DE1128701B

DE1128701B - Motor fuel based on catalytic reformate

Info

Publication number: DE1128701B
Application number: DEE17702A
Authority: DE
Inventors: Herbert Brockhaus; Dr Fritjof Schmeling
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1959-05-30
Filing date: 1959-05-30
Publication date: 1962-04-26

Description

Motorkraftstoff auf der Grundlage von katalytischem Reformat . Benzinfraktionen von niedriger Oktanzahl werden durch katalytische Reformierung in Produkte höherer Oktanzahl übergeführt.Motor fuel based on catalytic reformate. Petrol fractions low octane ratings become higher through catalytic reforming into products Octane number converted.

Bei der Verwendung von katalytischem Reformat als Motorkraftstoff macht sich eine motorische Erscheinung merkbar, die als Oktanabwertung, richtiger Oktanzahlabwertung, bezeichnet wird. Die Oktanzahlabwertung stellt die Differenz zwischen Research-Oktanzahl und Straßen-Oktanzahl dar (R O Z-S O Z). Die R O Z wird im stationären CFR-Motor nach der ASTM-Methode D 908/51, die S O Z in einem handelsüblichen Personenwagen nach der modifizierten Uniontown-Methode bestimmt.When using catalytic reformate as engine fuel a motor phenomenon becomes noticeable as an octane depreciation, more correct Octane devaluation, is designated. The octane rating is the difference between research octane number and street octane number (R O Z-S O Z). The R O Z will in the stationary CFR engine according to the ASTM method D 908/51, the S O Z in a commercially available Passenger cars determined using the modified Uniontown method.

Die Erscheinung der Oktanzahlabwertung besteht darin, daß ein katalytisches Reformat als Motorkraftstoff beim Beschleunigen des Kraftwagens zum Klopfen neigt. Dieses Verhalten des Reformats war zunächst nicht ohne weiteres verständlich, weil es eine ausreichende CFR-Research-Oktanzahl besitzt.The phenomenon of octane devaluation is that a catalytic Reformat as a motor fuel when accelerating the motor vehicle tends to knock. This behavior of the Reformate was not immediately understandable because it has a sufficient CFR research octane rating.

Untersuchungen haben zu der Feststellung geführt, daß eine ungleichmäßige Verteilung der Oktanzahl über den Siedebereich des Reformats die Ursache für dieses Verhalten ist. Diese ungleichmäßige Verteilung der Oktanzahl ist für katalytische Reformate charakteristisch, wobei deren unter etwa 100°C siedende Anteile eine ROZ etwa zwischen 70 und 80 und deren über etwa 100°C siedende Anteile eine ROZ von 100 und mehr besitzen. Beim Beschleunigen des Kraftwagens gelangt nun vorwiegend der niedersiedende, d. h. niederoktanige Anteil des Kraftstoffs in die Motorenzylinder und kann dort beträchtliches Klopfen bewirken.Investigations have led to the finding that an uneven Distribution of the octane number over the boiling range of the reformate is the cause of this Behavior is. This uneven distribution of the octane number is for catalytic Characteristic reformates, with their portions boiling below about 100 ° C one RON between about 70 and 80 and their portions boiling above about 100 ° C an RON of Own 100 and more. When accelerating the motor vehicle now predominantly arrives the low boiling one, d. H. low octane percentage of fuel in the engine cylinders and can cause considerable knocking there.

Ein gutes, klopffreies Straßenverhalten wird nur durch ein möglichst gleichmäßiges Oktanzahlniveau gewährleistet. Der Beseitigung der Oktanzahlabwertung und damit dem Ausgleich der Oktanzahlverteilung dient vorliegende Erfindung.A good, knock-free road behavior is only possible through a Uniform octane level guaranteed. The elimination of the octane rating The present invention serves to balance the octane number distribution.

Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde Die sehr hohe Oktanzahl des katalytischen Reformau, besonders der Fraktion des oberen Siedebereichs (Rückstandsfraktion), kommt bei der Beschleunigung und somit bei der Messung nach der modifizierten Uniontown-Methode nicht zum Tragen. Dagegen wird durch die sie Research-Oktanzahl, die als Basis zur Klopffestigkeitsbeurteilung von Kraftstoffen benutzt wird, stark beeinflußt. Das Ziel der Erfindung liegt darin, die Höhe der zur Klopffestigkeitsbeurteilung dienenden Research-Oktanzahl durch Herabsetzung der Klopffestigkeit der schwerflüchtigen Anteile des katalytischen Reformats abzusenken und außerdem das Straßenverhalten des Kraftstoffs zu verbessern.The invention is based on the following considerations: The very high Octane number of the catalytic reformau, especially the fraction of the upper boiling range (Residue fraction), comes after the acceleration and thus during the measurement the modified Uniontown method does not apply. On the other hand, through them Research octane number, which is used as the basis for assessing the knock resistance of fuels is strongly influenced. The aim of the invention is to reduce the amount of Research octane number used to assess knock resistance by reducing it reduce the knock resistance of the non-volatile components of the catalytic reformate and also to improve the road performance of the fuel.

Zur Verbesserung des motorischen Verhaltens von katalytischem Reformat liegt der Zusatz von niedersiedenden hochoktanigen Produkten nahe. Die Gewinnung solcher Produkte ist jedoch an das Vorhandensein einer Crackanlage in der Raffinerie bzw. von Anlagen zur Isomerisation, Alkylierung oder Polymerisation gasförmiger Kohlenwasserstoffe gebunden, die beim Cracken von im Gasölbereich siedenden Fraktionen entstehen.To improve the motor behavior of catalytic reformate the addition of low-boiling high-octane products is obvious. The extraction however, such products is due to the presence of a cracking unit in the refinery or from plants for isomerization, alkylation or polymerization of gaseous Bound hydrocarbons that are produced during the cracking of fractions boiling in the gas oil range develop.

Neue Raffinerien werden vielfach ohne Crackanlagen erstellt, weil die Ausgangsstoffe für Crackprozesse, nämlich Fraktionen vom Gasölcharakter, nicht mehr zur Erzeugung von Motorkraftstoff durch Cracken zur Verfügung stehen, sondern als solche zur Verwendung als Dieselkraftstoff oder Heizöl eingesetzt werden. Für derartige Raffinerien besteht also nicht mehr die Möglichkeit, die Oktanzahl katalytischer Reformate durch niedersiedende hochoktanige Produkte zu erhöhen.New refineries are often built without cracking plants because the starting materials for cracking processes, namely fractions of gas oil character, are not but more are available for the production of engine fuel by cracking are used as such for use as diesel fuel or heating oil. For Such refineries are no longer able to make the octane rating more catalytic Increase reformates with low-boiling high-octane products.

Wenn kein niedersiedendes hochoktaniges Benzin aus Crack-, Isomerisationsverfahren usw. zur Verfügung steht, könnte man an sich auf Motorenbenzol zurückgreifen; bekanntlich ist nun aber Motorenbenzol nur in beschränkten Mengen verfügbar, da seine Erzeugung weitgehend von der Stahlproduktion des betreffenden Landes abhängig ist. Mithin besteht ein Bedürfnis nach andergearteten Mischkomponenten zur Verminderung der Oktanzahlabwertung, die in Raffinerien zur Verfügung stehen.If not a low-boiling, high-octane gasoline from cracking, isomerization processes etc. is available, one could actually fall back on motor benzene; as is well known But motor benzene is now only available in limited quantities because of its production is largely dependent on the steel production of the country concerned. So there is a need for other types of mixing components to reduce the Octane devaluation available in refineries.

Es wurde nun gefunden, daß die Oktanzahlabwertung von katalytischem Reformat vermindert wird, wenn dieses etwa 2 - bis 20 -Volumprozent, bezogen auf den Gesamtkraftstoff, hochsiedendes niedrigoktanigesDestillatbenzin(Schwerbenzin)enthält, dessen Siedebereich zwischen etwa 80 .und 200°C, vorzugsweise zwischen etwa 140 und 180°C liegt.It has now been found that the octane rating of catalytic Reformat is reduced when this is about 2 to 20 percent by volume, based on contains the total fuel, high-boiling, low-octane distillate gasoline (heavy gasoline), its boiling range between about 80 and 200 ° C, preferably between about 140 and 180 ° C.

Es ist durchaus überraschend, daß es auf diesem Wege gelingt, eine Vernünderung der Oktanzahlabwertung zu erreichen.It is quite surprising that one succeeds in this way To achieve a reduction in the octane rating.

Vorzugsweise verwendet man ein Schwerbenzin, das möglichst arm an Schwefelverbindungen ist; zu diesem Zweck wird das Schwerbenzin z. B. gesüßt oder anderweitig nachbehandelt.It is preferable to use a heavy fuel that is as poor as possible Is sulfur compounds; for this purpose the heavy fuel z. B. sweetened or otherwise post-treated.

In folgendem werden die Eigenschaften eines gesüßten Destillatschwerbenzins aus Aramco-Rohöl mitgeteilt Dichte bei 150C . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,770 ASTM-Destillation: S. B. ................... ..... 140°C 10-Volumprozent-Punkt . . . . . . . . 153'C 50-Volumprozent-Punkt . . . . . . . . 164'C 90-Volumprozent-Punkt ........ 176°C S. E. ......................... 183°C ROZ ......................... 22 Wenn man 4 Volumprozent dieses Schwerbenzins einem katalytischen Reformat zusetzt, wird die ROZ der Rückstandsfraktion des Reformats von 110 auf 97 bis 98 und damit auf den Durchschnitt der ROZ des gesamten Kraftstoffs herabgesetzt.The following are the properties of a sweetened distillate tariff from Aramco crude oil communicated density at 150C. . . . . . . . . . . . . . . . . 0.770 ASTM distillation: S. B. ................... ..... 140 ° C 10 volume percentage point. . . . . . . . 153'C 50 volume percentage point. . . . . . . . 164'C 90 volume percentage point ........ 176 ° C SE ......................... 183 ° C RON ......... ................ 22 If you add 4 percent by volume of this heavy gasoline to a catalytic reformate, the RON of the residue fraction of the reformate is from 110 to 97 to 98 and thus reduced to the average of the RON of the total fuel.

Die Wirkung ist noch vorteilhafter, wenn neben Schwerbenzin noch Motorenbenzol oder Butan zugesetzt wird; die Oktanzahlabwertung wird dann unter Umständen negativ d. h. zu einer Oktanzahlaufwertung, die sich darin zeigt, daß jetzt die SOZ höher liegt als die ROZ.The effect is even more beneficial if, in addition to heavy fuel, motor benzene is also used or butane is added; the octane rating may then be negative d. H. to an octane revaluation, which is reflected in the fact that the SCO is now higher lies than the RON.

Für die Versuche, die in Tabelle I mitgeteilt sind, werden durchweg die SOZ und die Oktanzahlabwertung an dem Klopfverhalten beim Modified Uniontown-Test in einem Mercedes-Benz 190 (Verdichtung 1 :8,75) als einem typischen Vertreter für deutsche Kraftwagen, welche mit Premium-Kraftstoff betrieben werden, beurteilt. Tabelle I Wirkung von Schwerbenzin auf die Oktanzahl- abwertung Bestandteile in Volumprozent Ver- I Destil- 1 i Ab, such _i lat- I Mo- ROZ SOZ wertung Nr. Rmatr schwer- Butan toren benzin f benzol imMercedes-Benz190 1 100 - - - 99,2 97,8 1,4 2 96 4 - - 97,3 96,5 0,8 3 90 10 - - 94,5 95,8 -1,3 4 90 4 6 - 96,9 97,4 -0,5 5 84 4 4 8 97,7 98,4 -0,7 6 96 - 4 - 98,6 98,2 1 0,4 Die Eigenschaften des verwendeten Reformats sind folgende: Dichte bei 15°C . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,777 ASTM-Destillation S. B.-:........................ 35°C 5-Volumprozent-Punkt ........ 47°C 50-Volumprozent-Punkt ........ 109°C 95-Volumprozent-Punkt . . . . . . . . 148'C S. E. ......................... 160°C ROZ ......................... 99,3 Als Schwerbenzin diente das obenerwähnte, aus Aramco-Rohöl erhaltene Destillatschwerbenzin.For the tests reported in Table I, the SOZ and the octane rating of the knocking behavior in the Modified Uniontown test in a Mercedes-Benz 190 (compression 1: 8.75) are used as a typical representative for German vehicles with Premium fuel operated is judged. Table I. Effect of heavy gasoline on the octane number devaluation Components in percent by volume Ver I Destil- 1 i Away, such _i lat- I Mo- ROZ SOZ rating No. Rmatr heavy-butane gates petrol f benzol in the Mercedes-Benz 190 1 100 - - - 99.2 97.8 1.4 2 96 4 - - 97.3 96.5 0.8 3 90 10 - - 94.5 95.8 -1.3 4 90 4 6 - 96.9 97.4 -0.5 5 84 4 4 8 97.7 98.4 -0.7 6 96 - 4 - 98.6 98.2 1 0.4 The properties of the reformate used are as follows: Density at 15 ° C. . . . . . . . . . . . . . . . . 0.777 ASTM distillation SB -: ........................ 35 ° C 5 volume percentage point ........ 47 ° C 50 volume percentage point ........ 109 ° C 95 volume percentage point. . . . . . . . 148'C SE ......................... 160 ° C RON ................. ........ 99.3 The above-mentioned distillate gasoline obtained from Aramco crude oil was used as the heavy gasoline.

