柴油燃料的冷流響應的製作方法

2023-10-11 23:00:14 5

專利名稱：：柴油燃料的冷流響應的製作方法
技術領域：
：本發明涉及維持和/或改善包括費託(FT)衍生燃料和CFPP添加劑的柴油燃料的冷流性質。
背景技術：
：在寒冷氣候中，柴油燃料的冷濾點(CFPP)(EN116)是非常重要的並且在各種標準例如歐洲柴油標準EN590中對其進行了規定，在所述歐洲柴油標準EN590中，與氣候相關的要求從例如德國這樣的國家的-20°CCFPP變化到分別例如葡萄牙這樣的國家的-10°C和例如希臘這樣的國家的_5°C。例如瑞士、芬蘭、瑞典、挪威和丹麥這樣的國家已採用了冬季CFPP範圍為-20°C(汽車(artic)級別0)_32°C(汽車級別2)的EN590汽車級別冷流要求。柴油燃料的冷流行為通常取決於它們的分子結構。燃料通常含有烴(包括正構石蠟(n-paraffin)、支化的或線型的烷烴、烯烴、芳烴)以及其它非極性化合物和極性化合物的混合物。在燃料中具有最低溶解度的直鏈烴趨向於在低於該燃料的濁點的低溫下離析為蠟。柴油的正構石蠟分布通常為C9-C28，儘管有時候碳鏈長度延伸到3539。隨著所述正烷烴分子鏈長的增加，其在低溫下在燃料中的溶解度下降且離析速率增加。低於燃料的濁點連續降低溫度時，這些蠟開始粘附在一起，形成最終阻止燃料流動的網絡，其中，所述燃料流動通過傾點試驗測定。而且，所形成的大的蠟片趨於堵塞柴油燃料過濾器並且阻礙了在低於燃料濁點的溫度下的發動機運行。該行為可使用實驗室試驗例如冷濾點(CFPP)試驗進行模擬。冷流添加劑例如基於乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的共聚物的加入趨於增強這些燃料的冷流特性。這些添加劑通過使蠟晶體的尺寸減小和改變蠟晶體的形狀而起作用。它們還降低了晶體粘附在一起以及形成凝膠的趨勢。流動改進劑對於具有低濃度的寬分布的蠟狀正構石蠟的燃料最有效，因為這樣的燃料中的晶體生長緩慢並且流動改進劑分子可有效地在緩慢生長著的蠟晶體上共結晶。當燃料冷卻至其濁點時，正構石蠟開始從燃料蠟離析。在進一步冷卻時，出現更多的蠟並且所述蠟加入到這些初始的晶體中。這些晶體快速生長到防止燃料流動的尺寸。流動改進劑起到當蠟形成時以如下方式改變所述蠟的作用成核調節添加劑組成，使得在燃料濁點下，可得到許多人工核，蠟晶體在所述人工核上生長。生長抑制在圍繞所述核生長晶體期間，添加劑分子還起到防止進一步生長的作用。全部這兩種效果聯合導致許多非常小的晶體的形成，而不是較少的較大晶體的形成。這些小晶體通過過濾器和/或在過濾器介質上形成滲透性濾餅，從而允許連續操作直至該燃料變熱並且蠟再次溶解。認為在其它因素中，如下因素影響燃料對流動改進添加劑的響應所形成的晶體的尺寸蠟沉析的速率蠟的碳數範圍分餾銳度蠟含量和類型清晰(sharply)分餾的窄餾分燃料趨向於對流動改進劑的響應較差，因為它們具有較高的蠟沉析速率。通常認為流動改進劑通過與正構石蠟分子共結晶來抑制蠟晶體生長，從而降低過濾器堵塞溫度。這暗示著在晶體生長速率和共結晶速率之間存在平衡。如果晶體生長速率慢，則流動改進劑具有更好的與生長著的蠟晶體共結晶的機會並且抑制其生長。如果晶體生長速率快，則在流動改進劑能夠與晶體共結晶以抑制晶體生長之前形成了大的晶體。具有寬的碳分布的燃料含有許多不同的正構石蠟分子，並且認為來自正構石蠟混合物的晶體與由單一正構石蠟形成的晶體相比以較慢的速率生長，因為混合物中的正構石蠟未並排對齊以在晶體上形成新層。由於混合的正構石蠟晶體生長緩慢，因此，流動改進劑有較多的時間與生長著的晶體相互作用並抑制它們的生長。與含有少於20%正構石蠟的EN590常規柴油相比，FT衍生柴油包括約50%正構石蠟。雖然FT衍生柴油具有可與EN590柴油的沸程相比的正常的沸程，但是與常規柴油相比，正構石蠟的大的總體積可將晶體生長速率提高至這樣的程度該晶體生長速率降低流動改進劑的效力。因此預期如果將FT衍生柴油與原油衍生柴油共混，則這會降低CFPP添加劑對該共混物的效力。而且，預期窄餾分FT衍生柴油會降低CFPP添加劑對該共混物的效力。令人驚訝的是，本發明人已解決了在CFPP添加劑的存在下FT衍生柴油與原油衍生柴油共混物的CFPP的問題。
