DE1071867B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Brennstofföle mit verbesserten Verbrennungseigenschaften.

Der Ausdruck »Brennst off öl« umfaßt alle flüssigen Kohlenwasserstoffe, z. B. Gasöl, Destillatöl, die als Brennstoffe für Brenner und Öfen oder als Treibstoffe für Dieselmotoren Verwendung finden.

Es ist oft erforderlich, die Eigenschaften, insbesondere die Verbrennungseigenschaften, von Brennstoffölen zu verbessern. So hat sich z. B. besonders bei Dieselmotoren gezeigt, daß eine starke Rauchentwicklung in den Auspuffgasen auftritt, wenn man die Menge des eingespritzten Treibstoffes vergrößert, um die Leistung des Motors zu erhöhen. Diese Erscheinung ist auf die unvollständige Verbrennung des Treibstoffes zurückzuführen, wenn eine gewisse Menge des eingespritzten Treibstoffes vergrößert wird. Als Folge davon ist die dadurch erzielte Erhöhung der Leistung durchaus nicht proportional dem Mehrbetrag an eingespritztem Brennstoff und mithin der höheren spezifischen Verbrennung. Außerdem führt dieser erhöhte Verbrauch zur Bildung von Abscheidungen in den Verbrennungskammern und auf den Kolben und damit zur Verminderung der Leistung und des Wirkungsgrades des Motors.

Es ist bekannt, Motortreibstoffen im Siedebereich des Benzins ein Schmieröl zuzusetzen, welches ein öllöshches Sulfonat eines Metalls der GruppeII des Periodischen Systems enthält. Dieser Zusatz hat jedoch nur den Zweck, die Bildung von Niederschlägen auf den Maschinenteilen zu verhindern und damit zur Reinhaltung des Motors beizutragen. Auf die Rauchbildung kann er sich nicht auswirken, weil Motortreibstoffe im Siedebereich des Benzins keinen Rauch entwickeln.

Es ist ferner bekannt, schwefelreichen Dieseltreibstoffen zur Unterdrückung der durch die Verbrennungsprodukte des Schwefels verursachten Korrosion ein Erdalkalisalz der Benzolsulfonsäure zuzusetzen.

Schließlich ist auch der Zusatz von Bleisulfonaten als Oxydationsschutzmittel zu Motortreibstoffen bekannt.

Es wurde nun gefunden, daß man die Eigenschaften des Brennstofföles insbesondere hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften verbessern kann, indem man dem Öl zwei oder mehrere Sulfonate verschiedener Metalle zusetzt.

Das erfindungsgemäße ölgemisch besteht aus einem Brennstofföl und einer geringen Menge von zwei oder mehreren Sulfonaten von Metallen der Gruppen II, IV, V, VIb oder VIII des Periodischen Systems. Das erfmdungsgemäße ölgemisch kann Sulfonate verschiedener Metalle der gleichen Gruppe enthalten. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn das Gemisch Sulfonate von Zinn und Blei enthält.

Die erfindungsgemäß verwendeten Metallsulfonate sind vorzugsweise Metallsalze von Säuren, die durch Sulfonieren,von Weißölen, öligen Fraktionen oder synthe-

Heizöl bzw. Treibstoff

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N. J. (V.St.A.)

Vertreter : E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,
und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,
Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 26. Februar 1958

Raymond Gay,
Notre-Dame-de-Gravenchon, Seine-Maritime,
und Emmanuel Siganos, Martigues₁ Bouches-du-Rhöne (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden

tischen alkylaromatischen Verbindungen erhalten werden. Diese Sulfonsäuren besitzen ein Molekulargewicht von mehr als 400, und die von ihnen abgeleiteten Metallsulfonate sind leicht löslich in Öl und besonders unlöslich in Wasser.

