NO122515B - - Google Patents

Description

Bensin til drift av forbrenningsmotorer.

Forbrenningsmotorer som drives med bensin er etter å være startet i kold til-stand, og sålenge motoren ennu ikke er oppvarmet tilstrekkelig, ofte tilbøyelige til å stoppe, hva der skyldes at vann som er tilstede i bensinen eller er kondensert i motorens luftinnsugningsrør, ved bensinens fordampning i karburatoren går over til is.

Det er forsøkt å unngå denne isdannelse og de ulemper den forårsaker, ved i bensinen å oppløse vannoppløselige stoffer som nedsetter vannets frysepunkt, f. eks. vann-oppløselige lavere enverdige alkoholer eller glykoler. Der må imidlertid brukes betyde-lige konsentrasjoner av disse tilsestninger i bensinen, og deres anvendelse er derfor ofte forbundet med store omkostninger. Bensin som inneholder vannoppløselige tilsetningsmidler, er dessuten beheftet med den ulempe at tilsetningsmidlene eller en ve-sentlig del av disse lett fjernes fra bensinen når denne lagres, fordi det under lagring av bensin i regelen ikke kan unngåes at den kommer i berøring med vann som ekstra-herer de vannoppløselige tilsetningsmidler.

Det er nu funnet at den ovenfor om-talte isdannelse og ulempene ved denne på effektiv måte kan hindres ved tilsetning til bensinen av bestemte organiske forbindelser i meget små mengder og under et bestemt maksimum for innholdet av tilsetningsmidlet i bensinen. Den virkning som oppnåes herved, synes hovedsakelig å skyldes disse tilsetningsmidlers evne til å dis-pergere vann meget fint i bensinen. Tilset-ningsmidlenes dispergeringsevne synes å være så stor at en stor del av de dispergerte vanndråper i bensinen ikke kan inneholde kjerner, f. eks. fine støvpartikler, som fremmer dannelsen av is av vanndråpene. Dråpene bibeholder derfor sin flytende til-stand, mens andre vanndråper med kjerner som nevnt går over til is, men danner så fine ispartikler at disse kan passere karburatoren og tilførselsledningene til forbren-ningsmotorens sylindre uten at de forårsaker motorstopp.

Bensinen ifølge oppfinnelsen inneholder en polyoksyalkylenforbindelse med den generelle formel

i hvilken Ri og Rh hver betegner et hydro-genatom eller et alifatisk, cykloalifatisk eller énkjernet aromatisk kullvannstof f radi-kal, Ra betegner et alkylenradikal og n er et helt tall større enn 7, og det karakteris-tiske trekk ved oppfinnelsen er at bensinen, som middel mot isdannelse i motorens karburator og ledninger, inneholder mindre enn 0,05 vektprosent av polyoksyalkylenforbindelsen.

Ved en hensiktsmessig utførelsesform for oppfinnelsen inneholder polyoksyalkyl-enforbindelsens substituent R2 høyst 8 kullstoffatomer, og er fortrinnsvis en etylen-eller propylengruppe, særlig en 1,2-propylengruppe. (R^O^-gruppen i polyoksyalkylenforbindelsen kan ifølge oppfinnelsen inneholde to eller flere forskjellige alkylengrupper, og disse kan være uregelmessig fordelt i polyoksyalkylenkjeden. Alkylen-gruppene i polyoksyalkylenkjeden kan imidlertid også være ordnet etter et forut-bestemt mønster i form av enheter eller blokker, som hver består av en eller flere likedannede oksyalkylengrupper. Når alky-lengruppene i polyoksyalkylenkjeden er fordelt i form av enheter eller blokker, kan disse være regelmessig tilbakevendende enheter eller blokker, f. eks. i overensstem-melse med formelen [(XO)a - (YO),,]c, i hvilken X og Y betegner forskjellige alkylengrupper, og a, b og c tall av slik størrelse at produktet c(a +b) er større enn 7. Når polyoksyalkylenkjeden inneholder to forskjellige alkylengrupper, er disse fortrinnsvis etylen- og propylengrupper, særlig 1,2-propylengrupper.

