CH689623A5 - Vergaserkraftstoff fuer Verbrennungsmotoren, enthaltend Eisenacetylacetonat und Eisenpentacarbonyl. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft einen Vergaserkraftstoff für Verbrennungsmotoren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren und ein Kraftstoff-Additiv zu dessen Herstellung. 



  Vergaserkraftstoffe für Verbrennungsmotoren müssen je nach dem Verdichtungsverhältnis im Verbrennungsmotor eine bestimmte Klopffestigkeit aufweisen. Die Klopffestigkeit kann durch klopffeste Kraftstoffkomponenten und/oder als Antiklopfmittel bezeichnete Additive erhöht werden. 



  Es ist bekannt, die Klopffestigkeit durch Zusatz von metallorganischen Verbindungen zu verbessern. Dabei haben sich als Antiklopfmittel Bleialkyle wie Bleitetraethyl oder Bleitetramethyl als am wirksamsten erwiesen. Die Bleialkyle werden jedoch aufgrund ihrer Giftigkeit zunehmend vom Markt zurückgenommen. 



  Es ist auch bekannt, andere Metallverbindungen, beispielsweise Verbindungen des Eisens einzusetzen. 



  In US-A 4 336 033 wird als Antiklopfmittel Eisenpentacarbonyl beschrieben, das jedoch wegen seiner chemischen Instabilität keine praktische Verwendung gefunden hat, denn auch eine "Stabilisierung" des Eisenpentacarbonyls mit Diketonen, wie in WO-81/02 307 beschrieben, führt nur zu einer chemischen Reaktion, nach deren Ende kein Eisenpentacarbonyl mehr nachweisbar ist. 



  In GB-A 260 639 wird offenbart, dass die Zersetzung von Gemischen von Eisenpentacarbonyl und flüssigen Kohlenwasserstoffen unter Lichteinfluss durch Beifügung von Stabilisatoren verzögert und ggf. verhindert werden kann. Die offenbarten Stabilisatoren, u.a. Eisenacetylacetonat, fallen in zwei Kategorien: Die einen haben die Aufgabe, ein Schutzkolloid um das dennoch zerfallende Eisenpentacarbonyl und dessen ausfallende Zersetzungsprodukte zu bilden, die anderen haben die Aufgabe, durch Lichtabsorption die Zersetzung zu verlangsamen. Offenbart wird der Zusatz von Stabilisatoren im Bereich  von 0,001 bis 0,1%: Mit solchen Mengen wird das Eisenpentacarbonyl keinesfalls ausreichend komplexiert, um gegen thermische Zersetzung stabilisiert zu werden.

   Folglich wird u.a. das Eisenacetylacetonat nur eingesetzt, um dank seiner roten Farbe den Anteil des Lichts im blauen Bereich herauszufiltern d.h. zu absorbieren, so dass dieser energiereiche Lichtanteil nicht mehr für die Zersetzung von Eisenpentacarbonyl zur Verfügung steht. 



  In FR-A 1 312 371 wird ein verbleiter Vergaserkraftstoff für Verbrennungsmotoren offenbart, der zur Steigerung der Oktanzahl im wesentlichen Diisopropylether sowie geringe Mengen metallorganischer Zusätze, u.a. Eisenpentacarbonyl, enthält. Eine weitere Steigerung wird durch die Zugabe von geringen Mengen noch anderer organischer Zusätze erreicht. Die Steigerung der Oktanzahl stellt sich nur ein, wenn der Vergaserkraftstoff hoch verbleit ist. Die offenbarten Erläuterungen richten sich im wesentlichen auf die Zusammenwirkung der Zusätze mit dem Diisopropylether. Aus Tabelle 1 von FR-A 1 312 371 ist allerdings erkennbar, dass die entscheidende Steigerung der Oktanzahl darauf zurückzuführen ist, dass metallorganische Bleiverbindungen durch geringe Mengen anderer Metallverbindungen aktiviert werden, wobei das Verhältnis von Blei zum Zusatzmetall etwa bei 10:1 liegen soll.

   Die in FR-A 1 312 371 offenbarten Konzentrationen des Zusatzmetalls können in den angegebenen geringen Mengen nur deshalb wirksam sein, weil das Hauptadditiv Bleialkyl ist, dessen Wirkung durch das Zusatzmetall stimuliert wird. 



  In EP-A 851 587 wird die Anwendung von Carbonylen der Metalle Cr, Mn, Fe, Co und Ni offenbart, wobei auch hier die Unbeständigkeit der Carbonyle von Nachteil ist. 



