燃料组合物制造技术

用于火花点火内燃机的燃料组合物包含添加剂，所述添加剂具有包含与6‑或7‑元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6‑元芳环的化学结构，所述6‑或7‑元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，所述6‑或7‑元杂环中的剩余原子是碳。所述添加剂增加燃料的辛烷值，从而改进燃料的自动点火特性。

Fuel composition

Fuel compositions for spark ignition internal combustion engines contain additives having a chemical structure consisting of six-membered aromatic rings having two adjacent aromatic carbon atoms with 6 or 7-membered saturated heterocycles. The six-membered or 7-membered saturated heterocycles contain nitrogen atoms bonded directly to one of the common carbon atoms to form secondary amines and An atom selected from oxygen or nitrogen that bonds directly to another common carbon atom. The remaining atom in the 6 or 7-member heterocycle is carbon. The additive increases the octane number of the fuel, thereby improving the automatic ignition characteristics of the fuel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料组合物专利
本专利技术涉及用于火花点火内燃机的燃料的添加剂。特别地，本专利技术涉及用于增加火花点火内燃机的燃料的辛烷值的添加剂。本专利技术还涉及包含辛烷提升添加剂的用于火花点火内燃机的燃料。专利技术背景火花点火内燃机广泛用于家用和工业二者中的动力。例如，火花点火内燃机通常用于为汽车工业中的车辆(例如乘用车)提供动力。火花点火内燃机中的燃烧由产生火焰前缘的火花引发。火焰前缘从火花塞前进并快速平稳地穿过燃烧室，直到几乎所有燃料都被消耗掉。当在较高压缩比下操作时，即当在发动机中的燃料/空气混合物点火之前对其施加更高程度的压缩时，广泛认为火花点火内燃机更有效。因此，现代的高性能火花点火内燃机倾向于在高压缩比下运行。当发动机对进气充量具有高度的补充增压时，也需要较高的压缩比。然而，增加发动机中的压缩比增加异常燃烧的可能性(包括自动点火的可能性)，特别是当发动机被增压时。当通常被理解为火焰前缘和燃烧室壁/活塞之间的未燃烧气体的末端气体自动点火时，发生自发点火形式。在点火时，末端气体在燃烧室中的火焰前缘之前迅速且过早地燃烧，导致气缸中的压力急剧上升。这会产生特有的爆震或爆裂声音且被称为“爆震”、“爆炸”或“爆裂”。在一些情况下，特别是对于增压发动机，其它形式的自动点火甚至可能导致称为“大爆震”或“超爆震”的破坏性事件。由于燃料的辛烷值(也称为抗爆震等级或辛烷等级)低于发动机的抗爆震要求，发生爆震。辛烷值是用于评估给定燃料将发生爆震的点的标准量度。较高的辛烷值意味着燃料/空气混合物在末端气体发生自动点火之前可以承受更多的压缩。换句话说，辛烷值越高，燃料的抗爆震性质越好。虽然研究辛烷值(RON)或发动机辛烷值(MON)可用于评估燃料的抗爆震性能，在最近的文献中，更注重RON作为现代汽车发动机中的燃料抗爆震性能的指标。因此，需要用于具有高辛烷值，例如高RON的火花点火内燃机的燃料。特别需要用于高压缩比发动机的燃料，包括利用对进气充量的高度补充增压的燃料，以具有高辛烷值，从而在没有爆震的情况下可以享受更高的发动机效率。为了增加辛烷值，通常将辛烷改进添加剂加入到燃料中。这种添加可以由精炼厂或其它供应设备，例如燃料终端或大型燃料共混器进行，使得在基础燃料辛烷值原本太低时燃料符合适用的燃料规格。有机金属化合物，包括例如铁、铅或锰是众所周知的辛烷改进剂，四乙基铅(TEL)已被广泛用作高效的辛烷改进剂。然而，TEL和其它有机金属化合物现在通常仅少量用于燃料(如果有的话)，因为它们可能是有毒的，对发动机有害且对环境有害。不基于金属的辛烷改进剂包括含氧化合物(例如醚和醇)和芳族胺。然而，这些添加剂也存在各种缺点。例如，N-甲基苯胺(NMA)，一种芳族胺，必须在相对高的处理比率(1.5-2%重量添加剂/重量基础燃料)下使用，以对燃料的辛烷值具有显著影响。NMA也可能有毒。含氧化合物使燃料中的能量密度降低，且与NMA一样，必须在高处理比率下加入，可能导致与燃料储存、燃料管线、密封和其它发动机部件的兼容性问题。已经努力为NMA寻找替代的非金属辛烷改进剂。GB2308849公开了二氢苯并噁嗪衍生物用作抗爆震剂。然而，与在类似处理比率的NMA相比，衍生物提供在燃料的RON方面显著更小的增加。因此，仍然需要能够实现抗爆震效果，例如至少与NMA可比的抗爆震效果，同时减轻上面强调的至少一些问题的用于火花点火内燃机的燃料的添加剂。专利技术概述令人惊奇地，现已发现一种添加剂为用于火花点火内燃机的燃料提供显著增加的辛烷值，特别是RON，该添加剂具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳。因此，本专利技术提供用于火花点火内燃机的燃料组合物，所述燃料组合物包含添加剂，该添加剂具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳(下文描述为“辛烷提升添加剂”)。还提供一种用于火花点火内燃机的燃料组合物，该燃料组合物包含具有下式的辛烷提升添加剂：其中：R1是氢；R2，R3，R4，R5，R11和R12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团；R6，R7，R8和R9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团；X选自-O-或-NR10-，其中R10选自氢和烷基；和n为0或1。本专利技术还提供一种制备本专利技术的燃料组合物的方法，该方法包含将用于火花点火内燃机的燃料与本文所述的辛烷提升添加剂组合的步骤。本专利技术还提供本文所述的辛烷提升添加剂在用于火花点火内燃机的燃料中的用途，以及本文所述的辛烷提升添加剂用于增加火花点火内燃机的燃料的辛烷值，以及用于改进燃料的自动点火特性的用途，例如通过在用于火花点火内燃机中时降低燃料对自动点火、预点火、爆震、大爆震和超爆震中的至少一种的倾向。还提供一种用于增加火花点火内燃机的燃料的辛烷值的方法，以及一种用于改进燃料的自动点火特性的方法，例如通过在用于火花点火内燃机中时降低燃料对自动点火、预点火、爆震、大爆震和超爆震中的至少一种的倾向，所述方法包括将本文所述的辛烷提升添加剂与燃料共混。附图简述图1a-c显示当用不同量的本文所述的辛烷提升添加剂处理时，燃料的辛烷值(RON和MON二者)的变化曲线图。具体地，图1a显示具有90的添加前RON的E0燃料的辛烷值的变化曲线图；图1b显示具有95的添加前RON的E0燃料的辛烷值的变化曲线图；且图1c显示具有95的添加前RON的E10燃料的辛烷值的变化曲线图。图2a-c显示比较在用本文所述的辛烷提升添加剂和N-甲基苯胺处理时燃料的辛烷值(RON和MON二者)的变化的曲线图。特别地，图2a显示E0和E10燃料的辛烷值相对于处理比率的变化曲线图；图2b显示在0.67%w/w的处理比率下E0燃料的辛烷值的变化曲线图；且图2c显示在0.67%w/w的处理比率下E10燃料的辛烷值的变化曲线图。专利技术详述辛烷提升添加剂本专利技术提供用于火花点火内燃机的燃料组合物，所述燃料组合物包含辛烷提升添加剂。辛烷提升添加剂具有包含与6-或7-元原本饱和的杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳(简称为本文所述的辛烷提升添加剂)。可以理解，除了那两个共有碳原子，与6元芳环共有两个相邻芳族碳原子的6-或7-元杂环可以被认为是饱和的，且因此可以被称为“原本饱和的”。或者说，本专利技术中使用的辛烷提升添加剂可以是被取代或未被取代的3,4-二氢-2H-苯并[b][1,4]噁嗪(也称为苯并吗啉)，或被取代或未被取代的2,3,4,5-四氢-1,5-苯并噁吖庚因。换句话说，添加剂可以是3,4-二氢-2H-苯并[b][1,4]噁嗪或其衍生物，或2,3,4,5-四氢-1,5-苯并噁吖庚因或其衍生物。因此，添本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于火花点火内燃机的燃料组合物，所述燃料组合物包含添加剂，所述添加剂具有包含与6‑或7‑元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6‑元芳环的化学结构，所述6‑或7‑元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，所述6‑或7‑元杂环中的剩余原子是碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.11 EP 16155209.61.一种用于火花点火内燃机的燃料组合物，所述燃料组合物包含添加剂，所述添加剂具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，所述6-或7-元杂环中的剩余原子是碳。2.根据权利要求1的燃料组合物，其中所述添加剂具有下式：其中：R1是氢；R2，R3，R4，R5，R11和R12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团；R6，R7，R8和R9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团；X选自-O-或-NR10-，其中R10选自氢和烷基；和n为0或1。3.根据权利要求2的燃料组合物，其中R2，R3，R4，R5，R11和R12各自独立地选自氢和烷基，优选选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基，更优选选自氢、甲基和乙基，且甚至更优选选自氢和甲基。4.根据权利要求2或权利要求3的燃料组合物，其中R6，R7，R8和R9各自独立地选自氢、烷基和烷氧基，优选选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基和丙氧基，更优选选自氢、甲基、乙基和甲氧基，且甚至更优选选自氢、甲基和甲氧基。5.根据权利要求2至4中任一项的燃料组合物，其中R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12中的至少一个，且优选R6，R7，R8和R9中的至少一个选自氢以外的基团。6.根据权利要求2至5中任一项的燃料组合物，其中R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12中的不超过5个，优选不超过3个，且更优选不超过2个选自氢以外的基团。7.根据权利要求2至6中任一项的燃料组合物，其中R2和R3中的至少一个是氢，且优选其中R2和R3是氢。8.根据权利要求2至7中任一项的燃料组合物，其中R4，R5，R7和R8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基，且R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12中的其余部分是氢，且优选其中R7和R8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基，且R2...

【专利技术属性】
技术研发人员：SV菲利普，
申请(专利权)人：英国石油国际有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB