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Vergasertreibstoff mit hoher Klopffestigkeit Es ist bekannt, klopffeste
Vergaserkraftstoffe durch Mischen von nicht ausreichend klopffesten Benzinen mit
aromatischen Verbindungen, wie Benzol und seinen Homologen, herzustellen. Eine Erhöhung
der Klopffestigkeit kann ferner durch Zumischung verhältnismäßig kleiner Anteile
bestimmter Additive, wie Tetraäthylblei oder Eisenpentacarbonyl, erreicht werden.
Doch haben die letztgenannten Gemische den Nachteil, daß ihre Verwendung in Verbrennungsmotoren
infolge Ablagerung von Rückständen zu Störungen, Leistungsminderungen und erhöhtem
Verschleiß Anlaß geben. Man ist daher gezwungen, diese Nachteile durch Zusätze besonderer
Art, deren Wirksamkeit umstritten ist, wieder aufzuheben. Gemische aus Benzin und
Aromaten weisen hingegen diese Nachteile nicht auf. Ihre Klopffestigkeit war bisher
ausreichend.
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Die Fortschritte in der Motorentechnik haben in der Vergangenheit
zu fortwährend steigenden Anforderungen an die Klopffestigkeit der Kraftstoffe geführt.
Es ist zu erwarten, daß es erforderlich ist, auch in Zukunft die Klopffestigkeit
der Vergaserkraftstoffe zu steigern, um mit den Entwicklungen auf dem Gebiet der
Motorentechnik Schritt halten und die Leistungsfähigkeit der modernen Motoren voll
ausnutzen zu können. Diesen Notwendigkeiten stellen sich jedoch, wenn man wegen
der oben angeführten, mit dem Zusatz von metallorganischen Verbindungen verbundenen
Nachteile auf deren Verwendung grundsätzlich verzichten will, erhebliche Schwierigkeiten
in den Weg.
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Im Hinblick auf die sogenannte Koks-Benzol-Schere sind der Benzolerzeugung
auf Kohlebasis Grenzen gesetzt. Hinzu kommt, daß Benzol (hier ist besonders C. H.
gemeint) vorzugsweise als Grundstoff zur chemischen Weiterverarbeitung Verwendung
findet und zunehmend für den Kraftstoffsektor ausfällt. Man kann allerdings über
Erdöl ausweichen und daraus durch den katalytischen Reformierungsprozeß Aromaten
gewinnen. Diese sogenannten Reformate enthalten jedoch, wenn sie aus paraffinbasischen
Rohölen anfallen, vornehmlich höhersiedende Alkylbenzole, die zwar ebenfalls sehr
klopffest sind, aber sich auf die Vergasbarkeit ungünstig auswirken können.
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Es wurde nun ein Vergasertreibstoff mit hoher Klopffestigkeit gefunden,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß er entsprechend der gewünschten Klopffestigkeit
Anteile an Kohlenwasserstoffen, bevorzugt mit einem Siedebereich von 60 bis 115°
C, enthält, wie sie durch Erhitzen von Propen oder Buten oder Gemischen dieser Verbindungen
auf 120 bis 250° C unter Druck und unter Verwendung aluminiumorganischer Verbindungen
als Katalysator und anschließendes überleiten des Reaktionsproduktes über oberflächenaktive
Stoffe, insbesondere über naturaktive Bleicherde, bei Temperaturen unter 150° C
erhalten worden sind.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlenwasserstoffe werden in den
jeweils erforderlichen Mengen dem Vergaserkraftstoff zugegeben und führen sowohl
bei aromatenfreien Vergaserkraftstoffen mit oder ohne Verwendung der üblichen Klopfbremsen
eine Erhöhung der Klopffestigkeit herbei.
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Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlenwasserstoffe,
die nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt wird, wird hier kein Schutz beansprucht.
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Beispiel 1 In einem Rührautoklav werden 1600g Propan-Propen-Gemisch
mit einem Propengehalt von 680/0 mit 50g Aluminiumtriisobutyl 4 bis 5 Stunden auf
etwa 210°C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird durch Destillation von Propan und
vom Katalysator befreit. Man erhält etwa 780 g oberhalb des Propans siedendes Reaktionsprodukt.
Dieses wird dampfförmig über 572 g einer naturaktiven Bleicherde, die
auf
70 bis 80° C erhitzt wurde, geleitet. Es werden pro Stunde etwa 600 cm3 Reaktionsprodukt
durchgesetzt. Das Produkt hatte nach der Behandlung mit Bleicherde eine Dichte bei
20° C von 0,686 und einen Siedebereich von 60 bis 71° C. .
