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Treibstoff für Hochleistungsmotoren Zum Betrieb von Ilochleistungsmotoren,
d. h. Motoren mit bei über 8 atü liegenden mittleren Arbcitsdrücküii, kommen bisher
als gut geeignete Treibstoffe nur Isooktan oder Gemische davon mit Benzin, z. B.
von durch Druckhydrierung von Kohlen, Teeren oder Mineralölen erhaltenen Benzinen,
die beträchtliche Mengen, z. B. 2o bis 500;0, Isooktan enthalten, in Betracht. Andere
bekannte, an sich klopffeste Treibstoffe, wie z. B. Benzol, oder niedrige aromatische
Kohlenwass.erstoffe, wie Benzol und Toltiol, in erheblicher Menge enthaltende Benzine
sind deshalb nicht brauchl)ai-, weil sie zu Schädigungen der Kolbenringe führen.
Man hat auch schon vorgeschlagen, klopfenden paraffinischen Benzinen, nämlich Erdöldestillatbenzinen,
zur Verbesserung der Klopffestigkeit solche Kohlenwasserstoffe zuzusetzen, bei denen
i bis 6 Kohlenstoffatome des Benzols durqh AlkNIlgruppen ersetzt sind. Als Beispiele
sind dabei verschiedene Monoalkylbenzole angeführt. Diese haben jedoch den Nachteil,
daß die damit versetzten Benzine leicht zu Verpichungen und Schmierölverdickung
führen. Alkylbenzole mit höherem Siedepunkt, d. h. oberhalb 2oo° siedende, die entweder
zahlreiche Alkylgruppen besitzen oder wenige mit langer Kette, haben den Nachteil,
daß die damit
versetzten Benzine zur Schmierölverdünnung führen
und außerdem einen zu geringen mittleren ArbeitsdrucJk ergeben.
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Es hat sich nun gezeigt, daß ganz bestimmte höhersiedende alkylierte
Benzole diese nachteiligen Eigenschaften nicht besitzen, und zwar wurde gefunden,
daß Gemische von Benzinen, die zufolge ihres Gehalts an aromatischen, naphthenischen
oder isoparaffinischen Kohlenwasserstoffen eine Oktanzahl von mehr als 65, zweckmäßig
mehr als 7o besitzen, mit mindestens 5% Di- oder Tripropylbenzol oder Propylbutylbenzol
oder Dipropylbutylbenzol einen ausgezeichneten Treibstoff für Hochleistungsmotoren
darstellen, der sogar Gemische von Benzinen mit Isooktan bezüglich des erzielten
mittleren Arbeitsdruckes übertrifft. Es ist überraschend, daß gerade mit diesen
wenigen unter den zahlreichen bekannten höhersiedenden Alkylbenzolen dieser Erfolg
erzielt wird, denn andere Alkylbenzole mit ähnlichem Siedepunkt besitzen diese Eigenschaften
nicht. So sind beispielsweise Triäthylbenzol, Tetraäthylbenzol, Dipropyldiäthylbenzol,
Äthyldibutylbenzol, Diäthyldibutylbenzol, Propyldibutylbenzol, Dipropyldibutylbenzol,
Tributylbenzol usw. ungeeignet.
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Die in Betracht kommenden Alkylbenzole können in an sich bekannter
Weise durch Alkylierung von B.enzolkohlenwasserstoffen in Gegenwart von Aluminiumchlorid,
Schwefelsäure od. dgl. oder durch Erhitzen von entsprechenden Ol@efinen oder Alkylhalogeniden
zusammen mit Benzolkohlenwasserstoffen unter Druck auf etwa 4oo bis 55o° 'hergestellt
werden. Man geht dabei z. B. von Benzol oder benzolhaltigen Kohlenwasserstoffen
aus und führt dieses durch Anlagerung z. B. von Propylen oder bzw. und n-Butylen
oder Isobutylen in die gewünschten Benzole über. Bei der Herstellung der Alkylbenzole
können die entsprechenden Olefine nacheinander oder gleichzeitig im Gemisch angewandt
werden; etwa erhaltene höher alkylierte Benzole können mit zu niedrig alkylierten
Benzolen behandelt und so in die gewünschten Alkylbenzole übergeführt werden.
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Man gibt die erwähnten Alkylbenzole dem zu verbessernden Treibstoff
in Mengen von 5 bis 500/0, zweckmäßig io bis 25%, zu.
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Als Kohlenwasserstoffgemische, denen die genannten Alkylbenzole zugesetzt
werden, kommen nicht nur die üblichen Benzine, sondern auch oberhalb ioo bis etwa
3oo°, zweckmäßig von i5o bis 25o°, siedende Schwerbenzine in Betracht. Besonders
wertvoll sind die letztgenannten als Sicherheitstreibstoffe mit dem Siedebereich
von etwa 15o bis 3oo°. Die Kohlenwasserstoffgemische können z. B. bei der Druckhydrierung
von Kohlen, Teeren und Mineralölen oder durch Spalten höhersiedender Kohlenwasserstoffgemische
erhalten sein, die größtenteils aus Isoparaffinen, Naphthenen und bzw. oder aromatischen
Kohlenwasserstoffen bestehen. Die erwähnten Alkylbenzole können auch mit Isoparäffinen,
wie Isooktan, Isopentan oder Isodekan, versetzten Kohlenwasserstoffgemischen zugesetzt
werden. Vorteilhaft ist es, dem fertigen Treibstoff noch Zusätze der bekannten mettalischen
Klopfverbesserer, wie Tetraät`hylblci, zuzugeben, da die erwähnten Alkylbenzole
sich als besonders bleiempfindlich erwiesen haben.
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Beispiel i Ein durch Druckhydrierung von Steinkohle gewonnenes Benzin,
das von 6o bis 200° siedet und eine Oktanzahl von 72 (Motormethode) hat, wird im
Verhältnis 3:1 mit den im folgenden angeführten Alkylbenzolen gemischt. Diese Gemische
werden jeweils unter einem Druck von 6,5 atü bei 13o° Ansaugtemperatur im Hochleistungsmot@or,
und zwar einmal ohne und einmal mit Zusatz von o, i 2 % Bleitetraät`hyl, verwendet.
Es wurden bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von i, i : i folgende mittlere Arbeitsdrücke
nach dem überladeverfahren (vgl. Luftfahrtforschung Bd. 16, S. 18, 1939) festgestellt:
| Mittlerer Kilogramm |
| Arbeitsdruck je Quadrat- |
| ohne zentimeter mit |
| Bleitetraäthyl Bleitetraäthyl |
| atü atü |
| Dipropylbenzol....... 13,7 20,5 |
| Tripropylbenzol....... 15,2 22,4 |
| Propylbutylbenzol .... 13,0 213 |
| Dipropylbutylbenzol .. 13,5 21,5 |
| Diäthyldibutylbenzol.. 8,5 15,5 |
| Tributylbenzol ....... 8,2 14,8 |
| Tetraäthylbenzol .... 8,3 13,8 |
| Dipropyldibutylbenzol. 9,8 16,8 |
| Fliegerbenzol......... 8,8 14,3 |
Von den in der Zusammenstellung aufgeführten Alkylbenzolen zeigen die vier ersten
nach Zusatz von Bleitetraäthyl mittlere Arbeitsdrücke von
20,5 bis 22,4 atü
und sind infolge ihrer hohen Klopffestigkeit besonders geeignet für den Betrieb
von Hochleistungsmotoren. Die letzten fünf Alkylbenzole zeigen demgegenüber nur
Werte von 13,8 bis 16,8, wobei das Fliegerbenzol nur einen Wert von 14,3 ergibt.
Hieraus ist .ersichtlich, daß diq beanspruchten Alkylbenzole überraschenderweise
besonders gut geeignet sind, wogegen die übrigen Alkylbenzole mit ähnlichen Alkylgruppen
aber ungeeignet sind. Die vier erstgenannten Alkylbenzole wurden im Dauerbetrieb
verwendet, wobei nach 20 Stunden noch keine Verpichtingen an den Kolbenringen festzustellen
waren.
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Beispiele Ein Schwerbenzin, das bei der Druckhydrierung von Braunkohle
erhalten wurde und von i 5o bis 25o° siedet, wird im Verhältnis 3: 1 mit Tripropylbenzol
gemischt. Der Flammpunkt des Gemisches liegt bei 85°. Dieses Gemisch zeigt ohne
Zusatz von Bleitetraät'hyl im Hoqhlcistungsmotor einen mittleren Arbeitsdruck von
16 atü, mit 0,12% Bleitetraäthyl steigt der mittlere Arbeitsdruck auf 23,5 atü.
Dieser Treibstoff ist gegen Aufschlag
brandsicher und stellt c:nen
vorzüglichen Sicherheitstreibstoff dar.