167799. lajstromszámú szabadalom • Ólom-mentes, vagy kis ólom-tartalmú üzemanyag kompozíció Otto motorokhoz
3 167799 4 szám-lyukat" az eredeti szénhidrogén összetevők által képviselt értékre növeli. A kőolajfeldolgozási technológia másodlagos eljárásaival előállított szénhidrogén komponensek (izopentán, alkilátok, aromások) bekeverési lehetősége gazdasági, vagy műszaki okból meglehetősen korlátozott, így gyakorlati tény, hogy a világszerte kapható „márkás" benzinek „RON/100 °C" értéke 6—18 egységgel kisebb a benzin egészének oktánszámánál. Ez a tény pedig nyilvánvaló összefüggésben van az előnytelen gyorsítási- és égési jellemzőkkel, valamint a környezetet szennyező kipufogógázemisszió összetételével. Találmányunk célja a szikragyújtású (Otto) motorok hajtóanyagául szolgáló ólommentes, vagy kis ólomtartalmú üzemanyagkompozíció létrehozása, amely a világpiacon forgalombahozott benzineknél jóval kedvezőbb égési és felhasználási tulajdonságokkal rendelkezik és használata esetén kisebb mértékű környezeti szennyeződés jön létre. Vizsgálataink során arra a meglepő eredményre jutottunk, hogy az Rx —O—R 2 típusú vegyületek, ahol Rx =metil-, vagy etil-gyök és R 2 =terc. butil-gyök^ a benzinek szénhidrogén alapanyagaival megfelelő arányban elegyítve, hordozói mindazoknak az előnyös tulajdonságoknak, amelyek a motorbenzineket gyorsítási készség, teljesítményi szint szempontjából teljesértékűvé teszik és egyidejűleg — bármely hátrányos tulajdonság nélkül — lehetővé teszik kis ólomtartalmú, vagy ólommentes benzin előállítását úgy, hogy a környezeti szenynyeződést okozó káros emissziós összetevők mennyisége is csökken. Ezen előnyös hatások a felsorolt Rx —O—R 2 típusú éterek azon tulajdonságaiból következnek, hogy egyrészt mint rendkívül nagy (120—130) oktánszámú és 55—75 °C közötti forráspontú vegyületek jórészt kiküszöbölik azt az „oktánszám-lyuk"-at, amely a motorbenzinek legfőbb minőségi hiányossága, másrészt — oxigén tartalmú vegyületek lévén — égést javító hatásukjelenlétük arányát meghaladó mértékben érvényesül, elsősorban a CO emisszió csökkentése terén anélkül, hogy az ólomalkil mérséklésének-, vagy teljes elhagyásának jól ismert hátrányos hatásai érvényesülhetnének. A 98-as oktánszámú benzinek egyik általános előállítási gyakorlata, hogy 92—94 oktánszámú, úgynevezett reformat alapanyagot elegyítenek alacsony forrpont --tartományú, viszonylag nagy oktánszámú és kedvező ólom-érzékenységű szénhidrogén alapanyagokkal, mint izopentán-dús párlatok, izopentáii-izohexán-dús frakciók, stabilizált gazolin, alkilátbenzin és hasonlók. Ezek hivatottak a lehetőségig kitölteni azt az „oktánszám-lyuk"-at, amely a katalitikus reformat benzinek jellemző sajátsága. A reformat- és a felsorolt alapanyagok valamelyikének (vagy többnek) elegyéhez ólom-alilátot adva érik el szokásosan a 98 feletti oktánszámot. Ilyen benzinek szénhidrogén-alapanyagainak egyik tipikus előállítási lehetősége: 92/94 oktánszámú reformat benzin elegyítése izopentán-dús (legalább 50% izopentánt tartalmazó) ún. „előpárlat"-tal, 70: 30—80: 20 keverési arány mellett. Elsőnek azt vizsgáltuk, hogy az alacsony forrpont-taitományú szénhidrogén összetevő (izopentán-dús előpárlat) részleges-, vagy teljes helyettesítése: a) metil-terc. butil-éterrel, b) etil-terc. butil-éterrel, c) e