DD282705B5 - Treibstoff-Zusatzmittel - Google Patents
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Description
Hierzu 7 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung betrifft die Verwendung neuer chemischer Verbindungen zur Kristallmodifikation in Treibstoffen, insbesondere Destillaten, die als Treibstoffe verwendet werden, sowie die Treibstoffe, die diese Zusatzmittel enthalten.
brauchbar sind. Die beschriebenen Verbindungen sind insbesondere als geschmackslose, schaumbildende Mittel in
(GB-PS 2.923.645, US-PS 4.375.973 und US-PS 4.402.708). Aminsalze bestimmter alkylierter, aromatischer Sulphonsäuren werden in der GB-PS1.209.676 beschrieben sowie ihre Anwendung als Korrosionsschutzmitlei in Turbinenölen und
wachshaltigen Mineralölen vermischt werden. Diese Zusammensetzungen verändern die Größe und die Form der
niedrigeren Temperaturen flüssig bleiben kann. Eine Reihe von Mitteln zur Erniedrigung des Stockpunktes wurden in der
gelehrt, und im GB-Patent 1.263.152 wird vorgeschlagen, die Größe der Wachskristalle dadurch zu regulieren, daß ein Copolymer mit einem geringen Ausmaß von Seitengruppenverzweigung verwendet wird. Beide Systeme verbessern die Fähigkeit des
eines kalten Filters) bestimmt wird, da die plättchenartigen Kristalle, die bei Abwesenheit von Zusatzmitteln gebildet werden, durch nadeiförmige Kristalle in deren Anwesenheit ersetzt werden und diese die Poren des Filters nicht verstopfen, sondern einen porösen Filterkuchen auf dem Filter bilden, durch den die zurückgehaltene Flüssigkeit passieren kann.
verwendet worden waren, als Co-Additive für Ethylen/Vinylacetat-Copolymere zur Behandlung von als Treibstoffen verwendeten Destillaten mit hoher Obergrenze des Siedebereiches eingesetzt werden können, damit doren Fließeigenschaften bei niedrigen Temperaturen verbessert werden.
von Olefingemischen, die hauptsächlich aus normalen C16- bis C,8-alpha-Olefinen bestehen, mit Aluminiumtrichlorid/
den frühen 60er Jahren im Handel waren.
hergestellt wurden. So werden z. B. nach der Lehre der US-PS 2.542.542 Copolymere von Olefinen, z. B. von Octadecen, mit
Stockpunktes verwendet; und nach dem GB-PS1.468.688 werden Copolymere von Cn- bis C2g-0lefinen mit Maleinsäureanhydrid, das mit Behenylalkohol verestert wurde, als Co-Additive in als Treibstoffen verwendeten Destillaten eingesetzt.
Ebenso werden nach der Lehre der JP-PS 56-54.037 Olefin/Malelnsäureanhydrid-Copolymere verwendet, die mit Aminen umgesetzt worden sind, und als Mittel zur Erniedrigung des Stockpunktes dienen, und nach der Lehre der JP-PS 56-54.038 werden die Derivate von Olefin/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren zusammen mit üblichen Mitteln zur Verbesserung der Fließeigenschaften von Mitteldestillaten, z.B. Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, verwendet.
In der JP-PS 55-40.640 wird die Verwendung von Olefin/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren (nicht verestert) veröffentlicht und festgestellt, daß die Olefine mehr als 20 Kohlenstoffatome aufweisen sollten, damit eine Wirksamkeit im CFPP-Test erzielt wird. Nach derGB-PS2.192.012 werden Gemische aus verestertenOlefin/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren und niedermolekularem Polyethylen verwendet, und es wird festgestellt, daß die veresterten Copolymeren wirkungslos sind, wenn sie allein als Zusatzmittel verwendet werden. In dieser Patentschrift wird ausgeführt, daß das Olefin 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten sollte und die Alkohole 6 bis 28 Kohlenstoffatome, wobei die längste Kette im Alkohol 22 bis 40 Kohlenstoffatome enthält. In den US-PS 3.444.082; 4.211.534; 4.375.973 und 4.402.708, die bereits erörtert worden sind, wird die Verwendung bestimmter, Stickstoff enthaltender Verbindungen vorgeschlagen.
Die Verbesserung nach dem CFPP-Test, die durch die Zusatzmittel nach diesen Patenten erzielt wird, wird dadurch erreicht, daß die Größe und die Form der sich bildenden Wachskristalle modifiziert wird, so daß nadelartige Kristalle im allgemeinen von einer Teilchengröße von 10000 Nanometern oder größer, üblicherweise von 30000 bis 100000 erzeugt werden. Beim Betreiben von Dieselmotoren oder Heizsystemen bei tiefen Temperaturen passieren diese Kristalle im allgemeinen nicht die Filter, sondern bilden auf dem Filter einen durchlaßfähigen Kuchen, durch den der flüssige Treibstoff hindurchgelangen kann, wobei sich die Wachskristalle nach und nach lösen, in dem Maße wie sich die Maschine und der Treibstoff erwärmen, was dadurch erreicht werden kann, daß der Treibstoffvorrat durch im Kreislauf geführten Treibstoff erwärmt wird. Das kann jedoch dazu führen, daß die Wachskristalle das Filter blockieren, was zu Startschwierigkeiten führt und außerdem zu Problemen beim Start und beim Fahren bei kalter Witterung oder zum Versagen von Heizsystemen.
Ziel der Erfindung ist die weitgehende Beseitigung der vorstehend geschilderten Nachteile, insbesondere die Suche nach neuen Verbindungen, die als Zusatzmittel für Treibstoffe zu deren Stockpunkt-Erniedrigung geeignet sind.
Es wurde nun gefunden, daß bestimmte neue Verbindungen als Modifikatoren für Wachskristalle in als Treibstoffen verwendeten Destillaten geeignet sind, wodurch eine wesentliche Verringerung der Größe der Wachskristalle, die sich bilden, aufwerte unterhalb 4000 Nanometer, zuweilen unterhalb 2000 Nanometer und vorzugsweise unterhalb 1000 Nanometer, erreicht wird, wenn die Zusatzmittel entweder fürsichoderzusammen mit anderen, bekannten Modifikatoren für Wachskristalle verwendet werden
Diese Verbindungen besitzen die allgemeine Formel
a" x-r1
I ! c
B \ Y-R2;
in der
-Y-R2 S0j-K+lNRiR2,-S0j-|l+lHNR?R2,-S0i-H+1H2NR3R2,-SOi-X+1H3NR2,
-SO2NR3R2oder-SO3R2; ist, wobei die Bedeutungen-SOi-x+lHNRiR2und-SO3-K+1H3NR2 ausgenommen sind; -X-R1 -Y-R2oder-CONR3R1,-COi-K+lNRiR',-C02-1(+lHNRiR1,-COi-|l+lH2NR3R1,
-COί-1(+lH3NH1,-R4-COOR1,-NR3COR1 /-R4OR1,-R4OCOR1,-R4R^-N(COR3)R1oderZ|-1(+lNRiR1;
-Z1-1SO3-' oder-COO'-', ist, wobei die Bedeutungen-COj-^HNRiR1 und -CO2-^1H3NR1 ausgenommen sind. R1 und R2 Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder Polyalkoxyalkylgruppen mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette; R3 ein Kohlenwasserstoff rest, wobei jedes R3 gleich oder verschieden voneinander sein kann, und
bedeuten, wobei in der Gruppierung
"N
B'
die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung (C-C) entweder A) ethylenisch ungesättigt ist, wenn A und B Alkyl-, Alkenyl- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppen sind, oder B) Teil einer Ringstruktur bildet, die aromatisch, polycyclisch oder cycloaliphatisch sein kann. Es wird bevorzugt, daß -X-R1 und -Y-R2 wenigstens drei Alkyl- und/oder Alkoxygruppen enthalten. Die Ringatome in derartigen cyclischen Verbindungen sind vorzugsweise Kohlenstoffatome, können jedoch auch ein Ring-Stickstoffatom, -Schwefelatom oder -Sauerstoffatom enthalten, wodurch eine heterocyclische Verbindung erhalten wird. Beispiele für aromatische Verbindungen, aus denen die Zusatzmittel hergestellt werden können, sind
in denen die aromatische Gruppe substituiert sein kann. Andererseits können die Zusatzmittel aus polycyclischen Verbindungen hergestellt werden, d. h. solchen, die zwei oder mehrere Ringstrukturen aufweisen und die verschiedensten Formen aufweisen können. Sie können entweder (a) kondensierte Benzenstrukturen oder (b) kondensierte Ringstrukturen, in denen keine oder nicht alle Ringe Benzenringe sind, oder (c) Ringsequenzen oder (d) heterocyclische Verbindungen oder (e) nicht aromatische oder
teilweise gesättigte Ringsysteme oder (f) dreidimensionale Strukturen sein.
2,3-Dihydroindol, Benzfuran, Cumarin und Isocumarin, Benzthiophen, Carbazol und Thiodiphenylamin.
und Bornylen. Geeignete dreidimensionale Verbindungen sind u.a. Norbornen, Blcycloheptan (Norbornan), Bicyclooctan und
an zwei benachbarten Ringatomen an einem dor Ringe, wenn die Verbindung polycyclisch ist. Im letzteren Falle bedeutet das, daß im Falle Naphthalin verwendet werden soll, diese Substituenten nicht in den 1,8- oder 4,6-Stelliingen gebunden sein können, sondern in den 1,2-; 2,3-; 3,4·; 5,6·; 6,7-oder 7,8-Positionen gebunden sein müßton.
hergestellt werden, daß die Säure oder das Anhydrid mit einem sekundären Amin oder alternativ dazu, daß ein Aminderivat mit einem sekundären Amin oder alternativ dazu, daß ein Aminderivat mit einer Carbonsäure oder einem Anhydrid davnn umgesetzt wird. Zur Herstellung der Amide aus den Säuren ist im allgemeinen die Entfernung von Wasser und Erwärmen notwendig.
