DE2854437A1 - Kraftstoffe, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Kraftstoffe, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung

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    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
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Description

285443?
BAY7 Ä AKTIENGESELl 3CHAF'.1 5090 Leverkusen,Bayerwerk
Zer sralbereich ' »15. DEZ. 1978
Pa-1 ente , .Marken und Lizenzen Dz/Cr
Kraftstoffe, Verfahren zur ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Die Erfindung betrifft Kraftstoffe für Verbrennungskraftmaschinen wie Otto- und Dieselmotoren sowie Rotationskolbenmaschinen und Turbinen, die in den für die jeweiligen Aggregate üblichen Treibstoffen Emulgatoren tzw. Emulgatormischungen und Wasser sowie gegebenenfalls Alkohole enthalten; ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Es ist seit langem bekannt, daß die Verbrennung von Kraftstoffen, wie sie z.B. in Otto-, Diesel- und Wankelmotoren ausgenutzt wird, durch Wasser verbessert wird. Dabei wurde sowohl vorgeschlagen, Wasser in den Verbrennungsraum zu düsen als auch in Emulsionsform mit dem Treibstoff einzubringen. Letzteres ist in den DOS'en 15 45 509 und 26 33 462 beschrieben worden.
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i -
Beim Trennen der Emulsionen treten im allgemeinen zwei Schichten auf, die aus einer Wasser-in-öl-Emulsion und einer Öl-in-Wasser-Emulsion bestehen. Letztere enthält jedoch den überwiegenden Anteil des Wassers und außerdem ist besonders diese Schicht in ihrer Viskosität von der Temperatur abhängig. Unter 5°C ist die Durchgängigkeit durch die Filter und Düsen im allgemeinen nicht mehr gegeben.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß die Neigung zur Trennung von Emulsionen, insbesondere der W/0·-Emulsionen, vermieden werden kann, wenn aus den nichtionischen Emulgatoren die Verunreinigungen, die hauptsächlich aus Polyalkylenglykoläthern und aus dem Katalysator stammenden Salzen bestehen, entfernt werden. Dies wirkt sich besonders auf Wasser-in-Öl-Emulsionen niedriger Viskosität aus, während die Erscheinung naturgemäß bei Emulsionen hoher Viskosität (z.B. Lotionen und Cremes) kaum ins Gewicht fällt.
Es wurden dementsprechend Wasser, einen nichtionischen Emulgator und gegebenenfalls einen Alkohol enthaltende Kraftstoffe gefunden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der eingesetzte nichtionische Emulgator weniger als 1000 ppm Salzanteile und weniger als 1 Gew.-% ■ Polyalkylenglykoläther enthält.
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- 6 -
Es wurde auch ein Verfahren zur Herstellung von Wasser, einen nichtionischen Emulgator und gegebenenfalls einen Alkohol enthaltenden Kraftstoffen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man für die in an sich bekannter Weise erfolgende Herstellung einen nichtionischen Emulgator einsetzt, der weniger als 1000 ppm Salzanteile und weniger als 1 Gew.-% Polyalkylenglykoläther enthält.
Als nichtionische Emulgatoren seien beispielweise Emulgatoren vom Alky lather-, Alkancar'bonsäureester-, Alkanearbonamid- oder Alkylamin-Typ genannt. Im einzelnen seien genannt die Oxyäthylierungsprodukte von Alkoholen mit 8-22 C-Atomen, von Alkylglykolen-1,2, von Fettsäuren, Fettsäureamiden, Fettaminen, synthetischen Fettsäuren, Naphthensäuren, Harzsäuren, ferner von Alkylphenolen, von Aralkylphenolen mit 1 - 30 Mol Äthylenoxid und/oder Propylenoxid, oder von Veresterungsprodukten von Fettsäuren mit Glycerin, oder von Polyalkoholen.
Die nichtionischen Emulgatoren werden beispielsweise erhalten durch Umsetzung von 2-50 Mol Äthylenoxid oder Äthylenoxid und Propylenoxid mit (a) einem Alkohol mit 8-22 C-Atomen, der geradkettig oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt sein kann, mit (b) einem Alkylglykol-1,2 mit 10 - 22 C-Atomen, mit (c) einer Fettsäure mit 10-22 C-Atomen, die gesättigt oder ungesättigt, geradkettig oder verzweigt sein kann, mit (d) einem Alkylphenol, wie Nonyl- oder Dodecylphenol oder Aralkylphenolen oder mit (e) Fetten, wie Ricinusöl, Kokosfett, Palmöl, Talgfett oder Schweinefett, Sonnenblumenöl, Safloröl, Olivenöl.
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Ausführliche Beschreibungen dieser erfindungsgemäß einzusetzenden nichtionischen Emulgatoren sind in N.Schönfeldt, "Grenzflächenaktive Äthylenoxid-Addukte. Ihre Herstellung, Eigenschaften, Anwendung und Analyse", Stuttgart 1976, und M.J.Schick,"Nonionic Surfactants", M. Dekker, New York, 1976, zu finden.
Kennzeichnend für die Erfindung ist jedoch, daß nur gereinigte nichtionische Emulgatoren verwendet werden, die frei sind von Polyglykoläthern und Katalysatorsalzen, die im allgemeinen im Herstellungsprozeß durch Nebenraktionen mit Verunreinigungen oder Feuchtigkeit entstehen können. Die durch Umesterung bei der Oxiäthylierung der Fettsäuren oder Triglyceride (natürliche Fette) entstehenden PoIyglykoläther müssen ebenfalls entfernt werden, da sie allein aus Wahrscheinlichkeitsgründen in größeren Mengen (5 - 18 %) enthalten sind. Als Reinigungsmethoden zur Entfernung der genannten Anteile sind alle dem Fachmann geläufigen Verfahren geeignet.
Zur Reinigung kann die Eigenschaft der nichtionischen Emulgatoren genutzt werden, sich beim Erhitzen aus wäßriger Lösung abzuscheiden. Wenn eine Mischung des Wassers mit Emulgator im Verhältnis 1:1 auf 90 -1000C erhitzt wird, scheidet sich eine wasserhaltige ca.
65 %-ige Emulgatorschicht unten ab und eine oben abgeschiedene , wäßrige Schicht enthält die Polyglykoläther und die Katalysatorsalze. Die Alkalität aus dem Oxiäthylierungskatalysator (KOH, NaOH) wird mit Vorteil vor der Abtrennung durch Neutralisierung mit Schwefelsäure oder Essigsäure beseitigt. Diese Arbeitsweise entspricht etwa der in der DE-PS 828 839. Die Emulgatoren enthalten nach der Trocknung weniger als 0,01 %
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Salze (von vorher 0,3 - 0,5 %) und vorzugsweise weniger als 0,5 ^ Polyäthylenglykol (von vorher 3 - 8 %).
Noch weniger aufwendig, aber genauso wirksam ist eine Reinigung über ein organisches, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel, z.B. Toluol, bei der Emulgator und Lösungsmittel etwa im Verhältnis 1:1 gemischt werden. In die Lösung werden 5-10 Gew.-% Wasser und eventuell Saure,(wie z.B. Schwefelsäure oder Essigsäure) zur Neutralisation basischer Anteile eingerührt. Beim Stehen oder Separieren über eine Zentrifuge trennt sich eine wäßrige Schicht unten ab. Diese enthält den Polyglykoläther und die Salze. Da diese Lösung ca, 50 - 60 %ig ist, läßt sie sich durch Verbrennung leicht beseitigen. Die Toluolschicht kann vollständig vom Wasser und Toluol befreit werden. Es ist aber auch für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck möglich, durch azeotrope Abdestillation des Wassers die Toluol-Emulgator-Lösung zu trocknen und diese einzusetzen. Beispielsweise können die erfindungsgemäß einzusetzenden nichtionischen Emulgatoren nach dem Verfahren der Anmeldung P (Le A 19 284) gereinigt werden.
Die erfindungsgemäßen Treibstoffe enthalten beispielsweise
55 - 97 % eines Kohlenwasserstoffgemisches, wie es
im allgemeinen als Benzin oder als Dieselöl eingesetzt wird,
0,5 - 40 % Wasser (frei von anionischen rückstandsbildenden Salzen),
0-20 % einwertiger Alkohole, gerad- oder ver-
zweigtkettig von Cj-Cg,
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0,5 - 6 % eines von den Polyglykoläther- und Salzanteilen gereinigten nichtionischen Emulgators,
0,1 - 4 % eines Fettsäuremonoglycerids, eines Addukts von 1-3 Mol Äthylenoxid an 1
Mol eines Fettsäureamids oder eines Gemisches hiervon, oder eines Fettsäurepartialesters eines Polyalkohole.
(Alle hier gemachten %-Angaben sind Gewichtsprozente.)
Bevorzugt ist eine Kraftstoffzusammensetzung mit 0,5 3 Gew.-56 gereinigtem nichtionischen Emulgator und mit 0,1 -2,5 Gew.-% eines Fettsäuremonoglycerids, eines Addukts aus 1-3 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Fettsäureamid oder eines Gemisches davon, oder eines Fettsäurepartialesters von Polyglykolen.
Die in den erfindungsgemäßen Kraftstoffen enthaltenen Kohlenwasserstoffe sind im allgemeinen die für diesen Zweck üblichen Gemische, wie sie mit ihren physikalischen Daten in der DIN-Vorschrift 51 600 oder in der United States Federal Specification W-M-561 a-2,
30. Oktober 1954, gekennzeichnet sind. Es sind aliphatische Kohlenwasserstoffe vom gasförmigen, gelösten Butan bis zu C-Q-Kohlenwasserstoffen (als Restfraktion des Dieselöls), z.B. cycloaliphatische, olefinische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, natürliche naphthenbasische oder raffinierte technische Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen keine Bleialkyle und ähnlich giftige Additive.
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Von den niederen Alkoholen wird in den erfindungsgemäßen Kraftstoffen Gebrauch gemacht, um die Spontanität der Emulsion, die Kältestabilität und die Temperaturabhängiqkeit bei der Emulgierung des Wassers r zu steuern. Die Spontanität läßt sich im allgemeinen mit Hilfe von Mischemulgatoren verschiedener Ionogenität hervorrufen. Da in einem Motorentreibstoff aus Korrosionsgründen Wasser-Öl-Emulsionen Verwendung finden und weil nur nichtionische Emulgatoren mit
IQ einiger Sicherheit verwendet werden können, muß es als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, daß mit den erfindungsgemäßen Emulgatoren spontane Wasser-in-Öl-Emulsionen erhalten werden. Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe weisen infolgedessen eine erheblieh verbesserte Kältestabilität auf, die nicht nur darin besteht, daß die Bildung von Eiskristallen verhindert wird, sondern auch auf das Nichtzustandekommen von Gelstrukturen, die einen unkontrollierten Viskositätsanstieg verursachen können, zurückzuführen ist.
Als Alkohole seien geradkettige oder verzweigte aliphatische Alkohole sowie cycloaliphatische Alkohole genannt wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, iso-Butanol, tert.-Butanol, Amylalkohol, iso-Amylalkohol, Hexylalkohol, 1,3-Dimethyl-butanol, Cyclohexanol, Methylcyclohexanol, Octanol, 2-fithyl-hexanol. Auch Gemische dieser Alkohole sind gut verwendbar. Bevorzugt werden technisch gut zugängliche Alkohole eingesetzt, z.B. Methanol, Äthanol, Isopropanol, iso-Butanol, 2-Äthylhexanol.
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/TC)
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Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Emulsion wird in an sich bekannter Weise durch Verrühren des Wassers in die Lösung des gereinigten Emulgators in dem gegebenenfalls Alkohol enthaltenden Kohlenwasserstoff hergestellt, wobei vorzugsweise keine weitere Verteilungsenergie liefernden Maschinen eingesetzt werden In einer Abwandlung hiervon kann der Emulgator, wahlweise auch der Alkohol, auf Benzin und/oder Wasser verteilt werden.
Die Fettsäure-monoglyceride werden sowohl zur Erniedrigung der Viskosität des Systems, als auch zur Emulsionsstabilisierung herangezogen. Aufgrund des Herstellungsverfahrens sind darin oft noch nennenswerte Mengen Glycerin (Polyglycerin) enthalten. Diese Anteile müssen auch durch eine Reinigung entfernt werden.
Dementsprechend sind Glycerin und Polyglycerin ebenfalls als Polyalkylenglykoläther zu betrachten, die aus dem erfindungsgemäß einzusetzenden Emulgator bis auf einen Restgehalt von weniger als 1 Gew.-96 zu entfernen sind.
Die Fettsäureamid-Äthylenoxid-Addukte können durch direkte Amidierung oder durch Esterspaltung mit Äthanolamin erhalten werden. Besonders leicht zugänglich ist ein Gemisch aus Monoäthanolamid und Monoglycerid, das durch Reaktion von 1 Mol Triglycerid mit 2 Mol Äthanolamin bei 160 - 18O0C in 3 - 5 Stunden erhalten wird.
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Die Monoäthanolamide dienen zur Viskositätserniedrigung, zur Emulsionsstabilisierung, zusätzlich aber zum Korrosionsschutz und im Zusammenspiel mit den Emulgatoren als Vergaser-Reinigungsstoffe (Detergents).
In den erfindungsgemäßen Kraftstoffen wird durch den Einsatz der Emulgatoren in gereinigter Form die Feinverteilung des Wassers im Treibstoff wesentlich verbessert. Dabei konnte anhand der erfindungsgemäßen Kraftstoffe die überraschende Erkenntnis gewonnen werden, daß die Güte der Feinverteilung des Wassers in einem Treibstoff offenbar nicht ausschlaggebend für die Wirksamkeit des Treibstoffs ist, daß aber für die Handhabung und den technischen Ablauf der Lagerung und Zuführung des Treibstoffs zum Verbrennungsraum die Güte der Feinverteilung des Wassers im Kraftstoff entscheidend ist für seine Gebrauchstüchtigkeit.
Die neuen Treibstoffe sind dazu geeignet, den Energieaufwand in unseren Motorfahrzeugen zu erniedrigen, den Schadstoffausstoß zu vermindern, die Gefahr durch Bleitetraalkyle und Scavenger (Dichloräthan, Dibromathan,vgl. Chemiker-Zeitung 97 (1973), Nr. 9, S. 463) zu beseitigen, korrosionshemmend zu wirken, ohne dabei technisch einen größeren Aufwand für Änderungen an den Fahrzeugen zu erfordern. Es kann lediglich erforderlich werden, daß zur Anpassung an die etwas höhere Dichte geringfügige Korekturen am Schwimmer oder den Düsen des Vergasers vorgenommen werden.
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Ein weiterer Vorteil der Emulgatoren und Wasser sowie gegebenenfalls Alkohole enthaltenden erfindungsgemäßen Kraftstoffe besteht darin, daß ihre elektrostatische Aufladung stark herabgesetzt ist, so daß eine wesentliehe Gefahr beim Umgang mit Treibstoffen herabgesetzt wird (vgl. Haase, Statische Elektrizität als Gefahr, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstraße 1968, insbesondere Seite 69, 96 - 99, 114 und 115). Die elektrostatische Aufladung der erfindungsgemäßen Treibstoffe ist so gering, daß keine gefährlichen Entladungen mehr auftreten können. Das verwendete Normalbenzin zeigt bei 20°C für den spezifischen Durchgangswiderstand Werte um 1.10 .ifc'cm, der erfindungsgemäße Treibstoff dagegen weist im allgemeinen einen spezifischen Durchgangswiderstand von kleiner als 1.10 ß-cin, beispielsweise 1.10 bis 1.10 £2·cm, auf. Bevorzugt beträgt der spezifische Durchgangswiderstand der erfindungsgemäßen Kraftstoffe 1.108 bis 9.1O9£J>· cm. Bei Werten von unter 10 .ß· cm findet keine Gefährdung durch elektrostatische Aufladung beim Abfüllen, Umfüllen und Auslaufen mehr statt.
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Kb
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Beispiel 1
Ein Treibstoff folgender Zusammensetzung wurde zum Betreiben eines Opel Kadetts (1,1 1 Hubraum, 45 PS) verwendet:
72 % handelsübliches Normalbenzin,
1,25 % Linevol 91 mit 3 Mol Äthylenoxid (ein synthetischer Alkohol mit geringen Anteilen an verzweigter Kette von 9, 10 und 11 C-Atomen),
1,25 % Linevol 91 + 7 Mol Äthylenoxid (ÄO) (beide Emulgatoren waren zuvor durch Waschen mit Wasser von den Begleitstoffen, wie Polyglykolen und Katalysatorsalzen, befreit worden) 0,5 % Kokosfettsäureamid + 1 Mol A'O werden
miteinander gemischt. Unter Rühren läßt man
25 % Wasser (dest. oder vollentsalzt) einlaufen und rührt nach der letzten Zugabe 10 - 20 Sek. nach (d.h. bis jeder Teil des Inhaltes des Gefäßes umgewälzt wurde). Man erhält eine milchige, stabile Emulsion, die eine Viskosität von 27 PA s aufwies. Der spezifische, elektrische Durchgangswiderstand lag bei 5.10-JUcm.
Der Wagen wurde auf einem Rollenprüfstand 15 Minuten bei 100 km/h getestet. Der Widerstand auf den Rollen wurde mit 20 kg eingestellt. Der Schwimmer im Verga-
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ser wurde der Dichte des Treibstoffes von 0,797 bei 20 C entsprechend auf 0,8 eingestellt. Die Messung des Verbrauches während dieses Versuches gab "-~ach der Kennzeichnung auf 100 kg/h einen Verbrauch von 9,4 1 dieses 72 % Benzin enthaltenden Treibstoffes. Im gleichen Fahrzeug wurde unter dieses Testbedingungen mit Benzin ca. 1 1 Mehrverbrauch festgestellt.
Wurde der Treibstoff aus ungereinigten Emulgatoren hergestellt, so bildeten sich kurze Zeit nach der Emulgierung zwei Schichten, die aus einer W/0- und einer 0/W-Emulsion bestanden. Die Schichten waren zwar durch mechanische Einwirkung wieder zu emulgieren, bildeten aber auf längere Zeit keine stabile Emulsion mehr.
Die verwendeten Emulgatoren wurden nach den folgenden Methoden gereinigt: 100 g des mit 7 Mol Äthylenoxid umgesetzten synthetischen C 11-Alkohols werden mit 1OO g Wasser vermischt und das aus dem Oxiäthylierungskatalysator stammende Alkali (ca.
0,2 %) wird mit Schwefelsäure neutralisiert. Die neutrale Lösung wird auf 98 - 100°C erhitzt. Nach einer Stunde können die zwei gebildeten Schichten getrennt werden. Oben befindet sich die wäßrige Schicht mit dem Kaliumsulfat (ca. 0,5 g) und den Polyglykoläthern (ca. 4g), unten kann die viskose, etwa 60 %ige Emulgatorlösung abgezogen werden. Durch Destillation des Wassers und Trocknung im Vakuum kann der gereinigte Emulgator mit ca. 95 g gewonnen werden.
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Der Emulgator enthält nur noch 0,006 % Asche und weniger als 0,2 % Polyglykoläther.
Beispiel 2
Der Treibstoff nach Beispiel 1 wurde mit 5 % Methanol (bezogen auf die Gesamtmenge) gut verrührt. Die Emulsion blieb stabil, war jetzt gegen Temperaturen unter 0 C geschützt und konnte wie oben beschrieben eingesetzt werden.
Beispiel 3
Ein handelsübliches Normalbenzin wurde mit
2,25 % Linevol 91 mit 7 Mol Äthylenoxid (gewaschen nach dem Verfahren über die Toluollösung)
0,75 % Kokosfettsäureamid + 1 Mol Äthylenoxid versetzt.
Unter Rühren läßt man 25 % Wasser, das keine mineralischen Bestandteile enthält, einlaufen. Nach 5 % hat man noch eine klardurchsichtige Emulsion, die dann mit zunehmender Wassermenge in eine milchige, stabile Emulsion übergeht, die wie in Beispiel 1 eingesetzt werden kann.
Die Reinigung des Emulgators erfolgt nach diesem Verfahren: 100 g des mit 7 Mol Äthylenoxid umgesetzten synthetischen Cg-11-AIkOhOIs werden mit 10 g
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Wasser vermischt und das Alkali des Oxiäthylierungskatalysators wird mit Essigsäure neutralisiert. Die Lösung wird mit 100 ecm Toluol verrührt. Aus der trüben Mischung trennt sich nach 1-3 Stunden 7,5 g einer wäßrigen Schicht ab, die 4 g Polyglykoläther und ca. 0,5 g Kaliumacetat enthält. Nach Destillation des Toluols, das gleichzeitig das Wasser austreibt, erhält man ca. 95 g des gereinigten Emulgators.
Beispiel 4
Man nimmt ein bleifreies Norsialbenzin und verwendet die Emulgatoren nach Beispiel 3, d.h.
92 % bleifreies Normalbenzin 2,0 % gereinigter Emulgator aus Linevol 91 + 7 ÄO
0,65% Kokosfettsäureamid + 1 Ä"o
und rührt in dem Maße 5,3 % Wasser ein, wie es ohne Trübung aufgenommen wird. Der durchsichtige, schwachopaleszierende Treibstoff eignet sich als bleifreier Treibstoff für den Antrieb eines 55 PS FIAT 128 Fahrzeugs mit 1160 cm Motor (Verdichtung 1:9,2), der üblicherweise mit Superkraftstoff betrieben wurde. Beim Anfahren und Beschleunigen aus niedriger Geschwindigkeit konnte kein Klopfen beobachtet werden, wie es bei Normalbenzin sonst üblich war.
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Beispiel 5
Aus einem bleifreien Normalbenzin wurde mit folgenden Emulgatoren ein Treibstoff hergestellt:
72 % bleifreies Normalbenzin, 2,2 % ölsäureamid + 7 Mol ÄO,
0,8 % Linevol 91+3 Mol ÄO (beide gereinigt von Nebenprodukten) werden vermischt und
25 % Wasser unter Rühren einemulgiert.
Man erhält einen milchigen Treibstoff, der wie in Beispiel 4 einsetzbar ist und nicht zur Abscheidung von wäßrigen Bodensätzen neigt.
Noch stärker als bei den oxiäthylierten Alkoholen macht sich bei den oxiäthylierten Amiden in der gereinigten Form bemerkbar, daß sich der zur Reproduzierung wichtige Trübungspunkt der 1 %igen wäßrigen Lösung nicht darstellen läßt, wenn das Wasser verwendet wird, das im Treibstoff Verwendung findet ( < 5 ppm Mineralsalze, oder Leitfähigkeit <4 .u Siemens). Es ist zu empfehlen, für die Bestimmung 200 ppm Kochsalz zuzusetzen.
Beispiel 6
Ein bleifreies Normalbenzin wird zur Herstellung eines Treibstoffes folgender Zusammensetzung benutzt:
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70,5 % Benzin,
1,1 % Linevol 91+3 Mol Ä'O, 1,1 % Linevol 91+7 Mol A'O, 0,8 % Kokosfettsäureamid + 1 Mol Ä"G (die Emulgatoren in der gereinigten
Form eingesetzt),
1,5 % Isobutanol werden vermischt und bei 10 - 13 C werden 25 % Wasser langsam untergerührt. Man erhält einen Treibstoff mit einer Viskosität von 13 Pa s, die sich auch bei Temperaturen bis -100C nur unwesentlich verändert.
Beispiel 7
Zur besseren Handhabung der Emulgatoren kann man auch 3 Teile Emulgator in der in Beispiel 6 genannten Zusammensetzung mit 3 Teilen Benzin und 3 Teilen Wasser zu einer klaren Lösung vermischen. Dann werden 70,5 % Benzin, 1,5 % Isobutanol und 9 % vorgenanntes Gemisch zusammendosiert und über eine geeignete Mischkammer können in einen Strom dieser Mischung 22 % Wasser zugemischt werden. Hierbei wird das Wasser durch den Wirbelvorgang in der Mischkammer emulgiert.
Mit dem derart gewonnenen Treibstoff wurde ein 1,7 1 Opel Rekord betankt, der im Vergaser einen von 28 auf 26 verengten Luftkanal eingesetzt erhalten hatte. Das Fahrzeug verhielt sich im Stadtverkehr gefahren normal und zeigte keine merkbaren Veränderungen. Die CO-Abgaswerte lagen bei diesem über 3 Jahre in Betrieb
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Vl.-
befindlichen Wagen 1 % niedriger als vorher mit Superbenzin gemessen.
Beispiel 8
Ein handelsübliches Normalbenzin wurde mit folgenden Emulgatoren und Lösungsmitteln zu einem Treibstoff formiert:
1,2 % Linevol 91+3 Mol ÄO, 1,2 % Linevol 91+7 Mol ÄO, 0,6 % Kokosfettsäüreamid + 1 ÄO (die Emulgatoren in der gereinigten Form),
5 % Lösungsmittelgemisch (Methanol:Isobuta-
nol:2-Äthylhexanol = 84:1O:6), 67 % Benzin wurden gemischt und langsam mit
25 % Wasser zu einem niedrig-viskosen
Treibstoff verrührt, der wie in Beispiel 7 einsetzbar war, aber bei -10°C ein noch günstigeres Viskositätsverhalten zeigte.
Beispiel 9
Für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit Dieselmotor wurde folgender Treibstoff mit einem handelsüblichen Dieselöl eingestellt:
In 70,1 Teile Dieselöl wurden 2,6 Teile Nony!phenol mit 6 Mol Äthylenoxid (das
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ςιο
sich im Dieselöl löste, während das ungereinigte Produkt trübe blieb). 0,3 Teile Kokosfettsäureamid mit 1 Mol SO gelöst und
27 Teile Wasser einemulgiert.
Hiermit ließen sich einwandfreie Fahrergebnisse erzielen. Das Fettsäureamid-Derivat führt u.a. zu einem guten Rostschutz in Tank und Leitungen.
Beispiel 10
Eine Benzinemulsion aus
0,9 % nichtionischem Emulgator,
Cetyl-Stearyl-Alkohol mit 12 Mol Äthylenoxid
2,1 % Ricinolsäuremonoglycerid werden in 72 % Benzin gelöst. Sn die Lösung werden 25 % Wasser einemulgiert. Wenn der Emulgator ungewaschen eingesetzt wurde, zeigte eine 0,001 cm dicke Schichte nach 2 Stunden eine Licht absorption von 0,44 (λ.= 700 m,u) und nach 24 Stunden eine milchige, wasserreiche Schicht unten, die nach Umrühren etwa ähnlich ungüstige Werte wie oben in der Absorption zeigten.
Die Benzinemulsion mit gewaschenem Emulgator wies eine Absorption von 0,30 auf und bildete nach 24 Stunden nur wenige mm einer benzinreicheren Oberfläche. Nach dem Umrühren wurde eine Emulsion gleicher Absorption erhalten.
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Zur Auswirkung der Reinigung auf die Stabilität kann man auch folgende Vermischung heranziehen.
Der gleiche nichtionische Emulgator aus Cetyl-Stearylalkohol mit 12 Mol Äthylenoxid wurde zu 10 % in Dieselöl gelöst und zur Klarstellung wurden 0,5 cm Wasser zugegeben.
Der ungewaschene Emulgator zeigt eine bleibende Trübung, der gewaschene Emulgator löst sich klar auf.
Bei weiterer Emulgierung von 4,5 cm Wasser führt der ungewaschene Emulgator zu einer galertartigen, trüben, unbeständigen Emulsion. Der gewaschene Emulgator bildet in diesem System eine strukturviskose, beständige, klare Lösung mit Tyndall-Effekt, die mit den restlichen Komponenten zum Treibstoff vermischt werden kann.