發明內容根據本發明的第一方面，提供FT衍生柴油、原油衍生柴油、和CFPP改進添加劑的共混物，其中該FT柴油為該共混物的1體積％50體積％，所述共混物具有低於-18°C的CFPP。典型地，所述FT柴油為該共混物的5體積％40體積％且所述共混物的CFPP低於-20°C。典型地，所述FT柴油為該共混物的5體積％20體積％且所述共混物的CFPP低於-20°C。所述CFPP改進添加劑通常為該共混物的50ppmlOOOppm，典型地為lOOppmlOOOppm，更典型地為250ppmlOOOppm。所述FT柴油可具有少於3.2質量％的>C19蠟含量，在一些實施方式中具有少於2.4質量％、甚至少於1.8質量％、典型地為1.6質量％的>C19蠟含量。所述FT柴油可具有_5°C-18°C、典型地_10°C_18°C的CFPP。所述FT柴油可具有-18°C的CFPP和如下特性tableseeoriginaldocumentpage6所述FT柴油可具有120°C105°C的T90-T20。所述FT柴油可定義為符合低於-10°C的CFPP的冬季柴油。所述原油衍生柴油可具有_5°C-15°C、典型地-10°C-15°C的CFPP。所述原油衍生柴油可具有60°C130°C的T90-T20。所述原油衍生柴油可具有23°C35°C的FBP-T90。所述原油衍生柴油可為窄餾分或寬餾分柴油。本發明延及FT柴油作為用於壓縮點火燃料共混物的共混組分的用途，所述共混物包括所述FT柴油、原油衍生柴油燃料和CFPP改進添加劑，其中所述FT柴油為所述共混物的1體積％50體積％，所述共混物具有低於_20°C的CFPP。典型地，所述FT柴油為所述共混物的5體積％40體積％且所述共混物的CFPP低於-20°C。對於窄餾分原油衍生柴油而言，在少於500ppm的CFPP改進劑劑量比率下，包括約20體積％FT柴油的共混物的CFPP典型地低於-20°C;對於寬餾分原油衍生柴油而言，在類似的CFPP改進劑劑量比率下，包括約20體積％FT柴油的共混物的CFPP典型地低於-30°C。所述CFPP改進添加劑通常為所述共混物的50ppmlOOOppm。具體實施例方式現在，將僅通過非限制性實例對本發明進行說明。結果表明，所述柴油燃料組合物導致添加劑對該組合物的冷流性質響應比預期的更好，並且由此導致該組合物的冷流性質響應比預期的更好。在實驗中，對FT柴油樣品進行評價以研究當將冬季級別FT柴油添加到寬的和窄的EN590柴油中時對冷流改進劑性能的影響。基礎燃料的所選燃料性質示於表1和表2中。用各種CFPP改進劑(添加劑)對冷濾點(CFPP)為-18°C的FT柴油樣品和CFPP為_7°C的另一FT柴油樣品進行試驗。這些結果示於表3表6中。對於這種類型的CFPP為-18°C的FT柴油，其具有39.6質量％的石蠟含量和1.6質量％的>C19，而CFPP為-9V的FT柴油具有41.4質量％的石蠟含量和3.4質量％的>C19。表1:FT柴油特性tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8表2實施例1中所用的原油衍生樣品的所選燃料性質燃料1燃料2燃料3燃料4燃料5德國荷蘭英國法國西班牙濁點(°C)-7.6-7.1-7.2_9-5.315°C下的密度829.3830.9839.7832839.9(kg/m3)D86(°C)IBP213.4180.8183.7162.5168.55%209.6197.9205.2186.8192.810%221.5210.7219.5199.2196.720%231.7224.7238.3215.821030%241.8237.5253.1232.9223.240%252.9250.5265.4248.2239.150%264.4263.4277.3261.7255.860%275.3276.2287.5274.2272.770%286.7291.3300.1287.8291.180%299.5307.9312.6303.9312.190%317.9331.6329.4324.5337.495%335.9349.0342.7344356.5FBP352.6362.5351.7354.9367.190%-20%86.2106991.11087127,FBP-90%34.『130.922.330.^[29.7即使共混物中的冬季FT柴油對冷流改進劑響應的影響取決於該基礎燃料是窄餾分還是寬餾分原油衍生柴油，但若干冷流改進劑(如果不是它們中的全部)仍在含有冬季FT柴油的共混物中有效地發揮作用，並且相對於不含FT柴油的EN590燃料而言沒有明顯的劣化改變。在低濃度的FT柴油(約少於20體積％FT)下，沒有觀察到對冷流改進添加劑相應的負面影響。實施例1表3冬季(_18°CCFPP)FT柴油與EN590DIESEL在各種劑量比率的添加劑A、B和C下的共混物德國AFT-體積％05101520400-12-13-13-13-14-16ppmCFPP(°C)200-18-18-19-19-18-20300-20-20-21-22-21-22400-22-23-22-22-21-22500-24-25-26-24-23-27荷蘭AFT-體積％0510152040ppmCFPP(°C)0-10-10-9-11-12-14200-24-22-21-20-22-25300-22-24-23-27-30-3090087]500-24-27-26-29-27-290088]英國B0089]FT-0090]體積％05101520400091]ppmCFPP(°C)0092]0-8-8-9.5-9.5-10-120093]200-19-18-20-22-20