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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Benzinzusammensetzungen und im spezielleren auf Benzinzusammensetzungen,
die ihnen einverleibte Farbstoffe enthalten, auf deren Herstellung
und Anwendung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es ist bekannt, Ölprodukten, beispielsweise
Kohlenwasserstofftreibstoffen wie Benzin oder Kerosin (Paraffinöl), eine
Farbe zu verleihen – siehe
beispielsweise The Petroleum Handbook, 5. Auflage, 1966, Seite 111
(Shell International Petroleum Company) und Kirk-Othmer, Encyclopedia
of Chemical Technology, 3. Auflage, 1980, Bd. 11, Seite 669 (Wiley).
Zwei früher
wohlbekannte, Farbstoffe enthaltende handelsübliche Kerosine waren "ALADDIN
PINK"-Paraffin und "ESSO BLUE"-Paraffin (Handelsmarken).
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Die derzeit im Handel erhältlichen
Grundbenzine sind im allgemeinen nicht farblos, sie weisen einen zumindest
schwachen gelben Farbton auf. Diese Hintergrundfarbe beeinträchtigt das
Aussehen von Benzin, zu dem Farbstoffe zugesetzt werden (beispielsweise
führt eine
Zugabe von roten oder rosaroten Farbstoffen eher zur Ausbildung
von orangem bis braunem Benzin, und eine Zugabe von blauen Farbstoffen
führt eher
zur Ausbildung von grünem
Benzin), soferne nicht ausreichend hohe Konzentrationen an Farbstoff
zugesetzt werden, um die Hintergrundfarbe zu überdecken. In diesen letztgenannten
Fällen
sind die Farben tief und charakteristisch, die Produkte sind aber
von hell und strahlend weit entfernt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es hat sich nunmehr als möglich erwiesen,
ein Benzin mit signifikanten Umweltvorteilen bei Anwendung als Treibstoff
in Ottomotoren zu schaffen, das einen durchsichtigen blauen Farbton
aufweist. Dieser klare blaue Farbton kann bei einem Beobachter einen
strahlenden optischen Effekt hervorrufen, ähnlich jenem eines Sprühregens
aus einem Wasserfall in einem Gebirgsstrom gegen einen klaren blauen
sonnenlichtdurchfluteten Himmel. Ein derartiger optischer Effekt
kann dazu dienen, die Reinheit eines solchen Benzinproduktes hervorzuheben,
und kann den überraschenden
Umweltvorteil aufweisen, einen potentiellen Käufer eher ein derartiges Benzin
kaufen zu lassen als ein konventionelles Benzin, indem subjektiv
die Reinheit des Benzins betont wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird daher eine Benzinzusammensetzung geschaffen, die eine Hauptmenge
an einem im wesentlichen farblosen Benzin mit einer Research-Oktanzahl
von wenigstens 95, einer Motor-Oktanzahl von wenigstens 85, einer
Dichte bei 15°C
im Bereich von 720 bis 775 kg/m3, einem
nicht über
50 mg/kg (Gewichtsteile pro Million, ppmw) liegenden Schwefelgehalt,
einem Oxygenatgehalt von 0 bis 15% Volumen/Volumen, der zu einem
Sauerstoffgehalt von nicht über
2,7% Gewicht/Gewicht beiträgt,
einem Gehalt an Olefinen von 0 bis 18% Volumen/Volumen, einem Aromatengehalt
von 15 bis 35% Volumen/Volumen, der einen Gesamtbenzolgehalt von
nicht über
1,0% Volumen/Volumen ergibt, wobei der Rest des Benzins aus gesättigtem
Kohlenwasserstoff besteht, umfaßt,
wobei die Benzinzusammensetzung einen klaren blauen Farbton durch
Einverleiben einer wirksamen Konzentration eines blauen Farbstoffes
aufweist.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Benzine enthalten typisch Gemische
von Kohlenwasserstoffen, die im Bereich von etwa 30°C bis etwa 230°C sieden,
wobei die optimalen Bereiche und Destillationskurven entsprechend
dem Klima und der Jahreszeit variieren. Die Kohlenwasserstoffe in
einem Benzin, wie vorstehend definiert, können in bekannter Weise bequem
aus straight run-Benzin, synthetisch hergestellten aromatischen
Kohlenwasserstoffgemischen, thermisch oder katalytisch gecrackten
Kohlenwasserstoffen, hydrogecrackten Erdölfraktionen oder katalytisch
reformiertem Kohlenwasserstoff und Gemischen von diesen abgeleitet
sein. Oxygenate schließen
Alkohole (wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, tert.-Butanol und Isobutanol)
und Ether ein, und sind vorzugsweise Ether mit einem Gehalt an 5
oder mehr Kohlenstoffatomen pro Molekül, beispielsweise Methyl-tert.-butylether
(MTBE). Die Ether mit einem Gehalt an 5 oder mehr Kohlenstoffatomen
pro Molekül
können
in Mengen von bis zu 15% Volumen/Volumen verwendet werden, doch
wenn Methanol eingesetzt wird, kann es nur in einer Menge von bis
zu 3% Volumen/Volumen enthalten sein, und es können Stabilisatoren erforderlich
werden. Stabilisatoren können
auch für
Ethanol benötigt
werden, das in einer Menge von bis zu 5% Volumen/Volumen verwendet
werden kann. Isopropanol kann bis zu 10% Volumen/Volumen, tert.-Butanol
bis zu 7% Volumen/Volumen und Isobutanol bis zu 10% Volumen/Volumen
verwendet werden.
