效率的改進的製作方法

2023-10-08 01:29:19

專利名稱：效率的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機運行的改進並涉及燃料節約方面的相關改進。
背景技術：
近些年來，燃料的價格經歷了波動，但是趨勢是其變得更加昂貴。由於供應的限制，這種情況從根本上是可以預料的，但是還由於政府的稅收政策。預計這種趨勢還會繼續。本發明關注於能夠使內燃機更有效地使用燃料的添加劑，即關注於提高來自內燃機的可用能量並降低無用或「損失」能量的添加劑。關於用於燃料的潤滑劑和潤滑添加劑，存在大量的公開信息、專利和文獻。然而， 燃料中潤滑添加劑的添加和更高效率或更有用的輸出的實現之間沒有因果關係。例如，可加入燃料的潤滑添加劑以實現潤滑，並由此保持燃料泵的良好運行，並且與有用輸出的改進沒有直接關係。用於評價燃料潤滑性的非常廣泛有用的測試是HFRR測試。在HFRR中，磨痕是通過均浸入樣品燃料中的對象表面上的往復移動的球而產生的。磨痕的尺寸認為是對潤滑性的測定，並且所述測試非常傾向於其中一面負載另一面上的狀態，並且目的是評價磨損。當運行發動機時，多個活塞在它們相應的汽缸內的滑動產生實質的能量損耗。本發明的目的主要是減少與發動機內汽缸壁上的滑動活塞有關的能量損耗。在研究該事情中，通過滑動測試，我們發現特定的添加劑在減少能量損耗中取得了優異的結果，該滑動測試反映了汽缸內活塞的滑動行為。HFRR測試沒有顯示或預知性能表現。關於本發明的第一方面，提供了添加劑在燃料中用於提高燃燒所述燃料的發動機效率的用途，其中所述添加劑包含脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物。關於本發明的第二方面，提供了添加劑在燃料中用於減少由發動機活塞在它們的汽缸內滑動引起損耗的用途，其中所述添加劑包含脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物。本文中的脂肪酸與胺的衍生物可以是脂肪酸醯胺或脂肪酸與胺的鹽，或者可以使用它們的混合物。在某些優選的實施方案中，添加劑組合物包含脂肪酸醯胺，和/或脂肪酸與胺的鹽；優選脂肪酸醯胺。在本發明中所使用的添加劑很可能包含脂肪酸，和脂肪酸醯胺，以及脂肪酸與胺的鹽。可以通過將各個組分混合來得到這樣的組合物，但也可以是在特定條件下用胺處理脂肪酸的結果。在本說明書中，我們討論添加劑的量或比率時，當存在多於一種的所述化合物時， 該添加劑的量或比率我們是指總量。諸如松漿油脂肪酸(TOFA)等的脂肪酸和它們的酯和醯胺是通常用作潤滑改性劑的物質，這三類物質通常是容易獲得的選擇。例如參見US 6277158，其要求保護「松漿油脂肪酸或其衍生物」，以及EP743974A，其描述了相同條件的酸和酯。然而，與磨損減少劑不同，我們研究脂肪酸及其衍生物作為在發動機測試中的效率促進劑，我們驚奇地發現，雖然脂肪酸本身顯示出合理的優勢，但商購的脂肪酸酯沒有這種優勢。另一方面，脂肪酸與胺的衍生物顯示出能夠相當節省燃料的優異優勢。因此，本發明的添加劑即由此獲得的脂肪酸或脂肪酸醯胺，或其混合物以具體範圍的量混入在燃料中改進了活塞在它們的汽缸內的滑動並由此促進了燃料節約。我們意識到現有技術公開沒有提出本文所定義的脂肪酸或脂肪酸醯胺化合物顯示出減輕活塞對汽缸滑動行為的突出水平，從而產生對燃料節約的相當程度的促進。在燃料中，本發明的燃料添加劑的量優選最多10，OOOppm，優選最多1，OOOppm，優選 Ippm 至 500ppm，並且優選 15ppm 至 lOOpprn。優選地，脂肪酸由以下通式表示R(COOH)n其中R表示具有2至50個碳原子的烴基，並且η表示1至4的整數。例如，脂肪酸可以為具有8至30個碳原子的一元羧酸，例如油酸或松漿油脂肪酸。優選的脂肪酸為來自植物油和動物油以及脂肪的那些。在優選的實施方案中，脂肪酸的混合物是優選的，例如來自植物油和動物油以及脂肪的脂肪酸混合物。特別優選的脂肪酸為松漿油脂肪酸。優選的烴基為脂肪族基團，例如烷基和烯基，其可以具有直鏈或支鏈。優選的脂肪酸的實例為具有8至30個碳原子的脂肪族酸並包括癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、異硬脂酸、花生酸酸、二十二烷酸、二十四烷酸、蠟酸、褐煤酸、蜂花酸、癸烯酸、棕櫚酸、油酸、反油酸、亞油酸、亞油酸、椰油的脂肪酸、硬化魚油的脂肪酸、硬化菜籽油的脂肪酸、硬化牛油的脂肪酸、大豆脂肪酸、硬化棕櫚油的脂肪酸。實例還包括十二烯基丁二酸以及其酸酐。例如，在大氣壓或減壓下，在20°C至200°C的溫度可以通過所述脂肪酸與胺之間的脫水-縮合反應來製備脂肪酸醯胺。在20°C至100°C的溫度下，能夠通過將所述酸與胺混合來獲得脂肪酸與胺的鹽。能夠用作鹽或醯胺形式的胺的優選特徵如下。優選地，胺為脂肪族胺，其適當具有2個至50個碳原子的烴基。優選地，所述胺具有1個至10個氮原子。優選的胺為具有8個至20個碳原子的烴基的一元胺和二元胺。它們的實例包括椰子胺、癸胺、肉豆寇基胺、硬脂胺、油醇胺、牛油胺、硬脂丙烯二胺、牛油二胺、油醇丙烯二胺和源自棕櫚油和菜籽油的胺。可使用的還包括具有5至50個碳原子的烴基的多胺，例如乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺和五亞乙基六胺。在某些優選的實施方案中，優選的胺為多胺和/或具有附加羥基官能性的胺；例如乙醇胺和二乙醇胺。合適地，相對於1當量的脂肪酸，在本發明的添加劑中的脂肪族胺對脂肪酸的量的比率可在0. 5至1. 5當量之間變化。在所述範圍內，添加劑可包含未反應的脂肪酸或脂肪族胺。將添加劑(1)脂肪酸，或脂肪酸與胺的衍生物即以K)脂肪酸醯胺，或OB)脂肪酸與胺的鹽；或者其混合物混合入所選擇的燃料中。能夠獨立或以混合物的形式將兩種以上的這種添加劑加入至燃料中。能夠將添加劑事先用少量諸如煤油等的稀釋劑油或芳香族溶劑稀釋以得到濃添加劑溶液，並將濃添加劑溶液混入待處理的燃料中。例如，能夠將本發明的燃料添加劑與稀釋劑混合以得到含有1重量％至70重量％的添加劑的濃添加劑溶液，然後，能夠用待處理的燃料將由此獲得的濃溶液稀釋。商購的燃料可包含一定量的執行各種不同功能的添加劑。取決於燃料，添加劑可用來改進發動機性能、燃料處理、燃料穩定性和汙染物控制。常規的添加劑包括抗氧化劑以避免氧化並由此避免形成膠質的反應；穩定性改進劑以避免沉積物的形成；金屬去活化劑以對金屬離子進行螯化並由此避免氧化反應的催化；鯨蠟烷改進劑以通過產生自由基促進在更高溫度的氧化；辛烷改進劑以避免火花點火式發動機中的預點火或碰撞；分散劑或去汙劑以避免注入體系中的沉積物的形成或除去現存的沉積物；閥座縮陷添加劑；如期望還包含潤滑劑改進劑，從而特別避免磨損；以及腐蝕抑制劑、抗靜電添加劑、去霧劑和破乳劑、 冷流動改進劑、防冰添加劑、傾點改進劑、CFPP改進劑、抗石蠟沉積添加劑、消泡劑、染料、標識劑、芳香劑和減阻劑。由於方便和精確劑量的原因，優選提供具有所述脂肪酸或脂肪酸胺鹽的脂肪酸醯胺的添加劑組合物，但如果期望，能夠被單獨加入。對本發明所使用的燃料沒有具體的限制。例如，燃料可為具有氧化物或不具有氧化物的柴油、汽油，所述氧化物包括醚和醇；或本身可以為醇，例如甲醇或乙醇。合適地，燃料可為可用在壓縮點火式發動機和火花點火式發動機中的任意燃料。可用在本發明中的汽油燃料為用於火花點火式發動機的液體燃料(通常或優選主要或僅含有C4-C12烴)並符合國際汽油規範，例如ASTM D-439和EN228。該術語包括餾出烴燃料與諸如乙醇等的氧化組分的混合物，以及餾出燃料本身。可用在本發明中的柴油燃料可包含石油基燃料油，特別是中間餾燃料油。這樣的餾出燃料油通常在110°c至500°C，例如150°C至400°C的範圍內沸騰。柴油可包含常壓餾出物或真空餾出物、裂化汽油、或直餾餾分與諸如熱和/或催化裂化和加氫裂化餾出物等的精煉流以任意比例的混合物。可用在本發明中的柴油燃料可包含不可再生的費-託法合成的燃料，例如稱為 GTL (氣轉液)燃料、CTL (煤轉液)燃料和OTL (油砂轉液)的那些。可用在本發明中的柴油燃料可包含可再生的燃料，諸如生物燃料或生物柴油。
可用在本發明中的柴油燃料可包含第一代生物柴油。第一代生物柴油包括例如植物油、動物脂肪和用過的廚餘脂肪的酯。在催化劑的存在下，可通過油類與通常為一元醇的醇的轉酯化獲得這種形式的生物柴油，所述油類例如菜籽油、豆油、紅花油、棕櫚油、玉米油、花生油、棉籽油、牛油、椰子油、麻風子油(麻風樹)、葵花籽油、使用過的廚餘油、氫化植物油或其任意的混合物可用在本發明中的柴油燃料可包含第二代生物柴油。第二代生物柴油來自諸如植物油和動物脂肪等的可再生來源，並通常在精煉中使用諸如由Petrobras開發的H-Bio方法等的加氫處理進行處理。第二代生物柴油在性質和質量上與石油基燃料油流相似，所述石油基燃料油流例如由植物油、動物脂肪等製備的可再生柴油，如由ConocoWiillips以可再生柴油出售的以及由Neste以NExBTL出售的可再生柴油。可用在本發明中的柴油燃料可包含第三代生物柴油。第三代生物柴油採用氣化和費-託技術並包含稱為BTL(生物質轉液體)燃料的那些。第三代生物柴油與某些第二代生物柴油沒有很大的區別，但其旨在開發整個植物(生物質)並由此拓寬了原材料的基礎。可用在本發明中的柴油燃料可包含任意或所有上述柴油燃料的混合物。在某些實施方案中，可用在本發明中的柴油燃料可以是包含生物柴油的混合柴油燃料。在這樣的混合物中，例如，生物柴油可以以最多0. 5%、最多1%、最多2%、最多3%、 最多4%、最多5%、最多10%、最多20%、最多30%、最多40%、最多50%、最多60%、最多 70%、最多80%、最多90%、最多95%或最多99%的量存在。在某些實施方案中，可用在本發明中的柴油燃料可包含次級燃料，例如乙醇和/ 或作為氧化物的醇和/或醚。然而，柴油燃料優選不包含乙醇。優選地，可用在本發明中的柴油燃料的硫含量為至多0.05重量％，更優選至多 0. 035重量％，特別至多0. 015重量％。具有非常低水平的硫的燃料也是合適的，例如硫重量比少於50ppm，優選少於20ppm的燃料，例如硫重量比為IOppm以下的燃料。本發明可使用的柴油燃料的實例為已經處理以將硫含量降低至上述含量的柴油燃料。優選的柴油燃料是在BS EN 590或ASTM D975中所定義的那些。除了上述添加劑以外，其還是脂肪酸和/或脂肪酸的胺衍生物。本發明的用途可包含一種或多種其它摩擦改進劑，即不是脂肪酸或脂肪酸的胺衍生物的一種或多種其它摩擦改進劑。為了簡潔和清楚，本文將這樣的其它摩擦改進劑稱為AFM0本領域已知的AFM包括以下物質 脂肪酸的酯 脂肪族胺 脂肪族酯 芳酯 脂肪族醚 聚醚 聚醚胺 多羥基脂肪族醇 烴基琥珀酸及衍生物 醯化劑與胺的反應產物，例如聚(異丁烯基琥珀醯亞胺)(PIBSIs)
· N，N- 二(羥烷基)-烷基胺 一元羧酸與多元醇的含有羥基的酯 烷基烷氧基醯胺 聚亞烷基胺 基於叔烷基取代的苯酚與C1-20伯胺或聚亞烷基胺的Marmich鹼 聚異亞丁基胺 酯(例如本文所定義的那些)與聚異亞丁基胺的混合物 酯(例如本文所定義的那些)與聚醚胺的混合物。關於被認為在本發明中所使用的AFM信息來源的實例如下。這些中的任意種類可被認為是本發明的優選特徵並因此被要求上述給定的第一、第二和第三方面聯合。如果需要更多的信息，可參考所提及的專利說明書。
