BR112019012496B1

BR112019012496B1 - Composição de combustível, método para produzir uma composição de combustível e uso de um componente oxigenado e um componente de diesel parafínico renovável como componentes de mistura de combustível para combustível fóssil

Info

Publication number: BR112019012496B1
Application number: BR112019012496-9A
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: 2022-12-06
Also published as: FI127887B; EP3555240B1; BR112019012496A2; ES2842451T3; FI20165985L; CN110088249B; CA3046881A1; CA3046881C; EP3555240A1; US20210292669A1; WO2018115574A1; CN110088249A; US11319500B2

Abstract

A invenção divulga novas composições para combustível diesel compreendendo um componente de diesel renovável, um componente de diesel fóssil e um componente oxigenado, bem como métodos para fabricação e uso de uma combinação de um componente de diesel renovável e um componente oxigenado para reduzir as emissões de material particulado.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada com o campo de composições de diesel e com a fabricação de composição de diesel tendo propriedades melhoradas. Mais especificamente, está relacionado com composições de diesel compreendendo pelo menos três componentes, um componente de diesel fóssil, um componente de diesel parafínico renovável e um oxigenado, proporcionando benefícios com as emissões de diesel. Está também relacionado com um método para produzir as referidas composições. Além disso, está relacionado ao uso de uma combinação de componente de diesel parafínico renovável e oxigenado, como componentes de mistura de combustível para combustível fóssil.

ANTECEDENTES

[0002] Os oxigenados têm sido estudados como componentes do diesel para combustíveis fósseis, antes que os motores diesel renováveis chamassem a atenção. Tipicamente, uma melhoria alcançada com um oxigenado em uma das características do diesel, por exemplo, maior número de cetano, melhores propriedades a frio ou emissões reduzidas, foi comprometida por um déficit em outra. Por exemplo, certos éteres combinados com o diesel fóssil mostraram reduzir as emissões de partículas (PM), mas essa vantagem está sobrecarregada com um aumento nas emissões de NOx.

[0003] Por outro lado, recentemente a regulamentação e a preocupação com o meio ambiente têm incentivado o uso de combustíveis renováveis. Os oxigenados foram estudados como componentes em diesel renovável ou biodiesel também. A publicação WO2012074925 prevê uma composição compreendendo diesel renovável, que eles chamam de RHE, e compostos oxigenados. Ambos os componentes são discutidos de forma muito geral. Como possíveis oxigenados, ele discute ésteres, éteres e / ou hemiacetais compreendendo álcoois, polióis ou combinações dos mesmos. No entanto, na parte experimental, nenhum teste real é realizado. A publicação WO2012074925 também lista várias referências para técnicas de medição e possíveis resultados.

[0004] A publicação EP1398364 reivindica uma composição compreendendo 0,1 - 99 % de componente de diesel parafínico, 0 - 20% de composto contendo oxigênio e o restante pode ser óleo diesel normal à base de petróleo bruto. O referido componente contendo oxigênio pode ser selecionado a partir de álcoois alifáticos, éteres, ésteres de ácidos graxos, água ou misturas dos mesmos. Uma mistura de 40 % de combustível diesel fóssil e 60 % de ácidos graxos hidrogenados e isomerizados de talóleo (TOFA) foi caracterizada. Em outro exemplo, uma mistura 70/30 de combustível diesel fóssil e um éster foi comparada a outra mistura, de diesel fóssil e TOFA, 70/30, que mostrou como o éster parecia afetar um aumento em ambas emissões de NOx e PM. O resultado desejado na redução de emissões foi obtido apenas pela mistura de dois componentes de diesel fóssil e TOFA hidrogenado e isomerizado. Não foram apresentados resultados de misturas contendo três componentes.

[0005] Assim, existe uma necessidade de proporcionar mais composições de combustível diesel compreendendo oxigenados enquanto se reduzem os efeitos nocivos tipicamente relacionados com os mesmos.

RESUMO

[0006] De acordo com o primeiro aspecto da invenção, é fornecida uma composição diesel compreendendo: a) componente de diesel fóssil b) componente oxigenado de 10 % em volume a 40 % em volume, de preferência de 10 % em volume a 30 % em volume do volume total da composição de combustível, em que i. o referido oxigenado é um monoéter com massa molar de 128 a 300 g/mol e ii. o referido oxigenado é de estrutura R1-O-R2 (fórmula 1), em que as fórmulas R1 e R2 são iguais ou diferentes e selecionados de grupos C1-C15 alquila e c) componente de diesel parafínico renovável de 10 % a 30 % do volume total da composição de combustível, em que a soma do referido componente oxigenado e do referido componente de diesel parafínico renovável é de 26 a 70 % em volume, preferivelmente de 30 % em volume a 50 % em volume do volume total da composição de combustível.

[0007] Contra as expectativas, composições contendo combustível diesel parafínico renovável de 10 a 30 %, um componente oxigenado de fórmula 1 de 10 a 40 % e diesel fóssil, mostraram reduzir as emissões de PM. Sem estar vinculado a uma teoria, a redução surpreendente nas emissões de PM com esta mistura específica é considerada como sendo devida ao efeito sinérgico do componente de diesel parafínico renovável e do composto oxigenado presente na referida composição.

[0008] De acordo com uma concretização preferida, a composição compreende combustível diesel parafínico renovável de 10 a 30 % em volume, um componente oxigenato de monoéter 10 - 40 % volume e diesel (fóssil) regular de 30 a 74 % 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 alga, óleo microbiano e / ou madeira e / ou outro óleo à base de plantas, bem como resíduos e / ou resíduos recicláveis ou uma combinação destes; preferivelmente por um processo de isomerização por hidrodesoxigenação, que demonstrou excelente desempenho em experimentos de emissão. Sem ligação a qualquer teoria, os resultados indicam que o perfil parafínico característico do componente de diesel parafínico renovável age sinergicamente com o monoéter tendo massa molar de 128 a 300 g/mol, proporcionando um efeito benéfico no número de cetano em misturas de combustível.

[0009] O componente oxigenado é vantajosamente selecionado para fornecer características desejadas à mistura. Os monoéteres estudados quanto às suas propriedades em misturas mostraram alguma variabilidade quanto ao número de cetano e propriedades a frio. Dependendo das características desejadas do diesel, seleções entre monoéteres poderiam ser feitas. Os monoéteres de cadeia linear simétricos e assimétricos proporcionam um aumento no número de cetanos, além dos efeitos de emissão desejados. De acordo com resultados inesperados em testes de emissão, o oxigenado mais preferível é o di-n-pentil-éter (DNPE).

[00010] A vantagem da nova composição é que a mistura pode diminuir as emissões de partículas (PM) sem penalizar as emissões de NOx. É de conhecimento geral que os oxigenados, como os éteres, podem diminuir as emissões de PM do diesel comum, mas, simultaneamente, as emissões de NOx aumentam. O diesel parafínico é capaz de reduzir significativamente as emissões de PM, sem comprometer a vantagem, devido ao aumento das emissões de NOx.

[00011] De acordo com o segundo aspecto da invenção, é fornecido um método para produzir uma mistura de combustível, em que o componente de diesel parafínico renovável é produzido a partir de uma matéria-prima renovável por um processo selecionado de a) hidrogenação ou desoxigenação de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano e / ou madeira e / ou outro óleo à base de plantas, bem como resíduos e / ou resíduos recicláveis ou combinações dos mesmos para obter uma fração de hidrocarboneto C9-C24 parafínico, que é opcionalmente submetida a isomerização, ou b) gaseificação de biomassa para produção de gás de síntese e produção de parafinas a partir do referido gás de síntese pela síntese de Fischer-Tropsch para obtenção de uma fração de hidrocarbonetos C9-C24 parafínicos, ou c) uma combinação dos mesmos, e misturar o componente de diesel parafínico renovável assim obtido, 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.

[00012] De acordo com o terceiro aspecto, é proporcionado o uso de um oxigenado de monoéter com massa molar de 128 a 300 g/mol e diesel 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 10 % em volume a 40 % em volume de oxigenado de monoéter, e de 10 % em volume a 30 % em volume de óleo parafínico renovável e a soma do referido componente oxigenado e do referido componente de diesel parafínico renovável é de 26 a 70 % em volume, preferivelmente de 30 % em volume a 50 % em volume, em que o % em volume é calculado do volume total de composição de combustível.

[00013] Uma vantagem alcançada pela presente composição de combustível, método e uso é a diminuição das emissões de PM. Como evidenciado pelos exemplos, o teor de oxigênio das composições de combustível pode ser aumentado com a composição contendo os referidos componentes nas referidas proporções, mas as emissões de PM diminuíram significativamente enquanto as emissões de NOx permaneceram praticamente as mesmas ou aumentaram consideravelmente menos do que o esperado. O efeito vantajoso foi observado em particular em misturas que compreendem combustível fóssil.

[00014] De acordo com um outro aspecto, na composição ou uso, o componente oxigenado ou matéria-prima, é derivado da biomassa, pelo que pode ser considerado como componente renovável. Juntamente com o componente de diesel parafínico renovável, contribui para a porcentagem de componentes renováveis, não fósseis, na composição total do combustível.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00015] A Fig. 1 mostra os resultados das emissões em comparação com o combustível de referência para misturas que compreendem diferentes proporções de um oxigenado, componente de diesel parafínico renovável e componente de diesel fóssil calculado como uma média para todos os pontos medidos. A diminuição significativa das emissões de PM foi medida para os combustíveis de acordo com as reivindicações presentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00016] Uma composição de combustível, tal como é aqui usada, refere-se a combustível diesel em conformidade com as normas. As proporções dos componentes são discutidas aqui como porcentagens do volume total da composição do combustível.

[00017] No contexto da composição de combustível, a quantidade total do componente oxigenado como definido na reivindicação 1, e o referido componente de diesel parafínico renovável é de especial interesse. No contexto das misturas de diesel, elas podem ser consideradas como os componentes de mistura mais relevantes para o diesel fóssil, cuja soma é de 26 a 70 % em volume, preferivelmente de 30 % a 50 % em volume do volume da composição de combustível total.

[00018] De acordo com uma concretização preferida, em que o componente oxigenado consiste em éteres derivados de fontes renováveis, isto é, biomassa, a quantidade total do referido oxigenado e do referido diesel parafínico renovável define também a quantidade de componentes renováveis ou biocomponentes da composição total do combustível, variando de 26 a 70 % em volume, preferivelmente de 30 % a 50 % em volume do volume da composição de combustível total.

[00019] Os parâmetros aqui medidos compreendem ambas as características físicas e químicas do combustível diesel, bem como as análises relacionadas à combustão em um motor a diesel e suas emissões. Emissões comuns incluem hidrocarbonetos não queimados (HC), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) ou material particulado (PM). As emissões são reguladas por padrões variáveis dependendo de características geográficas, acordos internacionais, tipos de motores etc. Os efeitos obtidos neste documento não dependem de um padrão específico, mas são evidenciados como diminuição em relação a um combustível de referência para o qual os experimentos foram conduzidos exatamente da mesma maneira.

COMPONENTE DE DIESEL PARAFINICO RENOVÁVEL

[00020] O componente de diesel parafínico renovável refere-se aqui a hidrocarbonetos parafínicos, n-parafinas ou uma mistura de parafinas de cadeia linear e ramificada, derivadas da biomassa. Duas abordagens dominam, óleos de hidrotratamento ou gorduras de origem biológica ou combustíveis feitos pela síntese Fischer-Tropsch de biomassa gaseificada (BTL).

[00021] É notado que as parafinas existem também nos combustíveis de diesel fóssil que contêm adicionalmente quantidades significativas de aromáticos e naftênicos. O componente de diesel parafínico renovável é praticamente isento de aromáticos e possui propriedades bastante semelhantes aos combustíveis diesel GTL e BTL produzidos pela síntese de Fischer-Tropsch a partir do gás natural e da biomassa gaseificada.

GTL

[00022] Gás para líquido, GTL, é um combusítvel derivado de Fischer-Tropsch que possui um ponto de névoa similar que um combustível derivado de triglicerídeos hidrotratados, ácidos graxos ou derivados de ácido graxo. O GTL é caracterizado pela ampla distribuição de hidrocarbonetos parafínicos na faixa C9-C24. O GTL tem tipicamente um número de cetano no intervalo de 73-81.

BTL

[00023] Quando o gás de síntese usado no processo de Fischer-Tropsch se origina da gaseificação da biomassa, o processo pode ser referido como "biomassa para líquido", "BTL". A ampla distribuição de hidrocarbonetos n-parafínicos na faixa C9-C24 é obtida, embora a seleção de uma fração ou frações possa ser mais específica. Em uma concretização, o produto ou uma parte deste pode estar sujeito a isomerização, em que as n-parafinas são pelo menos parcialmente convertidas em parafinas de cadeia ramificada, isto é, isomerizadas.

Componente de diesel parafínico renovável, hidrotratado

[00024] O componente de diesel parafínico renovável hidrotratado é obtido por hidrotratamento de óleo vegetal, gordura animal, gordura de peixe, óleo de peixe, óleo de alga, óleo microbiano e / ou madeira e / ou outro óleo à base de plantas bem como resíduos recicláveis e / ou resíduos 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 matéria-prima. Atualmente, cada vez mais, o diesel parafínico renovável é produzido por meio de hidrotratamento proveniente de frações residuais de resíduos e gorduras provenientes de indústrias de alimentos, peixes e matadouros, bem como de frações de óleo vegetal sem grau alimentício.

[00025] Em uma concretização, o componente de diesel parafínico renovável compreende diesel renovável hidrotratado, ou consiste em diesel renovável hidrotratado. O hidrotratamento normalmente produz combustíveis destilados médios de base biológica. Os diesel renováveis hidrotratados são distintos do “biodiesel”, que é um termo reservado aos metil ésteres de ácidos graxos (FAME). Óleos vegetais quimicamente tratados com hidrogênio são misturas de hidrocarbonetos parafínicos e têm uma quantidade muito baixa de enxofre e aromáticos. As propriedades a frio do diesel parafínico renovável hidrotratado podem ser melhoradas para satisfazer quaisquer requisitos locais, aumentando a quantidade de i-parafinas controlando os parâmetros do processo ou por processamento catalítico adicional.

[00026] Em uma concretização, o componente de diesel parafínico renovável na composição de combustível compreende óleo vegetal hidrotratada, gordura animal hidrotratada, gordura de peixe hidrotratada, óleo de peixe hidrotratada, óleo de algas hidrotratado, óleo microbiano hidrotratado, madeira hidrotratada e / ou outro óleo vegetal e / ou resíduo ou uma combinação dos mesmos. Em uma concretização, o referido componente de diesel renovável parafínico é constituído por óleo vegetal hidrotratado, madeira hidrotratado e / ou outro óleo à base de plantas, gordura animal hidrotratada, óleo e gordura de peixe hidrotratado, óleo de algas hidrotratado, resíduo reciclável hidrotratada, resíduo reciclável hidrotratado ou uma combinação dos mesmos.

[00027] Em uma concretização, no componente de diesel parafínico renovável hidrotratado, a quantidade dos componentes parafínicos na faixa do número de carbono C15-C18 é de pelo menos 70 % em volume, mais preferencialmente superior a 80 % em volume, mais preferencialmente superior a 90 % em volume. Quando é utilizado um componente de diesel parafínico renovável hidrotratado tendo o referido perfil de componente parafínico, uma composição de combustível com um aumento do índice de cetano é obtida.

[00028] Em uma concretização, a quantidade de componentes parafínicos no componente de diesel parafínico renovável hidrotratado na faixa do número de carbonos C3-C14 é inferior a 25 % em volume, tal como inferior a 20 % em volume, inferior a 10 % em volume, ou menor que 7 % em volume. Opcionalmente, no componente de diesel parafínico renovável hidrotratado, a quantidade de componentes parafínicos na faixa de número de carbonos C19-C24 é menor que 25 % em volume, como menor que 20 % em volume, menor que 10 % em volume, ou menor que 5 % em volume.

[00029] Em uma concretização, o componente gasoso parafínico renovável consiste em componente de diesel parafínico renovável com um número de cetano de pelo menos 70, preferencialmente pelo menos 75. Utilizando um componente de diesel parafínico renovável com elevado número de cetano, uma menor adição de componente de diesel parafínico renovável e de um oxigenado de monoéter com massa molar de 128 a 300 g mol proporciona um aumento do número de cetanos em uma mistura compreendendo um componente de diesel fóssil e diminuição da emissão de PM.

[00030] Em uma concretização, o teor do componente de diesel parafínico renovável hidrotratado na composição total de combustível está na faixa de 10 a 30 % em volume. Em uma concretização, o teor do componente de diesel renovável parafínico hidrotratado na composição de combustível é 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 ou 30 % em volume.

[00031] Em uma concretização, os ácidos graxos ou triglicerídeos são primeiro hidrogenados em n-parafinas e as n-parafinas são então, pelo menos parcialmente, convertidas em parafinas de cadeia ramificada, isto é, isomeradas.

MONOÉTER

[00032] O componente de éter contribui para a composição do combustível como um oxigenado. Geralmente, os oxigenados utilizados nos combustíveis incluem vários álcoois, éteres, ésteres e carbonatos. No entanto, como os hidrocarbonetos que compreendem o oxigênio são um grupo muito amplo e versátil de produtos químicos, diferentes oxigenados contribuem para diferentes propriedades do diesel e uma troca para os outros é muitas vezes inevitável.

[00033] Para ser compatível e solúvel para diesel, o oxigenado é selecionado de monoéteres tendo massa molar de 128 a 300 g/mol, preferivelmente de 150 a 250 g/mol, e mais preferencialmente de 150 a 190 g/mol. Esta faixa de massa molar fornece melhor compatibilidade para motores a diesel. Monoéter se refere a um composto que compreende apenas uma funcionalidade do éter. Os referidos monoéteres podem ser caracterizados por uma fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são iguais ou diferentes e selecionados a partir de C1-C15 alquila de cadeia linear ou ramificada, também conhecidos como C1C15 n-alquilas e i-alquilas respectivamente.

[00034] Os éteres 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.

[00035] De acordo com uma concretização, R1 e R2 são selecionados de C1-C15 alquilas de cadeia linear, também conhecidas como C1-C15 n-alquilas. Os éteres de cadeia linear têm propriedades de ignição melhores do que o combustível diesel fóssil típico como tal. Os éteres de cadeia linear com um número total de carbonos de pelo menos 10 são conhecidos por terem excelentes propriedades como componentes de diesel.

[00036] De um modo preferido, o oxigenado aqui utilizado compreende um de monoéteres simétricos de cadeia linear, em que a fórmula 1 é da forma R1-O-R1. Tais monoéteres compreendem compostos conhecidos por possuírem alto número de cetano, tais 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). Além disso, a produção de monoéteres simétricos a partir de um único álcool fornece ambas vantagens de não complexidade e economia. O DNPE foi usado como oxigenado nos presentes experimentos e proporcionou uma diminuição inesperada nas emissões de NOx como certa mistura com combustível fóssil e componente de diesel renovável. Os monoéteres simétricos de fórmula R1-O-R1 podem ser produzidos de acordo com métodos conhecidos. Éteres tipicamente simétricos podem ser preparados a partir dos seus álcoois correspondentes sobre catalisadores ácidos. Em altas temperaturas, reações catalisadas por óxido de alumínio também são conhecidas.

[00037] Os monoéteres de cadeia linear assimétricos, isto é, éteres de acordo com a fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são ambos C1-C15 alquilas de cadeia linear mas diferentes no comprimento da cadeia de carbono, podem ser produzidos por processos padrão bem conhecidos. Um exemplo bem conhecido é a reação de um halogeneto de alquila com um alcóxido de sódio, por síntese de éter de Williamson. Monoéteres assimétricos adequados compreendem aqueles de alto índice de cetano dentro da faixa de massa molar especificada. Os monoéteres de cadeia linear assimétricos podem ser selecionados a partir de compostos de acordo com as especificações acima, tais como éter etil-dodecílico, éter etil-undecílico, éter etil-decílico, éter etil-nonílico (ENE), éter etil-octílico, éter propil-dodecílico, éter propil-undecílico, éter propil-decílico, éter propil- nonílico, éter propil-octílico, éter propil-heptílico, éter butil-dodecílico, éter butil-undecílico, éter butil-decílico (BDE), éter butil-nonílico, éter butil-heptílico, éter butil-hexílico, éter pentil-dodecílico, éter pentil- undecilícilo, éter pentil-decílico (PDE), éter pentil- nonílico, éter pentil-octílico, éter pentil-heptílico ou éter pentil-hexílico.

[00038] Monoéteres compreendendo alquilas de cadeia de carbono linear são preferidas, uma vez que proporcionam um melhor número de cetano às misturas do que os monoéteres compreendendo uma cadeia de carbono ramificada.

[00039] O componente oxigenado pode ser selecionado a partir de monoéteres ramificados assimétricos, isto é, éteres de acordo com a fórmula R1-O-R2, em que R1 e R2 são C1C15 alquilas diferentes e pelo menos uma delas é ramificada. Dentro da faixa de massa molar de 128 a 300 g mol, tais éteres compreendem, entre outros, éteres compreendendo terc- butila como uma das cadeias de carbono, isto é, como R1 ou R2, tal como éter octil-terc-butílico (OTBE), éter dodecil- terc-butílico (DOTBE) e éter etil-hexil-terc-butílico (EHTBE). De preferência, a faixa de massa molar é de 150 a 190 g/mol.

[00040] De acordo com outra concretização, o componente oxigenado pode ser selecionado 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 ramificados. Um exemplo de monoéteres simétricos ramificados dentro da faixa compreendem, por exemplo, éter di-etil-hexílico (DEHE).

[00041] De acordo com uma concretização, o componente oxigenado da composição compreende um oxigenado renovável, de preferência o componente oxigenado consiste em um oxigenado renovável. Os oxigenados podem ser produzidos selecionando os materiais de partida, tipicamente álcoois, originários de biomassa ou correntes de resíduos de biomassa. Quando o componente oxigenado é derivado da biomassa, ele pode ser classificado como renovável e, portanto, contribui para a participação total dos componentes renováveis na composição. Nesse caso, a soma dos componentes renováveis, isto é, a soma do oxigenado renovável e do diesel renovável é de 26 a 70 % em volume e preferivelmente de 30 % a 50 % em volume do volume da composição de combustível total.

COMPONENTE DE DIESEL FÓSSIL

[00042] O componente de diesel fóssil significa um componente ou composição, que ocorre naturalmente e é derivado de fontes não renováveis. Exemplos de tais recursos não renováveis incluem óleo / gás de petróleo, óleo / gás de xisto, depósitos de gás natural ou carvão, e similares, e suas combinações, incluindo quaisquer depósitos ricos em hidrocarbonetos que possam ser utilizados a partir de fontes subterrâneas. O termo fóssil também se refere ao material de reciclagem de fontes não renováveis.

[00043] Em uma concretização, o componente de diesel fóssil é o destilado médio fóssil, preferivelmente diesel fóssil. Combustível diesel em geral é qualquer combustível líquido adequado para uso em motores a diesel, onde a ignição do combustível ocorre sem faísca, como resultado da compressão da mistura de ar de entrada e, em seguida, da injeção de combustível. O tipo mais comum de combustível diesel é um destilado fracionário específico de combustível fóssil, preferencialmente óleo combustível de petróleo. As características de destilação definem como o combustível é evaporado quando é pulverizado na câmara de combustão de um motor a diesel. Padrões (por exemplo, EN590) incluem informações sobre características típicas de destilação.

[00044] Para distinguir de combustíveis diesel alternativos não derivados do petróleo, o diesel derivado do petróleo é chamado aqui de diesel fóssil. Também pode ser chamado como, por exemplo, petrodiesel, diesel mineral ou destilado de petróleo. O diesel fóssil pode compreender destilados atmosféricos ou a vácuo. O destilado pode compreender gasóleo craqueado ou uma mistura de qualquer proporção de destilados de destilação direta ou de craqueamento térmico ou catalítico. O combustível destilado pode ser submetido a processamento adicional, como tratamento com hidrogênio ou outros processos para melhorar as propriedades do combustível. Tipicamente o diesel fóssil compreende naftênicos a cerca de 10 a 50 % em peso, monoaromáticos a cerca de 5 a 30% em peso, outros poliaromáticos a 0 a 8 % em peso e parafinas a cerca de 10 a 50 % em peso.

[00045] A presente composição de combustível diesel compreende o componente de diesel fóssil de 30 % a 74 % em volume. O uso de um alto teor de componentes fósseis de diesel é benéfico, porque os dieseis fósseis são bem conhecidos e compatíveis com motores a diesel. De acordo com uma concretização, a composição do combustível diesel compreende o componente de diesel fóssil de 50 % a 70 % do volume de combustível total.

[00046] A composição de combustível final pode conter aditivos para refinaria e desempenho, como aditivos lubrificantes, de fluxo a frio, antiestáticos e detergentes.

EXEMPLOS

[00047] Os exemplos seguintes são fornecidos para ilustrar vários aspectos da presente invenção. Não se destinam a limitar a invenção, que é definida pelas reivindicações anexas.

Exemplo 1. Experimentos de Combustão Método / Medidas

[00048] Os testes do motor foram realizados com um mecanismo de teste de um único cilindro. Quatro combustíveis de teste com os mesmos componentes e diferentes proporções de mistura foram analisados. O grau de combustível fóssil de verão EN 590 foi usado como combustível de referência e representou o componente de diesel fóssil em misturas. O diesel parafínico renovável e um monoéter como oxigenado foram outros componentes. No procedimento de teste, a matriz de teste foi projetada para combinar duas velocidades e três cargas por velocidade.

[00049] Para medições de exaustão, foi usado um motor de teste de cilindro único com elevação e temporização de válvula livre e parâmetros de injeção totalmente ajustáveis. Carga e pressão de escape também eram ajustáveis. Pressão de cilindro, consumo de combustível e quatro diferentes emissões, CO, HC, NOx e partículas foram medidas.

[00050] Medições de emissões de partículas (PM) foram realizadas de acordo com a ISO8178-1: 2006.

[00051] O amostrador inteligente AVL SPC472 foi utilizado para as medições. A amostra foi retirada dos gases de escape brutos e diluída com um fator de diluição de 6. O tempo de amostragem variou de 90 a 600 segundos, dependendo da concentração de partículas e da queda de pressão do filtro da amostra. As amostras foram coletadas em filtros de 47 mm TX40HI20-WW Pallflex. O fluxo do filtro foi ajustado para 1,3 g/s (60 nl/min) e a temperatura do filtro foi mantida entre 42-50 °C. Os filtros de amostras foram pesados antes e após as medições em uma sala climática em que a temperatura e a umidade foram controladas. Um mínimo de 2 horas de tempo de estabilização foi usado para os filtros antes da pesagem.

[00052] A calibração de fluxo do amostrador inteligente foi verificada diariamente e ajustada quando necessário. Durante a campanha de medições, a necessidade de ajustes foi insignificante. Em cada ponto de medição, foram coletadas 2 a 3 amostras. O combustível de referência foi medido no início e após o período de medição. A matriz de teste é dada na tabela 1. Tabela 1. Parâmetros para os pontos de teste estudados.

Resultados

[00053] Os resultados de PM medidos com o combustível de referência não são apresentados isoladamente, mas usados como nível de referência na figura 1, apresentando 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 individuais de carga / rpm não sãoapresentados aqui. Em vez disso, as médias de cada mistura são mostradas na figura 1. Tabela 2. Composições das misturas testadas e mostradas na figura 1.

[00054] A Figura 1 mostra que reduções inesperadamente altas nas emissões de PM foram observadas com misturas compreendendo 20 % em volume de DNPE e 10 e 30 % em volume de componente de diesel parafínico renovável em 70 e 50 % em volume do componente de diesel fóssil, respectivamente. Em comparação com o combustível fóssil, o decréscimo mais significativo das emissões de PM foi superior a 20 % para a amostra 3, compreendendo 20 % de DNPE, 10 % de componente de diesel parafínico renovável e o restante de componente de diesel fóssil. Mistura de 10 % em volume de DNPE, 10 % em volume de componente de diesel parafínico renovável e 80 % em volume de componente de diesel fóssil (amostra 1, não de acordo com a presente invenção) mostrou aumento nas emissões de PM, mas surpreendentemente baixas emissões de NOx.

[00055] Reconhece-se também que o potencial para mais reduções de emissões pela calibração do motor pode existir.

Conclusões

[00056] Os resultados mostraram que o DNPE é um oxigenado de monoéter simétrico, de cadeia linear, diminuindo as emissões de material particulado (PM). O componente de diesel renovável reduziu as emissões de PM e NOx. O surpreendente efeito sinérgico com misturas compreendendo tanto o componente oxigenado quanto o componente de diesel renovável diminuindo consideravelmente as emissões de PM e, ao mesmo tempo, as emissões de NOx não aumentaram, mas permaneceram quase no mesmo nível do combustível diesel fóssil de referência.

[00057] As misturas (combustíveis 3 e 4) deram os melhores resultados de PM com penalidade de NOx muito baixa. De acordo com estes testes, um maior teor de componente de diesel renovável provavelmente levaria a emissão de NOx ao nível de referência.

Exemplo 2: teste de éter

[00058] Vários monoéteres, tanto simétricos como assimétricos, foram testados quanto às suas características como misturas contendo oxigênio de cerca de 1 a 2 % em peso em diesel fóssil. O diesel fóssil usado como diesel de referência e base de mistura variou ligeiramente para diferentes séries experimentais (diesel fóssil 2 e 3). Os éteres de cadeia linear e ramificada foram estudados. Dependendo do comprimento da cadeia de carbono, o teor desejado de oxigênio foi alcançado com diferentes concentrações de éter no diesel. Métodos padrão foram aplicados e os resultados foram compilados nas tabelas 3 e 4 (cadeia linear simétrica), tabela 5 (cadeia linear assimétrica) e tabela 6 (ramificação assimétrica). Tabela 3. Características medidas para misturas éter- diesel para monoéteres simétricos de cadeia linear de acordo com a presente invenção.

Tabela 4. Outras características do monoéter simétrico de cadeia linear e alguns valores relativos 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.

[00059] Todos os compostos mencionados aqui foram solúveis em combustível diesel. Durante o armazenamento a frio, (cerca de -18 °C), não se observou cristalização ou separação de fases com qualquer dos referidos éteres estudados. Estes resultados, juntamente com os parâmetros das tabelas 2 e 3, indicam que com estes éteres, resultados de emissão semelhantes podem ser alcançados como obtidos no exemplo 1 para composições compreendendo diesel fóssil, diesel renovável e um monoéter de cadeia linear, simétrico, DNPE. Pode deduzir-se que os monoéteres com massa molar dentro do intervalo de 128 a 300 g/mol, tais como DNOE simétrico, DNDE, ENE assimétrico, BDE e PDE, têm um desempenho similar ao DNPE em misturas de diesel. Tabela 6. Características medidas para misturas éter- diesel para monoéteres assimétricos de cadeia ramificada de acordo com a presente invenção.

àcrma tem um numero ae cetano maior ao que o cuesei, eies contribuem para aumentar o número de cetano das composições reivindicadas. Como outra vantagem, pode concluir-se que com estes éteres são necessárias proporções menores de mistura de componentes que contribuem para o número de cetano nas composições de acordo com as presentes composições, de modo a satisfazer o número alvo de cetano. Além de atender aos requisitos de número de cetano na EN590 e ASTM D975, é especialmente benéfico na produção de classes de diesel premium com maior número de cetano. Com base nesse raciocínio, o componente oxigenado é preferencialmente selecionado do grupo de DNPE, DNOE, DNDE, BDE, DNHE e PDE.

[00061] Como resumo, os éteres testados quanto às suas características de mistura desejáveis compreendiam éter di- n-decílico, éter di-n-octílico, éter di-n-pentílico, éter di-n-hexílico, éter etil-nonílico, éter butil-decílico, éter pentil-decílico, éter octil-terc-butílico, éter dodecil- terc-butílico, éter etil-hexil-terc-butílico.

[00062] A descrição anterior proporcionou, a título de exemplos não limitativos de implementações e formas de realização particulares da invenção, uma descrição completa e informativa do melhor modo presentemente contemplado pelos inventores para a realização da invenção. É, no entanto, claro para uma pessoa perita na técnica que a invenção não está restrita a detalhes das concretizações apresentadas acima, mas que pode ser implementada em outras formas de realização utilizando meios equivalentes sem se desviar das características da invenção.

[00063] Além disso, algumas das características das concretizações acima descritas desta invenção podem ser aproveitadas sem o uso correspondente de outras características. Como tal, a descrição anterior deve ser considerada como meramente ilustrativa dos princípios da presente invenção, e não na sua limitação. Assim, o âmbito da invenção é apenas restringido pelas reivindicações de patente anexas.

Claims

1. Composição de combustível caracterizada pelo fato de que compreende: a. componente de diesel fóssil b. componente oxigenado em uma quantidade de 10 % em volume a 40 % em volume, preferencialmente de 10 % em volume a 30 % em volume do volume total da composição de combustível, em que i. o referido oxigenado tem massa molar de 128 a 300 g/mol, e ii. o referido oxigenado é de estrutura R1-O-R2 (fórmula 1), em que as fórmulas R1 e R2 são iguais ou diferentes e selecionados de grupos alquila C1-C15, c. componente de diesel parafínico renovável em uma quantidade de 10 % a 30 % em volume, de preferência 15 a 20 % em volume do volume total da composição de combustível, em que a quantidade total do referido componente oxigenado e do referido componente de diesel parafínico renovável é de 26 a 70 % em volume, preferencialmente de 30 % em volume a 50 % em volume do volume total da composição de combustível.

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

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade do componente oxigenado é cerca de 20 % em volume do volume total da composição de combustível.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido componente oxigenado é selecionado a partir de um grupo de éter di-n- nonílico, éter di-n-decílico, éter di-n-octílico, éter di- n-heptílico, éter di-n-pentílico, éter di-n-hexílico, éter etil-dodecílico, éter etil-undecílico, éter etil-decílico, éter etil-octílico, éter propil-dodecílico, éter propil- undecílico, éter propil-decílico, éter propil-nonílico, éter propil-octílico, éter propil-heptílico, éter butil- dodecílico, éter butil-undecílico, éter butil-nonílico, éter butil-heptílico, éter butil-hexílico, éter pentil- dodecílico, éter pentil-undecílico, éter pentil-nonílico, éter pentil-octílico, éter pentil-heptílico, ou éter pentil- hexílico, éter etil-nonílico, éter butil-decílico, éter pentil-decílico, éter octil-terc-butílico, éter dodecil- terc-butílico, éter etil-hexil-terc-butílico, éter di-etil- hexílico e suas misturas.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido componente oxigenado é selecionado a partir de monoéteres de cadeia linear simétricos ou assimétricos, preferencialmente o referido componente oxigenado compreende éter di-n- pentílico.

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

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o referido componente de diesel parafínico renovável compreende óleo vegetal hidrotratado, madeira e/ou outro óleo à base de plantas hidrotratado, gordura animal hidrotratada, gordura e óleo de peixe hidrotratada, óleo de algas hidrotratado, óleo microbiano hidrotratado, lixo reciclável hidrotratado, resíduo reciclável hidrotratado ou uma combinação destes.

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

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

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

11. Método para produzir uma composição de combustível como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o componente de diesel parafínico renovável é produzido a partir de uma matéria- prima 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 madeira e/ou outro óleo à base de plantas, bem como lixo e/ou resíduos recicláveis ou uma combinação dos mesmos para obter uma fração parafínica de hidrocarbonetos C9-C24, que é opcionalmente submetida a isomerização, ou b. gaseificação de biomassa para produzir gás de síntese e produção de parafinas a partir do referido gás de síntese por síntese de Fischer-Tropsch para obter uma fração parafínica de hidrocarbonetos C9-C24, ou c. uma combinação dos mesmos, e misturar o componente de diesel parafínico renovável assim obtido, um componente oxigenado de monoéter com massa molar de 128 a 300 g/mol e componente de diesel fóssil.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima para o componente de diesel parafínico renovável compreende óleo vegetal, madeira e/ou outro óleo à base de plantas, gordura animal, gordura e óleo de peixe, óleo de algas, óleo microbiano, lixo reciclável, resíduo reciclável, ou uma combinação dos mesmos.

13. Uso de um componente oxigenado de monoéter com massa molar de 128 a 300 g/mol e um componente de diesel parafínico renovável como componentes de mistura de combustível para combustível fóssil caracterizado pelo fato de ser para reduzir as emissões de material particulado, em que a composição de combustível total é conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.