降低用于火花点燃式内燃机的含乙醇发动机燃料蒸汽压的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低含有０．１－２０体积％乙醇，用于通用火花点燃式内燃机的Ｃ＃－［３］－Ｃ＃－［１２］烃基发动机燃料混合物蒸汽压的方法，其特征在于，除乙醇组分（ｂ）和一种Ｃ＃－［３］－Ｃ＃－［１２］烃组分（ａ）外，还含有一种含氧添加剂（ｃ），其选自不同于乙醇的醇，酮，醚，酯，羟基酮，酮酯，以及含氧杂环化合物中的至少一种，该含氧添加剂（ｃ）在燃料混合物中的使用量至少为总燃料混合物的０．０５体积％。还公开了一种可在本发明专利技术方法中使用的燃料级乙醇（ｂ）与含氧添加剂（ｃ）的混合物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
降低用于火花点燃式内燃机的含乙醇发动机燃料蒸汽压的方法
本专利技术涉及用于火花点燃式内燃机的发动机燃料，更具体地，本专利技术涉及通过使用含氧添加剂降低含有烃类液体和乙醇的燃料组合物的干蒸汽压当量(DVPE)的方法。乙醇和用于得到燃料组合物的DVPE调节组份优选衍生于可更新的原料。通过本专利技术的方法，可以获得含高达20体积％乙醇的发动机燃料，该燃料满足使用汽油工作的火花点燃式内燃机的标准要求。专利技术背景汽油是用于火花点燃式内燃机的一种重要燃料。汽油的广泛应用会产生对环境的污染。来源于原油或者矿物气体的汽油的燃烧会干扰大气中二氧化碳的平衡，并引起温室效应。原油储备不断减少，有些国家已经面临原油短缺。对环境保护不断增长的关注，控制废气污染物排放中有害组分量的越来越严厉的要求以及原油短缺迫使工业上急需开发出燃烧更清洁的替代燃料。全球现存的使用火花点燃式内燃机的交通工具和机器目前尚不允许完全消除作为发动机燃料的汽油。制造用于内燃机替代燃料的任务业已存在很长时间，已经进行了许多试验以使用可更新资源来生产发动机燃料组分。1944年授权的美国专利2 365 009描述了C1-5醇和C3-5烃结合用作燃料。1989年授权的美国专利4 818 250中，作者旨在使用从柑桔属和其他植物中获得的1，8-萜二烯作为发动机燃料，或作为一种与汽油混合的组分。在1997年授权的美国专利5 607 486中，作者公开了含有萜烯、脂族烃和低级醇的新型发动机燃料添加剂。-->目前，广泛使用叔丁基醚作为汽油组分。含有叔丁基醚的发动机燃料描述于1984年授权的美国专利4 468 233中。这些醚大部分来自于石油加工，但是它们同样可以由可更新资源产生。乙醇是用作与汽油混合物中一种最有前途的发动机燃料组分。乙醇得自对可更新原料的加工，一般被称为生物体，后者能在太阳能的影响下由二氧化碳衍生而来。很显然，与汽油燃烧相比，乙醇燃烧明显降低有害物质的产生。但是，使用主要由乙醇组成的发动机燃料需要经特别设计的发动机。同时，通常使用汽油工作的火花点燃式内燃机可以用含有汽油和不超过10体积％乙醇混合物的发动机燃料驱动。目前，在美国，这种汽油和乙醇的混合物以“gasohol”名称出售。目前欧洲有关汽油的条例允许在汽油中加入最多5体积％的乙醇。乙醇和汽油混合物的主要缺点是对含有高达大约20体积％乙醇的混合物来说，与原始汽油相比，干蒸气压当量增大。图1示出在37.8℃下，干蒸气压当量(DVPE)与乙醇和夏季汽油A92、夏季和冬季汽油A95混合物中乙醇含量的关系。称作A92和A95的汽油是在美国和瑞典的加油站购买的标准汽油。汽油A92来源于美国，汽油A95来源于瑞典。所使用的乙醇是由美国Williams公司生产的燃料级乙醇。根据标准方法ASTM D 5191在瑞典斯德哥尔摩的SGS实验室测定混合物的DVPE。对特别适合用作标准火花点燃式发动机的发动机燃料的5-10体积％的乙醇浓度范围来说，图1中的数据表明，汽油和乙醇混合物的DVPE可以超过源汽油DVPE的10％以上。因为石油公司通常供应市场的汽油已经为最高允许的DVPE，这是由现行条例严格限制的，将乙醇加入到这种目前商业可获得的汽油中是不可能的。已知，汽油和乙醇混合物的DVPE可以进行调节。1991年5月14日授权的美国专利5 015 356提到，可以通过从C4-C12汽油中除去挥发性的和非挥发性的组分以产生C6-C9或C6-C10汽油中间体而重新调配汽油。据说这种燃料比现有汽油更有利于醇的加入，因为它们具有较低的干蒸气压当量(DVPE)。这一调节汽油和乙醇混合物DVPE的方法的缺点在于为得到这种-->混合物，必需生产特殊的重新调配的汽油，这会不利地影响供应链并导致发动机燃料价格上涨。同时，这种汽油及其与乙醇的混合物具有较高的闪点，这会削弱它们的性能。已知，某些化合物在加入到汽油或其含有乙醇的混合物中时，能降低DVPE。例如，1995年7月18日授权的美国专利5 433 756的作者公开了化学的清洁燃烧促进剂化合物，其除汽油之外，含有酮、硝基链烷烃以及不同于乙醇的醇。作者指出，在所述专利中公开的催化清洁燃烧促进剂组合物能降低汽油燃料的DVPE。在该专利中没有提到任何所述清洁燃烧促进剂组合物对于汽油和乙醇混合物的DVPE的影响。1997年11月18日授权的美国专利5 688 295提供了一种化合物，作为汽油添加剂或作为用于标准汽油发动机的燃料。根据该专利技术，提出了一种醇基燃料添加剂。所述燃料添加剂含有20-70％的醇，2.5-20％的酮和醚，0.03-20％的脂族和硅化合物，5-20％的甲苯，以及4-45％的石油溶剂油(mineral spirits)。醇为甲醇或乙醇。在该专利中指出，所述添加剂能提高汽油质量，特别是降低DVPE。这个调节发动机燃料DVPE的方法的缺点为是需要大量的添加剂，即不少于混合物体积的15％；和使用硅化合物时，其燃烧会产生氧化硅，这会导致发动机磨损增加。在WO9743356中，描述了一种通过在共混物中加入烃和醇的共溶剂而降低烃-醇共混物的蒸汽压的方法。也公开了一种火花点燃式发动机燃料组合物，包括一种C5-C8直链或支链烷烃的烃组分，基本不含烯烃、芳烃、苯和硫，其中根据ASTM D2699和D2700测定的烃组分的最低抗爆指数为65，和根据ASTM D5191测定的最高DVPE为15psi；一种燃料级醇；以及用于烃组分和醇的共溶剂，其中选择燃料组合物的组分的用量使得发动机燃料的最低抗爆指数为87，最高DVPE为15psi。所使用的共溶剂为生物衍生的2-甲基四氢呋喃(MTHF)和其他的杂环醚，如吡喃和oxepans，优选MTHF。用于调节烃液体和乙醇混合物的干蒸汽压当量的方法的缺点如下：(1)必须只使用C5-C8直链或支链烷烃的烃组分，其(i)不含如烯烃、苯和其他芳烃的不饱和化合物，(ii)不含硫，如该专利技术的说明书所述，(iii)-->烃组分为煤气体凝析油或天然气凝析油；(2)必须只使用含氧的特定类型化合物，即，醚，包括短链和杂环醚作为烃组分和醇的共溶剂；(3)必须在燃料中使用大量的醇，不低于25％；(4)必须使用大量的共溶剂，不低于20％的甲基四氢呋喃；和(5)当使用这样的燃料组合物时需要调整火花点燃式内燃机，并且，特别地，必须改变车载计算机软件或替换车载计算机本身。因此，本专利技术的一个目的是提供一种能克服现有技术中上述缺陷的方法。本专利技术首要的一个目的是提供将用于通用汽油发动机的含有高达20体积％乙醇的C3-C12烃基燃料混合物的蒸汽压降低到不超过C3-C12烃本身的蒸汽压，或至少能满足汽油燃料标准要求的方法。专利技术简述本专利技术的上述目的通过权利要求1前序部分的方法已经可以实现，其特征在于选自以下类型化合物中的至少一种的含氧添加剂，其用于燃料混合物中的量至少为燃料混合物总量的0.05体积％，所述化合物为：不同于乙醇的醇、酮、醚、酯、羟基酮、酮酯和含氧杂环化合物。本专利技术人已经发现，特定类型带有含氧基团的化合物能出乎意料地降低汽油-乙醇混合物的蒸汽压。这一效果还能由特定的C6-C12化合物出其不意地进一步加强。他们也已发现，令人吃惊的是，通过使用本专利技术的含氧组分能保持甚至提高所得烃基燃料混合物的辛本文档来自技高网...

【技术保护点】
降低含有０．１－２０体积％乙醇，用于通用火花点燃式内燃机的Ｃ↓［３］－Ｃ↓［１２］烃基发动机燃料混合物蒸汽压的方法，其特征在于，除乙醇组分（ｂ）和一种Ｃ↓［３］－Ｃ↓［１２］烃组分（ａ）外，还含有一种含氧添加剂（ｃ），其选自不同于乙醇的醇，酮，醚，酯，羟基酮，酮酯，以及含氧杂环化合物中的至少一种，该含氧添加剂（ｃ）在燃料混合物中的使用量至少为总燃料混合物的０．０５体积％。

【技术特征摘要】
WO 2000-1-24 PCT/SE00/001391.降低含有0.1-20体积％乙醇，用于通用火花点燃式内燃机的C3-C12烃基发动机燃料混合物蒸汽压的方法，其特征在于，除乙醇组分(b)和一种C3-C12烃组分(a)外，还含有一种含氧添加剂(c)，其选自不同于乙醇的醇，酮，醚，酯，羟基酮，酮酯，以及含氧杂环化合物中的至少一种，该含氧添加剂(c)在燃料混合物中的使用量至少为总燃料混合物的0.05体积％。2.权利要求1的方法，其特征在于将含氧添加剂(c)加入到乙醇组分(b)中，而后(c)与(b)的混合物被加入到烃组分(a)中。3.权利要求1的方法，其特征在于乙醇组分(b)被加入到烃组分(a)中，而后向(b)与(a)的混合物中加入含氧添加剂(c)。4.前述权利要求任一项的方法，其特征在于含氧添加剂选自下列化合物：含有3-10个碳原子的链烷醇，含有4-9个碳原子的酮，含有6-10个碳原子的二烷基醚，链烷酸烷基酯，所述添加剂含有5-8个碳原子，含有4-6个碳原子的羟基酮，链烷酸的酮酯，所述添加剂含有5-8个碳原子，以及含有5-8个碳原子的含氧杂环化合物。5.前述权利要求任一项的方法，其特征在于烃基含乙醇燃料混合物的蒸汽压降低了由乙醇引起的蒸汽压升高值的50％，更优选为80％，且甚至更优选降至相当于烃组分自身的蒸汽压，和/或相当于任何市售汽油蒸汽压的标准要求值。6.前述权利要求任一项的方法，其特征在于由(a)，(b)和(c)得到的燃料的辛烷值至少与(a)的辛烷值相同，和/或满足市售汽油所要求辛烷值的标准限度。7.前述权利要求任一项的方法，其特征在于C3-C12烃组分混合物选自非重新调配的标准型汽油，来自石油加工的烃液体，来自天然气的烃液体，来自化学法回收的煤碳化作用尾气的烃液体，来自合成气加工的烃液体或其混合物，优选为非重新调配的标准型汽油。8.前述权利要求任一项的方法，其特征在于供应市场的含有约92体积％乙醇，和其余至100体积％的部分是烃和副产物的改性乙醇混合物，可用于燃料组合物或燃料添加剂组合物。9.前述权利要求任一项的方法，其特征在于所用乙醇组分(b)至少含约99.5体积％乙醇。10.前述权利要求任一项的方法，其特征在于未使用任何混合方法且发动机燃料组合物在使用前允许放置至少1小时。11.前述权利要求任一项的方法，其特征在于所用添加剂使用量高达总燃料组合物的15体积％。12.前述权利要求任一项的方法，其特征在于所得燃料组合物显示如下特点：(i)15℃时密度，根据ASTM D 4059，至少为690kg/m3；(ii)氧含量，根据ASTM D 4815，不大于7％w/w；(iii)干蒸汽压当量，根据ASTM D 5191，为20-120kPa；(iv)酸含量，根据ASTM D 1613，不大于0.1wt％HAC；(v)pH，根据ASTM D 1287，为5-9；(vi)芳烃含量，根据SS 155120，不大于40体积％，其中苯含量根据EN238，不大于1体积％；(vii)硫含量，根据ASTM D 5453，不大于50mg/kg；(viii)胶质含量，根据ASTM D 381，不大于2mg/100ml；(ix)水含量，根据ASTM D6304，不大于0.25％w/w；(x)根据A...

【专利技术属性】
技术研发人员：安杰利卡赫尔，伊格格鲁伯科夫，
申请(专利权)人：安杰利卡赫尔，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]