Beispiel 11
Eine Treibstoff-Formulierung mit 72 % Normalbenzin, 0,9 % Kokosfettsäuremonoäthanolamid (technisches Gemisch aus der Herstellung aus 1 Mol Kokosfett mit 2 Mol Äthanolamin bei 160 - 1700C, ca. 5 Stunden umgesetzt), 2,1 % gereinigten, nichtionischen Emulgator aus Abietinsäure mit 12 Mol Äthylenoxid und 25 % Wasser einemulgiert. Man erhält einen dünnflüssigen, stabilen Treibstoff.
Le A 19 326
Ω 30026/0256
SÄ
a« -
Wird dagegen die Emulgierung mit Hilfe eines ungewaschenen Emulgators, der von der Herstellung und durch Umesterungsreaktionen her ca. 1O - 12 % Polyglykolether enthält vorgerommen, so wird eine Emul .on erhalten, die schon nach 15 Minuten ca. 20 % einer stark wasserhaltigen, milchigen Schicht unten absetzt. Wenn diese Schicht zuerst aus dem Fahrzeugtank abläuft und in den Vergaser gelangt, erfolgt keine Zündung mehr.
Le A 19 326
030026/0256

Claims (6)

Patentansprüche
1. Kraftstoffe für Verbrennungskraftmaschinen, die ^ Wasser, einen nichtionischen Emulgator und gegebenenfalls einen Alkohol enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte nichtionische Emulgator weniger als 1000 ppm Salzanteile und weniger als 1 Gew.-# Polyalkylenglykoläther enthält.
2. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, enthaltend
55 - 97 Gew.% eines Kohlenwasserstoffgemisches, ΊΟ wie es im allgemeinen als Benzin
oder als Dieselöl eingesetzt wird,
0,5 - 40 Gew.% Wasser (frei von anionischen rückstandsbildenden Salzen),
0-30 Gew.-% einwertiger Alkohole, gerad- oder verzweigtkettig von C ,.-Cg,
0,5-6 Gew.-96 eines von den Polyglykoläther- und Salzanteilen gereinigten nichtionischen Emulgators,
0,1 - 4,8 Gew,% eines Fettsäuremonoglycerids, eines Addukts von 1-3 Mol Äthylenoxid an
1 Mol eines Fettsäureamids oder eines Gemisches hiervon, oder eines Fettsäurepartialesters eines Polyalkohole .
3. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1 und 2, enthaltend als gereinigte nichtionische Emulgatoren Oxyäthylierungsprodukte von Alkoholen mit 8-22 C-Atomen, von Alkylglykolen-1,2, von Fettsäuren, Fettsäureamiden, Fettaminen, synthetischen Fettsäuren,
Le A 19 326
ORIGINAi. INSPECTED
030026/0258
285443?
22 -
Harzsäuren, Naphthensäuren, ferner von Alkylphenolen von Aralkylphenolen mit 1-30 Mol Äthylenoxid und/oder Propylenoxid, oder von Veresterungsprodukten von Fettsäuren mit Glycerin, oder von Polyalkoholen.
4. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1 - 3> in denen der nichtionische Emulgator dadurch von den Salz- und Polyalkylenglykoläther-Anteilen gereinigt worden ist, daß der nichtionische Emulgator in einem organischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel gelöst und mit Wasser und gegebenenfalls Säure(zur Neutralisation basischer Anteilegehandelt wurde, wonach die wäßrige Schicht abgetrennt und der Emulgator durch Entfernung des organischen Lösungsmittels in gereinigter Form gewonnen wurde.
5. Verfahren zur Herstellung von Wasser, einen nichtionischen Emulgator und gegebenenfalls einen Alkohol enthaltenden Kraftstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man für die in an sich bekannter Weise erfolgende Herstellung einen nichtionischen Emulgator einsetzt, der weniger als 1000 ppm Salzanteile und weniger als 1 Gew.-96 Polyalkylenglykoläther enthält.
6. Verwendung von Kraftstoffen gemäß Anspruch 1 für Ottomotoren, Dieselmotoren, Rotationskolbenmaschinen oder Turbinen.
Le A 19 326
030028/025$
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