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Kohlenwasserstofftreibstoff
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Kohlenwasserstofftreibstoff, der im Siedebereich von Benzin siedet und einen Gehalt an Bleitetramethyl und bzw. oder Bleiäthyltrimethyl aufweist.
Treibstoffzusammensetzungen mit hoher Oktanzahl werden gewöhnlich von modernen Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung-für Kraftwagen und Flugzeuge gefördert. Maschinen dieser Art sind heutzutage für hohe Kompressionsverhaltnisse zwecks grösserer Leistung ausgelegt. Da das Bestreben dahin geht,
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gen zu bauen, besteht stets die Nachfrage nach Benzinzusammensetzungen mit immer höherer Oktanzahl.
Um der Forderung nach Benzinzusammensetzungen mit höherer Oktanzahl nachzukommen, sind verbesserte Verfahren der Raffinierung und der Mischung von Grundbenzinen und Zusätze wie Bleitetraäthyl und Bleiäthyltrimethyl verwendet worden. Man hat aber allgemein erkannt, dass einer Verbesserung der Oktanzahl, die mit den bekannten und üblichen Verfahren und Zusätzen erreichbar sind, eine Grenze gesetzt ist. Neue Treibstoffe auf Grundlage von Kohlenwasserstoffen oder Benzin im Verein mit verschiedenen Zusätzen werden daher gebraucht, um die derzeitige Grenze zu überschreiten und Benzinzusammensetzungen mit hoher Oktanzahl herzustellen, die für Antriebsmaschinen von Kraftfahrzeugen und Flugzeugen Verwendung finden können.
Erfindungsgemäss wurde nun gefunden, dass eine weitaus bessere Benzinzusammensetzung mit hoher Oktanzahl durch einen Treibstoff auf der Basis Kohlenwasserstoff gewonnen werden kann, der eine reine (bleilose) Oktanzahl von mindestens 90 aufweist und mindestens 20 Vol. -0 {0 an aromatischen Kohlenwas" serstoffen höchstens 30 Vol.-" an Olefinkohlenwasserstoffen und einen Zusatz von mindestens 0,264 cm3 Bleitetramethyl je 1000 err des Grundtreibstoffes enthält.
Es wurde weiterhin gefunden, dass eine bessere Benzinzusammensetzung mit hoher Oktanzahl hergestellt werden kann, welche überraschenderweise der vorerwähnten Benzinzusammensetzung mit Bleitetramethyl gleichwertig ist, indem man einem Grundtreibstoff aus Kohlenwasserstoffen, der eine Oktanzahl von mindestens 85 aufweist und mindestens 20 Vol.-% an aromatischen Kohlenwasserstoffen, höchstens 25 Vol. -0/0 an Olefinkohlenwasserstoffen und mindestens 25 Vol.-% an Paraffin- und Naphthenkohlenwasserstoffen enthält, Bleiäthyltrimethyl in Mengen zusetzt, die zur Verbesserung der Oktanzahl ausreichen und vorzugsweise mindestens 0, 132 cm je 1000 cm3 des Grundtreibstoffes betragen.
Die verbesserten, erfindungsgemässen Benzinzusammensetzungen weisen im Vergleich zu den früher gekannten Zusammensetzungen aus Kohlenwasserstoffgrundtreibstoffen und Zusätzen unerwartet hohe Oktanzahlen auf. Die erfindungsgemässen Treibstoffe auf Grundlage von Kohlenwasserstoffen mit den angeführten Zusätzen an Bleitetramethyl, Bleiäthyltrimethyl und Gemischen solcher haben Oktanzahlen, die wesentlich höher liegen als solche von Treibstoffen gleicher Grundlage mit dem üblichen Zusatz an Bleitetraäthyl bei gleichem Bleigehalt. Dies ist deshalb überraschend, weil bisher allgemein galt, dass hinsichtlich Verbesserung der Oktanzahl Bleitetramethyl und Bleiäthyltrimethyl ausgesprochen weniger wirkt sam sind als Bleitetraäthyl und sonstige BIeialkyle.
Der Grundtreibstoff aus Kohlenwasserstoffen der erfindungsgemässen Zusammensetzung wird nach den üblichen Raffinier- Mischverfahren zugerichtet. Er enthält normalerweise geradkettige Paraffine, verzweigt kettige Paraffine, Olefine, aromatische und Naphthenkohlenwasserstoffe. Da geradkettige Paraffine die Oktanzahl abträglich beeinflussen, ist der Gehalt an solchen Kohlenwasserstoffen gewöhnlich nied- rig.
Wie bereits erwähnt, ist der Grundtreibstoff ein Kohlenwasserstoff, der Im Siedebereich von Benzin
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siedet. Im allgemeinen haben derartige Treib- oder Brennstoffe eine ASTM (D-86) Destillation mit einem Anfangssiedepunkt um etwa 38 C und einen Schlusssiedepunkt von etwa 2200 C. Der Grundtreibstoff ohne Blei hat eine "Research Oktanzahl" von mindestens 85, festgestellt durch das anerkannte"CFRMaschinen- prüfverfahren".
Der Grundtreibstoff enthält mindestens 20 Vol.-'%) an aromatischen KohleTtwasseTstoffen und weniger als 30 VoL - an Olefinkohlenwasserstoffen. Der Gesamtgehalt an Paraffin- und Naphthenkohlenwasserstoffen des Treibstoffes kann bis zu 80 Vol. -10 betragen. Für bestgebaute Maschinen sind Treibstoffe, welche 20 - 60 Vol.-% Paraffin- und Naphthenkohlenwasserstoffe enthalten, wegen ihrer Flüchtigkeit und sonstigen erwünschten Eigenschaften bevorzugt. Bevorzugte Kohlenwasserstoff-GrundtreibStoffe sind auch jene, welche 20-60 VoL-'% aromatische Kohlenwasserstoffe und 0-30 Vol.-% Olefinkohlenwasserstoffe enthalten.
Am erwünschtesten ist Benzin mit allgemein günstigen Eigenschaften, welches eine reine (bleilo$e) Oktanzahl von mindestens 95 zeigt und ungefähr 50-60 Vol.-% Paraffin-und Naphthenkohlenwasserstoffe, ungefähr 30-40 Vol.-% aromatische Kohlenwasserstoffe und ungefähr 5-15 Vol.-'% Olefinkohlenwasserstoffe enthält.
Bleitetramethyl wird in der erfindungsgemässen Benzinzusammensetzung in Mengen von mindestens 0, 234 cm je 1000 cm des Grundtreibstoffes verwendet. In diesen Mengen ergibt das Bleitetramethyl im Verein mit dem Grundtreibstoff eine Verbesserung der Oktanzahl, die grösser ist als jene, welche man mit einer äquivalenten molaren Menge von Bleitetraäthyl im gleichen Grundtreibstoff erzielen kann. Für praktische Zwecke werden gewöhnlich nicht mehr als etwa 1 cm3 der Bleiverbindungen je 1000 cm3 Treibstoff in den Zusammensetzungen verwendet.
Gewünschtenfalls können ausser Bleitetramethyl und Bleiäthyltrimethyl auch noch andere die Oktanzahl verbessernde Zusätze verwendet werden. Diese können andere Bleiverbindungen, wie z. B. Bleitetra- äthyl, Carbonylderivate von Eisen und Cyclopentadienylderivate von Metallen, wie Mangan oder Eisen sein. Andere Benzinzusätze, wie Spülmittel, etwa Äthylenchlorid oder-bromid, Oxydations-, Korro- sionshemmstoffe, Mittel zur Verhinderung von Oberflächenverbrennungen, wie Phosphorverbindungen, Reinigungsmittel u. dgl. können anwesend sein.
Zur weiteren Illustration der erfindungsgemässen besseren und neuen Benzinzusammensetzung werden in den folgenden Beispielen zahlreiche Zusammensetzungen und Prüfungsergebnisse dargelegt. Diese Ergebnisse zeigen den höheren Effekt des betreffenden Kohlenwasserstofftreibmittels mit Bleiäthyltrimethyl oder Bleitetramethyl im Vergleich zu andern Kohlenwasserstoff-Grundtreibstoffen und Treibstoffen, wel- che andere Bleiverbindungen enthalten.
DieseProben und ihre Ergebnisse zeigen auch die verbesserte Wirkung des Zusatzes von mindestens 0,264 cm Bleitetramethyl je 1000 cm zum betreffenden Kohlenwas- serstoff-Grundtreibstoff im Vergleich mit gleichen Treibstoffen, die entweder Eleitetraäthyl in äquivalenter Menge oder Bleitetramethyl in geringeren Mengen als 0, 264 cm3 je 1000 cm3 enthalten.
Die folgenden Tabellen sind Zusammenfassungen der wichtigen Daten der Proben. Die Zusammensetzungsart des Grundtreibstoffes aus Kohlenwasserstoff ist unter Bezugnahme auf die Vol.-% der Paraffine und Naphthene, der Olefine und der aromatischen Kohlenwasserstoffe veranschaulicht. Ferner ist auch die Oktanzahl des Grundtreibstoffes angeführt. Diese Oktanzahl ist, wie bereits erwähnt, die anerkannte "Research Oktanzahl", die gewöhnlich zur Bezeichnung eines bestimmten Benzines verwendet wird. Diese Methode ist beschrieben als "Research Method D-908"in"ASTM Manual of Engine Test Methods for Rating Fuels".
Die erste Tabelle zeigt die Einwirkung auf die Oktanzahl durch den Zusatz gewisser Mengen von Bleitetramethyl im Vergleich mit Bleitetraäthyl. Die Oktanzahl bei diesem Vergleich ist gegründet auf die "Motor Method D-357"des"ASTM Manual of Engine Test Methods for Rating Fuels". Dieses Verfahren, welches strenger ist als das Researchverfahren, gibt die gewünschten Eigenschaften der erfindungsgemässen Benzinzusammensetzung genauer wieder. Die Wirkung der erfindungsgemäss verbesserten Benzinzusammensetzung ist auch aus den"Strassenoktanverhältnissen" (Road octane ratings) aus der folgenden Tabelle ersichtlich.
