichem Benzin:
Das erfindungsgemäße synthetische Benzin (STF-Benzin) wurde nach einer Lagerung von 23 Monaten mit herkömmlichem Tankstellenbenzin verglichen.
Figure imgf000026_0001
Die Tabelle zeigt, dass das erfindungsgemäße synthetische Benzin eine besonders hohe Lagerstabilität aufweist. So liegt die ROZ nach 23 Monaten Lagerung immer noch über 95. Hervorzuheben sind die äußerst hohe Oxidationsstabilität, der niedrige Benzolgehalt und Olefingehalt des erfindungsgemäßen synthetischen Benzins.

Claims

Patentansprüche
1 . Synthetisches Benzin mit einer ROZ von mindestens 92,5 und einer MOZ von mindestens 82,5, das die folgende Zusammensetzung aufweist:
(a) einen Gesamtanteil an Olefinen von maximal 6 Volumenprozent,
(b) einen Gesamtanteil an /'so-Paraffinen zwischen 40 und 65 Volumenprozent,
(c) einen Gesamtanteil an Aromaten zwischen 20 und 35 Volumenprozent,
(d) einen Gesamtanteil an Naphthenen mit einem Anteil von weniger als 7,0 Volumenprozent,
wobei der untere Heizwert zwischen 30,3 und 33,0 MJ/I liegt,
wobei die Gesamtanteile an Blei, Mangan und Schwefel unter 10 ppm, bevorzugt unter 1 ppm, besonders bevorzugt unter 0,1 ppm je Komponente liegen.
2. Synthetisches Benzin nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Benzol maximal 0,5 Volumenprozent und/oder der Gesamtanteil an Durol unter 1 ,0 Volumenprozent liegt.
3. Synthetisches Benzin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an Olefinen weniger als 4 Volumenprozent beträgt.
4. Synthetisches Benzin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an 1 ,2,4-Trimethylbenzol über 3 Vol.-% liegt und/oder das Verhältnis von m-Xylol zu o-Xylol (vol./vol.) 2,5 bis 3,0 beträgt.
5. Synthetisches Benzin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an Verbindungen mit mehr als 1 1 Kohlenstoffatomen maximal 0,6 Volumenprozent beträgt.
6. Synthetisches Benzin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an Sauerstoff unter 0,3 Massenprozent liegt.
7. Synthetische Benzin-Blendkomponente mit einer ROZ von mindestens 96, bevorzugt 98, das die folgende Zusammensetzung aufweist:
(a) einen Gesamtanteil an Olefinen von maximal 6 Volumenprozent,
(b) einen Gesamtanteil an iso-Paraffinen zwischen 15 und 65 Volumenprozent,
(c) einem Gesamtanteil an Aromaten zwischen 20 und 75 Volumenprozent,
(d) Naphthene mit einem Gesamtanteil von weniger als 7,0 Vol.-%,
wobei die Anteile an Blei, Mangan und Schwefel unter 10 ppm, bevorzugt unter 1 ppm, besonders bevorzugt unter 0,1 ppm je Komponente liegen.
8. Synthetische Benzin-Blendkomponente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
I. der Gehalt an Benzol unter 2 Volumenprozent, bevorzugt unter 1 Volumenprozent, liegt und/oder
II. der Gehalt an Durol unter 4,0 Volumenprozent, bevorzugt unter 2,5 Volumenprozent liegt, und/oder
III. das Verhältnis von m-Xylol zu o-Xylol (vol./vol.) 2,5 bis 3,0 beträgt, und/oder
IV. der Gesamtanteil an Sauerstoff unter 0,3 Massen prozent, besonders bevorzugt unter 0,2 Massenprozent liegt.
9. Synthetische Benzin-Blendkomponente nach Anspruch 7 oder 8, bevorzugt mit einer ROZ von mindestens 100, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an /'so- Paraffinen im Bereich von 15 bis 40 Volumenprozent und der Gesamtanteil an Aromaten im Bereich von 35 bis 75 Volumenprozent, bevorzugt 45 bis 75 Volumenprozent, liegt.
10. Synthetische Benzin-Blendkomponente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an 1 ,2,4-Trimethylbenzol mehr als 8 Volumenprozent beträgt.
1 1 . Synthetische Benzin-Blendkomponente nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an /'so-Paraffinen im Bereich von 40 bis 65 Volumenprozent, bevorzugt 50 bis 65 Volumenprozent und der Gesamtanteil an Aromaten im Bereich von 20 bis 35 Volumenprozent, bevorzugt 20 bis 30 Volumenprozent, liegt.
12. Benzinzusammensetzung mit einer ROZ von mindestens 95 und einer MOZ von mindestens 85, enthaltend:
(a) synthetisches Benzin nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit mehr als 78 Volumenprozent
in Kombination mit:
(b) Oxygenaten, aufweisend verzweigte und/oder unverzweigte Ci bis C4 Alkylreste, mit einem Gesamtanteil von 0,1 bis 22 Volumenprozent und/oder
(c) aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen mit einem Gesamtanteil im Bereich von 20 bis 35 Volumenprozent.
13. Benzinzusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxygenate der Benzinzusammensetzung ausgewählt sind aus der Gruppe der aliphatischen Alkohole und/oder Ether.
14. Verwendung eines synthetischen Benzins nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung einer Benzinzusammensetzung nach Anspruch 12 oder 13.
15. Verwendung einer synthetischen Benzin-Blendkomponente nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 als Zumischkomponente für flüssige Kraftstoffe, bevorzugt zur gezielten Erhöhung der Oktanzahl.
16. Verwendung eines synthetischen Benzins nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer Benzinzusammensetzung nach Anspruch 12 oder 13 in Verbrennungsmotoren.
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