-
B-e s c h r e i b u n g
-
Euward C. Wenzel, panther Valley, Apt.P4-2 Hackettstown, Hew Jersey
0780 nr. Henry W. Steinmann, 13 IIeighwood Trail Sparta, New Jersey 07871 betreffend
"Als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren verwendbares Flüssigkeitsgemisch" Die Erfindung
bezieht sich auf klare und stabile Brennstoffgemische für Verbrennungsmotoren, aus
(a) einem Kohlenwasserstoffgemisch, wie Motorenbenzin, (b) Wasser, (c) einem wasserlöslichen
Alkohol, wie Methanol und (d) einer Kombination aus oberflächenaktiven Mitteln.
-
Die erfindungsgemäßen klaren Mischkraftstoffe sind grundsätzlich Wasser-in-Öl-Eniulsionen
von ausgezeichneter Stabilität und Viskosität innerhalb eines weiten Temperaturbereiches,
einschließlich von Demperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser; die Klarheit
und.die niedrige Viskosität wird ohne jede Phasentrennung aufrechterhalten.
-
Die vorliegenden Gemische lassen sich daher mit besonderem Vorteil
zum Betrieb von Verbrennungsmotoren verwenden.
-
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff
für Verbrennungsmotoren bereitzustellen, der bei der Verbrennung nur geringe Mengen
giftiger Abgase oder
Dämpfe entwickelt, ohne daß darunter der Betrieb
oder die Wirksamkeit des Motors leidet. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die
Bereitstellung eines Kraftstoffes, der völlig frei ist von Bleiverbindungen, wie
Bleitetraäthyljund trotzdem Antiklopfeigenschaften aufweist, die zu einem ruhigen
Lauf des Motors führen. Ferner richtet sich die Erfindung auf einen Kraftstoff für
Verbrennungsmotoren, bei dem der Prozentanteil an Kohlenwasserstoffen wesentlich
herabgesetzt ist, so daß die aus dem Erdöl stammende Energie besser ausgenützt und
teilweise ersetzt wird durch Energie, die aus reproduzierbaren Quellen gewonnen
wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines klaren flüssigen
Nischkraftstoffes, der auch unter extremen Witterungsbedingungen stabil und verwendbar
ist.
-
Der Ausdruck "Wasser-in-l-Emulsion",- im folgenden auch kurz als "V/0-Emulsion"
bezeichnet, ist allgemein üblich und dem Emulsionsfachmann vertraut. Er beschreibt
am besten die erfindungsgemäßen Brennstoffgemische, die mit Hilfe einer besonderen
Mischung aus oberflächenaktiven Mitteln in Form von klaren und stabilen Flüssigkeiten
vorliegen, die zwar Emulsionen darstellen, jedoch in ihren Eigenschaften einem einphasigen
Brennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis entsprechen. Dabei stellt, soweit ermittelt
wurde, das Kohlenwasserstoffgemisch die kontinuierliche oelphase dar, in welcher
das Wasser und die wasserlöslichen Bestandteile als wäßrige Phase dispergiert sind.
Wenn die verschiedenen Komponenten des flüssigen Brennstoffes einschließlich der
Mischung aus oberflächenaktiven Mitteln vermischt werden, erhält man ein für den
angestrebten Zweck brauchbares einphasiges Gemisch.
-
Die Ölphase stellt bei den erfindungsgemäßen Brennstoffen ein Gemisch
aus Kohlenwasserstoffen dar, die z.B. aus dem Erdöl stammen können; ein Beispiel
ist das normale Motorenbenzin. Dabei ist die Ölphase im Sinne der Erfindung nicht
auf
ein besonderes Kohlenwasserstoffgemisch beschränkt, sondern umfaßt einen weiten
Bereich von Sohlenwasserstoffgemischen, die allgemein als Brennstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis
bezeichnet werden und verschiedene Viskositäten und Flammpunkte aufweisen, jedoch
alle bei der Verbrennung Wärme und Energie erzeugen, die in Arbeit überführt werden
kann.
-
Grundlegend für die Erfindung ist ein flüssiger Brennstoff mit einem
Gehalt an Wasser, das auf besonders wirksame Weise in das Brennstoffsystem eingeführt
ist. Es ist bekannt, daß man Wasser oder Wasserdampf als getrennte Phase in Verbrennungsmotoren
einführen kann, um die Umsetzungstemperatur zu erniedrigen, die Verbrennung zu verzögern
und die Antiklopfeigenschaften zu verbessern. Abgesehen davon, da3 derartige Injektionsmethoden
schwierig durchzuführen und zu steuern sind, wird dabei das Wasser von außen als
selbständige Phase zugeführt, die nicht nur unwirksam bleibt,wenn es sich darum
handelt, die Verbrennung leicht zu verzögern, sondern die auch den Verbrennungsvorgang
so weit dämpfen kann, daß er nicht mehr vollständig verläuft.
-
Es wurde nun gefunden, daß beim innigen Vermischen des Wassers mit
dem eigentlichen Brennstoff eine praktisch vollständige Verbrennung eintritt, bei
der das Wasser die wichtige Aufgabe erfüllt, die Verbrennungsgeschwindigkeit sanft
und gleichmäßig so weit zu verringern, daß eine ausgesprochene Antiklopfwirkung
auftritt. Diese wichtige Feststellung bedeutet, daß man bei den vorliegenden Brennstoffsystemen
Antiklopfmittel, wie Bleitetraäthyl vollkommen ausschalten kann, wobei, abgesehen
von einem besonders sauberen Lauf des Motors, das besonders wichtige Ergebnis erzielt
wird, daß die Abgase kein Blei mehr enthalten, so daß eine Umweltverschmutzung vermieden
wird Es wurde gefunden, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Brennstoffe auch
ohne Zusatz der üblichen Antiklopfmittel ein glatter, gleichmäßiger
und
ruhiger Lauf des Motors erreicht wird und daß außerdem - was von besonderer Wichtigkeit
ist - die Abgase wesentlich geringere Anteile an Kohlenmonoxid, Stickstoffoxiden
und Sohlenwasserstoffeizenthalten, als dies beim Betrieb mit den üblichen Brennstoffen
der Fall ist.
-
Die Erfindung beruh-t zum Deil auf der überraschenden Feststellung,
daß bei Zusatz einer bestimmten Kombination von oberflächenaktiven Mitteln zu Brennstoffen
auf Kohlenwasserstoffbasis, wie Motorenbenzin, die dann mit einem mit Wasser verdünnten
wasserlöslichen Alkohol kombiniert werden, schon bei leichtem Rühren eine kohlenwasserstoffreiche
W/0-Emulsion entsteht, die in ihrer Klarheit und Stabilität einem einphasigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff
entspricht, was auch für ihre Viskosität gilt. Es wurde gefunden, daß das so erhaltene
flüssige Brennstoffgemisch bei Zusatz von Wasser oder Benzin in einem Mengenbereich,
bei dem die Konzentration der oberflächenaktiven Mittel nicht beeinträchtigt wird,
stabil gegen äede Phasentrennung bleibt.
-
Außerdem wurde gefunden, daß bei Verwendung des vorliegenden flüssigen
Brennstoffes in den üblichen Vergasersystemen keinerlei Verstopfung durch Dampfblasenbildung
auftritt.
-
Grundlegend für die Erfindung sind demnach gewisse Kombinationen von
oberflächenaktiven Mitteln, die den Alkohol, das Wasser und die wasserlöslichen
Bestandteile des Brennstoffs mit den Kohlenwasserstoffbestandteilen in eine einheitliche
Phase bringen, so daß man eine klare, stabile Flüssigkeit erhält, die sich als Brennstoff
für Verbrennungsmotoren eignet. Ist diese klare Phase einmal gebildet, so ist sie
nicht mehr empfindlich gegenüber einem Zusatz von geringen Mengen Wasser und Alkohol
und ebenso wenig gegenüber einem weiteren Zusatz von Benzin.
