CH199471A

CH199471A - Motortreibstoff und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: CH199471A
Authority: CH
Inventors: Company Standard O Development
Original assignee: Standard Oil Dev Co
Priority date: 1936-11-20
Filing date: 1937-03-25
Publication date: 1938-08-31

Description

Notortrelbstoff und Verfahren zu dessen Herstellung. Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Motortreibstoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Die Erfindung be trifft vor allem die Herstellung von Motor treibstoffen mit hoher Oktanzahl, wie sie zum Beispiel in Flugmotoren zur Verwen dung gelangen. Man ist durch die Erfindung in der Lage, Treibstoffe für Flugmotoren herzustellen, die eine Oktanzahl von 100 oder mehr aufweisen und die trotzdem, vom kom merziellen Standpunkt aus betrachtet, wirt schaftlich sind.

Nach dem Verfahren werden leichte, flüs sige Kohlenwasserstoffe mit wenigstens einem Keton, das wenigstens einen verzweig ten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest an die Carbonylgruppe gebunden aufweist, ver mischt.

Als Grundlage für den Treibstoff gemäss der Erfindung kann man ein leichtes, flüs siges Petroleumdestillat, das aus einem ein zelnen oder gemischten Rohpetroleum erhal- ten wurde, verwenden. Es kann sich dabei um eine gewöhnliche Fraktion der Erdöl destillation oder um ein gekracktes Produkt oder ein Gemisch beider handeln. Dieses Pro dukt sollte natürlich den Normen hinsicht lich Stabilität, Verharzung, Korrosion usw. entsprechen, welche für den fertigen Treib stoff massgebend sind.

Man kann natürlich, auch andere flüssige Kohlenwasserstoffe verwenden, wie zum Bei spiel hydrierte Produkte, wie sie durch spal tende Hydrierung von Kohlenwasserstoffen, deren Siedepunkt demjenigen des Gasolins, Kerosins und Schmieröls entspricht, erhal ten werden können. Weiterhin ist es mög lich raffinierte Naphtha oder eine leicht flüssige Fraktion, die durch Polymerisation von tiefsiedenden oder gasförmigen Olefinen erhalten wurde, als Grundlage für den Treib stoff gemäss der Erfindung zu verwenden.

Die Ketone mit verzweigtem aliphati- schem Kohlenwasserstoffrest, welche den leichten, flüssigen Kohlenwasserstoffen zu gesetzt werden, sind beispielsweise Verbin dungen der allgemeinen Formel R . CO. R', worin R einen verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, z.

B. den Isopropyl-, sekundär Butyl-, tertiär Butylrest und dergl., und R' einen Alkyl-, Aryl- oder ge sättigten zyklischen Rest oder einen gemisch ten Kohlenwasserstoffrest bedeuten. Selbst -verständlich können auch Substitutionspro- dukte und Derivate solcher Netone verwen det werden, vorausgesetzt, dass sie die glei chen Eigenschaften besitzen wie diese.

Auch ungesättigte Ketone mit mehreren Carbonyl- gruppen können Verwendung finden. Im allgemeinen sind Ketone mit einem höheren Molekulargewicht vorzuziehen.

Als solche seien beispielsweise genannt: Methylisopro- pylketon, Methyltertiärbutylketon, Methyl- phenylketon, sowie eine grosse Anzahl an derer ähnlicher Ketone, in welchen die Me- thylgruppe durch andere Gruppen mit höhe rem Molekulargewicht ersetzt ist.

Ferner kann man auch die Ketone, wie Diaceton- alkohol CH.,COCH,C(CHg)zOH, sowie Iso- mere des Butyrons und Pinakolins, die ver zweigte Seitenketten besitzen, verwenden. Im allgemeinen sollte der Siedepunkt der angewandten Ketone innerhalb der Siede grenzen von Gasolin, d. h etwa zwischen 40 und 200 oder 210 C liegen.

Dieser Forde rung entsprechen in der Regel die Betone. welche 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten. Ketone, welche eine sehr verzweigte Kette besitzen, sind vorzuziehen. So eignet sich zum Beispiel sehr gut das Di-isopropylketon, das Isopropyltertiärbutylketon, das di-ter- tiäre Butylketon und dergl. für den vorlie genden Zweck.

Die Ketone mit verzweigter Kette kön nen dem als Motortreibstoff zu verwenden den Kohlenwasserstoff mit oder ohne Zu satz metallorganischer Antiklopfmittel bei gemischt werden.

Unter der Bezeichnung metallorganische Antiklopfmittel sind Verbindungen von ähn licher Struktur wie das Tetraäthylblei, z. B. Metallalkylv erbindungen, wie Tetraäthyl- blei, Tetramethylblei, Tetraäthylzinn, Tri- ä.thylwismut, Triphenylwismut usw. zu ver stehen, wobei jedoch zu bemerken ist, dass auch garbonylverbindungen, wie Eisen- oder Nickel-Karbonyl, Verwendung finden kön nen.

Es wurde festgestellt, dass Ketone mit verzweigter Kette eine grössere Antiklopf- wirkung aufweisen, als solche mit gerader Kette, und dass man bei Verwendung der ersteren ohne Zusatz eines Antiklopfmittels bessere Resultate erzielt, als bei Verwendung der letzteren.

Es ist zuzugeben, dass gewisse gera.dket- tige Ketone, insbesondere Aceton, bereits früher als Zusatz zu Motortreibstoffen vor geschlagen worden sind, um das Klopfen der Motoren herabzumindern. Die Verbesserun gen, welche durch den Zusatz dieser Ketone erzielt werden, sind jedoch kaum genügend.

um die Kosten zu rechtfertigen, die sich daraus ergeben, und es ist, wie aus nach- stehenden Angaben ersehen werden kann, auch mit relativ grossen Zusätzen von Ke- tonen mit gerader Kette nicht möglich, einen Treibstoff von sehr hoher Oktanzahl zu er halten.

Weiterhin ist zuzugeben, dass der Zusatz von Bleitetraäthyl zu Motortreibstof fen bereits bekannt ist, doch, wie ebenfalls aus den nachstehenden Angaben ersichtlich, ergibt sich, da & , obschon ein kleiner Zusatz von Tetraäthylblei die Oktanzahl des Treib stoffes wesentlich erhöht, weitere Zusätze dieses Produktes eine wesentlich geringere Erhöhung der Oktanzahl zur Folge haben, woraus sich ergibt, dass die Verwendung von Tetraäthylblei als Zusatz zu leicht flüchti gen Kohlenwasseratoffen die Erzielung hoher Oktanzahlen von beispielsweise 95 bis 100 oder mehr nicht ermöglicht,

es sei denn, dass man ausserordentlich grosse Mengen ver wende, wodurch sich das Produkt viel zu teuer stellen würde und auch praktisch nicht verwendbar wäre.

Es wurde nun gefunden, dass die gleich zeitige Verwendung von Ketonen und Tetra- äthylblei hinsichtlich der Kosten ein Ergeb nis liefert, welches demjenigen, das mit gleichwirkenden Mengen jedes Produktes für sich allein erzielt werden kann, weit über legen ist, so haben in vielen Fällen die Treib stoffe, welche sowohl Betone als auch Tetra- äthylblei enthalten, eine Oktanzahl, welche der Summe, die durch Zusatz der einzelnen Komponenten erwartet werden könnte, min destens entspricht oder sogar überlegen ist,

während die gewöhnlichen Oktanzahlverbes- serungen der verschiedenen Treibstoffzusatz mittel nicht additiv sind, d. h. in der Regel niedrigere Resultate ergeben, als die Summe der durch die einzelnen Komponenten erziel ten Verbesserungen.

Die Menge der zur Herstellung der Mo tortreibstoffe gemäss vorliegender Erfindung zu verwendenden Zusatzstoffe kann inner halb weiter Grenzen variieren, wobei sie na türlich zu einem gewissen Grad von Forde rungen abhängig ist, welche durch die Kosten und das zur Verfügung stehende Rohmaterial bedingt werden.

Immerhin kann ganz allgemein gesagt werden, dass, die Ke- tone (d. h. entweder die einzelnen Verbin dungen oder Gemische solcher) in Mengen von 5 bis 50 % oder höher zur Anwendung gelangen sollen, wobei für die meisten Fälle Mengen von 10, 20 oder 30 % am zweck- mässigsten sein dürften. Die metallorganischen Antiklopfmittel anderseits werden in viel kleineren Mengen, z.

B. innerhalb der Gren zen von 0,5 bis 5 cm' pro 4,5 Liter Treib stoff zugesetzt, obschon für Renngemische und andere Treibstoffe, welche aussergewöhn liche Charakteristiken aufweisen müssen, be trächtlich höhere Zusätze, zum Beispiel 10 bis 15 oder sogar mehr cm' pro 4,5 Liter verwendet werden können.

Wenn, gewünscht, können den vorgäugig beschriebenen Motortreibstoffen noch andere Zusätze einverleibt werden, als welche bei spielsweise genannt seien: Antiogyydations- mittel, Mittel, welche die Harzbildung ver hindern, Farbstoffe, Obenschmiermittel, Harzverflüssiger, Verdickungsmittel (Seifen, Polymere), Parfumierungsmittel, aromatische Stoffe (z. B.

Benzol), Lösungsmittelegtrakte (z. B. SO,-Extrakt), Isooktan, Di-isobutylen, Isopropyläther, Alkohole usw.

Die nachstehende Tabelle 1 gibt ver gleichsweise Resultate, die unter Verwen dung von geradkettigen Ketonen und solchen mit verzweigten Ketten ohne Mitverwen- dung metallorganischer Verbindungen erhal ten wurden.

EMI0003.0046

Tabelle
<tb> Oktanzahl <SEP> bei <SEP> Verbesserung
<tb> Prozent <SEP> zugesetztes <SEP> Beton <SEP> 1000 <SEP> C <SEP> der <SEP> Oktanzahl
<tb> durch <SEP> das <SEP> Keton
<tb> - <SEP> keines <SEP> 75,0 <SEP> 25 <SEP> Methyl-n-Butylketon <SEP> 78,0 <SEP> 3,0
<tb> 25 <SEP> Methylisobutylketon <SEP> 81,1 <SEP> 6,1 Die Tabelle 1 zeigt, dass das Methyl- butylketon, welches eine Isobutylgruppe ent hält,

eine doppelt so starke Zunahme der Oktanzahl bewirkt wie das Methylbutyl- keton mit einer normalen Butylgruppe. An derseits hat die Isoverbindung praktisch die gleiche Löslichkeit in Gasolin wie die nor malen Verbindungen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Er findung liegt darin, dass infolge der höheren Antiklopfeigenschaften der Ketone mit stark verzweigten Ketten, die Möglichkeit besteht, Betone mit einem so hohen Molekularge- wicht zu verwenden, dass, ihr Sauerstoffgehalt hinsichtlich der Verschlechterung des Brenn wertes des Kohlenwasserstofftreibstoffes praktisch zu vernachlässigen ist.

Ausser dem soeben genannten speziellen Keton mit verzweigter aliphatischer Kohlen wasserstoffkette seien aus dieser Gruppe nachstehend noch folgende aufgezählt:

Me- thylisopropylketon, Athylisopropylketon, Pro- pylisopropylketon, 141ethyltertiärbutylketori, Methylisoamylketon, Methyltertiäramyllie- ton. Isopropyltertiärbutylketon, Di-isopropyl- keton, Di-isobutylketon, Di-tertiärbutylketon und Di-tertiäramylketon. Ketone mit ter tiären Gruppen sind vorzuziehen.

Auch Ke- tone, welche je eine verzweigte Gruppe, z. B. eine Iso-, sekundäre oder tertiäre Gruppe auf beiden Seiten der Carbonylgruppe aufweisen, eignen sich für den vorliegenden Zweck aus gezeichnet, da sie ein höheres Molekularge- wicht und einen höheren Siedepunkt be sitzen als die Netone, welche nur eine ver zweigte Gruppe enthalten.

An Stelle der einzelnen Ketone für sich kann man auch vorzugsweise Ketone mit ver zweigter Seitenkette im Gemisch mit andern Ketonen mit verzweigter Seitenkette oder mit andern, vorzugsweise niedrig moleku laren Ketonen, die keine verzweigte Seiten- kette besitzen (d. h. nicht mehr als 5 Koh- lenstoffatome aufweisen), verwenden. Das gleichen lassen sich auch Ketone mit zwei oder mehr Carbonylgruppen verwenden.

Auch ungesättigte Ketone mit einer oder mehreren verzweigten aliphatischen Kohlen wasserstoffgruppen können Anwendung fin den, z. B. Mesitylogyd, der Formel C(CHa)2 = CH CO CH, und Phoron der Formel (CH3)2C =CH CO CH = C(CHs)2, ferner substituierte verzweigte Ketone, z. B.

solche, die Hydrogylgruppen enthalten, wie Diaceton-Alkohol der Formel COH(CHS)2CHICOCHa. Zur Illustrierang der Wirkungsweise einiger der letztgenannten Verbindungen werden nachstehende Versuchsergebnisse an geführt.

EMI0004.0053

Tabelle <SEP> 2:
<tb> Oktanzahl <SEP> bei <SEP> Verbesserung
<tb> Prozent <SEP> zugesetztes <SEP> Keton <SEP> Z00 <SEP> o <SEP> C <SEP> der <SEP> Oktanzahl
<tb> durch <SEP> das <SEP> Keton
<tb> - <SEP> keines <SEP> 75,0 <SEP> 25 <SEP> Mesitylogyd <SEP> 80,4 <SEP> 5,4
<tb> 25 <SEP> Diacetonalkohol <SEP> 81,0 <SEP> 6,0 Es ist festzustellen, dass die Antiklopf- wirkung des Mesitylogydes, das als ungesät tigtes Methylisobutylketon aufgefasst werden kann, und des Diacetonalkohols, welcher als Hydrogylderivat des Methylisobutylketons zu betrachten ist,

sich sehr gut mit der Antiklopf- w irkung des Methylisobutylketons selbst, welche in Tabelle 1 gezeigt wurde, verglei chen lässt, wobei jedoch die gesättigte unsub- stituierte Verbindung leicht überlegen ist.

Aus obigen Angaben ist ersichtlich, dass man Motortreibstoffe mit hoher Oktanzahl erhalten kann, wenn man Gasolin mit einer wesentlichen Menge Ketone, die eine oder mehrere verzweigte Kohlenwasserstoffreste am Carbonyl gebunden enthalten, vermischt.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Motortreibstoff auf Grundlage von leich ten, flüssigen Kohlenwasserstoffen, gekenn zeichnet durch einen Gehalt an mindestens einem Keton, das mindestens einen verzweig ten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der direkt an die Carbonylgruppe gebunden ist, aufweist. UNTERANSPRüCHE:

1. Motortreibstoff nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ketoii mindestens eine tertiäre Gruppe auf- weist. 2. Motortreibstoff nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Keton an der Carbonylgruppe zwei verzweigte Kohlenwasserstoffreste aufweist. B. Motortreibstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er Methyl- isopropyl-keton enthält. 4.

Motortreibstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er 5 bis 50% Keton erhält. 5. Motortreibstoff nach Patentanspruch I, bestehend aus leichten, flüssigen Koh- lenwasserstoffen vom Typus des Gasolins und 5 bis 50 % eines Ketons, das minde stens einen verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der direkt an die Carbonylgruppe gebunden ist, aufweist. 6.

Motortreibstoff nach Patentanspruch I und Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass das Keton an der Car bonylgruppe einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und den Isopropyl- rest aufweist. 7. Motortreibstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er geringe Mengen eines metallorganischen Anti klopfmittels enthält. B.

Motortreibstoff nach Patentanspruch I und Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass er zur Hauptsache leichte, flüssige Kohlenwasserstoffe, ferner min destens ein Keton und ausserdem geringe Mengen eines Metallalkyl-Antiklopfmit- tels enthält. 9. Motortreibstoff nach Patentanspruch 1 und Unteransprüchen 7 und 8 für Flug zeuge und Motorboote, dadurch gekenn zeichnet, dass er als Antiklopfmittel Tetraäthylblei enthält. 10.

Motortreibstoff nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Xeton 4 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist. 11. Motortreibstoff nach Patentanspruch I für Flugzeuge und Motorboote, bestehend aus leichten flüssigen Kohlenwasserstof- fen, 5 bis 50 % eines Ketons mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen und 0,5 bis 5 cms Tetraäthylblei pro 4,5 Liter des Ge misches. 12.

Motortreibstoff nach Patentanspruch I und Unteranspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass das verwendete Keton an der Carbonylgruppe mindestens einen verzweigten Kohlenwasserstoffrest be sitzt. 13. Motortreibstoff nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 11 und 12, da durch gekennzeichnet, dass das Beton an der Carbonylgruppe mindestens einen tertiären Kohlenwasserstoffrest besitzt.

PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung eines Motor treibstoffes gemäss Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man leichte, flüs sige Kohlenwasserstoffe mit wenigstens einem Beton, das wenigstens einen verzweig ten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest an der Carbonylgruppe aufweist, vermischt. UNTERANSPRUCH: 14. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass' man dem Ge misch ausserdem geringe Mengen eines metallorganischen Antiklopfmittels zu setzt.