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Es hat sich gezeigt, daß Benzine
gemäß vorstehender
Definition im wesentlichen farblos sind, wobei eine alternative
Beschreibung nahezu vollständig
wasserhell wäre.
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Benzinzusammensetzungen gemäß der vorstehenden
Definition können
verschiedentlich ein oder mehrere Additive enthalten, wie Antioxidantien,
Korrosionsinhibitoren, aschefreie Detergentien, Enttrübungsmittel
und synthetische oder mineralische Öl-trägerfluide.
Beispiele für
derartige geeignete Additive sind generell im US-Patent 5,855,629
beschrieben.
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Additivkomponenten können gesondert
dem Benzin zugesetzt werden, oder sie können mit einem oder mit mehreren
Verdünnungsmitteln
vermischt werden, unter Ausbildung eines Additivkonzentrats, und können zusammen
zu dem Benzin zugesetzt werden. Der blaue Farbstoff kann unabhängig von
anderen Additiven oder als ein Bestandteil eines derartigen Additivkonzentrats
zu dem Benzin zugesetzt werden.
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Der blaue Farbstoff muß in dem
Benzin löslich
sein. Es hat sich gezeigt, daß sehr
wirksame blaue Farbstoffe einen maximalen Lichtabsorptionspeak im
Bereich von 630 bis 660 nm, vorzugsweise 645 bis 655 nm aufweisen.
Die Lichtabsorptionspeaks können
in bequemer Weise unter Anwendung eines Lambda 25-Perkin-Elmer-UV-VIS
(Handelsmarke)-Spektrometers bestimmt werden. Geeignete blaue Farbstoffe
können
beispielsweise DyeGuard Blue 79R von John Hogg Technical Solutions,
Automate Blue 8G von Morton und Unisol Liquid Blue A von UCM sein.
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Bevorzugte Benzinzusammensetzungen
sind solche Zusammensetzungen, worin der blaue Farbstoff ein Farbstoff
mit einem maximalen Lichtabsorptionspeak im Bereich von 630 bis
660 nm bei einer Konzentration ist, die eine blaue Farbe ergibt,
die in der Intensität
jener entspricht, die durch Einverleiben von DyeGuard Blue 79R mit
einer Konzentration im Bereich von 3 bis 30 ppmv (Volumenteile pro
Million Volumen), stärker bevorzugt
5 bis 25 ppmv und sehr zweckmäßig 5 bis
15 ppmv, erzielt wird. Es hat sich gezeigt, daß DyeGuard Blue 79R selbst
sehr wirksame Resultate ergibt. Die geeignete Konzentration eines
ausgewählten
Farbstoffes hängt
von der Intensität
der gewünschten
blauen Farbe ab und von der Art des wirksamen Materials und dessen
Konzentration in dem gewählten
Farbstoff.
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DyeGuard Blue 79R wird mit einem
spezifizierten Aktivmaterialgehalt von 48% Gewicht/Gewicht verkauft.
von Automate Blue 8G wird angegeben, daß es einen Aktivmaterialgehalt
von etwa 40% Gewicht/Gewicht aufweist. Von Unisol Liquid Blue A
wird angegeben, daß es
einen Aktivmaterialgehalt von 50% Gewicht/Gewicht besitzt.
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Vorzugsweise liegen die Lichtabsorptionsmaxima
für Benzinzusammensetzungen
der Erfindung innerhalb des Bereiches 630 bis 660 nm, stärker bevorzugt
645 bis 655 nm, im Bereich von 0,1 bis 0,5 Absorptionseinheiten,
stärker
bevorzugt 0,11 bis 0,48 Absorptionseinheiten, und sehr zweckmäßig 0,12
bis 0,47 Absorptionseinheiten, bestimmt unter Anwendung eines Lambda
25 Perkin-Elmer-UV-VIS-Spektrometers.
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In bevorzugten Benzinzusammensetzungen
der Erfindung führt
der klare blaue Farbton zu einem strahlenden optischen Effekt für einen
Beobachter, ähnlich
jenem eines Sprühregens
aus einem Wasserfall in einem Gebirgsstrom gegen einen klaren blauen
sonnenlichtdurchfluteten Himmel. Dies ist für einen potentiellen Käufer sehr
attraktiv und dient dazu, im Verstand die Umweltvorteile der Benzinzusammensetzungen
der Erfindung hervorzuheben, die das Potential zur Verringerung
der Emission von schädlichen
Verunreinigungen wie Stickoxiden und Benzol im Vergleich mit konventionellem
bleifreiem Benzin mit einer Research-Oktanzahl von 95 haben, wie
jenem, das in den Niederlanden im Jahr 1998 im Handel erhältlich war.
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Um Kraftfahrer dazu zu bewegen, umweltfreundliches
Benzin in von Ottomotoren angetriebenen Fahrzeugen zu verwenden,
kann eine Benzinzusammensetzung der Erfindung, wie vorstehend definiert,
aus einer Tankstellen-Zapfsäule
abgegeben werden, die mit einer optischen Flüssigkeitsanzeige mit einer
dieser Benzinzusammensetzung entsprechenden Farbe ausgestattet ist.
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Die optische Anzeige kann ein durchsichtiges
Rohr oder eine durchsichtige Kammer in dem Abgabesystem der Tankstellen-Zapfsäule umfassen,
sodaß ein
Konsument die Benzinzusammensetzung sehen kann, während sie
durch das Abgabesystem bei der Abgabe der Benzinzusammensetzung
durchtritt, oder sie kann einen umschlossenen Tank umfassen, der
eine Probe der Benzinzusammensetzung oder eine andere Flüssigkeit
(beispielsweise Wasser, aus Feuersicherheitsgründen) mit im wesentlichen dem
gleichen optischen Effekt wie die Benzinzusammensetzung enthält.
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Die Erfindung wird aus den nachfolgenden
erläuternden
Beispielen weiter verständlich
sein, in welchen Beispielen ein im wesentlichen farbloses Benzin
mit Eigenschaften innerhalb der oben angeführten Bereiche im Vergleich
mit einem konventionellen hochqualitativen bleifreien Benzin gemäß EN 228
: 93, wie es im April 1999 von Shell Nederland B. V. vertrieben
wurde, angewendet wurde. Diese Benzine hatten die in der nachfolgenden
Tabelle 1 dargestellten Eigenschaften.
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Das konventionelle Benzin, wenngleich
von hoher Qualität,
hatte eine merkliche gelbe Farbe.
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In den Beispielen und Vergleichsbeispielen
wurde DyeGuard Blue 79R von John Hogg Technical Solutions als blauer
Farbstoff verwendet, und die Lichtabsorption wurde bei 648 nm unter
Anwendung eines Lambda 25 Perkin-Elmer-UV-VIS-Spektrometers bestimmt.
Der blaue Farbstoff wurde homogen in Proben der Benzine bei verschiedenen
Konzentrationen an Aktivmaterial dispergiert, und die erhaltenen
Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angeführt.
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Die Beispiele 1 und 2 wurden besonders
bevorzugt, da sie einen optischen Eindruck vermittelten ähnlich jenem
eines Sprühregens
aus einem Wasserfall in einem Bergstrom gegen einen klaren blauen
sonnenlichtdurchfluteten Himmel.
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Es wurden Motoremissionstests ausgeführt, um
die Umweltvorteile des Benzins SCG von Tabelle 1 im Vergleich mit
einem Gemisch von konventionellen unverbleiten Benzinen mit einer
Research-Oktanzahl von 95, die in den Niederlanden im Jahre 1998
im Handel erhältlich
waren (Marktbenzin, MG), aufzuzeigen.
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Die Eigenschaften des MG (bestimmt
wie in Tabelle 1) waren wie folgt: RON 96,0, MON 85,5, Dichte 740
kg/m3, Schwefelgehalt 95 mg/kg, Olefine
11,7% (Volumen/Volumen), Aromaten 36,3% (Volumen/Volumen), Benzolgehalt
1,78% Volumen/Volumen, Sauerstoffgehalt 0,01% Masse/Masse, Oxygenatgehalt
0,71% Volumen/Volumen. Das MG hatte ein klares gelbliches Aussehen.
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Die Emissionsversuche wurden an zwei
Fahrzeugen ausgeführt,
und die Ergebnisse wurden Bemittelt, um ein Resultat zu erhalten,
das ein Hinweis auf den Gesamteffekt ist, der bei einem großmaßstäblichen
Umstieg der Anwendung von derzeit üblichen Benzinzusammensetzungen
auf solche der vorliegenden Erfindung möglich wäre.
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Die Fahrzeuge waren (1) ein Vauxhall/Opel
Vectra mit C18 XEL Ecotec 4 Zylinder Ottomotor mit einem Hubraum
von 1.799 cm3, Bohrung/Hub 86 mm/81,6 mm,
und einer Leistung von 115 bhp bei 5.400 UpM, und (2) ein Ford Fiesta
mit DHA 2 ETEC 16 Ventil 4 Zylinder Ottomotor mit einem Hubraum
von 1.250 cm3, Bohrung/Hub 71,9 mm/76,5
mm, Leistung 73,8 bhp bei 5.200 UpM. Beide Personenwagen waren mit
Standard-Umwandlungskatalysatoren ausgerüstet.
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Die Fahrzeuge wurden auf einem Chassisdynamometer
nach dem Standard europäischer
Emissionen Fahrzyklus betrieben (Direktive 91/441/EEC). Der angewandte
Zyklus war ECE 15.04 und EUDC mit 11 Sekunden Leerlauf.
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Verglichen mit dem MG ergab das SCG
gemessene Emissionsverringerungen (Gew.-%) von 44 Gew.-% Stickoxide
und 30 Gew.-% Benzol.