Aus den Versuchen der Tabelle I geht die oktanzahlaufweriende Wirkung des hochsiedenden Benzinzusatzes deutlich hervor; diese Wirkung wird durch zusätzliche Beimischung von hochoktanigen Produkten, wie Butan und bzw. oder Motorenbenzol, verstärkt. Ein Zusatz von 10 Volumprozent Destillatschwerbenzin gemäß Versuch 3 zeitigt bereits eine negative Abwertung, d. h. Aufwertung.From the experiments in Table I, the octane increasing effect comes out the high-boiling gasoline additive clearly stands out; this effect is enhanced by additional Adding high-octane products such as butane and / or motor benzene, reinforced. An addition of 10 percent by volume of distillate heavy spirit according to experiment 3 already results in a negative devaluation, i.e. H. Appreciation.

Höhere Zusätze von Schwerbenzin sind besonders für normalen Kraftstoff (Regelkraftstoff) von Bedeutung, weil man dann gleichzeitig beträchtliche Mengen von Destillatleichtbenzin mitverwenden kann, für das augenblicklich in vielen Ländern kein Absatz besteht. Das Destillatleichtbenzin hat einen Siedebereich bis 120°C.Higher additions of heavy gasoline are especially useful for normal fuel (Regular fuel) is important because you can then use considerable amounts at the same time of distilled light gasoline can be used for that instantly in many countries there is no paragraph. The distillate gasoline has a boiling range of up to 120 ° C.

Ein Beispiel für einen Kraftstoff, dessen Mischkomponenten das oben aufgeführte Reformat, ein Destillatleichtbenzin der ROZ 65 und das oben aufgeführte Destillatschwerbenzin sind, ist in Tabelle II gezeigt. Sowohl das Leichtbenzin als auch das Schwerbenzin stammen aus Aramco-Rohöl. Tabelle II Zusammensetzung: Reformat (ROZ 99,2) ....... 50 Volumprozent Leichtbenzin (ROZ 65) ...... 30 Volumprozent Schwerbenzin (ROZ 22) ..... 20 Volumprozent Eigenschaften d15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,738 Grund-ROZ ..................... 77,5 ROZ -f- 0,039 Volumprozent Tetraäthylblei .................. 88 SOZ + 0,039 Volumprozent Tetraäthylblei .................. 87 Abwertung im Ford 15 M . . . . . . . . . 1 Für diesen Versuch wurde ein Ford 15 M mit Verdichtung 1 : 8,0 als Meßgerät, wie er in Deutschland gebräuchlich ist, benutzt.An example of a fuel whose blending components are the reformate listed above, a distillate light gasoline of RON 65 and the distillate light gasoline listed above is shown in Table II. Both the light gasoline and the heavy gasoline come from Aramco crude oil. Table II Composition: reformate (RON 99.2) ....... 50 percent by volume light petrol (65 RON) ...... 30 percent by volume heavy petrol (22 RON) ..... 20 percent by volume Properties d15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.738 RON basic ..................... 77.5 RON -f- 0.039 percent by volume tetraethyl lead ............... ... 88 SOZ + 0.039 percent by volume tetraethyl lead .................. 87 Devaluation in the Ford 15 M. . . . . . . . . 1 For this experiment, a Ford 15 M with a compression ratio of 1: 8.0 was used as the measuring device, as is common in Germany.