-
Der klare, stabile flüssige Brennstoff mit einem Gehalt an Wasser,
wasserlöslichem Alkohol und oberflächenaktiven
Mitteln hat, wie
der Kohlenwasserstoff-Brennstoff selbst, eine niedrige Viskosität, so daß er sich
leicht transportieren und in üblichen Vergasersystemen verwenden läßt.
-
Wichtig ist auch, daß die oberflächenaktiven Mittel selbst organische
Verbindungen sind, die unter weiterer Energieerzeugung zu Kohlendioxid und Wasser0
verbrennen. Aufgrund ihrer sehr hohen Flammpunkte tragen die oberflächenaktiven
Mittel auch zur Verbreiterung des Demperatur-Zeit-Profils bei der Verbrennung bei.
-
Die in den erfindungsgemäßen Brennstoffen vorhandenen oberflächenaktiven
Mittel sind praktisch nicht giftig, da sie keinerlei schädliche Bestandteile, wie
Schwefel, Phosphor oder Halogene enthalten. Soweit die in Brage kommenden Mittel
einen kleinen Anteil an Stickstoff enthalten, sind diese Mengen praktisch vernachlässigbar,
insbesondere im Vergleich zu der Menge des mit der Verbrennungsluft zugeführten
Stickstoffs.
-
Die in den erfindungsgemäßen Brennstoffen enthaltenen oberflächenaktiven
Mittel stellen eine Kombination dar, aus einem Ammoniumsalz, einer langkettigen
Fettsäure oder vorzugsweise einem Gemisch aus Ammonium- und Natriumsalzen von höheren
Fettsäuren, einer ungesättigten Säure und einem Kondensationsprodukt von Äthylenoxid.
-
Bevorzugt ist dabei ein Gemisch aus Ammonium- und Natriumoleat, freier
Ölsäure und dem Kondensationsprodukt aus einem Alkylphenol mit Äthylenoxid. Ein
Zusatz dieser Kombination aus oberflächenaktiven Mitteln zu den übrigen Bestandteilen
- Kohlenwasserstoff, Wasser und Alkohol -führt zu einem klaren, stabilen flüssigen
Brennstoff.
-
Als freie Säure können neben der besonders bevorzugten Olsäure auch
andere ungesättigte Säuren, wie Linolsäure, verwendet werden. Auch gesättigte, langkettige
Fettsäuren,
wie Stearinsäure, können im Gemisch mit den ungesättigten
Säuren verwendet werden.
-
Als Äthylenoxid-Kondensationsprodukt können außer demjenigen aus einem
Alkylphenol und Äthylenoxid auch andere Kondensationsprodukte verwendet werden,
z.B. die folgenden: (1) Reaktionsprodukte aus Äthylenoxid mit Alkylphenolen der
allgemeinen Formel:
worin R1 für einen Alkylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, wie n-Butyl, Isooctyl
u.dgl. steht uni n eine ganze Zahl vertritt, die innerhalb weiter Grenzen schwanken
kann und z.B. 5 bis 20 beträgt (der Wert für n bestimmt den Grad des hydrophilen
Charakters des oberflächenaktiven Mittels).
-
(2) Reaktionsprodukte, erhalten durch Kondensation von Äthylenoxid
und Fettsäuren der allgemeinen Formel:
und Fettalkoholen der allgemeinen Formel: R2 (0 CR2 - CH2)a0 worin R2 der Rest eines
langkettigen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs ist, z.B. Stearyl,
Cetyl,
Lauryl, Oleyl, Blnoleyl u.dgl., während n hier ebenfalls eine verschieden große
ganze Zahl, vorzugsweise 5 bis 20, bedeutet, deren Wert den hydrophilen Charakter
des oberflächenaktiven Mittels bestimmt.
-
( Reaktionsprodukte eines Polyols mit langkettigen, gesättigten oder
ungesättigten Fettsäuren der allgemeinen Formel:
worin E3 den Rest eines langkettigen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs,
wie Stearyl, Oleyl u.dgl.