Drivmidlet ifølge oppfinnelsen inneholder fortrinnsvis polyoksyalkylenforbindelser med den ovenfor angitte formel, i hvilke substituenten Ri er en alkyl- eller alkyl-fenylgruppe, særlig en propyl-, butyl-, pen-tyl-, heksyl-, oktyl-, nonyl- eller decyl-gruppe eller en octyl- eller nonyfenylgrup-pe.

Polyoksyalkylenforbindelser som er godt egnet til bruk i drivmidler ifølge oppfinnelsen, er poly-oksypropylenglykoler og polyoksylalkylenglykoler, hvis polyoksyal-kylenkjede inneholder både etylen- og 1,2-propylengrupper, og slike glykolers mono-og dialkyletere, hvis alkylgruppe eller alkylgrupper i endestillingen hensiktsmessig er lavere alkylgrupper, fortrinnsvis n-bu-tylgruppen. Når slike glykoler eller deres etere inneholder både etylen- og 1,2-propylengrupper, er det ifølge oppfinnelsen hensiktsmessig, at minst 40 % av alkylen-gruppene er propylengrupper.

Eksempler på godt egnede tilsetningsmidler av den omhandlede art er i handelen forekommende produkter, som fremstilles av Carbon & Carbide Chemical Cor-poration og forhandles under betegnelsen «Ucon Fluids» («Ucon» er et registrert varemerke.) Disse «Ucon Fluids» er polyok-sypropylen- glykoler, polyoksypropylenetyl-englykoler eller mono- og di-alkyletere av disse glykoler. Handelsproduktene er i al-minnelighet ikke rene forbindelser, men blandinger, som gjennomsnittlig inneholder mellom 8 og 80 oksyalkylengrupper og har en gjennomsnittlig molekylvekt mellom 500 og 4000. «Ucon Fluids» med en viskositet på 100—3000, særlig 700—2000 sekunder Saybolt Universal ved 37,8° C er særdeles godt egnet. Spesielle eksempler på egnede «Ucon Fluids» forhandles under betegnelsene Ucon LB 65, LB 100, LB 135, LB 385, LB 1145, LB 1715 og HB 100.

En særlig godt egnet polyoksyalkylenforbindelse, som kan anvendes i det omhandlede motordrivstoff, er ifølge oppfinnelsen mono-normal-butyleter av en poly-oksyalkylenglycol, som inneholder både etylen- og 1,2-propylengrupper, anordnet i form av regelmessig tilbakevendende enheter eller blokker, bestående av en eller flere likedannede oksyalkylengrupper. En slik polyoksyalkylenforbindelse kan fremstilles f. eks. ved kondensasjon av mono-normal-butyleter av etylenglykol med en mengde etylenoksyd, som fører til dannelse av en polyoksyalkylenblokk av oksyetylen-grupper, og kondensasjon av kondensasjonsproduktet med en mengde propylen - oksyd, som fører til dannelse av en av oksy-propylenenheter dannet polyoksyalkylenblokk, på følgende vekselvis tilsetning av etylenoksyd og propylenoksyd, inntil den ønskede molekylvekt er oppnådd.

En annen art polyoksyalkylenforbindelser, som kan brukes i motordrivstoffer

ifølge oppfinnelsen, er monoalkylfenyletere av polyoksyetylenglykol, i hvilke alkylfenyl-gruppen fortrinnsvis er en oktyl- eller no-nylfenylgruppe, hvis oktyl- eller nonyl-gruppe kan ha en like eller forgrenet kull-stoff kjede. Polyoksyalkylenforbindelser av denne art er handelsprodukter, som forhandles under betegnelsen «Igepal» (som er et registrert varemerke).

Det omhandlede motordrivstoff inneholder ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis 0,04 —0,001 %, særlig 0,01—0,0025 %, f. eks. 0,004 % polyoksyalkylenforbindelse.

Motordrivstoffet ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved å blande bensin med den ønskede mengde polyoksyalkylenforbindelse eller en konsentrert oppløsning av polyoksyalkylenforbindelsen i et passende oppløsningsmiddel som bensin eller et annet lett kullvannstoffdestillat.

Den bensin som utgjør hovedbestand-delen i motordrivstoffet ifølge oppfinnelsen kan være en hvilken som helst bensin, som kan brukes til å drive forbrenningsmotorer med gnisttenning og særlig automobilbensin eller flybensin. Bensinen kan være destillatbensin, bensin som er om-dannet ved termisk behandling i fravær eller nærvær av katalysatorer, bensin som er fremstillet ved krakking av tunge kull-vannstoffoljer i fravær eller nærvær av katalysatorer, polymerisert bensin eller en blanding av to eller flere av de nevnte bensinarter. Bensinen kan også inneholde en tilsetning av flyktige alkoholer eller etere, benzen, toluen, nafta, petroleum, drivstoffer for flymaskinturbiner eller blandinger av de nevnte drivstoffer.

Motordrivstoffet ifølge oppfinnelsen kan som ytterligere bestanddeler inneholde en eller flere forskjellige tilsetningsmidler, som vanligvis finnes i motordrivstoffer. Av disse skal der nevnes følgende: a. Oljeaktige oppløsningsmidler, som i det vesentlige består av flytende kullvann-stoffblandinger med en kauri-butanol-opp-løsningsevne, som er større enn ca. 20, et 50 %'s destillasjonspunkt på over 176° C under et trykk på 10 mm Hg, en Saybolt viskositet på ikke over 450 ved 37,8° C og en API-spesifikk vekt fra 18—28°. Slike oppløsningsmidler er tunge, lite flyktige ol-jer. De brukes fortrinnsvis i mengdeforhold på 0,5 volprosent. b. Antibankningsmidler, særlig tetra-etylbly. Som antibankningsmidler kan også brukes andre blyholdige tetraalkylforbin-delser, f. eks. etyltrimetylbly, dietyldimetyl-bly, trietylmetylbly eller tetrametylbly, jernkarbonyl eller substituerte eller usub-stituerte jern-, nikkel- eller rutenium-cy-klopentadienylforbindelser. c. Feiemidler som alkylsubstituerte ani-linforbindelser eller særlig halogenerte kullvannstoffer, f. eks. etylendibromid, ety-lendiklorid, acetylentetrabromid, heksa-klorpropylen, mono- eller polyhalogenerte propaner, butaner eller pentaner, mono-eller polyhalogenerte alkylbenzener med et damptrykk på 0,1—100 mg Ng ved 50° C eller blandinger av to eller flere av de nevnte halogenforbindelser. d. Feiemidler, som forandrer arten av de metalliske avleiringer, særlig blyavlei-ringer, som dannes ved drivstoffets for-brenning, som oljeoppløselige organiske borforbindelser, f. eks. fenylborsyrer eller organiske estere av borsyre, eller oljeopp-løselige organiske estere av oksysyrer av fosfor, f. eks. tritolylfosfat eller tri-isopro-pylfosfit, eller oljeoppløselige organiske ar-senforbindelser, f. eks. trikresylarseniter, eller oljeoppløselige organiske silisiumfor-bindelser, f. eks. kiselsyreestere.

e. Midler, som forhindrer oksydasjon eller harpiksdannelse og virker som stabi-lisatorer, som hydrokinon, andre fenoliske antioksydasjonsmidler eller aminantioksy-dasjonsmidler, som f. eks. dimetyl-6-terti-ært-butyl-fenol, 2,6-ditertiært-butyl-4-me-tyl-fenol, N-fenyl-a-naftylamin eller N.N'-dibutyl-p-fenylendiamin.

f. Motorrensemidler og farvestoffer.

g. Andre overflateaktive stoffer enn polyoksyalkylenforbindelsene, som f. eks. alkylarylsulfonater, ammoniumsalter av dialkylnaftalinsulfonater, hvis alkylgrupper inneholder 6—16 kullstoffatomer, som ammoniumdinonylnaftalinsulfonat, substituerte imidazoler, polyoksyalkylen-poly-amin-kondensasjonsprodukter eller N-alkylsubstituerte alkylendiaminer som mo-

no-N-alkylsubstituerte propylendiaminer, hvis alkylgruppe inneholder 12—18 kullstoffatomer, særlig de i handelen gående mono-N-alkyl-substituerte propylendiaminer, hvis alkylgrupper svarer til naturlige fettsyrer, og som er blandinger av forskjellige forbindelser.

h. Vannoppløselige organiske forbindelser, som nedsetter vannets frysepunkt, f. eks. lavere enverdige alkylalkoholer som isopropylalkohol eller mettede eller umette-de alifatiske dioler som 2-metyl-pentan-diol-2,4.

I det følgende beskrives som eksempler noen utførelsesformer for oppfinnelsen.

Eksempel 1 :

Der ble fremstilt tre motordrivstoffer A, B og C av en automobilbensin, som var utvunnet ved katalytisk krakking av en tung kullvannstoffolje av mellomøstlig her-komst, med en A.S.T.M. — 50 %'s — destil-lasjonstemperatur på ca. 90° C og et Reid-damptrykk på 0,73 kg cm<2> og et innhold av ca. 0,08 g 2,4-dimetyl-6-tertiær-butyl-fenol pr. liter, samt varierende mengder mono-n- butyleter av en poly-oksy-propylen-polyoksyetylen-glykol, hvilken eter ved 37,8° C hadde en Saybolt Universal viskositet på 1H50 sekunder. Drivstoff A inneholdt 0,010 %, brennstoff B 0,013 % og brennstoff C 0,015 % av butyleteren.

Disse tre drivstoffer ble brukt til for-søk, i hvilke man bestemte den mengde isopropanol hvormed der kunne oppnås den samme virkning mot isdannelse som med den ovenfor angitte mengde butyleter.

Forsøkene ble utført med en Hillman-Minx-automobilmotor med sideventiler, og som først ble drevet med sammen bensin, som inneholdt 5 volprosent isopropanol, hvorved enhver isdannelse ble forhindret ved et konstant omdreiningstall på 2450 omdreininger pr. minutt ved en belastning på 7,5 bremse-HK. Den anvendte luft hadde en relativ fuktighet på 95 % og en temperatur på 10° C.

Motoren ble deretter drevet ved samme innstilling og belastning med drivstoffene A, B og C, hver gang 15 minutter, og der ble bestemt det største gjennomsnittlige omdreiningstall, ved hvilket der ikke sked-de noen isdannelse i løpet av 15 minutter, idet der med 30 sekunders mellomrom ble foretatt målinger av motorens omdreiningstall. Deretter ble på samme måte bestemt den mengde isopropanol, som måtte tilsettes den samme automobilbensin for å oppnå den samme virkning mot isdannelse som med drivstoffene A, B og C. Resultatene av forsøkene var, at der måtte brukes en tilsetning av 0,9 volprosent isopropanol for å oppnå den samme virkning mot isdannelse som med 0,010 %, 0,013 % og 0,015 % av den anvendte butyleter.

Eksempel 2: I den automobilbensin som ble brukt i eksempel 1 ble der oppløst 0,003 mono-n-butyleter av en polyoksypropylen-polyoksy-etylen-glykol, og som ved 37,8° C hadde en Saybolt Universal viskositet på 1700 sekunder. Med det således fremstilte drivstoff ble der utført de i eksempel 1 angitte forsøk til bestemmelse av den mengde isopropanol, med hvilken der kunne oppnås den samme virkning som med 0,003 % av den anvendte butyleter. Isopropanolmengden var 0,9 volprosent.

Eksempel 3:

Ved kondensasjon av butyleter av di-etylenglykol med en blanding av like vektdeler etylen- og propylenoksyd ble der fremstilt en polyoksyalkylforbindelse med molekylvekt på ca. 800 og en Saybolt Universal viskositet på ca. 170 sekunder ved 37,8° C. Av denne polyoksyalkylenforbindelse ble 0,01 % oppløst i automobilbensinen ifølge eksempel 1. Med det således fremstilte drivstoff ble der utført forsøk som angitt i eksempel 1 for bestemmelse av den mengde isopropanol, med hvilken der kunne oppnås den samme virkning mot isdannelse. Isopropanolmengden var 0,7 volprosent.