Diese Verhältnisse werden durch Versuche mit einem Chassisdynamometer gemäss dem Prüfverfahren "Modified Uniontown Test Procedure" bestimmt Bei diesen Bestimmungen wurden acht verschiedene Typen von Automobilen der jüngsten Herstellung (1956 - 1958) verwendet, von denen einige umgearbeitet wurden, um höhere Kompressionsverhältnisse zuzulassen. Nach Standardbestimmungen lagen die Oktanforderungen dieser Automobile im Bereich von etwa 94 - 102 Oktanzahlen. Die Kompressionsverhältnisse schwankten von etwa 8, 5 : 1 bis etwa 12 : 1.
In der Tabelle ist der Effekt von Blei tetramethyl (BTM) im Vergleich zu Bleitetraäthyl (BTE) gegrün-
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schiedes in der Dichte und dem Molekulargewicht dieser Verbindungen. Die "Verbesserung" ist die Differenz der Oktanzahl, die mit Bleitetramethyl, und der Oktanzahl, die mit der äquivalenten Menge Bleitetraäthyl erhalten wird.
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Tabelle 1
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<tb>
<tb> KohlenwasserstoffZusammensetzung <SEP> Motoroktanzahl <SEP> Strassenoktanzahl <SEP>
<tb> Probe-Nr. <SEP> Paraffine <SEP> Olefine <SEP> Aromat. <SEP> Research <SEP> BTM <SEP> BTE <SEP> BTM <SEP> BTE
<tb> und <SEP> Naphthene <SEP> Vol,-% <SEP> K. <SEP> W. <SEP> Oktanzahl <SEP> Verbesserang <SEP> Verbesserung <SEP> Zahl <SEP> der
<tb> voi. <SEP> voi.
<SEP> ohne <SEP> Blei <SEP> cm <SEP> je <SEP> Liter <SEP> cm <SEP> je <SEP> Liter <SEP> cm <SEP> je <SEP> Liter <SEP> ems <SEP> je <SEP> Liter <SEP> Wagen
<tb> 1 <SEP> 51 <SEP> 25 <SEP> 24 <SEP> 93, <SEP> 3 <SEP> 0,544 <SEP> 87,6 <SEP> 0,793 <SEP> 87,0 <SEP> 0,6 <SEP> 0,544 <SEP> 96,7 <SEP> 0,793 <SEP> 96,0 <SEP> 0,7 <SEP> 6
<tb> 2 <SEP> 44 <SEP> 30 <SEP> 26 <SEP> 94, <SEP> 5 <SEP> 0,544 <SEP> 87,1 <SEP> 0,793 <SEP> 86,6 <SEP> 0,5 <SEP> 0,544 <SEP> 97,6 <SEP> 0,793 <SEP> 97,0 <SEP> 0,6 <SEP> 6
<tb> 3 <SEP> 29 <SEP> 29 <SEP> 42 <SEP> 98, <SEP> 3 <SEP> 0,544 <SEP> 88,5 <SEP> 0,793 <SEP> 87,4 <SEP> 1,1 <SEP> 0,544 <SEP> 98,5 <SEP> 0,793 <SEP> 97,6 <SEP> 0,9 <SEP> 6
<tb> 4 <SEP> 47 <SEP> 20 <SEP> 33 <SEP> 94, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 89, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 88, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 98, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 97,
<SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 3
<tb> 5 <SEP> 33 <SEP> 25 <SEP> 37 <SEP> 97, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 89, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 88, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 99, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 98, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 6
<tb> 6 <SEP> 53 <SEP> 11 <SEP> 36 <SEP> 97, <SEP> 2 <SEP> 0,544 <SEP> 92,5 <SEP> 0,793 <SEP> 90,7 <SEP> 1,8 <SEP> 0,544 <SEP> 100,2 <SEP> 0,793 <SEP> 98,8 <SEP> 1,4 <SEP> 3
<tb> 7 <SEP> 54 <SEP> Spur <SEP> 46 <SEP> 98, <SEP> 1 <SEP> 0,544 <SEP> 96,5 <SEP> 0,793 <SEP> 95,2 <SEP> 1,3 <SEP> 0,544 <SEP> 105, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 104, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 3
<tb> 8 <SEP> 76 <SEP> 0 <SEP> 24 <SEP> 97, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 100, <SEP> 4 <SEP> 0.
<SEP> 793 <SEP> 100, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0,544 <SEP> 107,0 <SEP> 0,793 <SEP> 106,5 <SEP> 0,5 <SEP> 3
<tb> 9 <SEP> 76 <SEP> 0 <SEP> 24 <SEP> 97, <SEP> 4 <SEP> 0,182 <SEP> 95,2 <SEP> 0,264 <SEP> 95,2 <SEP> 0,0 <SEP> 0,182 <SEP> 013,2 <SEP> 0,264 <SEP> 104,0 <SEP> -0, <SEP> 8 <SEP> 1
<tb> 10 <SEP> 44 <SEP> 30 <SEP> 26 <SEP> 94, <SEP> 5 <SEP> 0,182 <SEP> 84,8 <SEP> 0,264 <SEP> 84,2 <SEP> 0,6 <SEP> 0,182 <SEP> 97,4 <SEP> 0,264 <SEP> 98.9 <SEP> -1,5 <SEP> 1
<tb> 11 <SEP> 54 <SEP> 1 <SEP> 45 <SEP> 98,6 <SEP> 0,182 <SEP> 92,9 <SEP> 0,264 <SEP> 92,4 <SEP> 0,5 <SEP> 0,182 <SEP> 104,8 <SEP> 0,264 <SEP> 105,1 <SEP> -0,3 <SEP> 1
<tb> 12 <SEP> 41 <SEP> 16 <SEP> 43 <SEP> 95, <SEP> 6 <SEP> O.
<SEP> 182 <SEP> 86, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 264 <SEP> 85, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 182 <SEP> 95, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 264 <SEP> 95, <SEP> 2-0, <SEP> 1 <SEP> 5
<tb> 13 <SEP> 41 <SEP> 16 <SEP> 43. <SEP> 95,6 <SEP> 0,544 <SEP> 88,6 <SEP> 0,793 <SEP> 87,8 <SEP> 0,8 <SEP> 0,544 <SEP> 98,0 <SEP> 0,793 <SEP> 96,8 <SEP> 1,2 <SEP> 6
<tb> 14 <SEP> 41 <SEP> 16 <SEP> 43 <SEP> 95, <SEP> 6 <SEP> 1,088 <SEP> 90,8 <SEP> 1,586 <SEP> 90,1 <SEP> 0,7 <SEP> 1,088 <SEP> 99,6 <SEP> 1,586 <SEP> 98,2 <SEP> 1,4 <SEP> 3
<tb> 15 <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 91, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 103, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 107, <SEP> 3-3, <SEP> 7--- <SEP>
<tb> 16 <SEP> 82 <SEP> 15 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 60,7 <SEP> 0,793 <SEP> 63,8 <SEP> -3,1 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 17 <SEP> 64 <SEP> 31 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 72,8 <SEP> 0,793 <SEP> 75,0 <SEP> -2,
2 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 18 <SEP> 73 <SEP> 10 <SEP> 17 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 95,8 <SEP> 0,793 <SEP> 97,2 <SEP> -1,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 19 <SEP> 30 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 84,2 <SEP> 0,793 <SEP> 84,9 <SEP> -0,7 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 20 <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 90,4 <SEP> 0,793 <SEP> 88,8 <SEP> 1,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 21 <SEP> 8 <SEP> 19 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 91,9 <SEP> 0,793 <SEP> 91,0 <SEP> 0,9 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 22 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 102,8 <SEP> 0,793 <SEP> 101,3 <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 23 <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 86,8 <SEP> 0,793 <SEP> 87,5 <SEP> -0,7 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 24 <SEP> 70 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> - <SEP> 0,544 <SEP> 100,5 <SEP> 0,793 <SEP> 100,6 <SEP> -0,
1 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 25 <SEP> 69 <SEP> 1 <SEP> 30 <SEP> 52, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 544 <SEP> 73, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 74, <SEP> 1-0, <SEP> 7--- <SEP>
<tb>
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Die in vorstehender Tabelle zusammengefassten Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die erfindunggemässe Benzinzusammensetzung mit Bleitetramethyl hinsichtlich Oktanzahlverhältnis ausgesprochen besser ist als damit vergleichbare Benzinzusammensetzungen der vorbekannten Art.
Die Kohlenwasserstoffgrundtreibstoffe, die eine reine (bleilose) Oktanzahl von mindestens 90 in Kombination mit mindestens 0,264 cm Bleitetramethyl je Liter Benzin aufweisen, ergeben eine Zusammensetzung mit weitaus höherer Oktanzahl als sie mit gleichen Grundtreibstoffen erhalten werden kann, die entweder Bleitetraäthyl oder weniger als 0, 264 cm an Bleitetramethyl enthalten. Die Zusammensetzungen mit mindestens 20 Vol. -0/0 aromatischen Kohlenwasserstoffen sind ähnlichen Zusammensetzungen weit überlegen, welche geringere Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen enthalten.
Die obigen Ergebnisse zeigen auch, dass, wenn der Gehalt an Olefinkohlenwasserstoff des Grundtreibstoffes 30 Vol.-% übersteigt, die Oktanzahl des Treibstoffes, der Bleitetramethyl enthält, abträglich beeinflusst ist.
