SE510104C2 - Etanolbränsle och användning av ett tändförbättrande medel - Google Patents

Description

15 20 25 30 510104 2 ett ytaktivt medel, exempelvis blockpolymerer av alkylenoxider.

Den brittiska patentansökan A 2 143 846 beskriver användning av 0.005-0.05 viktprocent av en polyalkylenglykol som ett smörj- förbättrande medel i ett dieselbränsle baserat på metanol och/eller etanol.

Den brittiska patentansökan A 1 591 398 beskriver ett metanolbränsle innehållande minst 50 viktprocent metanol och som tändningsförbättrande medel en metanollöslig polyeter, som innehåller 4-400 oxyalkylenenheter härledda från etylenoxid och/eller propylenoxid, varvid oxyalkylenenheterna utgör minst 40 viktprocent av polyetern.

Det har nu överraskande visat sig att tändningen av ett vattenhaltigt etanolbaserat bränsle kan väsentligt för- bättras om en vattenlöslig addukt mellan en polyol med 3-10, företrädesvis 3-6 hydroxylgrupper och etylenoxid och/eller propylenoxid och med en molekylvikt av 350-10 000, företrädes- vis frân 450-5 000, användes som tändningsförbättrande medel.

Addukten har minst 3 hydroxylgrupper och försök har visat att adduktens närvaro i etanobränslet väsentligt förkortar tänd- fördröjningen i jämförelse med polyalkylenglykolföreningar enligt den europeiska patentansökan 403 516, vilken innehåller en eller två hydroxylgrupper. Eftersom addukten innehåller endast kol, väte och syre är de från miljösynpunkt lämpliga att förbränna.

Ett vattenhaltigt etanolbränsle enligt uppfinningen har formen av en lösning och innehåller 70-96%, företrädesvis 80-95 viktprocent etanol, 2-10 %, företrädesvis 3-6 viktprocent av vatten och 0.5-20%, företrädesvis 2-10 viktprocent av den vattenlösliga addukten.

Föredragna addukter är de som omfattas av formeln R(0(A),1H)m (I) där R är en kolvätegrupp som innehåller 0-3 funktionella eter-, aldehyd- och/eller ketogrupper och med 3-22, företrädesvis 3-12 10 15 20 25 30 510104 3 kolatomer, A är en etylenoxi och/eller propylenoxi, n är ett tal från 2-20, företrädesvis från 3-10 och m är ett tal från 3- 30, företrädesvis från 3-6. Antalet funktionella grupper i R är företrädesvis 0 eller 1. Gruppen (A)n utgöres företrädesvis av etylenoxienheter eller en blandning av etylenoxi- och propylen- oxienheter, varvid antalet etylenoxienheter är åtminstone 40, åtminstone 70 av det totala antalet A-grupper. Mest föredraget är A etylenoxi och antalet funktionella grupper i R är van- ligtvis 0 eller 1.

Addukterna kan framställas genom alkoxilering av en polyol med 3-10 hydroxylgrupper, såsom glycerol, trimetylol- propan, di(trimetylolpropan), pentaerytritol, sackarider, såsom glukos och sackaros, och reducerade sackarider, såsom sorbitol, i ett eller flera steg med etylenoxid, propylenoxid eller bårde etylenoxid och propylenoxid. Om polyolen bringas att reagera med både etylenoxid och propylenoxid kan de randomanlagras eller anlagras i två eller flera block. Etylenoxidaddukter, som baserats på de ovan nämnda polyolerna och med en molvikt av från 500-2 000 är utmärkta tändningsförbättrande medel för ett vattenhaltigt etanolbränsle. Företrädesvis är addukterna väsentligen fria från aska, d.v.s. halten aska är lägre än 0.2 viktprocent, för att minimera avsättningar i cylindrarna och den katalytiska avgasrenaren. I vanliga fall innehåller addukt- erna aska från den metallförening som användes som katalysator vid framställningen och dessa metallföreningar kan avlägsnas genom jonbyte eller genom utfällning följt av titrering. En annan metod att erhålla askfria polyalkylenglykoler är att använda organiska askfria katalysatorer vid framställningen.

Många addukter i enlighet med uppfinningen är lösliga i etanol, som innehåller mindre mängder vatten vid temperaturer ned till åtminstone -37°C. De vattenhaltiga etanolbränslen, som innehåller dessa addukter, kan användas vid denna temperatur och de uppvisar även väsentligt förbättrad 10 15 20 25 510104 4 tändning, när ingående luft förvärmts. Den tillsatta mängden av addukten kan varieras inom vida gränser beroende på temperatur- betingelserna och vilket bränsle som användes och konstruktion- en av dieselmotorn. Ett dieselbränsle, som anpassas efter en modern dieselmotor med ett högt kompressionsförhållande och/eller förvärmning av ingående luft, innehåller vanligen från 0.5-10%, företrädesvis från 1-8 viktprocent av addukten, medan andra dieselmotorer kan kräva högre mängder.

Förutom etanol, vatten och addukten kan bränslet enligt uppfinningen även innehålla ett antal konventionella additiv, såsom korrosionsinhibitorer, smörjförbättrande medel och denatureringsmedel.

Uppfinningen illustreras ytterligare av följande exempel.

Exempel 1-8 Olika etanolbränslen testades i en enclylindrig, överladdad laboratoriedieselmotor. Försöken utfördes vid ett motorvarvtal av 40 varv per sekund, en kompression av 20:1 och en belastning av ca 15%. Ingående luft förvärmdes till 160, 180 och 200°C. Fördröjningen av bränslets antändning bestämdes som den tid från bränslets insprutning (definierad som den tidpunkt när nålen i insprutningsventilen lyfts till 1/5 av fullt lyft) till förbränningens början (definierad som den tidpunkt när energifrigörelsehastigheten var 5 kJ/kg °vv).

De etanolbränslen som testades innehöll tre olika nivåer av tändningsförbättrare. Bränslenas sammansättning var som följer. 10 15 104 510 5 Dieselbränsle Komponenter, viktprocent Etanol Vatten Tändningsfördröjare I 94.0 .

II 91.3 .

III 88.8 .

De tändningsförbättrare enligt uppfinningen som testades var följande.

Exempel Exempel Exempel Exempel Exempel Exempel flmUlvlf-NNP Exempel Exempel 8 Jämförelse Glyceroletoxylat, molekylvikt 600 Glyceroletoxylat, molekylvikt 880 Trimetylolpropanetoxylat, molekylvikt 400 Trimetylolpropanetoxylat, molekylvikt 600 Trimetylolpropanetoxylat, molekylvikt 930 Di(trimety1olpropan)etoxylat, molekylvikt 1300 Sorbitoletoxylat, molekylvikt 980 Pentaerytritoletoxylat, molekylvikt 800 Polyetylenglykol, molekylvikt 600 Följande resultat erhölls. é 510104 wN.o vn.o ßv.o mm.o ß«.o mm.o Nv.o >w.c mm.o mmH0HmuEmh nN.o mN.o Hv.o mN.o m«.O Nw.o mn.o H>.o om.o m nm.o Hm.o m«.o >N.o vv.o mw.o mn.o Hß.o mæ.o ß mN.o Nn.o Nv.o æN.o Ow.o Hw.o mn.O Hw.o wæ.o w vN.o Nn.c vw.o mN.o Nw.o mm.o vn.o nm.o ææ.o m wN.o Nn.o ßv.O om.o Nv.O Nw.o nv.o ww.o Næ.o v mN.o cm.o mw.o nn.o Hw.o mm.o m<.o vm.o væ.o n wN.o æN.o nv.o wN.o H<.o mm.o wn.o nw.o Nw.o N n~.o Hmmëmxm HHH HH H HHH HH H HHH HH H 0Hm:mHm 9.03 0.02 9.03 .mama uwo:=xwmHHHHE .ocficflmuuuæuwvcflcucma OH 510104 7 Av resultaten framgår att addukterna i enlighet med uppfinningen är överlägsna jämförelseföreningen som tändnings- förbättrare i vattenhaltiga etanoldieselbränslen. Genom- snittsvärdena för samtliga tester var följande. 5 Exempel Tändningsfördröjning, millisekunder 1 0.463 2 0.449 3 0.472 4 0.478 10 5 0.465 6 0.450 7 0.476 8 0.478 Jämförelse 0.510 15

Claims (6)

5004 '11 g P A T E N T K R A V

1. Ett vattenhaltigt etanolbränsle i form av en lösning, kännetecknat därav, att det innehåller 70-96%, företrädesvis 80-95 viktprocent etanol, 2-10%, företrädesvis 3-6 viktprocent vatten och 0.5-20%, företrädesvis 2-15 viktprocent av en vattenlöslig addukt av en polyol med 3-10, företrädesvis 3-6 hydroxylgrupper och etylenoxid och/eller propylenoxid, varvid adduktens molekylvikt är från 350 till 10 000, företrädesvis från 450 till 5 000.

2. Bränsle i enlighet med krav 1, kännetecknat därav, att addukten har formeln R(O(A)§Um där R är en kolvätegrupp, som innehåller 0-3 funktionella grupper valda från gruppen bestående av etergruppen, aldehydgruppen och ketogruppen, och som har 3-22, företrädesvis 3-12 kolatomer, A är en etylenoxigrupp och/eller propylenoxigrupp, n är ett tal från 2-20, företrädesvis från 3-10 och m är ett tal från 3-10, företrädesvis från 3-6.

3. Bränsle i enlighet med krav 2, kännetecknat därav, att antalet funktionella grupper är 0.

4. Bränsle i enlighet med krav 2, kännetecknat därav, att antalet funktionella grupper är 1.

5. Bränsle i enlighet med något av kraven 1-4, kännetecknat därav, att A är etylenoxigruppen.

6. Användning av en addukt i enlighet med något av kraven 1-5 som tändförbättrande medel för ett vattenhaltigt etanolbränsle för dieselmotorer.