DE1095583B

DE1095583B - Kraftstoff fuer Ottomotoren von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1095583B
Application number: DEB46274A
Authority: DE
Inventors: Dr Theodor Hammerich
Original assignee: Aral AG
Current assignee: Aral AG
Priority date: 1957-10-03
Filing date: 1957-10-03
Publication date: 1960-12-22
Also published as: CH374853A

Description

Kraftstoff für Ottomotoren von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff für Ottomotoren von Kraftfahrzeugen.
Hochklopffeste bleifreie Kraftstoffe, bestehend aus Benzin und Kokereibenzol, sind bekannt. Diese Kraftstoffe haben außer ihrer hohen Klopffestigkeit eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, z. B. hohe Ergiebigkeit. Die hohe Klopffestigkeit dieser Kraftstoffgemische beruht auf ihrem Gehalt an Benzol bzw. den übrigen Inhaltsstoffen von Kokereibenzol. Die zur Verfügung stehende Menge von Kokereibenzol ist gebunden an die verbrauchbare Menge von Koks. Diese ist verhältnismäßig begrenzt und keinesfalls beliebig änderbar, so daß der Verwendung von Kokereibenzol als Bestandteil von Kraftstoffgemischen Grenzen, und zwar verhältnismäßig enge Grenzen, gesetzt sind.
Die Erfindung weist nun einen Weg, diese Begrenzung erheblich zu mindern, wobei Kraftstoffe für Kraftfahrzeugmotoren gewonnen werden können, deren Klopffestigkeit ebenso hoch oder höher liegt als die der bekannten Gemische von Benzin und Kokereibenzol.
Kraftstoffe auf Basis Benzin, die gegebenenfalls auch Benzol enthalten können, mit einem Gehalt an alkylierten aromatischen Verbindungen, insbesondere an Alkylbenzolen, z. B. Isopropylbenzol, sind bekannt. Auch sind äthylierte Diisopropylbenzole als Zusatz zu bleihaltigem Benzin vorgeschlagen.
Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Diisopropylbenzolisomere, nämlich das p- und das m-Diisopropylbenzol im Gegensatz zu o-Diisopropylbenzol durch besondere Wirksamkeit eine Sonderstellung einnehmen, so daß der Kraftstoff gemäß der Erfindung nicht unwesentliche Mengen an m-Diisopropylbenzol und/oder p-Düsopropylbenzol, z. B. ein Gemisch im Verhältnis 1 : 1 enthält.

Die folgende Tabelle zeigt die Verhältnisse im einzelnen.

Tabelle I

Test-Vergaserkraftstoff (OZ = 60) + Aromaten

80:20 Volumprozent

Mittlerer

ROZ Misch- MOZ Misch- Sunkt

ROZ MOZ pDI\

51751)

o-Diisopropyl-

benzol ..... 71,1 115 205°C

m-Diisopropyl-

benzol ..... 76,2 141 73,8 129 199° C

p-Diisopropyl-

benzol..... 78,0 150 76,0 140 204,5°C

m-/p-Diiso-

propylbenzol

1:1 ....... 76,7 144 74,7 134 2010C

Es ist bemerkenswert, daß von den Isomeren des Diisopropylbenzols die p-Isomere sich durch höchste Klopffestigkeit auszeichnet, während - wie die Tabelle III zeigt - bei den Xylolen das m-Isomere den höchsten Wert aufweist.

Es wurde festgestellt, daß in einem Gemisch Benzin-Kokereibenzol 1 Volumteil von m- und/oder p-Diisopropylbenzol 2 Volumteilen Kokereibenzol bezüglich der Klopffestigkeit-Mischoktanzahl äquivalent ist, so daß in einem Gemisch von x Teilen Benzin und y Teilen Kokereibenzol unter Beibehaltung der diesem Mengenverhältnis von x : y zukommenden Oktanzahl der Benzolanteil um 2 z vermindert werden und der Benzinanteil um 1 z erhöht werden kann, wenn z Anteile m- und/oder p-Düsopropylbenzol zugesetzt werden.

Die Tabelle II zeigt die Verhältnisse im einzelnen.

Tabelle II
Kokerei-
Benzin benzol Diisopropyl- ROZ
MOZ
Volum- benzolm/pl:l
prozent (DIN 51'756)
100 - - 90,2 82,1
60 40 - 97,1 86,3
65 30 5 96,9 86,4
70 20 10 96,6 86,4
75 10 15 96,8 86,3
70 30 - 95,1 84,8
75 20 5 95,1 85
80 10 10 95,1 85
85 - 15 94,9 85,2

Das Kraftstoffgemisch der Erfindung kann außer m- oder p-Diisopropylbenzol bzw. einem Gemisch dieser Diisopropylbenzole noch weitere Alkylbenzole, wie p-Diäthylbenzol oder/und Methyl-p-isopropylbenzol (p-Cymol) , Toluol, Xylol oder Äthylbenzol, enthalten. Gemische von Benzinkohlenwasserstoffen mit den beiden genannten Diisopropylbenzolen ergeben auch ohne Anteil an Kokereibenzol gute, klopffeste Treibstoffe. Bevorzugt sind, insbesondere wegen ihrer besseren Vergasbarkeit, Gemische" die Kokereibenzol enthalten.

Nach der Erfindung kann auch an Stelle des Ersetzens eines Teiles des Benzols im Gemisch mit Benzin durch m- und/oder p-Diisopropylbenzol ein Treibstoffgemisch erhalten werden mit Oktanzahlen, die höher liegen als die Oktanzahlen der Benzol-Benzin-Gemische, so daß es nach der Erfindung sogar möglich ist, Kraftstoffe herzustellen von Oktanzahlen von etwa 100, wie sie in Tabelle IV veranschaulicht werden.
Benzinhaltige Treibstoffe mit derart hohen Oktanzahlen konnten bisher nur unter Verwendung von klopfverhindernden Mitteln, wie Bleitetraäthyl, erhalten werden, während nach der Erfindung ein Kraftstoff dieser hohen Oktanzahl, der von Blei frei ist, erhalten werden kann.
Es ist bekannt, daß Alkylbenzole verhältnismäßig klopffest sind, also hohe Oktanzahlen aufweisen. Die Mischoktanzahl von m- und p-Diisopropylbenzol war jedoch nicht bekannt. Sie liegt überraschend hoch (bei 144).
Die folgende Tabelle führt' eine Reihe von Werten von Kokereibenzol und Reinbenzol einerseits und alkylierten Benzolen andererseits auf, die zeigt, daß m- und/oder p-Diisopropylbenzol eine sehr hohe Mischoktanzahl hat.

Die Messungen erfolgten gemäß internationalen Normen nach der CFR-Research- und Motormethode gemäß DIN 51756; die Werte werden als ROZ bzw. MOZ bezeichnet. '" Die Werte wurden bestimmt durch Verschneiden der Aromaten in Anteilen von 20 Volumprozent mit der Restmischung Normalheptan-Isooctan einer OZ von 60 (Test-Vergaserkraftstoff).

Tabelle III

Test-Vergaserkraftstoff (OZ 60) + Aromaten 80: 20

ROZ Misch- MOZ

Misch-

ROZ MOZ

Kokereibenzol........ 69,6 108 67,2 96

Reinbenzol .......... 68,4 102 66,7 94

Reintoluol ........... 73,2 126 69,5 108

o-Xylol . . . . . . . . . . . . . 70,3 111

m-Xylol............. 77,5 147 73,6 128

p-Xylol ............. 75,3 132 71,2 116

Athylbenzol ......... 75,2 136 72,6 123

p-Diäthylbenzol....... 76,7 144 73,9 130

Isopropylbenzol (Cumol) 72,2 121 71,6 118

Methyl-p-isopropyl-

benzol (p-Cymol) ... 75 135 73,2 126

m-/p-Diisopropyl-

benzoll:l ........ 76,7 144 74,7 134

Der Gehalt des Kraftstoffes gemäß der Erfindung an m- oder p-Diisopropylbenzol bzw. an dem Gemisch dieser beiden Stoffe soll 3 Volumprozent und zweckmäßig 5 Volumprozent nicht unterschreiten und liegt vorzugsweise bei Kokereibenzol-Benzin-Gemischen bei 8 bis 10 Volumprozent und höher, z. B. 12 oder 15 Volumprozent.

Vorzügliche Kraftstoffgemische liegen im Bereich von 20 Volumprozent Kokereibenzol, 10 Volumprozent eines Gemisches von m- und p-Diisopropylbenzol 1 : 1 und 70 Volumprozent Benzin. Die Klopffestigkeit eines solchen Gemisches entspricht der Klopffestigkeit eines Kraftstoffgemisches von 40 Volumprozent Kokereibenzol und 60 Volumprozent des Benzins. Ein Kraftstoff mit einer Oktanzahl in der Größenordnung von ROZ 100 liegt bei folgender Zusammensetzung:

Tabelle IV

I II

Volum- Volum-

p ro z ent pr oze nt

Benzin ROZ 93/94*) ....... 60 55

Kokereibenzol ............. 30 30

m-/p-Diisopropylbenzol 1 : 1 10 15

*) Bestehend aus Reformat, Crackbenzin und Isomerisat.

Bei Benzin ROZ 93 zeigt die Zusammensetzung I eine ROZ 99; bei Verwendung von Benzin ROZ 94 zeigt die Zusammensetzung II eine ROZ 100,5.

Statt m- oder p-Diisopropylbenzol oder eines Gemisches dieser beiden Diisopropylbenzole können auch Gemische dieses Stoffes bzw. dieser Stoffe mit z. B. p-Diäthylbenzol und/oder p-Cymol verwendet werden; das Mischungsverhältnis ist beliebig, jedoch soll im gesamten Kraftstoffgemisch der Gehalt an Diisopropylbenzolen nicht unterhalb 2 °/o liegen.
Nicht nur wird infolge des etwa doppelt so hohen Klopffestigkeitswertes von m- und p-Diisopropylbenzol gegenüber Benzol (im Verhältnis 2 : 1) ein nicht unbeträchtlicher Teil der Benzollücke verengert, sondern es wird auch bei der Herstellung des Diisopropylbenzols aus Benzol eine Vermehrung der Quantität geschaffen, die sich in einer weiteren Verengerung der Benzollücke äußert.
Theoretisch werden nach der Reaktionsgleichung aus 78 Gewichtsteilen Benzol -E- 84 Gewichtsteilen Propylen 162 Gewichtsteile Diisopropylbenzol gewonnen.
Durch Propylierung des Benzols wird also das Ausbringen an klopffesten Aromaten praktisch verdoppelt; bei dem unterschiedlichen spezifischen Gewicht - 0,884 gegen 0,862 bei 15° C - wird die volumetrische Stoffbilanz noch weiter in erwünschtem Sinne verschoben, Durch den Einsatz von m- und/oder p-Diisopropylbenzol im Kraftstoff wird also Benzol (C,HB) als Klopfbremse vierfach aufgewertet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kraftstoffe für Ottomotoren von Kraftfahrzeugen auf Benzinbasis mit einem Gehalt an isopropylsubstituierten Benzolen sowie vorzugsweise an Kokereibenzol und gegebenenfalls an weiteren Alkylbenzolen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an m- oder/und p-Diisopropylbenzol.
2. Kraftstoffe für Ottomotoren von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an p-Diäthylbenzol und/oder p-Cymol als weitere Alkylbenzole.
3. Kraftstoffe für Ottomotoren von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 1 und 2 auf der Basis von Benzin und Kokereibenzol, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei gleichbleibender Oktanzahl an Stelle von 2 Volumteilen Benzol 1 Volumteil der Düsopropylbenzole unter entsprechender Erhöhung des Benzinanteils um 1 Volumteil enthalten.
4. Bleifreie Kraftstoffe für Ottomotoren von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 1 bis 3 einer Oktanzahl von etwa 100, bestehend aus einem Benzin einer ROZ von 93 oder höher, mit einem Gehalt an Kokereibenzol von 20 bis 30 Volumprozent und 3 bis 15 Volumprozent an m- oder p-Diisopropylbenzol oder einem Gemisch dieser beiden Düsopropylbenzole, gegebenenfalls im Gemisch mit p-Diäthylbenzol und/oder Methylp-isopropylbenzol, wobei die Mengen auf die Gesamtmischung bezogen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 849 031, 767 359, 767 245; USA.-Patentschrift Nr. 2 149 762; französische Patentschrift Nr. 665 647.