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combustibles moteurs et leurs procédés de préparation.
'La présente invention concerne des combustibles moteurs nouveaux. particulièrement à indice octane élevé, et leurs procédés de préparation.
En résumé, l'invention consiste à ajouter à un hydrocarbu -re liquide léger, servent de base à un combustible moteur, une proportion importante de composé chimique appartenant à la classe des cétones.
L'objectif premier de l'invention est de préparer des com- bustibles moteurs à indice octane élevé, et particulièrement de préparer ceux à incline octane particulièrement élevé, tels que
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les combustibles moteurs convenant pour les moteurs d'aviation.
L'invention permet:, par exemple, de préparer des combustibles moteurs d'aviation à indice octane de 100 ou plus ; elle permet de le faire économiquement au point de vue commercial.
La matière de base du combustible moteur, susceptible d'ê- tre employée conformément a l'invention, peut être un naphte dé- rivé de pétrole brun, soit seul, soit mélangé; ce peut 'être un naphte de provenance directe, un naphte craque ou un mélange des deux. ce produit de base doit évidemment satisfaire a tous les desiderata de stabilisé, de teneur en gommes, de corrosion, etc., que l'on peut être amené a poser au combustible fini composé.on peut aussi se servir d'autres types d'hydrocarbures liquides, tels que le naphte hydrogéné, préparé par hydrogénation destructive de liquides hydrocarbures a point d'ébullition se trouvant dans le gamme de ceux de la gazoline, du kérosène et de l'huile lu- brifiante;
oe peut être un naphte réformé ou une fraction liqui- de légère, préparée par polymérisation d'oléfines à bas point d'ébullition ou gazeuses.
Les cetones destines à être utilisés, conformément à. une caractéristique de l'invention, peuvent 'être considérées nomme des composés répondant à la formule générale : R.CO.R', formule dans laquelleR et R' représentent les radicaux hydrocarbures alkyle, aryle ou mixtes, identiques ou différents, bien que l'on puisse, toutefois, se servir de leurs remplaçants et de leurs dérivés, à condition que ceux-ci possèdent les mêmes propriétés générales que les cétones décrites. On peut se servir de oétones non saturées, cycliques, branchée et polyarbonyle, L'élément le plus simple du groupe cétone est le diméthyl-cétone, oonnueusuel- lement sous le nom d'acétone;
cette matière rentre dans le cadre de l'une des phases de l'invention, bien qus sa solubilité rela- tivement grande dans l'eau constitue un inconvénient, dans une certaine mesure, perce qu'elle est aisément éliminée des mélan-
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ges par l'eau. Généralement, on préfère les cétones a poids
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moléculaire plus élevé, telles que la métby1-êthyl-oétone. la la méthyl-isoJ?ropyl-'1 étone, méthyl-propyl-sétone,/ la méthy1-tertleil."e-butyl-oétone, la méthyl-phènyl-odtone, le méthyl-benzyl-aétone et un grand nom- bre Vautres cétones analogues dans lesquelles le groupeméthyle a été remplacé par d'autres groupes à poids moléculaire élevé.
D'autres cétones, qui peuvent être utilisées, sont les dicétones,
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telles que la diaoétyle OH3COOOCE3 . le diacétone-eloool OH300CH20(aHz)20R. la benzalaoétone 6H50B:ORCOCH3 (préparée en faisant réagir de l'acétone avec de la benzeldéhyde), la méthyl- vinyl-cétone. la butyrone, la phorène et le pineooline. Généra- lement, le point d'ébullition de la cétone doit se trouver dans la gamme d'ébullition dela gazoline, ou, en d'autres termes,
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approximativement entre 40oe et 200 ou Zlooo; ce sont générale- ment les cétones ayant de 4 à 10 atomes de carbone qui remplis- sent le mieux cette condition. On préfère également les détones
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ayant la structure la plus branchée.
La àiîsopropyl-nétone, l'isopropyl-tertiaire-butyl..aétone, la di-tertiaire-butyl-aéto- aussi ne et analogues conviennent très.bien. on peut se servir des /
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aryl-oétones ou des alkyl-aryl-oétones mixtes ou des netones cycliques, par exemple de l'acétophénone et de la nynlohexanone.
Les cétones branchées peuvent être mélangées au corps de base et servir de combustible moteur aven ou sans addition de
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composés anti-détonnants métallo-organiques, conformément à une phase de l'invention, tandis que, quand on emploie des cétones à liaison directe, on ajoute des composés enti-détonnants mé-
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tallo-orgeniques.
Le terme "agent a nti-déto nnant métallo-organique" signifie les composés primaires à structure analogue à ,^,elle du plomb
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tétraéthyle, par exemple les composés métallo-alkyle , tels que le plomb tétraéthyle, le plomb tétraméthyle, l'étain tétraéthyle,
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le bismuth tétraéthyle, le bismuth triphénul6 etc.,bien que des composés carbonyle, tels que le fer ou le nickel carbonyle , puissent aussi être employés.
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on a constaté que les cétones en chaîne latérale possè- dent des propriétés 13 nti-détonasntes nettement plus grandes que les cétones à chaîne directe, et que l'on obtient des ré- sultats beaucoup meilleurs en se servant des cétones à chaînes latérales eu lieu des cetones à chaînes directes quand on ne fait pas d'addition d'agents anti-détonnants métallo-organiques.
On sait que certaines cétones à chaîne directe, particuliè- rement les acétones, ont été proposées antérieurement comme addi -tion aux combustibles moteurs, en vue de réduire le cognement des moteurs. cependant, l'amélioration obtenue dans un moteur par l'emploi de ces cétones est difficilement suffisante pour justifier leur coût;
en outre, ainsi qu'il résulte des rensei- gnements donnés plus bas, il n'est pas possible, même avec des quantités relativement grandes de cétones à chaîne directe, d'obtenir des mélanges dont l'indice octane est extrêmement élevé, on sait également que l'on ajoute du plomb tétraéthyle aux combustibles moteurs, mais, ainsi qu'on le montrer ci-a- près, si une petite quantité de plomb tétraéthyle augmente con -sidérablement l'indiceoctane du naphte auquel il est ajouté, des additions supplémentaires de ce produit donnent des amélio- rations successivement plus petites de l'indice octane, de sorte que, par l'emploi du plomb tétraéthyle nomme adjuvant à l'essence de pétrole pour les combustibles moteurs,
il est pra -tiquement impossible d'obtenir des indices octane extrêmement élevés, tels que, par exemple, 95, 100 ou plus, sans que l'on fasse intervenir des quantités excessivement élevées, coûteuses et, par conséquent, non pratiques de plomb tétraéthyle.
L'inventeur a constaté que la combinaison des deux cétones et du plomb tétraéthyle donne un résultai supérieur à celui qu' il est possible d'obtenir avec des quanti équivalentes de chacun (sur la base du coût) pris séparément, l'est ainsi que, dans certains ces, conformément à la présente invention, les produits renferment à la fois'\des cétones et du plomb tétra-
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éthyle ont un indice octané au moins égal, sinon supérieur à la somme des augmenterions de l'indice octane que l'on peut normalement attendre des constituants individuels présents, alors que les améliorations de l'indice octane, procurées par divers agents adjuvants au combustible moteur, ne sont pas ad- ditives,
c'est-à-dire qu'ils donnent généralement des résultats inférieurs à la somme des constituants considérés séparément.
Les proportions qui doivent intervenir pour la préparation des combustibles moteurs, conformément à la présente invention, peuvent varier dans d'assez larges limites; celles-ci sont tons -tion évidemment. de la rigueur des spécifications ou des de- siderata qui peuvent 'être posés au point de vue du fonctionne- ment et du travail à accomplir, ainsi que du prix qui doit être respecté et des matières premières disponibles. Généralement, cependant, les cétones, par exemple des composés simples ou des mélanges, doivent tre employées dans des proportions approxime environ -tives de 5 à 50 % ou plus; 10, 20 ou 30 %/doivent généralement tre préférés.
Les agents anti-détonnants métallo-organiques. par contre, sont employés dans des proportions beaucoup plus faibles, par exemple entre 0,5 et 5cm3 par gallon de combustible moteur ; toutefois, les combustibles de course et les autres com- bustibles exigeant un travail exceptionnel requièrent des quan- tités beaucoup plus grandes, parexemple 10, 15cm3 par gallon ou même plus.
Le tableau qui suit donne les résultats d'un certain nombre d'expériences faites en rrne d'établir une comparaison entre l'ac -tion de la combinaison des cétones avec le plomb tétraéthyle, et celle de ses matières utilisées séparément.
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TABLEAU 1 Renseignements sur l'indice Octane de mélanges de gazoline d'aviation préparés à pertir de pecos bruts.
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A.S.T.,I.indîoe octane ( à 212 ]'. ) Addition de pb et 4
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pour icnt dfsgent de mélaüge Rien 1 amz 3 am3 Rien 74, U 82, 5 888,5 10 diméthyl-aéton.e 75,0 -- 89,5 ,5 " 78,1 -- 94,0 50 Il " 85, g -- 100+ ,5 methy1-éthyl-ce tone 80,5 88,8 93,tu zo më'chyl-n-propyl-00'cone 80,b 89,b 5,0 ào mézhyl-n-butyl-c: ézone 78,0 88, 0 93,6.
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L'indice octane es'c déterminé dans tous les nas par le procé -de au moteur recommandé par le "coopérative Fuel Rasegrah Com- mittee" de l'àmeriain soaiety for iesting Materials. ce tableau montre que des additions de plomb tatraé-chyle .ensemble, et de cétones à chaîne directe/à, la mamière de base gazoline, donnent des indices octane beaucoup plus élevés, mesurés sur lE moteur C.F.R. à 212 F, que ceux obtenus avec l'addition de l'agent seul, car il est clair que, comme dans la gazoline ne
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renfermant pas de netones, 1 m6 de plomb tétraétbyle donne une augmentation de 8,5 de l'indice octane et les 2 cm3 suivants seulement une nouvelle augmentation de 6,0 de cet indice,
il faudrait une quantité extrêmement grande de plomb tétraéthyle pour porter l'indice oitene de la matière de base à 95 ou loo. même
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D'eutrû part./une quantité de 50% de cétone. employée sans addi- tion de plomb tétraéthyle, n'a porté l'indiae octane de la ma- tière de base qu'à 85,8, tandis qu'avec les combinaisons de 25
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et 50% de dimethyl-cétoue avec"3 om3 de plomb tétreéthyle, l'indicte octane a été porté à 94 et 1GO+ respectivement.
Le tableau montre également des résultats analogues aussi favorables avec
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d'autres cétones comprenant l'es méthyl,-éthyl-, ,méthyl-propyl-
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et méthylubutylwcétonea.
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Dans le tables11'-2 sont reproduits les résultats de séries dressais similaires, quoique non absolument identiques, faits avec; un moteur de série 30 et à la température de 375 F.
TABLEAU 2.
Moteur série 30 à 375 F. pb et 4.
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pour oent d'agent de mélange. Rien i am3 3 cm3 Rien 69,1 sato 88,5.
35 dimét hyl-aétone qô , 4 - - 95, 0 .
30 if tr 76,8 8sus8 96, 9.
Le tableau précèdent montre que l'on arrive, dans ce ces,
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aux mêmes indices élevés que ceux obtenus dans le oas du tôblesu 1, par l'emploi combiné de plomb tétraéthyle et de cétones à chaîne directe dans une gazoline de base.
TABLEAU 3.
Détails sur l'indice octane des mélanges de méthyl-propyl-cétone avec de la gazoline d'aviation préparée à partir de pécos bruts
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A. S. T.i2. indirtes ontane.
Addition de pb et 4.
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pour cent d'agent de mélange. rien 3am3jgallon. y Rien 75.3 89tz 10 Méthyl-propyl-oétone 78, 89, 9 135 If n 0 83, 3 100 50 " n il 88 dt 100+
Le tableau 3 montre que l'on obtient des augmentations même plus élevées en indice octane et en susceptibilité de plomb
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avec la méthyl-propyl-oétone, qu'avec la diméthyl-oétone (nomme indiqué dans le tableau 1).
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Si on le désire, on peut ajouter d'autres matières, telles que des anti-oxydants ou des anti-gommes, des teintures, des lubrifiants de cylindres supérieurs, des fondants de gommes, (savons, polymères), des matières odorantes, aromatiques (par exemple du benzol), des extraits de solvants (par exemple de l'extrait de SO2), de l'iso-octane, du diisobutylène, de l'éther isopropylique, des alcools, etc.., aux combustibles moteurs pré -parés comme exposé ni-dessus.
Le tableau 4 montre des résultats comparatifs obtenus avec des cétones à chaînes directes et des cétones à chaînes laté- rales sans addition de composés métallo-organiques.
TABLEAU 4.
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<tb> amélioration <SEP> de <SEP> l'in-
<tb>
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ASTM.1J:1C1.1ce oo- dise ootane procurée pour cent de oétone a jou tane à %1& àt par les cétones.
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<tb> -tée.
<tb>
<tb> -- <SEP> rien <SEP> 75,0 <SEP> -
<tb>
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5 méhyl-n-outyl-3étone 78,0 310 25 méthyl-iso-hutyl-oétone 81,1 6,1.
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Le tableau 4, qui précède, montre que la mé1ihyl-butyl-cé- tone, renferment le groupe iso-butyle, donne une amélioration de l'indicé octane deux fois plus grande que celle renferment le
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groupe butyle ordinaire. D'autre part, l'iso-oomposé a essentiel- lement la même solupilité dans la gazoline que les composés nor- maux.
Un autre avantage de la présente invention est que, du fait
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des propriétés anti-détonnantes des céiones s, chaînes latérales supérieures, on peut faire usage de cétones à poids moléculaire beaucoup plus élevé, de manière que leur oxygène devienne relati- vement négligeable comme facteur de réduction de la valeur com- bustible de la base gazoline à laquelle elles sont mélangées,
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En plus des cétones renfermant des groupes hydrocarbures @
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aliphatiques bra nahés, telles-que celles mentionnées spécialement plus haut, il y a la. méthYl-isopropyl-Óétone, l f éthyl-1sopropyl- aétone, la propyl-isopropyl:
.t-étone, la méthyl-tertiaire-butyl-cé-
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tone, la méthYl-isoemYl-tone, le méthyl-tertiaire-amyl-sétone, la di-ieopropyl-cétone, ltisopropyl-erti8ire-butyl-étone, la di-isobutyl-cétone, la ài-tert18ire-butyl-Jétone et la di-tertiaire-amyl-aétone. Les nétones renfermant un groupe tertiaire sont préférées et également celles qui ont un groupe latéral, par exemple iso, secondaire ou tertiaire, de chaque noté du
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groupe cerd1.\lyle'égslement, car elles permettent l'utilisation de cétones à poids moléculaire encore plus élevé et à point d'ébullition plus élevé que celles qui ne renferment qu'un groupe branché. on peut se servir d'autres types de cétones qui répondent
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à la formule générale R. CC.
R' , formule dans laquelle R désigne un groupe aryle, par exemple phényle, benzyle, toluyle, etc., ou un groupe cyclique plus saturé, et R' un groupe hydrocarbure aliphatique latéral, tel que le groupe isopropyl-seaondaire- butyle, tertiaire-butyle et analogues.
Au lieu de se servir de composés cétoniques simples, on
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peut faire appel à une nébone branchée adOptée,de préférence, en collaboration avec d'autres cétones a chaînes latérales ou avec d'autres oétones, de préférence, à bas poids moléculaire, qui n'ont pas une structure branchée (par exemple, qui ne pos- sèdent pas plus de 5 atomes de carbone,), donc des cétones ren -fermant deux groupes carbonyle ou plus.
Les cétones non saturées, renfermant un groupe hydrocarbure
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aliphatique latéral ou plus, peuvent également êrre utilisées, par exemple: l'oxyde de mésityle qui est une cétone méthyl- isobutylique renferment une double liaison et répondant à le
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formule (1 (CH5)a : OH CO CHg , et la phorone répondant à la formule (CE 4)a0: double liaison CH CO OH : C (CH5}2 . et des cétones è, ob8!nes latérales substituées, telles que celles qui renferment des groupes hydroxyle, par exemple le di-aoétone alcool COR (CHZ)? Choco ruz
Le relevé des essais qui suit se rapporte a plusieurs de ces derniers types de composés.
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TABLEE 5.
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<tb>
Essai <SEP> pouroent <SEP> de <SEP> cétone <SEP> ajoutée <SEP> ASTM.Indice <SEP> Amélioration <SEP> de
<tb> n <SEP> octane <SEP> à <SEP> l'indice <SEP> octane
<tb> 212 <SEP> F. <SEP> pa <SEP> r <SEP> les <SEP> cétones.
<tb>
<tb>
9 <SEP> -- <SEP> rien <SEP> 75,0 <SEP> -
<tb>
<tb> 10 <SEP> 25 <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> mésityle <SEP> 80,4 <SEP> 5,4
<tb>
<tb> 11 <SEP> 25 <SEP> di-acétone <SEP> alcool <SEP> 81,0 <SEP> 6,0.
<tb>
un remarquera, par l'examen du tableau 5, que les proprié- tés anti-détonnentes de l'oxyde de mésityle (qui peut être con- sidéré comme une méthyl-isobutyl-cétone non saturée) et du di-acétone alcool (qui peut 'être considéré nomme un hydroxy dérivé de la méthyl-isobutyl-oétone) soutiennent favorablement la comparaison avec les propriétés anti-détonnantes de la méthyl- iso-butyl-cétone elle-même, ainsi que le montre le tableau 4, bien que le nomposé saturé non substitué soit légèrement supérieur on voit,
par les données ci-dessus, que lon peut préparer des combustibles moteurs à indice octane élevé .en mélangeant à de la gazoline une quantité appréciable de cétones du type adop- té, de préférence, à savoir celles renfermant un ou plusieurs groupes hydrocarbures aliphatiques branchés .
Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples spécifiques , qui ne sont donnée ici qu'à titre illus- tretif, ni à des théories relatives à sa marche; elle n. 'est limitée que par les revendications qui suivent, par lesquelles l'inventeur entend revendiquer toutela nouveauté de l'inven- tion aussi largement que l'antériorité le permet.
REVENDICATIONS.
1.-combustible moteur comprenant une matière de base aon- stituée par un hydrocarbure liquide léger et une quantité appré -eiable de cétone renfermant au moins un groupe hydrocarbure aliphatique branché.
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motor fuels and their preparation processes.
The present invention relates to novel motor fuels. particularly high octane, and processes for their preparation.
In summary, the invention consists in adding to a light liquid hydrocarbon -re, used as the basis for an engine fuel, a large proportion of chemical compound belonging to the class of ketones.
The primary objective of the invention is to prepare engine fuels with a high octane number, and particularly to prepare those with a particularly high octane incline, such as
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engine fuels suitable for aircraft engines.
The invention makes it possible:, for example, to prepare aviation engine fuels with an octane number of 100 or more; it makes it possible to do so economically from a commercial point of view.
The base material of the motor fuel which can be used in accordance with the invention may be a naphtha derived from brown petroleum, either alone or in admixture; it may be a naphtha of direct origin, a cracked naphtha or a mixture of the two. this basic product must obviously satisfy all the requirements of stabilization, content of gums, corrosion, etc., which may be required to apply to the finished compound fuel. other types of fuel can also be used. liquid hydrocarbons, such as hydrogenated naphtha, prepared by the destructive hydrogenation of liquids boiling hydrocarbons in the range of gasoline, kerosene and lubricating oil;
This can be reformed naphtha or a light liquid fraction, prepared by polymerizing low boiling or gaseous olefins.
Ketones for use in accordance with. a characteristic of the invention, can 'be considered names compounds corresponding to the general formula: R.CO.R', formula in whichR and R 'represent alkyl, aryl or mixed hydrocarbon radicals, identical or different, although the Their substitutes and their derivatives may, however, be used, provided that these possess the same general properties as the ketones described. Unsaturated, cyclic, branched, and polyarbonyl oetones can be used. The simplest member of the ketone group is dimethyl ketone, commonly known as acetone;
this material comes within the scope of one of the phases of the invention, although its relatively high solubility in water constitutes a drawback, to a certain extent, since it is easily eliminated from the mixtures.
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aged by water. Generally, weight ketones are preferred
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higher molecular weight, such as metby1-ethyl-oetone. methyl-isoJ? ropyl-'1 etone, methyl-propyl-setone, / methyl-tertleil. "e-butyl-oetone, methyl-phenyl-odtone, methyl-benzyl-aetone and a large number of Other analogous ketones in which the methyl group has been replaced by other high molecular weight groups.
Other ketones, which can be used, are diketones,
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such as diaoethyl OH3COOOCE3. diacetone-eloool OH300CH20 (aHz) 20R. benzalaoetone 6H50B: ORCOCH3 (prepared by reacting acetone with benzeldhyde), methyl vinyl ketone. butyrone, phorene and pineooline. Generally, the boiling point of the ketone should be within the boiling range of gasoline, or in other words,
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approximately between 40oe and 200 or Zlooo; Usually ketones with 4 to 10 carbon atoms fulfill this condition best. We also prefer detones
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having the most trendy structure.
Isopropyl-netone, isopropyl-tertiary-butyl-aetone, di-tertiary-butyl-aeton, and the like are very suitable. we can use /
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aryl-oetones or mixed alkyl-aryl-oetones or cyclic netones, for example acetophenone and nynlohexanone.
Plugged-in ketones can be mixed with the base body and serve as motor fuel with or without the addition of
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metallo-organic anti-detonating compounds, in accordance with a phase of the invention, while, when employing direct-bonded ketones, meti-detonating compounds are added.
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tallo-organic.
The term "metallo-organic anti-detonating agent" means primary compounds with a structure similar to, ^, it lead.
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tetraethyl, for example metalloalkyl compounds, such as tetraethyl lead, tetramethyl lead, tetraethyl tin,
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tetraethyl bismuth, bismuth triphenul6 etc., although carbonyl compounds, such as iron or nickel carbonyl, can also be employed.
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side chain ketones have been found to have significantly greater anti-detonating properties than direct chain ketones, and much better results are obtained using side chain ketones. ketones with direct chains when no metallo-organic anti-explosive agents are added.
It is known that certain direct chain ketones, particularly acetones, have previously been proposed as additions to engine fuels, in order to reduce engine knock. however, the improvement obtained in an engine by the use of these ketones is hardly sufficient to justify their cost;
furthermore, as can be seen from the information given below, it is not possible, even with relatively large quantities of direct-chain ketones, to obtain mixtures with an extremely high octane number. It is also known that tetraethyl lead is added to motor fuels, but, as shown below, if a small amount of tetraethyl lead significantly increases the octane number of the naphtha to which it is added, Further additions of this product give successively smaller improvements in the octane number, so that, by the use of tetraethyl lead, as an adjunct to petroleum gasoline for motor fuels,
it is practically impossible to obtain extremely high octane numbers, such as, for example, 95, 100 or more, without involving excessively high, expensive and, therefore, impractical amounts of tetraethyl lead .
The inventor has found that the combination of the two ketones and tetraethyl lead gives a result greater than that which is possible to obtain with equivalent amounts of each (on the basis of cost) taken separately, is as well as , in some of these, according to the present invention, the products contain both ketones and lead tetra-
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ethyl have an octane number at least equal to, if not greater than, the sum of the increases in octane number that one would normally expect from the individual constituents present, while the improvements in octane number, provided by various fuel additives engine, are not additives,
that is to say, they generally give results lower than the sum of the constituents considered separately.
The proportions which must intervene for the preparation of motor fuels, in accordance with the present invention, can vary within fairly wide limits; these are obviously tons -tion. the rigor of the specifications or requirements which may be set in terms of operation and the work to be done, as well as the price which must be met and the raw materials available. Generally, however, the ketones, for example simple compounds or mixtures, must be used in approximately approximately proportions of 5 to 50% or more; 10, 20 or 30% / should generally be preferred.
Metallo-organic anti-explosive agents. on the other hand, are used in much smaller proportions, for example between 0.5 and 5cm3 per gallon of engine fuel; however, racing fuels and other fuels requiring exceptional labor require much larger quantities, for example 10, 15cc per gallon or even more.
The following table gives the results of a number of experiments carried out in order to establish a comparison between the action of the combination of ketones with tetraethyl lead, and that of its materials used separately.
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TABLE 1 Information on the octane number of aviation gasoline mixtures prepared from crude pecos.
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A.S.T., I. indîoe octane (at 212] '.) Addition of pb and 4
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for icnt dfsgent of mixture Nothing 1 amz 3 am3 Nothing 74, U 82, 5 888.5 10 dimethyl-aeton.e 75.0 - 89.5, 5 "78.1 - 94.0 50 Il" 85, g - 100+, 5 methy1-ethyl-ce tone 80.5 88.8 93, tu zo më'chyl-n-propyl-00'cone 80, b 89, b 5.0 ào mezhyl-n-butyl- c: ezone 78.0 88.0 93.6.
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The octane number is determined in all nas by the engine procedure recommended by the "Cooperative Fuel Rasegrah Committee" of American Soaiety for Iesting Materials. this table shows that additions of tatraechyl lead together, and direct chain ketones / to the gasoline base, give much higher octane numbers, measured on the CFR engine at 212 F, than those obtained with the addition of the agent alone, since it is clear that, as in gasoline
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containing no netones, 1 m6 of tetraetbyl lead gives an increase of 8.5 in the octane number and the following 2 cm3 only a further increase of 6.0 in this number,
it would take an extremely large amount of tetraethyl lead to bring the oitene number of the feedstock to 95 or 100. even
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Either part./an amount of 50% ketone. used without the addition of tetraethyl lead, only brought the indiae octane of the base material to 85.8, while with the combinations of 25
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and 50% of dimethyl-kétoue with "3 om3 of tetreethyl lead, the octane index was brought to 94 and 1GO + respectively.
The table also shows similar results which are also favorable with
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other ketones including methyl, -ethyl-,, methyl-propyl-
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and methylubutylwketonea.
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In tables 11'-2 are reproduced the results of similar series, although not absolutely identical, made with; a 30 series engine and at a temperature of 375 F.
TABLE 2.
Engine series 30 to 375 F. pb and 4.
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for mixing agent agent. Nothing i am3 3 cm3 Nothing 69.1 sato 88.5.
35 dimethyl-acetone q6.4 - - 95.0.
30 if tr 76.8 8sus8 96.9.
The preceding table shows that we arrive, in these,
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with the same high indices as those obtained in the oas of tôblesu 1, by the combined use of tetraethyl lead and direct chain ketones in a basic gasoline.
TABLE 3.
Details on the octane number of mixtures of methyl propyl ketone with aviation gasoline prepared from crude pecos
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A. S. T. i2. indirtes ontane.
Addition of pb and 4.
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percent mixing agent. nothing 3am3jgallon. y Nothing 75.3 89tz 10 Methyl-propyl-oetone 78, 89, 9 135 If n 0 83, 3 100 50 "n il 88 dt 100+
Table 3 shows that even higher increases in octane number and lead susceptibility are obtained.
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with methyl-propyl-oetone, with dimethyl-oetone (name given in Table 1).
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If desired, other materials can be added, such as anti-oxidants or anti-gums, dyes, top roll lubricants, gum melters, (soaps, polymers), odorous, aromatic materials (eg benzol), solvent extracts (eg SO2 extract), iso-octane, diisobutylene, isopropyl ether, alcohols, etc., to pre-engine fuels trimmed as exposed nor above.
Table 4 shows comparative results obtained with direct chain ketones and side chain ketones without addition of metallo-organic compounds.
TABLE 4.
EMI8.1
<tb> improvement <SEP> of <SEP> in-
<tb>
EMI8.2
ASTM.1J: 1C1.1 This oo- dise ootane provided by the percent oetone at% 1% ootane by the ketones.
EMI8.3
<tb> -tée.
<tb>
<tb> - <SEP> nothing <SEP> 75.0 <SEP> -
<tb>
EMI8.4
5 methyl-n-outyl-3etone 78.0 310 25 methyl-iso-hutyl-oetone 81.1 6.1.
EMI8.5
Table 4, above, shows that the methyl-butyl-ketone, containing the isobutyl group, gives an improvement in the number octane twice as large as that containing the isobutyl group.
