DE1957206C3 - Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffen für Überschallfluggeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffen für Überschailfluggeräte, die für den I lochgeschwindigkeitsflug, auch für Geschwindigkeitsbereiche von über MACH 3, geeignet sind, entsprechend dem vorstehenden Patentanspruch.

Für den Überschallflug kommen, von Sonderfällen abgesehen, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nur Kraftstoffe auf Kohlenwasscrsloffbasis in Betracht, die in großen Mengen zur Verfügung stehen müssen. Die Kraftstoffe bestehen im allgemeinen aus einem Gemisch von Vertretern aller Kohlenwasserstoffklas-SCi), wobei Anteil und Konstitution der ein/einen Kohlenwasserstofftypen stark von der Herkunft und Verarbeitung des Ausgangsmaterials abhängen. Die Bedingungen beim Überschallflug im lloehgeschwindigkeitsbereich führen zu einer hohen thermischen Beanspruchung der Kraftstoffe, so daß neben anderen Anforderungen wie Heizwert, Dampfdruck und Kälteverhalten vor allem eine hohe Thermostabililäl der für diesen Zweck eingesetzten Kraftstoffe erforderlich ist. Olefine weisen im allgemeinen eine geringe Thermo- bzw. Thermooxydationsstabilitäl auf, und aromatische Kohlenwasserstoffe neigen wegen ihres ungünstigen C7H-Verhältnisses stark zur Rußbildung. Andererseits muß zur Einstellung des erforderlichen Kälteverhaltens eine Abtrennung der η-Paraffine aus den Produkten erfolgen. (Iberschallkraftstoffe müssen daher aus olefinfreien Gemischen von vorwiegend Isoparaffinen bestehen. Ebenfalls von großer Bedeutung sind der Energieinhalt und Brennvcrhalten. Hohe Literheizwertc sind im allgemeinen vorteilhaft, weil bei gegebenem Tankvolumen große Reichweiten erzielt werden. Es ist jedoch nur bedingt möglich, den Literheizwert durch spezifisch schwerere Kraftstoffsorten zu erhöhen, weil dies mit einer Verschlechterung des Tiefteniperaturverhaltens und/oder des Brennverhaltens verbunden ist. Das Brennverhalten ist als ausreichend anzusehen, wenn bei niedriger Wärmestrahlung und geringer Rußbildimg ein hoher Ausbrand erzielt wird. Zur Beurteilung im Labormaßstab dienen Rußpunkt und Luminometerzahl. Letztere gewinnt dabei immer mehr an Bedeutung. Sie nimmt mit abnehmender Flammenslrahlung, d. h. abnehmender Bildung von Kohlepartikelchen in der Flamme /u und sollte möglichst hoch sein. Ils müssen je nach Fltiggcräl und Einsatzzweck die Eigenschaften des llugkraflstoffes in Hinblick auf die Anforderungen an die thermische Beständigkeit, das Brennverhallen (Luminometerzahl, Rußpunki) und den Energieinhalt

(Literheizwert) einerseits und eines guten Tieftemperalurverhaltetjs (Gefrierpunkt, Viskosität) andererseits abgestimmt werden. Durrh Oligomerisierung von Cj- und Ci-Olefingemischen und anschließende Hydrierung der Oligomerisate wurden bereits isoparaffinische Produkte mit für den Antrieb von Strahltriebwerken geeigneten Eigenschaften gewonnen. Da in den so hergestellten Produkten praktisch keine n-Paraffine enthalten sind, ist eine zusätzliche Behandlung zur Einstellung des erforderlichen Kälteverhaltens nicht erforderlich (DT-AS 12 25 439).