  Als metallfreie Zusätze zur Erhöhung der Klopffestigkeit wurden Ether sowie Gemische von Ether und Alkoholen beschrieben, beispielsweise Methyl-tert-butylether (MTBE) zusammen mit C2-6-Alkoholen. Zur Erlangung einer merklichen Wirkung müssen jedoch im Vergaserkraftstoff Konzentrationen von bis zu 15 Gew.-% eingestellt werden. Dies ist, abgesehen  von der Kostenerhöhung durch das MTBE, auch gesundheitlich bedenklich, da bei der Verbrennung des MTBE der krebserregende Crotonaldehyd entsteht, wodurch die Verwendung von MTBE für den Menschen genauso gefährlich ist wie bei organischen Bleiverbindungen. 



  Aufgabe der Erfindung ist es daher, die genannten Nachteile zu überwinden und einen Vergaserkraftstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Klopffestigkeit aufweist und dabei vergleichsweise ungiftig und im wesentlichen bleifrei ist. 



  Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 definierten Vergaserkraftstoff gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Vergaserkraftstoffes, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein Kraftstoff-Additiv als Mittel zu dessen Herstellung, sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. 



  Demzufolge enthält ein erfindungsgemässer Vergaserkraftstoff mindestens eine klopffestigkeiterhöhende organische Verbindung, die aus der von Ethern und Alkoholen gebildeten Gruppe ausgewählt ist, beispielsweise Methyl-tert-butylether und/oder Ethanol, sowie Eisenacetylacetonat und als Komplex mit dem Eisenacetylacetonat vorliegendes Eisenpentacarbonyl, und vorzugsweise noch Acetylaceton. 



  Bezogen auf den Vergaserkraftstoff betragen vorzugsweise der gesamte Gehalt an klopffestigkeiterhöhendem Ether, vorzugsweise MTBE, und/oder an klopffestigkeiterhöhendem Alkohol, vorzugsweise Ethanol, bis zu 10 Gew.-% und vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, der gesamte Gehalt an komplexiertem Eisen bis zu 0,5 g/l und vorzugsweise bis zu 0,15 g/l, und der Gehalt an Acetylaceton bis zu 0,1 g/l und vorzugsweise bis zu 0,0125 g/l. 



  Vorzugsweise enthält ein Kraftstoff-Additiv zur Herstellung des erfindungsgemässen Vergaserkraftstoffes Eisenacetylacetonat sowie in toluolischer Lösung als Komplex mit dem Eisenacetylacetonat vorliegendes Eisenpentacarbonyl, und gegebenenfalls als Zusatz Acetylaceton und/oder klopffestigkei terhöhende(n) Ether, insbesondere Methyl-tert-butylether. 



  Das Eisenacetylacetonat wird vorzugsweise als etwa 10%ige Lösung in Toluol verwendet und in den Vergaserkraftstoff eingebracht. 



  Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, dass die klopffestigkeiterhöhenden Ether und/oder Alkohole ihre Wirkung vervielfachen, wenn man ihnen geringe Mengen von Eisenacetylacetonat und eines Komplexes aus Eisenacetylacetonat und Eisenpentacarbonyl zusetzt. Dem Vergaserkraftstoff einzeln zugesetzt, hat jede der vorgenannten Komponenten eine relativ geringe Wirkung auf die Erhöhung der Oktanzahl. Hingegen verhält sich das Gemisch der Komponenten im Vergaserkraftstoff bei seiner Wirkung nicht wie eine Aggregation der einzelnen Komponenten, sondern wie eine Kombination von unerwartet vervielfachter Wirkung. 



  Dabei wird das gegebenenfalls zugesetzte Eisenpentacarbonyl durch dessen Komplexierung mit dem Eisenacetylacetonat in toluolischer Lösung stabilisiert, während seinerseits das Eisenacetylacetonat durch das gegebenenfalls zugesetzte Acetylaceton stabilisiert wird. 



  An einem aus Normalbenzin bestehenden Vergaserkraftstoff (VK) mit der Zusammensetzung: 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb><SEP>Aliphaten<SEP>58 Gew.-%
<tb><SEP>Hydroaromaten<SEP>11 Gew.-%
<tb><SEP>Aromaten<SEP>31 Gew.-% 
<tb></TABLE> 



  wurde die sogenannte Research Octanzahl (ROZ) mit und ohne Zusatz der angegebenen Komponenten beurteilt. Die Resultate der Vergleichsuntersuchungen sind im nachstehenden tabellarisch dargelegt: 
<tb><TABLE> Columns=3 
<tb>Head Col 1 to 2 AL=L: Beurteilter Vergaserkraftstoff (VK) 
<tb>Head Col 3 AL=L:

