CN110099986B - 多组分柴油组合物 - Google Patents

多组分柴油组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN110099986B
CN110099986B CN201780078031.0A CN201780078031A CN110099986B CN 110099986 B CN110099986 B CN 110099986B CN 201780078031 A CN201780078031 A CN 201780078031A CN 110099986 B CN110099986 B CN 110099986B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ether
component
vol
composition
renewable paraffinic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780078031.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110099986A (zh
Inventor
尤拉·基斯基
马尔库·库罗宁
卡勒·莱赫托
图卡·哈尔蒂卡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neste Oyj
Original Assignee
Neste Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neste Oyj filed Critical Neste Oyj
Publication of CN110099986A publication Critical patent/CN110099986A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110099986B publication Critical patent/CN110099986B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/185—Ethers; Acetals; Ketals; Aldehydes; Ketones
    • C10L1/1852—Ethers; Acetals; Ketals; Orthoesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/02—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/16—Hydrocarbons
    • C10L1/1616—Hydrocarbons fractions, e.g. lubricants, solvents, naphta, bitumen, tars, terpentine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/12—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving the cetane number
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
    • C10L2200/0484—Vegetable or animal oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C10L2270/02—Specifically adapted fuels for internal combustion engines
    • C10L2270/026—Specifically adapted fuels for internal combustion engines for diesel engines, e.g. automobiles, stationary, marine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/42—Fischer-Tropsch steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Abstract

本发明公开了包含可再生石蜡柴油组分、化石柴油组分和含氧化合物组分的新型柴油燃料组合物，其，以及制备方法和可再生石蜡柴油组分和含氧化合物组分的组合用于减少NOx排放的用途。

Description

多组分柴油组合物
技术领域
本发明涉及柴油组合物领域和制造具有改进性能的柴油组合物。更具体地，本发明涉及包含至少三种组分：化石柴油组分、可再生石蜡柴油组分和含氧化合物，且提供了柴油排放益处的柴油组合物。本发明还涉及制备所述组合物的方法。此外，本发明涉及可再生石蜡柴油组分和含氧化合物的组合作为化石燃料的燃料共混组分的用途。
背景技术
在再生柴油受到关注之前，已经对将含氧化合物作为化石燃料的柴油组分进行过研究。通常，用含氧化合物实现的柴油特性之一的改进(例如更高的十六烷数、更好的低温属性或减少排放)已受到另一种缺陷的影响。例如，某些与化石柴油结合的醚已被证明可以减少颗粒物质(PM)排放，但这种优势会增加NOx排放物。
另一方面，最近的法规和对环境的关注促进了可再生燃料的使用。已经对将含氧化合物作为可再生柴油或生物柴油中的组分进行了研究。公开物WO2012074925设想了一种包含可再生柴油(它们称为RHE)和含氧化合物的组合物。两种组分均进行了非常广泛地讨论。作为可能的含氧化合物，讨论了包含醇、多元醇或它们的组合的酯、醚和/或半缩醛。但是，在实验部分未进行实际测试。公开物WO2012074925还列出了对测量技术及其可能结果的若干参考。
公开物EP1398364请求保护一种组合物，其包含0.1％-99％的石蜡柴油组分、0-20％的含氧化合物，其余的可以是常规的基于原油的柴油。含氧组分可选自脂族醇、醚、脂肪酸酯、水或它们的混合物。对40％化石柴油燃料以及60％氢化和异构化妥尔油脂肪酸(TOFA)的共混物进行了表征。在另一个实例中，将70/30的化石柴油燃料和酯的共混物与另一种70/30的化石柴油和TOFA的共混物相比，显示出酯如何可能影响NOx和PM排放的增加。仅通过化石柴油以及氢化和异构化TOFA的双组分共混物获得了所需的减少排放的结果。未给出包含三种组分的共混物的结果。因此，需要提供包含含氧化合物同时减少通常与其相关的有害作用的其它柴油燃料组合物。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种柴油组合物，其包含：
a)化石柴油组分；
b)含氧化合物组分，其占总燃料组合物体积的1vol-％至10vol-％，优选5vol-％至10vol-％，其中，
i.所述含氧化合物是摩尔质量为128g/mol至300g/mol的单醚，
ii.含氧化合物为结构
R1-O-R2(式1)，
其中，式R1和R2相同或不同，并且选自C1-C15烷基，以及
c)可再生石蜡柴油组分，其占总燃料组合物体积的5vol-％至15vol-％，
其中，含氧化合物组分和可再生石蜡柴油组分的总和占总燃料组合物体积的6vol-％至25vol-％，优选10vol-％至20vol-％。
与预期相反，含有5％-15％的可再生石蜡柴油燃料、1％-10％的摩尔质量为128g/mol至300g/mol的单醚含氧化合物组分和化石柴油的组合物已经显示出减少了NOx排放。不受理论束缚，认为使用该特定共混物的NOx排放的惊人减少是由于在组合物中存在的可再生石蜡柴油组分。
根据优选的实施方式，组合物包含5vol-％至15vol-％的可再生石蜡柴油燃料、1vol-％至10vol-％的单醚含氧化合物组分和75vol-％至94vol-％的常规(化石)柴油，其中，可再生石蜡柴油组分通过植物油、动物脂肪、鱼脂肪、鱼油、藻油、微生物油和/或木材和/或其它植物油以及可回收废物和/或残留物或它们的组合的氢化处理产生，或优选通过其加氢脱氧-异构化处理而产生，其在排放实验中表现出优异的性能。不受任何理论束缚，结果表明可再生石蜡柴油组分的特征石蜡谱与摩尔质量为128g/mol至300g/mol的单醚协同作用，对燃料共混物中的十六烷数提供有益效果。
有利地选择含氧化合物组分以为共混物提供所需的特性。在对单醚在共混物中的性质的研究中显示出十六烷数和低温属性的一些变化。可以根据所需的柴油特性在单醚中进行选择。除了期望的排放效果之外，对称和不对称直链单醚提供十六烷数的增加。根据排放测试中的出人意料的结果，最优选的含氧化合物是二正戊基醚(DNPE)。
根据本发明的第二方面，提供了一种产生共混燃料的方法，其中，可再生石蜡柴油组分通过选自以下的处理由可再生原料产生：
a)植物油、动物脂肪、鱼脂肪、鱼油、藻油、微生物油和/或木材和/或其它植物油以及可回收废物和/或残余物或它们的组合的氢化或脱氧以获得石蜡C9-C24烃馏分，任选进行异构化，或
b)生物质的气化以产生合成气，并通过费-托合成法由合成气产生石蜡以获得石蜡C9-C24烃馏分，或
c)它们的组合，
以及将由此获得的可再生石蜡柴油组分与摩尔质量为128g/mol至300g/mol的单醚含氧化合物组分；再与化石柴油组分共混，获得如上的柴油组合物。
根据第三方面，本文提供了摩尔质量为128g/mol至300g/mol的单醚含氧化合物和可再生石蜡柴油作为化石柴油组分的燃料共混组分以获得燃料组合物的用途，其中，总燃料组合物包含1vol-％至10vol-％的单醚含氧化合物，和5vol-％至15vol-％的可再生石蜡柴油，并且含氧化合物组分和可再生物质的总和占总燃料组合物体积的6vol-％至25vol-％，优选10vol-％至20vol-％，其中，vol-％以总燃料组合物体积进行计算。
通过本发明的燃料组合物、方法和用途实现的优点是NOx排放的减少。如实施例所证明的，燃料组合物的含氧化合物含量可随着以比例含有组分的组合物增加，但NOx排放未如预期的那样增加。特别是在包含化石燃料的混合物中观察到有利效果。
根据另一方面，在组合物或用途中，含氧化合物组分或其原料衍生自生物质，由此可将其视为可再生组分。与可再生石蜡柴油组分一起，它有助于总燃料组合物中可再生非化石组分的百分比。
附图说明
图1显示了包含10vol-％的DNPE、10vol-％的可再生石蜡柴油和80vol-％的化石柴油组分的共混物如何在所进行的实验中出乎意料地减少NOx排放物。
具体实施方式
本文所使用的燃料组合物是指符合标准的柴油燃料。本文将以总燃料组合物体积的百分比，对组分的比例进行讨论。
在燃料组合物的情况下，如权利要求1中所定义的含氧化合物组分和可再生石蜡柴油组分的总量是特别感兴趣的。在柴油混合物的情况下，它们可以被认为是与化石柴油最相关的共混组分，其总量为总燃料组合物体积的6vol-％至25vol-％，优选10vol-％至20vol-％。
根据其中含氧化合物组分由衍生自可再生资源(即生物质)的醚组成的优选实施方式，还对含氧化合物和可再生石蜡柴油的总量进行设定，总燃料组合物的可再生组分或生物组分的量的范围为总燃料组分体积的6vol-％至25vol-％，优选10vol-％至20vol-％。
本文测量的参数包括柴油燃料及其组分的物理和化学特性，以及与柴油发动机中的燃烧和排放有关的分析。常见的排放物包括未燃烧的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)或颗粒物(PM)。根据地理位置、国际协议、发动机类型等通过可变化的标准对排放物进行调节。本文获得的效果不取决于特定标准，而是证明在以完全相同的方式进行的实验中相对于参照燃料的减少。
可再生石蜡柴油组分
本文中可再生石蜡柴油组分是指衍生自生物质的石蜡烃、正石蜡或直链和支链石蜡的混合物。两种途径占主导地位，生物来源的油或脂肪的加氢处理，或者由气化生物质(BTL)的费-托合成(Fischer-Tropsch synthesis)制成的燃料。
值得注意的是，石蜡还存在于化石柴油燃料中，其另外含有大量的芳烃和脂环烃。可再生石蜡柴油组分实际上不含芳烃，并且具有与由天然气和气化生物质经费托合成制备的GTL和BTL柴油燃料非常相似的性质。
GTL
气体至液体的GTL是费-托衍生燃料，其浊点与通过加氢处理甘油三酯、脂肪酸和脂肪酸衍生物衍生的燃料相似。GTL的特征在于石蜡广泛分布在C9-C24范围内。GTL的十六烷数通常为73-81。
BTL
当在费-托合成过程中使用的合成气源自生物质的气化时，该过程可称为“生物质液化”、“BTL”。即使一种或多种馏分的选择可能更具特异性，但也可获得在C9-C24范围内广泛分布的正石蜡。在一个实施方式中，产物或其一部分可以进行异构化，其中，至少部分地将正石蜡转化为支链石蜡，即，异构化。
加氢处理的可再生石蜡柴油组分
加氢处理的可再生石蜡柴油组分可通过对植物油、动物脂肪、鱼脂肪、鱼油、藻油、微生物油和/或木材和/或其它植物基油以及可回收废物和/或残余物或它们的组合进行加氢处理获得。“加氢处理植物油”或“氢化植物油”是过去十年中常用的当仅使用植物油作为原料时术语。目前，越来越多的可再生石蜡柴油是通过来自食品、鱼类和屠宰场的废物和残余脂肪馏分以及非食品级植物油馏分的加氢处理而产生的。
在一个实施方式中，可再生石蜡柴油组分包含加氢处理的可再生柴油，或由加氢处理的可再生柴油组成。加氢处理通常产生生物基中间馏出物燃料。加氢处理的可再生柴油不同于“生物柴油”，其保留用于脂肪酸甲酯(FAME)的术语。化学加氢处理的植物油是石蜡的混合物，并且具有非常少量的硫和芳族化合物。通过控制工艺参数或通过额外的催化处理增加异石蜡的量，可以改善加氢处理的可再生石蜡柴油的低温属性以满足任何本地要求。
在一个实施方式中，燃料组合物中的可再生石蜡柴油组分包括加氢处理的植物油、加氢处理的动物脂肪、加氢处理的鱼脂肪、加氢处理的鱼油、加氢处理的藻油、加氢处理的微生物油、加氢处理的木材和/或其它基于植物的油、加氢处理的可回收废物和/或残留物或它们的组合。在优选的实施方式中，可再生石蜡柴油组分由加氢处理的植物油、加氢处理的木材和/或其它植物基油、加氢处理的动物脂肪、加氢处理的鱼脂肪和鱼油、加氢处理的藻油、加氢处理的微生物油、加氢处理的可回收废物、加氢处理的可回收残余物或它们的组合组成。
在一个实施方式中，在加氢处理的可再生石蜡柴油组分中，碳数在C15-C18范围内的石蜡组分的量至少为70vol-％，更优选大于80vol-％，最优选大于90vol-％。当使用具有石蜡组分谱的加氢处理的可再生石蜡柴油组分时，获得十六烷数增加的燃料组合物。
在一个实施方式中，加氢处理的可再生石蜡柴油组分中的碳数在C3-C14范围内的石蜡组分的量小于25vol-％，例如小于20vol-％，小于10vol-％，或小于7vol-％。任选地，在加氢处理的可再生石蜡柴油组分中，碳数在C19-C24范围内的石蜡组分的量小于25vol-％，例如小于20vol-％，小于10vol-％或小于5vol-％。
在一个实施方式中，可再生石蜡柴油组分由十六烷数至少为70，优选至少75的可再生石蜡柴油组分组成。通过使用具有高十六烷数的可再生的石蜡柴油组分，少量添加的可再生石蜡柴油组分和摩尔质量为128g/mol至300g/mol的单醚含氧化合物为包含化石柴油组分的共混物提供增加的十六烷数，但不易于氮氧化物排放增加。
在一个实施方式中，燃料组合物中加氢处理的可再生石蜡柴油组分的含量范围为5vol-％至15vol-％。在一个实施方式中，总燃料组合物中加氢处理的可再生石蜡柴油组分的含量为5vol-％、6vol-％、7vol-％、8vol-％、9vol-％、10vol-％、11vol-％、12vol-％、13vol-％、14vol-％或15vol-％。
在一个实施方式中，首先将脂肪酸或甘油三酯氢化成正石蜡，然后将正石蜡至少部分地转化成支链石蜡，即异构化。
单醚
醚组分在燃料组合物中作为含氧化合物。通常，燃料中使用的含氧化合物包括各种醇、醚、酯和碳酸酯。然而，由于包含氧的烃是非常广泛，并且是通用化学品类，因此不同的含氧化合物有助于不同的柴油性质，并且通常不可避免地与其它含氧物进行权衡。通常，含氧化合物减少颗粒排放，但同时具有增加NOx排放的趋势。
为了与柴油相容和相溶，含氧化合物选自摩尔质量为128g/mol至300g/mol，优选150g/mol至250g/mol，更优选150g/mol至190g/mol的单醚。该摩尔质量范围提供了与柴油的最佳相容性。单醚是指仅包含一个醚官能团的化合物。所述单醚可以式R1-O-R2表征，其中，R1和R2相同或不同，并且选自直链或支链C1-C15烷基，也分别称为C1-C15正烷基和异烷基。
适用于本发明柴油组合物的醚包括对称或不对称单醚。在本发明燃料组合物的上下文中，含氧化合物组分可基本上包含一种单醚或上述定义的单醚混合物。
根据一个实施方式，R1和R2选自直链C1-C15烷基，也称为C1-C15正烷基。直链醚具有比常规化石柴油燃料等更好的点火性能。已知总碳数至少为10的直链醚作为柴油组分具有优异性能。
优选地，本文使用的含氧化合物包括一种直链对称单醚，其中，式1处于R1-O-R1形式。这种单醚包括已知具有高十六烷数的化合物，例如二正戊基醚(DNPE)、二正己基醚(DNHE)、二正庚基醚(DNHpE)、二正辛基醚(DNOE)、二正壬基醚(DNNE)和二正癸基醚(DNDE)。此外，仅由一种醇制备对称单醚提供了非复杂性和经济性的优点。DNPE在本实验中用作含氧化合物，并且作为与化石柴油组分和可再生石蜡柴油组分的某些共混物，提供了NOx排放的出人意料的降低。式R1-O-R1的对称单醚可根据已知方法制备。通常，对称醚可以通过酸催化剂由其相应的醇制备。在高温下，氧化铝催化的反应也是已知的。
非对称直链单醚即根据式R1-O-R2的醚，其中，R1和R2均为直链C1-C15烷基，但碳链长不同，其可以通过熟知的标准方法制备。众所周知的实例是烷基卤化物与醇钠经Williamson醚合成的反应。合适的不对称单醚包括在指定的摩尔质量范围内的高十六烷数的单醚。不对称直链单醚可选自根据以上说明的化合物，例如乙基-十二烷基醚、乙基-十一烷基醚、乙基-癸基醚、乙基-壬基醚(ENE)、乙基-辛基醚、丙基-十二烷基醚、丙基-十一烷基醚、丙基-癸基醚、丙基-壬基醚、丙基-辛基醚、丙基-庚基醚、丁基-十二烷基醚、丁基-十一烷基醚、丁基-癸基醚(BDE)、丁基-壬基醚、丁基-庚基醚、丁基-己基醚、戊基-十二烷基醚、戊基-十一烷基醚、戊基-癸基醚(PDE)、戊基-壬基醚、戊基-辛基醚、戊基-庚基醚或戊基-己基醚。
包含直碳链烷基的单醚是优选的，因为它们比包含至少一个支碳链的单醚提供了更好的十六烷数。
含氧化合物组分可选自不对称的支链单醚，即式R1-O-R2的醚，其中，R1和R2是不同的C1-C15烷基，并且其中至少一个是支链的。在128g/mol至300g/mol的摩尔质量范围内，其中，这些醚尤其包括含有叔丁基作为碳链之一(即作为R1或R2)的醚，例如辛基-叔丁基醚(OTBE)、十二烷基-叔丁基醚(DOTBE)和乙基-己基-叔丁基醚(EHTBE)。优选地，摩尔质量范围为150g/mol至190g/mol。
根据另一个实施方式，含氧化合物组分可以选自对称的支链单醚，即式R1-O-R2的醚，其中，R1和R2是相同的C1-C15烷基并且是支链的。范围内的支链对称单醚的实例包括二乙基己基醚(DEHE)。
根据一个实施方式，组合物的含氧化合物组分包含可再生含氧化合物，优选含氧化合物组分由可再生含氧化合物组成。可通过选择源自生物质或生物质废物流的起始材料(通常为醇)来产生含氧化合物。当含氧化合物组分衍生自生物质时，它可以被归类为可再生的，从而有助于组合物中可再生组分的总份额。在这种情况下，可再生组分的总和，即可再生含氧化合物和可再生石蜡柴油的总和为总燃料组合物体积的6vol-％至25vol-％，优选10vol-％至20vol-％。
化石柴油组分
化石柴油组分是指天然存在以及衍生自不可再生资源的组分或组合物。这种不可再生资源的实例包括石油/气、页岩油/气、天然气或煤沉积物等，以及它们的组合，其包括可以从地上/地下来源加以利用的任何富含烃的沉积物。术语化石还指不可再生资源的回收材料。
在一个实施方式中，化石柴油组分是化石中间馏出物，优选化石柴油。柴油燃料通常是适用于柴油发动机的任何液体燃料，其中，燃料点火在无火花的情况下发生，这是进气空气混合物的压缩以及随后燃料注入的结果。最常见类型的柴油燃料是化石燃料的特定馏分馏出物，优选石油燃料油。蒸馏特性定义了燃料在其注入柴油发动机的燃烧室中时如何蒸发。标准(例如EN590)包含关于典型蒸馏特征的信息。
为了区别于非衍生自石油的替代柴油燃料，石油衍生的柴油在本文中称为化石柴油。它也可以称为例如石油柴油、矿物柴油或石油馏出物。化石柴油可包括常压馏出物或减压馏出物。馏出物可包含裂化气油或任何比例的直馏或热裂化或催化裂化馏出物的共混物。馏出物燃料可以进行进一步处理，例如加氢处理或其它处理，以改善燃料性质。通常，化石柴油包含约10wt％至50wt％的环烷烃、约5wt％至30wt％的单芳烃、约0wt％至8wt％的其它多芳烃以及约10wt％至50wt％的石蜡。
本发明的柴油燃料组合物包含75vol-％至94vol-％的化石柴油组分。由于占主导地位的比例，化石柴油组分也被称为可再生石蜡柴油组分和含氧化合物组分混合在一起作为共混组分的共混基料。使用高化石柴油组分含量是有益的，因为化石柴油是众所周知的并且与柴油发动机相容。根据一个实施方式，柴油燃料组合物包含占总燃料体积85vol-％至94vol-％的化石柴油组分。
最终的燃料组合物可含有精炼添加剂和性能添加剂，例如润滑性添加剂、低温流动添加剂、抗静电添加剂和洗涤添加剂。
实施例
提供以下实施例以对本发明的各个方面进行说明。它们不旨在对本发明进行限制，本发明由所附权利要求进行限定。
实施例1.燃烧实验
方法/测量
使用单缸测试发动机进行发动机测试。对具有相同组分但不同混合比例的四种测试燃料进行分析。将化石EN590夏季级用作参照燃料，代表共混物中的化石柴油组分。可再生石蜡柴油和作为含氧化合物的单醚是其它组分。在测试过程中，测试矩阵被设计成两种速度组合，每种速度三个负载。
对于排气测量，使用具有自由气门升程以及实时且完全可调节的注入参数的单气缸测试发动机。充气和排气压力也是可调节的。对气缸压力、燃料消耗和四种不同的排放物(CO、HC、NOx和颗粒)进行测量。
根据IS08178-1:2006进行颗粒物质(PM)排放测量。
AVL SPC472智能采样器用于测量。样品取自原始废气并以六倍稀释倍数进行稀释。根据颗粒浓度和样品过滤器的压降，取样时间从90秒至600秒不等。在47mm TX40HI20-WW Pallflex过滤器上收集样品。将过滤器流量设定为1.3g/s(60nl/min)并将过滤器温度保持在42℃-50℃之间。在对温度和湿度进行控制的气候室中，在测量之前和之后，对样品过滤器进行称重。在称重之前，过滤器需要至少2小时的稳定时间。
每天检查智能采样器的流量校准，并在需要时进行调整。在测量过程中，调整的需要可以忽略不计。在每个测量点上收集2-3个样品。在测量期开始和之后对参照燃料进行测量。测试矩阵在表1中给出。
表1.研究的测试点的参数。
Figure BDA0002096739260000131
结果
由参照燃料测量的排放结果不单独呈现，而是用作图1中的参考水平，呈现出不同共混组合物的总体性能。图1中所示的确切组成汇编在表2中。所有组合物并非根据于本发明权利要求，而是作为参照显示。根据IS08178-1:2006计算最终结果。此处未显示单个负载/转速点。相反，每种混合物的平均值如图1所示。
表2.测试的共混物的组成并示于图1中
Figure BDA0002096739260000132
Figure BDA0002096739260000141
本实验显示出NOx排放的出人意料的降低，其中，共混物组分的总量仅为20vol-％，使化石柴油组分含量高达80vol-％。图1令人惊讶地显示，在80vol-％的化石柴油组分中，使用包含10vol-％DNPE和10vol-％可再生石蜡柴油的混合物观察到NOx排放的减少。其它混合物显示出NOx排放的增加，尽管其增幅远低于预期。
还应认识到，可能存在通过发动机校准进一步减少NOx排放的可能性。
实施例2：醚测试
在化石柴油中，将几种对称和不对称的醚作为化石柴油中含有1wt％至2wt％的氧的混合物，对它们的特性进行测试。用作参照柴油和共混基的化石柴油在不同的实验系列中略有不同(化石柴油2和化石柴油3)。对直链和支链醚均进行了研究。根据碳链长度，在柴油中使用不同的醚浓度实现了所需的氧含量。应用标准方法，结果汇编在表3和表4(对称直链)、表5(不对称直链)和表6(不对称支链)中。
表3.根据本发明的用于直链对称单醚的醚-柴油混合物的测量特性。
Figure BDA0002096739260000142
Figure BDA0002096739260000151
表4.进一步的直链对称单醚特征和一些关于醚-柴油混合物的值。
Figure BDA0002096739260000152
表5.根据本发明的用于直链不对称单醚的醚-柴油混合物的测量特性。
Figure BDA0002096739260000153
这里提到的所有化合物均可溶于柴油燃料。在冷藏期间(约-18℃)，所研究的任何醚均未观察到结晶或相分离。这些结果与表3-5中的参数一起表明，用这些醚可以实现与实施例1中包含化石柴油、可再生石蜡柴油和对称直链单醚DNPE的组合物所实现的类似的排放结果。可以推断，摩尔质量在128g/mol至300g/mol范围内的单醚(如对称DNOE、DNDE，不对称ENE、BDE和PDE)，在柴油共混物中的性能与DNPE相似。
表6.根据本发明的用于支链不对称单醚的醚-柴油混合物的测量特性。
Figure BDA0002096739260000161
由于上表中列出的几种醚的十六烷数大于化石柴油的十六烷数，因此它们有助于增加所要求保护的组合物的十六烷数。作为另一个优点，可以得出结论，使用这样的醚，在根据本发明组合物的组成中需要较低的有助于十六烷数的组分的共混比，以满足EN590和ASTM D975中的十六烷数要求。它特别有利于产生具有更高十六烷数的优质柴油等级。基于该推理，含氧化合物组分优选选自DNPE、DNOE、DNDE、BDE、DNHE和PDE。
总之，对其理想的共混特性进行了测试的醚包括二正癸基醚、二正辛基醚、二正戊基醚、二正己基醚、乙基-壬基醚、丁基-癸基醚、戊基-癸基醚、辛基-叔丁基醚、十二烷基-叔丁基醚、乙基-己基-叔丁基醚。
前面的描述已经通过本发明的特定实施方式和实施方式的非限制性实例，提供了发明人当前设想的用于实施本发明的最佳模式的完整且信息丰富的描述。然而，对于本领域技术人员来说清楚的是，本发明不限于上述实施方式的细节，而是可以在不脱离本发明特征的情况下使用等同手段在其它实施方式中实施。
此外，本发明的上述公开实施方式的一些特征可以在不相应地使用其它特征的情况下而有利地使用。因此，前面的描述应该被认为仅仅是对本发明原理的说明，而非对其的限制。因此，本发明的范围仅受所附专利权利要求的限制。

Claims (21)

1.一种燃料组合物，包含：
a)化石柴油组分；
b)含氧化合物组分，量为总燃料组合物体积的1vol-％至10vol-％，其中，
i.所述含氧化合物是具有128g/mol至300g/mol的摩尔质量的单醚，以及
ii.所述含氧化合物是以下结构
R1-O-R2式1，
其中，式R1和R2相同或不同并且选自C1-C15烷基，
c)可再生石蜡柴油组分，量为所述总燃料组合物体积的5vol-％至15vol-％，
其中，所述含氧化合物组分和所述可再生石蜡柴油组分的总量为所述总燃料组合物体积的6vol-％至25vol-％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述含氧化合物组分和所述可再生石蜡柴油组分的总量为所述总燃料组合物体积的10vol-％至20vol-％。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述含氧化合物组分选自具有150g/mol至300g/mol的摩尔质量的对称或不对称直链单醚。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述含氧化合物组分选自具有150g/mol至250g/mol的摩尔质量的对称或不对称直链单醚。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述含氧化合物组分选自二正壬基醚、二正癸基醚、二正辛基醚、二正庚基醚、二正戊基醚、二正己醚、乙基-十二烷基醚、乙基-十一烷基醚、乙基-癸基醚、乙基-辛基醚、丙基-十二烷基醚、丙基-十一烷基醚、丙基-癸基醚、丙基-壬基醚、丙基-辛基醚、丙基-庚基醚、丁基-十二烷基醚、丁基-十一烷基醚、丁基-壬基醚、丁基-庚基醚、丁基-己基醚、戊基-十二烷基醚、戊基-十一烷基醚、戊基-壬基醚、戊基-辛基醚、戊基-庚基醚或戊基-己基醚、乙基-壬基醚、丁基-癸基醚、戊基-癸基醚、辛基-叔丁基醚、十二烷基-叔丁基醚、乙基-己基-叔丁基醚、二乙基己基醚，以及它们的混合物的组。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，所述含氧化合物组分包含二正戊基醚。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述可再生石蜡柴油组分包含由生物质经处理产生的烃，所述处理选自：生物质的气化以产生合成气，并通过费-托合成由所述合成气产生石蜡以获得石蜡C9-C24烃馏分；植物油、动物脂肪和/或微生物油以及可回收废物或它们的组合的加氢处理以获得石蜡C9-C24烃馏分，任选随后进行异构化；或它们的组合。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述可再生石蜡柴油组分包含加氢处理的植物油、加氢处理的动物脂肪、加氢处理的微生物油、加氢处理的可回收废物或它们的组合。
9.根据权利要求7所述的组合物，其中，在所述可再生石蜡柴油组分中，石蜡C15-C18烃的量为至少70vol-％。
10.根据权利要求7所述的组合物，其中，在所述可再生石蜡柴油组分中，石蜡C15-C18烃的量为至少80vol-％。
11.根据权利要求7所述的组合物，其中，在所述可再生石蜡柴油组分中，石蜡C15-C18烃的量为至少90vol-％。
12.根据权利要求9所述的组合物，其中，在所述可再生石蜡柴油组分中，碳数C3-C14范围内的石蜡组分的量小于25vol-％。
13.根据权利要求9所述的组合物，其中，在所述可再生石蜡柴油组分中，碳数C19-C24范围内的石蜡组分的量小于25vol-％。
14.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述处理为鱼脂肪、鱼油、藻油和/或木材基油和/或其它植物基油或它们的组合的加氢处理以获得石蜡C9-C24烃馏分，任选随后进行异构化。
15.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述可再生石蜡柴油组分包含加氢处理的藻油、加氢处理的木材和/或其它植物基油，加氢处理的鱼脂肪和鱼油或它们的组合。
16.一种用于产生根据权利要求1-15中任一项所述的燃料组合物的方法，其中，所述可再生石蜡柴油组分由可再生原料经选自以下的处理而产生：
i)植物油、动物脂肪和/或微生物油以及可回收废物或它们的组合的氢化或脱氧以获得石蜡C9-C24烃馏分，其任选进行异构化，或
ii)生物质的气化以产生合成气，并通过费-托合成法由所述合成气产生石蜡以获得石蜡C9-C24烃馏分，或
iii)它们的组合，
以及将由此获得的所述可再生石蜡柴油组分、具有128g/mol至300g/mol的摩尔质量的单醚含氧化合物组分和化石柴油组分共混。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，可再生石蜡柴油组分的原料包含植物油、动物脂肪、微生物油、可回收废物或它们的组合。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述可再生石蜡柴油组分由可再生原料经以下处理而产生：鱼脂肪、鱼油、藻油和/或木材和/或其它植物基油或它们的组合的氢化或脱氧以获得石蜡C9-C24烃馏分，其任选进行异构化。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，可再生石蜡柴油组分的原料包含藻油、木材和/或其它植物基油，鱼脂肪和鱼油或它们的组合。
20.含氧化合物组分和可再生石蜡柴油组分作为化石燃料的燃料共混组分用于减少NOx排放的用途，其中，总燃料组合物包含具有128g/mol至300g/mol的摩尔质量的1vol-％至10vol-％的单醚含氧化合物组分，以及5vol-％至15vol-％的可再生石蜡柴油，并且所述含氧化合物和所述可再生石蜡柴油组分的总量为所述总燃料组合物体积的6vol-％至25vol-％，并且vol-％由所述总燃料组合物计算。
21.根据权利要求20所述的用途，其中，所述含氧化合物和所述可再生石蜡柴油组分的总量为所述总燃料组合物体积的10vol-％至20vol-％。
CN201780078031.0A 2016-12-19 2017-12-14 多组分柴油组合物 Active CN110099986B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20165984 2016-12-19
FI20165984A FI127886B (en) 2016-12-19 2016-12-19 More Diesel Component Composition
PCT/FI2017/050887 WO2018115575A1 (en) 2016-12-19 2017-12-14 A multicomponent diesel composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110099986A CN110099986A (zh) 2019-08-06
CN110099986B true CN110099986B (zh) 2021-07-09

Family

ID=60813867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780078031.0A Active CN110099986B (zh) 2016-12-19 2017-12-14 多组分柴油组合物

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11370985B2 (zh)
EP (1) EP3555241B1 (zh)
CN (1) CN110099986B (zh)
BR (1) BR112019011855B1 (zh)
CA (1) CA3046883C (zh)
ES (1) ES2847379T3 (zh)
FI (1) FI127886B (zh)
WO (1) WO2018115575A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI127887B (en) 2016-12-19 2019-04-30 Neste Oyj Multi-component diesel composition
FI127886B (en) 2016-12-19 2019-04-30 Neste Oyj More Diesel Component Composition
FI130601B (en) 2018-12-14 2023-12-07 Neste Oyj Diesel fuel composition
CN110964548B (zh) 2019-12-24 2020-10-16 东南大学 一种生物质基长链醇醚类含氧添加剂及其制备方法与应用
US11193075B1 (en) * 2020-07-16 2021-12-07 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Fatty acid derived alkyl ether fuels for compression ignition
JP2024504093A (ja) 2021-01-12 2024-01-30 モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ ゲーエムベーハー 皮膚および毛髪のようなアミノ酸系物質を処理するための揮発性物質としてのエーテル化合物
WO2023061971A1 (en) 2021-10-11 2023-04-20 Organofuel Sweden Ab A new fuel composition comprising a symmetric branched c12-c18 ether, or 3-(((2-ethylhexyl)oxy)methyl)heptane
SE2151462A1 (en) * 2021-12-01 2023-06-02 Colabitoil Sweden Ab Biofuel and method of synthesis of the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1688673A (zh) * 2002-09-06 2005-10-26 耐思特石油公司 通过脂肪酸加氢和分解制得的含有基于生物原料的组分的柴油组合物
CN101287812A (zh) * 2005-07-04 2008-10-15 耐思特石油公司 制备柴油范围烃的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5520710A (en) * 1993-09-29 1996-05-28 George A. Olah Cleaner burning and cetane enhancing diesel fuel supplements
JPH1135954A (ja) * 1997-07-25 1999-02-09 Jomo Technical Res Center:Kk ディーゼル燃料
US7217852B1 (en) * 1998-10-05 2007-05-15 Sasol Technology (Pty) Ltd. Process for producing middle distillates and middle distillates produced by that process
US6758870B2 (en) 2000-06-14 2004-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Method of producing a diesel fuel blend having a pre-determined flash-point and pre-determined increase in cetane number
EP1398364A1 (en) 2002-09-06 2004-03-17 Fortum OYJ Fuel composition for a diesel engine
MY140297A (en) * 2002-10-18 2009-12-31 Shell Int Research A fuel composition comprising a base fuel, a fischer-tropsch derived gas oil and an oxygenate
DE102009015347A1 (de) 2009-03-27 2010-09-30 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Dieselkraftstoff auf Ethanol-Basis
US20120132183A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Conocophillips Company High cetane renewable fuels
FI20110300A0 (fi) 2011-09-11 2011-09-11 Neste Oil Oyj Bensiinikoostumukset ja menetelmä niiden valmistamiseksi
EP2892985A1 (en) 2012-09-05 2015-07-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Fuel composition
FI127886B (en) 2016-12-19 2019-04-30 Neste Oyj More Diesel Component Composition
FI127887B (en) 2016-12-19 2019-04-30 Neste Oyj Multi-component diesel composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1688673A (zh) * 2002-09-06 2005-10-26 耐思特石油公司 通过脂肪酸加氢和分解制得的含有基于生物原料的组分的柴油组合物
CN101287812A (zh) * 2005-07-04 2008-10-15 耐思特石油公司 制备柴油范围烃的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA3046883C (en) 2024-01-02
US20200017785A1 (en) 2020-01-16
ES2847379T3 (es) 2021-08-03
FI127886B (en) 2019-04-30
BR112019011855B1 (pt) 2022-11-29
FI20165984L (fi) 2018-06-20
US11370985B2 (en) 2022-06-28
EP3555241A1 (en) 2019-10-23
EP3555241B1 (en) 2020-11-11
BR112019011855A2 (pt) 2019-10-29
CA3046883A1 (en) 2018-06-28
WO2018115575A1 (en) 2018-06-28
CN110099986A (zh) 2019-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110099986B (zh) 多组分柴油组合物
CN110088249B (zh) 多组分柴油组合物
US20090145392A1 (en) Fuel formulations
US20230082920A1 (en) Diesel fuel composition and a method for producing a diesel fuel composition
US8766022B2 (en) Method for synergistically increasing the cetane number of a fuel composition and a fuel composition comprising a synergistically increased cetane number
AU2003301273A1 (en) Fuel compositions
US20040194367A1 (en) Diesel fuel compositions
US8152868B2 (en) Fuel compositions
KR20210097823A (ko) 강화된 저온 특성을 갖는 연료 조성물 및 이를 제조하는 방법
US10041013B2 (en) Fischer-Tropsch derived fuel compositions
Beck et al. Application of sunflower oils with high oleic acid content and their derivates as fuels for Diesel engines
Sokolov et al. Analysis of the physicochemical and chemical topological properties of biodiesel fuel specimens

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Espoo, Finland

Applicant after: NESTE Corp.

Address before: Espoo, Finland

Applicant before: Nestor Chemical Co.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant