DE102007024186A1 - Verfahren und Zusammensetzungen zum Reduzieren von Ablagerungen in Motoren, die Ethanol-enthaltende Kraftstoffe und einen Korrosionsinhibitor verbrennen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt Zusammensetzungen und Verfahren zur Herabsetzung der Ablagerungsbildung in Motoren bereit, die einen Kraftstoff verbrennen, der Ethanol und einen Korrosionsinhibitor enthält. Insbesondere werden E85-Kraftstoffe mit einem Korrosionsinhibitor bereitgestellt, die Polyetheraminadditive enthalten, die in der Lage sind, Ablagerungen auf Motorverbrennungsoberflächen und Oberflächen von Motorkomponenten, die dem Kraftstoff, der Ethanol und einen Korrosionsinhibitor enthält, ausgesetzt sind, herabzusetzen, zu beseitigen und/oder zu verhindern.

Description

  • FACHGEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft die Verwendung von einem Polyetheramin-Kraftstoffadditiv in Kraftstoffen, die einen Alkohol und einen Korrosionsinhibitor enthalten. Die Polyetheramin-Kraftstoffadditive verbessern die Eigenschaften des resultierenden Kraftstoffs und verstärken auch die Vorteile für den Anwender und für die Umwelt durch Verwendung veränderlicher Mengen Ethanol als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung Zusammensetzungen und Verfahren zum Reduzieren der Bildung von Ablagerungen in Motoren bereit, die einen Kraftstoff verbrennen, der einen Alkohol, wie Ethanol, und einen Korrosionsinhibitor enthält.
  • HINTERGRUND
  • Die Verwendung von Ethanol allein oder in Benzinmischungen kann neue Probleme für eine Kraftstoffanlage hervorrufen, die zur Handhabung der unpolareren Kohlenwasserstoffenthaltenden Erdölfraktionen, die allgemein als Benzine bekannt sind, ausgelegt ist. Die Polarität, die Korrosivität, das Haftvermögen, die Reibungseigenschaften und gegebenenfalls die Leitfähigkeit von Ethanol oder Ethanol-enthaltendem Kraftstoff können in der Kraftstoffindustrie neue Probleme und Erfordernisse hervorrufen.
  • Eine übliche Mischung von Benzin und Ethanol, die zur Diskussion steht, besteht aus 15% Benzin und 85% Ethanol, und wird im Allgemeinen oft als "E85"-Kraftstoff (im Folgenden "E85") bezeichnet. Weitere Ethanolkraftstoffe können beispielsweise 10% Ethanol (E 10) und 100% Ethanol (E100) enthalten.
  • Handelsübliches Ethanol wird weithin mit Additiven behandelt, die zur Verhinderung des Verzehrs durch den Menschen gedacht sind. Ein so behandeltes Ethanol wird denaturierter Alkohol oder denaturiertes Ethanol genannt und allgemeine Denaturantien umfassen Benzin, Benzinkomponenten und Kerosin. Weitere Denaturantien, um Kraftstoffalkohol für Getränkeanwendung ungeeignet zu machen, sind in 27 CFR 21.24 definiert.
  • Die Verwendung von unterschiedlichen Gehalten an Ethanol in Benzinkraftstoffen kann Probleme erzeugen, beispielsweise mit erhöhten Motor-Ablagerungen, Kraftstoffstabilität, Korrosion, Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Kraftstoff-Antriebsfähigkeit, Luminosität, Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Demulgation, Zündung, Antriebsfähigkeit, Antioxidationsvermögen, Ölauslaufintervall, Erreichen von CARS-Standards, beim Erreichen von Top-Tier-Automobilhersteller-Standards, Erreichen von US-EPA-Standards, mit Löslichkeit, Komponentenkompatibilität, Kraftstoffleitungsverstopfen, Motorhaltbarkeit, Motorverschleiß, Injektorablagerung, die vom Einschluss bestimmter Kraftstoffadditive in den Kraftstoff profitieren.
  • Arbeiten durch die Kraftfahrzeughersteller und andere haben gezeigt, dass Ethanol mit niedrigem pH (sowohl in E-85- als auch E-10-Mischungen) dazu beitragen kann, die Korrosion von bestimmten Kraftstoffsystemteilen zu beschleunigen. Obgleich die ASTM-Standards die Gesamtazidität, als Essigsäure, auf 0,007 Masse-% (56 mg/l) beschränken, reicht dieser Standard nicht immer aus, um die aggressiveren Säuren auf Schwefelbasis einzuschränken. Ethanol, das den ASTM-Aziditätsstandard erfüllt, kann immer noch von niedrigem pH sein. Diese beschleunigte Korrosion hat die Verwendung von Korrosionsinhibitoren zum Puffer des Ethanols und zum Schutze von Metallkomponenten des Kraftstoff-Verteilungssystems veranlasst; allerdings können diese die Bildung von unerwünschten Motor-Ablagerungen verursachen. Darum ist ein Puffer oft erwünscht.
  • DCI-11 ist ein im Handel erhältlicher Korrosionsinhibitor und Puffer, der von Innospec (ehemals Associated Octel) vertrieben und in Kraftstoffen verwendet wird. Allerdings entstehen Motorablagerungsprobleme aus der Verbrennung von Ethanol-enthaltenden Kraftstoffen, die diesen und andere Korrosionsinhibitoren enthalten. Diese Ablagerungen unterscheiden sich signifikant von den herkömmlichen Ablagerungen, die beim Kraftstoff- und Schmiermittelabbau und/oder der Verbrennung entstehen.
  • Es bedarf darum einer Lösung des Problems dieser neuen und unerwarteten Motor-Ablagerungen, die in Motoren gebildet werden, die Ethanol-enthaltende Kraftstoffe mit Korrosionsinhibitoren oder Benzin-Ethanol-Korrosionsinhibitor-Gemische verbrennen. Zudem ist es erforderlich, DCI-11 beizubehalten, und die die sauren Spezies, wie Essigsäure und/oder auf Schwefel basierende Säuren zu Puffern, die unter anderem in Ethanol-enthaltenden Kraftstoffen vorhanden sind, jedoch die neuen und unerwarteten Ablagerungsbildungen zu bewältigen.
  • Zusammenfassung der Ausführungsformen
  • Eine hier dargestellte Ausführungsform stellt Kraftstoff-Additivmittel zur Verwendung bei der Herabsetzung oder Hemmung der Korrosionsinhibitor-entstammenden Ablagerungen in Motoren (oder in Motorbauteilen), die Ethanol-enthaltende Kraftstoffe verbrennen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, E100, E85, E50 und dergleichen, bis hinab zu E10 und Spurenmischungen von Ethanol in Benzin, bereit.
  • Eine weitere hier dargestellte Ausführungsform stellt Polyetheramin-(PEA)-Kraftstoffadditivmittel zur Verwendung bei der Herabsetzung oder Hemmung von Ablagerungen in Motoren (oder Motorbauteilen), die einen Korrosionsinhibitor und Ethanol-enthaltende Kraftstoffe verbrennen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, E100, E85, E50 und dergleichen, bis hinab zu E10 und Spurenmischungen von Ethanol in Benzin, bereit.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Korrosionsinhibitor das Ergebnis der Kombination einer organischen Säure und eines Amins. Es wurde festgestellt, dass PEA bei der Reduzierung oder Verhinderung der Bildung von Motor-Ablagerungen sehr wirksam ist, die in einem Motor gebildet werden, der einen Ethanol-enthaltenden Kraftstoff verbrennt, der weiterhin Kombinationen von mindestens einer organischen Säure und mindestens einem Amin oder deren Salze, die als Korrosionsinhibitoren geeignet sind, enthält.
  • Bei einer Ausführungsform hier beträgt der Ethanolgehalt der Kraftstoffzusammensetzung etwa 74 bis etwa 85%. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Kraftstoff 100% Ethanol, und bei wieder einer anderen Ausführungsform beträgt der Ethanolgehalt der Kraftstoffzusammensetzung etwa 50%, oder etwa 50% bis etwa 74%.
  • Eine weitere Ausführungsform stellt ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionshemmung und/oder zur Herabsetzung der Bildung von Motor-Ablagerungen in einem Verbrennungsmotor bereit, wobei das Verfahren das Verbrennen einer Kraftstoffzusammensetzung, die Benzin, Ethanol und mindestens ein Kraftstoffadditiv einschließt, in dem Motor umfasst. Die hier eingesetzten Kraftstoffadditive sind bei der Verhinderung oder Minimierung der Korrosion von und/oder der Ablagerung auf Metalloberflächen und bestimmten Kunststoff- oder synthetischen Teilen oder Oberflächen in Verbrennungsmotoren, die mit Kraftstoff, der Ethanol und einen Korrosionsinhibitor enthält, in Kontakt kommen, wirksam. Teile, wie Kraftstoffpumpen, Ventile, Dichtungen, Schwimmervorrichtungen, Relais- oder Signalgebungsvorrichtungen, Messgeräte, Abschirmungen, Filter, Einlassventile, Kolben und andere können alle einen gewissen Grad an Korrosion und/oder an Ablagerungen erfahren. Die Korrosion und/oder die Ablagerungen können in Abhängigkeit von Typ und Dauer der Exposition, der chemischen Natur der exponierten Oberfläche und der Konzentration an Ethanol und Korrosionsinhibitor in dem Kraftstoff variieren. Durch die vorliegende Offenbarung kann ein Kraftstoffadditivpaket oder -konzentrat für Ethanol-enthaltenden Kraftstoff ausgelegt werden, um die Korrosion und die Ablagerungsbildung in diesen Motoren herabzusetzen. Das Kraftstoffadditivkonzentrat hier kann einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren, Polyetheramin und ein Verdünnungsmittel, das ein Öl, ein Kraftstoff, Benzin, Ethanol, Lösungsmittel, Trägerfluid oder ein anderes Material, das in einem Benzinmotor verbrennbar ist, sein kann, enthalten.
  • Bereitgestellt wird hier ein Kraftstoffadditivpaket oder -konzentrat für Ethanol-enthaltenden Kraftstoff, wobei das Konzentrat einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren, die hier dargelegt sind, und ein Verdünnungsmittel, das ein Öl, ein Kraftstoff, Benzin, Ethanol, Lösungsmittel, Trägerfluid oder ein anderes flüssiges Material, das in einem Benzinmotor verbrennbar ist, sein kann, umfasst.
  • Somit wird bei einer Ausführungsform hier ein Kraftstoffadditivkonzentrat bereitgestellt, das Ethanol und Polyetheramin umfasst, zur Verwendung in einem Benzin, das einen Korrosionsinhibitor, wie hier definiert, enthält, einschließlich, derjenigen Materialien mit einem Produkt, das aus der Kombination einer organischen Säure oder Disäure und eines Diamins oder Polyamins hervorgeht, jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Demnach wird in einem weiteren Beispiel hier eine Zusammensetzung zur Herabsetzung der Korrosion und/oder von Korrosionsinhibitor-induzierten Ablagerungen in einem Verbrennungsmotor bereitgestellt, der einen Ethanol-enthaltenden Kraftstoff verbrennt, wobei die Zusammensetzung Benzin, Ethanol und ein oder mehrere Materialien einschließt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Succinimid-Dispergiermitteln, Succinamid-Dispergiermitteln, Amiden, Mannichbase-Dispergiermitteln, Polyetheramin-Dispergiermitteln, Phenolen, sterisch gehinderten Phenolen, Polyolefinaminen, Arylaminen, Diphenylaminen, Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, Polycarbonsäuren, einem oxylierten Alkylphenolharz und Formaldehydpolymer mit 4-(1,1-Dimethylethyl)phenol, Methyloxiran und Oxiran, Materialien zur Oktanzahlverbesserung (wie Tetraethylblei, Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl, Azide, Peroxide und Alkylnitrate), Monoestern, Diestern, Ethern, Ketonen, Diethern, Polyethern, Glykolethern, Glykolen, Oxiranen, C1- bis C8-aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Butylenoxid, Propylenoxid, Ethylenoxid, Epoxiden, Butan, Pentan, Xylol, Stickoxid, Nitromethan, Phenaten, Salicylaten, Sulfonaten, Nonylphenolethoxylaten und kraftstofflöslichen Alkali-Detergenzien und Erdalkalimetall-enthaltenden Detergenzien.
  • Es ist selbstverständlich, dass sowohl die vorgenannte allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und eine weitere Erklärung der vorliegenden Offenbarung, wie beansprucht, bereitstellen sollen.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
  • "Korrosion" bedeutet hier jeder Abbau, jedes Rosten, jede Schwächung, Verschlechterung, Erweichung und dergleichen einer Motoroberfläche oder eines Teils oder einer Komponente eines Motors, oder einer Motorkomponente oder eines -teils aufgrund der Exposition gegenüber einem Ethanol-enthaltenden Kraftstoff.
  • "PEA" und "Polyetheramin" bedeuten hier organische Verbindungen mit einem oder mehreren Amin-Stickstoffatomen und mit einer oder mehreren Sauerstoff-enthaltenden Etherbindungen. Somit ist die Vorsilbe "Poly-" hier keine Einschränkung, die zwei oder mehrere erfordert, sondern ist stattdessen der allgemeine Fachbegriff und kann bei einer Ausführungsform eine organische Verbindung mit einem Aminstickstoff und einer Sauerstoff-enthaltende Etherbindung einschließen, sofern das Molekulargewicht und die Löslichkeit die Ablagerungsbildung verhindern. Die Etheranteile können sich beispielsweise von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und Gemischen davon ableiten. Bei einer bestimmten Ausführungsform kann PEA ein Diamin sein und/oder kann ein Molekulargewicht von größer als 700 aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Molekulargewicht des Polyethera mins 700 bis 3 000 und insbesondere 900 bis 1 500 sein. Spezieller können PEA's, die bei der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, auch Carbamate, Aminocarbamate, Mono- und Dithiocarbamate, Aminoalkyle und Amidoalkanolamine einschließen, die alle den Fachleuten bekannt sind. Ein Schlüssel zur Leistung bei der vorliegenden Offenbarung besteht darin, dass das Erfordernis der Löslichkeit des Detergens in dem Ethanol-enthaltenden Kraftstoff mehr Polarität erfordert als bei herkömmlichen (nichtpolaren) Polyisobutylendetergenzien vorhanden ist.
  • "Korrosionshemmung" oder "Reduzierung der Korrosion" bedeutet hier jede Verbesserung bei der Minimierung, Reduzierung, Eliminierung oder Verhinderung der Korrosion.
  • "Ablagerungen" oder "Motor-Ablagerungen" bedeutet hier einen Aufbau an festem Material in einem Motor, wobei die Ablagerungen von dem Kraftstoff vor der Verbrennung, von unverbranntem Kraftstoff und von Verbrennungsnebenprodukten oder von Korrosionsinhibitoren, die dem Ethanol oder den Ethanol-Benzin-Gemischen zugesetzt werden, stammen. Die Ablagerungen können auch Material auf den Einlassventilen (bekannt als Einlassventil-Ablagerungen oder IVD) oder Verbrennungskammer-Ablagerungen (bekannt als CCD) oder Kraftstoffinjektor-Ablagerungen einschließen. Die "Ablagerungen" können hier in oder auf Metalloberflächen und bestimmten Kunststoff- oder synthetischen Teilen oder Oberflächen in Verbrennungsmotoren auftreten, die mit Kraftstoff in Kontakt kommen, der Ethanol und einen Korrosionsinhibitor enthält. Teile, wie Kraftstoffpumpen, Ventile, Dichtungen, Schwimmervorrichtungen, Relais- oder Signalgebungsvorrichtungen, Messgeräte, Abschirmungen, Filter, Einlassventile, Verbrennungskammern, Öffnungsinjektoren, Kolben und andere, erfahren einen gewissen Grad an Ablagerungen aus den Korrosionsinhibitoren, die in Ethanolkraftstoffen beschrieben sind.
  • "Ethanol" bedeutet hier Ethylalkohol, die chemische Verbindung C2H5OH. Dieser kann in vielen Qualitäten oder Gütegraden auftreten oder bereitgestellt werden, wie handelsübliche Qualität oder Kraftstoffqualität, sowie reines oder analysenreines Ethanol und kann sich von jeder Quelle ableiten, wie, aber nicht beschränkt auf Erdölraffinerieströme, Destillationsfraktionen und biologischer Abstammung (z. B. Bioethanol aus Mais oder aus anderen Getreiden).
  • "New Energy ehanol" bedeutet hier Ethanol, das durch oder für eine Firma, die als New Energy bekannt ist, hergestellt wurde, und wobei dieses Ethanol bekanntlich etwa 0,9 PTB oder weniger an Innospec DCI-11-Korrosionsinhibitor aufweist.
  • "ADM-Ethanol" bedeutet hier Ethanol, das von oder für die Firma Archer Daniels Midland hergestellt wurde und das bekanntlich etwa 32 PTB Innospec DCI-11 Korrosionsinhibitor aufweist.
  • "Korrosionsinhibitor" bedeutet hier mindestens folgendes: (Mono-, Di-, Tri- und Poly-)Amine mit niedrigem Molekulargewicht (d. h. < 700), Amine, Etheramine, Imine, Imidazoline, Thiadiazole, Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, p-Phenylendiamin und Dicyclohexylamin, alkylsubstituierte Succinsäureanhydride und Säuren und Gemische davon sowie Salze davon. Hier geeignete Korrosionsinhibitoren, können auch Tetrapropenylsuccinsäure oder -anhydrid und Polymere davon einschließen oder umfassen. Diese können die kommerziellen Produkte einschließen, beispielsweise diejenigen, die als Petrolite Tolad 3222 und Petrolite Tolad 3224 bekannt sind, von denen angenommen wird, dass sie im Allgemeinen eine Struktur NH2(CH2)nNH-(CH2)mO-C8-10 aufweisen, wobei n und m unabhängig 1 bis etwa 10 bedeuten. Ebenfalls hier als "Korrosionsinhibitor" eingeschlossen ist das Innospec (ehemals Associated Octel) Produkt DCI-11TM, von dem angenommen wird, dass es das Reaktionsprodukt einer organischen Säure und eines Amins oder Diamins, wie DuomineTM mit der Struktur NH2(CH2)nNH-C8-10, wobei n 1 bis etwa 10 ist, enthält. Das DCI-11-Produkt gilt als ein Aminsalz mit niedrigem Molekulargewicht (< 500) einer Carbonsäure zu sein.
  • Petrolite Tolad 357 ist ein Korrosionsinhibitor, der hier geeignet ist und von dem angenommen wird, dass er eine Zusammensetzung mit einem Molekulargewicht von etwa 700 oder weniger aufweist, umfassend (1) eine Alkenylsuccinsäure oder ein -anhydrid (ASAA) und (2) das Reaktionsprodukt von ASAA und einem Trialkanolamin, wie Triethanolamin (TEA), wobei ASAA (3 Mol) mit TEA (1 Mol) umgesetzt wird, um ein Amin und/oder ein Aminsalz zu ergeben.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Korrosionsinhibitor das Produkt der Kombination einer organischen Säure oder Disäure und eines Amins, Diamins oder Polyamins in einem Verhältnis von etwa 5:1.
  • Bei einer anderen Ausführungsform hier wird eine Kraftstoffzusammensetzung bereitgestellt, die 1,0 bis 100 Vol.-% von einem oder mehreren Alkoholen und 0 bis 99% Benzin, und ein Korrosionsinhibitor sein kann oder daraus bestehen kann, wobei der Inhibitor gewichtsbezogen (a) etwa 35 bis 70% mindestens einer Mono- oder Dialkenylsuccinsäure, in der die Alkenylgruppe 8 bis 18 Kohlenstoffe besitzt; und (b) etwa 30 bis 65% eines aliphatischen oder cycloaliphatischen Amins, Diamins oder Polyamins, das 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, einschließt. Bei einer Ausführungsform kann der Korrosionsinhibitor in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel gelöst werden, bestehend aus einem aromatischen Kohlenwasserstoff, einem Alkohol, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, oder Gemische davon, wobei das Verhältnis des Kohlenwasserstofflösungsmittels zu der Summe von (a) und (b) etwa 15:85 bis 50:50 ist, wobei der Korrosionsinhibitor in der Kraftstoffzusammensetzung zu weniger als 1 000 ppm vorhanden ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Korrosionsinhibitor hier eine Zusammensetzung mit, gewichtsbezogen, (a) etwa 75 bis 95% mindestens einer polymerisierten ungesättigten aliphatischen Monocarbonsäure, wobei die ungesättigte Säure 16 bis 18 Kohlenstoffe pro Molekül besitzt, und (b) etwa 5 bis 25% mindestens einer Monoalkenylsuccinsäure, wobei die Alkenylgruppe 8 bis 18 Kohlenstoffe besitzt, sein oder daraus bestehen.
  • Der Korrosionsinhibitor kann in oder mit dem Ethanol oder dem Benzin oder der Ethanol/Benzinmischung gemischt werden.
  • Bei einer Ausführungsform für eine Ethanol-enthaltende Kraftstoffzusammensetzung umfasst der Korrosionsinhibitor ein Stickstoff enthaltendes Material mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 700, und das PEA besitzt mindestens ein Aminstickstoffatom und ein Molekulargewicht größer als etwa 700.
  • Die Korrosionsinhibitoren hier können die folgenden handelsüblichen Produkte und ihre Derivate und chemisch gleichwertigen Produkte einschließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Octel DCI-11, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 20 PTB verwendet Petrolite Tolad 3222, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 20 PTB verwendet Petrolite Tolad 3224, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 13 PTB verwendet Petrolite Tolad 357, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 15 PTB verwendet Nalco 5403, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 30 PTB verwendet ENDCOR FE-9730 (ehemals Betz® ACN 13), oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 20 PTB verwendet MidContinental MCC5011E, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 20 PTB verwendet MidContinental MCC5011EW, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 27 PTB verwendet CorrPro 654, oft in Kraftstoff-Ethanol zu beispielsweise etwa 13 PTB verwendet "PTB" bedeutet hier "pounds per thousand barrels", ein allgemeiner Fachbegriff aus der Kraftstoffadditivindustrie.
  • Somit wird hier bei einer Ausführungsform ein Verfahren zur Herabsetzung der Ablagerungen bereitgestellt, die in einem Verbrennungsmotor gebildet werden, wobei das Verfahren das Verbrennen einer Kraftstoffzusammensetzung, umfassend Benzin, Alkohol, einen Korrosionsinhibitor und mindestens ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv, in dem Motor umfasst, wobei Ablagerungen im Motor verhindert oder reduziert werden, relativ zu den Ablagerungen, die im Motor beim Verbrennen einer Alkohol-enthaltenden Kraftstoffzusammensetzung, die einen Korrosionsinhibitor enthält, jedoch ohne mindestens ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv, produziert werden. Bei einer Ausführungsform hier ist der Alkohol Ethanol, und bei einer anderen ist er Methanol, Propanol, Butanol und/oder Gemische, die jede Kombination davon einschließen.
  • Es wurde auch festgestellt, dass überschüssige saure Komponenten, wie Essigsäure und schwefelhaltige Säurespezies, zum Verschleiß und zur Ablagerungsakkumulation in den Motoren und/oder den Ventilen oder anderen Motorteilen beitragen. Die Verwendung hier von PEA unterstützt die leichte pH-Anhebung durch Pufferung der Essigsäure- und/oder Schwefelsäurekomponenten, wodurch die Bildung von ablagerungsfördernden Reaktionsprodukten herabgesetzt oder verhindert wird. Die Verwendung von PEA hier ist auch zum Puffer des Säure-Korrosionsinhibitors geeignet. Somit stellt die vorliegende Offenbarung einen Korrosi onsinhibitorpuffer in Form eines PEA bereit, das in Ethanol-enthaltenden Kraftstoffen verwendet wird.
  • Auch ein Kraftstoff wird hier bereitgestellt, umfassend (a) einen Alkohol, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol und Gemischen davon, (b) Benzin, (c) das Produkt der Kombination einer organischen Carbonsäure oder Disäure und eines Amins, Diamins oder Polyamins und (d) ein Polyetheramin.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Aspekte der vorliegenden Offenbarung weiter, schränken jedoch die vorliegende Offenbarung nicht ein.
  • BEISPIELE:
  • Testverfahren – Chevrolet Impala FFV-Test – 5 000 Meilen Einlassventil-Ablagerungstest, durchgeführt auf einem 2006 3,5 Liter 6-Zylinder Flexible Fuel Vehicle (FFV) Chevrolet Impala. FFV bezieht sich auf Fahrzeuge, die in der Lage sind, mit Mischungen von bis zu 85% Ethanol und 15% Kohlenwasserstoff, wie unverbleites Benzin, betrieben zu werden. Der Test bestand aus mehrstufigen 100-Minuten-Zyklen, aufgebaut aus einem Mix von Beschleunigungen und gleichmäßigem Fahren bei 25 MPH, 40 MPH und 65 MPH. Die sechs Einlassventile des Motors werden vor dem Start der Meilenakkumulation und am Ende des 5 000-Meilentests gewogen. Der Durchschnitt des Unterschiedes in den Einlassventil-Ablagerungen wird als mittleres Einlassventilablagerungsgewicht angegeben. Tabelle I
    5 000 Meilen Chevrolet Impala FFV-Ablagerungstest
    Beispiel denaturiertes Ethanol Ethanolquelle herkömmliches RUL-Benzin, % H-6400 PEA PTB DCI-11 PTB durchschnittliches IVD mg/Ventil
    1 0 keine 100 0 0 429
    2 84 A 16 0 32 227
    3 84 B 16 0 0 99
    4 84 B 16 0 32 230
    5 84 A 16 500 32 4
    6 84 A 16 85 32 11
  • Quelle A – denaturierter Ethanol, enthaltend 32 PTB Innospec DCI-11
  • Quelle B – denaturierter Ethanol ohne Korrosionsinhibitor
  • Beispiel 1 – Additivfreies herkömmliches unverbleites Normalbenzin lief 5 000 Meilen in einem 2006 3,5 l Flexible Fuel (FFV) Chevrolet Impala, und durchlief einen modifizierten Quad-4-Zyklus. Das 429 mg/Ventilablagerungsniveau ist typisch für das, was von diesem Typ von Kraftstoffund Testzyklus erwartet werden würde.
  • Beispiel 2 – Kraftstoff, der durch Mischen von 84% ADM Ethanol mit 16% herkömmlichem unverbleitem Normalbenzin hergestellt wurde. Es war bekannt, dass das Ethanol, wie geliefert, 32 PTB Innosepc DC-11 Korrosionsinhibitor enthält. Dieser Kraftstoff erzeugte beim Testen im Chevrolet Impala FFV-Test ein überraschend hohes Niveau an Einlasssystem-Ablagerungen. Reines Ethanol brennt sauber und erzeugt sehr wenig Ablagerungen, sodass man erwartet hätte, dass weniger als 100 mg/Ventil oder nur 15–20% der Ablagerungen, die mit 100% Benzin festgestellt wurden, erzeugt werden, da sich nur 15–20% des E-85-Kraftstoffes aus dem unverbleiten Benzin zusammensetzte. Stattdessen gab der E-85 ein überraschend hohes Niveau von 227 mg/Ventil, was mehr als das Doppelte ist, was man vorhergesagt hätte.
  • Beispiel 3 – Kraftstoff, der aus 84% New Energy-Ethanol hergestellt wurde, der weniger als 1 PTB Korrosionsinhibitor enthielt. Als dieser Kraftstoff im Chevrolet Impala FFV-Test getestet wurde, erzeugte er im Durchschnitt Einlassventil-Ablagerungen von 99 mg/Ventil. Dies ist mehr als man aus dem Ablauf des Tests mit einer Mischung von 84% sauber verbrennendem Ethanol und 16% unverbleitem Normalbenzin erwartet hätte.
  • Beispiel 4 – Dieser Kraftstoff wurde durch Mischen von 84% New Energy-Ethanol, welches keinerlei Korrosionsinhibitor enthält, mit 16% unverbleitem Normalbenzin und unter Versetzen dieses Kraftstoffes mit 32 PTB Innospec DCI-11 Korrosionsinhibitor hergestellt. Als dieser Kraftstoff im Chevrolet Impala FFV-Test getestet wurde, erzeugte er im Wesentlichen das gleiche Ablagerungsniveau, 230 mg/Ventil, wie der in Beispiel 2 getestete Kraftstoff. Diese Ergebnisse legen nahe, dass der Innospec-Korrosionsinhibitor überraschenderweise zu der Menge an Einlassventil-Ablagerung beiträgt.
  • Beispiel 5 – Dieser E-84-Kraftstoff ist der gleiche, wie in Beispiel 2 verwendet, allerdings wurde dieses Mal der Kraftstoff mit 500 PTB Afton Chemical's PEA, HiTEC 6400 behandelt.
  • Als dieser Kraftstoff im Chevrolet Impala FFV-Test getestet wurde, erzeugte er im Durchschnitt nur 4 mg/Ventil an Einlassventil-Ablagerung, obwohl er, wie geliefert, 32 PTB Innospec DC-11-Korrosionsinhibitor enthielt.
  • Beispiel 6 – Dies war der gleiche E-84-Kraftstoff, wie in Beispiel 2 verwendet, allerdings dieses Mal mit nur 85 PTB HiTEC 6400 behandelt. Als dieser Kraftstoff im Chevrolet Impala FFV-Test getestet wurde, erzeugte er im Durchschnitt 11 mg/Ventil, obwohl er 32 PTB Innospec DC-11-Korrosionsinhibitor enthielt.
  • Normalerweise wird der Großteil der Einlassventil-Ablagerungen durch Zersetzung von Kraftstoffbestandteilen an den Einlassventilen gebildet, und die Additive sind zur Entfernung dieser Arten von Ablagerungen ausgelegt. Diese Beispiele zeigen, dass der Hauptteil der aus Ethanol-Benzinkraftstoffgemischen gebildeten Ablagerungen von der Verwendung eines Korrosionsinhibitors herrühren kann, der einen unterschiedlichen Typ von Einlassventil-Ablagerungen erzeugt. Es wurde festgestellt, dass PEA-Additive wirksam herkömmliche Ablagerungen, die aus dem Kraftstoff gebildet werden, aber auch Ablagerungen, die durch die Verwendung von Korrosionsinhibitoren in Ethanol-Benzinkraftstoffgemischen verursacht werden, entfernen kann.
  • Tabelle II, nachstehend, stellt Erläuterungen einiger gewünschter Additivkombinationen für diverse Ethanol-enthaltende Kraftstoffe bereit, wobei die Korrosion in einem Motor, der Ethanol-enthaltenden Kraftstoff verbrennt, kontrolliert oder herabgesetzt werden könnte. Tabelle II
    Kraftstoff A B C D E F G H I J
    E85 40–200 120
    E85 40–200 80
    E85 40–200 100
    E85 40–200 120
    E85 40–200 140
    E85 40–200 160
    E85 40–200 100
    E85 40–200 120
    E85 40–200 100
  • Wobei die Mengen in ppm des fertigen Kraftstoffs angegeben sind:
    • A = HiTEC 6400 PEA
    • B = DCI-11-Korrosionsinhibitor
    • C = Petrolite Tolad 3222-Korrosionsinhibitor
    • D = Petrolite Tolad 3224-Korrosionsinhibitor
    • E = Petrolite Tolad 357-Korrosionsinhibitor
    • F = MidContinental MCC5011E-Korrosionsinhibitor
    • G = MidContinental MCC5011EW-Korrosionsinhibitor
    • H = CorrPro 654-Korrosionsinhibitor
    • I = Nalco 5403-Korrosionsinhibitor
    • J = ENDCOR FE 9730-Korrosionsinhibitor
  • Tabelle II erläutert Beispiele dafür, wie die Korrosionsinhibitoren mit einem PEA kombiniert werden können, wobei das Ergebnis die Herabsetzung der Einlass-Ablagerungen in einem Motor, der den E85-Kraftstoff verbrennt, oder deren Prävention ist.
  • Somit wird hier bei einer Ausführungsform ein Kraftstoff bereitgestellt, der Ethanol, Benzin, ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv und einen Korrosionsinhibitor einschließt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Octel DCI-11-Korrosionsinhibitor, Petrolite Tolad 3222 Korrosionsinhibitor, Petrolite Tolad 3224 Korrosionsinhibitor, Nalco 5403 Korrosionsinhibitor, ENDCOR FE-9730 Korrosionsinhibitor, MidContinental MCC5011E Korrosionsinhibitor, MidContinental MCC5011EW Korrosionsinhibitor, CorrPro 654 Korrosionsinhibitor, NALCO 5403-Korrosionsinhibitor, ENDCOR FE 9730-Korrosionsinhibitor und Betz® ACN 13 Korrosionsinhibitor, oder aus chemischen Äquivalenten davon. Bei einer Ausführungsform ist der Kraftstoff ein E85-Benzin-Ethanolgemisch.
  • Bei einer Ausführungsform hier kann das Verhältnis von Korrosionsinhibitor zu PEA etwa 1:20 bis etwa 20:1 betragen. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Verhältnis von Korrosionsinhibitor zu PEA etwa 1:10 bis etwa 10:1 betragen. Bei wieder einer anderen Ausführungsform kann das Verhältnis von Korrosionsinhibitor zu PEA etwa 1:5 bis etwa 5:1 betragen.
  • Bei noch einer anderen Ausführungsform hier beträgt die minimale Menge an Korrosionsinhibitor, wie DCI-11, etwa 5 PTB und bei einer anderen Ausführungsform beträgt die Menge etwa 10 bis etwa 30 PTB in dem fertigen Kraftstoff. Zusätzlich kann der Kraftstoff bei einer Ausführungsform 30 bis 60 PTB des PEA, wie HiTEC® 6400 PEA, enthalten.
  • Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden den Fachleuten unter Berücksichtigung der Beschreibung und Praxis der hier offenbarten Offenbarung klar. Wie überall in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, kann sich "ein" und/oder "eine" auf ein oder mehr als eines beziehen. Wenn nicht anderweitig angegeben, sollen sämtliche Zahlen, die Mengen an Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Prozent, Verhältnis, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden, so verstanden werden, dass sie in allen Fällen durch den Begriff "etwa" modifiziert werden. Demnach, wenn nicht anderweitig angegeben, sind die numerischen Parameter, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen dargelegt sind, Näherungen, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, deren Erhalt durch die vorliegende Offenbarung angestrebt wurde, variieren können. Zu guter Letzt und nicht als Versuch zur Einschränkung der Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Umfang der Ansprüche, sollte jeder numerische Parameter zumindest angesichts der Zahl der angegebenen signifikanten Stellen und durch Anwenden der üblichen Aufrundungstechniken interpretiert werden. Obwohl Zahlenbereiche und Parameter, die den breiten Umfang der Offenbarung darlegen, Näherungen sind, werden die numerischen Werte, die in den speziellen Beispielen ausgeführt sind, möglichst genau angegeben. Jeder numerische Zahlenwert enthält allerdings von Natur aus bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus der Standardabweichung herrühren, die in ihren entsprechenden Testmessungen festgestellt wird. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und Beispiele nur als beispielhaft betrachtet werden, wobei ein echter Umfang und Geist der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche angegeben ist.

Claims (25)

  1. Verfahren zur Herabsetzung der Ablagerungsbildung in einem Verbrennungsmotor, der eine Alkohol-enthaltende Kraftstoffzusammensetzung, umfassend einen Korrosionsinhibitor, verbrennt, wobei das Verfahren umfasst (a) Kombinieren des Kraftstoffes mit mindestens einem Polyetheramin-Kraftstoffadditiv und (b) Verbrennen des Kraftstoffes und des Polyetheramin-Kraftstoffadditivs in dem Motor, wobei die Ablagerungsbildung relativ zu der Ablagerungsbildung, die auftritt, wenn der Alkohol-enthaltende Kraftstoff mit einem Korrosionsinhibitor, jedoch ohne ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv verbrannt wird, herabgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polyetheramin-Kraftstoffadditiv aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus organischen Verbindungen mit einem oder mehreren Amin-Stickstoffatomen und einer oder mehreren Sauerstoff-enthaltenden Etherbindungen, wobei die organische Verbindung ein Molekulargewicht von 700 bis 3 000 aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff darüber hinaus Benzin einschließt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Alkohol aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und Gemischen beliebiger Kombination davon.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrosionsinhibitor aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus denjenigen Materialien mit einer Struktur NH2(CH2)n-NH-(CH2)mO-C8-10, wobei n und m unabhängig 1 bis etwa 10 sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrosionsinhibitor aus der Gruppe bestehend aus denjenigen Materialien mit einer Struktur NH2(CH2)-NH-C8-10, wobei n 1 bis etwa 10 ist, ausgewählt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrosionsinhibitor das Ergebnis der Kombination einer Carbonsäure oder einer Disäure und eines Amins, Diamins oder Polyamins umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrosionsinhibitor ein Molekulargewicht von weniger als 700 besitzt und aus der Gruppe bestehend aus Monoaminen, Diaminen, Triaminen, Polyaminen, Etheraminen, Iminen, Imidazolinen, Thiadiazolen, Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, p-Phenylendiamin, Dicyclohexylamin, Alkyl-substituierten Bernsteinsäuren und Bernsteinsäureanhydriden, Gemischen und Reaktionsprodukten davon und Salzen davon ausgewählt ist.
