MOTOR FUEL

Abstract: 1. Motor-Fuel, consisting of a basic hydrocarbon fuel or predominantly hydrocarbons containing fuel and additions of alcohols and/or ethers and/or ketones, as well as optionally aromatic hydrocarbons, additional water as well as additives and compounds of lead, characterized in that the fuel contains > 0 - 10 Vol.-% of ethanol with more water than the water content of the ethanol/waterazeotrop (at normal pressure), > 0 - 10 Vol.-% of butanol(s) and > 0 - 5 Vol.-% of methanol and/or > 0 - 15 Vol.-% of methyltert.-butylether and/or > 0 - 15 Vol.-% of acetone.

Description: Motorkraftstoff Die Erfindung betrifft einen Motor-Kraftstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung, der aus einem Grundkraftstoff aus Kohlenwasserstoffen oder überwiegend -Kohlenwasserstoffen und Zusätzen von Alkoholen und/oder-Ethern und/oder Ketonen sowie Additivs und gegebenenfalls Wasser und Aromaten besteht. Die Verwendung von Methanol und Ethanol als Zusatz zu konventionellen Kraftstoffen ist seit langem bekannt. Auch der Zusatz von Gemischen von Methanol und -tert. -Butanol ist bekannt (Oil and Gas Journal, 31. Dez. (1979) S. 48). Die Probleme, die mit dem praktischen Gebrauch solcher Kraftstoffe verbunden sina, sind jedoch nur zum Teil gelöst, so dass die Einführung derselben in die allgemeine Fahrpraxis noch nicht möglich ist. Andererseits gewinnen aus volkswirtschaft- lichen Gründen in zahlreichen Ländern alternative Kraftstoffe zunehmend an Bedeutung. Probleme bestehen insbesondere noch immer bezüglich der Phasentrennung in eine Alkohol- und Kohenwasserstoffphase, insbesondere bei tiefen Temperaturen und feuchtem Klima, obgleich hier Fortschritte erzielt wurden im Falle des Methanolzusatzes zu üblichem Kraftstoff durch gleichzeitigen Einsatz von tert. - Butanol . Butanole stehen jedoch, da sie aus C4-Schnitten von Ethylenanlagen gewonnen werden und auch dort nur dann anfallen, wenn Naphtha¯oder Mitteldl als Feed eingesetzt wird, nur in begrenztem Umfang zur VerfUgung und zudem zu relativ hohen Kosten. Die Verfügbarkeit eines alternativen Kraftstoffes besteht daher für den-Fall eines relativ grossen Zumischbedarfs an Butanolen grundsätzlich in nur begrenztem Umfang. Weitere Probleme sind noch immer die optimale Vergasereinstellung, Zündwilligkeit, Verdichtung und Gasblasenbildung bei hohen Temperaturen. Obgleich der Einsatz von reinem Ethanol zu üblichen Kraftstoffen gegenüber Methanol zu geringeren Problemen führt, ist es bis jetzt nicht möglich, für die übliche Fahrpraxis Kraftstoffe mit Ethanolzusatz zur Verfügung zu stellen, die risikolos vom Kraftfahrer verwendet werden können und darüber hinaus die bestehenden Kraftstoff-Normen (DIN-Norm 51600 in der Bundesrepublik) erfüllen. Insbesondere ist dies bis heute nicht bei Einsatz von nicht absolutiertem Ethanol möglich, das ca. 4,4 Gew.% Wasser als Folge der Azeotropbildung bei der destillativen Aufarbeitung enthält und noch weniger möglich bei Ethanol, das mehr Wasser enthält als es dem Ethanol/Wasser-Azeotrop bei Normaldruck entspricht. Volkswirtschaftlich ist es andererseits von grossem Interesse, nicht absolutiertes Ethanol, insbesondere z.B. Bioalkohol, üblichen Kraftstoffen zumischen zu können und einen leicht zugänglichen alternativen Kraftstoff auf der Basis nachwachsender heimischer Rohstoffe zur Verfügung zu haben, der allen Anforderungen genügt. -- Destilliert man Ethanol/Wasser-Gemische bei Normaldruck in einer Rektifizierkolonne, so erhält man bei dem Minimumsiedepunkt von 78,15 OC ein Azeotrop bestehend aus 95,57 Gew.