[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Mischung, umfassend
- (A) 5 bis 95 Gew.-% mindestens einer von der Komponente (B) verschiedenen öllöslichen
polaren Stickstoffverbindung, welche in der Lage ist, in Mitteldestillat-Brennstoffen
in der Kälte mit Paraffinkristallen wechselzuwirken, und ausgewählt ist unter Umsetzungsprodukten
einer aromatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder einer mit C8- bis C30-Kohlenwasserstoffresten substituierten Bernsteinsäure mit 2 Mol primärer oder sekundärer
Amine mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, und
- (B) 5 bis 95 Gew.-% einer Mischung zweier öllöslicher aliphatischer Verbindungen (B1)
und (B2), enthaltend jeweils mindestens eine geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder
Alkenylkette mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, erhältlich durch Umsetzung einer
aliphatischen Mono- oder Dicarbonsäure oder deren Derivaten mit Mono- oder Polyaminen
oder mit Alkoholen, wobei
(B1) Umsetzungsprodukte von aliphatischen α,β-Dicarbonsäuren mit 4 bis 300 Kohlenstoffatomen
oder deren Derivaten mit primären C8- bis C30-Alkyl- oder Alkenylmonoaminen und
(B2) öllösliche Säureamide aus Polyaminen mit 2 bis 1000 Stickstoffatomen mit C8- bis C30-Fettsäuren oder freie Carboxylgruppen enthaltenden fettsäureanalogen Verbindungen
darstellen,
zur Absenkung des Cloud Point ("CP") in Mitteldestillat-Brennstoffen, welche vor dem
Zusatz von Additiven einen CP-Wert von -8,0°C oder tiefer aufweisen, um mindestens
1,5°C gegenüber dem nicht-additivierten Mitteldestillat-Brennstoff bei einer Dosierung
der Mischung im Bereich von 50 bis 300 Gew.-ppm, wobei die CP-Werte jeweils im nicht-sedimentierten
Mitteldestillat-Brennstoff bestimmt werden, bei gleichzeitiger Nicht-Verschlechterung
des Ansprechverhaltens für die Absenkung des Cold Filter Plugging Point ("CFPP") bei
Zugabe von Kaltfließverbesserern.
[0002] Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine spezielle Mischung aus derartigen
Komponenten (A), (B1) und (B2) und inertem Verdünnungsmittel, welches ein Anteil an
bestimmten Alkanolen, Phenolen und/oder Carbonsäureestern enthält, sowie die Verwendung
dieser speziellen Mischung als Bestandteil von Additivkonzentraten für Mitteldestillat-Brennstoffe.
[0003] Mitteldestillat-Brennstoffe aus fossilem Ursprung, insbesondere Gasöle, Dieselöle
oder leichte Heizöle, die aus Erdöl gewonnen werden, haben je nach Herkunft des Rohöls
unterschiedliche Gehalte an Paraffinen, insbesondere n-Paraffinen. Bei tiefen Temperaturen
kommt es am Trübungspunkt oder Cloud Point ("CP") zur beginnenden Ausscheidung fester
Paraffine, die überwiegend oder ausschließlich aus n-Paraffinen bestehen. Bei weiterer
Abkühlung bilden die plättchenförmigen n-Paraffinkristalle eine Art von "Kartenhausstruktur"
und der Mitteldestillat-Brennstoff stockt, obwohl sein überwiegender Teil noch flüssig
ist. Durch die ausgefallenen n-Paraffine im Temperaturbereich zwischen Trübungspunkt
(Cloud Point) und Stockpunkt (Pour Point, "PP") wird die Fließfähigkeit der Mitteldestillat-Brennstoffe
erheblich beeinträchtigt; die Paraffine verstopfen Filter und verursachen eine ungleichmäßige
oder völlig unterbrochene Brennstoffzufuhr zu den Verbrennungsaggregaten. Ähnliche
Störungen treten bei leichten Heizölen auf.
[0004] Es ist seit langem bekannt, dass durch geeignete Zusätze das Kristallwachstum der
n-Paraffine in Mitteldestillat-Brennstoffen modifiziert werden kann. Gut wirksame
Additive verhindern, dass Mitteldestillat-Brennstoffe bei Temperaturen wenige Grade
Celsius unterhalb der Temperatur, bei welcher die ersten Paraffinkristalle auskristallisieren,
bereits fest werden. Statt dessen werden feine, gut kristallisierende, separate Paraffinkristalle
gebildet, welche Filter in Kraftfahrzeugen und Heizungsanlagen passieren oder zumindest
einen für den flüssigen Teil der Mitteldestillate durchlässigen Filterkuchen bilden,
so dass ein störungsfreier Betrieb sichergestellt ist. Die Wirksamkeit der Fließverbesserer
wird nach der europäischen Norm EN 116 indirekt durch Messung des Cold Filter Plugging
Point ("CFPP") ausgedrückt.
[0005] Als Kaltfließverbesserer oder Middle Distillate Flow Improvers ("MDFI") werden seit
langem beispielsweise Ethylen-Vinylcarboxylat-Copolymere eingesetzt. Ein Nachteil
dieser Additive liegt darin, dass die ausgefallenen Paraffinkristalle aufgrund ihrer
gegenüber dem flüssigen Teil höheren Dichte dazu neigen, sich beim Lagern mehr und
mehr am Boden des Behälters abzusetzen. Dadurch bildet sich im oberen Behälterteil
eine homogene paraffinarme Phase und am Boden eine zweiphasige paraffinreiche Schicht.
Da sowohl in den Fahrzeugtanks als auch in Lager- oder Liefertanks der Mineralölhändler
der Abzug des Kraft- bzw. Brennstoffes meist wenig oberhalb des Behälterbodens erfolgt,
besteht die Gefahr, dass die hohe Konzentration an festen Paraffinen zu Verstopfungen
von Filtern und Dosiereinrichtungen führt. Diese Gefahr wird um so größer, je weiter
die Lagertemperatur die Ausscheidungstemperatur der Paraffine - also den Cloud Point
- unterschreitet, da die ausgeschiedene Paraffinmenge mit sinkender Temperatur zunimmt.
Insbesondere können auch Anteile an Biodiesel diese unerwünschte Neigung des Mitteldestillat-Brennstoffes
zur Paraffinsedimentation verstärken.
[0006] Durch den zusätzlichen Einsatz von Cloud Point Depressants und/oder Paraffindispergatoren
können diese Probleme verringert werden. Insbesondere durch den Einsatz von Cloud
Point Depressants kann der Temperaturbereich, in dem Mitteldestillat-Kraftstoffe problemlos
genutzt werden können, zu tieferen Temperaturen hin erweitert werden.
[0007] Im Zuge abnehmender Welterdölreserven und der Diskussion um die die Umwelt beeinträchtigenden
Konsequenzen des Verbrauchs fossiler und mineralischer Brennstoffe steigt das Interesse
an alternativen, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Energiequellen. Dazu gehören
insbesondere native Öle und Fette pflanzlichen oder tierischen Ursprungs. Dies sind
insbesondere Triglyceride von Fettsäuren mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen, die zu Niedrigalkylestern
wie Methylestern umgesetzt werden. Diese Ester werden allgemein auch als "FAME" (Fatty
Acid Methyl Ester) bezeichnet. Mischungen dieser FAME mit Mitteldestillaten besitzen
ein schlechteres Kälteverhalten als diese Mitteldestillate alleine. Insbesondere erhöht
die Zugabe der FAME die Tendenz zur Bildung von Paraffinsedimenten.
[0008] In der
WO 2007/147753 (1) wird eine Mischung aus 5 bis 95 Gew.-% mindestens einer polaren öllöslichen Stickstoffverbindung,
welche in der Lage ist, in Kraftstoffen in der Kälte ausgefallene Paraffinkristalle
ausreichend zu dispergieren, 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines öllöslichen Säureamids
aus Polyaminen mit 2 bis 1000 Stickstoffatomen und C
8- bis C
30-Fettsäuren oder freie Carboxylgruppen enthaltenden fettsäureanalogen Verbindungen
und 0 bis 50 Gew.-% mindestens eines öllöslichen Umsetzungsproduktes aus α,β-Dicarbonsäuren
mit 4 bis 300 Kohlenstoffatomen oder deren Derivaten und primären Alkylaminen, sowie
die Verwendung dieser Mischung als Zusatz zu Kraftstoffen zur Verbesserung des Kaltfließverhaltens,
insbesondere in der Funktion als Paraffindispergator, beschrieben. Sowohl in Mitteldestillat-Kraftstoffen,
die vollständig fossilen Ursprungs sind, als auch in Biodiesel-Anteile enthaltenden
Mitteldestillat-Kraftstoffen wird mit dieser Mischung eine Absenkung der CP-Werte
und/oder CFPP-Werte in der Kraftstoff-Bodenphase nach Sedimentation beobachtet. Die
CP- und CFPP-Werte werden dabei aus dem nicht-sedimentierten Gesamt-Kraftstoff und
in einem Kurzzeit-Sedimentationstest aus der 20 Vol.-% Bodenphase bestimmt. Explizit
veranschaulicht wird die Wirkung dieser Mischung nur an deutschen Winterdiesel-Kraftstoffen
mit CP-Werten der nicht-additivierten Kraftstoffen von -5,9°C bis -7,4°C (bestimmt
nach ISO 3015), welche nach Zugabe dieser Mischung unverändert bleiben (bei jeweiliger
Bestimmung des CP-Wertes aus dem nicht-sedimentierten Kraftstoff) und nur in der Kraftstoff-Bodenphase
nach Sedimentation eine Absenkung erfahren. Als polare öllösliche Stickstoffverbindungen
werden in (1) beispielsweise das Umsetzungsprodukte aus 1 Mol Ethylendiamintetraessigsäure
und 4 Mol hydriertem Ditalgfettamin, das Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Phthalsäureanhydrid
und 2 Mol hydriertem oder nicht hydriertem Ditalgfettamin oder das Umsetzungsprodukt
von 1 Mol eines Alkenylspirobislactons mit 2 Mol hydriertem oder nicht hydriertem
Ditalgfettamin genannt. Die in (1) beschriebene Mischung kann dem Kraftstoff unverdünnt
oder in einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel zugesetzt werden.
[0009] Aus der
WO 2007/131894 (2) sind kältestabilisierte Brennstoffölzusammensetzungen mit einem Gehalt an Kaltfließverbesserern,
Detergens-Additiven und Kältestabilisierungsverstärkern bekannt. Als Kältestabilisierungsverstärker
wird vor allem das Halbamid aus Maleinsäure und Tridecylamin empfohlen. Diese Kältestabilisierungsverstärker
senken insbesondere den durch die Detergentien angehobenen oder nicht mehr ausreichend
erniedrigten CFPP-Wert und/oder CP-Wert wieder ab. Als Kaltfließverbesserer werden
beispielsweise das Umsetzungsprodukte aus 1 Mol Ethylendiamintetraessigsäure und 4
Mol hydriertem Ditalgfettamin, das Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Phthalsäureanhydrid
und 2 Mol hydriertem oder nicht hydriertem Ditalgfettamin oder das Umsetzungsprodukt
von 1 Mol eines Alkenylspirobislactons mit 2 Mol hydriertem oder nicht hydriertem
Ditalgfettamin genannt. Die in (2) beschriebenen Brennstoffölzusammensetzungen können
neben weiteren üblichen Coadditiven unter anderem nicht näher spezifizierte Lösungsvermittler
enthalten.
[0010] In der
WO 03/042336 (3) werden Mischungen aus einem Ester eines alkoxylierten Polyols und einem polaren
stickstoffhaltigem Paraffindispergator, beispielsweise einem Umsetzungsprodukt eines
Alkenylspirobislactons mit einem Amin, einem Amid oder Ammoniumsalz einer Aminoalkylenpolycarbonsäure
wie Ethylendiamintetraessigsäure oder Nitrilotriessigsäure oder einem Amid einer Dicarbonsäure
wie Phthalsäure, als Additive für schwefelarme Mineralöldestillate beschrieben. Diesen
Mischungen können Lösungsvermittler wie 2-Ethylhexanol, Decanol, iso-Decanol oder
iso-Tridecanol zugesetzt werden.
[0011] Aus der
EP-A 1 746 147 (4) sind Copolymere, die neben ethylenisch ungesättigten Estern von Dicarbonsäuren
wenigstens ein Olefin sowie gegebenenfalls das Anhydrid einer ethylenisch ungesättigten
Dicarbonsäure einpolymerisiert enthalten, als Cloud Point Depressants zur Erniedrigung
des CP-Wertes von Brennstoffölen und Schmierstoffen bekannt.
[0012] Die
EP-A 0 413 279 (5) offenbart die Verwendung einer öllöslichen polaren Stickstoffverbindung, welche
aus 1 Mol Dodecenylspirolacton und 2 Mol Talgfettamin oder Ditalgfettamin erhältlich
ist, in Mitteldestillat-Brennstoffen zur Absenkung des Cloud Point bei gleichzeitiger
Nicht-Verschlechterung des Ansprechverhaltens für die Absenkung des Cold Filter Plugging
Point bei der Zugabe von Kaltfließverbesserern.
[0013] Es bestand die Aufgabe, Produkte als leistungsfähigere Cloud Point Depressants zur
Verfügung zu stellen, welche ein verbessertes Kaltfließfähigkeitsverhalten von solchen
Mitteldestillat-Brennstoffen, die vor der Zugabe von Additive bereits einen relativ
niedrigen CP-Wert von -8,0°C oder tiefer aufweisen, gewährleisten, indem sie den Cloud
Point ("CP"), bestimmt im nicht-sedimentierten Mitteldestillat-Brennstoff, bei üblichen
Dosierraten effizient - d.h. um mindestens 1,5°C - gegenüber dem nicht-additivierten
Brennstoff absenken, ohne dabei gleichzeitig das Ansprechverhalten für die Absenkung
des Cold Filter Plugging Point ("CFPP") bei Zugabe von Kaltfließverbesserern zu verschlechtern,
wie es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Cloud Point Depressants - so auch
bei denen in Dokument (4) beschriebenen - zumeist der Fall ist.
[0014] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die eingangs definierte Verwendung der Mischung,
welche die Komponenten (A), (B1) und (B2) umfasst, gelöst.
[0015] Vorzugsweise wird mit der Mischung aus (A), (B1) und (B2) der CP-Wert im Mitteldestillat-Brennstoff
um mindestens 1,8°C, insbesondere um mindestens 2,3°C, vor allem um mindestens 2,6°C,
gegenüber dem nicht-additivierten Mitteldestillat-Brennstoff bei einer Dosierung der
Mischung im Bereich von 150 bis 250 Gew.-ppm, jeweils bestimmt im nicht-sedimentierten
Mitteldestillat-Brennstoff, abgesenkt, wobei das Ansprechverhalten für die Absenkung
des CFPP-Wertes bei vorheriger oder nachträglicher zusätzlicher Zugabe von Kaltfließverbesserern
wie üblichen MDFI, beispielsweise Ethylen-Vinylcarboxylat-Copolymeren, nicht nur nicht
verschlechtert sondern in der Regel gegenüber dem Mitteldestillat-Brennstoff, der
nur die Kaltfließverbesserer enthält, verbessert wird, und zwar normalerweise durch
eine weitere Absenkung der CFPP-Werte um mindestens 2°C, insbesondere um mindestens
3°C, vor allem um mindestens 4°C.
[0016] Im Gegensatz zu der im Stand der Technik angeführten Bestimmungsmethode für die CP-
und CFPP-Werte durch Kurzzeit-Sedimentationstests und Messungen aus der 20 Vol.-%
Bodenphase - wie in (1) bis (3) beschrieben - legt die vorliegende Erfindung den nicht-sedimentierten
Gesamt-Mitteldestillat-Brennstoff der Messung der anwendungstechnisch aussagekräftigen
CP- und CFPP-Werte zugrunde und gibt damit die für Raffinerien relevanten, aus Praxisgründen
nach oben streng begrenzten CP-Werte des Brennstoffes an.
[0017] Die öllöslichen polaren Stickstoffverbindungen der Komponente (A), welche - außerhalb
des Kontextes der vorliegenden Erfindung für sich allein - in der Lage sind, in Mitteldestillat-Brennstoffen
in der Kälte ausgefallene Paraffinkristalle ausreichend, d.h. gemäß den Praxisanforderungen
der Mineralölindustrie, zu dispergieren, können sowohl ionischer als auch nicht ionischer
Natur sein und besitzen vorzugsweise wenigstens zwei aminische Stickstoffreste mit
jeweils einem C
8- bis C
40-Kohlenwasserstoffrest als Substituent am Stickstoffatom. Diese Stickstoffreste können
auch quaternisiert, das heißt in kationischer Form, vorliegen. Beispiele für solche
Stickstoffverbindungen sind Ammoniumsalze und/oder Amide, die durch die Umsetzung
wenigstens eines mit wenigstens einem Kohlenwasserstoffrest substituierten Amins mit
einer Carbonsäure mit 2 Carboxylgruppen bzw. mit einem geeignetem Derivat davon erhältlich
sind. Vorzugsweise enthalten die Amine wenigstens einen linearen C
8- bis C
40-Alkylrest.
[0018] Die Komponente (A) stellt Umsetzungsprodukte von Dicarbonsäuren wie Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure,
Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure, Cyclopentan-1,2-dicar-bonsäure, Naphthalindicarbonsäuren
wie Naphthalin-1,2-dicarbonsäure, Naphthalin-1,4-dicarbonsäure, Naphthalin-1,5-dicarbonsäure
und Naphthalin-1,8-dicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure sowie
mit langkettigen Kohlenwasserstoffresten wie Octyl, 2-Ethylhexyl, Nonyl, iso-Nonyl,
Decyl, 2-Propylheptyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, iso-Tridecyl, Tetradecyl, Hexadecyl,
Octadecyl oder Eicosyl substituierte Bernsteinsäuren dar. Hierbei werden die aufgeführten
aromatischen Dicarbonsäure besonders bevorzugt.
[0019] Die primären und sekundären Amine mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen als jeweilige
Umsetzungspartner für die Dicarbonsäuren zur Bildung der Komponente (A) sind üblicherweise
Monoamine, insbesondere aliphatische Monoamine. Diese primären und sekundären Amine
können aus einer Vielzahl von Aminen ausgewählt sein, die - gegebenenfalls miteinander
verbundene - Kohlenwasserstoffreste tragen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind
diese Amine sekundären Amine und weisen die allgemeine Formel HNR
2 auf, in der die beiden Variablen R unabhängig voneinander jeweils geradkettige oder
verzweigte C
8- bis C
30-Alkyl- oder -alkenylreste, insbesondere C
14-bis C
24-Alkylreste, vor allem C
16- bis C
20-Alkylreste, bedeuten. Diese längerkettigen Alkyl- bzw. -alkenylreste sind vorzugsweise
geradkettig oder nur in geringem Grade verzweigt. In der Regel leiten sich die genannten
sekundären Amine hinsichtlich ihrer längerkettigen Alkyl- bzw. alkenlyreste von natürlich
vorkommenden Fettsäure bzw. von deren Derivaten ab. Vorzugsweise sind die beiden Reste
R gleich. Geeignete primäre Amine sind beispielsweise Octylamin, 2-Ethylhexylamin,
Nonylamin, Decylamin, 2-Propylheptyl, Undecylamin, Dodecylamin, Tridecylamin, iso-Tridecylamin,
Tetradecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin (Stearylamin), Oleylamin oder Behenylamin.
Geeignete sekundäre Amine sind beispielsweise Dioctadecylamin (Distearylamin) und
Methylbehenylamin. Geeignet sind auch Amingemische, insbesondere großtechnisch zugängliche
Amingemische wie Fettamine oder hydrierte oder nicht hydrierte Tallamine, beispielsweise
hydriertes oder nicht hydriertes Talgfettamin, wie sie beispielsweise in
Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Auflage, im Kapitel "Amines, aliphatic" beschrieben werden.
[0020] Im übrigen können die oben genannten langkettigen sekundären Amine wie Distearylamin
auch in freier, d.h. nicht mit einer Carboxyl-Funktion umgesetzten Form Bestandteil
von als Additivkonzentrate für Mitteldestillat-Brennstoffe geeigneten Mischungen sein.
[0021] Als typische Beispiele für die Komponente (A) seien die N,N-Dialkylammoniumsalze
von 2-N',N'-Dialkylamidobenzoaten, beispielsweise das Reaktionsprodukt aus 1 Mol Phthalsäureanhydrid
und 2 Mol Ditalgfettamin, wobei letzteres hydriert oder nicht hydriert sein kann,
genannt.
[0022] Weiterhin sind die öllöslichen polaren Stickstoffverbindungen (A) in einer bevorzugten
Ausführungsform Amide, Amidammoniumsalze oder Ammoniumsalze, in denen keine, eine
oder mehrere Carbonsäuregruppen in Amidgruppen übergeführt worden sind. Die oben genannten
sekundären Amine können mittels Amid-strukturen oder in Form der Ammoniumsalze an
die Dicarbonsäuren gebunden sein, auch kann nur ein Teil als Amidstrukturen und ein
anderer Teil als Ammoniumsalze vorliegen. Vorzugsweise liegen nur wenige oder keine
freien Säuregruppen vor. Vorzugsweise liegen derartige Umsetzungsprodukte von Dicarbonsäuren
mit sekundären Aminen als gemischte Amid-Ammoniumsalze vor.
[0023] Den öllöslichen aliphatischen Verbindungen der Komponente (B) liegen als Carbonsäure-Bausteine
vorzugsweise aliphatische Mono- oder Dicarbonsäuren zugrunde. Die genannten Dicarbonsäuren
weisen bezüglich der Stellung der beiden Carboxyl-Funktionen typischerweise eine a,β-Struktur
auf. Als Monoamine können der Komponente (B) primäre oder sekundäre Monoamine mit
1 bis 30 Kohlenstoffatome, deren Kohlenwasserstoffreste Alkyl-, Alkenyl- oder Cycloalkylsubstituenten
sind, zugrunde liegen. Als Polyamine können der Komponente (B) solche mit 2 bis 1000,
insbesondere 2 bis 500, vor allem 2 bis 100 Stickstoffatomen im Moleküle zugrunde
liegen; als Kohlenwasserstoffreste und -brü-ckenglieder kommen hierbei vorzugsweise
entsprechende Alkyl- und Alkenyl- bzw. Alkylen- und Alkenylen-Reste in Betracht. Als
Alkohole können aliphatische oder cycloaliphatische Mono-, Di- oder Polyalkohole mit
1 bis 30 Kohlenstoffatomen zugrunde liegen. Die öllöslichen aliphatischen Verbindungen
der Komponente (B) sind somit in der Regel Carbonsäureamide, Carbonsäurehalbamide,
Carbonsäureimide oder Carbonsäureester. In jedem Fall muß mindestens ein Baustein
in der Komponente (B) - sei es der Carbonsäure-, der Amin- oder der Alkohol-Baustein
- eine oder mehrere geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylketten mit mindestens
8, insbesondere 14, vor allem 16 Kohlenstoffatomen aufweisen.
[0024] Die den öllöslichen Umsetzungsprodukten der Komponente (B1) zugrundeliegenden α,β-Dicarbonsäuren,
welche 4 bis 300, insbesondere 4 bis 75, vor allem 4 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen,
sind beispielsweise Bernsteinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Derivate hiervon,
die an der verbrückenden Ethylen- bzw. Ethenylen-Gruppe kürzer- oder längerkettige
Hydrocarbyl-Substitutenten aufweisen können, welche Heteroatome und/oder funktionelle
Gruppen enthalten bzw. tragen können. Für die Umsetzung mit den primären Alkyl- bzw.
Alkenylaminen werden diese in der Regel in Form der freien Dicarbonsäure oder deren
reaktiver Derivate eingesetzt. Als reaktive Derivate können hier Carbonsäurehalogenide,
Carbonsäureester oder insbesondere Carbonsäureanhydride eingesetzt werden.
[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die öllösliche aliphatische Verbindung (B1)
ein Umsetzungsprodukt aus Maleinsäureanhydrid und primären C
9- bis C
15-Alkylaminen.
[0026] Die den öllöslichen Umsetzungsprodukten der Komponente (B1) zugrunde liegenden primären
Alkylamine sind üblicherweise mittelkettige oder langkettige Alkyl- bzw. Alkenylmonoamine
mit vorzugsweise 8 bis 30, insbesondere 8 bis 22, vor allem 9 bis 15 Kohlenstoffatomen
und linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffkette,
beispielsweise Octyl-, Nonyl-, iso-Nonyl-, Decyl-, Undecyl-, Tridecyl-, iso-Tridecyl-,
Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl- oder Oleylamin sowie
Gemische solcher Amine. Sollen als derartige primäre Alkyl- bzw. Alkenylamine natürlich
vorkommende Fettamine eingesetzt werden, eignen sich vor allem Kokosamin, Talgfettamin,
Oleylamin, Arachidylamin oder Behenylamin sowie Gemische hieraus. Die Umsetzungsprodukte
der Komponente (B1) liegen üblicherweise - je nach Stöchiometrie und Reaktionsführung
- als Halb- oder Bisamide der Dicarbonsäure vor; sie können auch untergeordnete Menge
an entsprechenden Ammoniumsalzen enthalten.
[0027] Ein typisches Beispiel für ein öllösliches Umsetzungsprodukt der Komponente (B1)
ist das Umsetzungsprodukt von 1 Mol Maleinsäureanhydrid mit 1 Mol iso-Tridecylamin,
welches überwiegend als Halbamid der Maleinsäure vorliegt.
[0028] Die den öllöslichen Säureamiden der Komponente (B2) zugrundeliegenden Polyamine können
entweder strukturell eindeutig definierte niedermolekulare "Oligo"amine oder Polymere
mit bis zu 1000, insbesondere bis zu 500, vor allem bis zu 100 Stickstoffatomen im
Makromolekül sein. Bei letzteren handelt es sich dann üblicherweise um Polyalkylenimine,
beispielsweise Polyethylenimine, oder Polyvinylamine.
[0029] Die genannten Polyamine werden mit C
8- bis C
30-Fettsäuren, insbesondere C
16- bis C
20-Fettsäuren, oder freie Carboxylgruppen enthaltenden fettsäureanalogen Verbindungen
zu den öllöslichen Säureamiden (B2) umgesetzt. Anstelle der freien Fettsäuren können
zur Umsetzung prinzipiell auch reaktive Fettsäurederivate wie die entsprechenden Ester,
Halogenide oder Anhydride verwendet werden.
[0030] Die Umsetzung der Polyamine mit den Fettsäure zu den öllöslichen Säureamiden der
Komponente (B2) erfolgt vollständig oder partiell. Im letzteren Fall liegen meist
untergeordnete Anteile des Produktes üblicherweise in Form von entsprechenden Ammoniumsalzen
vor. Die Vollständigkeit der Umsetzung zu den Säureamiden lässt sich in der Regel
jedoch durch die Umsetzungsparameter steuern.
[0031] Als für die Umsetzung zu den Säureamiden der Komponente (B2) geeignete Polyamine
sind beispielsweise zu nennen: Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin,
Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylentriamin, Tripropylentetramin,
Tetrapropylenpentamin, Pentapropylenhexamin, Polyethylenimine eines mittleren Polymerisationsgrades
(entsprechend der Anzahl der Stickstoffatome) von z. B. 10, 35, 50 oder 100 sowie
Polyamine, die durch Umsetzung von Oligoaminen (unter Kettenverlängerung) mit Acrylnitril
und anschließende Hydrierung gewonnen wurden, z. B. N,N'-Bis-(3-aminopropyl)-ethylenediamin.
[0032] Als für die Umsetzung zu den Säureamiden der Komponente (B2) geeignete Fettsäuren
kommen reine Fettsäuren sowie technisch übliche Fettsäuregemische in Betracht, die
beispielsweise Stearinsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Ölsäure, Linolsäure und/oder
Linolensäure enthalten. Von besonderem Interesse sind hierbei natürlich vorkommende
Fettsäuregemische, beispielsweise Talgfettsäure, Kokosölfettsäure, Tranfettsäure,
Kokospalmkernölfettsäure, Sojaölfettsäure, Rübölfettsäure, Erdnussölfettsäure oder
Palmölfettsäure, welche als Hauptkomponenten Ölsäure und Palmitinsäure enthalten.
[0033] Beispiele für freie Carboxylgruppen enthaltenden fettsäureanalogen Verbindungen,
die ebenfalls zur Umsetzung mit den genannten Polyaminen zu den Säureamiden der Komponente
(B2) geeignet sind, sind Monoester langkettiger Alkohole von Dicarbonsäuren wie Talgfettalkoholmaleinsäurehalbester
oder Talgfettalkoholbernsteinsäurehalbester oder entsprechende Glutar- oder Adipinsäurehalbester.
[0034] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die öllösliche aliphatische Verbindung (B2)
ein öllösliches Säureamid aus aliphatischen Polyaminen mit 2 bis 6 Stickstoffatomen
und C
16- bis C
20-Fettsäuren, wobei alle primären und sekundären Aminofunktionen der Polyamine in Säureamidfunktionen
übergeführt sind.
[0035] Ein typisches Beispiel für ein öllösliches Säureamid der Komponente (B2) ist das
Umsetzungsprodukt von 3 Mol Ölsäure mit 1 Mol Diethylentriamin.
[0036] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäß verwendete
Mischung als zusätzliche Komponente mindestens ein inertes polares Verdünnungsmittel
(C) ausgewählt unter C
8- bis C
30-Alkanolen, arylsubstituierten C
1- bis C
6-Alkanolen, C
6- bis C
20-Phenolen, Monocarbonsäure-monoalkylestern mit mindestens einer Hydrocarbylkette mit
8 bis 30 Kohlenstoffatomen und Dicarbonsäure-dialkylestern mit mindestens einer Hydrocarbylkette
mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen in einer für die weitere Absenkung des Cloud Point
wirksamen Menge. Derartige inerte polare Verdünnungsmittel bewirken nämlich in vielen
Fällen bei Kombination mit den Komponenten (A), (B1) und (B2) eine weitere oder eine
verstärkte Absenkung des Cloud Point in Mitteldestillat-Brennstoffen, ohne dabei das
Ansprechverhalten für die Absenkung des Cold Filter Plugging Point bei Zugabe von
Kaltfließverbesserern zu verschlechtern.
[0037] Als C
8- bis C
30-Alkanole kommen für die Komponente (C) beispielsweise in Betracht: n-Octanol, 2-Ethylhexanol,
n-Nonanol, iso-Nonanol, n-Decanol, 2-Propylheptanol, n-Undecanol, n-Dodecanol, n-Tridecanol,
iso-Tridecanol, n-Tetradecanol, n-Pentadecanol, n-Hexadecanol, n-Heptadecanol, n-Octadecanol,
n-Nonadecanol und Eicosanol. Besonders gute Wirkung zeigen hiervon die verzweigten
Alkanole 2-Ethylhexanol, iso-Nonanol, 2-Propylheptanol, iso-Tridecanol sowie die linearen
Alkanole n-Heptadecanol und n-Octadecanol.
[0038] Als arylsubstituierten C
1- bis C
6-Alkanole kommen für die Komponente (C) beispielsweise in Betracht: Benzylalkohol,
2-Phenylethanol, 3-Phenylpropanol, 4-Phenylbutanol und 6-Phenylhexanol.
[0039] Als C
6- bis C
20-Phenole kommen für die Komponente (C) beispielsweise in Betracht: unsubstituiertes
Phenol, α-Naphthol, β-Naphthol, o-, m- und p-Kresol, 2-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butylphenol,
2,4-Di-tert.-bulylphenol und 2,6-Di-tert.-butylphenol.
[0040] Als Monocarbonsäure-monoalkylester mit mindestens einer Hydrocarbylkette mit 8 bis
30 Kohlenstoffatomen kommen für die Komponente (C) zum einen Ester aus kürzerkettige
Carbonsäuren und längerkettigen Alkoholen in Betracht, so beispielsweise der n-Octyl-,
2-Ethylhexyl-, n-Nonyl-, iso-Nonyl-, n-Decyl-, 2-Propylheptyl-, n-Undecyl-, n-Dodecyl-,
n-Tridecyl-, iso-Tridecyl-, n-Tetradecyl-, n-Pentadecyl-, n-Hexadecyl-, n-Heptadecyl-,
n-Octadecyl-, n-Nonadecyl- und Eicosylester der Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure,
Buttersäure, iso-Buttersäure, Valeriansäure, Cyclohexancarbonsäure und Benzoesäure.
Vorzugsweise weist hierbei der Carbonsäure-Baustein 1 bis 12, insbesondere 1 bis 8,
vor allem 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf. Besonders gute Wirkung zeigen hierbei die
Ester von C
4- bis C
6-Monocarbonsäuren mit den verzweigten längerkettigen Alkanolen 2-Ethylhexanol, iso-Nonanol,
2-Propylheptanol und iso-Tridecanol.
[0041] Weiterhin kommen als Monocarbonsäure-monoalkylester mit mindestens einer Hydrocarbylkette
mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen für die Komponente (C) zum anderen Ester aus längerkettige
Carbonsäuren und kürzerkettigen Alkoholen in Betracht, so beispielsweise der Methyl-,
Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, sec.-Butyl- und tert.-Butylester
von C
12- bis C
20-Fettsäuren. Hierbei kommen sowohl reine Fettsäuren sowie technisch übliche Fettsäuregemische
in Betracht, die beispielsweise Stearinsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Ölsäure,
Linolsäure und/oder Linolensäure enthalten, so beispielsweise die Gemische Talgfettsäure,
Kokosölfettsäure, Tranfettsäure, Kokospalmkernölfettsäure, Sojaölfettsäure, Rübölfettsäure,
Erdnussölfettsäure oder Palmölfettsäure, welche als Hauptkomponenten Ölsäure und Palmitinsäure
enthalten. Der als Biodiesel oder Biodiesel-Komponenten Verwendung findende Sonnenblumenmethylester,
Palmölmethylester ("PME"), Sojaölmethylester ("SME") oder Rapsölmethylester ("RME")
kann hier ebenfalls eingesetzt werden.
[0042] Als Dicarbonsäure-dialkylester mit mindestens einer Hydrocarbylkette mit 8 bis 30
Kohlenstoffatomen kommen für die Komponente (C) beispielsweise in Betracht: der Di-n-octyl-,
Di-2-ethylhexyl-, Di-n-nonyl-, Di-iso-nonyl-, Di-n-decyl-, Di-2-propylheptyl-, Di-n-undecyl-,
Di-n-dodecyl-, Di-n-tridecyl-, Di-iso-tridecyl-, Di-n-tetradecyl-, Di-n-pentadecyl-,
Di-n-hexadecyl-, Di-n-heptadecyl-, Di-n-octadecyl-, Di-n-nonadecyl- und Dieicosylester
der Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure,
Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure,
Cyclohexan-1,3-dicarbonsäure, Cyclohexan-1,4-dicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure
und Terephthalsäure. Vorzugsweise weist hierbei der Dicarbonsäure-Baustein 2 bis 20,
insbesondere 2 bis 12, vor allem 2 bis 8 Kohlenstoffatome auf. Die beiden Esteralkohol-Bausteine
können auch verschieden sein, sind aber vorzugsweise gleich. Besonders gute Wirkung
zeigen hierbei die Diester von C
4-bis C
6-Dicarbonsäuren mit den verzweigten Alkanolen 2-Ethylhexanol, iso-Nonanol, 2-Propylheptanol
und iso-Tridecanol. Ein typisches Beispiel eines derartigen Dicarbonsäurediesters
ist Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure-di-iso-nonylester.
[0043] Unter "Hydrocarbylkette" soll hier ein lineares oder verzweigtes Strukturelement
in den genannten Estern verstanden werden, das im wesentlichen aus Kohlenstoff und
Wasserstoff aufgebaut ist. Solange ihr überwiegender Kohlenwasserstoff-Charakter nicht
beinträchtigt wird, kann die Hydrocarbylkette in geringem Umfang Heteroatome wie Sauerstoff,
Stickstoff und/oder Schwefel enthalten oder funktionelle Gruppen wie Hydroxy oder
Amino tragen. Auch Ungesättigtheiten wie ethylenische Doppelbindungen und/oder C=N-Bindungen
können auftreten. Diese Hydrocarbylkette ist das Rückgrat der Monocarbonsäure oder
des Esteralkohols oder die verbrückende Einheit zwischen zwei Carbonsäure-Funktionen.
[0044] Neben den genannten inerten polaren Verdünnungsmitteln (C) können in der erfindungsgemäß
verwendeten Mischung auch noch inerte unpolare Verdünnungsmittel (D) vorliegen. Der
Anteil an inerten polaren Verdünnungsmitteln (C) an der Gesamtmenge der inerten Verdünnungsmittel
- also der Summe aus (C) und (D) - sollte , wenn ein solches mitverwendet wird, mindestens
20 Gew.-%, insbesondere mindestens 40 Gew.-%, vor allem mindestens 50 Gew.-%, betragen.
Als derartige inerte unpolare Verdünnungsmittel sind hier insbesondere aliphatische
und aromatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Xylole oder Gemische hochsiedender
Aromaten wie Solvent Naphtha, zu nennen. Auch Mitteldestillat-Brennstoffe selbst können
hier als Verdünnungsmittel verwendet werden.
[0045] Die erfindungsgemäß verwendete Mischung enthält die genannten Komponenten vorzugsweise
in folgenden Mengenverhältnissen:
- 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 50 Gew.-%, vor allem 20 bis 40 Gew.-% der Komponente
(A),
- 3 bis 70 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-%, vor allem 15 bis 30 Gew.-% der Komponenten
(B1) und (B2),
- 0 bis 75 Gew.-%, insbesondere 5 bis 75 Gew.-%, vor allem 30 bis 60 Gew.-% der Summe
der Komponenten (C) + (D),
wobei die Summe aller genannten Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
[0046] Die erfindungsgemäß verwendete Mischung kann durch einfaches Vermischen der genannten
Komponenten ohne Wärmezufuhr - ohne oder mit Verdünnungsmittel (C) und/oder (D) -
hergestellt werden.
[0047] Die erfindungsgemäß verwendete Mischung dient in der Funktion als Cloud Point Depressant
als Zusatz zu Mitteldestillat-Brennstoffen, die vor der Zugabe von Additive bereits
einen relativ niedrigen CP-Wert von -8,0°C oder tiefer, vor allem von -10,0°C oder
tiefer, aufweisen, zur Absenkung des Cloud Point, ohne dabei gleichzeitig das Ansprechverhalten
für die Absenkung des Cold Filter Plugging Point bei Zugabe von Kaltfließverbesserern
zu verschlechtern. Mitteldestillat-Brennstoffe, die insbesondere als Gasöle, Petroleum,
Dieselöle (Dieselkraftstoffe) oder leichte Heizöle Verwendung finden, werden oft auch
als Brennstofföle bezeichnet. Derartige Mitteldestillat-Brennstoffe weisen in der
Regel Siedetemperaturen von 150 bis 400°C auf.
[0048] Die erfindungsgemäß verwendete Mischung kann den Mitteldestillat-Brennstoffen ohne
oder mit den oben genannten Verdünnungsmitteln zugesetzt werden. Die Dosierrate der
Mischung aus den zur Absenkung des Cloud Point wirksamen Komponenten, d.h. aus den
Komponenten (A) und (B) bzw. (A), (B) und (C), in den Mitteldestillat-Brennstoffen
beträgt in der Regel 5 bis 10.000 Gew.-ppm, insbesondere 10 bis 5000 Gew.-ppm, vor
allem 25 bis 1000 Gew.-ppm, z.B. 50 bis 400 Gew.-ppm, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge
an Mitteldestillat-Brennstoff.
[0049] Die erfindungsgemäß verwendete Mischung kann in Mitteldestillat-Brennstoffen, welche
rein fossilien Ursprungs sind, d.h. vollständig aus Rohöl hergestellt worden sind,
oder auch in Mitteldestillat-Brennstoffen, welche
(E) zu 0,1 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise zu 0,5 bis 50 Gew.-%, insbesondere zu 1 bis
25 Gew.-%, vor allem zu 3 bis 12 Gew.-%, aus mindestens einem Biobrennstofföl, welches
auf Fettsäureestern basiert, und
(F) zu 25 bis 99,9 Gew.-%, vorzugsweise zu 50 bis 99,5 Gew.-%, insbesondere zu 75
bis 99 Gew.-%, vor allem zu 88 bis 97 Gew.-%, aus Mitteldestillaten aus fossi lem
Ursprung und/oder aus pflanzlichem und/oder tierischem Ursprung, welche im wesentlichen
Kohlenwasserstoffmischungen darstellen und frei von Fettsäureestern sind, bestehen,
zur Absenkung des Cloud Point im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
[0050] Die Brennstoff-Komponente (E) wird meist auch als "Biodiesel" bezeichnet. Bei den
Mitteldestillaten der Brennstoff-Komponente (A) handelt es sich vorzugsweise im wesentlichen
um Alkylester von Fettsäuren, die sich von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder
Fetten ableiten. Unter Alkylestern werden üblicherweise Niedrigalkylester, insbesondere
C
1- bis C
4-Alkylester, verstanden, die durch Umesterung der in pflanzlichen und/oder tierischen
Ölen und/oder Fetten vorkommenden Glyceride, insbesondere Triglyceride, mittels Niedrigalkoholen,
beispielsweise Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec.-Butanol,
tert.-Butanol oder insbesondere Methanol ("FAME"), erhältlich sind.
[0051] Beispiele für pflanzliche Öle, die in entsprechende Alkylester umgewandelt werden
und somit als Basis für Biodiesel dienen können, sind Rizinusöl, Olivenöl, Erdnussöl,
Palmkernöl, Kokosöl, Senföl, Baumwollsamenöl sowie insbesondere Sonnenblumenöl, Palmöl,
Sojaöl und Rapsöl. Weitere Beispiele schließen Öle ein, die sich aus Weizen, Jute,
Sesam und der Scheabaumnuß gewinnen lassen; weiterhin sind auch Arachisöl, Jatrophaöl
und Leinöl verwendbar. Die Gewinnung dieser Öle und deren Umwandlung in die Alkylester
sind aus dem Stand der Technik bekannt oder können daraus abgeleitet werden.
[0052] Es können auch schon verwendete pflanzliche Öle, beispielsweise gebrauchtes Frittieröl,
gegebenenfalls nach einer entsprechenden Reinigung, in Alkylester umgewandelt werden
und somit als Basis für Biodiesel dienen.
[0053] Pflanzliche Fette sind ebenfalls im Prinzip als Quelle für Biodiesel verwendbar,
spielen jedoch eine untergeordnete Rolle.
[0054] Beispiele für tierische Fette und Öle, die in entsprechende Alkylester umgewandelt
werden und somit als Basis für Biodiesel dienen können, sind Fischöl, Rindertalg,
Schweinetalg und ähnliche beim Schlachten oder Verwerten von Nutz- oder Wildtieren
als Abfälle anfallende Fette und Öle.
[0055] Als den genannten pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten zugrundeliegenden
gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren, die meist von 12 bis 22 Kohlenstoffatome
aufweisen und zusätzliche funktionelle Gruppe wie Hydroxylgruppen tragen können, treten
in den Alkylestern insbesondere Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure,
Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaidinsäure, Erucasäure und Ricinolsäure, insbesondere
in Form von Mischungen solcher Fettsäuren, auf.
[0056] Typische Niedrigalkylester auf Basis von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder
Fetten, die als Biodiesel oder Biodiesel-Komponenten Verwendung finden, sind beispielsweise
Sonnenblumenmethylester, Palmölmethylester ("PME"), Sojaölmethylester ("SME") und
insbesondere Rapsölmethylester ("RME").
[0057] Es können jedoch auch die Monoglyceride, Diglyceride und insbesondere Triglyceride
selbst, beispielsweise Rizinusöl, oder Mischungen aus solchen Glyceriden als Biodiesel
oder Komponenten für Biodiesel eingesetzt werden.
[0058] Unter der Brennstoff-Komponente (F) sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung im
Bereich von 120 bis 450°C siedende Mitteldestillat-Brennstoffe verstanden werden.
Solche Mitteldestillat-Brennstoffe werden insbesondere als Dieselkraftstoff, Heizöl
oder Kerosin verwendet, wobei Dieselkraftstoff und Heizöl besonders bevorzugt sind.
[0059] Mit Mitteldestillat-Brennstoffen werden Brennstoffe bezeichnet, die durch Destillation
von Rohöl gewonnen werden und im Bereich von 120 bis 450°C sieden. Vorzugsweise werden
schwefelarme Mitteldestillat-Brennstoffe verwendet, d.h. solche, die weniger als 350
Gew.-ppm Schwefel, insbesondere weniger als 200 Gew.-ppm Schwefel, vor allem weniger
als 50 Gew.-ppm Schwefel enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beträgt der Schwefelgehalt der eingesetzten Mitteldestillat-Brennstofte
maximal 15 Gew.-ppm, insbesondere maximal 10 Gew.-ppm; solche Mitteldestillat-Brennstoffe
werden auch als "schwefelfrei" bezeichnet. Es handelt sich dabei im allgemeinen um
Rohöldestillate, die einer hydrierenden Raffination unterworfen wurden und die daher
nur geringe Anteile an polyaromatischen und polaren Verbin-dungen enthalten. Vorzugsweise
handelt es sich um solche Mitteldestillat-Brennstoffe, die 95%-Destillationspunkte
unter 370°C, insbesondere unter 350°C und in Spezialfällen unter 330°C aufweisen.
[0060] Schwefelarme und schwefelfreie Mitteldestillat-Brennstoffe können auch aus schwereren
Erdölfraktionen gewonnen werden, die nicht mehr unter Atmosphärendruck destilliert
werden können. Als typische Konversionsverfahren zur Herstellung von Mitteldestillat-Brennstoffen
aus schweren Erdölfraktionen seien genannt: Hydrocracken, thermisches Cracken, katalytisches
Cracken, Cokerprozesse und/oder Visbreaking. Je nach Verfahrensdurchführung fallen
diese Mitteldestillat-Brennstoffe schwefelarm oder schwefelfrei an oder werden einer
hydrierenden Raffination unterworfen.
[0061] Vorzugsweise haben die Mitteldestillat-Brennstoffe Aromatengehalte von unter 28 Gew.-%,
insbesondere unter 20 Gew.-%. Der Gehalt an Normalparaffinen beträgt zwischen 5% und
50 Gew.-%, vorzugsweise liegt er zwischen 10 und 35 Gew.%.
[0062] Unter den als Kraftstoff-Komponente (F) bezeichneten Mitteldestillat-Brennstoffe
sollen hier auch Mitteldestillate verstanden werden, welche sich entweder indirekt
von fossilen Quellen wie Erdöl oder Erdgas ableiten lassen oder aber aus Biomasse
über Vergasung und anschließende Hydrierung hergestellt werden. Ein typisches Beispiel
für einen sich indirekt von fossilen Quellen ableitenden Mitteldestillat-Brennstoff
ist der mittels Fischer-Tropsch-Synthese erzeugte GTL("gas-to-liquid")-Dieselkraftstoff.
Aus Biomasse wird beispielweise über den BTL("biomass-to-liquid")-Prozeß ein Mitteldestillat
hergestellt, das entweder allein oder in Mischung mit anderen Mitteldestillaten als
Brennstoffkomponente (F) verwendet werden kann. Zu den Mitteldestillaten gehören auch
Kohlenwasserstoffe, die durch Hydrierung von Fetten und Fettölen gewonnen werden.
Sie enthalten überwiegend n-Paraffine. Den genannten Mitteldestillat-Brennstoffen
ist gemeinsam, dass sie im wesentlichen Kohlenwasserstoffmischungen darstellen und
frei von Fettsäureestern sind.
[0064] Die in der erfindungsgemäß verwendeten Mischung enthaltenen öllöslichen polaren Stickstoffverbindungen
der Komponente (A) sind in Mitteldestillat-Brennstoffen hauptsächlich in der Funktion
als Paraffindispergatoren ("WASA") bekannt. Derartige öllösliche polare Stickstoffverbindungen
entfalten ihre Wirkung als Paraffindispergatoren oft besonders gut erst zusammen mit
den üblichen Kaltfließverbesserern. Auch die in der erfindungsgemäß verwendeten Mischung
enthaltenen Komponenten (A) entfalten ihre Wirkung zur Absenkung des Cloud Point im
Sinne der vorliegenden Erfindung in der Regel besonders gut zusammen mit solchen Kaltfließverbesserern.
Insbesondere wird bei der vorliegenden Erfindung das Ansprechverhalten für die Absenkung
des CFPP-Wertes bei Mitverwendung solcher Kaltfließverbesserer nicht verschlechtert,
in den meisten Fällen wird dieses sogar verbessert.
[0065] Unter Kaltfließverbesserern oder Middle Distillate Flow Improvers ("MDFI") sollen
hier insbesondere die nachfolgend aufgelisteten Additivklassen verstanden werden:
(G1) Copolymere von Ethylen mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättigten
Monomer;
(G2) Kammpolymere;
(G3) Polyoxyalkylene;
(G4) Sulfocarbonsäuren oder Sulfonsäuren oder deren Derivaten;
(G5) Poly(meth)acrylsäureester
[0066] Die MDFI der genannten Additivklassen (G1) bis (G5) sind dem Fachmann bekannt und
werden im übrigen ausführlich in der
WO 2007/147753 (1) beschrieben.
[0067] Bei den Copolymeren von Ethylen mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättigten
Monomer der Additivklasse (G1), welche hier am bedeutsamsten ist, ist das Monomer
vorzugsweise ausgewählt unter Alkenylcarbonsäureestern, (Meth)Acrylsäureestern und
Olefinen.
[0068] Geeignete Olefine hierfür sind beispielsweise solche mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen
sowie mit 1 bis 3, vorzugsweise mit 1 oder 2, insbesondere mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
Im zuletzt genannten Fall kann die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sowohl terminal
(α-Olefine) als auch intern angeordnet sein kann. Bevorzugt sind jedoch α-Olefine,
besonders bevorzugt α-Olefine mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Propen,
1-Buten, 1-Penten und 1-Hexen.
[0069] Geeignete (Meth)Acrylsäureester sind beispielsweise Ester der (Meth)Acrylsäure mit
C
1- bis C
10-Alkanolen, insbesondere mit Methanol, Ethanol, Propanol, iso-Propanol, n-Butanol,
sec.-Butanol, iso-Butanol, tert.-Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol,
Nonanol, 2-Propylheptanol und Decanol.
[0070] Geeignete Alkenylcarbonsäureester sind beispielsweise die Vinyl- und Propenylester
von Carbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenwasserstoffrest linear
oder verzweigt sein kann. Bevorzugt sind hierunter die Vinylester. Unter den Carbonsäuren
mit verzweigtem Kohlenwasserstoffrest sind solche bevorzugt, deren Verzweigung sich
in der α-Position zur Carboxylgruppe befindet, wobei das α-Kohlenstoffatom besonders
bevorzugt tertiär ist, d. h. die Carbonsäure eine sogenannte Neocarbonsäure ist. Vorzugsweise
ist der Kohlenwasserstoffrest der Carbonsäure jedoch linear.
[0071] Beispiele für geeignete Alkenylcarbonsäureester sind Vinylacetat, Vinylpropionat,
Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Neopentansäurevinylester, Hexansäurevinylester,
Neononansäurevinylester, Neodecansäurevinylester sowie die entsprechenden Propenylester,
wobei die Vinylester bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Alkenylcarbonsäureester
ist Vinylacetat; typische hieraus resultierende Copolymere der Additivklasse (G1)
sind Ethylen-Vinylacetat-Copolymere ("EVA"), welche in großem Umfang in Dieselkraftstoffen
eingesetzt werden.
[0072] Das ethylenisch ungesättigte Monomer ist im Copolymer der Additivklasse (G1) in einer
Menge von vorzugsweise 1 bis 50 Mol.-%, insbesondere von 10 bis 50 Mol.-% und vor
allem von 5 bis 20 Mol.-%, bezogen auf das Gesamtcopolymer, einpolymerisiert.
[0073] Das Copolymer der Additivklasse (G1) weist vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht
M
n von 1000 bis 20.000, besonders bevorzugt von 1000 bis 10.000 und insbesondere von
1000 bis 6000 auf.
[0074] Kammpolymere der Additivklasse (G2) sind beispielsweise solche, die in "
Comb-Like Polymers. Structure and Properties", N. A. Plate und V. P. Shibaev, J. Poly.
Sci. Macromolecular Revs. 8, Seiten 117 bis 253 (1974)" beschrieben sind. Typische hier einsetzbare Kammpolymere sind durch die Copolymerisation
von Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure mit einem anderen ethylenisch ungesättigten
Monomer, beispielsweise mit einem α-Olefin oder einem ungesättigten Ester wie Vinylacetat,
und anschließende Veresterung der Anhydrid- bzw. Säurefunktion mit einem Alkohol mit
wenigstens 10 Kohlenstoffatomen erhältlich. Weitere verwendbare Kammpolymere sind
Copolymere von α-Olefinen und veresterten Comonomeren, beispielsweise veresterte Copolymere
von Styrol und Maleinsäureanhydrid oder veresterte Copolymere von Styrol und Fumarsäure.
Auch Gemische von Kammpolymeren sind geeignet. Kammpolymere können auch Polyfumarate
oder Polymaleinate sein. Außerdem sind Homo- und Copolymere von Vinylethern geeignete
Kammpolymere.
[0075] Geeignete Polyoxyalkylene der Additivklasse (G3) sind beispielsweise Polyoxyalkylenester,
-ether, -ester/ether und Gemische davon. Bevorzugt enthalten die Polyoxyalkylenverbindungen
wenigstens eine, besonders bevorzugt wenigstens zwei lineare Alkylgruppen mit jeweils
10 bis 30 Kohlenstoffatomen und eine Polyoxyalkylengruppe mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von bis zu 5000. Die Alkylgruppe des Polyoxyalkylenrestes enthält
dabei vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Derartige Polyoxyalkylenverbindungen
sind beispielsweise in der
EP-A 061 895 sowie in der
US 4 491 455 beschrieben. Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen sind Polyethylenglykole und Polypropylenglykole
mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 100 bis 5000. Be-vorzugte Polyoxyalkylene
sind auch Polyoxyalkylenester von Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen wie Stearinsäure
oder Behensäure. Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen sind weiterhin Diester von
Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, bevorzugt von Stearin- oder Behensäure.
[0076] Geeignete Sulfocarbonsäuren/Sulfonsäuren bzw. deren Derivate der Additivklasse (G4)
sind beispielsweise Sulfocarbonsäuren oder Sulfonsäuren und ihre Derivate, wie sie
in der
EP-A-0 261 957 beschrieben sind.
[0077] Geeignete Poly(meth)acrylsäureester der Additivklasse (G5) sind sowohl Homo- als
auch Copolymere von Acryl- und Methacrylsäureestern. Bevorzugt sind Copolymere von
wenigstens zwei voneinander verschiedenen (Meth)Acrylsäureestern, die sich bezüglich
des einkondensierten Alkohols unterscheiden. Gegebenenfalls enthält das Copolymer
noch ein weiteres, davon verschiedenes olefinisch ungesättigtes Monomer einpolymerisiert.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Polymers beträgt vorzugsweise 50.000 bis
500.000. Ein bevorzugtes Polymer ist ein Copolymer von Methacrylsäure und Methacrylsäureestern
von gesättigten C
14- und C
15-Alkoholen, wobei die Säuregruppen mit hydriertem Tallamin neutralisiert sind. Geeignete
Poly(meth)acrylsäureester sind beispielsweise in der
WO 00/44857 beschrieben.
[0078] Die Mitteldestillat-Brennstoffe enthalten neben der erfindungsgemäß verwendeten Mischung
beim Vorliegen von Kaltfließverbesserern aus den Additivklassen (G1) bis (G5) diese
in einer Menge von üblicherweise 1 bis 2000 Gew.-ppm, vorzugsweise von 5 bis 1000
Gew.-ppm, insbesondere von 10 bis 750 Gew.-ppm und vor allem von 50 bis 500 Gew.-ppm,
z.B. von 150 bis 400 Gew.-ppm.
[0079] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine neue spezielle Mischung aus oben
genannten Komponenten, welche für die Absenkung des Cloud Point in Mitteldestillat-Brennstoffen
wirksamen sind. Diese spezielle Mischung enthält:
(a1) 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 50 Gew.-%, vor allem 20 bis 40 Gew.-% mindestens
eines öllöslichen Umsetzungsproduktes (A+) einer aromatischen oder cycloaliphatischen
Dicarbonsäure oder einer mit C8- bis C30-Kohlenwasser-stoffresten substituierten Bernsteinsäure mit 2 Mol primärer oder sekundärer
Amine mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen,
(b1) 3 bis 40 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, vor allem 10 bis 20 Gew.-% mindestens
eines öllöslichen aliphatischen Umsetzungsproduktes (B1) einer aliphatischen α,β-Dicarbonsäure
mit 4 bis 300 Kohlenstoffatomen oder deren Derivaten mit primären C8- bis C30-Alkyl- oder -Alkenylaminen,
(b2) 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-%, vor allem 3 bis 10 Gew.-% mindestens
eines öllöslichen aliphatischen Säureamids (B2) aus Polyaminen mit 2 bis 1000 Stickstoffatomen
und C8- bis C30-Fettsäuren oder freie Carboxylgruppen enthaltenden fettsäureanalogen Verbindungen,
und
(c/d) 5 bis 75 Gew.-%, insbesondere 20 bis 70 Gew.-%, vor allem 35 bis 65 Gew.-% mindestens
eines inerten Verdünnungsmittels, welches neben inerten unpolaren Verdünnungsmittel-Komponenten
(D) zu mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an inertem Verdünnungsmittel,
mindestens ein inertes polares Verdünnungsmittel (C) ausgewählt unter C8- bis C30-Alkanolen, Monocarbonsäu re-monoalkylestern mit mindestens einer Hydrocarbylkette
mit 8 bis 30 Kohlen stoffatomen und Dicarbonsäure-dialkylestern mit mindestens einer
Hydrocarbyl kette mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen umfasst,
wobei die Summe aller vier genannten Komponenten (a1), (b1), (b2) und (c/d) 100 Gew.-%
ergibt.
[0080] Diese erfindungsgemäße spezielle Mischung eignet sich als Bestandteil von Additivkonzentraten
für Mitteldestillat-Brennstoffe.
[0081] Weiterhin können neben der Absenkung des Cloud Point mit der erfindungsgemäß verwendeten
Mischung und mit der erfindungsgemäßen speziellen Mischung eine Reihe weitere Brennstoffeigenschaften
verbessert werden. Exemplarisch sollen hier nur die zusätzliche Wirkung als Korrosionsschutz
oder die Verbesserung der Oxidationsstabilität genannt werden. Beim Einsatz in extrem
schwefelarmen oder schwefelfreien Mitteldestillat-Brennstoffen, die überwiegend oder
allein die Komponente (F) enthalten, kann die Verwendung der erfindungsgemäß verwendeten
Mischung und der erfindungsgemäßen speziellen Mischung, insbesondere in Kombination
mit Kaltfließverbesserern, zu einer Verbesserung der Schmierwirkung beitragen. Die
Schmierwirkung wird dabei beispielsweise im sog. HFRR-Test gemäß ISO 12156 bestimmt.
[0082] Bei der Zugabe der erfindungsgemäß verwendeten Mischung und der erfindungsgemäßen
speziellen Mischung zu Mitteldestillat-Brennstoffen mit bereits einem relativ niedrigen
CP-Wert von -8,0°C oder tiefer, die vollständig fossilen Ursprungs sind, also aus
Rohöl gewonnen wurden, oder die neben dem auf Rohöl basierenden Anteil einen Anteil
an Biodiesel enthalten, wird eine deutliche Absenkung der CP-Werte bei gleichzeitiger
Nicht-Verschlechterung des Ansprechverhaltens für die Absenkung des Cold Filter Plugging
Point bei Zugabe von Kaltfließverbesserern, unabhängig von der Herkunft oder der Zusammensetzung
dieses Brennstoffes, beobachtet. Die erfindungsgemäß verwendete Mischung und die erfindungsgemäße
spezielle Mischung weisen eine sehr gute Breitenwirkung auf.
[0083] In der Regel können die genannten Mitteldestillat-Brennstoffe bzw. die genannten
Additiv-Konzentrate für Mitteldestillat-Brennstoffe noch als weitere Zusätze in hierfür
üblichen Mengen Kaltfließverbesserer (wie oben beschrieben), weitere Paraffindispergatoren,
Leitfähigkeitsverbesserer, Korrosionsschutzadditive, Lubricity-Additive, Antioxidantien,
Metall-Deaktivatoren, Antischaummittel, Demulgatoren, Detergentien, Cetanzahl-Verbesserer,
Farbstoffe oder Duftstoffe oder Gemische davon enthalten. Diese weiteren Zusätze sind
- sofern sie oben noch nicht angesprochen worden sind - dem Fachmann geläufig und
brauchen deshalb hier nicht weiter erläutert zu werden.
[0084] Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne sie
zu beschränken.
Beispiele
[0085] Verwendete Komponenten für die erfindungsgemäß verwendete bzw. erfindungsgemäße spezielle
Mischung:
(a1): mit 2 Mol hydriertem Ditalgfettamin umgesetztes Phthalsäureanhydrid;
(b1): mit 1 Mol Tridecylamim umgesetztes Maleinsäureanhydrid;
(b2): mit 3 Mol Ölsäure umgesetztes Diethylentriamin;
(c1): 2-Propylheptanol
(c2): Heptadecanol
(c3): Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure-di-iso-nonylester
(c4): 2,4-Di-tert.-butylphenol
(c5): Rapsölmethylester
(d1): Sovent Naphtha 150
[0086] Die Herstellung oder die Herkunft der oben genannten Komponenten ist dem Fachmann
aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen zu
werden braucht.
[0087] Aus den oben genannten Komponenten wurden die nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführten
erfindungsgemäß verwendeten bzw. erfindungsgemäßen speziellen Mischungen M1 bis M
6 hergestellt (Angaben in Gew.-%):
Tabelle 1
| |
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
M5 |
M6 |
| (a1) |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
| (b1) |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
| (b2) |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
| (c1) |
0 |
24 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| (c2) |
0 |
0 |
24 |
0 |
0 |
0 |
| (c3) |
0 |
0 |
0 |
24 |
0 |
0 |
| (c4) |
0 |
0 |
0 |
0 |
24 |
0 |
| (c5) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
24 |
| (d1) |
48 |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
[0088] Zur Bestimmung der CP- und CFPP-Werte wurde der nachfolgend charakterisierte Ultra
Low Sulphur Dieselkraftstoff (DK1), welcher typisch für den Markt in USA ist, als
Mitteldestillat-Brennstoff verwendet:
| DK1: |
CP (nach ISO 3015): -10,4°C |
| |
CFPP (nach EN 116): -12°C |
| |
Dichte d15 (DIN 51577): 835,7 kg/m3 |
| |
Siedeanfang (DIN 51751): 185°C, Siedeende: 354°C |
| |
Siedebreite der Fraktion 90%-20%: 105°C |
| |
Paraffingehalt (gemäß GC): 21,1 Gew.-% (davon 3,3 Gew.-% > C19) |
| |
Schwefelgehalt: 10 Gew.-ppm |
Beschreibung der Testmethode:
[0089] Der Kraftstoff DK1 wurde jeweils unter Rühren bei 40°C mit jeweils 200 Gew.-ppm der
Mischungen M1 bis M6 (Wirkstoffgehalt: jeweils 104 Gew.-ppm) versetzt und anschließend
auf Raumtemperatur abgekühlt. Von diesen additivierten Kraftstoffproben wurden der
CP nach ISO 3015 und der CFPP nach EN 116 bestimmt, wobei die Messungen - wie schon
zuvor am nicht-additivierten Kraftstoff DK1 - jeweils am nicht-sedimentierten Gesamt-Kraftstoff
(und nicht an einer in einem Kurzzeit-Sedimentationstest erzeugten Unterphase) vorgenommen
wurde. Hierzu wurde gemäß den beiden genannten Normen verfahren. Die in diesem Fall
beobachteten Meßgenauigkeiten und Wiederholbarkeiten betrugen für den CP-Wert ±0,1
°C und für den CFPP-Wert ±1°C.
[0090] Anschließend wurde einigen der Kraftstoffproben jeweils 750 Gew.-ppm einer 40 gew.-%igen
Lösung eines marktüblichen MDFI auf Basis eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers in
Solvent Naphtha 150 zugesetzt (Wirkstoffgehalt: 300 Gew.-ppm), um das Ansprechverhalten
auf die Absenkung des CFPP zu überprüfen. In allen Fällen blieb der CP unverändert.
Der ursprüngliche CFPP-Wert ohne MDFI-Zusatz ("CFPP") und der jeweilige neue CFPP-Wert
("CFPP *") wurden bestimmt.
[0091] Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt:
Tabelle 2:
| Mischung |
CP |
CFPP |
CFPP * |
| |
[°C] |
[°C] |
[°C] |
| unadditivierter DK1 |
-10,4 |
-12 |
|
| DK1 nur mit MDFI |
-10,4 |
|
-27 |
| DK1 mit MDFI + M1 |
-12,7 |
-12 |
-31 |
| DK1 mit MDFI + M2 |
-13,0 |
-12 |
-30 |
| DK1 mit MDFI + M3 |
-13,4 |
-13 |
-32 |
| DK1 mit MDFI + M4 |
-13,0 |
-12 |
nicht bestimmt |
| DK1 mit MDFI + M5 |
-12,4 |
-12 |
-31 |
| DK1 mit MDFI + M6 |
-12,2 |
-13 |
nicht bestimmt |