US4396517 該公開中的本發明所關注的AFM為基於C4-20叔烷基取代的苯酚、醛與C1-20伯胺的Marmich鹼。實例包括對叔丁基苯酚、低聚甲醛和椰油胺的二(單椰油胺) Mannich 鹼。-合適地，本文為以下通式
權利要求
1.添加劑在燃料中用於提高燃燒所述燃料的發動機效率的用途，其中所述添加劑包含脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物。
2.添加劑在燃料中用於減少由發動機活塞在它們的汽缸內滑動引起損耗的用途，其中所述添加劑包含脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物。
3.添加劑在燃料中用於促進燃燒所述燃料的發動機節約燃料的用途，其中所述添加劑包含脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物。
4.如前述任一權利要求所述的用途，其中脂肪酸與胺的衍生物為脂肪酸醯胺。
5.如前述任一權利要求所述的用途，其中脂肪酸與胺的衍生物為脂肪酸與胺的鹽。
6.如前述任一權利要求所述的用途，其中所述脂肪酸由通式R(COOH)n表示，其中R表示具有2至50個碳原子的烴基，並且η表示1至4的整數。
7.如權利要求6所述的用途，其中所述脂肪酸為具有8至30個碳原子的一元羧酸。
8.如權利要求7所述的用途，其中所述脂肪酸為松漿油脂肪酸。
9.如前述任一權利要求所述的用途，其中所述胺為具有2至50個碳原子的烴基和1至 10個氮原子的脂肪族胺。
10.如前述任一權利要求所述的用途，其中所述燃料中的脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物的處理率(當使用多於一種的這種化合物時為總處理率)為15ppm至10，OOOppm。
11.如前述任一權利要求所述的用途，其中所述燃料還包含其它摩擦改進劑(AFM)，所述其它摩擦改進劑選自以下的一種或多種 脂肪酸的酯眷脂肪族胺 脂肪酸的酯眷脂肪族胺眷脂肪族酯 芳酯 脂肪族醚 聚醚 聚醚胺 多羥基脂肪族醇 烴基琥珀酸及衍生物 醯化劑與胺的反應產物，例如聚(異丁烯基琥珀醯亞胺)(PIBSIs) N，N-二(羥烷基)_烷基胺 一元羧酸與多元醇的含有羥基的酯 烷基烷氧基醯胺 聚亞烷基胺 基於叔烷基取代的苯酚與C1-20伯胺或聚亞烷基胺的Marmich鹼 聚異亞丁基胺 酯與聚異亞丁基胺的混合物 酯與聚醚胺的混合物。
12.如權利要求11所述的用途，其中a)脂肪酸和/或脂肪酸的胺衍生物(當存在多於一種時為總重量)與b)所述AFM(當存在多於一種時為總重量)的重量比為1至10000 份的a)對100份的b)，優選10至1000份的a)對100份的b)，優選30至500份的a)對 100份的b)，優選50至3000份的a)對100份的b)。
全文摘要
本發明公開一種包含脂肪酸和/或脂肪酸與胺的衍生物的添加劑，該添加劑用在燃料中以用於提高燃燒所述燃料的發動機的效率，特別是用於減少由發動機活塞在它們的汽缸內滑動引起的損耗，並且優選的結果是促進了燃料節約。
文檔編號C10L1/22GK102459530SQ201080027842
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月1日 優先權日2009年6月1日
發明者安東尼·庫尼, 文森特·伯吉斯, 艾倫·羅斯 申請人:英諾斯派有限公司