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Um den Wert des Produktes hinsichtlich seiner Klopffestigkeit beurteilen
zu können, wurde es in den bekannten Prüfmotoren nach DIN 51756 im Gemisch mit Isooctan-Normalheptan
unterschiedlicher Octanzahl und im Gemisch mit verschiedenen Benzinen getestet.
Die dabei erzielte Mischoctanzahl nach Research (ROZ)- und Motor (MOZ)-Methode wird
in der letzten Spalte der folgenden Tabelle 1 ausgewiesen.
| Gefundene |
| Grundbenzin Menge ROZ/MO Z Zusatz Prüfmotor |
| Axt |
| °/o °/o Misch-R O Z/M 0 Z |
| 80 56 20 BASF 149/- |
| 80 56 20 BASF 148/- |
| n-Heptan-Isooctan 80 60 20 CFR 160/148 |
| 80 60 20 CFR 150/136 |
| 80 90 20 CFR 135/92 |
| 80 90 20 CFR 126/85 |
| 67 39,8/- 33 BASF 137/- |
| Aromatenhaltiges Benzin 95 69,6/- 5 BASF 124/- |
| 80 90,7/83,4 20 CFR 109/81 |
| 80 91,5/83,5 20 CFR 110/94 |
| Aromatenfreies Benzin 67 48,6/- 20 BASF 141/- |
Neben der hohen Klopffestigkeit hat das Produkt den Vorzug günstiger, etwa dem Benzol
entsprechender Siedelage. Das Zusammenwirken beider Vorzüge wird durch folgende
Versuchsreihe veranschaulicht: Ein Benzin der Fischer-Tropsch-Synthese wird mit
einer aromatenreichen Reformatfraktion im Siedebereich 130 bis 180° C etwa 1:1 verschnitten.
Dieser Modellkraftstoff hat gemäß Tabelle 2, Spalte 1, eine Klopffestigkeit von
rund ROZ 82 und MOZ 76, liegt aber im Siedeverhalten an der unteren Grenze der nach
DIN 51600 zu fordernden Vergasbarkeit: bis 100° C nur 32% übergehend. Durch Verschneiden
mit 30% Benzol (CH") wird die Klopffestigkeit auf rund ROZ 90 bzw. MOZ 80 gesteigert
und die Vergasbarkeit in erwünschter Weise verbessert: bis 100° C etwa 50% übergehend.
Den gleichen Effekt erzielt man mit dem Produkt gemäß Beispiel 1, wie aus den Daten
der Spalten 4, 5, 6 hervorgeht.
| Tabelle 2 |
| 1 2 3 4 |
| 5 6 |
| Modellkraftstoff, 0/0 .. ....... » ... 100 70 70 70 |
| Benzol, 0l0 ............ .. ....... 100 30 15 |
| Produkt gemäß Beispiel 1, % ..... 100 15 30 |
| Dichte/15 .................. . ... 0,756 0,883 0,692
0,793 0,765 0,738 |
| ROZ .......................... 82,3 88,8 89,4 90,1 |
| Misch-R O Z . . . . . . . . . . . . . . . . ... 104
106 108 |
| MOZ ........... ............. 75,5 79,2 79,8 80,2 |
| Misch-MOZ ................... 88 90 91 |
| Siedeverhalten nach DIN 51751 |
| 10 %-Punkt, O C . . . . . . . . . . . 57 79 66 66 62 60 |
| 50 %-Punkt, O C . . . . . . . . . . . 128 79,5 66 100 99 97 |
| 90 %-Punkt, 0 C . . . . . . . . . . . 160 80 67,5 156
' 156 156 |
| Bis 100° C übergehend, |
| Volumprozent ................ 32 51 52 53 |
Beispiel 2 590 g eines Propan-Propen-Butan-Buten-Gemisches werden mit 26 g Aluminiumtriisobutyl
4 bis 5 Stunden auf 2l0° C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird, wie im Beispiel 1
beschrieben, weiterbehandelt. Das Überleiten über Bleicherde erfolgt bei 90 bis
120° C. Die Dichte des Reaktionsproduktes betrug 0,707. Der Siedebereich lag zwischen
60 und 115° C.
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Bei der Bestimmung der Klopffestigkeit eines zu 80 % aus Isooctan-u-Heptan
(OZ 56) und 200/a des Reaktionsproduktes zusammengesetzten Gemisches wurde eine
Misch-ROZ von 137 ermittelt.