   ROZ
<tb><SEP>VK<SEP>ohne Additiv<SEP>93,2
<tb><SEP>VK<SEP>+ 0,38 g/l Bleitetraethyl<CEL AL=L>95,7
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l MTBE<SEP>94,3
<tb><SEP>VK<SEP>+ 80 g/l MTBE<SEP>95,6
<tb><CEL AL=L>VK<SEP>+ 0,5 g/l Eisenacetylacetonat in 5 g Toluol<SEP>93,6
<tb><SEP>VK<SEP>+ 0,5 g/l Eisenpentacarbonyl<SEP>93,8
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l MTBE + 0,5 g/l Eisenacetylacetonat in 5 g Toluol<CEL AL=L>96,7
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l MTBE 
 + 0,5 g/l Eisenacetylacetonat in 5 g Toluol + 0,1 g/l Acetylaceton
 <SEP>96,7
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l MTBE 
 + 0,25 g/l Eisenacetylacetonat in 5 g Toluol 
 + 0,25 g/l Eisenpentacarbonyl 
 + 0,0125 g/l Acetylaceton
 
 
 <SEP>98,0
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l Ethanol 
 + 0,25 g/l Eisenacetylacetonat in 5 g Toluol 
 + 0,25 g/l Eisenpentacarbonyl 
 + 0,0125 g/l Acetylaceton
 
 
 <SEP>98,6
<tb><SEP>VK<SEP>+ 20 g/l MTBE + 20 g/l Ethanol 
 + 0,

  25 g/l Eisenacetylacetonat in 5 g Toluol 
 + 0,25 g/l Eisenpentacarbonyl 
 + 0,0125 g/l Acetylaceton
 
 
 <SEP>98,3 
<tb></TABLE> 



  An einem weiteren, aromatenfreien Vergaserkraftstoff (VK) ergaben sich mit und ohne Zusatz der angegebenen Komponenten die nachstehenden Research Octanzahlen (ROZ): 
<tb><TABLE> Columns=3 
<tb>Head Col 1 to 2 AL=L: Beurteilter Vergaserkraftstoff (VK) 
<tb>Head Col 3 AL=L: ROZ
<tb><SEP>VK<SEP>ohne Additiv<SEP>82,0
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l MTBE<CEL AL=L>84,5
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l MTBE 
 + 0,25 g/l Eisenacetylacetonat 
 + 0,25 g/l Eisenpentacarbonyl
 
 <SEP>90,8
<tb><SEP>VK<SEP>+ 40 g/l Ethanol 
 + 0,25 g/l Eisenacetylacetonat 
 + 0,25 g/l Eisenpentacarbonyl
 
 <SEP>92,0 
<tb></TABLE> 



  Aus diesen Vergleichsversuchen geht hervor, dass der erfindungsgemässe Vergaserkraftstoff eine überragende Klopffestigkeit aufweist, die aufgrund der Messergebnisse für die Einzelkomponenten nicht zu erwarten gewesen wäre. 

Claims (11)

1. Für Verbrennungsmotoren bestimmter Vergaserkraftstoff mit mindestens einer darin enthaltenen klopffestigkeiterhöhenden organischen Verbindung, die aus der von Ethern und Alkoholen gebildeten Gruppe ausgewählt ist, gekennzeichnet durch darin enthaltenes Eisenacetylacetonat sowie darin als Komplex mit dem Eisenacetylacetonat enthaltenes Eisenpentacarbonyl.

2. Vergaserkraftstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzlich darin enthaltenes Acetylaceton.

3. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen gesamten Gehalt an komplexiertem Eisen von bis zu 0,5 g/l und vorzugsweise bis zu 0,15 g/l.

4. Vergaserkraftstoff nach Anspruch 2 oder nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Acetylaceton von bis zu 0,1 g/l und vorzugsweise bis zu 0,0125 g/l.

5.

Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen gesamten Gehalt an mindestens einer aus der von Ethern und Alkoholen gebildeten Gruppe ausgewählten klopffestigkeiterhöhenden Verbindung von bis zu 10 Gew.-% und vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%.

6. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte mindestens eine klopffestigkeiterhöhende organische Verbindung Methyl-tertbutylether, Ethanol oder ein Gemisch davon ist.

7. Verfahren zur Herstellung des Vergaserkraftstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenacetylacetonat und das Eisenpentacarbonyl zunächst in Toluol gelöst werden und dann die resultierende Lösung in den Vergaser kraftstoff eingebracht wird.

8.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Lösung eine etwa 10%ige Lösung von Eisenacetylacetonat und mit dem Eisenacetylacetonat komplexiertem Eisenpentacarbonyl in Toluol ist.

9. Kraftstoff-Additiv zur Herstellung des Vergaserkraftstoffes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in toluolischer Lösung darin enthaltenes Eisenacetylacetonat sowie als Komplex mit dem Eisenacetylacetonat enthaltenes Eisenpentacarbonyl.

10. Kraftstoff-Additiv nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zusätzlich darin enthaltenes Acetylaceton.

11. Kraftstoff-Additiv nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzlich darin enthaltene klopffestigkeiterhöhende organische Verbindung, die aus der von Ethern und Alkoholen gebildeten Gruppe ausgewählt ist, insbesondere Methyl-tert-butylether, Ethanol oder ein Gemisch davon.