CN104169400A - 粘度改进剂的用途 - Google Patents

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Abstract

粘度改进添加剂在柴油燃料制剂中的用途，目的在于提高所述制剂的压缩率。所述粘度改进添加剂可以选自：(i)烯烃基聚合物(特别是苯乙烯基聚合物)；(ii)环烷类、链烷类或合成基油；(iii)聚甲基丙烯酸酯；和(iv)它们的混合物。在典型燃料注射压力和温度下，它可以用于提高柴油燃料制剂的等温压缩率，和相应地改进利用所述燃料制剂运行的压缩点火发动机的功率相关性能。

Description

粘度改进剂的用途
技术领域
本发明涉及一些类型添加剂在柴油燃料制剂中用于新目的的用途。
背景技术
通常希望通过使用改性燃料改进内燃机的性能。在过去，例如，通过添加相对高密度的组分改性柴油燃料，以便改进利用所述燃料运行的发动机的功率相关性能。在现代直接注射柴油发动机中，较高密度燃料通常使通过发动机的固定体积燃料喷嘴输送到燃烧室中的可燃物料的量增加，这相应增加通过燃烧过程可得的能量。
不能直接预测燃料在发动机注射系统中的行为，特别在现代柴油发动机中经历的极其高注射压力(通常超过2000bar)下。柴油燃料是不同分子量烃的复杂混合物和不是所有这些分子都对压力的提高作出相同方式的响应。此外，注射系统的几何形状本身可能会影响燃料的粘度和其它性能影响发动机性能的方式。
本发明的目的在于提供通过改变柴油燃料性能来改进发动机性能的替代方式，特别是通过使用燃料-兼容的添加剂来进行。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供粘度改进添加剂在柴油燃料制剂中的用途，目的在于提高所述制剂的等温压缩率。
本发明是基于可能使用添加剂改进柴油燃料制剂的压缩率即它的密度随着压力提高而变化的速率的认识。燃料压缩率的提高意味着当经历压力提高时，如在燃料注射系统中，它的密度将以更大的速率提高。这相应地意味着在任何指定注射压力下，燃料将具有较高粘度。因此，在柴油发动机注射系统中经历的高压(通常1600-2500bar)下，燃料将在每次注射中提供较高的能量含量。这相应地能提高发动机的功率输出，和由此提高它的性能。
已经令人意外地发现，除了在任何指定温度和压力下提高柴油燃料制剂的粘度外，粘度改进添加剂还可以提高它的压缩率。此外，这个影响在现代柴油发动机中应用的高压(如超过1500或甚至2000bar)和高温(如超过100℃，通常高至250℃)下特别显著。
因此，在典型的注射压力和温度下，根据本发明应用的柴油燃料制剂具有比没有粘度改进添加剂时更高的密度。这可以带来利用所述制剂运行的发动机的输出功率提高。因此，根据本发明，可以使用粘度改进添加剂，通过提高燃油燃料制剂的压缩率，改进利用所述制剂运行的发动机的功率相关性能。尽管在标准测定条件下(如在大气压力和15或40℃下)添加剂可能不能大量提高制剂的密度，但它可以在注射条件下明显提高密度。
预期本发明在现代柴油发动机中具有特别的益处，因为在这种发动机中使用的轨压持续提高。能够对压力提高作出能量和功率输出提高响应的燃料制剂能代表利用该燃料制剂驱动的高性能发动机和车辆的有希望的候选燃料制剂。
本发明使用的粘度改进添加剂可以是任何组分或它们的混合物，所述添加剂合适用于柴油燃料制剂，和当添加到这种制剂中时引起制剂粘度提高，特别地是它的运动粘度。多种这类组分是已知的和可商购的。
在过去，在柴油燃料中已经使用了粘度改进剂。例如，WO-A-2005/054411描述了粘度-提高组分在柴油燃料组合物中的用途，目的在于改进引入所述组合物的柴油发动机的车辆牵引作用(VTE)和/或加速性能。用于提高燃料组合物粘度的组分包括烃柴油燃料组分如特别是费-托衍生的柴油组分，和可以是矿物或合成来源并且也可以是费-托衍生的油。US-A-2009/0241882公开了粘度指数(VI)-改进添加剂在汽车柴油燃料组合物中的用途，目的在于改进引入燃料组合物的发动机或通过这种发动机驱动的车辆的加速性能。
然而，这些公开均未能建立或甚至未能考察燃料制剂粘度和它的压缩率之间的联系，特别是在典型的燃料注射压力下的情况。由于燃料制剂相对复杂的构成和性能，这种联系不大可能预测。在早前的工作中尚未预测粘度改进添加剂甚至在高温和高压下会对燃料压缩率有影响。早前关于添加添加剂的燃料的密度和粘度的工作主要集中在环境温度和压力下测定的燃料性能，如在许多标准(如ASTM)测试方法中一样，而不是研究在注射条件下燃料行为的变化。
Magin等人在Energy&Fuels，卷26，No.2，1336-1343页的题为“Bulk Modulus of Compressibility of Diesel/Biodiesel/HVO”的文章中发现导致HVO/柴油混合物体积模量较高值的协同效应，所述体积模量在25％HVO含量下达到最大值。该文章推测这种效应的原因是将HVO引入柴油中提供的烃结构多样性增加，和类似地，当在燃料混合物中利用少量HVO时，所得分子结构多样性下降带来体积模量明显降低。
根据本发明，粘度改进添加剂可以是低聚或聚合组分，特别是聚合组分。它可以选自:
i.烯烃基聚合物；
ii.环烷类、链烷类或合成基油；
iii.聚甲基丙烯酸酯；和
iv.它们的混合物。
已经发现，与基油添加剂相比，烯烃基聚合物仅在部分添加剂用量下就可以带来压缩率的有益提高。
因此，类型(i)的添加剂是特别优选的。它是包括一个或多个烯烃单体单元的聚合物。在本发明的上下文中，术语“聚合物”包括共聚物。类型(i)的添加剂可以是共聚物，特别是可以包括两种或多种烯烃单体单元的混合物的嵌段共聚物。烯烃单体单元可以例如选自乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯和苯乙烯。
类型(i)的添加剂可以选自聚异丁烯(PIBs)、聚α烯烃(PAOs)、乙烯-丙烯共聚物(包括半结晶和无定形共聚物)、苯乙烯基聚合物、及它们的混合物。它可以选自乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯基聚合物、及它们的混合物。
合适的乙烯-丙烯共聚物是可商购的，如LZ 706X添加剂(获自Lubrizol)。合适的PIBs是可商购的，如Indopol-H(获自INEOS)。合适的PAOs是可商购的如，(获自INEOS)或(获自Chevron Phillips)。
在一个实施方案中，类型(i)的添加剂包括苯乙烯基聚合物，即包括一个或多个苯乙烯单体单元的聚合物或共聚物。它可以包括苯乙烯基共聚物，如至少一个苯乙烯单体与至少一个烯烃单体的共聚物。合适的这种聚合物是可商购的，如KratonTMD或KratonTMG添加剂(获自Kraton)或SVTM添加剂(获自Infineum，Multisol和其它)。在过去，它们已经作为粘度改进添加剂和粘度指数-改进添加剂使用，包括在柴油燃料制剂中，参见如US-A-2009/0241882。它们也在润滑油中作为添加剂使用(参见WO-A-2008/024111)。
类型(i)的添加剂可以特别选自苯乙烯单体和烯烃单体的共聚物(特别是苯乙烯单体与乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和/或异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)单体的共聚物)、以及它们的混合物。它可以选自例如聚苯乙烯-聚异戊二烯共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯共聚物、以及它们的混合物。这种共聚物可以是嵌段共聚物，如SVTM150(线性聚苯乙烯-聚异戊二烯二嵌段共聚物)或KratonTM添加剂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯-丁烯三嵌段共聚物)。它们可以是锥形共聚物，如苯乙烯-丁二烯共聚物。它们可以是星形共聚物，如SVTM260和SVTM200(它们是聚苯乙烯-聚异戊二烯星形共聚物)。
在一个实施方案中，添加剂(i)选自聚苯乙烯-聚异戊二烯共聚物以及它们的混合物。在一个实施方案中，它选自SVTM添加剂以及它们的混合物，如SVTM150、SVTM200、SVTM260以及它们的混合物。在一个实施方案中，它选自SVTM150、SVTM260以及它们的混合物。在一个实施方案中，它包括SVTM150。
类型(ii)的添加剂最合适是润滑油基油，如源自环烷类原油的环烷类基油。它可以特别是矿物油或它们的混合物，如环烷类矿物基油。所述基油或其组分可以是合成产品如费-托衍生组分。
基油(ii)可以是如第III类、第IV类或第V类基油。在一个实施方案中，它是API(美国石油组织)第V类基油。所述第V类基油包括非PAO合成组分如二酯、多元醇酯、和烷基化烃如烷基化环烷烃和烷基化苯。
在具体实施方案中，基油(ii)在15℃下的密度可以为875-885kg/m3(DIN51757D；ISO12185)，如约880kg/m3。它在40℃下的运动粘度(VK40)可以为7.7-8.2mm2/s(DIN51562，T.1；ISO3104)，如约7.9mm2/s；和/或在100℃下的运动粘度(VK100)为约2.1mm2/s(ISO3104)。它可以具有：在20℃下蒸汽压小于0.01kPa；-60℃的倾点(DIN ISO3016)；146℃的闪点(ISO2719)；和/或约1％w/w(IP346)的多环芳烃化合物(PCA)含量。
基油(特别矿物基油)是广泛可得的，如可由壳牌公司获得。在过去，它们已用于提高柴油燃料的粘度和密度。
在一个实施方案中，类型(ii)的添加剂包括润滑油基油HNR40D，它为环烷类矿物基油，由壳牌公司获得。
类型(iii)的添加剂是可商购的，如ViscoplexTM1-300(获自Evonik)，它可以在润滑油中作为降倾点剂和粘度改性剂使用。
在本发明的实施方案中，粘度改进添加剂选自烯烃基聚合物、基油、以及它们的混合物。在一个实施方案中，它选自苯乙烯基聚合物、基油、以及它们的混合物。在一个实施方案中，它包括苯乙烯基聚合物或它们的混合物。
根据本发明，可以使用类型(i)到(iv)的添加剂，以包含活性成分(如烯烃基聚合物)和合适的载体流体两者的添加剂组合物的形式使用。载体流体(特别是载体溶剂)包括如矿物油、芳烃溶剂如ShellsolTMA150(获自Shell)、具有在正常柴油沸程内的沸点的其它烃和烃混合物、脂肪酸烷基酯(特别是脂肪酸甲酯)、以及它们的混合物。
这种添加剂组合物可以包括一种或多种额外活性物质，如选自作为清净剂、除雾剂、抗腐蚀添加剂、消泡剂、润滑性改进剂、低温流动性改进剂、十六烷值增进剂、以及其混合物具有活性的物质，特别是选自作为清净剂、除雾剂、抗腐蚀添加剂、消泡剂、以及其混合物具有活性的物质。
在一个实施方案中，粘度改进添加剂是粘度指数-改进添加剂，即当添加到柴油燃料制剂中时引起制剂粘度指数VI提高的组分。所述燃料制剂的VI是制剂粘度随温度变化的量度。在任意指定的温升下，与具有相对低VI的燃料制剂相比，具有相对高VI的燃料制剂将表现出较小的粘度降低。
粘度指数-改进添加剂(也称为VI改进剂)在润滑油制剂中是已知的，其中它们用于通过在较高温度下提高粘度以维持粘度在所希望的温度范围内尽可能不变。它们通常基于可以形成聚集体和/或胶束的相对高分子量的长链聚合分子。这些分子体系在高温下膨胀，因此进一步限制了它们相对于彼此的运动和相应地提高了体系的粘度。
已知的VI改进剂包括聚甲基丙烯酸酯(PMAs)、聚异丁烯(PIBs)、乙烯-丙烯共聚物和其它烯烃共聚物(OCPs)、和苯乙烯/烯烃共聚物，如以上所提到的。因此，许多粘度改进添加剂(i)和(iii)也能够在柴油燃料制剂中起到VI-改进添加剂的作用。
在WO-A-01/48120中，建议某些这类添加剂用于柴油燃料组合物中，目的在于改进发动机在高温下启动的能力。然而，据我们所知，没有建议将它们用于提高柴油燃料制剂的压缩率。
根据本发明，可以在柴油燃料制剂中使用的粘度改进添加剂的(活性物质)浓度为0.01％w/w或更大，或0.05％w/w或更大，或0.1％w/w或更大。在某些情况下，可以使用的(活性物质)浓度为0.5或1％w/w或更大。可以使用的(活性物质)浓度为高至30％w/w，或高至25或20或15％w/w，或更合适地高至10％w/w或高至7.5或5或2.5％w/w。在某些情况下，可以使用的(活性物质)浓度为高至1或0.5％w/w，如0.01-0.5％w/w或0.05-0.5％w/w。
在第一具体实施方案中，特别是当粘度改进添加剂是类型(i)或(iii)时，和更特别当它是乙烯-丙烯共聚物或苯乙烯基聚合物时，最特别是苯乙烯基聚合物时，在柴油燃料制剂中它的的(活性物质)浓度可以为0.01％w/w或更大，或0.025或0.05％w/w或更大，或0.1％w/w或更大。在该实施方案中，添加剂的的(活性物质)浓度可以为高至0.5％w/w，或高至0.4或0.3或0.2％w/w，如0.01-0.5％w/w或0.04-0.2％w/w或0.05-2％w/w。在优选的实施方案中，在柴油燃料制剂中类型(i)的添加剂的使用浓度为0.01-2％w/w，更优选为0.01-1％w/w，和特别为0.01-0.5％w/w，如0.01-0.2％w/w，或0.04-0.2％w/w。
这种粘度改进添加剂在通常与燃料添加剂相关联的这种低浓度下可以提供压缩率的提高是明显的优势。例如，这在使本发明对燃料制备和处理工艺的影响最小化时是优选的。
在第二具体实施方案中，特别当粘度改进添加剂是类型(ii)时，在柴油燃料制剂中它的浓度可以为1％w/w或更大，或2％w/w或更大，或在某些情况下为5或10％w/w或更大。在该实施方案中，添加剂的浓度可以高至30％w/w，或高至25或20或15％w/w，合适地高至10％w/w或高至7.5或5％w/w，如1-10％w/w或1-5％w/w。因此，可以在燃料制剂中以通常与燃料组分相关联的浓度包括这些粘度改进添加剂。理想地，在这种情况下，添加剂不会对整个制剂的性能有害，即整个制剂仍服从相关可适用标准如EN590或ASTM D975，即使在注射温度和压力下它具有较高的密度和压缩率。
除了粘度改进添加剂外，根据本发明使用的柴油燃料制剂(即在其中按照本发明使用或已经使用粘度改进添加剂的柴油燃料制剂)可以包括一种或多种柴油燃料组分和/或添加剂，如在现有技术中已知的。例如，它可以包括柴油基础燃料或它们的混合物。
柴油基础燃料可以是任意燃料组分或它们的混合物，它适合和/或适用于柴油燃料制剂中和因此在压缩点火(柴油)发动机内燃烧。它通常是液体烃中间馏分燃料，更通常是粗柴油。它可以是石油衍生的。它可以是或包含煤油燃料组分。
替代地，它可以是合成的，例如，它可以是费-托缩合的产物。它可以直接或间接地从生物源如植物生物质衍生。它可以是或包括含氧化合物如脂肪酸烷基酯，特别是脂肪酸甲基酯(FAME)如菜籽油甲酯或棕榈油甲酯。
柴油基础燃料的沸点通常为150-370℃或180-370℃(ASTM D86或EN ISO3405)。它的测定的十六烷值(ASTM D613)合适地为40-70或40-65或51-65或70。它在15℃下的密度合适地为750-900kg/m3、或800-860kg/m3，或更合适地为820-845kg/m3(ASTM D4052或ENISO3675)，和/或在40℃下的运动粘度(VK40)为1.5-6.0mm2/s或2.0-4.5mm2/s(ASTM D445或EN ISO3104)。
根据本发明使用的燃料制剂包括柴油基础燃料时，在所述制剂中所述基础燃料的浓度可以为60％v/v或更大，或65或70或75或80或85或90％v/v或更大，或在某些情况下为95％v/v或更大。它的浓度可以高至99.99％v/v，或高至99.95或99.9％v/v，或高至99.8或99.5％v/v，或高至99或98或95％v/v。所述基础燃料占燃料制剂的主要部分，因此在包含粘度改进添加剂和任意进一步(任选)燃料组分和添加剂后，柴油基础燃料可以为余量至100％。
根据本发明使用的柴油燃料制剂合适地服从适用的现行标准柴油燃料规格如EN590(用于欧洲)或ASTM D975(用于美国)。例如，整个制剂可以具有：在15℃下的密度为820-845kg/m3；T95℃沸点为360℃(ASTM D86或EN ISO3405)或更低；测定的十六烷值为40或更大，理想地为51或更大；VK40为2-4.5mm2/s；闪点(ASTM D93或EN ISO2719)为55℃或更大；硫含量(ASTM D2622或EN ISO20846)为50mg/kg或更少；浊点(IP219)小于-10℃；和/或多环芳烃(PAH)含量(EN12916)小于11％w/w。它可以具有润滑性，使用高频往复设备如根据ISO12156测定和表示为“HFRR磨痕”的值为460μm或更小。但相关规格可能国与国不同、季节与季节不同和年与年之间不同，和可能取决于制剂的预期用途。此外，根据本发明使用的制剂可以包括具有所述范围外性能的各种燃料组分，这是因为整个混合物的性能可能经常明显不同于它的各成分。
根据本发明使用的燃料制剂可以包括一种或多种燃料或炼厂添加剂，特别是适用于汽车柴油燃料的添加剂。许多这种添加剂是已知的和可商购的。所述制剂可以如包括一种或多种添加剂，所述添加剂选自清净剂、除雾剂、抗腐蚀添加剂、消泡剂、十六烷值增进剂如2-乙基己基硝酸酯(2-EHN)、抗静电添加剂、润滑性添加剂、导电性添加剂、低温流动性改进剂、及其组合。它可以包括一种或多种添加剂，所述添加剂选自清净剂、除雾剂、抗腐蚀添加剂、消泡剂、以及它们的混合物。这些添加剂各自的(活性物质)浓度可以高至300ppmw(每百万重量份的份数)，如50-300ppmw。
根据本发明燃料使用的燃料制剂应该适合和/或适用于压缩点火(柴油)内燃发动机。它可以特别是汽车燃料制剂。在一个实施方案中，它适合和/或适用于柴油发动机，所述柴油发动机使用高燃料注射压力操作，如压力大于约1800bar或为约2000bar或更大。这种发动机可以是如高压共轨或单元喷嘴类型，和/或称为“Euro5”的类型。
在一个实施方案中，本发明可以用于制备至少1,000升包含添加剂的柴油燃料制剂，或至少5,000或10,000或20,000或50,000升。
根据本发明，使用粘度改进添加剂的目的在于提高柴油燃料制剂的压缩率。它可以特别用来提高所述制剂在压力1000bar或更大、或1500bar或更大、或2000bar或更大如1000-2500bar或1500-2500bar或2000-2500bar下的压缩率。它可以用来提高所述制剂在温度100℃或更大、或150℃或更大、或100-250℃或100-200℃或100-175℃或100-150℃下的压缩率。在一个实施方案中，粘度改进添加剂用于生产在压力2000-2500bar和温度100-150℃下具有提高的压缩率的柴油燃料制剂，特别是在压力2000bar和温度150℃下。
在本文中，“压缩率”合适地为等温压缩率，即在恒定温度下密度随压力变化的速率。
燃料制剂的等温压缩率可以使用任何合适的方法评估，如以下实施例中所述。它的倒数称为体积模量，通常定义为在恒定温度下压力变化与相对密度变化的比。因此等温压缩率和体积模量可以通过测定在压力范围内燃料制剂的密度和观察密度随压力变化方式来评估。结果可以例如绘制在密度-压力图线上。密度应该在恒定温度下测定，如燃料制剂在柴油发动机的注射系统中可能通常经历的温度。特别地，密度应该在恒定温度下测定，所述温度为40-200℃、或40-150℃、或100-150℃，如在约150℃下。
燃料制剂的密度可以使用标准测试方法如ASTM D4052或相似方法测定。
本发明可以用于实现燃料制剂压缩率任何程度的提高，和/或实现所希望的目标压缩率，如适用的法律法规标准设置的目标，或制剂使用者(包括处理者、管理者或分配者)或潜在使用者设置的目标。压缩率的提高通常与粘度改进添加剂添加到制剂之前制剂的压缩率相比。
本发明可以用于实现在具体温度下或在具体温度范围内所希望的压缩率提高。它可以用于实现在具体压力下或在具体压力范围内所希望的压缩率提高。
“实现”所希望的目标性能也包括-和在一个实施方案中涉及-改进相关目标。因此，例如，粘度改进添加剂可以用于生产具有比希望目标值更高的压缩率的柴油燃料制剂。
柴油燃料制剂压缩率的提高可以与在实现粘度改进添加剂按照本发明提供的方式使用之前或依据本发明将粘度改进添加剂添加到所述制剂之前的所述制剂和/或打算(如市场化)用于相似背景中的其它相似燃料制剂的压缩率相比。因此，所述提高可以与没有粘度改进添加剂的柴油燃料制剂的压缩率相比。在指定的压力和温度下，压缩率的提高可以是例如希望改进的压缩率的0.5％或更多，或0.75或1％或更多，或在某些情况下为2.5或3或4或5％或更多。在指定的压力和温度下，压缩率的提高可以是例如希望改进的压缩率的高至20％，或高至15或10％，或高至7.5或5％。
本发明可以额外或替代地用来调整柴油燃料制剂的与压缩率等效或相关联的任意性能，例如实现所希望的性能或行为的提高和/或不希望的性能或行为的降低。特别地，压缩率的提高可以显示为利用燃料制剂运行的燃料消耗系统(特别是柴油发动机)的性能改进。这种改进可以例如包括在稳态条件下(即在不变的发动机速度和负荷下)较高的传递转矩、较短的加速时间和/或较高的功率输出(如通过较高的刹车平均有效压强显示)。因此，可以通过燃料消耗系统性能的一个或多个功率相关方面的改进显示压缩率的提高。根据本发明，粘度改进添加剂可以用于柴油燃料制剂中，目的在于实现一种或多种这些效果，特别是改进使用或打算使用燃料制剂的发动机的功率相关性能。它可以用于提高每次注射燃料制剂到利用所述制剂运行的发动机燃烧室中产生的燃烧能量。
燃料消耗系统的功率相关性能的改进也可以包括至少一定程度缓解由于其它原因的加速性能降低，特别是由于在系统运行利用的燃料制剂中包括的其它燃料组分或添加剂导致的加速性能降低。例如，燃料制剂可以包含一种或多种意在降低其总密度从而降低其燃烧产生的排放水平的组分；密度降低可能导致发动机功率损失，但这一影响可以通过使用本发明的粘度改进添加剂来克服或至少缓解。
功率相关性能的改进也可以包括至少部分恢复由于其它原因如使用包含含氧组分的燃料(如所谓的“生物燃料”)或发动机中燃烧-相关的沉积物积累(通常在燃料喷嘴中)已经降低的性能。
在本发明的上下文中，在柴油燃料制剂中使用粘度改进添加剂意味着将添加剂引入所述制剂中，通常作为与一种或多种其它柴油燃料组分如柴油基础燃料和任选一种或多种其它柴油燃料添加剂的混合物(即物理混合物)引入。粘度改进添加剂方便地在将所述制剂引入到利用所述制剂运行的发动机或其它系统中之前引入。代替或另外，使用粘度改进添加剂可以包括利用包含添加剂的柴油燃料制剂运行燃料消耗系统，通常为内燃机，通常通过将所述制剂引入发动机的燃烧室中。它可以包括利用包含添加剂的柴油燃料制剂运行通过燃料消耗系统驱动的车辆。在这种情况下，燃料消耗系统合适地是压缩点火(柴油)发动机。
按如上所述方式使用的粘度改进添加剂也可以包括与指导其用于柴油燃料制剂中以提高所述制剂压缩率的指令一起供应添加剂。添加剂本身可以作为适合和/或适用于和/或打算用作燃料添加剂的组合物的一部分供应，其中粘度改进添加剂可以包括在所述组合物中，目的在于影响它对柴油燃料制剂压缩率的作用。
一般地，“添加”组分或“结合”组分到燃料制剂中可以指在制剂生产期间任意点或在使用前任意时刻添加或结合。因此，例如，可以在炼厂中将粘度改进添加剂合结合到柴油基础燃料中，或更合适地可以在炼厂下游的仓库中将它添加到柴油燃料制剂中。
根据本发明使用的柴油燃料制剂可以在市场上销售，同时指示出所述制剂由于包含粘度改进添加剂的改进而受益，特别是较高的压缩率和/或利用所述燃料制剂运行的发动机的功率相关性能的改进。销售这种制剂可以包括选自如下的活动：(a)在包括相关指示的容器中提供制剂；(b)供应制剂和包括指示的产品资料；(c)在描述制剂的出版物或广告(如在销售处)中提供指示；和(d)例如在收音机、电视或互联网上播放的商业中提供指示。在这种指示中，所述改进可以至少部分归因于粘度改进添加剂的存在。本发明可以包括在制剂制备期间或之后评价其相关性能(特别是压缩率)。它可以包括在结合粘度改进添加剂之前或之后评价相关性能，因此确认添加剂对制剂中相关改进的贡献。
相似地，依据本发明包含粘度改进添加剂的柴油燃料添加剂组合物可以在市场上销售，同时指示出所述组合物由于包含粘度改进添加剂的改进获益，所述改进是组合物提高使用所述组合物的柴油燃料制剂的压缩率的能力，和/或改进利用这种柴油燃料制剂运行的发动机的功率相关性能。
在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和“包含”以及这些词语的变体如现在分词和现在时均意味着“包括但不限于”，和不排除其它部分、添加剂、组分、整体或步骤。
本发明每个方面的优选特征可以与任意其它方面一起描述。本发明的其它特征由下面的实施例变得明显。一般而言，本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求和附图)中公开的特征的任何新特征或任何新组合。因此，结合本发明的特别方面、实施方案或实例描述的特征、整体、特点、化合物、化学部分或基团均应理解为适用于这里描述的任何其它方面、实施方案或实例，除非与之不兼容。
对于针对性能例如针对燃料组分浓度引用上下限时，也可以暗指通过任意上限和任意下限组合定义的范围值。
在本说明书中，除非另有说明，所提到的燃料和燃料组分性能是在环境条件下测定的性能，即在大气压力和温度16-22或16-25℃、或18-22或18-25℃如约20℃下。
本发明将参照以下非限制实施例进一步描述。
实施例1
根据本发明，通过将柴油基础燃料与四种粘度改进测试添加剂混合制备柴油燃料制剂。所述添加剂是：
a.SVTM150，包含聚苯乙烯-聚异戊二烯嵌段共聚物的燃料添加剂，获自Infineum。
b.SVTM200，包含聚苯乙烯-聚异戊二烯星形共聚物的燃料添加剂，获自Infineum。
c.SVTM260，包含苯乙烯-聚异戊二烯星形共聚物的燃料添加剂，获自Infineum。
d.HNR40D，润滑油基油，获自Shell。
基础燃料是零硫柴油燃料(获自Shell)，其符合欧盟的柴油燃料规格EN590。它包含7％v/v的菜籽油甲酯(RME)以及标准炼厂添加剂。它在40℃下的运动粘度(DIN EN ISO3104)为2.86mm2/s，和在40℃下的密度(DIN EN ISO12185)为817.28kg/m3。
HNR40D是高度精炼的API第V类矿物油，获自Shell。它由环烷类原油通过包含真空蒸馏和加氢处理的方法制备。它在15℃下的密度(ISO 12185)为880kg/m3；在40℃下的运动粘度(ISO 3104)为7.9mm2/s；在100℃下的运动粘度(ISO 3104)为2.1mm2/s；闪点(ISO2719)为146℃；多环芳烃化合物(PCA)含量(IP 346)为1％w/w；和色比(ASTM 1500)小于0.5。
所述测试添加剂以对于SVTM150为0.04％w/w和0.2％w/w、对于SVTM200为0.2％w/w、对于SVTM260为0.15％w/w和对于HNR40D为26％w/w的处理率结合入基础燃料中。
所得制剂和无添加剂的基础燃料的密度在100℃、0-2500bar(相对于大气压)间隔为250bar的系列压力下使用密度传感器测定。然后在150℃下重复实验。
下表1和2分别给出在100℃和150℃下测定的结果。表中的数据是基础燃料和燃料制剂密度，单位kg/m3。指定压力“0”对应于环境压力(1bar)。
表1在100℃下的密度
表2在150℃下的密度
使用测定的密度来计算在各压力和温度下基础燃料和测试制剂的等温压缩率。在温度T(ΚT)下的等温压缩率定义为体积分数的减少除以相关压力变化，根据下式：
KT = - 1 . ( ∂ V )
V 0 ( ∂ P )
其中，V是在温度T和压力P下有关燃料样品的体积，和V0是在温度T和环境压力(1大气压)下相同样品的体积。
对于本目的，它可以根据下式定义为：
KT = ( ρ * ΔP Δρ ) - 1
其中，ρ是在温度T和压力P下燃料样品的密度。
下表3和4分别给出在100℃和150℃下进行的实验的结果。表中数据是每bar下KT值乘以1E-6。指定压力“0”对应于环境压力(1bar)。
表3在100℃下的等温压缩率
表4在150℃下的等温压缩率
表1和表2显示粘度改进添加剂提高了基础燃料的密度，特别是在较高压力下。此外，有添加剂的基础燃料密度和只有基础燃料时的密度之间的差值随着压力提高而增加，这表明当与相关添加剂组合时基础燃料的压缩率提高。在表3和表4的数据中可以清晰看到相比于只有基础燃料时的压缩率提高。这在两个测量温度、特别是150℃下很明显的，这确认了在典型燃料注射条件下本发明的可能实用性。
当表1结果绘制在密度-压力图线上时，可以看出有添加剂的燃料制剂的曲线与只有基础燃料时的曲线分开，特别是在高于约1000bar的较高压力下。在这种较高压力下，与比无添加剂的基础燃料相比，五种有添加剂的制剂的密度随压力变化率(即压缩率)明显更大。在任何指定压力下，含有SVTM150和SVTM260的压缩率提高比含有SVTM200的更大。实际上，SVTM150甚至在低至0.04％w/w的处理率仍具有效果。类似的评价适用于表2结果，其中与100℃下相比，曲线的分歧增大。
基础燃料/HNR40D混合物具有比基础燃料本身高得多的初始密度。在所有压力下它的密度均保持大于基础燃料密度，但已经证明在100和150℃两个温度下密度随压力提高的变化率比只有基础燃料时大。然而，使用基油HNR40D改进等温压缩率需要的添加剂量要大得多(在这些实例中为26％w/w)，而对于每种烯烃基聚合物添加剂，当使用明显较低的量(0.2％w/w或更低)时，就提供了压缩率的好处。
总之，这些结果确认了等温压缩率和压力之间的已知关系，即随着压力提高压缩率降低。但也显示了以前不了解的少量合适的粘度改进添加剂就可以影响柴油燃料制剂的压缩率在典型燃料注射压力范围内的变化方式，导致在注射条件下较高的燃料密度。
因此，本发明可以提供在许多情况下通过使用相对少量的柴油燃料兼容添加剂提高柴油燃料制剂压缩率的方式。压缩率的提高意味着在发动机燃料注射系统内经历的较高压力下，燃料制剂将具有更大密度和因此通过体积校准注射系统传送更大的燃烧能量。这样，有添加剂的燃料可以用于改进柴油发动机的功率相关性能。

Claims (14)

1.粘度改进添加剂在柴油燃料制剂中的用途，目的在于提高所述制剂的等温压缩率。
2.根据权利要求1的用途，其中所述粘度改进添加剂选自：
i.烯烃基聚合物；
ii.环烷类、链烷类或合成基油；
iii.聚甲基丙烯酸酯；和
iv.它们的混合物。
3.根据权利要求2的用途，其中所述粘度改进添加剂是烯烃基聚合物。
4.根据权利要求2或3的用途，其中所述烯烃基聚合物选自聚异丁烯(PIBs)、聚α烯烃(PAOs)、乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯基聚合物、和它们的混合物。
5.根据权利要求4的用途，其中烯烃基聚合物包括苯乙烯基聚合物。
6.根据权利要求5的用途，其中苯乙烯基聚合物是至少一种苯乙烯单体和至少一种烯烃单体的共聚物。
7.根据前述权利要求任一项的用途，其中粘度改进添加剂是粘度指数改进添加剂。
8.根据权利要求3-7任一项的用途，其中所述粘度改进添加剂以(活性物质)浓度为0.01-2％w/w用于柴油燃料制剂中。
9.根据权利要求8的用途，其中所述粘度改进添加剂的使用浓度为0.01-1％w/w。
10.根据权利要求9的用途，其中所述粘度改进添加剂的使用浓度为0.01-0.5％w/w。
11.根据权利要求10的用途，其中所述粘度改进添加剂的使用浓度为0.01-0.2％w/w。
12.根据前述权利要求任一项的用途，其中使用所述粘度改进添加剂的目的在于提高柴油燃料制剂在1500-2500bar压力下的等温压缩率。
13.根据前述权利要求任一项的用途，其中使用所述粘度改进添加剂的目的在于提高柴油燃料制剂在100-200℃温度下的等温压缩率。
14.根据前述权利要求任一项的用途，目的还在于改进燃料消耗系统的功率相关性能，所述燃料消耗系统利用或打算利用燃料制剂运行。
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