Eksempel 4:

Ved kondensasjon av 118 vektdeler mo-no-n-butyleter av etylenglykol med 60 vektdeler etylenoksyd og kondensasjon av kondensasjonsproduktet med 340 vektdeler propylenoksyd ble der fremstilt en polyoksyalkylforbindelse, hvoretter kondensa-sjonsreaksjqnen ble fortsatt med vekselvis 60 vektdeler etylenoksyd og 340 vektdeler propylenoksyd, inntil kondensasjonsproduktet hadde en molekylvekt på ca. 2 500.

Av den således fremstile polyoksyalkylenforbindelse ble 0,005 % oppløst i automobilbensinen ifølge eksempel 1. Med det således fremstilte drivstoff ble der utført forsøk som angitt i eksempel 1 for bestemmelse av den mengde isopropanol, med hvilken der kunne oppnås den samme virkning mot isdannelse. Isopropanolmengden var 1,3 volprosent.

Eksempel 5:

Et motordrivstoff ble fremstilt ved opp-løsning av 0,02 % av en oktylfenylmono-eter av polyoksymetylenglykol, som gjennomsnittlig inneholdt 9—9,5 etylengrupper pr. molekyl, i automobilbensinen ifølge eksempel 1.

Isdannelsen ved anvendelse av dette drivstoff, A, ble sammenlignet med isdannelse ved anvendelse av automobilbensinen ifølge eksempel 1 uten tilsetning, B, og med en tilsetning av 0,5 % isopropanol, C ved forsøk, som ble utført på følgende måte: En Hillman-Minx-automobilmotor med en Solexkarburator ble drevet med de tre drivstoffer A, B og C først 45 sekunder ved kjørehastighet, dvs. med et omdreiningstall på 2 100 omdreininger pr. minutt og der-ettr vekselvis 30 sekunder ved en bestemt tomgangshastighet, og 30 sekunder ved kjø-rehastighet, inntil motoren gikk i stå på grunn av isdannelse. Det samlede antall perioder på 30 sekunder ble så notert. Ved en lufttemperatur på 4,4° C og en relativ luftfuktighet på 71 % var periode-antallet ved en tomgangshastighet på 700 —750 omdreininger pr. minutt 22 med drivstoffet A, 5 med drivstoffet B og 34 med drivstoffet C. Ved en lufttemperatur på 4,4° C og en relativ luftuktighet på 71 % var periode-antallet ved en tomgangshastighet på 450 —500 omdreininger pr. minutt 28 med drivstofet A, 5 med drivstofet B og 34 med drivstoffet C.

Ved en lufttemperatur på 1,7° C og en relativ luftfuktighet på 81 % var periode-antallet ved en tomgangshastighet på 450 omdreininger pr. minutt større enn 40 med drivstoffet A, 5 med drivstofet B og 29 med drivstoffet C.

Noen grupper av de forbindelser som faller under den foran angitte generelle formel for tilsetningsmidlet i bensinen iføl-ge oppfinnelsen, er tidligere foreslått an-vendt til et annet formål, nemlig til å for-hindre avsetninger i forbrenningsmotorer forårsaket av forbrenningen av bensin og smøreolje —■ uten at der herved er angitt et bestemt mengdeforhold mellom vedkom-mende forbindelser og bensinen. (U.S. pa-tentskrift nr. 2 563 101).

Den erkjennelse foreliggende oppfin-nelse er basert på, nemlig at tilstedeværel-sen i bensinen av meget små mengder — under 0,05 % — av tilsetningsmidler som definert i det foregående, forhindrer isdannelse i forbrenningsmotorer ved lave tem-peraturer, er således ny og må sies å være overraskende.

Claims (1)

1. Bensin til drift av forbrenningsmotorer og som inneholder en polyoksyalkylenforbindelse med den generelle formel

   i hvilken Ri og R3 hver betegner et hydro-genatom eller et alifatisk, cykloalifatisk el

   ler énk jernet aromatisk kull vannstof f radi-kal, R2 betegner et alkylenradikal og n er et helt tall større enn 7, karakterisert ved at bensinen, som middel mot isdannelse i karburator og ledninger inneholder mindre enn 0,05 vektprosent av polyoksyalkylenforbindelsen.