% Ethanol und 4,43 Gew.% Wasser. Im Gärungsgewerbe, in dem aus Waturprodukten wie Obst, Getreide, Kartoffeln, zuckerhaltigen Naturprodukten aber auch Zellulose oder Sulfitablaugen sog.- Bioethanl gewonnen wxrd, treibt man aus der häufig, bezogen auf Ethanol sehr verdünnten, durch Gärung erhaltenen Maische ein-Ethanol ab, das mehr Wasser enthält, als dem oben angegebenen Azeotrop entspricht. Die Abtreibvorrichtungen, die auch als Brenngeräte bezeichnet werden, können diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeiten.Sie besitzen häufig am Kopf der Blase sogenannte Verstärkungskolonnen. Je nach Auslegung werden durch den Rektifiziereffekt dieser Aufsätze Ethanolgualitäten mit Wasseranteilen bis 25 Vol.% erhalten. In Brenngeräten lässt sich unter relativ geringem apparativem Aufwand und Energie-Aufwand Bioethanol erhalten. Da dieser Bioalkohol auch organische Verunreinigungen enthält, wie z.B. Aldehyde, Ketone, Essigsäure und Ester hat man bisher den Einsatz dieses Bioethanols in Kraftfahrzeugen als Zusatz zu üb- lichen Benzin-Kraftstoffen nicht für durchführbar gehalten, wobei zusätzlich das Problem der vollständigen Mischbarkeit bei insbesondere tiefen Aussentemperaturen aufgrund des hohen Wassergehaltes des Bioalkohols nicht für wirtschaftlich lösbar gehalten wurde. Ein typisches Bioethanol besitzt z. B. folgende Daten: Ethanolgehalt 78,5 Gew.-% Wassergehalt 21,4 Gew.-% Dichte.d15 0,8482 g/cm3 Aldehyde 0,10 Gew.-% Ketone 0,10 Gew.-% Ethylacetat 0,10 Gew -% Gesamtsäure 23 ppm als Essigs. ger. Abdampfrückstand 60 ppm Essigsäure 2,3 mg/l Versuche, reines Ethanol ohne andere-Komponenten, bzw. nicht absolutiertes Ethanol ohne weitere Komponenten, als Kraftstoff einzusetzen, haben insbesondere in den europäischen Ländern ebenfalls noch nicht zu einem brauchbaren Kraftstoff geführt, da einmal relativ hohe Kosten zu berücksichtigen sind und andererseits das entsprechende Verteilersystem fehlt und auch in der näheren Zukunft nicht zu erwarten ist. Zudem sind hier die Kaltstartprobleme, sicherheitstechnische Probleme, wie der relativ grosse Explosionsbereich in der Gasphase der Kraftstofftanks oder das Problem der Gasblasenbildung während des Fahrbetriebs bei höheren Temperaturen zu berücksichtigen. Ferner kann Ethanol in den europäischen Ländern in nur begrenzter Menge bereitgestellt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen Kraftstoff zur Verfügung zu stellen, der die angegebenen technischen Probleme vermeidet, allen Anforderungen der Kraftstoff Normen genügt, die Verfügbarkeit der Zusatzkomponenten berücksichtigt und im vorhandenen Tankstellen-Verteilungsnetz problemlos dem Kraftfahrer angeboten werden kann. Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss durch einen neuen Motor Kraftstoff gelöst, der aus Grundkraftstoff, aus Kohlenwasserstoffen oder überwiegend Kohlenwasserstoffen besteht und aus Zusätzen von Alkoholen und/oder Ethern und/oder Ketonen sowie gekenenfalls Aranaten, zusätzlichem Wasser sowie Additivs und Verbindungen des Bleis, dadurch gekennzeichent, dass derselbe )0 bis 10 Vol.% Ethanol mit mehr als dem Ethanol/Wasser-Azeotrop (bei Normaldruck) entsprechendem Wassergehalt enthält, > 0 bis 10 Vol.% Butanol (e) und ?0 bis 5 Vol.% Methanol und/oder > 0 - 15 Vol.% Methyl-tert.