BR112019011855B1

BR112019011855B1 - Composição de combustível, método para a produção de uma composição combustível e uso de componente oxigenado de monoéter e componente de diesel parafínico renovável como componentes de mistura de combustível para combustível fóssil

Info

Publication number: BR112019011855B1
Application number: BR112019011855-1A
Authority: BR
Inventors: Ulla Kiiski; Markku KURONEN; Kalle LEHTO; Tuukka HARTIKKA
Original assignee: Neste Oyj
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2022-11-29
Also published as: CN110099986A; US20200017785A1; US11370985B2; FI20165984L; FI127886B; EP3555241A1; CA3046883C; CA3046883A1; ES2847379T3; BR112019011855A2; EP3555241B1; CN110099986B; WO2018115575A1

Abstract

A invenção divulga novas composições de combustível diesel compreendendo um componente de diesel parafínico renovável, um componente de diesel fóssil e um componente oxigenado, bem como métodos para a fabricação e o uso de uma combinação de um componente de diesel parafínico renovável, e um componente oxigenado para reduzir emissões de NOx.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada com o campo de composições de diesel e à fabricação de composição de diesel tendo propriedades aprimoradas. Mais especificamente, ela está relacionada com composições de diesel compreendendo pelo menos três componentes, um componente de diesel fóssil, um componente de diesel parafínico renovável e um oxigenado, provendo benefícios com emissões de diesel. Ela também está relacionada com um método para a produção das ditas composições. Adicionalmente, ela está relacionada com o uso de uma combinação de componente de diesel parafínico renovável e oxigenado como componentes de mistura de combustível para combustível fóssil.

FUNDAMENTOS

[0002] Oxigenados têm sido estudados como componentes de diesel para combustíveis fósseis, antes de diesel de fontes renováveis atrair atenção. Tipicamente, um aprimoramento alcançado com um oxigenado em uma das características do diesel, por exemplo, maior número de cetano, melhores propriedades a frio ou emissões reduzidas, são comprometidas por um déficit em outras. Por exemplo, certos éteres combinados com diesel fóssil mostraram a redução de emissões de matéria particulada (PM), mas tal vantagem é prejudicada com um aumento nas emissões de NOx.

[0003] Por outro lado, recentemente as regulações e preocupação ambiental encorajaram o uso de combustíveis renováveis. Oxigenados também têm sido estudados como componentes em diesel renovável ou biodiesel. A publicação WO2012074925 descreve uma composição compreendendo diesel renovável, que eles chamam de RHE, e oxigenados. Ambos os componentes são discutidos de maneira bastante generalizada. Como possíveis oxigenados, se discutem ésteres, éteres e/ou hemiacetais compreendendo álcoois, poliols ou combinações dos mesmos. No entanto, na parte experimental, nenhum teste real é conduzido. A publicação WO2012074925 também lista várias referências às técnicas de medição e o possível resultado das mesmas.

[0004] A publicação EP1398364 reivindica uma composição compreendendo 0,1 a 99% de componente de diesel parafínico, 0 a 20% de composto contendo oxigênio e o restante pode ser diesel com base em óleo cru comum. O dito componente contendo oxigênio pode ser selecionado a partir de álcoois alifáticos, éteres, ésteres de ácido graxo, água ou misturas dos mesmos. Uma mistura de combustível de diesel fóssil em 40% e ácidos graxos de talóleo hidrogenados e isomerizados (TOFA) em 60% foi caracterizada. Em outro exemplo, uma mistura 70/30 de combustível de diesel fóssil e um éster foi comparada com outra mistura, 70/30, de diesel fóssil e TOFA, que mostrou como o éster pareceu afetar um aumento tanto na emissão de NOx quanto de matéria particulada. O resultado desejado nas emissões reduzidas foi obtido apenas pela mistura de dois componentes de diesel fóssil e TOFA hidrogenado e isomerizado. Nenhum resultado a partir das misturas compreendendo três componentes foi apresentado. Assim, existe uma necessidade em prover adicionais composições de combustível diesel compreendendo oxigenados enquanto se reduz os efeitos prejudiciais tipicamente relacionados com as mesmas.

SUMÁRIO

[0005] De acordo com o primeiro aspecto da invenção é provida uma composição de diesel compreendendo: a) componente de diesel fóssil b) componente oxigenado de 1 % em volume até 10% em volume, preferivelmente a partir de 5 % em volume até 10% em volume do volume total da composição de combustível, em que i. o dito oxigenado é um monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol, e ii. o dito oxigenado é de estrutura R1-O-R2 (fórmula 1), em que R1 e R2 da fórmula são os mesmos ou são diferentes e são selecionados a partir de grupos C1-C15 alquil, e c) componente de diesel parafínico renovável de 5 % em volume até 15 % em volume do volume total da composição de combustível, em que a soma do dito componente oxigenado e do dito componente de diesel parafínico renovável é de 6 a 25% em volume, preferivelmente a partir de 10% em volume até 20% em volume do volume total da composição de combustível.

[0006] Contra as expectativas, as composições contendo combustível de diesel parafínico renovável de 5 a 15%, um componente oxigenado de monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol de 1 a 10% e diesel fóssil, mostraram a redução das emissões de NOx. Sem estar ligado por qualquer teoria, a surpreendente redução nas emissões de NOx com esta mistura específica é considerada de ser devido ao componente de diesel parafínico renovável presente na dita composição.

[0007] De acordo com uma modalidade preferida, a composição compreende combustível de diesel parafínico renovável de 5 a 15% em volume, um componente oxigenado de monoéter 1 a 10% em volume e diesel comum (fóssil) de 75 a 94% em volume, em que o componente de diesel parafínico renovável é produzido por um processo de hidrogenação de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano e/ou de madeira e/ou outro óleo com base em planta bem como resíduo e/ou lixo reciclável ou uma combinação dos mesmos, ou preferivelmente por um processo de hidrodesoxigenação - isomerização dos mesmos, que mostraram excelente desempenho nos experimentos de emissão. Sem estar ligado por qualquer teoria, os resultados indicam que o perfil de parafina característico do componente de diesel parafínico renovável atua de maneira sinergética com o monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol provendo um efeito benéfico no número de cetano nas misturas de combustível.

[0008] O componente oxigenado é selecionado vantajosamente para prover características desejadas para a mistura. Monoéteres estudados para as suas propriedades em misturas mostraram alguma variabilidade quanto ao número de cetano e propriedades a frio. Dependendo das desejadas características de diesel, seleções dentre os monoéteres podem ser feitas. Monoéteres de cadeia linear simétrica e assimétrica proveem o aumento no número de cetano em adição aos desejados efeitos de emissão. De acordo com resultados inesperados nos testes de emissão, o oxigenado mais preferível é o di-n-pentil-éter (DNPE).

[0009] De acordo com o segundo aspecto da invenção é provido um método para a produção de um combustível de mistura, em que o componente de diesel parafínico renovável é produzido a partir de uma carga de alimentação renovável por um processo selecionado a partir de a) hidrogenação ou desoxigenação de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano e/ou de madeira e/ou outro óleo com base em planta bem como resíduo e/ou lixo reciclável ou combinações do mesmo para obter uma fração de hidrocarboneto parafínico de C9-C24, que é opcionalmente submetido à isomerização, ou b) gaseificação de biomassa para produzir gás de síntese e produção de parafinas a partir do dito gás de síntese através de síntese de Fischer-Tropsch para obter uma fração de hidrocarboneto parafínico de C9-C24, ou c) uma combinação dos mesmos, e misturar o componente de diesel parafínico renovável obtido desta forma, com um componente oxigenado de monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol; e com componente de diesel fóssil para obter uma composição de diesel como descrito acima.

[00010] De acordo com o terceiro aspecto, é provido aqui o uso de um oxigenado de monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol e diesel parafínico renovável como componentes de mistura de combustível para componente de diesel fóssil para obter uma composição de combustível, em que a composição total de combustível compreende de 1 % em volume até 10 % em volume de oxigenado de monoéter, e de 5 % em volume até 15 % em volume de diesel parafínico renovável e a soma do dito componente oxigenado e do dito componente de diesel parafínico renovável é de 6 a 25 % em volume, preferivelmente a partir de 10 % em volume até 20 % em volume, em que % em volume é calculado do volume total da composição de combustível.

[00011] Uma vantagem alcançada pela presente composição de combustível, método e uso é a diminuição nas emissões de NOx. Como evidenciado pelos exemplos, o conteúdo de oxigenado das composições de combustível pode ser aumentado com a composição contendo os ditos componentes nas ditas proporções, mas emissões de NOx não foram aumentadas como é esperado. O efeito vantajoso foi observado em particular nas misturas compreendendo combustível fóssil.

[00012] De acordo com um aspecto adicional, na composição ou no uso do componente oxigenado ou matéria prima da mesma, é derivado a partir de biomassa, onde pode ser considerado como componente renovável. Junto com componente de diesel parafínico renovável ele contribui para a porcentagem de componente não fóssil renovável na composição total de combustível.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00013] A Fig. 1 mostra como uma mistura compreendendo 10% em volume de DNPE, 10% em volume de diesel parafínico renovável e 80% em volume de componente de diesel fóssil inesperadamente reduziu as emissões de NOx nos experimentos conduzidos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00014] Uma composição de combustível como usada aqui se refere a um combustível de diesel em conformidade com padrões. As proporções de componentes são discutidas aqui como porcentagens do volume total da composição de combustível.

[00015] No contexto da composição de combustível, a quantidade de soma do componente oxigenado como definido na reivindicação 1, e o dito componente de diesel parafínico renovável é de interesse especial. No contexto de misturas de diesel, eles podem ser considerados como os componentes de mistura mais relevantes para o diesel fóssil, a quantidade de soma da qual é de 6 a 25%, preferivelmente a partir de 10 % em volume até 20% em volume do volume total da composição de combustível.

[00016] De acordo com a preferível modalidade, em que o componente oxigenado consiste de éteres derivados a partir de fontes renováveis, isto é, biomassa, a quantidade de soma do dito oxigenado e o dito diesel parafínico renovável também define a quantidade de componentes renováveis ou biocomponentes da composição total de combustível, variando de 6 a 25% em volume, preferivelmente a partir de 10 % em volume até 2 0% em volume do volume total da composição de combustível.

[00017] Os parâmetros medidos aqui compreendem tanto características físicas quanto químicas de combustível de diesel e componentes do mesmo bem como análises que se referem à combustão em um motor de diesel e emissões. Emissões comuns incluem hidrocarbonetos não queimados (HC), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) ou matéria particulada (PM). As emissões são reguladas por padrões variáveis dependendo da geografia, acordos internacionais, tipos de motor e etc. Efeitos obtidos aqui não são dependentes de um padrão específico, mas em vez disso são evidenciados como diminuição contra um combustível de referência para o qual os experimentos foram conduzidos exatamente da mesma maneira. COMPONENTE DE DIESEL PARAFÍNICO RENOVÁVEL

[00018] Componente de diesel parafínico renovável se refere aqui aos hidrocarbonetos parafínicos, n-parafinas ou uma mistura de parafinas de cadeia linear e de cadeia ramificada, derivada a partir de biomassa. Duas abordagens dominam, óleos de hidrotratamento ou gorduras de origem biológica ou combustíveis feitos através de síntese de Fischer-Tropsch de biomassa gaseificada (BTL).

[00019] Deve ser notado que parafinas também existem em combustíveis de diesel fóssil que adicionalmente contêm quantidades significativas de aromáticos e naftênicos. Componente de diesel parafínico renovável é praticamente livre de aromáticos e possui propriedades bem similares com combustíveis de diesel de GTL e BTL feitos por síntese de Fischer-Tropsch a partir de gás natural e biomassa gaseificada.

GTL

[00020] Gás para líquido, GTL, é um combustível derivado de Fischer-Tropsch tendo um ponto de névoa similar com aquele de um combustível derivado através do hidrotratamento de triglicerídeos, ácidos graxos e derivados de ácido graxo. GTL é caracterizado por distribuição larga de hidrocarbonetos parafínicos na faixa de C9-C24. GTL tipicamente possui um número de cetano na faixa de 73 a 81.

BTL

[00021] Quando o gás de síntese usado no processo de Fischer-Tropsch se origina a partir da gaseificação de biomassa, o processo pode ser referido como “biomassa para líquido”, “BTL”. A larga distribuição de n-hidrocarbonetos parafínicos na faixa C9-C24 pode ser obtida, mesmo que a seleção de uma fração ou frações possam ser mais específicas. Em uma modalidade, o produto ou uma parte do mesmo podem ser submetidos à isomerização, em que n- parafinas são pelo menos parcialmente convertidas para parafinas de cadeia ramificada, isto é, isomerizadas. Componente de diesel parafínico renovável hidrotratado

[00022] O componente de diesel parafínico renovável hidrotratado pode ser obtido através do hidrotratamento de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano e/ou de madeira e/ou outro óleo com base em planta bem como resíduo e/ou lixo reciclável ou uma combinação dos mesmos. ”Óleo vegetal hidrotratado” ou ”Óleo vegetal Hidrogenado” foi um termo comum usado durante a última década quando apenas óleos vegetais eram usados como cargas de alimentação. Atualmente mais e mais do diesel parafínico renovável é produzido através do hidrotratamento a partir de frações de gordura de resíduo e lixo que vêm a partir das indústrias de alimentos, peixe e abatedouros, bem como a partir de frações de óleo vegetal de grau não alimentício.

[00023] Em uma modalidade o componente de diesel parafínico renovável compreende diesel renovável hidrotratado, ou consiste em diesel renovável hidrotratado. O hidrotratamento tipicamente produz combustíveis de destilado médio com base biológica. Os diesels renováveis hidrotratados são distintos do “biodiesel” que é um termo reservado para os metil ésteres de ácido graxo (FAME). Óleos vegetais quimicamente hidrotratados são misturas de hidrocarbonetos parafínicos e possuem uma quantidade muito baixa de enxofre e de aromáticos. Propriedades a frio do diesel parafínico renovável hidrotratado podem ser aprimoradas para satisfazer quaisquer requisitos locais aumentando a quantidade de i-parafinas através do controle dos parâmetros de processo ou por adicional processamento catalítico.

[00024] Em uma modalidade o componente de diesel parafínico renovável na composição de combustível compreende óleo vegetal hidrotratado, gordura animal hidrotratada, gordura de peixe hidrotratada, óleo de peixe hidrotratado, óleo de algas hidrotratado, óleo microbiano hidrotratado, madeira hidrotratada e/ou outro óleo com base em planta, lixo reciclável hidrotratado e /ou resíduo reciclável hidrotratado ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade preferida o dito componente de diesel parafínico renovável consiste em óleo vegetal hidrotratado, madeira hidrotratada e/ou outro óleo com base em planta, gordura animal hidrotratada, gordura de peixe e óleo hidrotratado, óleo de algas hidrotratado, óleo microbiano hidrotratado, lixo reciclável hidrotratado, resíduo reciclável hidrotratado, ou uma combinação dos mesmos.

[00025] Em uma modalidade no componente de diesel parafínico renovável hidrotratado a quantidade dos componentes parafínicos na faixa de número de carbono C15C18 é de pelo menos 70 % em volume, mais preferivelmente more do que 80 % em volume, ainda mais preferivelmente more do que 90 % em volume. Quando um componente de diesel parafínico renovável hidrotratado tendo o dito perfil de componente parafínico é usado, uma composição de combustível de número de cetano aumentado é obtida.

[00026] Em uma modalidade a quantidade dos componentes parafínicos no componente de diesel parafínico renovável hidrotratado na faixa de número de carbono C3-C14 é menor do que 25% em volume, tal como menor do que 20% em volume, menos do que 10% em volume, ou menos do que 7% em volume. Opcionalmente no componente de diesel parafínico renovável hidrotratado a quantidade dos componentes parafínicos na faixa de número de carbono C19-C24 é menor do que 25% em volume, tal como menor do que 20% em volume, menos do que 10% em volume, ou menos do que 5% em volume.

[00027] Em uma modalidade o componente de diesel parafínico renovável consiste em componente de diesel parafínico renovável tendo um número de cetano de pelo menos 70, preferivelmente pelo menos 75. Com o uso de um componente de diesel parafínico renovável tendo alto número de cetano, uma menor adição de componente de diesel parafínico renovável e um oxigenado de monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol provê número de cetano aumentado em uma mistura compreendendo um componente de diesel fóssil, mas não é comprometido por um aumento na emissão de NOx.

[00028] Em uma modalidade o conteúdo do componente de diesel parafínico renovável hidrotratado na composição de combustível está na faixa de 5 a 15 % em volume. Em uma modalidade o conteúdo do componente de diesel parafínico renovável hidrotratado na composição total de combustível é de 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15 % em volume.

[00029] Em uma modalidade ácidos graxos ou triglicerídeos são primeiramente hidrogenados para n- parafinas e n-parafinas então são pelo menos parcialmente convertidos para parafinas de cadeia ramificada, isto é, isomerizados.

MONOÉTER

[00030] O componente de éter contribui para a composição de combustível como um oxigenado. Oxigenados em geral usados nos combustíveis incluem vários álcoois, éteres, ésteres e carbonatos. No entanto, como hidrocarbonetos compreendendo oxigênio são um grupo muito grande e versátil de produtos químicos, diferentes oxigenados contribuem para diferentes propriedades do diesel e uma troca para outros normalmente é inevitável. Tipicamente oxigenados diminuem as emissões de particulado, mas possuem uma tendência de aumentar as emissões de NOx ao mesmo tempo.

[00031] Para ser compatível e solúvel com o diesel, o oxigenado é selecionado a partir de monoéteres tendo massa molar de 128 a 300 g/mol, preferivelmente a partir de 150 a 250 g/mol, e mais preferivelmente a partir de 150 a 190 g/mol. Esta faixa massa molar provê melhor compatibilidade para os diesels. Monoéter se refere a um composto compreendendo apenas uma funcionalidade do tipo éter. Os ditos monoéteres podem ser caracterizados por uma fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são os mesmos ou são diferentes e são selecionados a partir de C1-C15 alquilas de cadeia linear ou ramificada, também conhecidos como C1C15 n-alquilas e i-alquilas respectivamente.

[00032] Ét eres adequados para a presente composição de diesel compreendem monoéteres simétricos ou assimétricos. No contexto da presente composição de combustível, o componente oxigenado pode compreender substancialmente um monoéter ou uma mistura de monoéteres dentro da definição acima.

[00033] De acordo com uma modalidade, R1 e R2 são selecionados a partir de C1-C15 alquilas de cadeia linear, também conhecidas como C1-C15 n-alquilas. Éteres de cadeia linear possuem propriedades de ignição melhores do que combustível de diesel fóssil típico. Éteres de cadeia linear tendo número de carbono total de pelo menos 10 assim são conhecidos por ter excelentes propriedades como componentes de diesel.

[00034] Preferivelmente o oxigenado usado aqui compreende um de monoéteres simétricos de cadeia linear, em que a fórmula 1 é da forma R1-O-R1. Tais monoéteres compreendem conhecidos por ter um alto número de cetano, tal como di-n-pentil-éter (DNPE), di-n-hexil-éter (DNHE), di-n-heptil-éter (DNHpE), di-n-octil-éter (DNOE), di-n- nonil-éter (DNNE) e di-n-decil-éter (DNDE). Adicionalmente, produção de monoéteres simétricos a partir de um álcool apenas provê vantagens tanto como a não complexidade e a economia. DNPE foi usado como oxigenado nos presentes experimentos e proveu uma diminuição inesperada nas emissões de NOx como certa mistura com componente de diesel fóssil e componente de diesel parafínico renovável. Monoéteres simétricos de fórmula R1-O-R1 podem ser produzidos de acordo com métodos conhecidos. Tipicamente éteres simétricos podem ser preparados a partir de seus correspondentes álcoois através de catalisadores ácidos. Em altas temperaturas, as reações catalisadas por óxido de alumínio são bem conhecidas.

[00035] Monoéteres de cadeia linear assimétricos, isto é, éteres de acordo com fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são ambos C1-C15 alquilas de cadeia linear, mas diferentes no comprimento de cadeia de carbono, podem ser produzidos a partir de processos padrão bem conhecidos. Um exemplo bem conhecido é a reação de um haleto de alquil com um alcóxido de sódio, pela síntese de éter de Williamson. Monoéteres assimétricos adequados compreendem aqueles de alto número de cetano dentro da faixa de massa molar especificada. Monoéteres assimétricos de cadeia linear podem ser selecionados a partir de compostos de acordo com as especificações acima, tais como etil-dodecil éter, etil- undecil éter, etil-decil éter, etil-nonil éter (ENE), etil- octil éter, propil-dodecil éter, propil-undecil éter, propil-decil éter, propil-nonil éter, propil-octil éter, propil-heptil éter, butil-dodecil éter, butil-undecil éter, butil-decil éter (BDE), butil-nonil éter, butil-heptil éter, butil-hexil éter, pentil-dodecil éter, pentil-undecil éter, pentil-decil éter (PDE) , pentil-nonil éter, pentil- octil éter, pentil-heptil éter, ou pentil-hexil éter.

[00036] Monoéteres compreendendo alquilas de cadeia de carbono linear são preferidos, já que eles proveem melhor número de cetano para as misturas do que os monoéteres compreendendo pelo menos uma cadeia de carbono ramificada.

[00037] O componente oxigenado pode ser selecionado a partir de monoéteres ramificados assimétricos, isto é, éteres de acordo com fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são diferentes C1-C15 alquilas e pelo menos um do qual é ramificado. Dentro da faixa de massa molar de 128 a 300 g/mol, tais éteres compreendem dentre outros, éteres compreendendo terc-butil como uma das cadeias de carbono, isto é como R1 ou R2, tal como octil-terc-butil éter (OTBE), dodecil-terc-butil éter (DOTBE) e etil-hexil-terc- butil éter (EHTBE). Preferivelmente a faixa de massa molar é de 150 a 190 g/mol.

[00038] De acordo com outra modalidade, o componente oxigenado pode ser selecionado a partir de monoéteres ramificados simétricos, isto é, éteres de acordo com a fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são as mesmas C1-C15 alquilas e ramificadas. Um exemplo de monoéteres simétricos ramificados dentro da faixa compreendem, isto é, di-etil- hexil éter (DEHE).

[00039] De acordo com uma modalidade, o componente oxigenado da composição compreende um oxigenado renovável, preferivelmente o componente oxigenado consiste em um oxigenado renovável. Oxigenados podem ser produzidos através da seleção dos materiais de partida, tipicamente álcoois, que se originam a partir de biomassa ou correntes residuais de biomassa. Quando o componente oxigenado é derivado a partir de biomassa, ele pode ser classificado como renovável e desta forma contribui para a divisão total dos componentes renováveis na composição. Em tal caso, a soma de componentes renováveis, isto é a soma do oxigenado renovável e o diesel parafínico renovável é de 6 a 25% em volume e preferivelmente a partir de 10 % em volume até 20 % em volume do volume total da composição de combustível.

COMPONENTE DE DIESEL FÓSSIL

[00040] O componente de diesel fóssil quer dizer um componente ou composição, que está ocorrendo naturalmente e é derivado a partir de fontes não renováveis. Exemplos de tais recursos não renováveis incluem óleo/gás de petróleo, óleo/gás de xisto, gás natural ou depósitos de carvão, e semelhantes, e combinações dos mesmos, incluindo qualquer deposito rico em hidrocarboneto que possa ser usado a partir de fontes na terra/subterrâneas. O termo fóssil também se refere a um material de reciclo de fontes não renováveis.

[00041] Em uma modalidade o componente de diesel fóssil é destilado médio fóssil, preferivelmente diesel fóssil. Combustível de diesel em geral é qualquer combustível líquido adequado para o uso nos motores a diesel, onde a ignição de combustível ocorre sem centelha, como um resultado da compressão da mistura de ar de entrada e então a injeção do combustível. O tipo mais comum de combustível de diesel é um destilado fracionário específico de combustível fóssil, preferivelmente óleo de combustível de petróleo. As características da destilação definem como o combustível é evaporado quando ele é pulverizado para a câmara de combustão de um motor a diesel. Padrões (por exemplo, EN590) incluem informação sobre as características típicas da destilação.

[00042] Para distinguir de combustíveis de diesel alternativos não derivados a partir de petróleo, diesel derivado de petróleo é chamado aqui como diesel fóssil. Ele também pode ser chamado como, por exemplo, petrodiesel, diesel mineral ou destilado de petróleo. Diesel fóssil pode compreender destilados atmosféricos ou de vácuo. O destilado pode compreender gasóleo craqueado ou uma mistura de qualquer proporção de destilados de corrida direta ou termicamente ou cataliticamente craqueados. O combustível destilado pode ser submetido a processamento adicional tal como tratamento com hidrogênio ou outros processos para aprimorar as propriedades do combustível. Tipicamente diesel fóssil compreendem naftênicos em aproximadamente 10 a 50 % em peso, monoaromáticos em aproximadamente 5 a 30 % em peso, outros poliaromáticos em aproximadamente 0 a 8 % em peso e parafinas em aproximadamente 10 a 50 % em peso.

[00043] A presente composição de combustível de diesel compreende componente de diesel fóssil a partir de 75 % em volume até 94 % em volume. Por conta da proporção predominante, o componente de diesel fóssil também é referido como a base da mistura em que o componente de diesel parafínico renovável e o componente oxigenado são misturados como componentes de mistura. O uso de um alto conteúdo de componente de diesel fóssil é benéfico, já que os diesels fósseis são bem conhecidos e são compatíveis com os motores a diesel. De acordo com uma modalidade a composição de combustível de diesel compreende componente de diesel fóssil a partir de 85 % em volume até 94 % em volume do volume de combustível total.

[00044] A composição de combustível final pode conter aditivos de refinaria e aditivos de desempenho tais como de lubricidade, escoamento a frio, aditivos antiestáticos e aditivos detergentes.

EXEMPLOS

[00045] Os seguintes exemplos são providos para ilustrar vários aspectos da presente invenção. Eles não estão intencionados a limitar a invenção, que é definida pelas reivindicações anexas.

Exemplo 1. Experimentos de combustão Método / Medições

[00046] Testes de motor foram realizados com um único motor de teste de cilindro. Quatro combustíveis de teste tendo os mesmos componentes como diferentes proporções de mistura foram analisados. EN 590 Fóssil graduação de verão foi usado como combustível de referência e representou o componente de diesel fóssil nas misturas. O diesel parafínico renovável e um monoéter como oxigenado foram os componentes adicionais. No procedimento de teste a matriz de teste foi projetada para combinar duas velocidades e três cargas por velocidade.

[00047] Para as medições de exaustão um único motor de teste de cilindro com parâmetros de levantamento de válvula livre e temporização e injeção completamente ajustáveis foi usado. Pressão de carga e de exaustão também eram ajustáveis. Pressão do cilindro, consumo de combustível e quatro diferentes emissões, CO, HC, NOx, e particulados foram medidas.

[00048] As medições de emissão de massa particulada (PM) foram realizadas de acordo com ISO8178-1:2006.

[00049] O Amostrador Inteligente AVL SPC472 foi usado para as medições. A amostra foi tomada a partir de um gás de exaustão bruto e diluída com um fator de diluição de 6. O tempo de amostragem variou de 90 até 600 segundos dependendo da concentração de particulado e da queda de pressão do filtro de amostra. As amostras foram coletadas em filtros Pallflex TX40HI20-WW de 47 mm. O fluxo de filtro foi definido para 1,3 g/s (60 nl/min) e a temperatura do filtro foi mantida entre 42 e 50 °C. Filtros de amostra foram pesados antes e após as medições em uma sala climatizada em que a temperatura e a umidade foram controladas. O mínimo de 2 horas de tempo de estabilização foi usado para os filtros antes da pesagem.

[00050] A calibração de fluxo do Amostrador Inteligente foi verificada em base diária e ajustada quando era necessário. Durante a campanha das medições a necessidade por ajustes foi desprezível. Em cada ponto de medição 2 a 3 amostras foram coletadas. O combustível de referência foi medido no início e no fim do período de medição. A matriz de teste é dada na Tabela 1. Tabela 1. Parâmetros para os pontos de teste estudados.

Resultados

[00051] Os resultados de medição mostrados com o combustível de referência não são apresentados sozinhos, mas usados como nível de referência na figura 1 que apresenta o desempenho global de diferentes composições de mistura. As composições exatas mostradas na Figura 1 são compiladas na Tabela 2. Todas as composições não estão de acordo com as presentes reivindicações, mas são mostradas como referência. Os resultados finais foram calculados de acordo com ISO8178-1:2006. Pontos de carga/rpm individuais não são apresentados aqui. Em vez disso, médias para cada mistura são mostrados na figura 1. Tabela 2. Composições de misturas testadas e mostradas na figura 1.

[00052] Os presentes experimentos mostram a diminuição inesperada nos resultados de emissões de NOx, em que a quantidade total de componentes de mistura foi de apenas 20 % em volume deixando o conteúdo de componente de diesel fóssil tão alto quanto 80 % em volume. A Figura 1 mostra de maneira surpreendente que uma redução nas emissões de NOx foi observada com a mistura compreendendo 10 % em volume de DNPE e 10 % em volume de diesel parafínico renovável em 80 % em volume do componente de diesel fóssil. Outras misturas mostraram aumento nas emissões de NOx, mesmo que este seja um aumento consideravelmente menor do que seria esperado.

[00053] Também pode ser reconhecido que, este potencial para a adicional redução na emissão de NOx pela calibração do motor pode existir.

Exemplo 2: teste de éter

[00054] Vários éteres, tanto simétricos quanto assimétricos, foram testados no diesel fóssil pelas suas características como misturas contendo oxigênio de 1 a 2 % em peso no diesel fóssil. O diesel fóssil usado tanto como diesel de referência quanto como base de mistura variou levemente para diferentes séries de experimento (diesel fóssil 2 e 3). Tanto os éteres de cadeia linear quanto os éteres de cadeia ramificada foram estudados. Dependendo do comprimento de cadeia de carbono, o conteúdo de oxigênio desejado foi alcançado com diferentes concentrações de éter no diesel. Métodos padrão foram aplicados e os resultados são compilados nas Tabelas 3 e 4 (cadeia linear simétrica), na Tabela 5 (cadeia linear assimétrica) e na Tabela 6 (cadeia ramificada assimétrica). Tabela 3. Características medidas para misturas de éter - diesel para monoéteres simétricos de cadeia linear de acordo com a presente invenção.

Tabela 4. Adicionais características c e monoéter simétrico de cadeia linear e alguns valores com relação à mistura de éter - diesel.

Tabela 5. Características medidas para misturas de éter - diesel para monoéteres assimétricos de cadeia linear de acordo com a presente invenção.

[00055] Todos os compostos mencionados aqui foram solúveis no combustível de diesel. Durante o armazenamento a frio, (em aproximadamente -18 °C), nenhuma cristalização ou separação de fase foi observada com qualquer um dos ditos éteres estudados. Estes resultados junto com parâmetros nas Tabelas 3 a 5, indicam que com estes éteres, similares resultados de emissão podem ser alcançados como foi alcançado no exemplo 1 para as composições compreendendo diesel fóssil, diesel parafínico renovável e um monoéter de cadeia linear simétrico, DNPE. Pode ser deduzido que monoéteres tendo massa molar dentro da faixa de 128 a 300 g/mol tais como DNOE simétrico, DNDE, ENE assimétrico, BDE, e PDE, funcionam de maneira similar com DNPE nas misturas de diesel. Tabela 6. Características medidas para misturas de éter - diesel para monoéteres assimétricos de cadeia ramificada de acordo com a presente invenção.

[00056] Como vários éteres listados nas Tabelas acima possuem número de cetano maior do que aquele do diesel fóssil, eles contribuem para aumentar o número de cetano das composições reivindicadas. Como outra vantagem, pode ser concluído que com tais éteres menor razão de mistura dos componentes que contribuem para o número de cetano é necessária nas composições de acordo com as presentes composições de maneira a satisfazer os requisitos do número de cetano em EN590 e ASTM D975. É especialmente benéfico na produção de graduações de diesel premium com maior número de cetano. Com base nesta razão, o componente oxigenado é preferível selecionado a partir do grupo de DNPE, DNOE, DNDE, BDE, DNHE e PDE.

[00057] As sumário, éteres testados para as suas características de mistura desejáveis compreendem di-n- decil éter, di-n-octil éter, di-n-pentil éter, di-n-hexil éter, etil-nonil éter, butil-decil éter, pentil-decil éter, octil-terc-butil éter, dodecil-terc-butil éter, etil-hexil- terc-butil éter.

[00058] A descrição anterior provou por meio de exemplos não limitantes das particulares implementações e das modalidades da invenção uma descrição completa e informativa do melhor modo contemplado na atualidade pelos inventores para realizar a invenção. No entanto, está claro para um perito na técnica que a invenção não está restrita aos detalhes das modalidades apresentadas aqui, mas que pode ser implementada em outras modalidades usando meios equivalentes sem fugir das características da invenção.

[00059] Adicionalmente, algumas das funcionalidades das modalidades divulgadas acima desta invenção podem ser usadas com vantagem sem o correspondente uso de outras funcionalidades. Desta forma, a descrição anterior deve ser considerada como meramente ilustrativa dos princípios da presente invenção, e não em limitação da mesma. Assim, o escopo da invenção não está restrito pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Composição de combustível caracterizada pelo fato de que compreende a) componente de diesel fóssil b) componente oxigenado em uma quantidade a partir de 1% em volume até 10% em volume, preferivelmente a partir de 5% em volume até 10% em volume do volume total da composição de combustível, em que i. o dito oxigenado é um monoéter tendo uma massa molar de 128 a 300 g/mol, e ii. o dito oxigenado é de estrutura R1-O-R2 (fórmula 1), em que R1 e R2 da fórmula são os mesmos ou são diferentes e são selecionados a partir de grupos alquil C1C15, c) componente de diesel parafínico renovável em uma quantidade a partir de 5% em volume até 15% em volume do volume total da composição de combustível, em que a quantidade de soma do dito componente oxigenado e do dito componente de diesel parafínico renovável é de 6 a 25% em volume, preferivelmente a partir de 10% em volume até 2 0% em volume do volume total da composição de combustível.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito componente oxigenado é selecionado a partir de monoéteres de cadeia linear simétrica ou assimétrica, tendo massa molar de 150 a 300 g/mol, preferivelmente a partir de 150 a 250 g/mol.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dito componente oxigenado é selecionado a partir do grupo de di-n-nonil éter, di-n- decil éter, di-n-octil éter, di-n-heptil éter, di-n-pentil éter, di-n-hexil éter, etil-dodecil éter, etil-undecil éter, etil-decil éter, etil-octil éter, propil-dodecil éter, propil-undecil éter, propil-decil éter, propil-nonil éter, propil-octil éter, propil-heptil éter, butil-dodecil éter, butil-undecil éter, butil-nonil éter, butil-heptil éter, butil-hexil éter, pentil-dodecil éter, pentil-undecil éter, pentil-nonil éter, pentil-octil éter, pentil-heptil éter, ou pentil-hexil éter, etil-nonil éter, butil-decil éter, pentil-decil éter, octil-terc-butil éter, dodecil- terc-butil éter, etil-hexil-terc-butil éter, di-etil-hexil éter, e misturas dos mesmos.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito componente oxigenado é selecionado a partir de monoéteres de cadeia linear simétrica ou assimétrica, preferivelmente o dito componente oxigenado compreende di-n-pentil éter.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o dito componente de diesel parafínico renovável compreende hidrocarbonetos produzidos a partir de biomassa com um processo selecionado a partir da gaseificação de biomassa para produzir gás de síntese e produção de parafinas a partir do dito gás de síntese através de síntese de Fischer-Tropsch para obter uma fração de hidrocarboneto parafínico de C9-C24, hidrotratamento de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano e/ou de madeira e/ou outro óleo com base em planta bem como resíduo e/ou lixo reciclável ou uma combinação dos mesmos para obter uma fração de hidrocarboneto parafínico de C9-C24, opcionalmente seguido pela isomerização, ou uma combinação dos mesmos.

6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o dito componente de diesel parafínico renovável compreende óleo vegetal hidrotratado, madeira hidrotratada e/ou outro óleo com base em planta, gordura animal hidrotratada, gordura de peixe e óleo hidrotratado, óleo de algas hidrotratado, óleo microbiano hidrotratado, lixo reciclável hidrotratado, resíduo reciclável hidrotratado, ou uma combinação dos mesmos.

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que no dito componente de diesel parafínico renovável a quantidade dos hidrocarbonetos C15-C18 parafínicos é de pelo menos 70% em volume, mais preferivelmente pelo menos 80% em volume, ainda mais preferivelmente pelo menos 90% em volume.

8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que no dito componente de diesel parafínico renovável a quantidade dos componentes parafínicos na faixa de número de carbono C3-C14 é menor do que 25% em volume, tal como menor do que 20% em volume, menor do que 10% em volume, ou menor do que 7% em volume.

9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que no dito componente de diesel parafínico renovável a quantidade dos componentes parafínicos na faixa de número de carbono C19-C24 é menor do que 25% em volume, tal como menor do que 20% em volume, menor do que 10% em volume, ou menor do que 5% em volume.

10. Método para a produção de uma composição de combustível, conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente de diesel parafínico renovável é produzido a partir de uma carga de alimentação renovável por um processo selecionado a partir de i) hidrogenação ou desoxigenação de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano e/ou de madeira e/ou outro óleo com base em planta bem como resíduo e/ou lixo reciclável ou uma combinação dos mesmos para obter uma fração de hidrocarboneto parafínico de C9-C24, que é opcionalmente submetido à isomerização, ou ii) gaseificação de biomassa para produzir gás de síntese e produção de parafinas a partir do dito gás de síntese através de síntese de Fischer-Tropsch para obter uma fração de hidrocarboneto parafínico de C9-C24, ou iii) uma combinação dos mesmos, e misturar o componente de diesel parafínico renovável obtido desta forma, um componente oxigenado de monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol, e componente de diesel fóssil.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação para o componente de diesel parafínico renovável compreende óleo vegetal, madeira e/ou outro óleo com base em planta, gordura animal, gordura e óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano, lixo reciclável, resíduo reciclável, ou uma combinação dos mesmos.

12. Uso de componente oxigenado de monoéter e componente de diesel parafínico renovável caracterizado pelo fato de ser como componentes de mistura de combustível para combustível fóssil para reduzir emissões de NOx, em que a composição total de combustível é como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.