Die mit der Bleitetramethyl enthaltenden Benzinzusammensetzung erzielte Verbesserung der Oktanzahl ergibt sich auch klar aus den dreilinearen Darstellungen der Zeichnung. Diese Darstellungen bestimmen die Flächen der bevorzugten Art von Zusammensetzungen, gegründet auf die Verbesserung oder den Unterschied zwischen den nach dem"Motorverfahren gewonnenen Oktanzahlen" gewisser Zusammenset- zungen mit 0, 544 cm Bleitetramethyl je Liter und gleichen Zusammensetzungen mit 0,793 cm Bleite- traäthyl je Liter. Die Ziffern an den Punkten der Darstellungen stellen die"Verbesserung"oder die"Dif- ferenz"der Motoroktanzahl dar.
In den Darstellungen ist gezeigt, dass die Zusammensetzung eines bestimmten Kohlenwasserstofftreib- stoffes mit Bleitetramethyl nach der Erfindung hinsichtlich Oktanzahl gegen andere Kohlenwasserstofftreibstoffe ausgesprochen überlegen ist* Die Darstellung der Fig. 1 zeigt, dass bei Verwendung von Bleitetramethyl an Stelle von Bleitetraäthyl in den vorliegenden Zusammensetzungen innerhalb gewisser Flächen eine Erhöhung der Oktanzahl besteht, während letztere ausserhalb dieser Flächen abfällt, wenn derselbe Ersatz jedoch mit andern Benzinzusammensetzungen vorgenommen wird.
Höhere Verbesserungen der Oktanzahl werden mit den besonderen und bevorzugten Kohlenwasserstoffzusammensetzungen erhalten, die durch die kleineren Flächen in den Darstellungen der Fig. 2 und 3 veranschaulicht sind, wogegen die höchste Verbesserung durch die sechseckige Fläche der Darstellung der Fig. 4 veranschaulicht ist.
Die folgende zusätzliche Tabelle zeigt auch den Effekt hinsichtlich Oktanzahl durch Zusatz gewisser Mengen von Bleiäthyltrimethyl-Im Vergleich zu BIeidiäthyldimethyl, Bleitetraäthyl oder Bleitetramethyl in gleichem Ausmass. Bei diesem Vergleich ist die Oktanzahl gegründet auf die "Motor Method D-357" des"ASTM Manual of Engine Test Methods für Rating Fuels". Diese Methode ist, wie bereits erwähnt, genauer als die "Research Method" und zeigt deutlicher die erwünschten Eigenschaften der erfindungsge-
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wichten der Verbindungen. Die "Verbesserung" ist der Unterschied zwischen der mit Bleiäthyltrimethyl oder sonstigen vergleichbaren Bleiverbindung erhaltenen Oktanzahl und der Oktanzahl, die durch eine gleichwertige Menge an Bleitetraäthyl erzielt wird.
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Tabelle II
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<tb>
<tb> KohlenwasserstoffZusammensetzung <SEP> Motoroktanzahl
<tb> Probe-Nr. <SEP> Paraffine <SEP> Olefine <SEP> Aromat. <SEP> Research <SEP> BETM <SEP> BTE <SEP> BETM <SEP> BTM <SEP> BDMDE
<tb> und <SEP> Naphthene <SEP> Vol.-% <SEP> K. <SEP> W. <SEP> Oktanzahl
<tb> Vol.-% <SEP> Vol.-% <SEP> ohne <SEP> Blei <SEP> cm <SEP> je <SEP> Liter <SEP> cm <SEP> je <SEP> Liter <SEP> Verbesserung <SEP> Verbesserung <SEP> Verbesserung
<tb> 1 <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> 90,0 <SEP> 0,211 <SEP> 87,6 <SEP> 0,264 <SEP> 86,2 <SEP> +1,4 <SEP> -0,1 <SEP> +0,6
<tb> 2 <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> 90,0 <SEP> 0,317 <SEP> 88,4 <SEP> 0,396 <SEP> 87,1 <SEP> +1, <SEP> 3 <SEP> +0,8 <SEP> +0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> 90,0 <SEP> 0, <SEP> 422 <SEP> 89,0 <SEP> 0, <SEP> 528 <SEP> 87, <SEP> 7 <SEP> +1, <SEP> 3 <SEP> +1, <SEP> 2 <SEP> +0,
<SEP> 5 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> 90,0 <SEP> 0,607 <SEP> 90,1 <SEP> 0,793 <SEP> 88,7 <SEP> +1,4 <SEP> +1,3 <SEP> +0,5
<tb> 5 <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> 90,0 <SEP> 1, <SEP> 214 <SEP> 91, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 586 <SEP> 90, <SEP> 8 <SEP> +0, <SEP> 8 <SEP> +0,6 <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 30 <SEP> 0 <SEP> 70 <SEP> 90+ <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 86,2 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 85, <SEP> 6 <SEP> +0, <SEP> 6 <SEP> +1,2 <SEP> +0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 41 <SEP> 16 <SEP> 43 <SEP> 95,6 <SEP> 0,607 <SEP> 88,5 <SEP> 0,793 <SEP> 87,8 <SEP> +0,7 <SEP> +0,8 <SEP> 0,0
<tb> 8 <SEP> 42 <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> 94,0 <SEP> 0, <SEP> 211 <SEP> 86, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 264 <SEP> 85, <SEP> 7 <SEP> +0, <SEP> 4 <SEP> +0, <SEP> 6-0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 9 <SEP> 42 <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> 94,0 <SEP> 0, <SEP> 317 <SEP> 86, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 396 <SEP> 86,
<SEP> 2 <SEP> +0,6 <SEP> +0, <SEP> 9 <SEP> -0,1
<tb> 10 <SEP> 42 <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> 94,0 <SEP> 0, <SEP> 422 <SEP> 87, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 528 <SEP> 86,7 <SEP> +0,7 <SEP> +0,9 <SEP> 0,0
<tb> 11 <SEP> 42 <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> 94,0 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 88, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 87, <SEP> 5 <SEP> +0, <SEP> 8 <SEP> +1, <SEP> 1 <SEP> +0,1
<tb> 12 <SEP> 42 <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> 94, <SEP> 0 <SEP> 1,214 <SEP> 89, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 586 <SEP> 89,7 <SEP> +0, <SEP> 1 <SEP> +0, <SEP> 4-0, <SEP> 5
<tb> 13 <SEP> 47 <SEP> 20 <SEP> 33 <SEP> 94, <SEP> 0 <SEP> 0,607 <SEP> 89,5 <SEP> 0,793 <SEP> 88,3 <SEP> +1,2 <SEP> +0,8 <SEP> -0,3
<tb> 14 <SEP> 38 <SEP> 25 <SEP> 37 <SEP> 97,2 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 89, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 88, <SEP> 2 <SEP> +1, <SEP> 0 <SEP> +0,8 <SEP> +0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 53 <SEP> 11 <SEP> 36 <SEP> 97,2 <SEP> 0,
<SEP> 607 <SEP> 91, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 90, <SEP> 7 <SEP> +0, <SEP> 5 <SEP> +0,8 <SEP> +0, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 16 <SEP> 76 <SEP> 0 <SEP> 24 <SEP> 97,4 <SEP> 0,607 <SEP> 101, <SEP> 3 <SEP> 0,793 <SEP> 100,1 <SEP> +1,2 <SEP> +0,5 <SEP> +0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 17 <SEP> 56 <SEP> 0 <SEP> 44 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 96, <SEP> 5 <SEP> 0,793 <SEP> 95,8 <SEP> +0,7 <SEP> +1,1 <SEP> -0,2
<tb> 18 <SEP> 54 <SEP> 1 <SEP> 45 <SEP> 98, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 97, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 97, <SEP> 0 <SEP> +0, <SEP> 7 <SEP> +1, <SEP> 0 <SEP> -0, <SEP> 1
<tb> 19 <SEP> 27 <SEP> 64 <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 82. <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 82.
<SEP> 8-0, <SEP> 4 <SEP> +0, <SEP> 9-0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 30 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> < 90 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 83, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 85, <SEP> 1-1, <SEP> 2-0, <SEP> 7-1, <SEP> 1
<tb> 21 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 90+ <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 96,7 <SEP> O. <SEP> 793 <SEP> 96,6 <SEP> +0,1 <SEP> +2, <SEP> 1-0, <SEP> 2
<tb> 22 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 80 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 90, <SEP> 5 <SEP> O. <SEP> 793 <SEP> 90, <SEP> 2 <SEP> +0, <SEP> 3 <SEP> +1,3 <SEP> +0.
<SEP> 1
<tb> 23 <SEP> 40 <SEP> 0 <SEP> 60 <SEP> < 90 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 81, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 82, <SEP> 1-0, <SEP> 4-1, <SEP> 1 <SEP> +0,1
<tb> 24 <SEP> 50 <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> < 90 <SEP> 0,607 <SEP> 78, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 78, <SEP> 4-0, <SEP> 1-1, <SEP> 8-0, <SEP> 4
<tb> 25 <SEP> 8 <SEP> 19 <SEP> 73 <SEP> 90+ <SEP> 0,607 <SEP> 93, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 93, <SEP> 0 <SEP> +0, <SEP> 2 <SEP> +1, <SEP> 5 <SEP> -0, <SEP> 6
<tb> 26 <SEP> 44 <SEP> 30 <SEP> 26 <SEP> 94,5 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 86, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 85, <SEP> 9 <SEP> +0, <SEP> 5 <SEP> +1,2 <SEP> +0,1
<tb> 27 <SEP> 29 <SEP> 29 <SEP> 42 <SEP> 98, <SEP> 3 <SEP> 0,607 <SEP> 88,0 <SEP> 0,793 <SEP> 87,4 <SEP> +0,6 <SEP> +1, <SEP> 1 <SEP> -0, <SEP> 2
<tb> 28 <SEP> 50 <SEP> 1 <SEP> 49 <SEP> 80,0 <SEP> 0,607 <SEP> 81,2 <SEP> 0,793 <SEP> 84,3 <SEP> -3,1 <SEP> -1,
8 <SEP> -4, <SEP> 2
<tb> 29 <SEP> 40 <SEP> 1 <SEP> 59 <SEP> 85, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 607 <SEP> 86, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 793 <SEP> 84, <SEP> 2 <SEP> +1, <SEP> 9 <SEP> +3, <SEP> 2
<tb>
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In obiger Tabelle ist gezeigt, dass die erfindungsgemässen Benzinzusammensetzungen, welche Blei- äthyltrimethyl enthalten, verbesserte Oktanzahlen im Vergleich zu Benzinzusammensetzungen der bisher verwendeten Art ergeben und Bleitetraäthyl enthielten. Die Grundtreibstoffe haben eine reine (bleilose) Oktanzahl von mindestens 85, und wenn die spezielie Kohlenwasserstoffart mit Bleiäthyltrimethyl versetzt wird, ergibt sie ein ausgesprochen höheres Oktanverhältnis als gleiche Kohlenwasserstofftreibstoffe, die entweder Bleidimethyldiäthyl oder Blei'. 3traäthyl in äquivalenter Konzentration enthalten.
Weiters sind derartige Benzinzusammensetzungen hinsichtlich Oktanverhältnis äquivalent den sehr günstigen Benzinzusammensetzungen mit Bleitetramethyl, trotz des Umstandes, dass die Anwesenheit der Äthylgruppe in der Verbindung annehmen lassen müsste, dass ein geringeres Oktahverhältnis entstünde, das jenem mehr gleichen würde, das mit Bleitetraäthyl oder Bleidimethyldiäthyl erreicht wird.
Die Tabelle lässt auch erkennen, dass die Zusammensetzungen mit 20-75 Vol.-'% an aromatischen Kohlenwasserstoffen, gleichen Zusammensetzungen erheblich überlegen sind, die entweder geringere oder grössere Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen enthalten, unabhängig davon, ob das Blei in Form von Bleiäthyltrimethyl oder Bleitetramethyl vorhanden ist. Zusammensetzungen, in welchen der Gehalt des Grundtreibstoffes an Olefinkohlenwasserstoffen nicht höher als 25 Vol.-% ist, geben Oktanzahlenverhältnisse, die wesentlich besser als jene sind, die mit gleichen Zusammensetzungen erhalten werden, in welchen jedoch grössere Mengen an Olefinen anwesend sind.
Wenn mindestens 25 Val. -0/0 Paraffin- und Naphthenkohlenwasserstoffe anwesend sind, werden optimale Oktanzahlenverhältnisse mit Bleiäthyltrimethyl erhalten.
Die Darstellungen in der Zeichnung liefern ein zusätzliches Bild der Verbesserung im OktanzahlenVerhältnis, welches mit der besonderen Benzinzusammensetzung nach der Erfindung bei Bleiäthyltrimethylzusatz erreicht wird. Die dreilinearen Darstellungen legen die Flächen der Benzinzusammensetzungen in bezug auf die "Verbesserung" oder die "Differenz" zwischen den Oktanzahlen nach der Motormethode für verschiedene Zusammensetzungen der Grundtreibstoffe fest. Jeder dreilinearen Darstellung ist eine Zeichnung im rechtwinkeligen Koordinatensystem beigefügt, welche den Effekt vom Bleiäthyltrimethyl in Kohlenwasserstofftreibstoffen gegenüber Bleitetramethyl, Bleidimethyldiäthyl und Bleitetraäthyl veranschaulicht.
Für die Zusammensetzungen nach Fig. 1A ist der Vergleichseffekt von jedem der einzelnen Bleizusätze, aufgebaut auf dem arithmetischen Mittel von 10 verschiedenen typischen, der obigen Tabelle entnommenen Zusammensetzungen. Fig. 3A zeigt die bevorzugten erfindungsgemässen Zusammensetzungen und der Durchschnitt ist aus fünf typischen Treibstoffen vonbevorzugtenArten von Kohlenwasserstofftreibstoffen genommen worden, die die verschiedenen Bleiverbindungen enthalten. Die Fig. 2A und 4A zeigen, dass die vorerwähnten Grundtreibstoffe der Fig. 1A und 3A jeweils unerwartet hohe Oktanzahlen mit Bleiäthyltrimethyl ergeben, im Vergleich zu dem, was von der Wirkung anderer Bleialkyle zu erwarten wäre.
Jeder gewählte Treibstoff enthielt 3, 18 g Blei je 3,785 I, was 0,793 cm je Liter Bleitetraäthyl oder 0. 607 cm je Liter Bleiäthyltrimethyl zufolge des Unterschiedes in den Dichten entspricht.
Die Darstellungen zeigen, dass die besonderen Treibstoffe mit Bleiäthyltrimethyl nach der Erfindung
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Oktanzahlenverhältn1sgesprochen überlegen sind. Die Darstellungen zeigen ferner, dass die Zusammensetzungen mit Bleiäthyltri- methyl im wesentlichen äquivalent den diesseits früher gefundenen Treibstoffen sind, welche Bleiteira- methyl enthalten. In den bevorzugten Koblenwasserstofftreibstoffen mit erwünschter Flüchtigkeit sind die Zusammensetzungen mit Bleiäthyltrimethyl ebenfalls gleichwertig und dies teilweise zufolge ihrer besseren Verteilung in Mehrzylindermaschinen üblicher Bauweise bei deren Betrieb.
Der Effekt der verbesserten Bsnzinzusammensetzung nach der Erfindung ergibt sich aus den "Strassen- oktanzahlen" der folgenden Tabelle. Diese Zahlen sind durch Versuche mit Chassisdynamometer nach der Methode"Modified Uniontown Test Procedure"festgestellt worden. Für diese Feststellungen wurden sechs Wagen jüngster Herstellung (1956-1958) verwendet, von denen einige für Anwendung höherer Kompressionsverhältnisse abgeändert wurden. Als Norm verlangten diese Wagen eine Oktanzahl zwischen etwa 94 - 102. Die Kompressionsverhältnisse schwankten von 8, 5 : 1 bis zu 12 : l.
In der folgenden Tabelle ist der Effekt von Bleiäthyltrimethyl (BETM) im Vergleich zu Bleitetramethyl (BTM) oder Bleitetraäthyl (BTE) auf Grundlage von Benzinzusammensetzungen festgestellt, die äquivalente Bleikonzentrationen aufweisen und 3, 18 g Blei je 3, 7851 enthalten. Der Treibstoff A in der Tabelle ist ein solcher auf Kohlenwasserstoffbasis einer reinen Research-Oktanzahl 94, der 42 Vol. -0/0 Paraffine und Naphthene, 25 Vol.-% Olefine und 33 Vol.-% aromatische Kohlenwasserstoffe enthält. Treibstoff B hat eine reine Research-Oktanzahl über 85 und enthält 56 Vol.- < % Paraffine und Naphthene sowie 44 Vol.- aromatische Kohlenwasserstoffe.
Treibstoff C ist ein ähnlicher Treibstoff, der 47 Vol. -0/0 Paraffine und Naphthene, 20 Vol. -0/0 Olefine und 33 Vol.-% aromatische Kohlenwasserstoffe enthält.
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Tabelle III
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<tb>
<tb> BETM <SEP> BTM <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> FestätelWagen <SEP> Nr.
<SEP> BTE <SEP> BETM <SEP> Verbesse- <SEP> BTM <SEP> Verbesse- <SEP> lungen
<tb> rung <SEP> rung
<tb> Treibstoff <SEP> A <SEP> 1 <SEP> 95, <SEP> 3 <SEP> 96, <SEP> 3 <SEP> 1,0 <SEP> 96,9 <SEP> 1,6 <SEP> 6
<tb> 2 <SEP> 98, <SEP> 9 <SEP> 100, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 100,1 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 99,2 <SEP> 100, <SEP> 3 <SEP> 1,1 <SEP> 100, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 6
<tb> 4 <SEP> 98, <SEP> 5 <SEP> 99, <SEP> 4 <SEP> 0,9 <SEP> 99, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 3
<tb> 5 <SEP> 96,9 <SEP> 98,3 <SEP> 1,4 <SEP> 98,1 <SEP> 1,2 <SEP> 3
<tb> 6 <SEP> 99,5 <SEP> 99,8 <SEP> 0,3 <SEP> 99,7 <SEP> 0,2 <SEP> 3
<tb> Mittelwert <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Treibstoff <SEP> B <SEP> 1 <SEP> 102,'1 <SEP> 104, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 104, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 105,4 <SEP> 108, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 108,
<SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> 3 <SEP> 102, <SEP> 7 <SEP> 105, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 105,1 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 3
<tb> Mittelwert <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Treibstoff <SEP> C <SEP> 1 <SEP> 95, <SEP> 5 <SEP> 97,2 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 97, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 3 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 100, <SEP> 9 <SEP> 1,0 <SEP> 100, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 3
<tb> 3 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 101, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 101, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 99, <SEP> 0 <SEP> 99,7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 99, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 98,1 <SEP> 98,3 <SEP> 0,8 <SEP> 98,6 <SEP> 0,5 <SEP> 3
<tb> 6 <SEP> 100, <SEP> 2 <SEP> 100, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 101, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP>
<tb> Mittelwert <SEP> l, <SEP> l <SEP> l,
<SEP> l <SEP>
<tb>
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Tabelle zusammengefassten Strasssnoktanverhälmisse zeigen,belle zeigt ferner, dass die erfindungsgemässen Zusammensetzungen überraschenderweise im üblichen Betrieb von Automobilen den diesseits vorher gefundenen Treibstoffen mit Bleitetramethyl gleichwertig sind, wie dies schon im Zusammenhang mit den andern Versuchsdaten auseinandergesetzt wurde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kohlenwasserstofftreibstoff, der im Siedebereich von Benzin siedet, gekennzeichnet durch eine reine (bleilose) Oktanzahl von mindestens 90 und einen Gehalt von mindestens 20 Vol.-% an aromati- schen Kohlenwasserstoffen, höchstens 30 Vol.-% an Olefinkohlenwasserstoffen und einen Zusatz von mindestens 0,264 cm3 Bleitetramethyl je 1000 cm des Grundtreibstoffes.