DE1077482B - Fluessiger Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis - Google Patents
Fluessiger Kraftstoff auf KohlenwasserstoffbasisInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffe auf der Basis von Kohlenwasserstoffen, insbesondere auf Benzine
und Leuchtöle, die sich für Ottomotoren oder in Flugzeuggasturbinen eignen.
Kohlenwasserstoffkraftstoffe bzw. Ottokraftstoffe ergeben unter bestimmten Verwendungsbedingungen
Schwierigkeiten infolge Eisbildung. So kann sich im Fall von Benzinen, wie sie in Ottomotoren verwendet werden,
unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen Eis im Vergaser bilden, wodurch ein unregelmäßiges Arbeiten des
Vergasers verursacht wird und möglicherweise der Motor zum Stillstand kommt. So wird der Stillstand des Motors
durch Eis verursacht, das sich aus dem im Benzin vorliegenden Wasser bildet oder aus Wasser, das sich aus
der Luft kondensiert, die durch den Lufteinlaßverteiler bei der Verdampfung des Benzins in den Vergaser strömt.
Obwohl zwar sowohl die Temperatur des Benzins als auch die der Luft oberhalb O0C Hegen, wird häufig durch die
Verdampfung des Benzins im Vergaser das System auf unterhalb 00C abgekühlt, insbesondere bald nach dem
Starten des Motors. Die vorliegende Erfindung schafft Zusätze, die man Brennstoffen auf der Basis von Kohlenwasserstoffen,
wie Ottokraftstoffen, z. B. Benzin, zusetzen kann, um diese Eisbildung im Vergasersystem zu
verhindern.
Auch andere Kraftstoffe auf der Basis von Kohlenwasserstoffen können unter dieser Eisbildung leiden. Da
es praktisch unmöglich ist, eine Berührung des Kraftstoffes mit Wasser während des Vermischens, der Lagerung
und des Transports zum Verbraucher zu verhindern, enthalten alle käuflich erhältlichen Kraftstoffe eine kleine
Menge an gelöstem oder dispergiertem Wasser. Auch unter größten Vorsichtsmaßnahmen zur Verhinderung
einer derartigen Berührung wird Wasser noch aus der Atmosphäre aufgenommen. Die Gegenwart einer kleinen
Menge an Wasser ist normalerweise nicht von Nachteil. Wird jedoch das Produkt genügend stark abgekühlt, so
können sich Eiskristalle bilden, die Schwierigkeiten und Gefahren verursachen. Zum Beispiel sind die meisten
Verbrennungskraftmaschmen und Gasturbinen im Kraftstoffsystem mit Filtern ausgerüstet, um das Hindurchtreten
von festen Verunreinigungen in den Motor zu verhindern. Wird nun Eis im Kraftstoff gebildet, so kann
dieses die Filter blockieren, wodurch die Kraftstoffzufuhr zum Motor unterbrochen wird. Selbst dann, wenn keine
Filter vorhanden sind oder wenn die Filter umgangen werden können, kann die Eisbildung im Einspritzmechanismus
und anderen Systemen Schwierigkeiten verursachen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man bereits eine Reihe von Zusätzen zu flüssigen Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis
vorgeschlagen. Als solche Zusätze sind Alkylenglykoläther der allgemeinen Zusammensetzung
R— [O — Y—]„ — OZ
Flüssiger Kraftstoff
auf Kohlenwasserstoffbasis
auf Kohlenwasserstoffbasis
Anmelder:
»Shell« Research Limited, London
Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
ίο und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
ίο und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. April 1958
Großbritannien vom 9. April 1958
James Donald Shimmin, Little Sutton, Cheshire,
und William Alexander Logan Watt,
Upton-by-Chester, Cheshire (Großbritannien),
Upton-by-Chester, Cheshire (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
bekannt, worin R eine Alkyl- oder Arylkohlenwasserstoffgruppe von 1 bis 18 C-Atomen, Y eine gegebenenfalls
alkylsubstituierte Äthylenbrücke, Z=R oder Wasserstoff und η eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist.
Weiterhin ist es bekannt, Benzinen Zusatzstoffe der allgemeinen Formel
Weiterhin ist es bekannt, Benzinen Zusatzstoffe der allgemeinen Formel
Rn-C-
-Z —C —R
zuzusetzen, wobei C ein Kohlenstoffatom, R eine Methyloder
Methoxyrnethylengruppe, η = \ oder 2, Z eine aliphatische
oder oxyaliphatische Gruppe, wenigstens CH2,
und X eine funktionelle Gruppe, nämlich entweder Methylol oder Hydroxyl, bedeutet und das letztere in
keto-enol-tautomerem Zustand vorliegen kann.
Aus der deutschen Patentschrift 954 018 sind Treibstoffe bekannt, welche Glycerinmonooleat als Zusatzstoff
enthalten. Schließlich sind aus der deutschen Auslegeschrift 1009 855 Monooxyverbindungen von hetero-
4-5 cyclischen Verbindungen, z. B. cyclische Acetale oder
Ketale von 1,2- und 1,3-Glykolen, als Zusätze zu Kraftstoffen
bekannt.
Es wurde nun festgestellt, daß man die bequem zugänglichen cyclischen Ester der Kohlensäure mit zweiwertigen
Alkoholen mit benachbarten Hydroxylgruppen, z. B. Äthylencarbonat, mit gutem Erfolg als Zusätze in
Kraftstoffen verwenden kann. Diese Verbindungen verhindern die Bildung von Eiskristallen im Kraftstoff und
schaffen damit die Schwierigkeiten aus der Welt.
909 759/228
Die Erfindung betrifft somit einen flüssigen Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis, der einen geringen
Gehalt an gegebenenfalls durch eine oder mehrere Alkylgruppen
substituiertem Äthylencarbonat aufweist.
Die Erfindung ist besonders in den Fällen anwendbar, in denen der Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis ein
Benzin oder ein Leuchtöl für Ottomotoren oder für eine Flugzeuggasturbine ist. Der Kraftstoff kann jedoch auch
ein Dieselkraftstoff, ein Gasöl, ein Traktorvergasertreibstoff oder ein Strahltriebkraftstoff sein. Der Kraftstoff
kann ein direkt destillierter Kraftstoff, ein thermisch reformierter oder gecrackter bzw. katalytisch reformierter
oder gecrackter Kraftstoff oder eine Mischung von zwei oder mehreren derartigen Kraftstoffen sein. Der Kraftstoff
kann Vermischungszusätze, wie flüchtige Alkohole und Äther, Benzol oder Mischungen von aromatischen
Kohlenwasserstoffen, wie Benzol und Toluol, enthalten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Benzine mit
einem ASTM-Siedebereich von etwa 30 bis 22O0C und
insbesondere auf Flugzeugbenzine, die normalerweise einen ASTM-Siedebereich von etwa 35 bis 18O0C aufweisen.
Zu den Flugzeugturbinenkraftstoffen, für die die vorliegende Erfindung besonders anwendbar ist, gehören
die Kraftstoffe, die allgemein als JP-I, JP-2, JP-3, JP-4 und JP-5 bekannt sind.
Als Zusatzstoffe werden Äthylencarbonat und seine Homologen verwendet, d. h. Verbindungen, bei denen
eines oder mehrere der Wasserstoffatome des Äthylencarbonates durch Alkylgruppen ersetzt sind. Das bevorzugt
verwendete Carbonat ist das Propylen-l,2-carbonat, jedoch sind auch andere Carbonate geeignet, z. B. die
Carbonate, die sich vom 1,1-Dimethylglykol, Butandiol-1,2,
Butandiol-2,3, Pentandiol-1,2 oder-2,3, Penten-1
oder -2, 2-Methylbutandiol-l,2, 2-Methylbutandiol-2,3, 2,3-Dimethylbutandiol-2,3, 3,3-Dimethylbutandiol-l,2
und den vicinalen Hexan-, Heptan- oder Octandiolen ableiten.
Das Mengenverhältnis des verwendeten Carbonates beträgt im allgemeinen etwa 0,01 bis 2 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Gewicht des Kraftstoffes. Üblicherweise beträgt die Menge etwa 0,1 bis 0,8 Gewichtsprozent.
Die meisten der obenerwähnten Carbonate sind in Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis leicht löslich.
Ist es notwendig, die Zusatzstoffe in Mengen zu verwenden, die größer sind, als es ihre Löslichkeit erlaubt, so
kann man sie in Verbindung mit einem organischen Lösungsmittel verwenden, das sowohl im Kraftstoff löslich
ist, als auch das Carbonat löst. Geeignete Lösungsmittel sind Alkohole, z. B. Methanol, Äthanol, Isopropanol,
mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglycol, Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon, Äther, wie
Diäthyl- und Diisopropyläther, und die Methyl- und Äthyläther des Äthylenglycols, 1,3- und 1,4-Dioxane, und
Aromaten, wie Benzol, Toluol oder Xylol.
Das organische Lösungsmittel ist vorzugsweise eine Verbindung, die selbst die Eigenschaften des Kraftstoffes
in Hinblick auf die Eisbildung verbessert. Aus diesem Grunde eignet sich Isopropanol ganz besonders.
Das organische Lösungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent des Kraftstoffes
verwendet.
Die erfindungsgemäßen Kraftstoffmischungen können und im allgemeinen enthalten sie auch noch andere Zusätze,
z. B. die als Antiklopfmittel üblichen Zusätze, wie Bleitetraäthyl, Eisencarbonyl, Dicyclopentadienyleisen,
d. h. Ferrocen, Xylidin und N-Methylanilin, Bleispülmittel,
wie Äthylendibromid und Äthylendichlorid, Farbstoffe, Mittel zur Reinhaltung der Zündkerzen, z. B. Tricresylphosphat,
Dimethylxylylphosphat und Diphenylcresylphosphat, Verbrennungsmodifiziermittel, wieAlkylboronsäuren
und niedere Alkylphosphate und -phosphite, Oxydationsinhibitoren, wie N,N'-disek.-Butylphenylendiamin,
N-nrButyl-p-aminophenol und 2,6-ditert.-Butyl-4-methylphenol,
Metalldesaktivatoren, wie N,N'-Disalicylal-l^-propandiämin,
sowie Rostinhibitoren, z. B. polymerisierte Linolsäuren und N, C-disubstituierte Imidazoline.
ίο In diesem Beispiel wurde ein Ottokraftstoff verwendet,
der eine 50°/0ige ASTM-Destillationstemperatur von
94° C sowie einen Reid-Dampf druck von 0,88 kg/cm2 aufwies
und der aus 84 Volumprozent katalytisch gecracktem Benzin, 8 Volumprozent katalytisch reformiertem Benzin
und 8 Volumprozent Butan bestand.
0,1, 0,2, 0,4 und 0,6 Gewichtsprozent Propylen-l,2-carbonat
wurden in vier Proben des Kraftstoffes aufgelöst, wodurch man vier verbesserte Kraftstoffmischungen gemäß
der Erfindung erhielt.
Diese Kraftstoffmischungen sowie auch der obenerwähnte Basiskraftstoff wurden gemäß dem folgenden
Vergaservereisungsversuch an einem Hillman-Minx-Mk.VII-Motor geprüft.
Bei dem Vergaservereisungsversuch lief der Hülman-Minx-Mk.VII-Motor, der mit einem Solexvergaser ausgerüstet war, abwechselnd mit Reisegeschwindigkeit und mit Leerlaufgeschwindigkeit, wobei sie mit kalter feuchter Luft versorgt wurde. Die Feuchtigkeit und die Temperatur der Luft zu Beginn jedes Versuches wurden durch die Temperatur des Kühlraums geregelt, aus dem die Luft entnommen wurde, und durch den Temperaturanstieg in der Verbindungsleitung, die die Luft zum Motor leitete. Bei Beginn des Versuchs betrug die Temperatur der Luft 1,7° C und ihre relative Feuchtigkeit 80%.
Bei dem Vergaservereisungsversuch lief der Hülman-Minx-Mk.VII-Motor, der mit einem Solexvergaser ausgerüstet war, abwechselnd mit Reisegeschwindigkeit und mit Leerlaufgeschwindigkeit, wobei sie mit kalter feuchter Luft versorgt wurde. Die Feuchtigkeit und die Temperatur der Luft zu Beginn jedes Versuches wurden durch die Temperatur des Kühlraums geregelt, aus dem die Luft entnommen wurde, und durch den Temperaturanstieg in der Verbindungsleitung, die die Luft zum Motor leitete. Bei Beginn des Versuchs betrug die Temperatur der Luft 1,7° C und ihre relative Feuchtigkeit 80%.
Nach dem Start wurde der Motor 3 Minuten unter Bedingungen laufengelassen, die etwa 50 km/Stunde
Straßengeschwindigkeit entsprachen. Während des Versuches wurde die Temperatur der einströmenden Luft
allmählich erhöht, um den Temperaturanstieg im Motorenraum unter der Motorhaube vorzutäuschen. Ein
Betriebszyklus, der aus abwechselnden Perioden Leerlauf (15 Sekunden) und Reisegeschwindigkeit (I1Z2 Minuten)
bestand, wurde unterdessen aufrechterhalten. Dies wurde so lange durchgeführt, bis der Leerlauf des Motors
glatt war. Die Anzahl der vollendeten Zyklen, bevor der Leerlauf des Motors glatt war, wurde als Maß der Wirksamkeit
des geprüften Zusatzstoffes genommen.
Die Anzahl dieser Zyklen in jedem der Versuche ist in
der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Gewichtsprozent Propylen- | Anzahl der Zyklen, bevor der |
1,2-carbonat im Treibstoff | Leerlauf des Motors glatt war |
0 | 11 |
0,1 | 7 |
0,2 | 6 |
0,4 | 3 |
0,6 | 2 |
Der oben beschriebene Versuch wurde mit dem Treibstoff des Beispiels 1 ohne und mit Zusatz von 0,1 Gewichtsprozent
Äthylencarbonat wiederholt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Gewichtsprozent Äthylen carbonat im Treibstoff |
Anzahl der Zyklen, bevor der Leerlauf des Motors glatt war |
0 0,1 |
U
5 |
Claims (8)
1. Flüssiger Kraftstoff auf Kohlenwasserstoff basis, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt an gegebenenfalls
durch eine oder mehrere Alkylgruppen substituiertem Äthylencarbonat.
2. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch gegebenenfalls eine
oder mehrere Alkylgruppen substituierte Äthylencarbonat in einer Menge von 0,01 bis 2 Gewichtsprozent,
insbesondere von 0,1 bis 0,8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Kraftstoffes, vorliegt.
3. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt an
Propylen-1,2-carbonat.
4. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen weiteren geringen Gehalt
an einem organischen Lösungsmittel, das nicht nur im Kraftstoff löslich ist, sondern auch das durch gegebenenfalls
eine oder mehrere Alkylgruppen substituierte Äthylencarbonat löst.
5. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Isopropanol
ist.
6. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel in
einer Menge zwischen 0,1 und 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Kraftstoff, vorliegt.
7. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff ein Benzin
mit einem Siedebereich von 30 bis 235° C ist.
8. Flüssiger Kraftstoff nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff ein Flugzeuggasturbinenkraftstoff
ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 948375, 954018, 950339; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 009 855;
USA.-Patentschrift Nr. 2 701 754;
britische Patentschriften Nr. 709 987, 776 297.
Deutsche Patentschriften Nr. 948375, 954018, 950339; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 009 855;
USA.-Patentschrift Nr. 2 701 754;
britische Patentschriften Nr. 709 987, 776 297.
'© 909 759/228 3.60
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1123558A GB822877A (en) | 1958-04-09 | 1958-04-09 | Hydrocarbon fuels |
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