CN109072106A - 对燃料进行添加处理 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备包含基础燃料、含氧化合物和辛烷提升添加剂的燃料组合物的方法，包括：将经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混，其中所述经添加处理的含氧化合物包括含氧化合物和辛烷提升添加剂。该方法能够将合适量的辛烷提升添加剂掺入到燃料组合物中，同时能够制备具有一系列性质的燃料。

Description

对燃料进行添加处理
发明领域
本发明涉及一种用于对燃料进行添加处理的方法。特别地，本发明涉及一种用非金属辛烷提升添加剂对用于火花点火内燃机的燃料进行添加处理的方法。
发明背景
火花点火内燃机广泛用于家用和工业二者中的动力。例如，火花点火内燃机通常用于为汽车工业中的车辆(例如乘用车)提供动力。
在许多地区，向汽车火花点火内燃机的燃料中添加含氧化合物(例如醇)是强制性的，或受财政倡议的影响。甲醇和生物衍生的乙醇是常见的含氧化合物，将其加入到燃料中以符合区域监管配额。加入到燃料中的含氧化合物通常也需要满足区域规格。例如，在欧盟，乙醇必须符合EN 15376:2014的要求。
一些含氧化合物与传统的多燃料管道分配系统不兼容。例如，乙醇极易溶于水，而在多燃料管道中也会导致共用管道的其它燃料的水污染。因此，这种含氧化合物不是在精炼厂混入燃料中，而是通常保持在罐中并在燃料终端与汽油中间燃料(称为用于含氧化合物共混的混料；“BOB”)混合。BOB通常是基于烃的混料，其由石油精炼厂生产并分配到燃料终端。BOB通常以确保含氧化合物共混燃料的蒸馏曲线、辛烷特征和蒸气压将符合所需区域标准的方式共混。
还可以在燃料终端加入标准性能和稳定性增强添加剂(统称为燃料添加剂)，并将所得的汽油燃料输送到零售分配网络，例如通过公路货车或铁路货车。常见的燃料添加剂包括例如防污添加剂，例如沉积物控制/清洁剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂和摩擦改进剂。在某些地区，辛烷改进剂添加剂也加入到燃料中。然而，辛烷改进剂通常不是配制的添加剂包的一部分，因为添加剂包主要用于沉积物控制和稳定性。
辛烷改进剂可用于防止“爆震”，一种当通常被理解为火焰前缘和燃烧室壁/活塞之间的未燃烧气体的末端气体自发点燃并在燃烧室中在火焰前缘之前快速和过早燃烧，使气缸中的压力急剧上升的现象。这产生特有的爆震或爆裂声音且被称为“爆震”、“爆炸”或“爆裂”。现在要求汽油燃料满足最低辛烷值的区域和市场规格，且这导致对辛烷提升添加剂的需求。
包括例如铁、铅或锰的有机金属化合物是众所周知的辛烷改进剂，四乙基铅(TEL)已被广泛用作高效的辛烷改进剂。有机金属辛烷改进剂的其它实例包括甲基环戊二烯基三羰基锰(MMT)和二茂铁，一种具有式Fe(C5H5)2的化合物。除了含氧化合物之外，不基于金属的辛烷改进剂包括烷基化物和芳族胺，例如N-甲基苯胺(NMA)。不幸的是，许多现有的有效辛烷改进剂只能少量用于燃料(如果有的话)，因为它们可能是有毒的，对发动机有害且对环境有害。因此，辛烷改进剂越来越受地区限制且甚至被禁止。
用于完全配制的含氧燃料的燃料添加剂通常在燃料终端加入到BOB，或含氧化合物和BOB的共混物(下文称为含氧化合物基础燃料)中。通常，正好在完全配制的燃料进入递送车辆(通常是公路燃料罐车)之前，通过添加剂投配系统将添加剂引入到燃料中。这使得能够将不同的完全配制的燃料引入到每个递送车辆中。
然而，以这种方式引入到燃料中的燃料添加剂的量是有限的。这是因为通常调整添加剂投配系统以便以100ppm至约1500ppm的处理比率精确地分配燃料添加剂，其覆盖绝大多数商业添加剂，包括用于汽油乘用车的燃料中使用的沉积物控制添加剂包。这意味着通过直接投配到在燃料终端的含氧化合物基础燃料中，以较高处理比率使用的燃料添加剂，例如非金属辛烷改进剂(通常在燃料中以大于3000ppm，即0.3%重量添加剂/重量含氧化合物基础燃料的量使用)可以不足量引入到含氧化合物燃料中。此外，改进添加剂投配系统使得添加剂可以以更高的处理比率引入到含氧化合物基础燃料中可能损害以较低处理比率使用的传统的沉积物控制添加剂包的分配精确度。
关于将辛烷改进剂添加剂在燃料终端加入到BOB或含氧化合物基础燃料中的灵活性也是有限的。例如，难以改变含氧化合物和辛烷改进剂的比率，因此生产具有不同含氧化合物含量但具有相同辛烷等级的燃料可能具有挑战性。同样，错过以选择的含氧化合物水平提供多种辛烷等级的机会。
因此，仍然需要一种在燃料终端对包含含氧化合物的燃料进行添加处理的方法，例如用辛烷改进剂，这缓解上面强调的至少一些问题。特别是，仍然需要一种用足够量的燃料添加剂，例如辛烷改进剂对含氧化合物燃料例如含乙醇的燃料进行添加处理的方法。还需要一种添加处理含氧化合物燃料例如含乙醇的燃料的方法，其能够制备具有一系列性质的燃料。
发明概述
令人惊讶的是，现在已经发现通过制备包含含氧化合物和辛烷提升添加剂的经添加处理的含氧化合物，且然后将所述经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混，可以避免与用辛烷提升添加剂添加处理燃料相关的许多限制。
因此，本发明提供一种用于制备燃料组合物的方法，该燃料组合物包含基础燃料、含氧化合物和辛烷提升添加剂，所述方法包括：
将经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混，
其中所述经添加处理的含氧化合物包含含氧化合物和辛烷提升添加剂。
还提供可通过这些方法获得的燃料组合物。
本发明还提供一种装置，包括：
基础燃料源、含氧化合物源和辛烷提升添加剂源；
含氧化合物共混点，通过所述共混点，来自辛烷提升添加剂源的辛烷提升添加剂可以与来自含氧化合物源的含氧化合物共混以形成经添加处理的含氧化合物；和
燃料共混点，通过所述燃料共混点，经添加处理的含氧化合物可以与来自基础燃料源的基础燃料共混。
本发明进一步提供经添加处理的含氧化合物，其中所述经添加处理的含氧化合物包含含氧化合物和辛烷提升添加剂。还提供一种生产经添加处理的含氧化合物的方法，所述方法包括将辛烷提升添加剂与含氧化合物共混。
附图简述
图1是可用于实施本发明的方法的装置的图。
图2显示当用不同量的本文所述的辛烷提升添加剂处理时，具有95的RON的E10汽油基础燃料的辛烷值(RON和MON二者)的变化曲线图。
图3a和3b显示比较当用本文所述的辛烷提升添加剂和N-甲基苯胺处理时，含氧化合物燃料的辛烷值(RON和MON二者)的变化的曲线图。具体地，图3a显示E10燃料的辛烷值相对于处理比率的变化曲线图；且图3b显示处理比率为0.67重量%的E10燃料的辛烷值的变化曲线图。
发明详述
用于制备燃料组合物的方法
本发明提供一种用于制备燃料组合物的方法，该燃料组合物包含基础燃料、含氧化合物和辛烷提升添加剂。该方法包括将经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混，所述经添加处理的含氧化合物包含含氧化合物和辛烷提升添加剂。
优选地，本发明的方法进一步包括通过将辛烷提升添加剂与含氧化合物共混来生产经添加处理的含氧化合物。这可以通过将辛烷提升添加剂加入到含氧化合物储存罐或引向燃料共混点的含氧化合物流中来实现，通过所述燃料共混点，经添加处理的含氧化合物可以与基础燃料共混。优选地，将辛烷提升添加剂加入到引向燃料共混点的含氧化合物流中，通过所述燃料共混点，可以将经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混。
为了确保辛烷提升添加剂在含氧化合物中的良好分布，经添加处理的含氧化合物可以在其与基础燃料共混之前通过混合设备。类似地，为了确保经添加处理的含氧化合物在基础燃料中的良好分布，燃料组合物可以通过混合阀。
通过使用本发明的方法，可以使用单一基础燃料(例如用于含氧化合物共混的混料)来制备具有各种不同性质的燃料组合物。因此，在一个实施方案中，该方法包括制备至少两种燃料，例如至少四种或六种燃料，每种燃料具有不同的乙醇等级和/或辛烷值等级。
在一个具体实施方案中，该方法包括将辛烷提升添加剂与含氧化合物共混以产生第一经添加处理的含氧化合物，和将第一经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混以产生第一燃料组合物；和将辛烷提升添加剂与含氧化合物共混以产生第二经添加处理的含氧化合物，和将第二经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混以产生第二燃料组合物；其中第一和第二燃料组合物包含相同量的含氧化合物但具有不同的辛烷值，或第一和第二燃料组合物包含不同量的含氧化合物但具有相同的辛烷值。在例如共混燃料中的含氧化合物含量降低，但辛烷没有损失的情况下，燃料的体积能量密度得到改进，从而为使用者提供燃料经济益处。
含氧化合物
用于本发明的含氧化合物优选适用于火花点火内燃机。合适的含氧化合物的实例包括醇和醚。优选的含氧化合物是具有至多225℃的最终沸点的单醇或单醚，更优选含有少于6个，更优选少于5个碳原子的单醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇。优选地，含氧化合物是甲醇、乙醇或丁醇，且更优选乙醇。
不太优选醚，虽然也可以使用它们。合适的醚包括具有5个或更多个碳原子的醚，例如甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
在一些优选的实施方案中，燃料组合物包含乙醇，例如符合EN 15376:2014的乙醇。
含氧化合物可以以使得燃料组合物满足特定的汽车工业标准的量引入到燃料组合物中。例如，燃料组合物可以具有2.7%质量的最大氧含量。燃料组合物可以具有最大量的含氧化合物，如EN 228中所规定，例如甲醇：3.0体积%，乙醇：5.0体积%，异丙醇：10.0体积%，异丁醇：10.0体积%，叔丁醇：7.0体积%，醚(例如具有5个或更多碳原子)：10体积%，和其它含氧化合物(具有适当的最终沸点)：10.0体积%。
优选将含氧化合物加入到燃料组合物中，使得燃料组合物包含按体积计至多85%，优选1%至30%，更优选3%至20%，且甚至更优选5%至15%的量的含氧化合物。例如，燃料组合物可含有约5体积%(即E5燃料)，约10体积%(即E10燃料)或约15体积%(即E15燃料)的乙醇。
应当了解当使用多于一种含氧化合物时，这些值是指可能存在于燃料组合物中的含氧化合物的总量。
辛烷提升添加剂
用于本发明的辛烷提升添加剂优选是非金属辛烷提升添加剂。优选的添加剂仅由C、H、N和O原子组成，其中每分子的辛烷提升添加剂N原子的数目限于2个，且优选1个。
非金属辛烷提升添加剂可具有小于300，优选小于250，且更优选小于200克/摩尔的分子量。
辛烷提升添加剂可具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳(简称为本文所述的辛烷提升添加剂)。可以理解，除了那两个共有碳原子，与6元芳环共有两个相邻芳族碳原子的6-或7-元杂环可以被认为是饱和的，且因此可以被称为“原本饱和的”。
或者说，本发明中使用的辛烷提升添加剂可以是被取代或未被取代的3,4-二氢-2H-苯并[b][1,4]噁嗪(也称为苯并吗啉)，或被取代或未被取代的2,3,4,5-四氢-1,5-苯并噁吖庚因。换句话说，添加剂可以是3,4-二氢-2H-苯并[b][1,4]噁嗪或其衍生物，或2,3,4,5-四氢-1,5-苯并噁吖庚因或其衍生物。因此，添加剂可以包含一个或多个取代基，且就这些取代基的数量或特性而言不受特别限制。
高度优选的添加剂具有以下配方：
其中：R1是氢；
R2，R3，R4，R5，R11和R12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团；
R6，R7，R8和R9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团；
X选自-O-或-NR10-，其中R10选自氢和烷基；和
n为0或1。
在一些实施方案中，R2，R3，R4，R5，R11和R12各自独立地选自氢和烷基，且优选选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基。更优选地，R2，R3，R4，R5，R11和R12各自独立地选自氢、甲基和乙基，且甚至更优选地选自氢和甲基。
在一些实施方案中，R6，R7，R8和R9各自独立地选自氢、烷基和烷氧基，且优选选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基和丙氧基。更优选地，R6，R7，R8和R9各自独立地选自氢、甲基、乙基和甲氧基，且甚至更优选选自氢、甲基和甲氧基。
有利地，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12中的至少一个，优选地，R6，R7，R8和R9中的至少一个选自氢以外的基团。更优选地，R7和R8中的至少一个选自氢以外的基团。或者说，辛烷提升添加剂可以在由R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12表示的至少一个位置中，优选在由R6，R7，R8和R9表示的至少一个位置中，且更优选在由R7和R8表示的至少一个位置中被取代。认为氢以外的至少一个基团的存在可以改进辛烷提升添加剂在燃料中的溶解度，尽管乙醇的存在也被认为改进本文所述的辛烷提升添加剂在燃料中的溶解度。
还有利地，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12的不超过5个，优选不超过3个，且更优选不超过2个选自氢以外的基团。优选地，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12中的一个或两个选自氢以外的基团。在一些实施方案中，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12中的仅一个选自氢以外的基团。
还优选R2和R3中的至少一个是氢，且更优选R2和R3都是氢。
在优选的实施方案中，R4，R5，R7和R8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基，且R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12的其余部分是氢。更优选地，R7和R8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基，且R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12的其余部分是氢。
在进一步优选的实施方案中，R4，R5，R7和R8中的至少一个是甲基，且R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12的其余部分是氢。更优选地，R7和R8中的至少一个是甲基，且R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R11和R12的其余部分是氢。
优选地，X是-O-或-NR10-，其中R10选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基，且优选选自氢、甲基和乙基。更优选地，R10是氢。在优选的实施方案中，X是-O-。
n可以是0或1，但优选n是0。
可用于本发明的辛烷提升添加剂包括：
和
。
优选的辛烷提升添加剂包括：
和。
可以在燃料组合物中使用添加剂的混合物。例如，燃料组合物可包含以下的混合物：
和。
可以了解对烷基的提及包括烷基的不同异构体。例如，对丙基的提及包括正丙基和异丙基，且提及丁基包括正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。
辛烷提升添加剂可以以添加剂组合物的形式与一种或多种其它添加剂和/或溶剂(例如下面详述的那些)一起加入到含氧化合物中。然而，优选辛烷提升添加剂以添加剂浓缩物的形式使用，任选地包含溶剂或稀释剂(例如下面详述的那些)。
辛烷提升添加剂可以以至多20%，优选0.1%至10%，且更优选0.2%至5%重量添加剂/重量基础燃料的量引入到燃料组合物中。甚至更优选地，辛烷提升添加剂以0.25%至2%，且甚至仍更优选0.3%至1%重量添加剂/重量基础燃料的量引入到燃料组合物中。应当了解当使用多于一种辛烷提升添加剂时，这些值是指燃料中辛烷提升添加剂的总量。
应当了解本文所述的辛烷提升添加剂可以以前体化合物的形式使用，所述前体化合物在发动机中遇到的燃烧条件下分解以形成如本文所定义的辛烷提升添加剂。
基础燃料
燃料组合物优选包含主要量(即大于50重量%)的液体燃料(“基础燃料”)和次要量(即小于50重量%)的辛烷提升添加剂，例如，本文所述的辛烷提升添加剂，即具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻芳族碳原子的6元芳环的化学结构的添加剂，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳。
合适的液体基础燃料的实例包括烃基础燃料、含氧化合物基础燃料及其组合。应当了解尽管将含氧化合物组分加入到基础燃料中，基础燃料本身也可以是含氧化合物基础燃料。优选地，基础燃料是用于含氧化合物共混的混料。
可用于火花点火内燃机的烃基础燃料可得自矿物源和/或得自可再生来源，例如生物质(例如生物质至液体来源)和/或得自气体至液体来源和/或得自煤至液体来源。
可用于火花点火内燃机的含氧化合物基础燃料含有含氧化合物燃料组分，例如醇和醚。合适的醇包括具有1至6个碳原子的直链和/或支链烷基醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇。优选的醇包括甲醇和乙醇，优选乙醇。在一些优选的实施方案中，燃料组合物包含乙醇，例如符合EN 15376:2014的乙醇。合适的醚包括具有5个或更多个碳原子的醚，例如甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
在使用含氧化合物基础燃料的情况下，燃料组合物可包含按体积计至多85%，优选1%至30%，更优选3%至20%。且甚至更优选5%至15%的量的含氧化合物(即来自含氧化合物基础燃料和经添加处理的含氧化合物)。例如，燃料可以含有约5体积%(即E5燃料)，约10体积%(即E10燃料)或约15体积%(即E15燃料)的量的乙醇。不含乙醇的燃料称为E0燃料。
燃料组合物
本文公开的燃料组合物优选用于火花点火内燃机。应当了解燃料组合物可以用于除火花点火内燃机之外的发动机，只要该燃料组合物适用于火花点火内燃机。汽油燃料(包括含有含氧化合物的那些)通常用于火花点火内燃机中。相应地，根据本发明的燃料组合物可以是汽油燃料组合物。
燃料组合物可满足特定的汽车工业标准。例如，燃料组合物可以具有2.7%质量的最大氧含量。燃料组合物可以具有最大量的含氧化合物，如EN 228中所规定，例如，甲醇：3.0体积%，乙醇：5.0体积%，异丙醇：10.0体积%，异丁醇：10.0体积%，叔丁醇：7.0体积%，醚(例如具有5个或更多个碳原子)：10体积%和其它含氧化合物(具有适当的最终沸点)：10.0体积%。
燃料组合物可具有至多50.0ppm重量，例如，至多10.0ppm重量的硫含量。
合适的燃料组合物的实例包括含铅和无铅燃料组合物。优选的燃料组合物是无铅燃料组合物。
在实施方案中，燃料组合物满足EN 228的要求，例如，如BS EN 228:2012所述。在其它实施方案中，燃料组合物满足ASTM D 4814的要求，例如，如ASTM D 4814-15a中所述。应当了解燃料组合物可满足这两个要求和/或其它燃料标准。
用于火花点火内燃机的燃料组合物可以具有以下的一项或多项(例如全部)，例如，如根据BS EN 228:2012所定义的：最小研究辛烷值为95.0，最小发动机辛烷值为85.0，最大铅含量为5.0mg/l，密度为720.0至775.0kg/m3，氧化稳定性为至少360分钟，最大存在的胶含量(溶剂洗涤)为5mg/100ml，1级铜带腐蚀(在50℃下3h)，透明且明亮的外观，最大烯烃含量为18.0重量%，最大芳族物质含量为35.0重量%，且最大苯含量为1.00体积%。
在一些实施方案中，该方法包括将至少一种另外的燃料添加剂添加到基础燃料中，优选通过将另外的燃料添加剂加入到经添加处理的含氧化合物和基础燃料的共混物中，例如使用常规的添加方法。
可引入到燃料组合物中的这种其它添加剂的实例包括洗涤剂，摩擦改进剂/抗磨添加剂，腐蚀抑制剂，燃烧改性剂，抗氧化剂，阀座凹陷添加剂，去雾剂/破乳剂，染料，标记物，气味剂，抗静电剂，抗微生物剂和润滑性改进剂。
其它辛烷改进剂也可以引入到燃料组合物中，例如辛烷改进剂，其不是本文所述的辛烷提升添加剂，即它们不具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻的芳族碳原子的6-元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳。
合适的洗涤剂的实例包括聚异丁烯胺(PIB胺)和聚醚胺。
合适的摩擦改进剂和抗磨添加剂的实例包括作为产生灰分的添加剂或无灰添加剂的那些。摩擦改进剂和抗磨添加剂的实例包括酯(例如甘油单油酸酯)和脂肪酸(例如油酸和硬脂酸)。
合适的腐蚀抑制剂的实例包括有机羧酸的铵盐，胺和杂环芳族物质，例如烷基胺，咪唑啉和甲苯基三唑。
合适的抗氧化剂的实例包括酚抗氧化剂(例如2,4-二叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)和胺抗氧化剂(例如对苯二胺，二环己胺及其衍生物)。
合适的阀座凹陷添加剂的实例包括钾或磷的无机盐。
合适的其它辛烷改进剂的实例包括非金属辛烷改进剂，包括N-甲基苯胺和氮基无灰辛烷改进剂。还可以使用含金属的辛烷改进剂，包括甲基环戊二烯基三羰基锰，二茂铁和四乙基铅。然而，在优选的实施方案中，燃料组合物不含所有加入的金属辛烷改进剂(包括甲基环戊二烯基三羰基锰)和其它金属辛烷改进剂(包括例如二茂铁和四乙基铅)。
合适的去雾剂/破乳剂的实例包括酚醛树脂、酯、多胺、磺酸盐或接枝到聚乙二醇或聚丙二醇的醇。
合适的标记物和染料的实例包括偶氮或蒽醌衍生物。
合适的抗静电剂的实例包括燃料可溶的铬金属、聚合的硫和氮化合物、季铵盐或复合有机醇。然而，燃料组合物优选基本上不含所有聚合硫和所有金属添加剂，包括基于铬的化合物。
在一些实施方案中，溶剂，例如是已经用于确保添加剂为可以与液体燃料一起储存或组合的形式的溶剂，被引入到燃料组合物。合适的溶剂的实例包括聚醚和芳族和/或脂族烃，例如重石脑油，例如Solvesso(商标)、二甲苯和煤油。
燃料组合物中的代表性的典型和更典型的独立量的添加剂(如果存在)和可引入到燃料组合物的溶剂在下表中给出。对于添加剂，浓度通过活性添加剂化合物的(基础燃料的)重量表示，即不依赖于任何溶剂或稀释剂。当在燃料组合物中存在各种类型的多于一种添加剂时，各种类型的添加剂的总量在下表中表示。
在一些实施方案中，燃料组合物包含上表中列举的典型或更典型量的添加剂和溶剂或由其组成。
在其中燃料组合物包含一种或多种其它燃料添加剂的实施方案中，其它燃料添加剂也可以在一个或多个步骤中与燃料组合。
在一些实施方案中，一种或多种其它燃料添加剂可以精炼添加剂组合物形式或作为市售添加剂组合物与燃料组合。因此，一种或多种其它燃料添加剂可以作为市售添加剂与燃料组合物的一种或多种其它组分(例如添加剂和/或溶剂)组合，例如在终端或分配点。其它燃料添加剂也可以在终端或分配点独自加入。一种或多种其它燃料添加剂也可以与燃料组合物的一种或多种其它组分(例如添加剂和/或溶剂)组合，以在瓶中出售，例如以后再加入到燃料中。
一种或多种其它燃料添加剂和燃料组合物的任何其它添加剂可以作为一种或多种添加剂浓缩物和/或添加剂部分的包掺入到燃料组合物中，任选地包含溶剂或稀释剂。
用途和方法
本文公开的燃料组合物可用于火花点火内燃机。火花点火内燃机的实例包括直喷火花点火发动机和进气口燃料喷射火花点火发动机。火花点火内燃机可用于汽车应用，例如车辆例如乘用车。
合适的直喷火花点火内燃机的实例包括增压直喷火花点火内燃机，例如涡轮增压(turbocharged boosted)直喷发动机和增压(supercharged boosted)直喷发动机。合适的发动机包括2.0L增压直喷火花点火内燃机。合适的直喷发动机包括具有侧面安装的直喷器和/或中心安装的直喷器的那些。
合适的进气口燃料喷射火花点火内燃机的实例包括任何合适的进气口燃料喷射火花点火内燃机，包括例如BMW 318i发动机，Ford 2.3L Ranger发动机和MB M111发动机。
本文公开的燃料组合物，例如含有本文公开的辛烷提升添加剂的那些燃料组合物，可以用于增加火花点火内燃机的燃料的辛烷值。在一些实施方案中，辛烷提升添加剂增加燃料的RON或MON。在优选的实施方案中，辛烷提升添加剂增加燃料的RON，且更优选增加燃料的RON和MON。燃料的RON和MON可分别根据ASTM D2699-15a和ASTM D2700-13测试。
由于本文所述的辛烷提升添加剂增加火花点火内燃机的燃料的辛烷值，它们也可用于解决由于低于所需的辛烷值而可能产生的异常燃烧。因此，本文公开的燃料组合物，例如含有本文公开的辛烷提升添加剂的那些燃料组合物，可用于改进燃料的自动点火特性，例如通过在用于火花点火内燃机中时降低燃料对自动点火、预点火、爆震、大爆震和超爆震中的至少一种的倾向。
还考虑一种用于增加火花点火内燃机的燃料的辛烷值的方法，以及一种用于改进燃料的自动点火特性的方法，例如通过在用于火花点火内燃机中时降低燃料对自动点火、预点火、爆震、大爆震和超爆震中的至少一种的倾向。这些方法包括将本文所述的辛烷提升添加剂与燃料共混的步骤。
本文描述的方法还可以包括将共混燃料递送到火花点火内燃机和/或操作火花点火内燃机。
现在将参考附图和非限制性实施例描述本发明。
图1示出根据本发明的装置(10)。该装置包括基础燃料源(12)、含氧化合物源(14)和辛烷提升添加剂源(16)。基础燃料源(12)、含氧化合物源(14)和辛烷提升添加剂源(16)在图中显示为储存罐，尽管应当了解，这些组分可以例如直接从管道提供。
含氧化合物从含氧化合物源(14)通过含氧化合物进料管线(22)送到添加剂共混点(30)。辛烷提升添加剂从辛烷提升添加剂源(14)通过辛烷提升添加剂进料管线(24)送到添加剂共混点(30)。在添加剂共混点(30)，将含氧化合物和辛烷提升添加剂共混以形成经添加处理的含氧化合物。
基础燃料从基础燃料源(12)送到燃料共混点(32)。经添加处理的含氧化合物经由混合设备(34)通过管线(26)送到燃料共混点(32)。在燃料共混点(32)，将经添加处理的含氧化合物和基础燃料共混以形成燃料组合物。燃料组合物经由混合阀(36)通过管线(28)送到燃料组合物分配站(18)。
在本发明的一些实施方案中，可以使用管线(24’)(在现有技术中是典型的)将常规的沉积物控制燃料添加剂引入到燃料组合物中。可以看出，沉积物控制燃料添加剂经由管线(24’)直接从沉积物控制燃料添加剂源(16’)送到燃料共混点(32’)。因此，本发明的辛烷提升添加剂共混体系可用于补充常规的沉积物控制添加剂共混体系。
实施例
实施例1：辛烷提升添加剂的制备
以下辛烷提升添加剂使用标准方法制备：
实施例2：含有辛烷提升添加剂的含氧化合物燃料的辛烷值
测量来自实施例1的辛烷提升添加剂(OX1，OX2，OX3，OX5，OX6，OX8，OX9，OX12，OX13，OX17和OX19)对火花点火内燃机的含氧化合物基础燃料的辛烷值的影响。
将添加剂以0.67%重量添加剂/重量基础燃料的相对低的处理比率(相当于5g添加剂/升燃料的处理比率)加入到燃料中。燃料是E10汽油基础燃料。基础燃料以及基础燃料和辛烷提升添加剂的共混物的RON和MON分别根据ASTM D2699和ASTM D2700测定。
下表显示燃料以及燃料和辛烷提升添加剂的共混物的RON和MON，以及通过使用辛烷提升添加剂带来的RON和MON的变化：
可以看出辛烷提升添加剂可用于增加火花点火内燃机的含氧化合物燃料的RON。
在E10汽油基础燃料中测试来自实施例1的其它添加剂(OX4，OX10，OX11，OX14，OX15，OX16和OX18)。每种添加剂都增加燃料的RON。
实施例3：辛烷值随辛烷提升添加剂处理比率的变化
在一系列处理比率(%重量添加剂/重量基础燃料)内测量来自实施例1的辛烷提升添加剂(OX6)对火花点火内燃机的含氧化合物燃料的辛烷值的影响。
燃料是E10汽油基础燃料。如前文，基础燃料以及基础燃料和辛烷提升添加剂的共混物的RON和MON分别根据ASTM D2699和ASTM D2700测定。
下表显示燃料以及燃料和辛烷提升添加剂的共混物的RON和MON，以及通过使用辛烷提升添加剂带来的RON和MON的变化：
辛烷提升添加剂对燃料的RON和MON的影响的曲线图在图2中显示。可以看出辛烷提升添加剂对燃料的辛烷值具有显著影响，即使在非常低的处理比率下。
实施例4：辛烷提升添加剂与N-甲基苯胺的比较
将来自实施例1的辛烷提升添加剂(OX2和OX6)的效果与N-甲基苯胺对火花点火内燃机的E10汽油基础燃料的辛烷值的效果在一定处理比率(%重量添加剂/重量基础燃料)范围内进行比较。
如前文，基础燃料以及基础燃料和辛烷提升添加剂的共混物的RON和MON分别根据ASTM D2699和ASTM D2700测定。
在图3a中显示E10燃料的辛烷值相对于N-甲基苯胺和辛烷提升添加剂(OX6)的处理比率的变化的曲线图。处理比率是燃料中使用的典型处理比率。从曲线图可以看出本文所述的辛烷提升添加剂的性能在整个处理比率范围内明显好于N-甲基苯胺的性能。
在图3b中显示两种辛烷提升添加剂(OX2和OX6)和N-甲基苯胺对在0.67%w/w的处理比率下E10燃料的辛烷值的影响的比较。从曲线图可以看出本文所述的辛烷提升添加剂的性能明显好于N-甲基苯胺的性能。
本文公开的尺寸和值不应当理解为严格限于所述的精确数值。相反，除非另有说明，否则每个这样的尺寸旨在表示所述值和围绕该值的功能等效范围二者。例如，公开为“40mm”的尺寸旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或以其它方式限制，否则本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用的或相关的专利或申请，均通过引用整体并入本文。任何文件的引用并不是承认它是关于本文公开或要求保护的任何发明的现有技术或单独的，或与任何其它一个或多个参考文献的任何组合，教导、暗示或公开任何此类发明。此外，如果本文件中术语的任何含义或定义与通过引用并入的文件中的相同术语的任何含义或定义相冲突，则以本文件中赋予该术语的含义或定义为准。
虽然已经说明和描述本发明的具体实施方案，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它改变和修改。因此，旨在在所附权利要求中涵盖在本发明的范围和精神内的所有这些变化和修改。

Claims (16)

1.一种用于制备燃料组合物的方法，所述燃料组合物包含基础燃料、含氧化合物和辛烷提升添加剂，所述方法包括：
将经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混，
其中所述经添加处理的含氧化合物包含含氧化合物和辛烷提升添加剂。
2.根据权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括：
通过将所述辛烷提升添加剂与所述含氧化合物共混来制备所述经添加处理的含氧化合物。
3.根据权利要求2的方法，其中所述方法包括通过以下方式将所述辛烷提升添加剂与所述含氧化合物共混：将所述辛烷提升添加剂加入到含氧化合物储存罐或引向燃料共混点的含氧化合物流中，通过所述燃料共混点，所述经添加处理的含氧化合物可以与所述基础燃料共混，且优选将辛烷提升添加剂加入到引向燃料共混点的含氧化合物流中，通过所述燃料共混点，可以将经添加处理的含氧化合物与所述基础燃料共混。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法进一步包括：
将另外的燃料添加剂加入到所述基础燃料中，优选地通过将所述另外的燃料添加剂加入到经添加处理的含氧化合物和基础燃料的共混物中。
5. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法包括以下中的至少一个：
使所述经添加处理的含氧化合物通过混合设备，和
使所述燃料组合物通过混合设备。
6. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法包括：
将燃料添加剂与含氧化合物共混以产生第一经添加处理的含氧化合物，和将所述第一经添加处理的含氧化合物与基础燃料共混以产生第一燃料组合物；和
将所述燃料添加剂与含氧化合物共混以产生第二经添加处理的含氧化合物，和将所述第二经添加处理的含氧化合物与所述基础燃料共混以产生第二燃料组合物；
其中所述第一和第二燃料组合物包含相同量的含氧化合物但具有不同的辛烷值，或所述第一和第二燃料组合物包含不同量的含氧化合物但具有相同的辛烷值。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述含氧化合物是醇或醚，优选具有至多225℃的最终沸点的一元醇或一元醚，更优选含有少于五个碳原子的一元醇，例如甲醇、乙醇或丁醇，且更优选乙醇。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述含氧化合物在所述燃料组合物中按体积计以至多85%，优选1%至30%，更优选3%至20%，且甚至更优选5%至15%的量存在。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述燃料添加剂是非金属辛烷提升添加剂。
10.根据权利要求9的方法，其中所述辛烷提升添加剂具有包含与6-或7-元饱和杂环共有两个相邻芳族碳原子的6元芳环的化学结构，所述6-或7-元饱和杂环包含直接键合到所述共有碳原子之一以形成仲胺的氮原子和直接键合到另一个共有碳原子的选自氧或氮的原子，6-或7-元杂环中的剩余原子是碳。
11.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述燃料组合物包含至多20重量%，优选0.1重量%至10重量%，且更优选0.2重量%至5重量%的量的辛烷提升添加剂。
12.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述基础燃料是烃基础燃料，且优选是用于含氧化合物共混的混料。
13.一种装置，包括：
基础燃料源、含氧化合物源和辛烷提升添加剂源；
含氧化合物共混点，通过所述共混点，来自辛烷提升添加剂源的辛烷提升添加剂可以与来自含氧化合物源的含氧化合物共混以形成经添加处理的含氧化合物；和
燃料共混点，通过所述燃料共混点，经添加处理的含氧化合物可以与来自基础燃料源的基础燃料共混。
14.一种经添加处理的含氧化合物，其中所述经添加处理的含氧化合物包含含氧化合物和辛烷提升添加剂。
15.一种用于生产经添加处理的含氧化合物的方法，所述方法包括将辛烷提升添加剂与含氧化合物共混。
16.一种可通过权利要求1-12中任一项的方法获得的燃料组合物。
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