BR112021006114A2 - composição de combustível, uso de um aditivo de melhoria do índice de viscosidade em uma composição de combustível automotivo, e, método de operação de um motor de combustão interna e/ou um veículo que é movido por tal motor - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL, USO DE UM
ADITIVO DE MELHORIA DO ÍNDICE DE VISCOSIDADE EM UMA COMPOSIÇÃO DE
COMBUSTÍVEL AUTOMOTIVO, E, MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO
INTERNA E/OU UM VEÍCULO QUE É MOVIDO POR TAL MOTOR.
Trata-se de uma composição de combustível que compreende um combustível
de base e pelo menos um aditivo de melhoria do índice de viscosidade
(VI), em que o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) é um
polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela. O aditivo de
melhoria do índice de viscosidade pode ser usado em uma composição de
combustível para fornecer lubricidade melhorada, bem como fornecer
características de aceleração e/ou saída de potência melhoradas.
Description
1 / 35 COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL, USO DE UM ADITIVO DE
[001] A presente invenção se refere a composições de combustível automotivo e, em particular, a composições de combustível automotivo que compreendem componentes de melhorador de índice de viscosidade (VII).
[002] O índice de viscosidade (VI) é um método comumente usado para medir a mudança de viscosidade de um fluido em relação à temperatura. Quanto maior o VI, menor é a mudança relativa na viscosidade com a temperatura. Os melhoradores de VI (também conhecidos como modificadores de viscosidade) são aditivos que aumentam a viscosidade do fluido em toda a sua faixa de temperatura útil.
[003] É conhecido o uso de um componente de aumento de viscosidade em uma composição de combustível a fim de melhorar o desempenho de aceleração. WO2009/118302 descreve o uso de um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), em uma composição de combustível automotivo, com o propósito de melhorar o desempenho de aceleração de um motor de combustão interna no qual a composição de combustível é ou pretende ser introduzida ou de um veículo movido por tal motor.
[004] Seria desejável ser capaz de melhorar ainda mais o desempenho de um motor de veículo, alterando a composição e/ou propriedades do combustível introduzido nele, pois isso pode ser esperado para fornecer uma rota mais simples, flexível e econômica para otimização do desempenho do que fazer alterações estruturais ou operacionais no próprio motor.
[005] Em particular, bem como identificar novos aditivos de melhoria
2 / 35 do índice de viscosidade (VI) que proporcionam melhorias nas propriedades de potência e/ou aceleração, seria desejável melhorar um ou mais outros aspectos da composição do combustível, como, por exemplo, propriedades de modificação de fricção, lubricidade, limpeza do motor, desempenho em temperatura fria e capacidade de bombeamento.
[006] O documento US2013/0165362 divulga certos polímeros lineares e em forma de estrela adequados para uso como um melhorador de índice de viscosidade para composições de óleo lubrificante. No entanto, não há divulgação no documento US2013/0165362 do uso de tais polímeros em uma composição de combustível.
[007] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma composição de combustível que compreende um combustível de base e um melhorador de índice de viscosidade, em que o melhorador de índice de viscosidade compreende um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.
[008] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de um melhorador de índice de viscosidade em uma composição de combustível para fornecer lubricidade melhorada, em que o melhorador de índice de viscosidade compreende um polímero à base de poli- isopreno em forma de estrela.
[009] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de um melhorador de índice de viscosidade em uma composição de combustível para fornecer características de aceleração e/ou saída de potência melhoradas, em que o melhorador de índice de viscosidade é um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.
[0010] Foi surpreendentemente descoberto que os melhoradores de índice de viscosidade descritos neste documento podem ser usados em uma composição de combustível para fornecer lubricidade melhorada, bem como
3 / 35 fornecer características de aceleração e/ou saída de potência melhoradas.
[0011] Portanto, de acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) em uma composição de combustível com o propósito de melhorar a lubricidade da composição de combustível ao mesmo tempo que melhora a potência de saída e/ou desempenho de aceleração de um motor de combustão interna em que o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), ou a composição de combustível que contém o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), é ou pretende ser introduzido ou de um veículo movido por tal motor, em que o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) é um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.
[0012] Também foi descoberto que os melhoradores de índice de viscosidade usados nas composições de combustível neste documento podem fornecer uma ou mais das propriedades de modificação de fricção melhoradas, propriedades de filtrabilidade melhoradas, propriedades de viscosidade melhoradas, desempenho melhorado de baixa temperatura, capacidade de bombeamento melhorada especialmente em baixas temperaturas e nenhum aumento na incrustação do motor.
[0013] Conforme usado neste documento, o termo "melhorador de índice de viscosidade (VI)" significa um aditivo que aumenta a viscosidade do combustível por toda sua faixa de temperatura útil. Os melhoradores de índice de viscosidade também são conhecidos como modificadores de viscosidade.
[0014] A composição de combustível descrita neste documento é preferencialmente uma composição de combustível diesel e o motor de combustão interna descrito neste documento é preferencialmente um motor a diesel.
[0015] Por “motor a diesel” entende-se um motor de combustão interna de ignição por compressão, o qual é adaptado para funcionar com um
4 / 35 combustível diesel.
[0016] Além de usar a presente invenção para melhorar a características de aceleração e/ou saída de potência do motor, a presente invenção pode ser útil para melhorar a lubricidade de uma composição de combustível. Conforme usado neste documento, o termo "lubricidade" em relação a um combustível significa a capacidade do combustível de reduzir a fricção e/ou desgaste em um motor de combustão interna.
[0017] O desempenho da lubricidade pode ser avaliado medindo o desgaste do motor. O desgaste do motor pode ser medido por qualquer método adequado. Um método adequado para medir o desgaste do motor é o teste HFRR (Sonda Reciprocante de Alta Fricção) ISO 12156. No contexto da presente invenção, uma "melhoria" no desempenho da lubricidade abrange qualquer grau de melhoria. Da mesma forma, uma redução ou aumento em um parâmetro medido - por exemplo, a redução no desgaste do motor proporcionada por uma composição de combustível - abrange qualquer grau de redução ou aumento, conforme o caso. A melhoria, redução ou aumento - conforme o caso - podem ser comparados ao parâmetro relevante quando se usa a composição de combustível antes da incorporação do aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI). A comparação pode ser ao parâmetro relevante medido quando o mesmo motor funciona com uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (normalmente diesel), antes de adicionar um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) a ele.
[0018] A presente invenção pode, por exemplo, envolver o ajuste das propriedades e/ou desempenho e/ou efeitos da composição de combustível, em particular seu efeito sobre o desempenho de lubricidade de uma composição de combustível, por meio do aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), a fim de atingir uma meta desejada.
[0019] Uma melhoria no desempenho de lubricidade também pode
5 / 35 abranger a mitigação, pelo menos em um grau, de uma diminuição no desempenho de lubricidade devido à outra causa, em particular devido a outro componente de combustível ou aditivo incluído na composição de combustível.
[0020] Uma melhoria no desempenho da lubricidade também pode abranger a restauração, pelo menos parcialmente, do desempenho da lubricidade que foi reduzido por outro motivo, como dessulfuração, hidrotratamento ou hidrocraqueamento de diesel e componentes de diesel.
[0021] “Desempenho de aceleração” geralmente inclui a capacidade de resposta do motor ao aumento da aceleração, por exemplo, a taxa na qual ele acelera a partir de qualquer velocidade do motor determinada. Isso inclui o nível de potência e/ou torque e/ou esforço de tração do veículo (VTE) gerado pelo motor em qualquer velocidade determinada. Assim, uma melhoria no desempenho de aceleração pode ser manifestada por um aumento na potência do motor e/ou torque e/ou VTE em qualquer velocidade determinada.
[0022] O torque do motor pode ser derivado da força exercida em um dinamômetro pela(s) roda(s) de um veículo que é movido pelo motor em teste. Pode ser que o mesmo, usando equipamento especializado adequado (por exemplo, o Kistler™ RoaDyn™), seja medido diretamente a partir das rodas de tal veículo. A potência do motor pode ser derivada adequadamente dos valores medidos de torque do motor e velocidade do motor, como é conhecido na técnica. O VTE pode ser medido medindo a força exercida, por exemplo, no rolo de um dinamômetro de chassis, pelas rodas de um veículo acionado pelo motor.
[0023] A presente invenção pode ser útil para melhorar o desempenho de aceleração de um motor de combustão interna ou de um veículo movido por tal motor. O desempenho da aceleração pode ser avaliado acelerando o motor e monitorando as mudanças na velocidade do motor, potência, torque e/ou VTE, pressão de carga de ar e/ou velocidade do turboalimentador com o tempo. Esta avaliação pode ser realizada adequadamente em uma faixa de velocidades
6 / 35 do motor.
[0024] O desempenho da aceleração também pode ser avaliado por um motorista com experiência adequada que acelera um veículo o qual é movido pelo motor em teste, por exemplo, de 0 a 100 km/hora, em uma estrada. O veículo deve estar equipado com instrumentação apropriada, como um velocímetro do motor, para permitir que as mudanças no desempenho da aceleração sejam relacionadas à velocidade do motor.
[0025] Em geral, uma melhoria no desempenho de aceleração pode ser manifestada por tempos de aceleração reduzidos e/ou por qualquer um ou mais dos efeitos descritos acima, por exemplo, um aumento mais rápido na velocidade do turboalimentador ou um aumento no torque ou potência do motor ou VTE em qualquer velocidade determinada.
[0026] No contexto da presente invenção, uma "melhoria" no desempenho de aceleração abrange qualquer grau de melhoria. Da mesma forma, uma redução ou aumento em um parâmetro medido - por exemplo, o tempo que o turboalimentador leva para atingir sua velocidade máxima - abrange qualquer grau de redução ou aumento, conforme o caso. A melhoria, redução ou aumento - conforme o caso - podem ser comparados ao parâmetro relevante quando se usa a composição de combustível antes da incorporação do aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI). A comparação pode ser ao parâmetro relevante medido quando o mesmo motor funciona com uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (normalmente diesel), antes de adicionar um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) a ele.
[0027] A presente invenção pode, por exemplo, envolver o ajuste das propriedades e/ou desempenho e/ou efeitos da composição de combustível, em particular, seu efeito na aceleração e/ou desempenho de saída de potência de um motor de combustão interna, por meio do melhorador de índice de
7 / 35 viscosidade (VI), a fim de atingir uma meta desejada.
[0028] Uma melhoria no desempenho de aceleração também pode abranger a mitigação, pelo menos até um grau, de uma diminuição no desempenho de aceleração devido à outra causa, em particular devido a outro componente de combustível ou aditivo incluído na composição de combustível. A título de exemplo, uma composição de combustível pode conter um ou mais componentes destinados a reduzir sua densidade geral de modo a reduzir o nível de emissões que gera na combustão; uma redução na densidade pode resultar em perda de potência do motor, mas este efeito pode ser superado ou pelo menos mitigado pelo uso de um melhorador de índice de viscosidade (VI) de acordo com a presente invenção.
[0029] Uma melhoria no desempenho de aceleração também pode abranger a restauração, pelo menos parcialmente, do desempenho de aceleração que foi reduzido por outro motivo, como o uso de um combustível contendo um componente oxigenado (por exemplo, um chamado "biocombustível"), ou o acúmulo de depósitos relacionados à combustão no motor (normalmente nos injetores de combustível).
[0030] Quando a presente invenção for usada para aumentar o torque do motor, normalmente durante um período de aceleração, a uma determinada velocidade do motor, o aumento pode ser de pelo menos 0,1%, preferencialmente de pelo menos 0,2 ou 0,3 ou 0,4 ou 0,5%, nos casos de pelo menos 0,6 ou 0,7%, em comparação com o obtido quando se faz o motor funcionar com a composição de combustível antes da incorporação do melhorador de índice de viscosidade (VI). O aumento pode ser em comparação com o torque do motor obtido na velocidade relevante quando o mesmo motor funciona com uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (normalmente diesel) antes de adicionar um melhorador de índice de viscosidade (VI) a ele.
8 / 35
[0031] Quando a presente invenção for usada para aumentar a potência do motor, normalmente durante um período de aceleração, a uma determinada velocidade do motor, o aumento pode ser novamente de pelo menos 0,1%, preferencialmente de pelo menos 0,2 ou 0,3 ou 0,4 ou 0,5%, em casos de pelo menos 0,6 ou 0,7%, em comparação com o obtido quando se faz o motor funcionar com a composição de combustível antes da incorporação do melhorador de índice de viscosidade. O aumento pode ser em comparação com a potência do motor obtida na velocidade relevante quando o mesmo motor funciona com uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (normalmente diesel) antes de adicionar um melhorador de índice de viscosidade a ele.
[0032] Quando a presente invenção for usada para aumentar o VTE do motor, normalmente durante um período de aceleração, a uma determinada velocidade do motor, o aumento pode ser novamente de pelo menos 0,1%, preferencialmente de pelo menos 0,2 ou 0,3 ou 0,4 ou 0,5%, em casos de pelo menos 0,6 ou 0,7%, em comparação com o obtido quando se faz o motor funcionar com a composição de combustível antes da incorporação do melhorador de índice de viscosidade (VI). O aumento pode ser em comparação com o VTE obtido na velocidade relevante quando o mesmo motor funciona com uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (normalmente diesel) antes de adicionar um melhorador de índice de viscosidade (VI) a ele.
[0033] Quando a presente invenção for usada para reduzir o tempo que leva para o motor acelerar entre duas determinadas velocidades de motor, a redução pode ser de pelo menos 0,1%, preferencialmente de pelo menos 0,2 ou 0,3 ou 0,4 ou 0,5%, em casos de pelo menos 0,6 ou 0,7 ou 0,8 ou 0,9%, em comparação com o obtido quando se faz o motor funcionar com a composição
9 / 35 de combustível antes da incorporação do melhorador de índice de viscosidade (VI). A redução pode ser em comparação com o tempo de aceleração entre as velocidades relevantes quando o mesmo motor funciona com uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (normalmente diesel) antes de adicionar um melhorador de índice de viscosidade (VI). Esses tempos de aceleração podem, por exemplo, ser medidos ao longo de um aumento de velocidade do motor de 300 rpm ou mais, ou de 400 ou 500 ou 600 ou 700 ou 800 ou 900 ou 1.000 rpm ou mais, por exemplo, de 1.300 a 1.600 rpm, ou de 1.600 a 2.200 rpm, ou de 2.200 a 3.000 rpm, ou de 3.000 a 4.000 rpm.
[0034] A composição de combustível automotivo na qual o aditivo de melhoria de VI é usado, de acordo com a presente invenção, pode ser, em particular, uma composição de combustível diesel adequada para uso em um motor a diesel. A mesma pode ser usada em, e/ou pode ser adequada e/ou adaptada e/ou destinada ao uso em, qualquer tipo de motor de ignição por compressão, por exemplo, aqueles descritos abaixo.
[0035] Os aditivos de melhoria do índice de viscosidade (também referidos como melhoradores de VI) já são bem conhecidos para uso em formulações de lubrificantes, em que são usados para manter a viscosidade tão constante quanto possível ao longo de uma faixa de temperatura desejada, aumentando a viscosidade em temperaturas mais altas. Eles são tipicamente baseados em moléculas poliméricas de cadeia longa de peso molecular relativamente alto que podem formar conglomerados e/ou micelas. Esses sistemas moleculares se expandem em temperaturas mais altas, restringindo assim ainda mais seus movimentos um em relação ao outro e, por sua vez, aumentando a viscosidade do sistema.
[0036] Os aditivos de melhoria de VI usados em uma composição de combustível de acordo com a presente invenção compreendem polímeros à
10 / 35 base de poli-isopreno em forma de estrela, especialmente polímeros de estireno-isopreno em forma de estrela.
[0037] Exemplos de polímeros de estireno-isopreno em forma de estrela adequados incluem aqueles divulgados no documento US2013/0165362, incorporado neste documento a título de referência em sua totalidade. Os polímeros em forma de estrela divulgados no documento US2013/0165362 têm múltiplos braços tribloco acoplados a um núcleo central, tal como um núcleo divinilbenzeno (DVB), em que os braços tribloco contêm um bloco derivado do monômero monoalquenilareno posicionado entre dois blocos parcialmente ou totalmente hidrogenados derivados de dieno, em que pelo menos um dos blocos de dieno é um copolímero derivado de monômero de dieno misturado, em que de cerca de 65% em peso a cerca de 95% em peso das unidades de monômero incorporadas são de isopreno e de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso das unidades de monômero incorporadas são de butadieno, e em que pelo menos cerca de 80% em peso, preferencialmente pelo menos cerca de 90% em peso de butadieno é incorporado no bloco de copolímero aleatório em uma configuração 1,4.
[0038] Aditivos de melhoria do índice de viscosidade (VI) preferidos para uso nas composições de combustível são os polímeros de isopreno em forma de estrela descritos no documento US2013/0165362 que podem ser caracterizados pela fórmula: (D'-PA-D'’)n-X; em que D’ representa um bloco “externo” derivado de dieno; PA representa um bloco derivado de monoalquenilareno; D’’ representa um aleatório interno derivado de dieno; n representa o número médio de braços por polímero em forma de estrela formado pela reação de 2 ou mais mols de um agente de acoplamento de polialquenila por mol de braços e X representa o centro de um agente de acoplamento de polialquenila.
[0039] Pelo menos um dos blocos de dieno D’ e D”, preferencialmente
11 / 35 cada um dos blocos de dieno D' e D’’, são blocos de copolímero derivados de monômero de dieno misturado, em que de cerca de 65% em peso a cerca de 95% em peso das unidades de monômero incorporadas são de isopreno e de cerca de 5% em peso até cerca de 35% em peso das unidades de monômero incorporadas são de butadieno, e em que pelo menos cerca de 80% em peso de butadieno, preferencialmente pelo menos 90% em peso do butadieno, é incorporado em uma configuração 1,4. Preferencialmente, pelo menos cerca de 15% em peso das unidades de monômero incorporadas são unidades de monômero de butadieno. Preferencialmente, não mais do que cerca de 28% em peso das unidades de monômero incorporadas são unidades de monômero de butadieno. Preferencialmente, pelo menos um dos blocos de dieno D’ e D”, mais preferencialmente cada um dos blocos de dieno D' e D’’, são blocos de copolímero aleatórios. Os blocos D’ e D” são preferencialmente hidrogenados para remover pelo menos cerca de 80% ou 90% ou 95% das insaturações e, mais preferencialmente, são totalmente hidrogenados.
[0040] O bloco externo D’ tem um peso molecular numérico médio de cerca de 10.000 a cerca de 120.000 daltons, mais preferencialmente de cerca de
20.000 a cerca de 60.000 daltons, antes da hidrogenação. O bloco PA tem um peso molecular numérico médio de cerca de 10.000 a cerca de 50.000 daltons. Aumentar o tamanho do bloco PA pode afetar adversamente a eficiência de espessamento do polímero em forma de estrela. Portanto, o peso molecular numérico médio do bloco PA é preferencialmente de cerca de 12.000 a cerca de 35.000 daltons. O bloco interno D’’ tem um peso molecular numérico médio de cerca de 5.000 a cerca de 60.000 daltons, mais preferencialmente de cerca de 10.000 a cerca de 30.000 daltons, antes da hidrogenação. O termo "peso molecular numérico médio", conforme utilizado neste documento, refere-se ao peso molecular numérico médio conforme medido por Cromatografia de Permeação em Gel ("GPC") com um padrão de poliestireno.
[0041] Nos polímeros em forma de estrela usados neste documento, a
12 / 35 razão do peso molecular numérico médio do bloco externo D’ para o peso molecular numérico médio do bloco interno D” é preferencialmente pelo menos cerca de 1,4:1, tal como pelo menos cerca de 1,9:1, mais preferencialmente pelo menos cerca de 2,0:1, e a razão do peso molecular numérico médio do bloco PA para o peso molecular numérico médio do bloco interno D’’ é preferencialmente pelo menos cerca de 0,75:1, tal como pelo menos cerca de 0,9:1, mais preferencialmente pelo menos cerca de 1,0:1.
[0042] Preferencialmente, não mais do que 30% em peso, mais preferencialmente não mais do que 25% em peso, da quantidade total de polidieno nos polímeros em forma de estrela é derivado de butadieno. Preferencialmente, pelo menos cerca de 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos cerca de 90% em peso, da quantidade total de butadieno, que pode ser incorporado no polímero como unidades de configuração 1,2 ou 1,4, é incorporado no polímero em forma de estrela é incorporado em uma configuração 1,4. Aumentar a porcentagem de butadieno incorporado no polímero como unidades 1,4 pode aumentar as propriedades de eficiência de espessamento do polímero em forma de estrela. Uma quantidade excessiva de polibutadieno, particularmente polibutadieno com uma configuração 1,2, pode ter um efeito adverso nas propriedades de capacidade de bombeamento à baixa temperatura.
[0043] Monômeros de isopreno usados como precursores dos copolímeros neste documento podem ser incorporados ao polímero em uma configuração 1,4 ou 3,4, ou uma mistura das mesmas. Preferencialmente, a maioria do isopreno é incorporada no polímero como unidades 1,4, tal como maior do que cerca de 60% em peso, mais preferencialmente maior do que cerca de 80% em peso, tal como cerca de 80% em peso a 100% em peso, mais preferencialmente maior do que cerca de 90% em peso, tal como cerca de 93% em peso a 100% em peso.
[0044] Monômeros de monoalquenilareno adequados incluem
13 / 35 compostos de monovinila aromática, tais como estireno, monovinilnaftaleno, bem como os derivados de alquilados dos mesmos, tais como o-, m- e p- metilestireno, alfa-metil estireno e estireno de butila terciário. O monoalquenilareno preferido é o estireno.
[0045] Os polímeros em forma de estrela usados neste documento podem ter de 4 a cerca de 25 braços (n = cerca de 4 a cerca de 25), preferencialmente de cerca de 10 a cerca de 20 braços. Os polímeros em forma de estrela usados neste documento podem ter um peso molecular numérico médio total de cerca de 100.000 a cerca de 1.000.000 daltons, preferencialmente de cerca de 400.000 a cerca de 800.000 daltons, mais preferencialmente de cerca de 500.000 a cerca de 700.000 daltons.
[0046] Detalhes adicionais da estrutura, propriedades e métodos de produção desses polímeros em forma de estrela preferidos, incluindo vários métodos de preparação de polimerização, são divulgados no documento US2013/0165362, incorporado neste documento a título de referência em sua totalidade.
[0047] Outro tipo adequado de aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) para uso neste documento é um polímero de poli-isopreno em forma de estrela que compreende um núcleo de poliestireno reticulado com braços de poli-isopreno hidrogenado ou poli(etileno-propileno alternado). Um exemplo de tal polímero é o SV300, disponível comercialmente junto à Infineum. Conforme divulgado no documento US2017/025370, SV300 contém 6% em peso de núcleo em forma de estrela de poliestireno reticulado com 30 braços de poli-isopreno hidrogenado, ou poli(etileno-propileno alternado), com peso molecular geral de 875.000 e um raio hidrodinâmico em PAO4 (uma polialfaolefina tendo uma viscosidade a 100 °C de aproximadamente 4 mm2/s comercialmente disponível junto à Exxon Mobil) de 25 nm.
[0048] A densidade do aditivo de melhoria do índice de viscosidade
14 / 35 (VI) para uso neste documento a 15,6 °C (ASTM D-4052) é 0,70 g/cm3 ou mais, preferencialmente 0,75 g/cm3 ou mais.
[0049] Exemplos de aditivos de melhoria do índice de viscosidade (VI) disponíveis comercialmente adequados para uso neste documento incluem aqueles comercialmente disponíveis junto à Infineum sob as designações comerciais SV300, SV600, SV260 e semelhantes.
[0050] Um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) especialmente preferido do ponto de vista de melhoria das características de lubricidade da composição de combustível, bem como de fornecer características de saída de potência melhoradas, é o SV600, comercialmente disponível junto à Infineum.
[0051] O aditivo de melhoria de VI pode ser pré-dissolvido em um solvente adequado, por exemplo, um óleo tal como um óleo mineral ou uma mistura de hidrocarboneto derivado de Fischer-Tropsch; um componente de combustível (que novamente pode ser mineral ou derivado de Fischer-Tropsch) compatível com a composição de combustível em que o aditivo deve ser usado (por exemplo, um componente de combustível de destilado médio, como um gasóleo ou querosene, quando destinado ao uso em uma composição de combustível diesel); uma olefina poli alfa; um biocombustível denominado como um éster alquílico de ácido graxo (FAAE), um produto de síntese de biomassa em líquido derivado de Fischer-Tropsch, um óleo vegetal hidrogenado, um óleo residual ou de algas ou um álcool como o etanol; um solvente aromático; qualquer outro solvente de hidrocarboneto ou orgânico; ou uma mistura dos mesmos. Os solventes preferidos para uso neste contexto são componentes e solventes de combustível diesel à base de óleo mineral e componentes derivados de Fischer-Tropsch, tais como os componentes "XtL" referidos abaixo. Os solventes de biocombustíveis também podem ser preferidos em certos casos.
[0052] A concentração do aditivo de melhoria de VI na composição de
15 / 35 combustível pode ser de até 1% p/p (10.000 ppm), adequadamente até 0,5% p/p, em casos de até 0,4 ou 0,3 ou 0,25% p/p. A mesma pode ser 0,001% p/p ou mais, preferencialmente 0,01% p/p ou mais, adequadamente 0,02 ou 0,03 ou 0,04 ou 0,05% p/p ou mais, em casos 0,1 ou 0,2% p/p ou mais. As concentrações adequadas podem ser, por exemplo, de 0,001 a 1% p/p, ou de 0,001 a 0,5% p/p, ou de 0,05 a 0,5% p/p, ou de 0,05 a 0,25% p/p, por exemplo, de 0,05 a 0,25% p/p ou de 0,1 a 0,2% p/p.
[0053] O restante da composição consistirá tipicamente em um ou mais combustíveis de base automotiva, por exemplo, como descritos em mais detalhes abaixo, opcionalmente juntos com um ou mais aditivos de combustível.
[0054] As concentrações acima são para o próprio aditivo de melhoria de VI e não levam em conta qualquer solvente(s) com o qual seu ingrediente ativo é pré-diluído. Eles são baseados na massa da composição de combustível geral. Dois ou mais aditivos de melhoria de VI podem ser usados na composição de combustível neste documento. Quando uma combinação de dois ou mais aditivos de melhoria de VI é usada na composição, as mesmas faixas de concentração podem ser aplicadas à combinação geral, novamente menos qualquer pré-solvente(s) presente(s).
[0055] A concentração do aditivo de melhoria de VI dependerá da viscosidade desejada da composição de combustível geral, da viscosidade da composição antes da incorporação do aditivo, da viscosidade do próprio aditivo e da viscosidade de qualquer solvente em que o aditivo for usado. As proporções relativas do aditivo de melhoria de VI, componente(s) de combustível e quaisquer outros componentes ou aditivos presentes em uma composição de combustível automotivo preparada de acordo com a presente invenção também podem depender de outras propriedades desejadas, como densidade, desempenho de emissões e número de cetano, em particular, densidade.
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[0056] Foi surpreendentemente descoberto que o aditivo de melhoria de VI descrito neste documento pode aumentar a lubricidade da composição de combustível, bem como aumentar as características de aceleração e/ou saída de potência.
[0057] Devido à inclusão do aditivo de melhoria de VI, uma composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção (em particular, uma composição de combustível diesel) terá adequadamente um VK 40 de 2,7 ou 2,8 mm2/s ou mais, preferencialmente 2,9 ou 3,0 ou 3,1 ou 3,2 ou 3,3 ou 3,4 mm2/s ou mais, em casos 3,5 ou 3,6 ou 3,7 ou 3,8 ou 3,9 ou mesmo 4 mm2/s ou mais. Seu VK 40 pode ser de até 4,5 ou 4,4 ou 4,3 mm2/s. Em certos casos, para combustíveis diesel de inverno exemplificativos, o VK 40 da composição pode ser tão baixo quanto 1,5 mm2/s, embora seja preferencialmente de 1,7 ou 2,0 mm2/s ou mais. As referências neste relatório descritivo à viscosidade pretendem, a menos que especificado de outra forma, significar viscosidade cinemática.
[0058] A composição tem preferencialmente uma densidade relativamente alta, por exemplo, para uma composição de combustível diesel de 830 kg/m3 ou mais a 15 °C (ASTM D-4052 ou EN ISO 3675), preferencialmente 832 kg/m3 ou mais, tal como de 832 a 860 kg/m3. Adequadamente, sua densidade não será maior que 845 kg/m3 a 15 °C, que é o limite superior da atual especificação de combustível diesel EN 590.
[0059] Uma composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção pode ser, por exemplo, uma composição de gasolina ou combustível diesel automotiva, em particular, a última.
[0060] Uma composição de combustível gasolina preparada de acordo com a presente invenção pode, em geral, ser qualquer tipo de composição de combustível gasolina adequada para uso em um motor de ignição por centelha (petrolífero). A mesma pode conter, além do aditivo de melhoria de VI, outros componentes de combustível gasolina padrões. A mesma pode, por exemplo,
17 / 35 incluir uma ampla proporção de um combustível de base de gasolina, que normalmente terá uma faixa de ebulição (ASTM D-86 ou EN ISO 3405) de 20 a 210 °C. Uma "proporção ampla" neste contexto significa normalmente 85% p/p ou mais com base na composição de combustível geral, mais adequadamente 90 ou 95% p/p ou mais, mais preferencialmente 98 ou 99 ou 99,5% p/p ou mais.
[0061] Uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção pode, em geral, ser qualquer tipo de composição de combustível diesel adequada para uso em um motor de ignição por compressão (diesel). A mesma pode conter, além do aditivo de melhoria de VI, outros componentes de combustível diesel padrões. Pode, por exemplo, incluir uma proporção ampla de um combustível de base a diesel, por exemplo, do tipo descrito abaixo. Mais uma vez, uma "proporção ampla" significa tipicamente 85% p/p ou mais com base na composição geral, mais adequadamente 90 ou 95% p/p ou mais, mais preferencialmente 98 ou 99 ou 99,5% p/p ou mais.
[0062] Assim, além do aditivo de melhoria de VI, uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção pode compreender um ou mais componentes de combustível diesel do tipo convencional. Esses componentes compreenderão tipicamente óleo(s) de combustível destilado(s) médio(s) de hidrocarboneto líquido, por exemplo, gasóleos derivados de petróleo. Em geral, tais componentes de combustível podem ser derivados orgânica ou sinteticamente e são adequadamente obtidos por destilação de uma faixa desejada de frações de um óleo bruto. Esses tipicamente terão pontos de ebulição dentro da faixa usual de diesel de 150 a 410 °C ou 170 a 370 °C, dependendo do grau e uso. Tipicamente, a composição de combustível incluirá um ou mais produtos craqueados, obtidos pela divisão de hidrocarbonetos pesados.
[0063] Um gasóleo derivado de petróleo pode, por exemplo, ser obtido por refinação e opcionalmente (hidro)processamento de uma fonte de petróleo
18 / 35 bruto. Pode ser uma única corrente de gasóleo obtida desse processo de refinaria ou uma mescla de várias frações de gasóleo obtidas no processo da refinaria por diferentes rotas de processamento. Exemplos de tais frações de gasóleo são gasóleo de operação direta, gasóleo a vácuo, gasóleo conforme obtido em um processo de craqueamento térmico, óleos de ciclo leve e pesado conforme obtidos em uma unidade de craqueamento catalítico fluido e gasóleo conforme obtido de uma unidade de hidrocraqueamento. Opcionalmente, um gasóleo derivado de petróleo pode compreender alguma fração de querosene derivada de petróleo.
[0064] Esses gasóleos podem ser processados em uma unidade de hidrodessulfurização (HDS), de modo a reduzir seu teor de enxofre a um nível adequado para inclusão em uma composição de combustível diesel.
[0065] Um combustível de base diesel pode ser ou compreender um componente de combustível diesel derivado de Fischer-Tropsch, normalmente um gasóleo derivado de Fischer-Tropsch. No contexto da presente invenção, o termo "derivado de Fischer-Tropsch" significa que um material é, ou deriva de, um produto de síntese de um processo de condensação Fischer-Tropsch. O termo “não derivado de Fischer-Tropsch” pode ser interpretado de acordo. Um combustível ou componente de combustível derivado de Fischer-Tropsch será, portanto, uma corrente de hidrocarboneto em que uma porção substancial, exceto pelo hidrogênio adicionado, é derivada direta ou indiretamente de um processo de condensação Fischer-Tropsch.
[0066] A reação de Fischer-Tropsch converte monóxido de carbono e hidrogênio em hidrocarbonetos de cadeia mais longa, geralmente parafínicos: n(CO + 2H2) = (-CH2 -)n + nH2O + calor, na presença de um catalisador apropriado e tipicamente a temperaturas (por exemplo, 125 a 300 °C, preferencialmente 175 a 250 °C) e/ou pressões (por exemplo, 0,5 a 10 MPa, preferencialmente 1,2 a 5 MPa) elevadas. Hidrogênio: razões de monóxido de carbono diferentes de 2:1 podem ser
19 / 35 empregadas se desejado.
[0067] O monóxido de carbono e o hidrogênio podem ser eles mesmos derivados de fontes orgânicas, inorgânicas, naturais ou sintéticas, tipicamente de gás natural ou de metano derivado organicamente.
[0068] Um componente de combustível diesel derivado de Fischer- Tropsch de uso na presente invenção pode ser obtido diretamente do refino ou da reação de Fischer-Tropsch, ou indiretamente, por exemplo, por fracionamento ou hidrotratamento do produto de refino ou síntese, para dar um produto fracionado ou hidrotratado. O hidrotratamento pode envolver o hidrocraqueamento para ajustar a faixa de ebulição (consulte, por exemplo, nos documentos GB-B-2077289 e EP-A-0147873) e/ou hidroisomerização que pode melhorar as propriedades de fluxo a frio aumentando a proporção de parafinas ramificadas. O documento EP-A-0583836 descreve um processo de hidrotratamento em duas etapas em que um produto de síntese de Fischer- Tropsch é primeiramente submetido à hidroconversão sob condições tais que não sofra substancialmente isomerização ou hidrocraqueamento (isso hidrogena os componentes olefínicos e que contêm oxigênio), e então pelo menos parte do produto resultante é hidroconvertido sob condições tais que o hidrocraqueamento e a isomerização ocorram para produzir um combustível de hidrocarboneto substancialmente parafínico. A(s) fração(ões) desejada(s), tipicamente fração(ões) de gasóleo, pode(m) ser subsequentemente isolada(s), por exemplo, por destilação.
[0069] Outros tratamentos pós-síntese, como polimerização, alquilação, destilação, craqueamento-descarboxilação, isomerização e hidrorreformação, podem ser empregados para modificar as propriedades dos produtos de condensação Fischer-Tropsch, conforme descrito por exemplo, nos documentos US-A-4125566 e US-A-4478955.
[0070] Catalisadores típicos para a síntese de Fischer-Tropsch de hidrocarbonetos parafínicos compreendem, como componente cataliticamente
20 / 35 ativo, um metal do Grupo VIII da tabela periódica dos elementos, em particular rutênio, ferro, cobalto ou níquel. Esses catalisadores adequados são descritos, por exemplo, no documento EP-A-0583836.
[0071] Um exemplo de um processo baseado em Fischer-Tropsch é a tecnologia Shell™ "Gás para Líquidos" ou "GtL" (anteriormente conhecida como SMDS (Síntese de Destilado Intermediário da Shell) e descrita em "The Shell Middle Distillate Synthesis Process", van der Burgt et al, artigo apresentado no 5º Synfuels Worldwide Symposium, Washington DC, novembro de 1985, e na publicação de novembro de 1989 com o mesmo título da Shell International Petroleum Company Ltd, Londres, Reino Unido). No último caso, os recursos preferidos do processo de hidroconversão podem ser conforme divulgados no mesmo. Este processo produz produtos na faixa de destilado intermediário pela conversão de um gás natural em uma cera de hidrocarboneto de cadeia longa pesada (parafina) que pode então ser hidroconvertida e fracionada.
[0072] Para uso na presente invenção, um componente de combustível derivado de Fischer-Tropsch é preferencialmente qualquer componente adequado derivado de uma síntese de gás para líquido (doravante um componente GtL), ou um componente derivado de uma síntese de Fischer- Tropsch análoga, por exemplo, conversão de gás, biomassa ou carvão para líquido (doravante um componente XtL). Um componente derivado de Fischer-Tropsch é preferencialmente um componente GtL. O mesmo pode ser um componente BtL (biomassa para líquido). Em geral, um componente XtL adequado pode ser um componente de combustível destilado intermediário, por exemplo, selecionado a partir de querosene, diesel e frações de gasóleo como conhecido na técnica; tais componentes podem ser classificados genericamente como combustíveis de processo sintéticos ou óleos de processo sintéticos. Preferencialmente, um componente XtL para uso como um componente de combustível diesel é um gasóleo.
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[0073] Os componentes do combustível diesel contidos em uma composição preparada de acordo com a presente invenção terão tipicamente uma densidade de 750 a 900 kg/m3, preferencialmente de 800 a 860 kg/m3, a 15 °C (ASTM D-4052 ou EN ISO 3675) e/ou um VK 40 de 1,5 a 6,0 mm2/s (ASTM D-445 ou EN ISO 3104).
[0074] Em uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção, o combustível de base pode ele próprio compreender uma mistura de dois ou mais componentes de combustível diesel dos tipos descritos acima. O mesmo pode ser ou conter um componente de combustível denominado "biodiesel", como um óleo vegetal, óleo vegetal hidrogenado ou derivado de óleo vegetal (por exemplo, um éster de ácido graxo, em particular um éster metílico de ácido graxo) ou outro oxigenado, como um ácido, cetona ou éster. Esses componentes não precisam necessariamente ser de origem biológica.
[0075] Uma composição de combustível diesel automotivo preparada de acordo com a presente invenção cumprirá adequadamente a(s) especificação(ões) padrão(ões) atual(is) aplicável(is), como, por exemplo, EN 590 (para a Europa) ou ASTM D-975 (para os EUA). A título de exemplo, a composição de combustível geral pode ter uma densidade de 820 a 845 kg/m3 a 15 °C (ASTM D-4052 ou EN ISO 3675); um ponto de ebulição T95 (ASTM D-86 ou EN ISO 3405) de 360 °C ou menos; um número de cetano medido (ASTM D-613) de 51 ou mais; um VK 40 (ASTM D-445 ou EN ISO 3104) de 2 a 4,5 mm²/s; um teor de enxofre (ASTM D-2622 ou EN ISO 20846) de 50 mg/kg ou menos; e/ou um teor de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) (IP 391 (mod)) de menos que 11% p/p. As especificações relevantes podem, no entanto, diferir de país para país e de ano para ano, e podem depender do uso pretendido da composição de combustível.
[0076] Uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção contém adequadamente não mais do que 5.000 ppm-
22 / 35 p (partes por milhão em peso) de enxofre, tipicamente de 2.000 a 5.000 ppm-p, ou de 1.000 a 2.000 ppm-p, ou alternativamente até 1.000 ppm-p. A composição pode, por exemplo, ser um combustível de enxofre baixo ou ultrabaixo, ou um combustível sem enxofre, por exemplo, contendo no máximo 500 ppm-p, preferencialmente não mais que 350 ppm-p, mais preferencialmente não mais que 100 ou 50 ou mesmo 10 ppm-p, de enxofre.
[0077] Uma composição de combustível automotivo preparada de acordo com a presente invenção, ou um combustível de base usado em tal composição, pode ser aditivada(o) (contendo aditivo) ou não aditivada(o) (sem aditivo). Se aditivada(o), por exemplo, na refinaria, conterá quantidades mínimas de um ou mais aditivos selecionados, por exemplo, de agentes antiestáticos, redutores de arrasto de tubulação, melhoradores de fluxo (por exemplo, copolímeros de etileno/acetato de vinila ou copolímeros de acrilato/anidrido maleico), aditivos de lubricidade (diferente do aditivo de melhoria VI descrito neste documento acima), antioxidantes e agentes antissedimentação de cera. Assim, a composição pode conter uma proporção menor (preferencialmente 1% p/p ou menos, mais preferencialmente 0,5% p/p (5.000 ppm-p) ou menos e mais preferencialmente 0,2% p/p (2.000 ppm-p) ou menos), de um ou mais aditivos de combustível, além do aditivo de melhoria de VI.
[0078] A composição pode, por exemplo, conter um detergente. Aditivos de combustível diesel contendo detergente são conhecidos e disponíveis comercialmente. Esses aditivos podem ser adicionados aos combustíveis diesel em níveis destinados a reduzir, remover ou retardar o acúmulo de depósitos de motores.
[0079] Exemplos de detergentes adequados para uso em aditivos de combustível para o presente propósito incluem succinimidas substituídas por poliolefina ou succinamidas de poliaminas, por exemplo, succinimidas de poli- isobutileno ou succinamidas de amina de poli-isobutileno, aminas alifáticas,
23 / 35 bases de Mannich ou aminas e anidridos maleicos (por exemplo, poli- isobutileno) de poliolefina. Os aditivos dispersantes de succinimida são descritos, por exemplo, nos documentos GB-A-960493, EP-A-0147240, EP-A- 0482253, EP-A-0613938, EP-A-0557516 e WO-A-98/42808. Particularmente preferidas são as succinimidas substituídas por poliolefina, como as succinimidas de poli-isobutileno.
[0080] Uma mistura de aditivo de combustível utilizável em uma composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção, pode conter outros componentes além do detergente. Exemplos são intensificadores de lubricidade; desembaçantes, por exemplo, polímeros de fenol formaldeído alcoxilados; agentes antiespumantes (por exemplo, polissiloxanos modificados por poliéter); melhoradores de ignição (melhoradores de cetano) (por exemplo, nitrato de 2-etil-hexila (EHN), nitrato de ciclo-hexila, peróxido de di-terc-butila e aqueles divulgados no documento US-A-4208190 na coluna 2, linha 27 à coluna 3, linha 21); agentes antiferrugem (por exemplo, um semiéster de propano-1,2-diol de ácido tetrapropenil succínico, ou ésteres de álcool poli-hídrico de um derivado de ácido succínico, o derivado de ácido succínico tendo em pelo menos um de seus átomos de alfa-carbono um grupo de hidrocarboneto alifático não substituído ou substituído contendo de 20 a 500 átomos de carbono, por exemplo, o diéster de pentaeritritol de ácido succínico substituído por poli-isobutileno); inibidores de corrosão; reodorantes; aditivos antidesgaste; antioxidantes (por exemplo, fenólicos, tal como 2,6-di-terc-butilfenol, ou fenilenodiaminas, tal como N,N’- di-sec-butil-p-fenilenodiamina); desativadores de metal; melhoradores de combustão; aditivos dissipadores estáticos; melhoradores de fluxo a frio; e agentes antissedimentação de cera.
[0081] Tal mistura de aditivo de combustível pode conter um intensificador de lubricidade (além do aditivo de melhoria de viscosidade (VI) descrito neste documento acima), especialmente quando a composição de
24 / 35 combustível tem um baixo teor de enxofre (por exemplo, 500 ppm-p ou menos). Na composição de combustível aditivada, o intensificador de lubricidade está convenientemente presente em uma concentração de menos de 1.000 ppm-p, preferencialmente entre 50 e 1.000 ppm-p, mais preferencialmente entre 70 e
1.000 ppm-p. Intensificadores de lubricidade disponíveis comercialmente adequados incluem aditivos à base de éster e ácido. Outros intensificadores de lubricidade são descritos na literatura de patentes, em particular em relação ao seu uso em combustíveis diesel de baixo teor de enxofre, por exemplo no: - artigo de Danping Wei e H.A. Spikes, “The Lubricity of Diesel Fuels”, Wear, III (1986) 217 a 235; - documento WO-A-95/33805 – melhoradores de fluxo a frio para intensificar a lubricidade de combustíveis de baixo enxofre; - documento WO-A-94/17160 - certos ésteres de um ácido carboxílico e um álcool em que o ácido tem de 2 a 50 átomos de carbono e o álcool tem 1 ou mais átomos de carbono, particularmente mono-oleato de glicerol e adipato de di-isodecila, como aditivos de combustível para redução do desgaste em um sistema de injeção de motor a diesel; - documento US-A-5490864 – certos diéster-diálcoois ditiofosfóricos como aditivos de lubricidade antidesgaste para combustíveis diesels de baixo enxofre; e - documento WO-A-98/01516 - certos compostos de alquila aromáticos tendo pelo menos um grupo carboxila fixado aos seus centros aromáticos, para conferir efeitos de lubricidade antidesgaste, particularmente em combustíveis diesel de baixo enxofre.
[0082] Uma vez que a inclusão dos aditivos de melhoria de viscosidade (VI) divulgados neste documento acima pode melhorar a lubricidade da composição de combustível, uma vantagem da presente invenção é que a quantidade de outros aditivos de lubricidade pode ser reduzida ou mesmo eliminada.
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[0083] Pode ser preferido também que a composição de combustível contenha um agente antiespumante, mais preferencialmente em combinação com um agente antiferrugem e/ou um inibidor de corrosão e/ou um aditivo intensificador de lubricidade.
[0084] A menos que declarado em contrário, a concentração (matéria ativa) de cada um desses componentes de aditivo na composição de combustível aditivado é preferencialmente até 10.000 ppm-p, mais preferencialmente na faixa de 0,1 a 1.000 ppm-p, vantajosamente de 0,1 a 300 ppm-p, tal como de 0,1 a 150 ppm-p.
[0085] A concentração (matéria ativa) de qualquer desembaçante na composição de combustível estará preferencialmente na faixa de 0,1 a 20 ppm- p, mais preferencialmente de 1 a 15 ppm-p, ainda mais preferencialmente de 1 a 10 ppm-p, vantajosamente de 1 a 5 ppm-p. A concentração (matéria ativa) de qualquer melhorador de ignição presente será preferencialmente 2.600 ppm- p ou menos, mais preferencialmente 2.000 ppm-p ou menos, convenientemente de 300 a 1.500 ppm-p. A concentração (matéria ativa) de qualquer detergente na composição de combustível estará preferencialmente na faixa de 5 a 1.500 ppm-p, mais preferencialmente de 10 a 750 ppm-p, ainda mais preferencialmente de 20 a 500 ppm-p.
[0086] Se desejado, um ou mais componentes de aditivo, como os listados acima, podem ser comisturados – preferencialmente juntos com diluente(s) adequado(s) – em um concentrado de aditivo, e o concentrado de aditivo pode então ser disperso em um combustível de base ou composição de combustível. O aditivo de melhoria de VI pode, de acordo com a presente invenção, ser incorporado em tal formulação de aditivo.
[0087] No caso de uma composição de combustível diesel, por exemplo, a mistura de aditivo de combustível tipicamente conterá um detergente, opcionalmente junto de outros componentes como descrito acima, e um diluente compatível com combustível diesel, que pode ser um óleo
26 / 35 mineral, um solvente como os vendidos pelas empresas Shell sob a marca comercial “SHELLSOL”, um solvente polar como um éster e, em particular, um álcool, por exemplo, hexanol, 2-etil-hexanol, decanol, isotridecanol e misturas de álcool, como as vendidas pelas empresas Shell sob a marca comercial “LINEVOL”, especialmente álcool LINEVOL 79, que é uma mistura de álcoois primários C7-9 ou uma mistura de álcool C12-14, que é disponível comercialmente.
[0088] O teor total dos aditivos na composição de combustível pode estar adequadamente entre 0 e 10.000 ppm-p e, preferencialmente, abaixo de
5.000 ppm-p.
[0089] Neste relatório descritivo, as quantidades (concentrações, % v/v, ppm-p, % p/p) dos componentes são de matéria ativa, isto é, exclusivas de solventes voláteis/materiais diluentes.
[0090] Diferentes tipos e/ou concentrações de aditivos podem ser apropriados(as) para uso em composições de combustível de gasolina, que por exemplo, podem conter copolímeros de poli-isobutileno/amina e/ou poli- isobutileno/amida como aditivos detergentes.
[0091] Adequadamente, o aditivo de melhoria de VI e a concentração na qual ele é usado na composição de combustível serão tais que causem um aumento no ponto de entupimento do filtro a frio (CFPP) da composição de 10 °C ou menos, preferencialmente 5 ou 2 ou 1 °C ou menos. Preferencialmente, os mesmos serão de modo a não causar aumento no CFPP. Em alguns casos, podem ser de modo a causar uma diminuição no CFPP. Os aumentos no CFPP podem ser comparados com o CFPP da composição do combustível antes da incorporação do aditivo de melhoria de VI. Eles podem ser comparados ao CFPP de outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (em particular a diesel), antes de adicionar um aditivo de melhoria de VI a ele. Os CFPPs podem ser medidos usando o método de teste padrão EN 116.
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[0092] Adequadamente, o aditivo de melhoria de VI e a concentração na qual ele é usado na composição de combustível serão tais que causem um aumento no ponto de turvação da composição de 10 °C ou menos, preferencialmente 5 ou 2 ou 1 °C ou menos. Preferencialmente, serão de modo a não causar aumento no ponto de turvação. Em alguns casos, podem ser de modo a causar uma diminuição no ponto de turvação. Os aumentos no ponto de turvação podem ser comparados aos da composição de combustível antes da incorporação do aditivo de melhoria de VI. Eles podem ser comparados ao ponto de turvação de uma outra composição de combustível análoga que se destina a (por exemplo, é comercializada para) uso em um motor de combustão interna (em particular a diesel), antes de adicionar um aditivo de melhoria de VI a ele. Os pontos de turvação podem ser medidos usando o método de teste padrão EN 23015.
[0093] No contexto da presente invenção, "uso" de um aditivo de melhoria de VI em uma composição de combustível significa incorporar o aditivo de melhoria de VI na composição, normalmente como uma mescla (isto é, uma mistura física) com um ou mais componentes de combustível (normalmente combustíveis de base a diesel) e, opcionalmente, com um ou mais aditivos de combustível. O aditivo de melhoria de VI é convenientemente incorporado antes de a composição ser introduzida em um motor que deve funcionar com a composição. Em vez disso, ou adicionalmente, o uso pode envolver o funcionamento de um motor com a composição de combustível contendo o aditivo de melhoria de VI, tipicamente pela introdução da composição em uma câmara de combustão do motor.
[0094] "Uso" de um aditivo de melhoria de VI, de acordo com a presente invenção, também pode abranger o fornecimento de tal aditivo juntamente com instruções para seu uso em uma composição de combustível automotivo para atingir um ou mais do(s) propósito(s) descrito(s) acima, em particular para melhorar o desempenho de aceleração de um motor de
28 / 35 combustão interna (normalmente diesel) no qual a composição é, ou se destina a ser, introduzida.
[0095] O aditivo de melhoria de VI pode ser fornecido ele mesmo como um componente de uma formulação que é adequada para e/ou destinada ao uso como um aditivo de combustível, em particular um aditivo de combustível diesel, caso em que o aditivo de melhoria de VI pode ser incluído em tal formulação com o propósito de influenciar seus efeitos na lubricidade de uma composição de combustível automotivo e/ou seus efeitos sobre o desempenho de aceleração e/ou saída de potência de um motor no qual uma composição de combustível é, ou se destina a ser, introduzida.
[0096] Assim, o aditivo de melhoria de VI pode ser incorporado em uma formulação de aditivo ou embalagem junto com um ou mais outros aditivos de combustível. O mesmo pode, por exemplo, ser combinado, em uma formulação de aditivo, com um ou mais aditivos de combustível selecionados a partir de detergentes, aditivos anticorrosivos, ésteres, olefinas poli alfa, ácidos orgânicos de cadeia longa, componentes contendo amina ou núcleos ativos de amida e misturas dos mesmos. Em particular, pode ser combinado com um ou mais dos chamados aditivos de desempenho, que incluirão tipicamente pelo menos um detergente.
[0097] O aditivo de melhoria de VI pode ser dosado diretamente em um componente ou composição de combustível, por exemplo, na refinaria. O mesmo pode ser pré-diluído em um componente de combustível adequado que subsequentemente faz parte da composição de combustível automotivo geral.
[0098] De acordo com a presente invenção, dois ou mais aditivos de melhoria de VI podem ser usados em uma composição de combustível automotivo para o(s) propósito(s) descrito(s) acima.
[0099] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um processo para a preparação de uma composição de combustível automotivo, cujo processo envolve mesclar um combustível de base automotiva
29 / 35 com um aditivo de melhoria de VI, em que o aditivo de melhoria de VI é um polímero de isopreno em forma de estrela. A mescla pode ser realizada para um ou mais dos propósitos descritos acima, em particular no que diz respeito à lubricidade da composição de combustível resultante e/ou seu efeito no desempenho de aceleração e/ou saída de potência de um motor de combustão interna no qual é, ou pretende ser, introduzida. A composição pode, em particular, ser uma composição de combustível diesel.
[00100] O aditivo de melhoria de VI pode, por exemplo, ser mesclado com outros componentes da composição, em particular o combustível de base, na refinaria. Alternativamente, pode ser adicionado a uma composição de combustível automotivo a jusante da refinaria. Pode ser adicionado como parte de uma embalagem de aditivos que contém um ou mais outros aditivos de combustível.
[00101] Um outro aspecto da presente invenção fornece um método de operação de um motor de combustão interna e/ou um veículo que é movido por tal motor, método esse que envolve a introdução em uma câmara de combustão do motor de uma composição de combustível descrita neste documento acima. Mais uma vez, a composição de combustível é preferencialmente introduzida para um ou mais dos propósitos descritos em conexão com a presente invenção. Assim, o motor é preferencialmente operado com a composição de combustível com o propósito de melhorar sua lubricidade e/ou desempenho de aceleração e/ou saída de potência.
[00102] Mais uma vez, o motor pode, em particular, ser um motor a diesel. Pode ser um motor turboalimentado, em particular um motor a diesel turboalimentado. O motor a diesel pode ser do tipo de injeção direta, por exemplo, da bomba rotativa, bomba em linha, bomba unitária, unidade injetora eletrônica ou tipo tubo comum, ou do tipo injeção indireta. Pode ser um motor a diesel de trabalho pesado ou leve. Pode ser, em particular, um motor de injeção direta de unidade eletrônica (EUDI).
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[00103] Ao longo da descrição e reivindicações deste relatório descritivo, as palavras "compreende" e "contém" e variações das palavras, por exemplo, "compreendendo" e “que compreende", significam "incluindo, mas não se limitando a", e não excluem outras porções químicas, aditivos, componentes, números inteiros ou etapas.
[00104] Ao longo da descrição e reivindicações deste relatório descritivo, o singular abrange o plural, a menos que o contexto exija de outra forma. Em particular, quando o artigo indefinido for usado, o relatório descritivo deve ser entendido como contemplando a pluralidade, bem como a singularidade, a menos que o contexto exija de outra forma.
[00105] Os recursos preferidos de cada aspecto da presente invenção podem ser conforme descritos em conexão com qualquer um dos outros aspectos.
[00106] Outros recursos da presente invenção irão se tornar evidentes a partir dos exemplos seguintes. De um modo geral, a presente invenção estende- se a qualquer inovação, ou qualquer combinação inovadora, dos recursos divulgados neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações e desenhos anexos). Assim, recursos, números inteiros, características, compostos, porções químicas ou grupos descritos em conjunto com um aspecto, modalidade ou exemplo particular da presente invenção devem ser entendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descrito neste documento, a menos que sejam incompatíveis com os mesmos.
[00107] Além do mais, a menos que declarado de outra forma, qualquer recurso divulgado neste documento pode ser substituído por um recurso alternativo que sirva a um propósito igual ou semelhante.
[00108] Os seguintes exemplos ilustram as propriedades das composições de combustível automotivo preparadas de acordo com a presente invenção e avaliam os efeitos de tais composições no desempenho de um motor a diesel.
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[00109] As mesclas de combustível foram preparadas combinando um combustível de base diesel (atendendo à especificação europeia de combustível diesel EN590) com um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI). Os aditivos de índice de viscosidade (VI) usados nos presentes experimentos foram SV150, SV260, SV300 e SV600, a uma taxa de tratamento de 500 mg/kg ou
1.000 mg/kg.
[00110] O SV150 é um polímero linear em dibloco disponível comercialmente junto à Infineum e é usado nos presentes exemplos como uma comparação.
[00111] SV260 é um polímero de estireno-poli-isopreno em forma de estrela comercialmente disponível junto à Infineum.
[00112] SV300 é um polímero de estireno-poli-isopreno em forma de estrela comercialmente disponível junto à Infineum.
[00113] SV600 é um polímero de estireno-poli-isopreno em forma de estrela disponível comercialmente junto à Infineum.
[00114] Antes de serem adicionados ao combustível de base diesel, os aditivos de melhoria de VI foram pré-mesclados com o solvente Shellsol A150 (disponível comercialmente junto à Shell). A razão em peso de aditivo de melhoria de VI para Shellsol A150 foi de 1:8.
[00115] A especificação de combustível do combustível de base diesel usado nos presentes exemplos é mostrada na Tabela 1 abaixo. TABELA 1 - ESPECIFICAÇÃO DE COMBUSTÍVEL DE BASE DIESEL (CEC RF-79-07)
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[00116] As mesclas de combustível descritas acima, contendo um aditivo VI pré-mesclado no Shellsol A150, foram usadas em um motor de teste de bancada a fim de avaliar os efeitos do aditivo de melhoria de VI no desempenho de potência de um motor. O motor de teste de bancada escolhido para este estudo foi um PSA DW10B. Este motor é especificado no CEC F- 98-09, o teste padrão da indústria para incrustação de bocal de injetores em motores modernos DI de automóveis e, como tal, há uma grande quantidade de dados de teste históricos disponíveis que suportam o desempenho e as
33 / 35 características do motor. Os detalhes do teste DW10B estão listados na Tabela 2 abaixo: TABELA 2
[00117] Uma velocidade de teste constante de 4.000 r/min foi usada e a posição máxima do pedal do acelerador (100% APP) foi aplicada usando os bocais de especificação DW10B CEC. O motor funcionou em ciclos de 24 minutos por combustível, alternando entre combustível de base sem aditivo e combustível candidato, e a saída de potência foi medida. Os resultados do teste de potência são apresentados na Tabela 3 abaixo. O benefício de potência (%) é comparado ao combustível de base não adicionado (contendo Shellsol A150) (designado conforme o Exemplo 1 na Tabela 3).
[00118] As mesclas de combustível também foram submetidas a um teste de HFRR (de acordo com a ISO 12156) para medir sua lubricidade. O HFRR (Sonda Reciprocante de Alta Fricção) é um dispositivo de teste de desgaste e fricção reciprocante controlado empregado para avaliar o desempenho de lubricidade de combustíveis e lubrificantes. O teste usa uma esfera de aço de 6 mm de diâmetro carregada e reciprocante contra a superfície plana de um disco de aço estacionário imerso em combustível. No final de cada teste, a esfera e o disco são removidos da plataforma de teste, lavados com tolueno e isopropanol e, em seguida, tratados com uma solução de 0,05% em peso de ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) por 60 s. Imagens topográficas foram, então, obtidas e analisadas para determinar volumes de desgaste das cicatrizes de desgaste na esfera e no disco usando o SWLI Veeco
34 / 35 Wyko modelo NT9100. O instrumento foi ajustado no modo de Interferometria de Varredura Vertical (VSI), calibrado para medir superfícies rugosas com uma faixa de detecção nanométrica. Os resultados dos testes de HFRR são apresentados na Tabela 4 abaixo. A % de mudança no diâmetro da cicatriz de desgaste é comparada ao combustível de base não adicionado (contendo Shellsol A150) (designado na Tabela 4 como Exemplo 8). Um resultado negativo na % de mudança denota um benefício. TABELA 3 *Não de acordo com a presente invenção *Não de acordo com a presente invenção
[00119] A mescla de combustível que continha o polímero de estireno- poli-isopreno em forma de estrela SV300 mostrou um aumento significativo no benefício de potência (tanto a 1.000 mg/kg quanto a 500 mg/kg) (ver Exemplos 4 e 5) em comparação com as mesclas de combustível que continham o polímero dibloco linear SV150 (consultar Exemplos 2 e 3).
[00120] A mescla de combustível que continha o polímero de estireno- poli-isopreno em forma de estrela SV600 a 1.000 mg/kg mostrou um aumento no benefício de potência em comparação com o combustível de base (consultar Exemplos 6 e 7). Embora a mescla de combustível contendo o polímero de estireno-poli-isopreno em forma de estrela SV600 a 1.000 mg/kg não tenha
35 / 35 mostrado um benefício de potência tão grande quanto a mescla de combustível contendo o polímero dibloco linear SV150, a mesma exibiu desempenho de lubricidade significativamente melhor (consultar Exemplos 6 e 13).
[00121] A mescla de combustível que continha 1.000 mg/kg do polímero de estireno-poli-isopreno em forma de estrela SV260 (Exemplo 15) mostrou desempenho de lubricidade melhorado em comparação com a mescla de combustível contendo 1.000 mg/kg de SV150 (Exemplo 9)
Claims (1)
- REIVINDICAÇÕES1. Composição de combustível, caracterizada pelo fato de que compreende um combustível de base e pelo menos um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), em que o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) é um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.2. Composição de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela tem como característica a fórmula: (D'-PA-D'’)n-X; em que D’ representa um bloco derivado de pelo menos um dieno; PA representa um bloco derivado de monoalquenilareno; D’’ representa um bloco derivado de dieno; n representa o número médio de braços por polímero em forma de estrela formado pela reação de 2 ou mais mols de um agente de acoplamento de polialquenila por mol de braços; e X representa um centro de um agente de acoplamento de polialquenila; em que pelo menos um dos blocos de dieno D'e D” é um bloco de copolímero derivado de monômero de dieno misto, no qual de cerca de 65% em peso a cerca de 95% em peso das unidades de monômero incorporadas são de isopreno e de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso das unidades monoméricas incorporadas são de butadieno, e em que pelo menos cerca de 80% em peso do butadieno é incorporado em uma configuração 1,4; e em que D’ tem um peso molecular numérico médio de cerca de10.000 a cerca de 120.000 daltons; PA tem um peso molecular numérico médio de cerca de 10.000 a cerca de 50.000 daltons; e D’’ tem um peso molecular numérico médio de cerca de 5.000 a cerca de 60.000 daltons.3. Composição de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela compreende um núcleo de poliestireno reticulado com braços de poli- isopreno ou poli(etileno-propileno alternado) hidrogenado.4. Composição de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a composição de combustível é caracterizada pelo fato de que é uma composição de combustível diesel.5. Composição de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a concentração do aditivo de melhoria de VI na composição de combustível é de 0,001 a 0,5% p/p, preferencialmente de 0,05 a 0,25% p/p.6. Uso de um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) em uma composição de combustível automotivo, caracterizado pelo fato de que é com o propósito de melhorar a lubricidade da composição de combustível, em que o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) é um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.7. Uso de um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) em uma composição de combustível automotivo, caracterizado pelo fato de que é com o propósito de melhorar a saída de potência de um motor de combustão interna no qual o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), ou uma composição de combustível automotivo que contém o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), é ou se destina a ser introduzido(a), ou de um veículo movido por tal motor, em que o aditivo de melhoria de índice de viscosidade (VI) é um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.8. Uso de um aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI) em uma composição de combustível automotivo caracterizado pelo fato de que é com o propósito de melhorar a lubricidade da composição de combustível ao mesmo tempo que melhora a saída de potência de um motor de combustão interna, em que o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), ou uma composição de combustível automotivo que contém o aditivo de melhoria do índice de viscosidade (VI), é ou se destina a ser introduzido(a), ou de um veículo movido por tal motor, em que o aditivo de melhoria de índice de viscosidade (VI) é um polímero à base de poli-isopreno em forma de estrela.9. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aditivo de melhoria de VI é pré- dissolvido em um solvente ou componente de combustível.10. Método de operação de um motor de combustão interna e/ou um veículo que é movido por tal motor, em que o método é caracterizado pelo fato de que envolve a introdução em uma câmara de combustão do motor de uma composição de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] |