Dieser Regelkraftstoff geht zu 30,5 Volumprozent bis 70°C und zu 52 Volumprozent bis 100°C über. Der Zusatz von Schwerbenzin mit niederer ROZ, insbesondere aus paraffinischem Rohöl, im Sinne der Erfindung beträgt, wie oben angegeben ist, etwa 2 bis 20 _beträgt, bezogen auf den Gesamtkraftstoff; niedrigere Zusatzmengen finden bei Premium-Kraftstoff, höhere bei Regelkraftstoff, namentlich wenn dieser größere Mengen Destillatleichtbenzin enthält, Anwendung.This standard fuel goes to 30.5 percent by volume up to 70 ° C and 52 Percentage by volume up to 100 ° C above. The addition of heavy fuel with a lower RON, in particular from paraffinic crude oil, within the meaning of the invention, as stated above, is about 2 to 20 _, based on the total fuel; lower additional amounts found with premium fuel, higher with regular fuel, especially if this contains large amounts of light spirits, application.

Leichtbenzin wird als Mischkomponente in Mengen bis zu etwa 30 Volumprozent benutzt. Das hochsiedende niedrigoktanige Destillatbenzin ist, wie gezeigt wurde, ein brauchbares Mittel zur Verminderung der Oktanzahlabwertung, besonders für Raffinerien ohne Crackanlagen, Dampfcracker, Alkylierungs- und Isomerisationsanlagen, aber auch bei Gegenwart niedrigsiedender hochoktaniger Kohlenwasserstoffe, wie Butan, Benzol, Isoparaffine und Olefine.Light petrol is used as a mixed component in amounts of up to about 30 percent by volume used. The high boiling low octane distillate gasoline is how has been shown to be a useful means of reducing octane degradation, especially for refineries without cracking plants, steam crackers, alkylation and isomerization plants, but also in the presence of low-boiling high-octane hydrocarbons such as butane, Benzene, isoparaffins and olefins.

Die beim Zumischen des Schwerbenzins eintretende geringe Senkung der ROZ und SOZ kann durch schärferes Reformieren ausgeglichen werden. Bei Einhaltung schärferer Reformierungsbedingungen (höhere Drücke und Temperaturen, längere Reaktionsdauer) wird die ROZ der Rückstandsfraktion des Reformats nicht nennenswert erhöht; dies wirkt sich im wesentlichen nur in einer Erhöhung der Oktanzahl der niedrigersiedenden Anteile aus.The slight reduction in the RON and SCO can be balanced out by sharper reforming. With compliance stricter reforming conditions (higher pressures and temperatures, longer reaction times) the RON of the residue fraction of the reformate is not significantly increased; this acts essentially only in an increase in the octane number of the lower boiling point Shares from.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Catalytic based motor fuel Reformat, characterized in that it is based on about 2 to 20 percent by volume on the total fuel, high-boiling, low-octane distillate gasoline (heavy gasoline) in the boiling range from about 80 to 200 ° C, in particular from paraffinic crude oil.

2. Motor fuel according to claim 1, characterized in that a premium fuel lower, a regular fuel contains higher additional amounts of heavy fuel.

3. Motor fuel according to claims 1 and 2, characterized in that the heavy fuel does not contains substantial amounts of sulfur compounds.

4. Motor fuel according to the Claims 1 to 3, characterized in that this also low-boiling contains high-octane hydrocarbons such as butane, benzene, isoparaffins and olefins.

5. Motor fuel according to claims 1 to 4, characterized in that it also contains a light distillate gasoline, preferably in an amount of up to 30 percent by volume of the total fuel. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1032 025, 1019 504, 1057384.