Erfindungsgemäß beträgt die Menge eines jeden dem Brennstofföl zuzusetzenden Sulfonates vorzugsweise 0,05 bis 1, insbesondere 0,1 bis 0,5 mg-Atom Metall je kg Öl.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt man ein Gemisch der Metallsulfonate her und setzt dieses dem Brennstofföl zu. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Gemisch der beiden Sulfonate aus 80 bis 20% des einen und 20 bis 80/% des anderen Sulfonates.

Die folgenden Beispiele erläutern die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Sulfonatgemische, insbesondere auf die Herabsetzung der Rauchzahl.

Beispiel 1

Es wurden Versuche mit einem Dieselmotor der Firma General Motors (G. M. 371) durchgeführt, der die folgenden Kennwerte besaß:

Anzahl der Zylinder 3

Weite ..' 108 mm

Hub < 127 mm

Zylinderinhalt 3474 ecm

Wassertemperatur, ^cC 80

Öltemperatur, ⁰C 107

Geschwindigkeit 1200 U/min

909 690/526

Die Messung des Rauchs in den Auspuffgasen wurde mit dem unter dem Namen »Von Brand Smokemeter* bekannten Rauchanzeiger ausgeführt. Mit dieser Vorrichtung kann man in den Auspuffgasen enthaltenen Rauch messen, indem man die Gase durch einen sich mit konstanter Geschwindigkeit abwickelnden Papierschirm leitet. Die Intensität des hierbei erhaltenen Fleckes wird durch Interpolieren zwischen zwei Vergleichsproben (einer weißen und einer schwarzen) gemessen, und diese Bestimmung wird entweder durch Vergleich mit einer Normskala oder genauer durch Messung der prozentualen Menge an reflektiertem Licht mit Hilfe eines Photoreflektometers ausgeführt.

Die Dieselmaschine wurde mit einer bestimmten Leistung betrieben, wobei sie einmal mit dem Gasöl allein und ein anderes Mal mit einem einen Zusatz enthaltenden Gasöl gespeist wurde. Es wurden die folgenden Größen gemessen:

I = Rauchzahl.

C = Verbrauch in 1/Stunde.

C₈ = Spezifischer Verbrauch in g/PS/Std.

T = Mittlere Temperatur der Auspuffgase in ° C

Das Gasöl besaß die folgenden Kennwerte:

Dichte bei 15° C 0,857

Engler-Viskosität bei 20° C 1,43

Schwefelgehalt, Gewichtsprozent 1

Cetanzahl 48

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

			Gasöl +	Gasöl -(-	Gasöl + Gemisch
Zinn-	Blei-	von Zinn-
Lei stung, PS	Gemes sene Werte	Gasöl allein	sulfonat (0,5 mg- AtomSn	sulfonat (0,5 mg- AtomPb	und Blei- sulfonat (0,25 mg- Atom Sn
je kg Gasöl)	je kg Gasöl)	und 0,25 mg- Atom Pb je kg Gasöl)
I	3,5	3	2,5	1,75
42 -		C T	10,14 242	10,09 237	10,04 237	10,03 238
Cs	207,9	205,2	205,6	205,5
I	3,5	3	2,5	2
45 ·		C T	10,82 258	10,69 245	10,76 256	10,30 255
Cs	206,7	204,2	205,5	196
I	4	3	3	2,5
48 ·		C T	11,52 237	11,30 269	11,38 268	11,20 268
Cs	206,2	202,3	203,8	201
I	4,5	3,5	3,5
51 <		C T Cs	12,24 288 208	11,86 285 201,6	12,02 285 202,7		. 3
I	5	4	4	3,5
54 <		C	12,7	12,44	12,5	12,40
T	296	291	293	292
Cs	201,9	197,8	199,05	198
I	5,5	4,5	4,5
55,8 <		C T Cs	13,13 307 202,2	12,92 303 199	12,91 304 198,9		. 3,75

In der Zeichnung ist die Beziehung zwischen der Rauchzahl (Ordinate) und der Leistung in PS (Abszisse) dargestellt. Die Kurven zeigen die gewonnenen Werte bei Speisung des Motors mit den folgenden Treibstoffen:

Kurve 1 ... Gasöl allein.

Kurve 2 ... Gasöl + Zinnsulionat.

Kurve 3 ... Gasöl + Bleisulfonat.

Kurve 4 ... Gasöl 4- Gemisch von Zinn-und Bleisulfonat.

Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß für einen gegebenen Schwellenwert der Rauchzahl (z. B. einer Rauchzahl von 3,5) eine Zunahme der Leistung von 45 auf 54 PS, d. h. um etwa 20 °/₀, stattfindet, wenn man erfindungsgemäß ein Gemisch von Zinn- und Bleisulfonat verwendet, während bei einem Zusatz von Bleisulfonat oder Zinnsulfonat allein die Leistungszunahme beträchtlich geringer ist, indem die Leistung nur von 45 auf 51 PS ansteigt.

Beispiel 2

Weitere Versuche wurden mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Gasöl für sich allein sowie mit einem Zusatz von Bleisulfonat und mit einem Zusatz eines Gemisches von Bleisulfonat und Zinnsulfonat gemäß der Erfindung durchgeführt.

Diese Prüfungen wurden mit einem Petter-Motor nach der in der Zeitschrift »Journal of the Institute of Petroleum«, September 1953, beschriebenen Methode ausgeführt.

Die Prüf bedingungen waren die folgenden:

Geschwindigkeit 1500 U/min

Eintrittstemperatur des Erdöls, °C... 78 ± 2 Austrittstemperatur des Erdöls, °C... 85 ± 1 Temperatur des Kurbelkastenöls, °C.. 55 ± 1

Voreilung der Einspritzung 21°

Versuchsdauer, Stunden 120

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Einritzen der

Krone

Innenseite des

Kolbens

Kolbeneinlagen..
Kolbenseitenwand vor dem

Waschen

Kolbenseitenwand nach dem

. Waschen

Schlamm: Allgemeine Teile ...

Gasöl
allein

7,4

22,5
52,1

1,97

0,25
41,5

Gasöl + Bleisulfonat (0,5 mg-Atom

Pb je kg Gasöl)

3,6

15,0 27,5

4,3

0,7 23,0

Gasöl -f- Gemisch

von Zinn- und Bleisulfat (0,25 mg-Atom

Pb und 0,25 mg-Atom Sn je kg Gasöl)

2,6

7,5 23,7

0,9 0

29,6

Wenn das Gemisch von Zinn- und Bleisulfonat zu dem Gasöl zugesetzt wurde, machte sich eine Abnahme der Rauchbildung in den Auspuffgasen bemerkbar, und die Maschine war viel sauberer, was besonders auf das Ein-

Claims (6)

1 spritzensystem und insbesondere auf die Einspritznadel zutraf. Patentansprüche:

1. Heizöl bzw. Treibstoff, gekennzeichnet durch S einen geringen Zusatz von zwei oder mehreren Sulfonaten von Metallen der Gruppen II, IV, V, VIb oder VIII des Periodischen Systems.

2. Heizöl bzw. Treibstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsulfonate in Mengen von 0,05 bis 1 mg-Atom Metall je kg Öl darin enthalten sind.

3. Heizöl bzw. Treibstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsulfonate in Mengen von 0,1 bis 0,5 mg-Atom Metall je kg Öl darin enthalten sind.

4. Heizöl bzw. Treibstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Metallsulfonate entweder Zinnsulfonat oder Bleisulfonat ist. '

5. Heizöl bzw. Treibstoff nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Gemisch von Blei- und Zinnsulfonat.

6. Heizöl bzw. Treibstoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus zwei Metallsulfonaten im Mengenverhältnis von 80 bis 20 °/₀ an dem einen Sulfonat und 20 bis 80 °/₀ an dem anderen Sulfonat besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 950 971;
französische Patentschriften Nr. 965 315, 1 031 152.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen