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BRPI1000817B1 - Combustível diesel a base de etanol - Google Patents

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BRPI1000817B1
BRPI1000817B1 BRPI1000817-9A BRPI1000817A BRPI1000817B1 BR PI1000817 B1 BRPI1000817 B1 BR PI1000817B1 BR PI1000817 A BRPI1000817 A BR PI1000817A BR PI1000817 B1 BRPI1000817 B1 BR PI1000817B1
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Abstract

combustível diesel a base de etanol. um combustível diesel a base de etanol, o qual compreende cerca de 60 até cerca de 90% de etanol, até cerca de 20%(v/v) de um éter de dialquila linear com um comprimento de cadeia de cerca de 10 até cerca de 40 assim como misturas do mesmo, e o até cerca de 30%(v/v) de acelerador de combustão.

Description

(54) Título: COMBUSTÍVEL DIESEL A BASE DE ETANOL (51) lnt.CI.: C10L 1/02; C10L 1/182; C10L 1/185; C10L 1/19; C10L 1/16 (30) Prioridade Unionista: 27/03/2009 DE 102009015347.0 (73) Titular(es): MAN TRUCK & BUS AG (72) Inventor(es): EBERHARD JACOB
Figure BRPI1000817B1_D0001
COMBUSTÍVEL DIESEL A BASE DE ETANOL.
Campo da invenção
A presente invenção refere-se a um combustível diesel a base de etanol.
Antecedentes da invenção
Etanol está sendo usado de forma crescente como um combustível para motores de ignição com faísca. O combustível para motor de ignição com faísca usado em Brasil é uma mistura de etanol e gasolina em diferentes proporções. E85, o qual consiste de 85% de etanol absoluto e 15% de gasolina, tem sido possível de se obter durante anos em Suécia.
Um combustível a base de etanol, entretanto, não tem sido até agora adequado para motores diesel, em particular por duas razoes. Primeiramente, a ignição espontânea é associada com um considerável atraso de ignição, o qual é um resultado do fato de o índice de cetano de etanol ser somente cerca de 8, enquanto índices de cetano superiores a 30 são requeridos para combustíveis diesel apropriados. Além disso, a velocidade de combustão depois da ignição é substancialmente menor que em combustíveis convencionais, o qual leva a perdas de eficiência.
É conhecido o aumento da taxa de compressão do motor diesel de cerca de 17 até 18 para cerca de 28 visando melhorar a ignição espontânea. Esta solução de motor, na qual um aumento da temperatura final ocorre, foi selecionada pela companhia Scania em Suécia. Contudo, ela leva ao aumento do esforço mecânico no motor, o qual finalmente pode ser somente evitado por uma redução de potência. Adicionalmente, um acelerador de ignição baseado em derivados de glicol de polietileno altamente moleculares, não voláteis, em uma quantidade de cerca de 3 até 7% (v/v) tem que ser adicionada ao E85. Este combustível diesel também tem a marca comercial de nome Etamax D. O uso de Etamax D leva, entretanto, a emissões de partículas indesejadas devido à adição dos derivativos de glicol de polietileno (SAE 2004-01-1987).
Figure BRPI1000817B1_D0002
O uso de etoxilato de glicerol como um acelerador de ignição de acordo com US 5,628,805 tem-se provado também desvantajoso em relação às emissões de partículas.
Um combustível baseado em etanol, contendo compostos de polialquileno glicol como um aperfeiçoador de ignição, é descrito em EP 0 403 516. Este combustível é, porém, não muito efetivo e também leva a emissões de partículas indesejadas.
Sumário da invenção
A invenção é baseada no objetivo de evitar as desvantagens acima, particularmente as emissões de partículas e de prover um combustível diesel a base de etanol, o qual pode ser usado em motores diesel convencionais.
O objetivo é alcançado por um combustível diesel a base de etanol, o qual compreende cerca de de 60 até cerca de 90% (v/v) de etanol, até cerca de 20% (v/v) de um éter de dialquila linear com um comprimento de cadeia de cerca de 10 até cerca de 40 e assim como misturas do mesmo, e de 0 até cerca de 30% por peso de acelerador de combustão. Consequentemente, um ou mais éteres de dialquila linear, que queima/queimam substancialmente sem emissões de partículas, é/são adicionados ao etanol. Somente podem ser produzidas partículas de compostos orgânicos não combustíveis, as quais podem ser eliminadas no catalisador de oxidação. As emissões de partículas do combustível diesel de acordo com a invenção estão abaixo de cerca de 5 mg/kWh nos ciclos de teste, preferivelmente abaixo de 2 mg/kWh nos ciclos de teste (ESC, ETC, WHDC (dieselnet.com)). O combustível diesel de acordo com a invenção pode ser usado em motores diesel convencionais e distingue-se por um atraso de ignição baixo, uma alta velocidade de combustão e um alto valor de aquecimento. O atraso de ignição preferivelmente não está acima de 8,5 ms e muito particularmente, preferivelmente, não acima de 8 ms. Além disso, o uso de um ou mais éteres de dialquila faz com que ele possa ser distribuído com um agente
Figure BRPI1000817B1_D0003
desnaturador. 0 combustível diesel de acordo com a invenção é um combustível diesel de alto valor em uma base biogênica.
O éter de dialquila linear está preferivelmente presente em uma quantidade de até cerca de 10% (v/v) , particularmente, de preferência em uma quantidade de até cerca de 5% (v/v). Como o éter de dialquila é o mais caro dos componentes contidos no combustível diesel de acordo com a invenção, é vantajoso usá-lo em quantidade tão pequena quanto possível.
Os éteres dialquila linear usados no combustível diesel de acordo com a invenção têm um comprimento de cadeia de cerca de 10 até cerca de 40. Quando se conta o comprimento de cadeia, o átomo de oxigênio é incluído. O comprimento de cadeia é, de preferência cerca de 10 até cerca de 30 e particularmente, de preferência, cerca de de 17 a cerca de 25. Éter dihetil, éter diheptil, éter dioctil, éter dinonil, éter didecil, éter diundecil, éter dilauril e éter dimiristil são particularmente adequados. Éter dioctil, éter didecil e éter dilauril são particularmente adequados já que são os mais econômicos de serem produzidos.
O éter de dialquila tem preferivelmente somente uma ligação de éter.
Prefere-se ademais que o éter de dialquila linear seja livre de grupos de álcool.
Os éteres de dialquila linear são, de preferência, de predominantemente cadeia reta, o qual significa ramificados no máximo um pouco, ou seja, contêm somente até três, vantajosamente até dois Ci~C4 grupos alcalinos. Os éteres de dialquila usados são preferivelmente usados como solubilizadores entre etanol e o acelerador de combustão, se o último é usado. A mistura é, preferivelmente, ainda possível a -20°C.
Etanol (absoluto) é usado em uma quantidade de cerca de até cerca de 95% (v/v), em particular, em uma quantidade de cerca de 65 até 85% (v/v) e
Figure BRPI1000817B1_D0004
particularmente, de preferência, em uma quantidade de cerca de 70 até cerca de 80% (v/v).
O acelerador de combustão está presente em uma quantidade de cerca de 0 até cerca de 30% (v/v) , preferivelmente em uma quantidade de cerca de 2 até cerca de 25% (v/v) . Em particular, o acelerador de combustão está presente em uma quantidade de cerca de 5 até cerca de 20% (v/v) , muito particularmente, de preferência, em uma quantidade de cerca de 5 até cerca de 50% (v/v). Isto tem a vantagem de que enquanto retidas as propriedades desejadas, o conteúdo do caro éter de dialquila pode ser reduzido.
O acelerador de combustão tem o objetivo de aumentar a velocidade de combustão depois da ignição. O acelerador de combustão adicionalmente aumenta o valor de aquecimento do combustível.
acelerador de combustão é preferivelmente selecionado de um grupo consistindo de combustíveis diesel ou componentes de combustível de motor de ignição com faísca.
Os combustíveis diesel são particularmente, de preferência, óleo vegetal hidrogenado, FAME, FAEE e misturas dos mesmos, já que estes podem ser misturados particularmente bem com etanol e também o éter de dialquila linear. O uso de FAME segundo DIN EN 12214 (2004), em particular éter metílico de óleo de semente de colza (RME) , éter metílico de óleo de palma (PME) e éter metílico de óleo de soja (SME) , é particularmente muito preferido, já que estes podem ser misturados particularmente bem com etanol e éter de dialquila linear e ainda aumentar o valor calorífico do combustível diesel de acordo com a invenção.
Componentes de combustível de motor de ignição com faísca, em particular, hexano éter ou éter de petróleo são também adequados, particularmente, como aceleradores de combustão.
Em uma concretização preferida, o combustível diesel de acordo com a invenção a base de etanol compreende cerca
Figure BRPI1000817B1_D0005
de 60 até cerca de 80% (v/v) de etanol, cerca de 2,5 até cerca de 15% (v/v) de éter de dialquila linear assim como misturas dos mesmos e cerca de 15% até cerca de 25% (v/v) de acelerador de combustão.
Partícularmente, o combustível diesel de acordo com a invenção a base de etanol compreende cerca de 65 até cerca de 75% (v/v) de etanol, cerca de 2,5 até cerca de 12,5% (v/v) de éter de dialquila linear e cerca de 17,5 até cerca de 22,5% (v/v) de acelerador de combustão.
Em uma concretização muito partícularmente preferida, o combustível diesel de acordo com a invenção a base de etanol compreende cerca de 75% (v/v) de etanol, cerca de 5% (v/v) de éter de dialquila linear e cerca de 20% (v/v) de acelerador de combustão.
Se não é usado um acelerador de combustão, o combustível diesel de acordo com a invenção a base de etanol preferivelmente compreende cerca de 70% (v/v) de etanol e cerca de 30% (v/v) de éter dialquila linear.
Exemplo 1 (exemplo comparativo)
O atraso de ignição e a velocidade de combustão do Etamax D comercial convencional foi medido por um analisador avançado de atraso de ignição de combustível (AFIDA) da companhia ASG, NeusãB (US 2007/0083319) (ver figura 1). A pressão de injeção foi de 800 bar, a temperatura de compartimento de 600°C, a pressão de compartimento de 50 bar, o período de injeção de 600 ms e a quantidade de injeção 22 mg.
O atraso de ignição esteve acima de 25 ms, em outras palavras, não aconteceu nenhuma ignição.
Exemplo 2:
Os combustíveis diesel de acordo com a invenção a base de etanol, dados abaixo, foram testados analogamente ao exemplo 1 (figura 2).
Tabela 1:
Número Etanol (absoluto) [%(v/v)] Éter de dialquila [%(v/v)] Acelerador combustão [%(v/v)] Atraso de ignição [MS]
1 70 dioctil Éter 7,5
Figure BRPI1000817B1_D0006
Éter 10 metílico de óleo de palma 20
2 70 didecil Éter 10 Éter metílico de óleo de soja 20 7,8
3 7 5 dilauril Éter 5 Éter metílico de óleo de soja 7,8
O atraso de ignição é reduzido em comparação com a técnica anterior (Etamax D) (Etamax D > 25 ms) . Além disso, tem-se o fato de que a velocidade de combustão é aumentada significativamente.
Exemplo 3:
Os combustíveis diesel de acordo com a invenção a base de etanol, dados abaixo, foram testados analogamente ao exemplo 1 (figura 3).
Tabela 2:
Número Etanol (absoluto) [%(v/v)] Éter de dialquila [%(v/v)] Acelerador combustão [%(v/v)] Atraso de ignição [MS]
1 70 dioctil Éter 10 Éter metílico de óleo de semente de colza 20 7,5
2 70 didecil Éter 10 Éter metílico de óleo de semente de colza 20 co
3 75 dilauril Éter 5 Éter metílico de óleo de semente de colza 7,8
Em comparação com a técnica anterior (Etamax D), o atraso de ignição é reduzido (Etamax D > 25 ms) . Além do qual tem-se o fato de que a velocidade de combustão é aumentada significativamente. A pressão aumenta e portanto, as velocidades de combustão são quando usados o didecil éter (2) e dilauril éter comparação com o dioctil éter (1).
Exemplo 4:
Analogamente ao exemplo 1, medições foram realizadas em misturas com aditivos de etanol com 70% (v/v) de etanol e mais altas 3) em
Figure BRPI1000817B1_D0007
30% (v/v) de éter. Os seguintes atrasos de ignição foram
então determinados:
dibutil éter > 15 ms
dihexil éter > 8,5 ms
dioctil éter > 7,9 ms
etileno glicol dietil éter > 15 ms
acetal dietilico formaldeído, 99,7% > 15 ms
tetrahidropirano anidro, 99% > 15 ms
n-butil etil éter, 99% > 15 ms
butil etil éter, 99% > 15 ms
peróxido de di-tert-butil [2%] > 15 ms
decanol 12,5 ms
THF > 15 ms
Este exemplo mostra que o acelerador de combustão pode,
opcionalmente, ser completamente dispensado.
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Claims (3)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Combustível diesel a base de etanol, caracterizado pelo- fato de compreender cerca de 60 a cerca de 8 0% de etanol, 2,5 a 15% (v/v) de um éter de dialquila linear com
    5 um comprimento de cadeia de cerca de 10 a cerca de 40 assim como misturas do mesmo, e 15 a cerca de 25%(v/v) de acelerador de combustão, onde o acelerador de combustão ser FAME.
  2. 2. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 1, 10 caracterizado pelo fato de o éter de dialquila linear ser presente em uma quantidade de a cerca de 10%(v/v), preferivelmente em uma quantidade de a cerca de 5%(v/v).
  3. 3. Combustível diesel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o
    15 acelerador de combustão ser presente em uma quantidade de
    cerca de 15 a cerca de 20% (v/v). 4. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o FAME ser um FAME segundo DIN ENV214 (2 004)“ ., - 20 5. Combustível diesel, de acordo com a reivindicação 4,
    caracterizado pelo fato de o FAME segundo DIM EN 14214 (2004) ser um Ester metílico de óleo de semente de colza, um éter metílico de óleo de soja ou um éter metílico de óleo de palma.
    25 6. Combustível diesel, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de o etanol ser presente em uma quantidade de cerca de 65 a cerca de 80%(v/v), preferivelmente em uma quantidade de cerca de 70% a cerca de 80%(v/v).
    Tempo [ms]
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