22 Kohlenstoffatome, z. B. 14 bis 20 Kohlenstoffatome, aufweisen und daß diese Gruppen vorzugsweise geradkettig oder an der 1 - oder 2-Position verzweigt sind. Die anderen Wasserstoff und Kohlenstoff enthaltenden Gruppen können kürzer sein, z. B.
weniger als sechs Kohlenstoffatome aufweisen, oder sie können, wenn es gewünscht wird, wenigstens 10 Kohlenstoffatome enthalten. Geeignete Alkylgruppen sind u.a. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Hexyl-, Decyl-, Dedecyl-.Tetradecyl-, Eicosyl-oder Cocosyl-(Behenyl)gruppen. Die besonders bevorzugten Verbindungen sind die Amide oder Aminsalze von sekundären Aminen. Obwohl für die oben beschriebenen cyclischen Derivate zwei Substituenten notwendig sind, sollte festgestellt werden, daß diese cyclischen Verbindungen einen oder mehrere weitere Substituenten, die an Ringatome der cyclischen Verbindungen gebunden sind, enthalten können.
enthalten, das die Eigenschaft besitzt, bei sinkender Temperatur des Öls weniger flüssig zu werden. Dieser Verlust an
bilden, in der das Öl eingeschlossen wird. Die Temperatur, bei der sich die Wachskristalle zu bilden beginnen, ist als
bezeichnet.
werden können, die die Filter von üblichen Dieselmotoren und Heizsystemen passieron können und keinen Filterkuchen ausbilden. .
als Treibstoff verwendeten Destillat wird vorzugsweise eine Menge von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, z. B. 0,01 bis 0,10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Treibstoffes, zugesetzt.
Die Verbindung wird am besten in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst, wodurch ein Konzentrat hergestellt wird, das zwischen 20 und 90, z. B. zwischen 30 und 80Gew.-% im Lösungsmittel en' hält. Geeignete Lösungsmittel sind u.a. Kerosin, aromatische Erdölfraktionen, mineralische Schmieröle usw.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusatzmittel können In den als Treibstoff verwendeten Destillaten, die im Bereich zwischen !200C und 5000C sieden und die einen Wachsgehalt von wenigstens 0,5 Gew.-% aufweisen, bei einer Temperatur vori 1O0C unterhalb der Temperatur des Auftretens von Wachs Wachskristalle bei dieser Temperatur erzeugt werden, die eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 4000 Nanometern, manchmal von weniger als
2 000 Nanometern und in Abhängigkeit vom Treibstoff von weniger als 1 000 Nanometern aufweisen.
Die Temperatur des Auftretens von Wachs im Treibstoff (WAT) wird durch registrierende Differentialcalorimetrie (DSC) bestimmt. Bei dieser Untersuchung wird eine kleine Probe des Treibstoffes (25μΙ) mit einer Geschwindigkeit von 2°C/min zusammen mit einer Referenz-Probe ähnlicher Wärmekapazität, die jedoch im interessanten Temperaturbereich keine Wanhsabscheidung zeigt (z. B. Kerosin), abgekühlt. Wenn in der Probe die Kristallisation einsetzt, wird ein exothermer Peak beobachtet. Die WAT des Treibstoffes kann z. B. durch Extrapolationstechnik auf einer Mettler TA 2000 B bestimmt werden. Der Wachsgehalt wird aus der DSC-Kurve dadurch bestimmt, daß das Gebiet, das von der Grundlinie und dem Exotherm bis zu einer festgelegten Temperatur eingeschlossen wird, integriert wird. Die Eichung ist vorher mittels einer bekannten Menge an kristallisierendem Wachs durchgeführt worden.
Die durchschnittliche Teilchengröße der Wachskristalle wird durch Analyse eines Bildes von einem aufzeichnenden Elektronenmikroskop gemessen, wobei eine Probe des Treibstoffes mit einer Vergrößerung von 400Ox bis 800Ox fotografiert wird und die längste Achse von 60 Kristallen in einem vorher festgelegten Gitter gemessen wird. Es wurde festgestellt, daß unter der Voraussetzung, daß die durchschnittliche Teilchengröße unterhalb 4000 Nanometern liegt, der Treibstoff die in Dieselmotoren üblichen Papierfilter zusammen mit dem Wachs passiert, obwohl durch uns eine Teilchengröße von unterhalb
3 000 Nanometern bevorzugt wird, noch bevorzugter ist eine Teilchengröße von 2 000 Nanometern und am bevorzugtesten eine Teilchengröße unterhalb 1000 Nanometern, wobei die tatsächlich erreichbare Größe der Teilchen von der Art des Treibstoffes und der Art und Menge des verwendeten Zusatzmittels abhängig ist. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Teilchengrößen und kleinere erzielt werden können.
Die Möglichkeit, derartig kleine Wachskristalle zu erhalten, hat wesentliche Vorteile beim Betreiben von Dieselmotoren mit Treibstoffen, die diese enthalten, wie durch das Pumpen von Treibstoff, der vorher aufgerührt worden war, um Effekte durch abgesetztes Wachs auszuschließen, durch ein Filter für Dieselmotoren mit einer Menge von 8 bis 15 ml/s und 1,0 bis 2,4 l/min und Quadratmeter Filterfläche bei einer Temperatur von wenigstens 5°C unterhalb der Temperatur des Auftretens von Wachs und wenigstens 1 Gew.-% des Treibstoffes in Form von festem Wachs gezeigt wurde. Sowohl Treibstoff als auch Wachs passieren das Filter ohne Beanstandungen dann, wenn eine oder mehrere der folgenden Kriterien erfüllt werden: (i) Wenn 18 bis 20 Liter Treibstoff das Filter passiert haben, darf der Druckabfall über der FiI Verflache 5OkPa nicht überschreiten, vorzugsweise jedoch nicht 25kPa und noch bevorzugter nicht 1OkPa und am meisten bevorzugt nicht SkPa; Wenigstens 60%, vorzugsweise wenigstens 80% und noch bevorzugter wenigstens 90% dos Wachses im Treibstoff, wie durch den Versuch mit DSC bestimmt worden ist, liegen im Treibstoff nach Passieren des Filters vor; Während 18 bis 20 Liter Treibstoff durch das Filter gepumpt werden, hält sich die Fließgeschwindigkeit bei oberhalb60%der ursprünglichen und vorzugsweise bei oberhalb 80% der ursprünglichen Fließgeschwindigkeit.
Die Treibstoffe, die die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten, weisen gegenüber bisher hergestellten Treibstoffen aus Erdöldestillaten, deren Eigenschaften des Fließens bei tiefen Temperaturen durch den Zusatz herkömmlicher Zuoatzmittel verbessert worden sind, herausragende Vorteile auf. So kann mit diesen Treibstoffen bei Temperaturen nahe dem Stockpunkt gearbeitet werden und ihr Einsatz ist nicht dadurch eingeschränkt, daß sie dem CFPP-Test nicht genügen. Diese Treibstoffe weisen auch verbesserte Eigenschaften beim Kaltstart bei tiefen Temperaturen auf, da es bei ihnen nicht notwendig ist, warmen Treibstoff im Kreislauf zu führen, um unerwünschte Wachsablagerungen wieder aufzulösen. In diesen Treibstoffen ist auch die Tendenz vermindert, daß sich die Wachskristalle im Treibstoff während der Lagerung absetzen, so daß die Neigung des Wachses zur Zusammenballung am Boden des Lagertanks und dadurch zur Blockierung von Filtern usw. vermindert wird. Die größte Wirkung wird im allgemeinen dann erreicht, wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen zusammen mit anderen Zusatzmitteln, die zur Verbesserung der Fließeigenschaften bei tiefen Temperaturen von als Treibstoffen genutzten Destillaten allgemein bekannt sind, verwendet werden, obwohl sie auch für sich allein verwendet werden können. Die Verbindungen werden vorzugsweise zusammen mit solchen Zusatzmitteln verwendet, die als Kammpolymere bekannt sind und die allgemeine Formel
D | G | .—_. | f | H I | L | η |
-C | 4 | m | •0 C- | |||
i | K | |||||
aufweisen, worin
G = HoderD
m = 1,0 (Homopolymer) bis 0,4 (Molverhältnis)
η = 0,0 bis 0,6 (Molverhältnis)
bedeuten. Wenn es notwendig ist, kann ein weiteres Monomer terpolymerisiert werden.
Beispiele für geeignete Kammpolymere sind die Fumarat/Vinylacetat-Copolymeren, insbesondere diejenigen, die in unseren Europäischen Patentanmeldungen 0153176,0153177,85301047 und 85301048 beschrieben sind, und veresterte Olefin/ Malelnsäureanhydrid-Cupolymere und die Polymeren und Copolymeren von alpha-Olefinen und veresterte Copolymere von Styren und Maleinsäureanhydrid.
Beispiele für andere Zusatzmittel, mit denen zusammen die erfindungsgemäßen Verbindungen verwendet werden können, sind die Polyoxyalkylenester, -ether, -ester/ether und deren Gemische, Insbesondere diejenigen, die wenigstens eine, vorzugsweise jedoch wenigstens zwei lineare gesättigte C10- bis CM-Alkylgruppen und eine Polyoxyalkylenglykolgruppe der Molmasse 100 bis 5000, vorzugsweise 200 bis 5000 aufweisen, wobei die Alkylgruppe in den Polyoxyalkylenglykolen zwischen 1 und 4 Kohlenstoffatome besitzt. Diese Stoffe sind Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung 0.061.895 A2. Andere Zusatzmittel dieser Art sind in der US-PS 4.491.455 beschrieben.
Die bevorzugten Ester, Ether oder Esterether, die verwendet werden können, können strukturell durch die folgende Formel dargestellt werden:
R-O(A)-O-R" worin R und R" gleich oder verschieden voneinander sein können und zwar folgende Bedeutung aufweisen;
(i) n-Alkyl, (ii) n-Alkyl-C
-C-(I
(iii) n-Alkyl-O-C-(CH2)n-O O
(iv) n-Alkyl-O-C-(CH2)n-<!-
worin die Alkylgruppe linear und gesättigt ist und 10 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist und A ein Polyoxyalkylensegment des Glykols darstellt, in dem die Alkylengruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome besitzt, z. B. Polyoxymethylene Polyoxyethylen- oder Polyoxytrimethyleneinheiten, die im wesentlichen linear sind. Ein gewisser Grad an Verzweigung mit niederen Alkylseitenketten (wie es im Polyoxypropylenglykol der Fall ist) ist erlaubt, es wird jedoch bevorzugt, daß das Glykol im wesentlichen linear sein sollte. A kann auch Stickstoff enthalten.
Geeignete Glykole sind im allgemeinen die im wesentlichen linearen Polyethylenglykole (PEG) und Polypropylenglykole mit Molmassen zwischen ungefähr 100 und 5000, vorzugsweise zwischen ungefähr 200 und 2000. Ester werden bevorzugt und Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen sind zur Umsetzung mit den Glykolen geeignet, wobei als Zusatzmittel Ester hergestellt werden, und es wird bevorzugt, dazu Fettsäuren mit 18 bis 24 Kohlenstoffatomen zu verwenden, insbesondere Behensäuren. Die Ester können auch dadurch hergestellt werden, daß polyethoxylierte Fettsäuren oder polyethoxylierte Alkohole verestert werden.
Polyoxyalkylendiester, -diether, -ether/ester und Gemische davon sind als Zusatzmittel geeignet, wobei die Diester bevorzugt werden, um in Destillaten mit engem Siedebereich verwendet zu werden, während kleine Anteile an Monoethern und Monoestern auch anwesend sein können, da diese während des Herstellungsverfahrens oftmals mit entstehen. Es ist für die Leistungsfähigkeit der Zusatzmittel wesentlich, daß der Hauptanteil durch die Dialkylverbindung gebildet wird. Insbesondere werden Stearin- oder Behen-diester des Polyethylenglykols, des Polypropylenglykols oder von Polyethylen/Polypropylenglykol-Gemischen bevorzugt.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können auch mit Mitteln zur Verbesserung der Fließfähigkeit verwendet werden, die durch ethylenisch ungesättigte Ester-Copolymerisato gebildet werden. Die ungesättigten Monomeren, die mit Ethylen copolymerisiert werden können, sind u. a. ungesättigte Mono- und Diester der allgemeinen Formel '
OsO
worin R6 Wasserstoff oder eine Methylgruppe, R6 eine-OOCRg-Gruppe, in der R8 Wasserstoff oder eine C1-C28-, allgemeiner eine C1-C17- und vorzugsweise eine CHVgeradkettige oder verzweigte Alkylgruppe ist, oder R6 bedeutet eine-COORg-Gruppierung, in der R8 wie beschrieben definiert ist, jedoch nicht Wasserstoff bedeutet, und R7 Wasserstoff oder eine -COORs-Gruppierung, wie sie definiert worden ist, bedeutet. Das Monomer beinhaltet, wenn R6 und R7 Wasserstoff und R5 eine -COORg-Gruppierung bedeuten, Vinylalkoholester von C,- bis Cn-, allgemeiner Ci bis Cg-Monocarbonsäureri und vorzugsweise C2- bis C29-, allgemeiner C2- bis ^-Monocarbonsäuren. Beispiele für Vinylester, die mit Ethylen copolymerisiert werden können, sind u.a. Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat oder -isobutyrat, wobei Vinylacetat bevorzugt wird. Es wird von uns bevorzugt, daß die Copolymere zwischen 5 und 40 Gew.-% des Vinylesters enthalten, und noch bevorzugter ist ein Gehalt von 10 bis 35 Gew.-% des Vinylesters. Sie können auch Gemische von zwei Copolymeren sein, wie z. B. diejenigen, die in der US-PS 3.961.916 beschrieben worden sind. Es wird bevorzugt, daß diese Copolymeren ein Zahlenmittel des Molekulargewichts, wie es durch Dampfdruckosmometrie bestimmt wird, von 1000 bis 10000 und vorzugsweise von 1000 bis 5000 aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können auch in als Treibstoff verwendeten Destillaten zusammen mit anderen polaren Verbindungen, entweder ionischen oder nicht-ionischen, die in Treibstoffen geeignet zur Inhibierung des Kristallwachstums sind, verwendet werden. Es wurde festgestellt, daß stickstoffhaltige Verbindungen besonders effektiv sind, wenn sie zusammen mit Glykolestern, -ethern oder -ether/estern ve wendet werden. Derartige Drei-Komponenten-Gemische liegen innerhalb des Schutzumfanges dieser Erfindung. Diese polaren Verbindungen sind im allgemeinen Aminsalze und/oder Amide, die durch Umsetzung mindestens eines molaren Anteils durch Kohlenwasserstoffgruppen substituierter Amine mit einem molaren Anteil einer Hydrocarbylsäure mit 1 bis 4 Carbonsäuregruppen oder ihren Anhydriden hergestellt werden. Es können auch Esteramide, die 30 bis 300 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 50 bis 150 Kohlenstoffatome, insgesamt aufweisen, verwendet werden. Diese stickstoffhaltigen Verbindungen werden in der US-PS 4.211.534 beschrieben. Geeignete Amine sind im allgemeinen langkettige C12- bis C^-primäre, sekundäre, tertiäre oder quatemäre Amine oder Gemische davon, jedoch können auch kürzerkettige Amine verwendet werden, vorausgesetzt, daß die so hergestellte Stickstoffverbindung in Öl löslich ist und daher üblicherweise 30 bis 300 Kohlenstoffatome insgesamt enthält. Die Stickstoffe enthaltenden Verbindungen enthalten vorzugsweise wenigstens eine gerade Kette mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ein Ci4- bis C24-Alkylsegment.
Geeignete Amine sind primäre, sekundäre, tertiäre oder quarternäre, wobei jedoch sekundäre bevorzugt werden. Tertiäre und quarternäre Amine können nur Aminsalze bilden. Beispiele für Amine sind u.a. Tetradecylamin, Cocosamin, hydrierte Fettamine und ähnliche. Beispiele für sekundäre Amine sind Dioctadecylamin, Methyl-behenyl-amin und ähnliche. Amingemische sind ebenfalls geeignet, und viele, von natürlich vorkommenden Stoffen abgeleitete Amine sind Gemische. Das bevorzugte Amin ist ein hydriertes Talgamin der Formel HNR1R2, worin R1 und R2 Alkylgruppen bedeuten, die sich von hydriertem Talgfett ableiten und sich ungefähr aus 4% C14, 31% C16 und 59% C18 zusammensetzen. Beispiele für geeignete Carbonsäuren und ihre Anhydride, aus denen diese Stickstoffe enthaltenden Verbindungen hergestellt werden können, sind u.a. Cyclohoxan-i^-dicarbonsäure, Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure, Cyclopentan-1,2-dicarbonsäure, Naphthalin-dicarbonsäure und ähnliche. Im allgemeinen weisen diese Säuren ungefähr 5 bis 13 Kohlenstoffatome in der cyclischen Einheit auf. Bevorzugt werden für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen Benzen-dicarbonsäuren, z.B. Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Besonders bevorzugt wird Phthalsäure oder ihr Anhydrid. Die besonders bevorzugte Verbindung ist das Amid-aminsalz, das durch die Umsetzung von 1 molaren Anteil Phthalsäureanhydrid mit 2 molaren Anteilen dihydrierter Taigamine hergestellt wird. Eine weitere bevorzugte Verbindung ist das Diamid, das durch Dehydratisierung dieses Amidaminsalzes hergestellt werden kann. Als Teil der Zusatzmittel-Zusammensetzung können auch Kohlenwasserstoff-Polymere verwendet werden, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden:
'τ | * H | -EH | ___ | "υ | H | ι U | W |
ι | ι | V | I | ι | |||
-C C-J | -ο—σ | ||||||
T | ι H |
T = H oder R'
ν = 1,0 bis 0,0 (Molverhältnis)
w =0,0 bis 1,0 {Molverhältnis)
bedeuten.
aus Monomeren wie Isopren, Butadien usw. hergestellt werden, erhalten werden.
vorzugsweise zwischen 20 und 60% (w/w) und wird üblicherweise mittels homogener Katalyse hergestellt.
bis 60Gew.-% der Zusatzmittel im allgemeinen die erfindungsgomäßen Verbindungen.
notwendig ist, andere Zusatzmittel enthalten. Diese Konzentrate enthalten vorzugsweise zwischen 3 und 75Gew.-%, bevorzugter zwischen 3 und 60Gew.-% und am meisten bevorzugt zwischen 10 und 50 Gew.-% Zusatzmittel, vorzugsweise als
eingesetzt werden.
Das Ν,Ν-Dialkylammoniumsalz des 2-Dialkylamidobenzensulfonats, worin die Alkylgruppenn-Cift-)8H33-37 sind, wurde dadurch hergestellt, daß 1 Mol o-Sulfobenzoesäure-anhydrid mit 2 Mol Di-(hydriertem)-Talgami,i in Xylen als Lösungsmittel bei einer Konzentration von 60% (w/w) umgesetzt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde zwischen 1000C und der Rückflußtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel und die Ausgangsstoffe sollten so trocken wie möglich sein, um eine Hydrolyse des Anhydrids zu verhindern. Das Produkt wurde durch 500MHz Kernresonanzspektroskopie analysiert und das Spektrum, das im Anhang als Abbildung 1 angefügt ist, bestätigte, daß die Struktur die folgende ist:
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, außer, daß die o-Sulfobenzoesäure zunächst mit einem Mol Octadecan-1-ol und 1 Mol Di-(hydriertem)-Talgamin umgesetzt wurde. Das Produkt wurde durch 500MHz Kernresonanzspektroskopie analysiert. Das Spektrum ist als Abbildung 2 angefügt und bestätigt, daß die Struktur die folgende ist:
Die Wirksamkeit des nach Beispiel 1 hergestellten Produktes und von Zusatzmittelsystemen, die das Produkt als Mittel zur Verbesserung der Filtrierbarkoit von als Treibstoff verwendeten Destillaten enthalten, wurde nach den folgenden Verfahren bestimmt.
Nach einer Methode wurde die Wirksamkeit der Zusatzmittel im Öl durch dan Cold Filter Plugging Point Test (CFPP) (Bestimmung des Punktes der Verstopfung eines kalten Filters) bestimmt, der nach dem Verfahren durchgeführt wurde, wie es genau im „Journal of the Institute of Petroleum", Band 52, Nummer 510, Juni 1966, Seiten 173-285, beschrieben worden ist. Dieser Test ist darauf ausgelegt, mit dem Fließen eines Mitteldestillates in Kfz-Dieselmotoren zu korrelieren.
Kurz dargestellt besteht der Test darin, eine Probe von 40ml des zu untersuchenden Öls in einem Bad, das auf etwa -340C gehalten wird, abzukühlen, so daß eine nicht-lineare Abkühlungsgeschwindigkeit von etwa 1 °C/min erreicht wird. Zu bestimmten Zeitabständen (bei jedem Grad Celsius, beginnend von oberhalb des Trübungspunktes) wird das Öl auf seine Fähigkeit, durch ein feines Sieb innerhalb einer vorher festgelegten Zeiteinheit zu fließen, untersucht, wobei als Versuchsanordnung eine Pipette verwendet wird, an deren unterem Ende ein umgekehrter Trichter befestigt ist, der unterhalb der Oberfläche des zu untersuchenden Öls angeordnet ist. Über die Trichteröffnung wird ein Sieb mit einer Maschenweite von 350 mesh mit einer Fläche, die durch dein Durchmesser von 12 mm definiert wird, gespannt. Die in den Zeitabständen durchgeführten Versuche werden dadurch begonnen, daß an das obere Ende der Pipette Vakuum angelegt wird, wodurch durch das Sieb Öl bis zu einer Markierung, die 20 ml Öl anzeigt, in die Pipette eingesaugt, wird. Nachdem das Öl jedesmal gut durchgelaufen ist, wird es sofort wieder in das Rohr des CFPP-Tests zurückgegeben. Der Versuch wird bei jedem Grad Temperaturerniedrigung wiederholt, bis das Öl die Pipette innerhalb von 60 Sekunden nicht mehr füllt. Diese Temperatur wird als die CFPP-Temperatur aufgezeichnet. Der Unterschied zwischen der CFPP-Temperatur eines Treibstoffes ohne Zusatzmittel und dem gleichen Treibstoff mit Zusatzmittel wird als CFPP-Erniedrigung durch das Zusatzmittel aufgezeichnet. Ein wirksameres Mittel zur Verbesserung der Fließeigenschaften führt zu einer größeren Erniedrigung des CFPP-Wertes bei der gleichen Konzentration an Zusatzmittel.
wobei es sich um einen Versuch mit einer langsamen Abkühlung handelt, durch den angezeigt werden soll, ob das Wachs im
der Oberflächenschicht abgenommen, da die außergewöhnlich großen Wachskristalle sich an der Grenzschicht zwischen öl und der Atmosphäre bilden. Das Wachs, das sich in der Flasche abgesetzt hat, wird durch leichtes Rühren dispergiert, anschließend wird eine OFPP-Filteranordnung eingeführ;. Der Hahn wird geöffnet und ein Vakuum von 600 mm Quecksilber angelegt. Wenn 200ml des Treibstoffes passiert haben und durch das Filter in eine Vorlage mit Graduzierung gelangt sind, wird der Hahn geschlossen. Der Test wird als „Bestanden" aufgezeichnet, wenn die 200 ml Treibstoff Innerhalb von zehn Sekunden in der
als „Nicht bestanden" aufgezeichnet, wenn die Fließgeschwindigkeit zu gering ist und damit anzeigt, daß das Filter verstopft worden ist.
verwendet, um die kleinste Maschenweite (höchste Mesh-Zahl) zu bestimmen, durch die der Treibstoff hindurchgeht. Je größer die Mesh-Zahl ist, die ein Wachs enthaltender Treibstoff passiert, desto kleiner sind die Wachskristalle und je größer ist die
zwei Treibstoffe niemals genau die gleichen Untersuchungsergebnisse bei der gleichen Konzentration des gleichen
durchgeführt. Die Stärke der abgesetzten Schicht wurde visuell als % des Treibstoff-Gesamtvolumens bestimmt. Treibstoffe mit einer großen Menge an abgeschiedenem Wachs weisen dabei eine kleine Zahl auf, während Treibstoffe mit keiner
geliertem Treibstoff mit großen Wachskristallen fast immer hohe Werte ergeben, deshalb sollten diese Ergebnisse als „Gel" aufgezeichnet werden.
erniedrigen, wurde durch den Standardtest zur Bestimmung des Trübungspunktes (IP-219 oder ASTM-D2500) bestimmt; ein anderes Maß für den Beginn der Kristallisation ist derTest zur Bestimmung des Auftretens von Wachs (WAP) (ASTM D-3117-72) und die Temperatur des Auftretens von Wachs (WAT), wie sie durch aufzeichnende Differentialkalorimotrle (DSC) unter
oberhalb des erwarteten Trübungspunktes desTreibstoffes aus abgekühlt. Der beobachtete Beginn der Kristallisation wird ohne g
aufzeichnende Differentialkalorimeter angezeigt wird. ' I
bestimmt, die aus einem typischen Hauptfilter für Dieselmotoren bestand, der auf eine Standardbuchse in einer Treibstoff leitung aufgesetzt war. Der Typ Bosch, wie er in einem Personenkraftwagen vom Typ VW Golf, Baujahr 1980, und der Typ Cummins
eine Treibstoff-Einspritzpumpe, wie sie im VW Golf verwendet wird, werden verwendet, um den Treibstoff durch das Filter aus dem Tank mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit zu ziehen, wie es im Fahrzeug der Fall ist. Anzeigegeräte werden vorgesehen, um den Druckabfall über den Filterquerschnitt, die Fließgeschwindigkeit an der Einspritzpumpe und die Temperatur der Vorrichtung zu messen. Auffanggefäße werden vorgesehen, in denen der gepumpte Treibstoff, sowohl der „eingespritzte"
einer Geschwindigkeit von 3°C/Stunde auf die gewünschte Testtemperatur abgekühlt und wenigstens drei Stunden dort gehalten, um die Temperatur des Treibstoffes zu stabilisieren. Der Tank wird heftig geschüttelt, um vorhandenes Wachs vollständig zu verteilen. Aus dem Tank wird eine Probe entnommen und 11 Treibstoff durch den Probestutzen an der
gesetzt, wobei die Pumpengeschwindigkeit so eingestellt wird, daß sie gleich der Pumpengeschwindigkeit bei einer
von 3800 rpm. Der Druckabfall über die Filterfläche und die Fließgeschwindigkeit des Treibstoffes von der Einspritzpumpe werden aufgezeichnet, bis der Treibstoff verbraucht ist, üblicherweise nach 30 bis 35 Minuten.
bis 7 ml/s sein), ist das Ergebnis „Bestanden". Ein Abfall des Treibstoffzuflusses zu den Einspritzdüsen zeigt einen „Grenzfall" als Ergebnis an, kein Fluß bedeutet „Nicht bestanden".
sein, der bis zu 6OkPa betragen kann. Im allgemeinen müssen beträchtliche Anteile an Wachs bei einem solchen Testergebnis das Filter passieren. Ein Testergebnis „Gut bestanden" wird durch einen Versuch charakterisiert, bei dem der Druckabfall über der Filterfläche 1OkPa nicht überschreitet, und das ist ein erstes Anzeichen dafür, daß die Hauptmenge des Wachses das Filter passiert hat; ein „Ausgezeichnetes" Testergebnis ist dann erzielt, wenn der Druckabfall unterhalb 5kPa liegt.
entnommen, im Idealfall alle vier Minuten während der Gesamtlaufzeit des Versuches. Diese Proben werden, ebenso wie die
festzustellen. Proben des Treibstoffes vor dem Versuch werden ebenfalls abgezogen. Von diesen und von Proben nach dem Test werden Proben für SEM (Elektronenmikroskopie) hergestellt, um die Kristallgröße und den Kristalltyp des Wachses mit dem tatsächlichen Verhalten zu vergleichen.
(I) Das Produkt von Beispiel 1
(Ii) Zusatzmittel A
17Gew.-% Vinylacetat und hat ein Zahlenmittel des Molekulargewichtes von ungefähr 3000 (DDO). A4ist ein 50:50-Gemisch von A2undA3.
(DDO) aufweist.
(iii) Zusatzmittel B
abzudestillieren. Sobald die Reaktion vollständig ist, wie durch Infrarotspektrum bestimmt wird, wird das Produkt in noch geschmolzenem Zustand ausgegossen und abgekühlt, wodurch ein wachsartiger Feststoff erhalten wird.
(iv) Zusatzmittel C
(v) Zusatzmittel D
(vi) Zusatzmittel E
molaren Gemisches von C12H26OH und C14H29OH je Mol Anhydridgruppen (ein leichter Überschuß von ungefähr 5% Alkohol wurde verwendet) unter Verwendung von p-Toluensulfonsäure als Katalysator (Vw Mol) in Xylen als Lösungsmittel in der
unumgesetzten Alkohol.
und das Produkt 3,3% (w/w) freien Alkohol enthielt.
unterhalb ihrer Temperatur des Auftretens von Wachs (WAT) abgekühlt, und danach die Kristallgröße des Wachses aus den elektronenmikroskopischen Aufnahmen gemessen sowie die Fähigkeit des Treibstoffes, ein Cummins FT105 Treibstoffilter zu passieren, bestimmt.
Trübungspunkt | -140C |
CEPP ohne Behandlung | -160C |
Temperatur des Auftretens von Wachs | -18,60C |
Siedebeginn | 1780C |
20% | 23O0C |
90% | 3180C |
Ende des Siedebereiches | 3550C |
Wachsgehalt bei-250C | 1,1 Gew.-% |
Eine Zusatzmittel-Zusammensetzung aus 250ppm von jedem der Produkte aus Beispiel 1, den Additiven A5 und E1 wurde den Treibstoffen zugesetzt und diese bei -250C untersucht; es wurde gefunden, daß die Kristallgröße des Wachses 1200 nm in der Länge betrug und daß 90Gew.-% des Wachses das Cummins FF105-Filter,passierten.
Während des Versuches wurde der Durchgang des Wachses weiter dadurch festgestellt, daß der Druckabfall über dem Filter beobachtet wurde. Dieser stieg nur um 2,2 kPa an.
maximale Druckabfall über dem Filter 3,4kPa betrug.
Charakteristische Daten des verwendeten Treibstoffes:
Trübungspunkt O0C
CFPP ohne Behandlung -50C
Temperatur des Auftretens von Wachs -2,50C
Beginn des Siedebereiches 1820C
20% 22O0C
90% 3540C
Ende des Siedebereiches 3850C Wachsgehalt bei derUntersuchungütemperatur 1,6Gew.-%
Eine Zusatzmittel-ZusammenseUung aus 250ppm jeweils eines jeden Produktes von Beispiel 1 rnd der Additive A5 und E 2 wurde dem Treibstoff zugesetzt; die Größe der Wachskristalle wurde zu 1500 Nanometer bestimm: d ungefähr 75 Gew.-% des Wachses passierten das Bosch-Filter Nr. 145434106 bei der Untersuchungstemperatur von -8,50C. Oer maximale Druckabfall am Filter betrug 6,5 kPa.
Das Beispiel 5 wurde wiederholt, und es wurde gefunden, daß die Kristallgröße der Wachskristalle in der Länge 2000 Nanometer betrug, von denen ungefähr 50 Gew.-% das Filter pass'erten, wobei ein maximaler Druckabfall von 35,3 kPa gemessen wurde.
Der im Beispiel 5 verwendete Treibstoff wurde mit 400 ppm des Produktes von Beispiel 1 und 100 ppm A1 versetzt; der Treibstoff wurde wie in Beispiel 5 bei -80C untersucht; bei dieser Temperatur betrug der Wachsgehalt 1,4Gew.-%. Es wurde festgestellt, daß die Kristallgröße der Wachskristalle 2500 Nanometer war und 50Gew.-% des Wachses passierten das Filter, wobei der Druckabfall bei 67,1 kPa lag.
Wenn dieser Treibstoff in der Versuchsanordnung verwendet wurde, stieg der Druck ziemlich schnell an und der Versuch mißlang. Von uns wird angenommen, daß die Ursache darin liegt, wie auf der Photographie dargestellt, daß die Kristalle flach sind, und daß flache Kristalle, die das Filter nicht passieren, dazu neigen, das Filter mit einer dünnen, undurchlässigen Schicht zu bedecken. „Würfelförmige" oder „eckige" Kristalle sammeln sich andererseits, wenn sie das Filter nicht passieren, in Form eines vergleichsweise lockeren Kuchens an, durch den der Treibstoff noch hindurchgelangen kann, bis die Masse so groß wird, daß das Filter verstopft wird und die Gesamtstärke des Wachskuchens so groß wird, daß der Druckabfall zu groß wird.
Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)
Der im Beispiel 5 verwendete Treibstoff wurde mit 500ppm oines Gemisches aus 4 Teilen Additiv C und 1 Teil des Additivs A5 versetzt und bei -80C untersucht; es wurde festgestellt, daß die Kristallgröße der Wachskristalle bei 6300 Nanometern lag und daß 13Gew.-% des Wachses das Filter passierten.
Das Ergebnis dieses Beispiels ist eines der besten nach dem Stand der Technik, jedoch ohne daß Kristalle passieren.
Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Wachskristalle, die sich in dt>n Treibstoffen der Beispiele 3 bis 8 bilden, sind d'e hieran angefügten Abbildungen 3 bis 8. Diese wurden auf die folgende Art und Weise hergestellt: Proben des Treibstoffes werden in 2-Unzen-Flaschen (56,7-g-Flaschen) gefüllt, die in Kühlboxen gestellt werden, die eine Stunde ungefähr 80C oberhalb des Trübungspunktes des Treibstoffes gehalten werden, wobei die Temperatur des Treibstoffes stabilisiert wird. Die Kühlbox wird dann mit einer Geschwindigkeit von 1 "C/Stunde bis auf die Versuchstemperatur abgekühlt, die dann weiter gehalten
Ein vorher gefertigter Filter-Träger, der aus einem gesinterten Ring von 10 mm Durchmesser besteht, der von einem 1mm starken Metallring umgeben ist und einen Silbermembranfilter von 200 nm Porengröße trägt, der durch zwei'vertikale Keile gehalten wird, wird in dieser Anordnung auf eine Vakuumüpparatur aufgesetzt. Es wird ein Vakuum von wenigstens 30 kPa angelegt und der gekühlte Treibstoff auf die Membran aufgetropft, wobei eine saubere Tropfpipette verwendet wird, bis die Membran gerade mit einer Flüssigkeitsschicht nvt einer leichten Wölbung in der Mitte bedeckt ist. Der Treibstoff wird langsam weiter aufgetropft, gerade so, daß die Wölbung eihalten bleibt. Nachdem ungefähr 10 bis 20 Tropfen Treibstoff aufgegeben worden sind, wird die Oberflächenschicht eingesaugt, wodurch auf der Membran eine dünne, matte, trübe Schicht eines von Treibstoff feuchten Wachskuchens zurückgelassen wird. Es ist nicht möglich, eine dicke Wachsschicht angemessen abzuwaschen, während eine dünne Schicht abgewaschen werden kann. Die optimale Stärke der Schicht ist eine Funktion der Kristallform, wobei bei „blattartigen" Kristallen dünnere Schichten als bei „kantigen" Kristallen nötig sind. Es ist wichtig, daß der schließlich entstehende Filterkuchen ein mattes Aussehen aufweist. Ein „glänzender" Filterkuchen weist dcrauf hin, daß sehr viel Treibstoff zurückgeblieben ist und die Kristalle „verschmieren", so daß er verworfen werden sollte.
Danach wird der Filterkuchen mit einigen Tropfen Methylethylketon gewaschen, die anschließend ablaufen gelassen werden.
Dieser Vorgang wird einige Male wiederholt. Wann diese Waschungen vollständig sind, wird das Methylethylketon sehr schnell ablaufer., wobei eine leuchtend matte weiße Oberfläche erhalten wird, die bei Zugabe eines weiteren Tropfens Methylethylketon grau wird.
Die gewaschene Probe wird dann in einen kalten Exsiccator gestellt und dort gehalten, bis sie zur Beschichtung für das SEM verwendet wird. Es kann sich als notwendig erweisen, die Probe gekühlt aufzubewahren, um das Wachs zu erhalten. In diesem
Falle sollte die Probe in einer Kühlbox vor der Beschichtung aufbewahrt worden (wobei die Überführung in einem geeigneten Behältnis für die Probe erfolgt), so daß auf der Oberfläche der Probe die Ausbildung von Eiskristallen vermieden wird.
Während der Beschichtung muß die Probe so kalt wie möglich gehalten werden, um eine Schädigung der Kristalle so gering wie möglich zu halten. Der elektrische Kontakt mit der Vorrichtung wird am besten dadurch hergestellt, daß eine Sicherungsschraube den kreisförmigen Ring gegen die Seite einer Erhebung in der Vorrichtung preßt, die so ausgelegt ist, daß die Probenoberfläche in der Brennebene des Instruments liegt. Es kann auch elektrisch leitender Lack verwendet werden. Sobald die Kristalle beschichtet sind, werden die mikroskopischen Aufnahmen auf übliche Art und Weise mittels des aufzeichnenden Elektronenmikroskops erhalten, üie elektronenmikroskopischen Aufnahmen werden dahingehend analysiert, die durchschnittliche Kristallgröße zu bestimmen, indem eine transparente Folie mit 88 Punkten, die (als Punkte) an den Schnittpunkten eines regelmäßigen, gleichmäßig weiten Gitters von 8 Reihen und 11 Spalten in der Größe, auf eine geeignete elektronenmikroskopische Aufnahme angewendet wird. Die Vergrößerung sollte derart gewählt werden, daß nur einige der größten Kristalle von mehr als einem Punkt berührt werden; eine Vergrößerung von 4000- bis 8000mal hat sich als geeignet erwiesen. An jedem Gitterpunkt, wenn dieser Punkt eine Kristallgröße berührt, die eindeutig definiert werden kann, kann der Kristall vermessen werden. Ein Maß für die Streuung in Form der Gaußschen Standardabweichung der Kristallänge mit der Korrektur nach Besset, wird ebenfalls berechnet.
Die Beispiele 3 bis7 zeigen daher, wenn die erfindungsf emäßen Verbindungen in Zusatzmlttol-Zusammensetzungen verwendet werden, daß die Kristalle das Filter verläßlich passieren und daß die ausgezeichneten Eigenschaften bei tiefer Temperatur auf höhere Wachsgehalte des Treibstoffes ausgedehnt werden können als bisher praktikabel war, und außerdem, daß diese auch auf Temperaturen unterhalb der Temperatur des Auftretens von Wachs im Treibstoff ohne Berücksichtigung des Treibstoffsystems, ζ. B. die Möglichkeit, den Treibstoff vom Motor zurückzuführen, um den zugeführten Treibstoff zu erwärmen, der aus dem Treibstofftank entnommen wird, das Verhältnis des zugeführten Treibstoffes zum zurückgeführten Treibstoff, das Verhältnis der Oberfläche des Hauptfilters zur Durchsatzrate an Treibstoff und die Größe und Anordnung von Vorfiltern und Sieben, angewendet werden können. Die Verbindung, die in Beispiel 1 hergestellt worden ist, wurde auf ihre Wirksamkeit als Zusatzmittel in als Treibstoffen verwendeten Erdöldestillaten in den folgenden Treibstoffen untersucht, wobei die Siedecharakteristik nach der Methode des ASl M-D86-Tests bestimmt wurde.
Treibstoff (Nr.) | Trübungs punkt | Wachsab- scheidungspunkt | Siede beginn | 20 | 50 | 90 | Siedebereich, Ende | CFPP ohne Zusatz |
1 2 3 | -3,0 +3,0 +5,0 | -5,0 +1,0 0,0 | IO -» -» IO 00 00 0» 00 O | 223 236 280 | 278 310 | 336 348 351 | 365 376 374 | -5,0 0 -1 . |
Verwendetes Zusatzmittel C Beisp.1 A 2
A3
kleinstes Sieb, passiert bei 50· 100·
200«
Ohne
1 3 4
30 | 40 | 80 |
80 | 100 | 200 |
40 | 80 | 200 |
60 | 120 | 250 |
150 | 350 | 350 |
120 | 200 | 250 |
— | 40 | 60 |
— | 60 | 120 |
— | 60 | . 120 |
80 | 150 |
30
20 | 5 | 2 |
10 | CJl | 5 |
15 | 1 | CJl |
10 | ' 100 | 100 |
50 | 100 | 100 |
10 | 50 | 100 |
— | 10 | 10 |
- | 20 | 40 |
— | 20 | 40 |
— | 15 | 15 |
Gel |
* Gesamtkonzentration an Zusatzmittel in ppm
250 ppm ai
A1 | (4/1) | 100 | 30 | 200 |
C | (4/1) | 60 | '120 | |
Beispiel 1 | (9/1) | 200 | 350 | |
Beispiel 2 | (9/1) | 150 | 250 | |
C/A2I4/1) | (9/1) | 100 | 350 | |
Beispiel 1/A2 | (9/1) | 350 | 350 | |
Beispiel 2/A 2 | 200 | 350 | ||
C | 150 | 250 | ||
Beispiel 1/B | 250 | 350 | ||
C/D | 150 | 350 | ||
Beispiel 1/D | 350 | 350 | ||
Ohne | ||||
400ppm
600 ppm
D/C(1/4»
D/Beispiel 1(1/4)
Ohne
40 40 80 40 80
60 100 200 120 250
Gel
10 10
100 10
100
Additive 1
None
Ratio
Treat Rate
Wax
Settling
State»
gel
PCT* at
30
CFPP (0O
A2 | C | 4,1 | 100 | 10 | 60 | -11,0 |
A2 | C | 4,1 | 200 | 60 | -14,0 | |
A2 | C | 4,1 | 300 | 40 | -13,5 | |
A2 | C | 1,1 | 100 | 100 | 30 | -12,0 |
A2 | C | 1,1 | 200 | 30 | 30 , | -11,0 |
A2 | C , | 1,1 | 300 | 20 | 40 | -14,0 |
A2 | C | 1.4 | 100 | 10 | 60 | -13,5 |
A2 | C | 1,4 | 200 | 10 | 80 | |
A2 | C | 1,4 | 300 | 15 | 200 | -18,0 |
A2 | Ex.1 | 4,1 | 100 | 10 · | 80 | 9,0 |
A2 | Ex.1 | 4,1 | 200 | 5 | 100 | -18,5 |
A2 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 20 | 350 | -18,5 |
A2 | Ex.1 | 1.1 | 100 | 20 | 40 | -13,0 |
A2 | Ex.1 | 1,1 | 200 | 20 | 40 | -14,5 |
A2 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 25 | 40 | -15,0 |
A2 | Ex.1 | 1,4 | 100 | 100 | 150 | -17,0 |
A2 | ' Ex.1 | 1,4 | 200 | ' 100 | 350 | -18,0 |
A2 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 100 . | 350 | -19,5 |
A2 | 100 | 100 | 350 | -17,0 | ||
A2 | 200 | 100 | 350 | -19,5 | ||
A2 | 300 | 100 | 350 | -19,5 | ||
Additive 1
Ratio
Treat Rate
Wax
Settling
State»
None
None
PCT* at
CFPP (0O
A4 | C | 4,1 | 100 | 20 | 60 | -14,0 |
A4 | C | 4,1 | 200 | 25 | 80 | -16,0 |
A4 | C | 4,1 | 300 | 30 | 120 | -16,5 |
A4 | C | 1.1 | 100 | 15 | 60 | -15,0 |
A4 | C | 1,1 | 200 | 20 | 100 | -16,5 |
A4 | C | 1.1 | 300 | 20 | 200 | -17,0 |
A4 | C | 1,4 | 100 | 10 | 80 | -11,0 |
A4 | C | 1,4 | 200 | 15 | 250 | -17,5 |
A4 | C | 1,4 | 300 | 15 | ' 250 | -20,0 |
A4 | Ex.1 | 4,1 | 100 | 5 | 100 | -6,5 |
A4 | Ex.1 | 4,1 | 200 | 10 | 200 | -16,5 |
A4 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 10 | 120 | -19,0 |
A4 | Ex.1 | 1.1 | 100 | 10 | 80 | -13,0 |
A4 | Ex.1 | 1,1 | 200 | 15 | 100 | -16,5 |
A4 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 20 | 260 | -18,0 |
A4 | Ex.1 | 1,4 | 100 | 10 | 80 | -17,5 |
A4 | Ex.1 | 1,4 | 200 | 15 | 80 | -16,0 |
A4 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 100 | 150 | -25,5 |
A4 | 100 | 100 | 250 | -19,0 | ||
A4 | 200 | 100 | 350 | -21,0 | ||
A4 | 300 | 100 | 350 | -22,5 | ||
Additive 1
None
None
Ratio
Treat Rate
Wax
Settling
State*
PCT* at
CFPP (0C)
A1 | C | 4,1 | 100 | 20 | 80 | -16,0 |
A1 | C | 4,1 | 200 | 40 | 120 | -17,0 |
A1 | C | 4,1 | 300 | 40 | 200 | -17,5 |
A1 | C | 1,1 | 100 | 15 | 100 | -15,0 |
A1 | C | 1,1 | 200 | 30 | 200 | -19,0 |
A1 | C | 1,1 | 300 | 40 | 250 | -19,5 |
A1 | C | 1,4 | 100 | 10 | 150 | -14,5 |
A1 | C | 1,4 | 200 | 30 | 200 , | -19,5 |
A1 | C | 1,4 | 300 | 25 | 250 | -22,0 |
A1 | Ex.1 | 4.1 | 100 | 20 | 150 | -15,0 |
A1 | Ex.1 | 4.1 | 200 | 100 | 150 | -19,0 |
A1 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 100 | 350 | -20,0 |
A1 | Ex.1 | 1,1 | 100 | 20 | 120 | -14,5 |
A1 | Ex.1 | 1.1 | 200 | 100 | 150 | -19,5 |
A1 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 100 | 200 | -24,5 |
A1 | Ex.1 | 1,4 | 100 | 10 | 150 | -18,0 |
A1 | Ex.1 | 1,4 | 200 | 25 | 200 | -24,5 |
A1 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 25 | 250 | -25,0 |
A1 | 100 | 100 | 150 | -18,5 | ||
A1 | 200 | 100 | 350 | -20,5 | ||
A1 | 300 | 100 | 350 | -24,5 | ||
-5,0
• at -120C
Additive 1
None
• at-12cC
None
Ratio
Treat Rate
Wax
Settling
State»
PCT» at
CFPP (0C)
A3 | C | 4,1 | 100 | 20 | 80 | -9,5 |
A3 | C | 4,1 | 200 | 40 | 150 | -14,0 |
A3 | C | 4,1 | 300 | 70 | 200 | -19,0 |
A3 | C | 1,1 | 100 | 10 | 100 | -6,5 |
A3 | C | 1,1 | 200 | 20 | 200 | -11,0 |
A3 | C | 1,1 | 300 | 25 | 250 | -16,0 |
A3 | C | 1,4 | 100 | 5 | 80 | -5,0 |
A3 | C | 1,4 | 200 | 15 | 200 | -6,5 |
A3 | C | 1,4 | 300 | 30 | 250 | -7,5 |
A3 | Ex.1 | 4,1 | 100 | 10 | 40 | -4,5 |
A3 | Ex.1 | 4,1 | 200 | 10 | 120 | -4,5 |
A3 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 15 | 150 | -5,5 |
A3 | Ex.1 | 1,1 | 100 | 10 | 100 | -6,0 |
A3 | Ex.1 | 1,1 | 200 | 20 | 150 | -9,5 |
A3 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 25 | 200 | -16,0 |
A3 | Ex.1 | 1,4 | 100 | 5 | 80 | -5,5 |
A3 | Ex.1 | 1,4 | 200 | 20 | 150 | -8,0 |
A3 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 20 | 120 | -16,5 |
A3 | 100 | 5 | 40 | -4,0 | ||
A3 | 200 | 10 | 60 | -6,5 | ||
A3 | 300 | 25 | 150 | -9,0 | ||
-5,0
Additive 1
Ratio
Treat Rate
Settling
State»
PCT* at
CFPP (0C)
A2 | C | 4,1 | 300 | 25 | 30 | -4,5 |
A2 | C | 4,1 | 500 | 20 | 40 | -9,5 |
A2 | C | 4,1 | 700 | 15 | 60 | -11,0 |
A2 | C | 1,1 | 300 | 15 | 60 | -11,0 |
A2 | C | 1,1 | 500 | 15 | 60 | -12,0 |
A2 | C | 1,1 | 700 | 15 | 40 | -15,0 |
A2 | C | 1,4 | 300 | 20 | 40 | -15,0 |
A2 | C | 1,4 | 500 | 10 | 80 | -16,0 |
A2 | C | 1,4 | 700 | 20 | 200 | -15,5 |
A2 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 10. | 100 | -12,5 |
A2 | Ex.1 | 4,1 | 500 | 10 | 200 | -14,0 |
A2 | Ex.1 | 4,1 | 700 | 100 | 250 | -15,0 |
A2 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 15 | 40 | -7,5 |
A2 | Ex.1 | 1,1 | 500 | 15 | 60 | -17,0 |
A2 | Ex.1 | 1,1 | 700 | 20 | 100 | - 0 |
A2 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 10 | 80 | |
A2 | . Ex.1 | 1,4 | 500 | . 15 | 120 | -18,0 |
A2 | Ex.1 | 1,4 | 700 | 20 | 150 | -18,0 |
A2 | 300 | 100 | 150 | -18,0 | ||
A2 | 500 | 100 | 350 | -15,0 | ||
A2 | 700 | 100 | 350 | -20,0 | ||
None
None
at-7 "C
Additive 1
None
• at-7 0C
None
Ratio
Treat Rate
Wax
Sottling
State*
PCT» at
CFPP ("C)
A4 | C | 4.1 | 300 | 30 | 100 | -15,5 |
A4 | C | 4.1 | 500 | 35 | 120 | -15,5 |
A4 | C | 4,1 | 700 | 45 | 120 | -16,5 |
A4 | C | 1,1 | 300 | 20 | 100 | -15,0 |
A4 | C | 1,1 | 500 | 20 | 120 | -15,0 |
A4 | C | 1,1 | 700 | 25 | 150 | -15,0 |
A4 | C | 1,4 | 300 | 10 | 100 | -15,0 |
A4 | C | 1,4 | 500 | 25 | 150 | -17,5 |
A4 | C | 1.4 | 700 | 20 | 200 | -18,5 |
A4 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 10 | Ί20 | -11,5 |
A4 | Ex.1 | 4.1 | 500 | 15 | 200 | -15,5 |
A4 | Ex.1 | 4,1 | 700 | 20 | 250 | -14,5 |
A4 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 15 | 100 | -17,0 |
A4 | Ex.1 | 1,1 | 500 | 25 | 120 | -17,0 |
A4 | Ex.1 | 1,1 | 700 | 25 | 150 | -19,5 |
A4 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 10 | 120 | -13,5 |
A4 | Ex.1 | 1,4 | 500 | 15 | 200 | -19,0 |
A4 | Ex.1 | 1,4 | 700 | 20 | 250 | -21,0 |
A4 | 300 | 100 | 1S0 | |||
A4 | 500 | 100 | 350 | |||
A4 | 700 | 100 | 350 | -18,5 | ||
30
Additive 1
None
None
Ratio
Treat Rate
Settling
State»
PCT· at
30
CFPP (0C)
A1 | C | 4,1 | 300 | 40 | 120 | -15,0 |
A1 | C | 4,1 | 500 | 40 | 150 | -19,0 |
A1 | C | 4,1 | 700 | 60 | 200 | -18,5 |
A1 | C | 1,1 | 300 | 25 | 120 | -15,0 |
A1 | C | 1,1 | 500 | 30 | 150 | -14,0 |
A1 | C | 1,1 | 700 | 50 | 200 | -17,0 |
A1 | C | 1.4 | 300 | 15 | 120 | -17,0 |
A1 | C | 1,4 | 500 | 25 | 150 » | -16,0 |
A1 | C | 1.4 | 700 | 25 | 200 | -19,0 |
A1 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 15 | 80 | -13,0 |
A1 | Ex.1 | 4,1 | 500 | 15 | 120 | -13,0 |
A1 | Ex.1 | 4,1 | 700 | 15 | 250 | -15,0 |
A1 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 20 | 120 | -18,0 |
A1 | Ex.1 | 1,1 | 500 | 30 | 200 | -16,5 |
A1 | Ex.1 | 1,1 | 700 | 40 | 250 | -15,0 |
A1 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 15 | 120 | -15,5 |
A1 | Ex.1 | 1,4 | 500 | 25 | 250 | -20,0 |
A1 | Ex.1 | 1,4 | 700 | 25 | 350 | -19,5 |
A1 | 300 | 100 | 150 | -16,5 | ||
A1 | 600 | 100 | 350 | -20,0 | ||
A1 | 700 | 100 | 350 | -19,0 | ||
Wax
Settling
1 2 Rate % at ("C)
A3 | C | 4,1 | 300 | 40 | 100 | -13,5 |
A3 | C | 4,1 | 500 | 40 | 100 | |
A3 | C | 4,1 | 700 | 40 | 150 | |
A3 | C | 1,1 | 300 | 30 | 150 | -14,5 |
A3 | C | 1,1 | 500 | 40 | 150 | -17,0 |
A3 | C | 1,1 | 700 | 50 | 200 | -15,5 |
A3 | C | 1,4 | 300 | 30 | 150 | -9,5 |
A3 | C | 1,4 | 500 | 40 | 200 | -14,5 |
A3 | C | 1,4 | 700 | 40 | 250 | -12,5 |
A3 | Ex.1 | 4,1 | 300 | 20 | 100 | -3,0 |
A3 | Ex.1 | 4,1 | 500 | 20 | 120 | -7,0 |
A3 | Ex.1 | 4,1 | 700 | 20 | 250 | -12,0 |
A3 | Ex.1 | 1,1 | 300 | 40 | 120 | -13,0 |
A3 | Ex.1 | 1,1 | 500 | 40 | 150 | -15,0 |
A3 | Ex.1 | 1,1 | 700 | 50 | 200 | -15,0 |
A3 | Ex.1 | 1,4 | 300 | 30 | 150 | -7,0 |
A3 | Ex.1 | 1,4 | 500 | 40 | 200 | -13,5 |
A3 | Ex.1 | 1,4 | 700 | 60 | 250 | -14,0 |
A3 | 300 | 20 | 150 | -6,5 | ||
A3 | 500 | 100 | 350 | -13,5 | ||
A3 | 700 | 100 | 350 | -17,0 | ||
• at-7°C
(ASTM-D 86)
IBP 19O0C
20% 2460C
90% 3460C
FBP 3740C Temperatur des Auftretens von Wachs -1,5 0C
(E) Gemisch aus Additiv 2 (1 Gewichtsteil) und Additiv 4 (9 Gewichtsteile),
(F) Das handelsübliche Zusatzmittel aus einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, das von Exxon Chemicals als ECA 5920 vertrieben wird,
(G) Gemischaus: 1 TeilAdditivi
1 Teil Additiv 3
1 Teil Additiv D
1 Teil Additiv K,
(H) Das handelsübliche Zusatzmittel aus einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, das von Amoco als 2042 E vertrieben wird, (I) Das handelsübliche Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, das von der BASF als Zustzmittel Kerof lux 5486 vertrieben wird, (J) kein Zusatzmittel, (K) das Reaktionsprodukt aus 4 Mol dihydriertem TaIg-AmIn und 1 Mol Pyromellitsäure-anhydrid. Die Reaktion wird ohne
Lösungsmittel bei 150 0C unter Rühren und unter Stickstoffschutzgas in 6 Stunden durchgeführt. Die folgenden Leistungsparameter dieser Treibstoffe wurden dann bestimmt:
(i) Die Fähigkeit des Treibstoffes, das Treibstoff-Hauptfilter eines Dieselmotors bei -9 0C zu passieren und der Prozentanteil Wachs, der das Filter passiert, mit den folgenden Ergebnissen:
Additiv | Zeit bis zum | % Wachs passieren |
Versagen (min) | ||
E | 11 | 18-30 |
F | 16 | 30 |
G | kein Versagen | 90-100 |
H | 15 | 25 |
I | 12 | 25 |
J | 9 | 10 |
(ii) Der Druckabfall über dem Hauptfilter über die Zeit ist ein Zeichen für ein Passleren von Wachs; die Ergebnisse sind in der
(iii) Die Wachsabscheidung in den Treibstoffen wurde dadurch gemessen, daß 100 ml des Treibstoffes in einem graduierten Meßzylinder abgekühlt wurden. Der Zylinder wurde mit einer Geschwindigkeit von 1°C/Stunde von einer Temperatur vorzugsweise 10'C oberhalb des Trübungspunktes des Treibstoffes, Jedoch nicht weniger als B0C oberhalb des Trübungspunktes des Treibstoffes, auf die Versuchsparameter abgekühlt, die dann für eine vorher festgelegte Zeit gehalten wird. Die Versuchstemperatur und die Kühlzeit hängen von der Anwendung ab, d. h. ob der Treibstoff als Dieseltreibstoff oder Heizöl verwendet wird. Vorzugsweise soll die Versuchstemperatur wenigstens 5 0C unterhalb des Trübungspunktes liegen und die minimale Kühlzeit mindestens 4 Stunden betragen. Vorzugsweise soll die Versuchstemperatur 1O0C oder darüber unterhalb des Trübungspunktes des Treibstoffes liegen und die Kühlperiode sollte 24 Stunden oder mehr betragen. Nach Beendigung der Kühlperiode wird der Meßzylinderuntersucht,und der Grad an Abscheidung der Wachskristalle wird visuell bestimmt als die Höhe einer Wachsschicht über dem Boden des Zylinders (0 ml) und ausgedrückt als Prozent des Gesamtvolumens (100 ml). Oberhalbder abgeschiedenen Wachskristalle kann klarerTreibstoff beobachtet werden; diese Form der Messung ist oftmals hinreichend zur Bildung eines Urteils über die Wachsabscheidung.
In manchen Fällen ist der Treibstoff oberhalb der abgesetzten Wachskristollschicht wolkig oder die Wachskristalle können beobachtet werden, wobei sie mit zunehmender Annäherung an den Boden des Zylinders dichter werden. In solchen Fällen wird eine quantitativere Analysenmethode angewendet. Danach werden die oberen 5% (5 ml) des Treibstoffes sorgfältig abgesaugt und aufbewahrt, die folgenden 45% abgesaugt und verworfen, die folgenden 5% abgesaugt und aufbewahrt, die folgenden 35% abgesaugt und verworfen und schließlich die am Boden befindlichen 10% nach dem Erwärmen, um die Wachskristalle zu lösen, aufgenommen. Die aufbewahrten Proben werden im folgenden als obere, mittlere und untere Probe bezeichnet. Es ist wichtig, daß das Vakuum, das zum Abziehen der Proben verwendet wird, ziemlich niedrig ist, d. h. 200 mm Wassersäule, und daß die Spitze der Pipette gerade über die Oberfläche des Treibstoffes gehalten wird, wodurch das Auftreten von Strömungen in der Flüssigkeit vermieden wird, die die Wachskonzentration in verschiedenen Schichten innerhalb des. Zylinders stören könnten. Die Proben werden dann 15 Minuten auf 6O0C erwärmt und mittels aufzeichnender Differentialkalorimetrie auf ihren Wachsgehalt hin untersucht, wie es bereits beschrieben worden ist.
In diesem Falle wurde ein Gerät Mettler TA 2000B verwendet. Eine Probe von 25 μΙ wird in Probenpfanne und normales Kerosin in die Referenzzelle gegeben. Danach werden beide mit einer Geschwindigkeit von 22°C/Minute von 60°C auf wenigstens 100C, jedoch vorzugsweise 200C, oberhalb der Temperatur des Auftretens von Wachs abgekühlt; schließlich werden sie mit 20C/ Minute auf ungefähr 2O0C unterhalb der WAT abgekühlt. Es muß eine Kontrollprobe des nicht abgesetzten, nicht gekühlten Treibstoffes gemessen werden. Das Ausmaß der Wachsabscheidung korreliert dann mit der WAT (oder WAT = WAT in der Probe mit Absetzung - WAT des Originals). Negative Werte bedeuten eine Verminderung des Wachsgehaltes im Treibstoff und positive Werte bedeuten eine Anreicherung des Wachses durch Absetzen. Der Wachsgehalt kann auch als ein Maß des Absetzens in diesen Proben verwendet werden. Das wird durch die Werte von%WAXodorA%WAX(A%WAX = % Wachs in der Probemit Abscheidung -% Wachs im Original) illustriert und hier bedeuten wiederum negative Werte eine Verminderung des Wachsgehaltes im Treibstoff und positive Werte eine Anreicherung von Wachs durch seine Abscheidung. In diesem Beispiel wurde der Treibstoff mit einer Geschwindigkeit von 1 °C/Stunde von +1O0C auf -90C abgekühlt und 48 Stunden vor der Untersuchung kaltgestellt. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
untere 10%
-3,15 -0,40 -7,50 +0,50
Zusatzmittel | Beobachtung der | WAT (0C) in Proben mit Wachsabscheidung | WAT (0C) in Proben mit Abscheidung von Wachs | mittlere 5% | mittlere 5% |
Wachsabscheidung | obere 5% | obere 5% | |||
E | wolkig insgesamt, | +2,00 | -4,00 | ||
dichter am Boden | -10,80 | -4,80 | +4,35 | -0,80 | |
F | obere 50% klar | -13,35 | -8,20 | +0,35 | -7,40 |
G | 100% | -7,85 | -0,10 | -3,50 | -8,50 |
H | obere 35% klar | -13,05 | -8,05 | -0,05 | |
I | obere 65% klar | 0,00 | -6,25 | ||
J | 100% Halbgel | -6,20 | |||
Diese Ergebnisse sind in der Abbildung 10 auch graphisch dargestellt. | |||||
WAT des Originals | untere 10% | ||||
(Treibstoff ohne | |||||
Wachsabscheidung) | +2,85 | ||||
E -6,OG | +4,75 | ||||
F -5,15 | +0,25 | ||||
G -7,75 | +4,50 | ||||
H -5,00 | -0,20 | ||||
J -6,20 |
Man beachte, daß eine signifikante Erniedrigung der WAT durch das wirksamste Zusatzmittel G erzielt werden kann.
E | -0,7 |
F | -0,8 |
G | ±0,0 |
H | -1.3 |
J | -0.1 |
%WAX (Proben mit Wachsabscheldung)
obere 5% mittlere 5% untere 10%
+0,8 +09
+2,1 +2,2
+0,3 +0,1
-0,2 +1,1
±0,0 ±0,1 .
Diese Ergebnisse zeigen, daß in dem Maise, wie durch die Anwesenheit der Zusatzmittel die Kristallgröße vermindert wird, sich die Wachskristalle relativ schnell absetzen. Zum Beispiel zeigen nicht behandelte Treibstoffe, wenn sie unterhalb ihres Trübungspunktes abgekühlt werden, nur ein geringes Ausmaß an Wachsabscheidungen, da sich die plättchenartigen Kristalle miteinander verbinden und daher in der Lösung nicht frei beweglich sind, so daß eine gelartige Struktur gebildet wird; wenn jedoch ein Mittel zur Verbesserung des Fließverhaltens zugesetzt wird, können die Kristalle modifiziert werden, so daß ihre Erscheinungsform weniger plättchenförmig wird und eher nadelartige Kristalle gebildet werden, deren Größe im Bereich von einigen zehn Mikrometern liegt, die sich dann in der Flüssigkeit frei bewegen können und sich auch relativ schnell absetzen. Dieses Absetzen der Wachskristallo kann in Lagertanks und in Fahrzeugsystemen zu Problemen führen. So können konzentrierte Wachsschichten ohne deren Erkennen abgezogen werden, insbesondere wenn die Füllhöhe an Treibstoff niedrig ist oder wenn der Tank heftig bewegt wird (z. B. wenn ein Fahrzeug in eine Kurve geht), wodurch dann eine Blockierung der Filter eintreten kann. Wenn die Größe der Wachskristalle noch weiter erniedrigt werden kann, auf unter 10000 Nanometer, dann setzen sich die Kristalle relativ langsam ab, und es kann ein Wachs gebildet werden, das sich nicht absetzt, wodurch die Vorteile in der Leistungsfähigkeit des Treibstoffes erhalten werden, wenn man diese mit einem Treibstoff mit abgeschiedenen Wachskristallen vergleicht. Wenn die Kristallgröße des Wachses auf unter ungefähr 4000 Nanometer erniedrigt werden kann, wird die Neigung der Kristalle, sich abzusetzen, innerhalb der Zeit der Treibstoff lagerung nahezu ausgeschlossen. Wenn die Kristallgröße auf den bevorzugten Wert von unterhalb der beanspruchten 2000 Nanometer erniedrigt werden kann, dann verbleiben die Wachskristalle im Treibstoff für die große Anzahl an Wochen suspendiert, die in einigen Lagerhaltungssystemen benötigt wird, und die Probleme des Absetzens werden dadurch im wesentlichen beseitigt, (iv) Das Verhalten im CFPP, das wie folgt war:
Additiv | CFPP-TemperaturrC) | CFPP-Erniedrigung |
E | -14 | 11 |
F | -20 | 17 |
G | -20 | 17 |
H | -20 | 17 |
I | -19 | 16 |
J | -3 | _ |
(v) Die durchschnittliche Kristallgröße wurde bestimmt und war wie folgt: Additiv Größe (nm)
E | 4400 |
F | 10400 |
G | 2600 |
H | 10000 |
I | 8400 |
J | dünne Plätchen oberhalb 50000 |
diese Weise wurden die C10-, C12-, C14-, C18-, C18-, C20- und C22-Derivate der Verbindung aus Beispiel 2 hergestellt.
getesteten Brennstoff zu bestimmen. j
außerdem 250 ppm eines Styrol-n-Cu-Maieinsäurecopolymeren und 250 ppm eines Ethylen-Propylen-Copolymeren (56 Gew.-% j
wirksamer Bestandteil). J
in der folgenden Tabelle gezeigt: * ,
C10-Derivat >45
C12-Derivat >45
Cu-Derivat >45
C20-Derivat 35
C22-Derivat 40
Bei dem Test, bei dem der Brennstoff 80012/86 verwendet wurde, wurde die Filtration bei -13°C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
C2o-Derivat 25
C22-Derivat >45
Es sind Verbindungen mit unterschiedlicher Alkylkettenlänge hergestellt und getestet worden. Dieses Beispiel zeigt, daß in einem speziellen Brennstoff eine optimale Alkylkettenlänge bestimmt werden kann. Bei den in diesem Beispiel getesteten Brennstoffen ist die optimale Alkylkettenlänge C20. In einem leichteren Brennstoff würde die optimale Alkylkettenlänge kürzer sein.
80226/89 bezeichnet. Dies ist ein kommerziell erhältlicher Basisbrennstoff, der mit einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer behandelt worden irt. Die Filtration beim PCT-Test wurde bei -14"C durchgeführt. Bei dieser Temperatur durchläuft der
verwendet:
Cie/16 Cie/17 Cie/18
zugesetzte Menge | PCT-Filter |
(ppm) | (durchlaufen) |
25 | VW |
50 | 25 pm |
125 | 30 pm |
250 | LTFT |
125 | VW |
250 | 100-125 pm |
125 | 45 pm |
250 | 150 pm |
125 | 15 pm |
250 | VW |
125 | VW |
250 | VW |
125 | VW |
250 | 45 pm |
125 | 75 pm |
250 | 125 pm |
125 | 125 pm |
250 | 125 pm |
Es sind Verbindungen mit unterschiedlicher Kettenlänge hergestellt und getestet worden. Bei diesem Beispiel wurde die eckverbindung als Derivat mit der optimalen Kettenlänge für den getesteten Brennstoff ermittelt.
Die Verbindung mit der folgenden Formel
wurde dem PCT-Test unterzogen. Der verwendete Basisbrennstoff wurde mit 80226/89 bezeichnet. Zusätzlich zu der oben genannten Verbindung enthielt der Brennstoff außerdem etwa 50ppm eines kommerziell erhältlichen Mitteldestillat-Fließverbesserers vom Ethylen-Vinylacetat-Copolymer-Typ. Die Filtration wurde bei -M0C durchgeführt. Bei dieserTemperatur durchlief der Basisbrennstoff ein 18C-pm-Filter.
Der PCT-Test wurde mit verschiedenen Mengen der Verbindung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
zugesetzte Menge (ppm)
PCT-Filter (durchlaufen)
VW 100 μηι 75 μιη
Die in Beispiel 11 beschriebene Prüfung wurde unter Verwendung einer Verbindung mit der folgenden Formel durchgeführt:
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben: zugesetzte Menge (ppm) PCT-Filter (durchlaufen)
30 pm
VW
VW
Es wurde ein weiterer PCT-Test unter Verwendung des Brennstoffs 191 durchgeführt. Außer der oben genannten Verbindung enthielt der Brennstoff 250ppm eines Cu-Styrol-Fumarsäureester-Copolymeren, 250 ppm eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren mit niedrigem Vinylacetatgehalt und 250ppm eines kommerziell erhältlichen monomeren Wachstumsstoppers.
Die Filtration wurde bei -90C durchgeführt. Bei dieser Temperatur durchlief der Basisbrennstoff, der die oben genannten weiteren Additive enthielt, nicht aber die Testverbindung, den LTFT-Filter.
Der PCT-Test wurde mit verschiedenen Mengen der Testverbindung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
zugesetzte Menge (ppm)
PCT-Filter (durchlaufen)
LTFT 15μπι 15μηη 30 μσι
Beide Prüfverfahren aus Beispiel 12 wurden unter Verwendung einer Testverbindung mit der folgenden Formel durchgeführt:
Die Ergebnisse des PCT-Tests in Brennstoff 80226/89 sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:
zugesetzte Menge (ppm)
PCT-Filter (durchlaufen)
VW VW 125 pm
Die Ergebnisse in Brennstoff 191 unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 12 sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:
zugesetzte Menge (ppm)
PCT-Filter (durchlaufen)
LTFT 30 pm 30 pm LTFT
Das in Beispiel 11 beschriebene Testverfahren wurde wiederholt, wobei die folgende Verbindung verwendet wurde:
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben: zugesetzte Menge (ppm) PCT-Filter (durchlaufen)
25μΓΠ 15μπι 15μπΊ
In den Formeln der Beispiele 11 bis 14 stehen die Reste Ri, R2 und R3 für eine Mischung aus C16- und C^-Alkylresten. Die Beispiele 11 bis 14 zeigen auch, daß Verbindungen, die verschiedene Ringsysteme enthalten, als Kristallmodifizierungsmittel in Brennstoffen brauchbar sind. Außerdem zeigen diese Beispiele, daß mehrere funktioneile Gruppen in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können.
Claims (16)
1. Verwendung einer Verbindung mit der allgemeinen Formel
A ^X R1 i
R2
in der
-Y-R2 ^i,ii,^2/3,
-SO2NR3R2 oder-SO3R2 ist, wobei die Bedeutungen-SOF1+1HNR2 1R2 und
-SOl~1(+)H3NR2 ausgenommen sind,
_X_Ri -Y-R2oder-CONR3R1,-COi-|(+lNRiR1,-COi-)(+lHNRiR1,-COi-)(+lH2NR3R1,
_X_Ri -Y-R2oder-CONR3R1,-COi-|(+lNRiR1,-COi-)(+lHNRiR1,-COi-)(+lH2NR3R1,
-CO2-|(+)H3NR1, wobei die Bedeutungen-CO2-N+1HNR2 1R1 und-X1
ausgenommen sind,
413
413
wobei -ZH SO3-' oder-COj-' ist;
R1 und R2 Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder Polyalkoxyalkylgruppen mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette,
R1 und R2 Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder Polyalkoxyalkylgruppen mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest, wobei jedes R3gleich oder verschieden sein kann, und
R4 nichts oder eine (V-Ce-Alkylengruppe bedeuten
und in der Gruppierung
die Kohlenstoff-Kohlenstoff-(C-C)-Bindungen entweder
a) ethylenisch ungesättigt ist, wenn A und B Alkyl-, Alkenyl- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppen sind, oder
b) Teil eines Ringsystems ist, das aromatisch, aromatisch-polycyclisch oder cycloaliphatisch sein kann,
dadurch gekennzeichnet, daß sie als Additiv für als Treibstoff genutzte Destillate eingesetzt wird.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen R1, R2 und R3 Kohlenwasserstoffgruppen sind.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen R1, R2 und R3 geradkettige Alkylgruppen mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen sind.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß noch andere Zusatzmittel für als Treibstoffe genutzte Destillate eingesetzt werden.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der anderen Zusatzmittel für Treibstoffe ein Copolymer des Ethylens und eines ethylenisch ungesättigten Esters ist.
6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der anderen Zusatzmitte! für Treibstoffe ein verestertes Copolymer von Styren und Maleinsäureanhydrid ist.
7. VerwendUv nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der anderen Zusatzmittel ijr Treibstoffe ein Olefin-Copolymer ist.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Olefin-Copolymer ein Copolymer des Ethylens und eines C3- bis C6-Olefins ist.
9. Als Treibstoffe verwendete Destillate, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Bereich von 12O0C bis 5000C sieden und 0,001 bis 0,5 Gew.-% einer Verbindung, wie sie in Anspruch 1 definiert worden ist, enthalten.
10. Ais Treibstoffe verwendete Destillate nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen R1, R2 und R3 Kohlenwasserstoffgruppen sind.
11. Als Treibstoffe verwendete Destillate nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen R1, R2 und R3geradkettige Alkylgruppen mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen sind.
12. Als Treibstoffe verwendete Destillate nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit anderen Zusatzmitteln für Treibstoffe eingesetzt werden.
13. Als Treibstoffe verwendete Destillate nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eines der anderen Zusatzmittel für Treibstoffe ein Copolymer von Ethylen und einem ethylenisch ungesättigten Ester ist.
14. Als Treibstoffe verwendete Destillate nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eines der anderen Zusatzmittel für Treibstoffe ein verestertes Copolymer aus Styren und Maleinsäureanhydrid ist.
15. Als Treibstoffe verwendete Destillate nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eines der anderen Zusatzmittel für Treibstoffe ein Olefin-Copolymer ist.
16. Als Treibstoffe verwendete Destillate nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Olefin-Copolymor ein Copolymer des Ethylens mit einem C3- bis Ce-Olefin ist.
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