Es wurde nun gefunden, daß man Kraftstoffe für den Überschallflug mit besonders wertvollen Eigenschaften durch Oligomerisation von olefinischen Cj- und C₄-Kohlenwasserstoffen und Hydrierung der Oligomerisate erhält, wenn man weitgehend von Isobutylen freie. Olefine enthaltende C₄- oder CVC₄-Kohlenwasserstoffgemische in üblicher Weise oligomcrisicrt und anschließend hydriert. Derartig gewonnene Kraftstoffe besitzen z. B. eine besondes hohe Thermooxydationsstabilität und sind den in üblicher Weise erhaltenen Oligomeren, deren Einsatzprodukt nicht vom Isobutylen befreit wurde, überlegen. Eine weitere Verbesserung der Kraftstoffe läßt sich erreichen, wenn man die in untergeordnetem Maß entstandenen aromatischen Kohlenwasserstoffe entfernt, z. B. sie zusammen mit den olefinischen Kohlenwasserstoffen aufhydriert. Der so erhaltene Kraftstoff enthält neben Isoparnfincn einen geringen Anteil an Naphthene^ Man kann auch das Oligomerisat zunächst einer milden selektiven Hydrierung unterwerfen, um die Olefine aufzusättigen. Anschließend werden die Aromaten in an sich bekannter Weise, /.. B. durch Extraktivdestillation, aus dem Produkt entfernt. Gegebenenfalls kann man dieses einer weiteren Hydrierung unterwerfen und erhält so einen aromaten- und naphthenfreien Kraftstoff. Diese Produkte, die praktisch vollständig aus isoparaffinischen Kohlenwasserstoffen bestehen, besitzen eine besonders hohe Therniostabilität. Ein hoher Propylengehalt im Einsatzprodukt kann sich gegebenenfalls als günstig erweisen. Es können selbstverständlich die üblichen Additives den Kraftstoffen zugesetzt werden.

Beispiel

Zur Bewertung der Kraftstoffe wurden folgende Kcnnzahien ermittelt:

A Thermooxydationssiabilität in Anlehnung an ASTM D 873 durch Alterung von 100 ml Kraftstoff während 5 Stunden bei I48,9°C bei einem Saiierstoffdruck von 7 atü (100 psig), anschließende Messung des potentiellen Rückstandes als Maß für die Stabilität.
B Tieftemperaturverhallen durch Messung

a) des Kristallisationspunktes nach DIN 51 782 und

b) der Tieftemperaturviskosität bei -34,4"C nach DIN 51 562.

C Energieverhalten durch Bestimmung des unteren

Heizwertes.
D Brennverhalten durch Messung

a) der Luminometerzahl nach ASTM D I740-Ö7T und

b)des Rußpunktes nach ASTM D 1322-64 Die Kennzahlen der verschiedenen Treibstoffe sind in der Tabelle zusammengestellt. Die Kraftstoffe wurden in bekannter Weise durch Oligomerisation und anschließende Hydrierung gewonnen, und zwar

Treibstoff I aus einem CVKohlenwasserstoffgemisch mit 37,8% Isobutylen,

Treibstoff H aus einem isobutylenfreien CVKohlenwasserstoffgemisch,

Treibstoff III aus einem CVC^Kohlenwasscrstoffge-

Kraftstoff SicclclagL-

a) 193-210

b) 220-239

c) 241-251

a) 198-217

b) 205-2 3b

c) 2 39-272

u) 194-218

b) 214-232

c) 231-274

a) 194-210

b) 205-2 3 3

mg/ KM) ml

lO.b 34,1 51,4

4,1 10,5 25.4

7,3 17,0 J J.I

4.0 9,0 misch mit i\,Wo Propylen und 23,5% Isobutylen.

Treibstoff IV aus einem CVCVKohlenwassersloifgemisch mit 82.8¹Vl. Propylen und 7,4"/. Isobutylen.

B	C	b	C	kcal/k»	I)
a	< -80	cSi		82b 1	a
< -80	H).b2	kcal/kg	84 35
< -80	34,b8	10 485	855b	64
<-80	8b,99	10480	8212	59
< -80	13,44	10 4b0	8462	54
< -bO,5	30,98	10 515	8507	80
<-80	112.24	10 565	82 vl	70
<-80	12.55	10 425	83b()	b5
<-80	25.24	10 500	8467	73
< - 55,5	09,90	10 490	8253	74
< - 38.5	10,39	10415	8 308	b3
	20,24	10 520	88
10 490	81

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffen für CJberschallfluggeräte durch Oligomerisation von olefinischen Cj- und Ci-Kohlenwasserstoffen und anschließende Hydrierung der Oligomerisate, d a durch gekennzeichnet, daß man weitgehend Isobutylen freie, olefinische C₄- oder C1/C4-Kohlenwasserstoffgemischc einsetzt und die gegebenenfalls im Oligomerisat enthaltenen aromatischen Kohlenwasserstoffe in an sich bekannter Weise ganz oder teilweise entfernt oder durch katalytische Hydrierung in die entsprechenden Naphthene umwandelt.