  9. Zusammensetzung zur Herabsetzung der Ablagerungsbildung in einem Verbrennungsmotor, der einen Alkohol-enthaltenden Kraftstoff verbrennt, wobei die Zusammensetzung einen Korrosionsinhibitor, Alkohol und ein oder mehrere Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyetheramin-Dispergiermitteln, umfasst.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei der Alkohol aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und Gemischen einer beliebigen Kombination davon ausgewählt ist.
  11. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei der Alkohol Ethanol ist.
  12. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoff darüber hinaus Benzin einschließt.
  13. Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei der Ethanolgehalt der Kraftstoffzusammensetzung etwa 74 bis etwa 85% beträgt und wobei der Korrosionsinhibitor das Ergebnis der Kombination einer Carbonsäure und eines Amins einschließt.
  14. Kraftstoffadditivkonzentrat für Benzinmotoren, die einen Alkohol-enthaltenden Kraftstoff verbrennen, der einen Korrosionsinhibitor enthält, wobei das Konzentrat einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren, ein Polyetheraminadditiv und ein Verdünnungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Öl, einem Kraftstoff, Benzin, ei nem Alkohol, Lösungsmittel, Trägerfluid und aus anderen flüssigen Materialien, die in einem Benzinmotor verbrennbar sind, enthält.
  15. Kraftstoffadditivkonzentrat, das einen Alkohol und Polyetheramin umfasst.
  16. Kraftstoffadditiv nach Anspruch 15, wobei der Alkohol Ethanol ist.
  17. Kraftstoffadditivkonzentrat, das Alkohol und einen Korrosionsinhibitor umfasst.
  18. Kraftstoffadditiv nach Anspruch 17, wobei der Alkohol Ethanol ist.
  19. Kraftstoff, der Alkohol, Benzin, ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv und einen Korrosionsinhibitor umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Octel DCI-11 Korrosionsinhibitor, Petrolite Tolad 3222 Korrosionsinhibitor, Petrolite Tolad 3224 Korrosionsinhibitor, Nalco 5403 Korrosionsinhibitor, ENDCOR FE-9730 Korrosionsinhibitor, MidContinental MCC5011E Korrosionsinhibitor, MidContinental MCC5011EW Korrosionsinhibitor, CorrPro 654 Korrosionsinhibitor, NALCO 5403 Korrosionsinhibitor, ENDCOR FE 9730 Korrosionsinhibitor und Betz® ACN 13 Korrosionsinhibitor.
  20. Kraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 19, wobei der Alkohol Ethanol ist.
  21. Verfahren zur Herabsetzung der Bildung von Ablagerungen in einem Verbrennungsmotor, wobei das Verfahren das Verbrennen einer Kraftstoffzusammensetzung in dem Motor umfasst, die Benzin, Alkohol, einen Korrosionsinhibitor und mindestens ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv einschließt, wobei Ablagerungen im Motor verhindert oder herabgesetzt werden, relativ zu den Ablagerungen, die in dem Motor beim Verbrennen einer Alkohol-enthaltenden Kraftstoffzusammensetzung erzeugt werden, die einen Korrosionsinhibitor enthält, jedoch ohne mindestens ein Polyetheramin-Kraftstoffadditiv.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Alkohol Ethanol ist.
  23. Kraftstoffzusammensetzung, die darstellt oder umfassen kann 1,0 bis 100 Vol.-% eines oder mehrerer Alkohole und 0 bis 99% Benzin, eine korrosionshemmende Menge von Korrosionsinhibitor, wobei der Inhibitor, gewichtsbezogen, abgeleitet ist von (a) etwa 35 bis 70% mindestens einer Mono- oder Dialkenylbernsteinsäure, wobei die Alkenylgruppe 8 bis 18 Kohlenstoffe aufweist; und (b) etwa 30 bis 65% eines aliphatischen oder cycloaliphatischen Amins, das 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, wobei der Korrosionsinhibitor in der Kraftstoffzusammensetzung zu weniger als etwa 1 000 ppm vorhanden ist.
  24. Kraftstoff, umfassend: (a) einen oder mehrere Alkohole, (b) Benzin, (c) das Produkt der Kombination einer organischen Carbonsäure oder einer Disäure und eines Amins, Diamins oder Polyamins, und (d) ein Polyetheramin.
  25. Kraftstoff nach Anspruch 24, wobei der eine oder die mehreren Alkohole Ethanol einschließen.
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