-
vertritt und n für eine gewöhnlich zwischen 1 und 4 liegende ganze
Zahl steht.
-
Wie gefunden wurde, kann man bei Verwendung der Ammonium-und XatrLussalze
von Oleinsäure allein, d.h. ohne die oben erwahnten Kondensationsprodukte, kein
stabiles Brennstoffgemisch aus Wasser, einem wasserlöslichen Alkohol und einer Mischung
aus Kohlenwasserstoffen erhalter, sondern be Kühlen des Gemisches unter den Gefrierpunkt
des Wassers trat eine Phasentrennung auf.
-
Wie weiter gefunden wurde, kann man selbst bei Raumtemperatur keine
stabile, klare, einphasige Flüssigkeit aus Wasser, einem wasserlöslichen Alkohol
und einem Kohlenwasserstoffgemisch erhalten, wenn man als oberflächenaktiven Zusatz
nur die Kondensationsprodukte verwendet und das Mnmonium- bzw. das Gemisch aus Ammonium-
und Natriumsalz von Ölsäure wegläßt. Verwendet man dagegen die ganze oben angegebene
Kombination aus Ammonium- bzw, Ammonium- und Natriumsalzen von ölsäure und dem Eondensationsprodukt
aus Äthylen und einem Alkylphenol, so erhält man bei Zusatz dieser Kombination aus
oberflächenaktiven Mitteln
zu der Mischung aus Wasser, einem wasserlöslichen
Alkohol und einem Kohlenwasserstoffgemisch einen flüssigen Brennstoff, der über
und unter dem Gefrierpunkt des Wassers stabil und klar bleibt.
-
Der Gehalt an Wasser und wasserlöslichem Alkohol ist der Grund für
viele Vorzüge der erfindungsgemäßen Brennstoffgemische. Die Erfindung beruht vor
allem auf der neuartigen Kombination von Stoffen, die das Wasser und den Alkohol
in innigen Kontakt mit den Kohlenwasserstoffen, wie Benzin, bringen, so daß man
ein Flüssigkeitsgemisch erhält, das nicht nur klar ist, sondern über den gesamten
Temperaturbereich, bei dem ein Verbrennungsmotor arbeitet, stabil bleibt. Der Zweck
des Wasserzusatzes besteht darin, während der Verbrennung die Temperatur zu erniedrigen
und das Demperatur-Zeit-Profil zu verbreitern.
-
Rierdurch wird der Gehalt der Abgase an Stickoxiden und Kohlenmonoxid
und damit die Umweltverschmutzung verringert.
-
Das breitere Temperatur-Zeit-Profil führt zu einem gleichmäßigen Lauf
des Motors. Offenbar wird durch den Wasserzusatz die Verbrennung in ihrer Initialphase
so weit verzögert, daß der Brennstoff als weitgehend klopffest gelten kann.
-
Der Zweck des Zusatzes an wasserlöslichem Alkohol, wie Methanol, besteht
darin, den Brennstoff so weit kältebeständig zu machen, daß er auch unterhalb des
Gefrierpunkts von Wasser eine stabile Flüssigkeit darstellt.
-
Eine weitere Auswirkung des Alkoholzusatzes besteht darin, daß er
eine Energiequelle darstellt, die teilweise die von den Erdölkohlenwasserstoffen
bereitgestellte Energie ersetzt. Ferner trägt der Alkohol auch zu den Antiklopfeigenschaften
des Brennstoffs bei, die zu einem ruhigeren Lauf des Motors führen.
-
Als Alkohol ist Methanol bevorzugt, jedoch können auch andere
wasserlösliche
Alkohole, wie Äthanol, Isopropanol und Gemische daraus verwendet werden.
