Uso de alcoholes en combustibles para motores de encendido por chispa.

El uso de al menos un alcohol C4 para aumentar la presión de vapor de un combustible para motores deencendido por chispa que comprende combustible de base y etanol en el que el uso del al menos el único alcohol C4se añade a un combustible que comprende combustible de base y etanol para producir una mezcla de combustibleresultante que comprende 15-50 % en volumen de combustible de base,

15-5 65 % en volumen de etanol y 15 a 50 %de alcohol C4.

Uso de alcoholes en combustibles para motores de encendido por chispa

La invención se refiere al uso de alcoholes en combustibles para motores de encendido por chispa y a la fabricación de combustibles para motores de encendido por chispa. Además de etanol, estos combustibles también comprenden alcoholes C4.

Los combustibles para motores de encendido por chispa son combustibles para motores que son adecuados para motores de encendido por chispa. Por lo general, contienen una mezcla de diferentes hidrocarburos con diferentes puntos de ebullición, que típicamente se encuentran dentro de un intervalo de 26 °C a 210 °C a presión atmosférica. Sin embargo, este intervalo no está específicamente predeterminado, y puede depender de la composición real de los hidrocarburos, de los aditivos y de otros componentes, así como de las condiciones ambientales. Típicamente, los componentes de hidrocarburos de los combustibles contienen hidrocarburos C4 a C10.

Los requisitos para los combustibles de encendido por chispa que se deben cumplir en su producción son múltiples. Son el resultado de las leyes y los reglamentos, de la cadena de distribución, y de su uso en el motor. A ellos se suman las condiciones específicas de producción y diferentes conceptos de conducción, que hacen una diferenciación del combustible de encendido por chispa en los diferentes tipos necesarios. En Alemania, los requisitos mínimos se imponen por decretos en la forma de Normas DIN. Estos deben ser identificables por la apropiada identificación en la estación de servicio. El Decreto sobre la Calidad de los Combustibles (Fuel Quality Decree) introducido en 1993 y actualizado en 2004 y 2006, ahora sólo permite combustibles que cumplan todos los requisitos de la Norma DIN EN228. En los EE.UU., las correspondientes especificaciones son impuestas por la norma ASTM 4814.

Con el fin de conseguir óptimas condiciones de conducción, el combustible debe cumplir con los diversos y diferentes requisitos del vehículo. En términos concretos, esto significa: Después de una noche larga y fría el motor debe arrancar tan fácilmente como lo hace en verano, es decir, como si el motor ya caliente se arrancase después de una breve parada intermedia. Además, el motor no debe detenerse cuando está al ralentí, y no debe trabajar en forma errática a cargas elevadas. Incluso bajo condiciones desfavorables no debe haber residuos que interfieran en el sistema de aspiración, en la cámara de combustión, o en el cárter de aceite.

El combustible debe adaptarse a estos diferentes, y en parte contradictorios, requisitos de tal manera que sea posible una interacción libre de problemas, fiable, y mutuamente beneficiosa. Los fabricantes de marcas en Alemania por lo tanto, mezclan lo que se conoce como "componentes sustitutos de aceite mineral", tales como alcoholes y éteres, a los combustibles de base en proporciones limitadas, así como sustancias químicas activas hasta 0, 5 por ciento en peso.

Se especifican los requisitos particulares para combustibles con contenidos de alcohol de 0 a 85 % en volumen de etanol, para su uso en lo que se conoce como vehículos de Combustible-Flexible. Con lo que se conoce como combustibles E85, con 70 a 85 % en volumen de etanol, son particularmente críticas las presiones de vapor para el comportamiento de arranque en frío. Se conocen combustibles con un alto contenido de alcohol, tal como etanol o mezclas de diferentes alcoholes. Se pueden citar a modo de ejemplo las Solicitudes de Documento de Patente de números HK106 428, US 2006/0137243, US 2004/0107634, y US 2004/123518.

También se sabe de mezclar una "super bencina" típica de refinería o una gasolina con un Índice de Octano-Investigación (también conocido como RON, del inglés Research Octane Number) de 95 en calidad de verano o de invierno con 70 a 85 % en volumen de bioetanol. Un proyecto de la especificación CWA 15293 de conformidad con el CEN Workshop Agreement de Mayo de 2005 y el Proyecto de Norma E DIN 51625 (Octubre de 2007, Beuth Verlag) recomienda un mínimo de presión de vapor de 35 kPa para los meses de verano (Clase A) y una presión de vapor de 50 kPa para los meses de invierno (Clase B) . Dependiendo de la presión de vapor de la súper bencina de base o del combustible de gasolina, una presión de vapor de la mezcla gasolina / etanol puede no corresponderse con el proyecto de la especificación. En estos casos, la concentración de etanol en la mezcla se debe ajustar hacia abajo. Esto es indeseable.

En el Documento de Patente de los EE.UU. de número 2007/256354 se describe una composición de combustible E85 que se ajusta a los límites aplicables para la presión de vapor mínima de la norma ASTM D 5798. Se añade isopentano al combustible para aumentar la presión de vapor.

El objeto de la invención es por tanto proporcionar un combustible con alta concentración de alcohol que presente una presión de vapor suficientemente alta, por ejemplo, una presión que cumpla la especificación. Esto está destinado a mejorar el comportamiento de arranque en frío, por ejemplo, para garantizar que el combustible presente un buen comportamiento de arranque en frío incluso bajo temperaturas de invierno.

Este objeto se resuelve mediante el uso de al menos un alcohol C4 según la Reivindicación 1.

El combustible de base es una gasolina convencional, por ejemplo, una gasolina sin plomo, por ejemplo, tal como la ofrecida en Alemania y en otras partes de Europa con un RON de 95.

Las normas mínimas para la gasolina sin plomo, que se ha estado ofreciendo en las estaciones de servicio desde 1984 como Normal, y, de forma adicional, desde 1985, como Euro-Super, y desde 1989 como SuperPlus, se especificaron en 1993 en la Norma Europea EN DIN 228. La composición de los combustibles de encendido por chispa procedentes de las refinerías alemanas en las cualidades Normal, Super, y Super-Plus, se encuentran, por ejemplo, en el Informe de Investigación DGMK 502-1 realizado por la German Scientific Association for Mineral Oil, Natural Gas, and Coals, (también conocido como DGMK) . En este análisis, se determinaron los componentes principales del combustible, en concreto tanto los valores medios, así como los intervalos. La base para este análisis fue el producto de invierno del invierno 2001/2002. En la presente invención se hace referencia expresamente a este informe. Específicamente, se determinó el contenido de 50 hidrocarburos con 3 a 6 átomos de carbono, de 51 compuestos aromáticos, y de 3 compuestos que contenían oxígeno. Además, se determinó el contenido total de todos los compuestos representativos con el mismo contenido de carbono en cada caso para todas las parafinas, naftenos, olefinas cíclicas y acíclicas, y compuestos aromáticos. Se ensayó de forma separada el contenido de 10 diolefinas y 15 compuestos aromáticos policíclicos. Los combustibles de encendido por chispa a los que se hace referencia procedían de 14 refinerías diferentes.

El combustible resultante según la invención contiene 15 a 50 % en volumen de tal combustible de base.

La inclinación de la gasolina a la evaporación -su volatilidad - es la condición central para su uso como un combustible de encendido por chispa, y al mismo tiempo es una característica esencial de calidad. Debido a que la gasolina es una mezcla de muchos hidrocarburos, ésta no tiene un punto de ebullición definido, sino un intervalo de ebullición, que se encuentra normalmente entre 30 °C y 200 °C.

El combustible según la invención comprende 15 a 65 % en volumen de etanol y 15 a 50 % en volumen de alcohol C4. En total, naturalmente, incluyendo cualesquiera otros componentes, si están presentes, se deriva siempre la suma total de 100 % en volumen.

En principio, debido a un alto contenido de alcoholes se alteran las propiedades del combustible en comparación con un combustible normal. Una de estas propiedades es, por ejemplo, la volatilidad.

La volatilidad se caracteriza por la curva de ebullición en una banda de temperatura de, en la mayoría de los casos, 30 a 200 °C, máximo desde 26 a 210 °C, y por la presión de vapor. La curva de ebullición describe la proporción de líquido evaporado a diferentes temperaturas; la presión de vapor es el resultado de los componentes del combustible que a una temperatura definida en un recipiente cerrado se convierten desde la fase fluida a la fase de vapor.

La función de "fracciones de gasolina evaporada / temperatura" proporciona lo que se... [Seguir leyendo]

1. El uso de al menos un alcohol C4 para aumentar la presión de vapor de un combustible para motores de encendido por chispa que comprende combustible de base y etanol en el que el uso del al menos el único alcohol C4 se añade a un combustible que comprende combustible de base y etanol para producir una mezcla de combustible resultante que comprende 15-50 % en volumen de combustible de base, 15-65 % en volumen de etanol y 15 a 50 % de alcohol C4.

2. El uso según la reivindicación 1, en el que dicha mezcla de combustible resultante comprende:

a 46 % en volumen de un combustible de base

a 60 % en volumen de etanol, y

a 50 % en volumen de alcohol C.

3. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha mezcla de combustible resultante comprende:

19, 5 a 44 % en volumen de un combustible de base

21 a 59, 5 % en volumen de etanol, y

21 a 49 % en volumen de alcohol C.

4. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el alcohol C4 es uno o más de n-butanol, butanol secundario, e isobutanol.

5. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que el alcohol C4 es isobutanol.

6. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el etanol es predominantemente de origen natural.

7. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el alcohol C4 es predominantemente de

origen natural.

8. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el combustible de base comprende predominantemente una mezcla de hidrocarburos con un número de átomos de carbono predominantemente de 4 a

12.

9. El uso según la reivindicación 8, en el que la mezcla de hidrocarburos comprende predominantemente parafinas, naftenos y compuestos aromáticos.

10. El uso según la reivindicación 8 ó la reivindicación 9, en el que el combustible de base comprende 0–15 % en volumen de éter.

11. El uso según la reivindicación 10 en el que éter el es metil terc butil éter y/o etil terc butil éter.

12. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el contenido de alcohol de la mezcla de combustible resultante es al menos 50 % en volumen.

13. El uso según la reivindicación 12, en el que el contenido de alcohol de la mezcla de combustible resultante es al menos 70 % en volumen.

14. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende fabricar un combustible, por la mezcla de una mezcla I, que comprende 15-30 % en volumen de un combustible de base .

7. 85 % en volumen de etanol con una mezcla II, que comprend.

3. 50 % en volumen de combustible de base y de 50 a 70 % en volumen de alcohol C4.