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ordinary butyl group. On the other hand, the iso-compound has essentially the same solupility in gasoline as the normal compounds.
Another advantage of the present invention is that, because
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of the anti-detonating properties of the ceiones, higher side chains, it is possible to use ketones with a much higher molecular weight, so that their oxygen becomes relatively negligible as a factor of reduction of the fuel value of the gasoline base to which they are mixed,
EMI8.8
In addition to ketones containing hydrocarbon groups @
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aliphatic bra nahés, such as those mentioned especially above, there is. methYl-isopropyl-etone, ethyl-1sopropyl-aetone, propyl-isopropyl:
.t-etone, methyl-tertiary-butyl-ce-
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tone, methYl-isoemYl-tone, methyl-tertiary-amyl-setone, di-ieopropyl-ketone, isopropyl-erti8ire-butyl-etone, di-isobutyl-ketone, ài-tert18ire-butyl-jétone and la di-tertiary-amyl-acetone. Netones containing a tertiary group are preferred and also those which have a side group, for example iso, secondary or tertiary, of each noted in the
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cerd1. lyle'glement group, because they allow the use of ketones with even higher molecular weight and higher boiling point than those which contain only one branched group. other types of ketones can be used that respond
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to the general formula R. CC.
R ', the formula in which R denotes an aryl group, for example phenyl, benzyl, toluyl, etc., or a more saturated cyclic group, and R' a side aliphatic hydrocarbon group, such as isopropyl-seaondaire-butyl, tertiary -butyl and the like.
Instead of using simple ketone compounds, we
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may use an adopted branched nebone, preferably in conjunction with other side chain ketones or with other oetones, preferably low molecular weight, which do not have a branched structure (for example, which do not have more than 5 carbon atoms,), therefore ketones containing two or more carbonyl groups.
Unsaturated ketones, containing a hydrocarbon group
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side aliphatic or higher, can also be used, for example: Mesityl oxide which is a methylisobutyl ketone contains a double bond and responds to the
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formula (1 (CH5) a: OH CO CHg, and the phorone corresponding to the formula (EC 4) a0: double bond CH CO OH: C (CH5} 2. and side-substituted ketones, such as those which contain hydroxyl groups, for example di-aoetone alcohol COR (CHZ)? Choco ruz
Several of the latter types of compounds are included in the following test summary.
<Desc / Clms Page number 10>
TABLE 5.
EMI10.1
<tb>
<SEP> test for <SEP> of <SEP> ketone <SEP> added <SEP> ASTM Index <SEP> Improvement <SEP> of
<tb> n <SEP> octane <SEP> to <SEP> index <SEP> octane
<tb> 212 <SEP> F. <SEP> pa <SEP> r <SEP> the <SEP> ketones.
<tb>
<tb>
9 <SEP> - <SEP> nothing <SEP> 75.0 <SEP> -
<tb>
<tb> 10 <SEP> 25 <SEP> mesityl <SEP> oxide <SEP> <SEP> 80.4 <SEP> 5.4
<tb>
<tb> 11 <SEP> 25 <SEP> di-acetone <SEP> alcohol <SEP> 81.0 <SEP> 6.0.
<tb>
One will notice, by examining Table 5, that the anti-detonation properties of mesityl oxide (which can be considered as an unsaturated methyl-isobutyl-ketone) and di-acetone alcohol (which can be considered to be a hydroxy derivative of methyl-isobutyl-oetone) compare favorably with the anti-detonating properties of methyl-iso-butyl-ketone itself, as shown in Table 4, although the nomposé saturated unsubstituted is slightly higher we see,
From the above data, that high octane motor fuels can be prepared by mixing with gasoline an appreciable amount of ketones of the type adopted, preferably those containing one or more branched aliphatic hydrocarbon groups. .
It is understood that the invention is not limited to specific examples, which are given here only as an illustration, nor to theories relating to its operation; she n. It is only limited by the following claims, by which the inventor intends to claim all the novelty of the invention as widely as the prior art permits.
CLAIMS.
1. A motor fuel comprising a base material of a light liquid hydrocarbon and a substantial amount of ketone containing at least one branched aliphatic hydrocarbon group.