-butylether und/oder > 0 - 15 Vol.% Aceton. Durch eine Vielzahl von Labor- und motorischen Untersuchungen wurde gefunden, dass der erfindungsgemässe Kraftstoff hervorragend für die üblichen Kraftfahrzeugmotoren geeigent ist, mit bereits auf dem Markt befindlichen Kraftstoffen beliebig gemischt werden kann, Umstellungen an den Vergasern und Motoren und sonstigen Teilen, die mit dem Kraftstoff in Berührung kommen, nicht erforderlich sind, alle Anforderungen der DIN-Norm erfüllt werden und der Kraftstoff in den vorhandenen Tankstellen dem Kraftfahrer zur Verfügung gestellt werden kann. Der erfindungsgemässe Kraftstoff enthält von )0 bis 10 Vol.% Ethanol mit einem höheren Wassergehalt, als dem Ethanol/Wasser Azeotrop enspricht, kann aber auch Anteile an reinem Ethanol und/oder Ethanol/Wasser-Azeotrop und/oder Ethanol bzw. technischem Ethanol mit weniger Wasser enthalten, bevorzugt werden > 0 - 5 Vol.% Bioethanol verwendet, ferner können )0 bis 5 Vol.% Methanol enthalten sein, wobei dieses technisches, nicht destilliertes Methanol sein kann, bzw. abgetopptes technisches, nicht destilliertes Methanol. Bei letzterem ist ein Teil der im technichen Methanol enthaltenen Verunreinigungen über Kopf abgetrieben. Weitere erfindungsgemässe mit Bioethanol kombinierte Zusätze sind Butanol (e), von denen tert.-Butanol bevorzugt ist, jedoch auch Butanolgemische eingesetzt werden können, Methyl-tert.-butylether und Aceton. Zugemischt sein können in gewissen Mengen auch andere Ether, wie z.B. Dimethyl-, Diethyl-, Methyl-tert.-amylether und Kcanponenten wie z.B. Äranaten. Auch Wasser kann zusätzlich hinzugefügt werden. Aceton kann als reines oder technisches oder Bioaceton zugemischt werden. Gemäss Anspruch 1 kann demgemäss Bioethanol erfindungsgemäss kombiniert werden mit a) Butanol (en), Methanol, Methyl-tert.-butylether, Aceton b) Butanol (en), Methanol, Methyl-tert-butylether c) Butanol (en), Methanol, Aceton d) Butanol (en), Methyl-tert. -butylether, Aceton e) Butanol (en), Methyl-tert.-butylether f) Butanol (en), Aceton g) Butanol (en) Als Grundkohlenwasserstoffe werden bevorzugt den Kraftstoff Normen entsprechendes Superbenzin oder Normalbenzin oder Gemische derselben verwendet. Die Grundkohlenwasserstoffe können bereits Additivierungen enthalten oder auch bereits Methanolzusätze von) 0 bis 5 Vol.% und/oder Butanole von 20 - 10Vol.% Butanol (e), wobei diese bei dem erfindungsgemässen Zusatz von Bioethanol entsprechend zu berücksichtigen sind. Als Additivierung können zahlreiche Additivs, die auf dem Markt zur Verfügung stehen, wie Keropur der BASF verwendet werden. Ferner kann Blei in Form seiner üblicherweise in Kraftstoffen verwendeten Verbindungen zugesetzt werden. Obgleich die Komponenten in der Weise miteinander gemischt werden können, dass man eine hochoktanige Superkraftstoffkomponente auf Kohlenwasserstoffbasis und/oder eine geringer oktanige Normalkraftstoffkomponente auf Kohlenwasserstoffbasis mit Bioethanol, Methanol, Butanol (en), Methyl-tert.-butylether, Aceton und den Additivs mischt, hat sich als bevorzugte Ausführungsform bewährt, Superkraftstoff und/oder Normalkraftstoff, die gegebenenfalls bereits 50 - 5 Vol.% Methanol und > 0 -10Vol.% Butanol (e) enthalten, mit einer vorgemischten Komponente zu mischen, die Bioethanol, Butanol (e) und/oder Methanol und/oder Methyl-tert. -butylether und/oder Aceton und gegebenenfalls Additive und Bleiverbindungen enthält. Die Untersuchungen haben ergeben, dass auf diese Weise ein besonders wirkungsvolles und wirtschaftliches Mischen der Komponenten möglich ist und dass ferner bereits auf dem Markt befindliche Kraftstoffe, die bereits Methanol und/oder Butanol(e) enthalten, zur Herstellung des erfindungsgemässen Kraftstoffs verwendet werden können. Das Verfahren zur Herstellung erfindungsgemässer Motorkraftstoffe wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Beispiel 1 Ein typisches erfindungsgemässes Gemisch hat z.B. folgende Zusammensetzung: 50 Vol.% Ethanol (78 Gew.%) 50 Vol.% tert.-Butanol 0,15 g/l Blei 0,25 g/l Additive Es wurde zu einem Superkraftstoff zugegeben, der 3 Vol.% Methanol und 2 Vol.% tert.-Butanol enthielt, wobei 2 Vol.% des Gemischs mit 98 Vol.% des Superkraftstoffs gemischt wurden. Beispiel 2 Es wurde ein Gemisch hergestellt aus folgenden Komponenten: C 14,2 Vol.% Ethanol (80 Gew.%) 42,9 Vol.% Methanol 42,9 Vol.% tert.-Butanol 0,15 g/l Blei 0,08 g/l Additive Dieses Gemisch wurde zu einem Superkraftstoff gegeben, der keine Methanol/Butanol-Zusätze enthielt, so dass ein Gemisch von 7Vol.% und 93 Vol.% Superkraftstoff erhalten wurde. Beispiel 3 Es wurde ein Gemisch hergestellt aus 30 Vol.% Ethanol (90 Gew.%) 30 Vol.% Butanolgemisch ( 3 Gew.% n-Butanol, 42 Gew.% Isobutanol und 55 Gew.% tert.-Buta nol) 10 Vol.% Aceton 30 Vol.% Methanol 0,2 g/l Additiv Dieses Gemisch wurde zu einem Gemisch von 80 Vol.% Superkraftstoff und 10 Vol.% Normalkraftstoff zugesetzt, so dass ein Gemisch von 90 Vol.% Super/Normalkraftstoff und 10 Vol.% Gemisch der sauerstoffhaltigen Verbindungen erhalten wurde. Beispiel 4 Es wurde ein Gemisch hergestellt aus 25 Vol.% Ethanol (85 Gew.%) 25 Vol.% tert.-Butanol 20 Vol.% Methanol 25 Vol.% Methyl-tert.-butylether 5 Vol.% Aceton 0,25 g/l Additiv Dieses Gemisch wurde zu Superkraftstoff gegeben, so dass ein Gemisch aus 90 Vol.% Super-Kraftstoff und 10 Vol.% der sauerstoffhaltigen Verbindungen erhalten wurde. Beispiel 5 92 Vol.% Normalkraftstoff wurden mit 1,5 Vol.% Ethanol (80 Gew.%), 2,5 Vol.% tert.-Butanol und 4 Vol.% Methyl-tert.butylether zu einem Kraftstoff gemischt. Ein erfindungsgemässer giOethanol-superkraftstoff hat folgende typische Xenndaten: Dichte d15 0,743 g/cm3 Klopffestigkeit ROZ 99,4 MOZ 88,8 FOZ 93,3 Bleigehalt 0,13 g/l Siedeverlauf bis 70 OC 41,0 Vol.-E bis 100 OC 59,5 Vol.-% bis 180 OC 97,0 Vol.-% Siedeende 200 OC Rückstand 1,0 Vol.-% Dampfdruck (RVP) 830 mbar Wassergehalt 2790 ppm Methanolgehalt 3 Vol.-% TBA-Gehalt 3 Vol.-% Ethanol (78,5 %ig) 1 Vol.-% Trübungspunkt - 20 OC Kupferstreifentest < 1 Induktionszeit > 720 min. S-Gehalt < 0,001 % Es hat sich für den Fachmann überraschend gezeigt, dass mit den erfindungsgemässen Kraftstoffen die Kohlenmonoxid-Emission gegenüber den üblichen Norm-Kraftstoffen deutlich gesenkt werden kann. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass sich im unteren und mittleren Drehzahlbereich ein verbessertes Durchzugsvermögen bei gleichzeitig weicherem Motorlauf ergibt. Die Untersuchungen der Anmelderin haben zum ersten Mal zu dem bisher unerreichten Ergebnis geführt, dass Ethanol, das einen höheren Wasseranteil besitzt als dem Ethanol/Wasser-Azeotrop bei Normaldruck entspricht, ohne dass dieses technische Ethanol einer besonderen Reinigung unterzogen werden muss, in der erfindungsgemässen Weise üblichen Kraftstoffen zugesetzt werden kann, wobei dem Kraftfahrer neue Kraftstoffe zur Verfügung gestellt werden mit den Eigenschaften der Normgerechtigkeit, Umweltfreundlichkeit, Verfügbarkeit der Komponenten, Nutzbarkeit des vorhandenen Verteilungssystems, Nutzbarkeit in konventionellen Motoren und Kraftfahrzeugen, technisch problemlo sen Herstellung und Mischung des erfinungsgemässen Kraftstoffs, Zumischbarkeit zu allen auf dem Markt vorhandenen Norm-gerechten Kraftstoffen und einwandfreier Mischbarkeit ohne Gefahr der Phasentrennung Die vorliegende Erfindung ist von grosser Bedeutung im Hinblick auf die Verminderung der Abhängigkeit von importiertem Mineral öl, da sie es erstmalig ermöglicht, auch mit relativ geringem Energieaufwand gewinnbaren Brennalkohol (Bioalkohol) in Kraftstoffen einzusetzen. Die umfangreichen Untersuchungen der Anmelderin haben im Gegensatz zum Vorurteil der Fachwelt gezeigt, dass die in diesem Alkohol enthaltenen Verunreinigungen weder Schäden an Kraftfahrzeugteilen noch verstärkte Umweltbelastung hervorrufen.

Claims: Motor-Kraftstoff Patentansprüche 1. Motorkraftstoff, der aus Grundkraftstoff aus Kohlenwasser stoffen oder überwiegend Kohlenwasserstoffen besteht und aus Zusätzen von Alkoholen und/oder Ethern und/oder Ketonen sowie gegebenenfalls Aromaten, zusätzlichem Wasser sowie Addi tivs und Verbindungen des Bleis, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe > 0 bis 10 Vol.% Ethanol mit mehr als dem Ethanol/Wasser-Azeotrop (bei Normaldruck) entsprechendem Wassergehalt enthält, > 0 bis 10 Vol.% Butanol (e) und > 0 bis 5 Vol.%- Methanol und/oder > 0 - 15 Vol.% Methyl-tert.-butyl- ether und/oder > 0 - 15 Vol.% Aceton. 2. Motorkraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe > 0 bis 10 Vol.% Bioethanol mit mehrmals dem Ethanol/Wasser-Azeotrop -entsprechendem Wassergehalt enthält, und > 0-bis 10 Vol.% Butanol (e). 3. Motorkraftstoff nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkraftstoff aus Superbenzin oder Normalbenzin oder Gemischen derselben besteht. 4. Motorkraftstoff nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkraftstoff bereits 20 bis 5 Vol.% Methanol und/oder > 0 bis 10 Vol.% Butanol (e) enthält, bevor weitere sauerstoffhaltige Zusätze bzw. deren Gemisch zuge setzt werden. 5. Motorkraftstoff nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ethanolkomponente aus Gemischen von Bio ethanol mit mehr als dem Ethanol/Wasser-Azeotrop (Normal- druck) entsprechendem Wassergehalt, reinem Ethanol und/oder Ethanol besteht, welches die dem Ethanol/Wasser-Azeotrop entsprechende Wassermenge oder weniger enthält. 6. Motorkraftstoff nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Butanolkomponente tert. -Butanol ist. 7. Motorkraftstoff nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Methanolkomponente technisches nicht de stilliertes Methanol und/oder technisches, nicht destillier tes, abgetopptes Methanol ist. 8. Motorkraftstoff nach den Ansprüchen 1 - 7, dass derselbe Na3rgsnsht ist. 9. Verfahren zur Herstellung eines Motorkraftstoffs nach den Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sauer stoffhaltigen Zusätze und gegebenenfalls Aromaten vorge mischt werden und diese (s) Gemisch (e) dem Grundkraftstoff zugemischt werden (wird).

Inventors: MAJUNKE, HANS-JOACHIM, MULLER, HEINRICH, DR., Müller, Heinrich, Dr.
Applicants: UNION RHEINISCHE BRAUNKOHLEN KRAFTSTOFF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C10L1
IPC codes: C10L1, F02B1