-
Der Prozentsatz an Wasser beträgt in den erfindungsge mäßen Brennstoffen
0,1 bis 20 Gew.-CSoX wobei der bevorzugte Bereich bei 0,1 bis 10 und insbesondere
bei 0,5 bis 5,0 Gew.-% liegt. Der Anteil an oberflächenaktiven Mitteln hängt selbstverständlich
von den Anteilen von Wasser und Alkohol in den Brennstoffgemischen ab, j jedoch
liegt das Verhältnis der Kondensationsprodukte zu den Ammoniumsalzen bzw. den Gemischen
aus Ammonium- und Natriumsalzen von gesättigten oder ungesättigten langkettigen
Fettsäuren vorzugsweise im Bereich von 1:1 bis 3:1, bezogen auf das Gewicht.
-
Die Anwesenheit eines Natriumsalzes der langkettigen Fettsäure ist
nicht Bedingung für die Entstehung eines klaren, stabilen, einphasigen, flüssigen
Brennstoffs; man kan dies auch nur mit dem Ammoniumsalz in Kombination mit den erwähnten
Kondensationsprodukten erreichen. Allerdings ist die Anwesenheit von Natriumionen,
zusätzlich zu den Ammoniumionen, bevorzugt, da hierdurch der pH-Wert des Systems
günstig beeinflußt, d.h. ein leicht alkalischer pH-Wert erreicht wird. Der Vorteil
besteht darin, daß das Natrium salz der langkettigen Fettsäure mit säuren reagieren
kann, die stärker sind als dieFettsäure und dabeineutralisiert werden. Man erhält
auf diese Weise nicht nur Mischungen, die im Kontakt mit den Motorteilen und dem
Abgassystem weniger korrosiv wirken, sondern, was noch wichtiger ist, der Gehalt
der Abgase und Dämpfe an giftigen Bestandteilen wird verringert. Aus den folgenden
Faktoren ist die Wichtigkeit von kombinierten Ammonium-und Natriumsalzen ersichtlich:
(1) Die im Benzin anwesenden Bromide oder Chloride führen bei der Verbrennung zur
Entstehung von Brom- oder Chlorwasserstoffsäuren,
die selbst in
geringen Mengen korrosive und störende Wirkungen haben. Dagegen wird bei Verwendung
der erfindungsgemäßen Brennstoffgemische stabiles Natriumchlorid und -bromid gebildet,
die weniger korrodieren und weder giftig noch sonstwie störend sind.
-
(2) Die Stickoxide können in Anwesenheit von Wasserdampf teilweise
neutralisiert werden und bilden dann die stabileren und weniger giftigen Natriumsalze.
-
(3) Die im Benzin gegebenenfalls vorhandenen organischen Schwefelverbindungen
bilden bei der Verbrennung Schwefeldioxid. Bei hohen Abgastemperaturen und insbesondere
in Anwesenheit von Katalysatoren, wie sie in katalytischen Vorrichtungen enthalten
sind, wird das Schwefeldioxid zu dem giftigen und sehr störenden Trioxid, so daß
in den Abgasen Schwefelsäure auf tritt. Sind dagegen Natriumionen vorhanden, so
bildet sich das gegenüber SO2 oder H2SO3 stabilere Natriumsulfid und die Tendenz
des Schwefeldioxides zur Oxidation zu Schwefeltrioxid durch die katalytischen Bestandteile
wird verringert.
-
Selbst bei einer teilweisen Oxidation würde die entstehende Schwefelsäure
auch bei hohen Temperaturen zu dem niht giftigen und nicht störenden, wasserlöslichen
Natriumsulfat oxidiert.
-
Das bevorzugte Molverhältnis des Ammoniumsalzes zu dem Natriumsalz
der langkettigen Fettsäure liegt im Bereich von 95:5 bis 50:50. Die Natriumionen
können auch als Natriumsalz einer kurzkettigen Fettsäure, wie Natriumacetat, eingeführt
sein. Da das vorliegende Brennstoffgemisch Wasser enthält, wird das sehr wasserlösliche
Natriumacetat in dem System gelöst. Es ist jedoch einfacher, die Natriumionen als
Natriumsalz der langkettigen Fettsäuren einzubringen, da dann das Brennstoffgemisch
stabiler wird.
-
Ein wichtiger Vorzug der Anwesenheit der erfindungsgemäßen Kombination
aus oberflächenaktiven Mitteln besteht darin, daß zum Einmischen kein kräftiges
Nischen notwendig ist.
-
Die Bestandteile des Brennstoffgemisches lassen sich leicht durch
Rühren von Hand vermischen. Dies bedeutet, daß die vorliegenden Brennstoffgemische
nicht nur vom Hersteller leicht zu bereiten sind, sondern gegebenenfalls auch an
den Tankstellen, wo das Benzin mit den anderen Bestandteilen einfach dadurch vermischt
werden kann, daß man entsprechende Anteilsmengen über eine gemeinsame Mischleitung
aus den Lagertanks abzieht.
-
Zur Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Brennstoffgemische
in Verbrennungsmotoren müssen keinerlei Änderungen am Motor vorgenommen werden.
Das Gemisch kann bei niederen Kompressionsverhältnissen, z.B. 8:1, ebenso aber auch
bei hohen Kompressionsverhältnissen, wie 10:1, verwendet werden. Wie sich aus Versuchen
ergeben hat, eignen sich die Gemische besser zur Verwendung bei den wirkungsvolleren
hohen Kompressionsverhältnissen, was von Wichtigkeit ist im Hinblick auf die bessere
Ausnützung des Brennstoffs und der verfügbaren Energiequellen. Zudem können die
vorliegenden Brennstoffgemische einen hohen Anteil an dem hochflüchtigen Methanol
enthalten, ohne daß dadurch ihre Verwendung in den üblichen Vergasersystemen durch
Dampfblasenbildung beeinträchtigt wird.
-
Die Bereitung eines geeigneten Nischbrennstoffes aus den verschiedenen
Komponenten kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann der Hauptanteil an oberflächenaktiven
Mitteln zunächst der Kohlenwasserstoffphase zugefügt und nur ein kleinerer Teil
in die wäßrige Phase eingebracht werden, worauf die letztere der ersteren zugefügt
wird.
-
Der Alkohol kann der Benzinphase, gegebenenfalls nachdem darin
Wasser
dispergiert wurde, entweder allein oder in wäßriger Lösung zugefügt werden. Die
bevorzugte Methode besteht darin, daß man gleichzeitig drei Lösungen vermischt,
nämlich: (1) bleifreien Benzin oder einen entsprechenden Brennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis;
(2) eine Lösung der oberflächenaktiven Mittel und (3) Wasser oder eine Lösung des
Alkohols in Wasser.
-
Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
-
Beispiel 1 Durch Vermischen von 1000 ml NP-14, 1 000 ml NP-27, 900
ml Öl säure und 100 ml einer konzentrierten Ammoniumhydroxidlösung (29,9 0% NH3,
Dichte 0,89 g/ml) wurde eine Vorratslösung bereitet. NP-14 und NP-27 sind handelsübliche
oberflächenaktive Mittel vom Polyoxyäthylenalkylphenol-Typ mit einer Dichte von
1,03 bzw. 1,06 g/ml.
-
Die Vorratslösung enthielt demnach: 1 030 g NP-14 1 060; g g NP--27
468 g Ammoniumoleat 363 g freie Ölsäure 62 g Wasser 2 983 Die Lösung war viskos,
farblos und bei Raumtemperatur klar;
sie hatte eine Dichte von
/,98 g/ml.
-
Die mit E-019 bezeichnete Vorratslösung wurde verwendet zur Herstellung
folgender flüssiger Mischkraftstoffe A und B: E-019 Wasser Methanol bleifreies Benzin
ml ml ml ml Ansatz A 25 5 15 155 Ansatz B 25 10 10 155 Bei der Bereitung der beiden
Ansätze wurden der Vorratslösung E-019 zunächst das Wasser und das Methanol zugefügt.
Der entstehenden klaren Lösung wurde dann das bleifreie Benzin zugegeben, wobei
man eine klare, einphasige Flüssigkeit erhielt.
-
Die beiden Mischkraftstoffe A und B wurden über Nacht bei -20°C gehalten,
wobei sie völlig klar blieben und keine Phasentrennung stattfand. Das gleiche Verhalten
zeigten sie nach Erwärmen in warmem Wasser. Es läßt sich demnach sagen, daß die
Proben unter extremen Temperaturunterschieden weder eine Phasentrennung noch eine
Trübung zeigen.
-
In Gewichtsprozent ausgedrückt, haben die beiden Mischkraftstoffe
folgende Zusammensetzung: Mischkraftstoffe A B bleifreies Benzin, % 73,50 73,00
NP-14, % 5,43 5,39 NP-27, % 5,39 5,55 Ammoniumoleat, % 2,46 2,45 freie Ölsäure,
% 1,91 1,90 Wasser, % 3,54 6,70 Methanol, % 7,57 5,01
Beispiel
2 In dem Gemisch A aus Beispiel 1 wurden die 15 ml Methanol ersetzt durch 15 ml
Methanol. Man erhielt eine klare, einphasige Flüssigkeit, die diese Eigenschaften
auch beibehielt, nachdem sie über Nacht bei -200C gehalten und anschließend erwärmt
worden war.
-
Beispiel 3 Im Gemisch A nach Beispiel 1 wurden die 15 ml Methanol
durch 15 ml Isopropanol ersetzt. Die entstehende klare, einphasige Flüssigkeit behielt
diese Eigenschaften bei, nachdem sie über Nacht bei -200C gehalten und anschliessend
erwärmt worden war.
-
Beispiel 4 Aus 90 ml Ölsäure, 15 ml konz. Ammoniumhydroxid (29,9 %
NH3, zu Dichte 0,89 g/ml) und 100 ml-oberflächenaktivem Mittel (Span 80; einem Ester
aus einem Polyol und einer langkettigen Fettsäure), wurde eine Lösung bereitet Zu
25 ml obiger Lösung wurden 10 ml Wasser und 10 ml Methanol zugegeben. Man erhielt
eine klare Lösung, der 340 ml bleifreies Benzin zugesetzt wurden. Es bildete sich
eine klare, einphasige Flüssigkeit von geringer Viskosität, die in ihrem Verhalten
beim Abkühlen und Erwärmen den nach Beispiel 1 bis 3 erhaltenen Gemischen entsprach.
-
Be i 5 p i e 1 5 Zu der in Beispiel 1 mit E019 bezeichneten Vorratslösung
wurden 1 g Natriumhydroxid in 5 ml Wasser zugegeben.
-
Die Natronlauge reichte aus, etwa 59 % der freien Ölsäure zu neutralisieren,
so daß das Verhältnis von Ammoniumoleat zu
Natriumoleat in der
resultierenden Lösung, ausgedrückt in Mol-%, etwa 67 zu 33 betrug. Wenn sich zuerst
das Natriumoleat bildete und abschied, wurde es jedoch gleich darauf gelöst, so
daß eine klare Lösung entstand.
-
80 ml Benzin mit geringem Bleigehalt wurden mit 10 ml Methanol versetzt,
was zu einer Phasentrennung führte.
-
Dann wurden in das Gemisch 10 ml der wie oben bereiteten Lösung eingerührt,
wobei sich eine einphasige klare Flüssigkeit von niedriger Viskosität bildete, die
beim Abkühlen auf -200C und Erwärmen wie oben völlig klar blieb und keine Phasentrennung
erlitt.
-
Beispiel 6 In einem gemäß den offiziellen amerikanischen Bestimmungen
zur Prüfung von Abgasen (1973 Federal Test Procedure for constant volume sampling
of exhaus gases) ausgerüsteten Laboratorium wurden Vergleichsversuche mit den wie
oben bereiteten Mischkraftstoffen durchgeführt.
-
Das Versuchsfahrzeug war ein Plymouth Fury III (Chrysler), Baujahr
1973, mit folgenden Daten: Hubraum 5,9 A/F-Verhältnis 15,5:1 Kompressionsverhältnis
8,5:1 Das Fahrzeug war mit den vorgeschriebenen Einrichtungen, d.h.
-
einer Abgasrückleitung und positiver Eurbelgehäuseventilation ausgerüstet.
-
Als Basiskraftstoff wurde ein praktisch bleifreies Benzin mit einer
Oktanzahl von 91 verwendet. Unter Verwendung der
Vorratslösung
E-019 aus Beispiel 1 wurden zwei klare flüssige Mischkraftstoffe von folgender Zusammensetzung
bereitet: Mischkraftstoff Mischkraftstoff A B % Wasser 2,5 0,5 % Methanol 2,5 7,5
% E-019 6,9 10,5 % Basis-Kraftstoff 88,1 81,5 Der Basiskraftstoff und der Nischkraftstoff
A wurden im obigen Fahrzeug getestet. Der Gehalt der Abgase an unerwünschten Bestandteilen
war, ausgedrückt in Gramm je Meile (1,609 km): Basis-Kraftstoff Miscbkraftstoff
A HC 3,7 3,2 Co 36,0 18,7 NOx 4,7 3,1 Gesamtmenge 44,4 g/1,609 km 25,0 g/1,609 km
Die Daten zeigen einen Rückgang der luftverschmutzenden Bestandteile im Abgas um
44 %, wenn anstelle des unvermischten Basiskraftstoffes der Mischkraftstoff A verwendet
wurde. Außerdem erhöhte sich die Octanzahl von 93,2 auf 95,2 beim Übergang von Basiskraftstoff
zu Mischkraftstoff A.
-
Ein analoger Vergleichsversuch mit dem Mischkraftstoff B ergab folgende
Resultate, ausgedrückt in Gramm je Meile (1,609 km):
Basiskraftstoff
Mischkraftstoff B HC 2,73 2,70 CO 50,46 26,26 NOx 3,10 2,83 Gesamtmenge 56,29 g/I,609
km 31,79 g/I,609 km Auch in diesem Fall also ein Rückgang der Iuftverschmutzenden
Anteile um 44 %. Das Verhalten des Motors beim Start in der Kälte und die Beschleunigung
war beim Mischkraftstoff B ebenso gut wie beim unvermischten Kraftstoff.
-
Beispiel 7 Es wurden die folgenden Lösungen bzw. Gemische bereitet:
(a) 160 mlbleifreies Motorenbenzin; (b) ein Gemisch aus 5 ml NP-14 und 5 ml NP-27
(nicht-ionische oberflächenaktive Mittel des Polyoxyäthylenalkylphenol--Typs, Handelsprodukte)
und 5 ml einer 50% igen Lösung von Ammoniumoleat in Ölsäure; sowie (c) 10 ml verdünnter
Äthylalkohol, d.h. 5 ml Wasser plus 5 ml Alkohol.
-
Beim Vermischen von (a) mit (b) bildete sich eine klare Lösung. Bei
Zugabe von (c) und leichtem Vermischen erhielt man eine W/O-Emulsion. Beim Durchgang
eines Lichtstrahles durch diese Emulsion im Dunkelfeld war die Brown'sche Bewegung
von Kolloidteilchen innerhalb des Lichtstrahles zu beobachten, was den Tyndalleffekt
der kolloidalen Flüssigkeits-Flüssigkeits-Emulsion bestätigte.
-
Nach Kühlen des Kraftstoffgemisches auf -250C blieb die Emulsion klar
und zeigte immer noch den charakteristischen
Tyndalleffekt.
-
Beispiel 8 Ersetzte man in dem Gemisch nach Beispiel 7 das Äthanol
durch Methanol oder durch Isopropanol, so verhielten sich die erhaltenen Mischkraftstoffe
analog zu demjenigen nach Beispiel 7.
-
PATENTANSPRUCHE: