168072. lajstromszámú szabadalom • Környezeti szennyeződést csökkentő, nagyteljesítményű üzemanyagkompozició szikrakgyújtású motorokhoz
168072 3 4 ólom-tetraetil helyett az ólomtetrametil felhasználásával is csak részben lehet segíteni. Az ólomalkilát részleges-, sőt teljes elhagyása pedig ezen „oktánszám-lyukat" az eredeti szénhidrogén összetevők által képviselt értékre növeli. A kőolajfeldolgozási technológia másodlagos eljárásaival előállított szénhidra- 5 gén komponensek (izopentán, alkilátok, aromások és hasonlók) bekeverési lehetősége gazdasági, vagy műszaki okból meglehetősen korlátozott, így gyakorlati tény, hogy a világszerte forgalomban levő „márkás" benzinek „RON/100 °C" értéke 6-18 10 egységgel kisebb a benzin egészének oktánszámánál. Ez a tény pedig nyilvánvaló összefüggésben van az előnytelen gyorsítási- és égési jellemzőkkel, valamint a környezetet szennyező kipufogógáz-emisszió összetételével. 15 Régóta ismert egyes alkoholok, mint pl. az etanol, vagy metanol 10-40%-ban történő felhasználása a szénhidrogén alapú motorhajtóanyaghoz, ami az oktánszámnövelés és oktánszámeloszlás szempontjából valóban előnyös hatású; e kompozíciók előnytelen 20 vízérzékenysége és kedvezőtlen ólomérzékenysége azonban a gyakorlati felhasználás elterjedését nehezíti, sőt esetenként ki is zárja. Jóval kedvezőbb és minőségi hiányt pótló az olyan üzemanyag-kompozíció, amelyet a MA-2505 alap- 25 számú találmányi bejelentésünkben írtunk le és amely a szénhidrogén összetevők mellett RÍ —0—R2 típusú étert és legfeljebb 0,5 g. Pb/kg-nak megfelelő ólmot tartalmaz anélkül, hogy az imént felsorolt jelenségek előadódnának. 30 Találmányunk célja a szikragyújtású (Otto) motorok hajtóanyagául szolgáló ólommentes, vagy kis ólomtartalmú üzemanyag-kompozíció létrehozása, amely — amellett, hogy kellő kompressziótűrésű — rendkívül kedvező oktánszám-eloszlású, ennek folytán a világpiacon forgalomba hozott benzineknél jóval előnyösebb gyorsítási, égési és felhasználási tulajdonságokkal rendelkezik és használata mellett - a tisztán szénhidrogén alapú benzinekhez képest — jóval kisebb .~ mértékű környezeti szennyeződés jön létre. Vizsgálataink során arra a meglepően kedvező eredményre jutottunk, hogy az R]— 0— R2 típusú éter, ahol Rj = metil-, vagy etil-gyök és R2 = terc.butil-gyök, valamint alifás C4 -alkohol, mint sec- 45 butanol, izobutanol és terc.butanol keverékei, a benzinek szénhidrogén alapanyagaival megfelelő arányban elegyítve, hordozói mindazoknak az előnyös tulajdonságoknak, amelyek a motorbenzineket oktánszám, oktánszám-eloszlás, gyorsítási készség, teljesít- 50 menyi szint szempontjából korszerűvé és teljes értékűvé teszik. E kompozíciók egyidejűleg - bármely hátrányos tulajdonság, pl. vízérzékenység nélkül — lehetővé teszik kis ólomtartalmú, vagy ólommentes benzin 55 előállítását úgy, hogy a környezeti szennyeződést okozó káros emissziós összetevők mennyisége is jelentősen csökken. További meglepő és nagyfontosságú kutatási eredményünk, hogy az R, -0-R2 típusú éter és C4 -alkoholok elegyének felhasználása- 60 kor az oktánszám—növelő hatásosság terén szinergetikus jelenséget is kimutattunk, ami a találmányunk tárgya szerinti benzinek előállítását különösen gazdaságossá teszi. Ezen előnyös hatások a metil-terc.butil-éter, vagy 65 etil-terc.-butil-éter és a C4 -alkoholok elegyének azon tulajdonságaiból következnek, hogy egyrészt rendkívül nagy (120-140, ill. 105-115) oktánszámú- és, mint benzinkomponens, igen kedvező forráspontú (55-75, ill. 80-110 °C) vegyületek, ezáltal gyakorlatilag teljes egészében kiküszöbölik azt az „oktánszámlyuk"-at, amely általában a motorbenzinek legfőbb minőségi hiányossága; másrészt — oxigén tartalmú vegyületek lévén - égést javító hatásuk jelenlétük arányát meghaladó mértékben érvényesül elsősorban a CO emisszió redukálása terén anélkül, hogy az ólom-aíkilát csökkentésének, vagy teljes elhagyásának ismert hátrányos következményei érvényesülhetnének. A 98-as, illetve 92-es oktánszámú benzinek egyik szokásos előállítási gyakorlata, hogy 92/94, ill. 86/88 oktánszámú un. reformat alapanyagot elegyítenek alacsony forráspont-tartományú, viszonylag nagy oktánszámú és kedvező ólom-érzékenységű szénhidrogén alapanyagokkal, mint izopentán-dús párlatok, izopentán-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-alkilátot adva érik el szokásosan a 98, illetve 92 feletti oktánszámot. Ilyen benzinek szénhidrogén alapanyagának egyik tipikus előállítási lehetősége: 92/94 oktánszámú, illetve 86/88 oktánszámú reformat benzin elegyítése ízopentándús (legalább 50% izopentánt tartalmazó) ún. „előpárlat"tal, hozzávetőlegesen 70:30 keverési arány mellett. Elsőnek azt vizsgáltuk, hogy az „előpárlat" 50%-ának metil-terc.butil-éter és sec.butanol különböző arányú keverékeivel történő helyettesítése milyen oktánszámnövelő hatást eredményez. Az 1. ábra függőleges tengelyén az oktánszámnövekedést (RON +), a vízszintes tengelyén az összességében 15% sec.butanol és metil-terc.butil-éter különböző keverési arányait tüntettük fel. Az „A"-val jelzett görbe a 92/94-es, a „B"-vel jelzett görbe pedig a 86/88-as reformat benzin felhasználásánál előálló oktánszámnövekedést ábrázolja. Mindkét * benzinnél egyértelműen megmutatkozik a szinergetikus hatás, vagyis az, hogy a kisebb oktánszámú sec.butanolnak a nagyobb oktánszámú metil-terc.butil-éterrel képzett keverékei jobban növelik a benzinek oktánszámát, mint az az összetételi arányból következnék. Az 1. táblázatban ugyanezen kompozíciók oktánszám-értékei (RON) mellett, a 100 C°-ig átdesztilláló frakciók oktánszámát - RON/100 -, valamint a két érték különbségét (AR/100 °C) is feltüntettük. Az oktánszám forrásponttól függő eloszlásának még plasztikusabb ábrázolása végett a 100 C°-ig terjedő frakciót további két frakcióra: 80 C°-ig forró és 80-100 °C közöttire bontottuk és ezek oktánszámértékeit -RON/80, ill. RON/80-100 - is megvizsgáltuk. Az 1. táblázat adataiból egyértelműen megállapítható, hogy csupán a C4-alkohol 4- Rj -0-R 2 éter kombinációit tartalmazó benzinek biztosítanak közel teljesen egyenletes, a forrásponttól független oktánszámeloszlást, míg a tisztán szénhidrogén-alapú benzinek nagyobb-, a csupán R\— O— R2 étert tartalmazó kompozíció pedig — e téren előálló — kisebb hiányosságokat mutatnak. 1