két vegyület 1+1 arányú elegyével milyen befolyást gyakorol az oktánszámra (RON), valamint a 100 °C-ig átdesztilláló frakció oktánszámára („RON/100 °C"). E két érték különbsége(AR/100 °C) jól jellemzi az oktánszám — forrásponttól függő — eloszlási értékét. Az 1. táblázatban összeállított eredmények azt bizonyítják, 5 hogy ezek az Rx —O—R 2 típusú vegyületek jelentősen növelik a benzin oktánszámát, ha az izopentán-dús előpárlatot részben, vagy teljesen velük helyettesítjük és — ami döntően fontos — igen kedvezően hatnak a 100 °C-ig átdesztilláló frakció oktánszámára. Ezen előnyös 10 hatás oly mértékű, hogy például 15—20% közötti Rj—O—R2 éter jelenlétében a AR/100 °C érték már pozitívvá válik. Más típusú, például 92-es oktánszámú benzinek előállításának szokásos gyakorlata az, hogy 86/88 oktán-15 számú reformat benzint elegyítenek az előzőekben már felsorolt tulajdonságokat képviselő „könnyű" (izo-vegyületekben dús) szénhidrogénekkel, tipikusan például izopentán-dús előpárlattal, mintegy 75+25 keverési arány mellett. (A megfelelő oktánszámot, ezt követően, 20 ólom-alkilát hozzáadásával biztosítják.) Vizsgálatainkat a kétféle Rx —O—R 2 éter és ezek 1+1 keverékének felhasználásával — a legfontosabb mérési pontokra vonatkozóan — e benzintípusra is elvégeztük. Ezek eredményeit a 2. táblázatban állítottuk össze, melyből egyértel-25 műén megállapítható, hogy az oktánszámra és a AR/100 °C-ra gyakorolt kedvező hatás ilyen szénhidrogén alapanyagok használatakor is fennáll. A továbbiakban megvizsgáltuk az Rx —O—R 2 étereket és tipikus szénhidrogén komponenseket tartalmazó 30 benzinek ólom-érzékenységét, ólomtetrametil adalék felhasználásával. Az 1. ábra vízszintes tengelyén a g.Pb/kgban kifejezett ólom-tartalmat, a függőleges tengelyen pedig a benzinek oktánszámát (RON) tüntettük fel. Az egyes ólomérzékenységi görbékhez tartozó benzinek 35 összetétele a következő volt: „A" : 14% metil-terc.butil-éter és 86% szénhidrogén alapbenzin, amely 75 rész 86/88-as reformat és 11 rész izopentán-dús „előpárlat" elegye; 40 „B" : 16% etil-terc.butil-éter és 84% szénhidrogén alapbenzin, amely 75 rész 89/91-es reformat és 9 rész izopentán-dús „előpárlat" elegye; „C" : 16% 1+1 arányú metil-terc.butil-éter és etil-terc. -45 butil-éter elegy és 84% szénhidrogén alapbenzin, amely 70 rész 92/94-es reformat és 14 rész izopentán-dús „előpárlat" elegye. A görbék alapján nyilvánvaló, hogy az Rx—O—R 2 étert 50 tartalmazó benzinek kellő ólomérzékenységet mutatnak, következésképp a megfelelő oktánszámú benzinek kis ólom-tartalom esetén is előállíthatók. Ezt a megállapítást példázza a 2. ábra, ahol a 98 feletti (pontosan: 98,5) oktánszámú benzinek előállítási lehetőségét annak 55 tükrében ábrázoltuk, hogy a 88 és 94 közötti oktánszámú szénhidrogén alapanyagokból mennyi ólom (ólom-alkilát) és metil-terc.butil-éter egyidejű (kombinált) felhasználásával lehet 98,5 oktánszámú benzint előállítani. Megfigyelhető, hogy a szokásos oktánszámú 60 benzin-alapanyagok jelenlétében már viszonylag kis metil-terc.butil-éter koncentráció használatakor ólommentes, vagy kis ólomtartalmú, nagy-oktánszámú benzinek állíthatók elő. A találmány tárgya szikragyújtású motorokhoz ked-65 vező égési és felhasználási tulajdonságokkal rendelkező, 2