-190094]300-20-21-23-24-26-260095]400-23-25-23-25-23-250096]500-26-275-25-26-27-240097]法國B0098]FT-0099]體積％05101520400100]ppmCFPP(°C)0101]0-11-11-12-12-14-160102]100-23-22-25-27-25-210103]200-25-28-26-26-25-250104]300-27-25-28-29-26-260105]400-30-27-32-27-25-280106]500-27-31-27-30-28-260107]西班牙C0108]FT-0109]體積％05101520400110]ppmCFPP(°C)0111]0-8-7-8-9-9-120112]100-20-21-22-22-22-250113]200-23-27-26-27-23-270114]300-22-29-29-29-31-280115]400-27-31-30-30-30-290116]500-25-31-31-32-31-320117]實施例20118]表4冬季FT柴油與窄餾分斯堪地那維亞的CFPP改進添加劑下的共混物tableseeoriginaldocumentpage11在類似的CFPP改進劑劑量比率下，當與基礎燃料相比時，FT柴油與斯堪地那維亞柴油的各共混物改善了CFPP響應。實施例3表5冬季FT柴油與包括脂肪酸甲酯的寬餾分德國柴油在各種劑量比率的CFPP添加劑下的共混物tableseeoriginaldocumentpage11tableseeoriginaldocumentpage12權利要求FT衍生柴油、原油衍生柴油、和CFPP改進添加劑的共混物，其中所述FT柴油為所述共混物的1體積％～50體積％，所述共混物具有低於-18℃的CFPP。2.權利要求1的共混物，其中所述FT柴油為所述共混物的5體積％40體積％、典型地為5體積％20體積％，且所述共混物的CFPP低於-20°C。3.權利要求1或2的共混物，其中所述CFPP改進添加劑為所述共混物的50ppmlOOOppm、典型地為lOOppmlOOOppm、更典型地為250ppmlOOOppm。4.前述權利要求中任一項的共混物，其中所述FT柴油具有少於3.2質量％、典型地為1.6質量％的>C19蠟含量。5.權利要求14中任一項的共混物，其中所述FT柴油具有-5°C-18°C、典型地-10°C-18°C的CFPP。6.權利要求15中任一項的共混物，其中所述FT柴油具有-18°C的CFPP和如下性質tableseeoriginaldocumentpage2tableseeoriginaldocumentpage37.權利要求15中任一項的共混物，其中所述FT柴油具有120°C105°C的T90-T20。8.權利要求15和7中任一項的共混物，其中所述FT柴油定義為符合低於-10°C的CFPP的冬季柴油。9.權利要求18中任一項的共混物，其中所述原油衍生柴油具有-5°C_15°C、典型地-10°C-15°C的CFPP。10.權利要求19中任一項的共混物，其中所述原油衍生柴油具有60°C130°C的T90-T20。11.權利要求110中任一項的共混物，其中所述原油衍生柴油具有23°C35°C的FBP-T90。12.FT柴油作為用於壓縮點火燃料共混物的共混組分的用途，所述共混物包括所述FT柴油、原油衍生柴油燃料和CFPP改進添加劑，其中所述FT柴油為所述共混物的1體積％50體積％，所述共混物具有低於_20°C的CFPP。13.權利要求12的用途，其中所述FT柴油為所述共混物的5體積％40體積％且所述共混物的CFPP低於-20°C。14.權利要求12或13的用途，其中所述CFPP改進添加劑為所述共混物的50ppmlOOOppm。15.權利要求1214中任一項的用途，其中，對於窄餾分原油衍生柴油而言，在少於500ppm的CFPP改進劑劑量比率下，包括約20體積％FT柴油的共混物的CFPP典型地低於_20°C；對於寬餾分原油衍生柴油而言，在類似的CFPP改進劑劑量比率下，包括約20體積％FT柴油的共混物的CFPP典型地低於-30°C。全文摘要本發明提供FT衍生柴油、原油衍生柴油、和CFPP改進添加劑的共混物，其中所述FT柴油為所述共混物的1體積％～50體積％，所述共混物具有低於-18℃的CFPP。本發明延及FT柴油作為用於壓縮點火燃料共混物的共混組分的用途，所述共混物包括所述FT柴油、原油衍生柴油燃料和CFPP改進添加劑，其中所述FT柴油為所述共混物的1體積％～50體積％，且所述共混物具有低於-20℃的CFPP。文檔編號C10L1/08GK101802144SQ200880101148公開日2010年8月11日申請日期2008年5月30日優先權日2007年5月31日發明者德拉尼·蘭普雷克特,史蒂芬·德戈德,維維恩·L·范齊爾申請人:Sasol技術股份有限公司