CN112004916B - 点火特性改善的柴油燃料 - Google Patents

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Abstract

柴油燃料组合物包括柴油基础燃料和至少一种发泡剂，其中所述发泡剂选自酯化合物、草酸酯化合物和二氮烯化合物，并且其中如通过热重分析(TGA)测量，所述发泡剂在25℃下在柴油基础燃料中的溶解度为100mg/kg或更高，其分解温度的范围为50℃至300℃，并且其中如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于所述柴油基础燃料的蒸发速率。

Description

点火特性改善的柴油燃料
技术领域
本发明涉及具有改善的点火特性的柴油燃料，更具体地说，涉及十六烷值增强的柴油燃料。本发明还涉及具有改善的蒸发特性的柴油燃料。
背景技术
燃料组合物的十六烷值是其易点火性和易燃烧性的量度。若是使用十六烷值较低的燃料，则压燃式(柴油)发动机往往较难启动，并且当寒冷时运转的噪音较大；相反，十六烷值较高的燃料往往会使冷启动更容易，降低发动机噪音，并减少由不完全燃烧引起的白烟(“冷烟”)。
因此，通常优选具有高十六烷值的柴油燃料组合物，随着排放法规变得越来越严格，并且由于这种汽车用柴油规格通常规定了最小十六烷值，故越来越优选十六烷值高的柴油燃料组合物。为此，许多柴油燃料组合物含有点火改进剂，又称为十六烷增加添加剂或十六烷(值)改进剂/增强剂，以确保符合此类规格并通常改善燃料的燃烧特性。
此外，由于柴油燃料起到传热流体的作用，故热稳定性是柴油燃料质量的一个重要属性。例如，较差的热稳定性可能会导致燃料滤清器过早堵塞。
当前，最常用的柴油燃料点火改进剂是硝酸2-乙基己酯(2-EHN)，它是通过缩短添加它的燃料的点火延迟来操作。然而，2-EHN可能会对燃料的热稳定性产生不利影响，因为它在相对较低的温度下分解时会形成自由基。2-EHN在大气压下于约43℃下开始分解。较差的热稳定性也会导致不稳定反应产物，例如胶质物、漆和其它不溶物的增加。这些产物可能会阻塞发动机滤清器并堵塞燃料喷射器和阀门，并因此导致发动机效率或排放控制损失。
2-EHN可能也很难以浓缩形式储存，因为它易于分解，并且因此容易形成可能爆炸的混合物。此外，已经注意到，2-EHN在温和的发动机条件下最有效地发挥作用。
这些缺点意味着通常将需要替换2-EHN，同时又要维持可接受的燃烧性质。
US2015/0284652公开了包括柴油基础燃料和至少一种二杂环二氮烯二甲酰胺化合物的燃料组合物，其公开了二杂环二氮烯二甲酰胺化合物如AZDP(偶氮二羰基二哌啶)可用于缩短点火延迟和/或在柴油燃料中用作有效的十六烷值改进剂。
US2014/230320公开了包括柴油基础燃料和至少一种二烃基二氮烯二甲酰胺(DHCDD)的燃料组合物，其实例公开了DODD可改善柴油燃料的十六烷值。
发明内容
现已发现，具有某些化学和物理性质的某些类型的燃料添加剂(下文称为‘发泡剂’)可以用来缩短点火延迟和/或在柴油燃料中用作有效的十六烷值改进剂。具体地说，已经发现，具有某些化学和物理性质的某些类型的燃料添加剂(在本文中称为‘发泡剂’)使添加了该燃料添加剂的柴油燃料的蒸发速率提高，而蒸发速率提高又有助于改善燃烧性质。具体地说，已经发现，与含有AZDP(偶氮二羰基二哌啶)的类似柴油燃料的蒸发速率相比，本文公开的燃料添加剂(在本文中称为‘发泡剂’)提高添加了该燃料添加剂的柴油燃料的蒸发速率。
根据本发明，提供一种柴油燃料组合物，其包括柴油基础燃料和至少一种发泡剂，其中所述发泡剂选自酯化合物、草酸酯化合物和二氮烯化合物及其混合物，并且其中如通过热重分析(TGA)测量，所述发泡剂在25℃下在柴油基础燃料中的溶解度为100mg/kg或更高，其分解温度的范围为50℃至300℃，并且其中如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于柴油基础燃料的蒸发速率。优选地，如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于含有AZDP而不是所述发泡剂的类似组合物的蒸发速率。
根据本发明的另一方面，提供一种发泡剂用于缩短柴油燃料组合物的点火延迟和/或提高其十六烷值的用途，其中所述发泡剂选自酯化合物、草酸酯化合物和二氮烯化合物及其混合物，其中如通过热重分析(TGA)测量，所述发泡剂在25℃下在柴油基础燃料中的溶解度为100mg/kg或更高，其分解温度的范围为50℃至300℃，并且其中如通过声悬浮测量，所述发泡剂使所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于柴油基础燃料的蒸发速率，优选地大于含有AZDP而不是所述发泡剂的类似组合物的蒸发速率。
根据本发明的另一方面，提供一种用于缩短内燃机中柴油燃料组合物的点火延迟和/或提高其十六烷值的方法，所述方法包括向柴油燃料组合物中添加一定量的发泡剂，其中所述发泡剂选自酯化合物、草酸酯化合物和二氮烯化合物及其混合物，并且其中如通过热重分析(TGA)测量，所述发泡剂在25℃下在柴油基础燃料中的溶解度为100mg/kg或更高，其分解温度的范围为50℃至300℃，并且其中如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于柴油基础燃料的蒸发速率。优选地，如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于含有AZDP而不是所述发泡剂的类似组合物的蒸发速率。
已经发现，本文公开的发泡剂可缩短点火延迟和/或在柴油燃料中作为有效的十六烷值改进剂，并且适用于现代发动机。
还发现，本文公开的发泡剂有效提高添加了所述发泡剂的柴油燃料组合物的蒸发速率。
因此，根据本发明的另一方面，提供了发泡剂用于提高添加了所述发泡剂的柴油燃料组合物的蒸发速率的用途，其中所述发泡剂选自酯化合物、草酸酯化合物和二氮烯化合物及其混合物，优选地其中如通过热重分析(TGA)测量，所述发泡剂在25℃下在柴油基础燃料中的溶解度为100mg/kg或更高，且其分解温度的范围为50℃至300℃。
根据本发明的另一方面，提供了燃料添加剂化合物用于提高添加了燃料添加剂化合物的柴油燃料组合物的蒸发速率的用途，其中所述燃料添加剂化合物选自水杨酸戊酯、水杨酸异戊酯、乙酸芳樟酯、乙酸诺卜酯、草酸二乙酯、叠氮基甲基苯、偶氮二甲酸二乙酯及其混合物，优选水杨酸戊酯、乙酸芳樟酯、乙酸诺卜酯和草酸二乙酯，及其混合物。
附图说明
附图示出了本发明一些实施例的某些方面，但本发明不限于此。
图1示出了当以5000ppmw的处理速率添加水杨酸戊酯时柴油燃料的蒸发速率提高，并与以相同处理速率添加AZDP而获得的蒸发速率的提高相比较。
图2示出了当以5000ppmw的处理速率添加草酸二乙酯时柴油燃料的蒸发速率提高，并与以相同处理速率添加AZDP而获得的蒸发速率的提高相比较。
图3示出了当以5000ppmw的处理速率添加乙酸芳樟酯时柴油燃料的蒸发速率提高，并与以相同处理速率添加AZDP而获得的蒸发速率的提高相比较。
图4示出了当以5000ppmw的处理速率添加乙酸诺卜酯时柴油燃料的蒸发速率提高，并与以相同处理速率添加AZDP而获得的蒸发速率的提高相比较。
在图1至图4中，虚线显示至少十次测量的标准偏差，并且实线显示实验结果的平均值。
具体实施方式
为了帮助理解本发明，本文定义了几个术语。
术语“十六烷(值)改进剂”和“十六烷(值)增强剂”可互换使用，涵盖当以适合浓度加入燃料组合物中时，在相应的燃料或发动机的操作条件下，在一个或多个发动机条件下，具有相对于其先前的十六烷值提高燃料组合物十六烷值的作用的任何组分。如本文所用，十六烷值改进剂或增强剂也可以称为十六烷值提高添加剂/十六烷值提高剂等。
根据本发明，燃料组合物的十六烷值可通过任何已知方式确定，例如使用标准测试程序ASTM D613(ISO 5165,IP 41)，所述方法提供了在发动机运行条件下获得的所谓的“测量的”十六烷值。更优选地，十六烷值可以使用更新且更准确的“点火质量测试”(IQT；ASTM D6890,IP 498)来确定，所述测试基于引入恒定体积燃烧室中的燃料样品的喷射与燃烧之间的时间延迟提供“推导的”十六烷值。这种相对快速的技术可用于一系列不同燃料的实验室规模(约100ml)样品。或者，十六烷值可以通过例如US5349188中描述的近红外光谱法(NIR)测量。此方法适合于精炼环境中，因为它没有例如ASTM D613那么麻烦。NIR测量利用了样品的测量光谱与其实际十六烷值之间的相关性。基础模型是通过将各种燃料样品的已知十六烷值与其近红外光谱数据相关联来制备。
所述组合物包括液态烃燃料，其中添加有至少一种发泡剂。如本文所用，术语‘发泡剂’是指这种化合物，其提高添加了该化合物的燃料组合物的蒸发速率。
发泡剂可以呈0.001-5％w/w的浓度存在于柴油燃料组合物中。优选的量是0.005至5％w/w，更优选是0.005至2％w/w，甚至更优选的量是0.005至1％w/w。特别优选的量是0.005至0.05％w/w。这些范围的上限主要由发泡剂在燃料中的溶解度和发泡剂的成本确定，因为大量的添加剂会增加生产燃料的成本。
本文所述的发泡剂可用于缩短点火延迟和/或在柴油燃料中用作有效的十六烷值改进剂。此外，本文所述的发泡剂可用于提高添加了发泡剂的柴油燃料组合物的蒸发速率。具体地说，添加了发泡剂的柴油燃料组合物的蒸发速率大于柴油基础燃料的蒸发速率。在本文的一个优选实施例中，与使用AZDP(偶氮二羰基二哌啶)所能达到的程度相比，本文所述的发泡剂可以更大程度地提高柴油燃料组合物的蒸发速率。
本文所用的发泡剂优选地选自如下文所述的具有某些物理特性的酯化合物、草酸酯化合物和二氮烯化合物。这些发泡剂的混合物在本文中也是有用的。选择这些化合物是因为它们含有羰基(R2C＝O)或偶氮基(R-N＝N-R)，并且分别是CO2或N2的来源。
优选的酯化合物包含水杨酸酯和乙酸酯，及其混合物。在本文中用作发泡剂的特别优选的酯化合物包含水杨酸烷基酯，其中烷基是直链或支链的且含有1至18个碳原子，优选地4至12个碳原子，更优选地4至8个碳原子；乙酸环烷基酯，其中环烷基含有6至18个碳原子，优选地8至12个碳原子；乙酸环烯基酯，其中环烯基含有6至18个碳原子，优选地8至12个碳原子；和乙酸烯基酯，其中烯基含有6至18个碳原子，优选地8至12个碳原子。用于本文的最优选的酯化合物选自水杨酸戊酯、水杨酸异戊酯、乙酸芳樟酯、乙酸诺卜酯、aquamate(甲酸1-(3,3-二甲基环己基)乙酯)及其混合物。在本文特别优选的实施例中，酯化合物选自水杨酸戊酯、乙酸芳樟酯和乙酸诺卜酯，及其混合物。
用于本文的优选的草酸酯化合物包含草酸二烷基酯，其中烷基是饱和或不饱和的，优选是饱和的，并且其含有1至12个碳原子，优选地1至4个碳原子，优选为甲基和乙基。用于本文的特别优选的草酸酯化合物是草酸二乙酯。
在本文中用作发泡剂的优选的二氮烯化合物包含叠氮基甲基苯、偶氮二甲酸二乙酯及其混合物。
在本文的一个实施例中，发泡剂选自水杨酸戊酯、水杨酸异戊酯、乙酸诺卜酯、乙酸芳樟酯、aquamate(甲酸1-(3,3-二甲基环己基)乙酯)、草酸二乙酯、叠氮甲基苯、偶氮二甲酸二乙酯及其混合物。
在本文的一个优选的实施例中，发泡剂选自水杨酸戊酯、草酸二乙酯、乙酸芳樟酯、乙酸诺卜酯及其混合物。
具体地说，本文中使用的发泡剂在25℃下在柴油基础燃料中(在B0 EN590柴油基础燃料中)的溶解度为100mg/kg或更高，优选为1000mg/kg或更高，更优选为2000mg/kg或更高。
另外，如通过热重分析(TGA)测量，本文中使用的发泡剂的分解温度在50℃至300℃范围内，优选在90℃至225℃范围内。
如上所述，本文所述的发泡剂提高添加了发泡剂的柴油燃料的蒸发速率。具体地说，当本文所述的发泡剂包含在柴油燃料组合物中时，如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于柴油基础燃料(即，不含发泡剂的柴油基础燃料)的蒸发速率。优选地，当本文所述的发泡剂包含在柴油燃料组合物中时，如通过声悬浮测量，所述柴油燃料组合物的蒸发速率大于含有AZDP的类似柴油燃料组合物的蒸发速率。
在下面的教科书中描述了用于测量添加了发泡剂的柴油燃料的蒸发速率的声悬浮测试方法：R.Sedelmeyer,“N-乙烯基-2-吡咯烷酮在声悬浮液滴中的自由基聚合研究：从液滴到颗粒(Untersuchung der radikalischen Polymerisation von N-Vinyl-2-pyrrolidon in akustisch levitierten Einzeltropfen:Vom Tropfen zum Partikel)”,Wissenschaft&Technik Verlag(2016)ISBN 3896852558。在本文使用的声悬浮测试方法中，对以上教科书中描述的测试方法的唯一改变是，实验在230℃下进行，并且每个实验重复至少十次。
发泡剂可以与烃相容性助溶剂一起添加，所述助溶剂可增强发泡剂与烃基础燃料的混溶性，例如醇。然而，由于发泡剂在燃料中具有混溶性，故可以在不使用助溶剂的情况下将其用于燃料中。如果使用助溶剂，则优选具有1至20个碳原子的醇。对于车辆使用，还优选具有2至18个碳原子的醇。如果存在于组合物中，则助溶剂的量以燃料组合物计可以在0至10％w/w的范围内，优选在0至5％w/w的范围内。
本发明涉及的燃料组合物包含用于汽车用压燃式发动机以及用于例如船用、铁路和固定式发动机等其它类型发动机中的柴油燃料，和用于加热应用(例如锅炉)中的工业瓦斯油。
基础燃料本身可以包括两种或更多种不同柴油燃料组分的混合物，和/或如下所述被添加添加剂。
这样的柴油燃料将含有基础燃料，所述基础燃料通常可以包括液态烃中间馏分瓦斯油，例如石油衍生的瓦斯油。根据等级和用途，此类燃料的沸点通常在150至400℃的常用柴油沸点范围内。所述燃料在15℃下的密度(例如ASTM D4502或IP 365)通常为750至900kg/m3，优选为800至860kg/m3，且其十六烷值(ASTM D613)为35至80，更优选为40至75。它们的初始沸点通常在150至230℃的范围内，而最终沸点在290至400℃的范围内。它们在40℃下的运动粘度(ASTM D445)可适当地为1.5至4.5mm2/s。
此类工业瓦斯油将含有基础燃料，所述基础燃料可包括燃料馏分，例如在传统精炼工艺中获得的煤油或瓦斯油馏分，所述传统精炼工艺将原油原料提炼为有用的产物。优选地，此类馏分含有碳数范围为5-40，更优选为5-31，再更优选为6-25，最优选为9-25的组分，并且此类馏分在15℃下的密度为650-950kg/m3，在20℃下的运动粘度为1-80mm2/s，且沸点范围为150-400℃。任选地，非矿物油基燃料，例如生物燃料或费-托衍生燃料(FischerTropsch derived fuel),也可以形成燃料组合物或存在于燃料组合物中。
石油衍生的瓦斯油,例如通过精炼和任选地(加氢)加工原油来源获得的石油衍生的瓦斯油,可以掺入柴油燃料组合物中。它可以是从此类精炼工艺获得的单一瓦斯油流，或者是在精炼工艺中通过不同加工途径获得的几种瓦斯油馏分的掺合物。此类瓦斯油馏分的实例是直馏瓦斯油、真空瓦斯油、在热裂化工艺中获得的瓦斯油、在流化催化裂化单元中获得的轻质循环油和重质循环油、以及从加氢裂化器单元获得的瓦斯油。任选地，石油衍生的瓦斯油可以包括一些石油衍生的煤油馏分。可以在加氢脱硫(HDS)单元中加工此类瓦斯油，以将其硫含量降低至适合包含在柴油燃料组合物中的水平。这往往还会降低例如含氧或含氮物质之类其它极性物质的含量。在某些情况下，燃料组合物将包含通过分裂重质烃获得的一种或多种裂化产物。
柴油燃料组合物中使用的费-托衍生燃料的量可以为整个柴油燃料组合物的0.5至100体积％，优选为5至75体积％。可能希望组合物含有10体积％或更高，更优选20体积％或更高，再更优选30体积％或更高的费-托衍生燃料。组合物特别优选含有30至75体积％，特别是30或70体积％的费-托衍生燃料。燃料组合物的其余部分由一种或多种其它燃料组成。
如果工业瓦斯油组合物中存在费-托衍生燃料组分，则该组合物可以包括大于50重量％，更优选大于70重量％的费-托衍生燃料组分。费-托燃料可通过将气体、生物质或煤转化为液体(XtL)，特别是通过将气体转化为液体(GtL)，或将生物质转化为液体(BtL)来获得。根据本发明，任何形式的费-托衍生燃料组分都可用作基础燃料。此类费-托衍生燃料组分是中间馏分燃料范围的任何馏分，其可以从(加氢裂化的)费-托合成产物分离。典型的馏分将在石脑油、煤油或瓦斯油范围内沸腾。优选地，使用在煤油或瓦斯油范围内沸腾的费-托产物，因为这些产物在例如家庭使用环境中更易于处理。此类产物将适当地包括大于90重量％的馏分，其沸点在160与400℃之间，优选为370℃。费-托衍生的煤油和瓦斯油的实例在EP A 0583836、WO A 97/14768、WO A 97/14769、WO A 00/11116、WO A 00/11117、WO A01/83406、WO A 01/83648、WO A 01/83647、WO A 01/83641、WO A 00/20535、WO A 00/20534、EP A 1101813、US A 5766274、US A 5378348、US A 5888376和US A 6204426中有描述。
费-托产物将适当地含有大于80重量％并且更适当地大于95重量％的异构烷烃和正构烷烃以及小于1重量％的芳香族化合物，其余为环烷烃化合物。硫和氮的含量将非常低，并且通常低于此类化合物的检测限。因此，含有费-托产物的燃料组合物的硫含量可能非常低。
燃料组合物优选含有不超过5000ppmw的硫，更优选不超过500ppmw，或不超过350ppmw，或不超过150ppmw，或不超过100ppmw，或不超过50ppmw，或最优选不超过10ppmw的硫。
在本发明的一些实施例中，基础燃料可以是或含有另一种所谓的“生物柴油”燃料组分，例如植物油、氢化植物油或植物油衍生物(例如脂肪酸酯，特别是脂肪酸甲酯(FAME))或另一种含氧化合物，例如酸、酮或酯。此类组分不必是生物来源的。在燃料组合物含有生物柴油组分的情况下，生物柴油组分的存在量可为至多100％，例如在1％与99％w/w之间，在2％与80％w/w之间，在2％与50％w/w之间，在3％与40％w/w之间，在4％与30％w/w之间或在5％与20％w/w之间。在一个实施例中，生物柴油组分可以是FAME。
本文所述的发泡剂可用于提高燃料组合物的十六烷值。如本文所用，十六烷值的“提高”包括相较于先前在相同或等效条件下测量的十六烷值的任何程度的提高。因此，所述提高是与在掺入提高(或改善)十六烷值的组分或添加剂之前相同燃料组合物的十六烷值适当地相比较。或者，十六烷值提高可以与不包含本发明的十六烷值增强剂且其它方面类似的燃料组合物(或批料或相同燃料组合物)相比较来测量。或者，可以通过测量的可燃性相对于比较燃料的提高或测量的点火延迟相对于比较燃料的缩短，来推断燃料相对于比较燃料的十六烷值提高。
十六烷值的提高(或例如点火延迟的缩短)可以通过任何适当的方式，例如以提高或缩短百分比来测量和/或报告。举例来说，提高或缩短百分比可以是至少1％，例如至少2％(例如在0.05％的剂量水平下)。适当地，十六烷值的提高百分比或点火延迟的缩短百分比为至少5％、至少10％。然而，应理解，取决于被认为重要的其它因素，例如可用性、成本、安全性等，十六烷值或点火延迟的任何可测量的改进都可以提供有价值的优势。
使用本发明的燃料组合物的发动机可以是任何合适的发动机。因此，在燃料是柴油或生物柴油燃料组合物的情况下，发动机是柴油或压燃式发动机。同样，如果使用相同或等效的发动机来测量在存在和不存在十六烷值提高组分下的燃料经济性，则可以使用任何类型的柴油发动机，例如涡轮增压柴油发动机。类似地，本发明适用于任何车辆中的发动机。通常，本发明的十六烷值改进剂适用于众多发动机工作条件。
组合物的其余部分通常由一种或多种汽车用基础燃料和任选地一种或多种燃料添加剂组成，例如下面将更详细描述。
根据本发明制备的柴油燃料组合物中存在的十六烷值增强剂、燃料组分和任何其它组分或添加剂的相对比例还可以取决于其它所需性质，例如密度、排放性能和粘度。
因此，除本文所述的发泡剂外，根据本发明制备的柴油燃料组合物还可包括一种或多种常规类型的柴油燃料组分。它可以例如包含较大比例的柴油基础燃料，例如下面描述的类型的柴油基础燃料。在上下文中，“较大比例”是指以整个组合物计至少50％w/w，并且通常至少75％w/w，更适当地为至少80％w/w或甚至是至少85％w/w。在一些情况下，燃料组合物中至少90％w/w或至少95％w/w由柴油基础燃料组成。此外，在一些情况下，燃料组合物中至少95％w/w或至少99.99％w/w由柴油基础燃料组成。
此类燃料通常适用于间接或直接喷射型压燃式(柴油)内燃机。
由实施本发明得到的汽车用柴油燃料组合物也适当地在这些通用规格的范围内。因此，它将通常符合适用的当前标准规格，例如EN 590(用于欧洲)或ASTM D975(用于美国)。举例来说，燃料组合物在15℃下的密度可以为0.82至0.845g/cm3；T95沸点(ASTM D86)为360℃或更低；十六烷值(ASTM D613)为45或更高；在40℃下的运动粘度(ASTM D445)为2至4.5mm2/s；硫含量(ASTM D2622)为50mg/kg或更低；和/或多环芳香烃(PAH)含量(IP391(mod))低于11％w/w。但相关规格可能因国家/地区和年份而异，并且可能取决于燃料组合物的预期用途。
具体地说，其十六烷值测量值将优选为40至70。本发明适当地产生十六烷值(IP498)为40或更高，更优选为41、42、43或44或更高的燃料组合物。
此外，根据本发明制备的燃料组合物或用于这种组合物中的基础燃料可含有一种或多种燃料添加剂，或者可不含添加剂。如果包含添加剂(例如在精炼时加入燃料中)，则其可含有少量的一种或多种添加剂。选定的实例或合适的添加剂包含(但不限于)：抗静电剂；管道减阻剂；助流剂(例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物或丙烯酸酯/马来酸酐共聚物)；润滑性增强添加剂(例如酯类和酸类添加剂)；粘度改进添加剂或粘度调节剂(例如苯乙烯类共聚物、沸石和高粘度燃料或油衍生物)；除雾器(例如烷氧基化苯酚甲醛聚合物)；消泡剂(例如聚醚改性的聚硅氧烷)；防锈剂(例如四丙烯基琥珀酸的丙烷-1,2-二醇半酯，或琥珀酸衍生物的多元醇酯)；腐蚀抑制剂；再香剂；抗磨添加剂；抗氧化剂(酚类，例如2,6-二叔丁基苯酚)；金属减活剂；燃烧促进剂；静电消散添加剂；冷流改进剂(例如甘油单油酸酯、己二酸二异癸酯)；抗氧化剂；和蜡浆防沉剂。组合物可以例如含有清洁剂。含清洁剂的柴油燃料添加剂是已知且可商购的。加入柴油燃料中的此类添加剂可以是旨在减少、去除或减慢发动机沉积物累积的水平。在一些实施例中，燃料组合物含有消泡剂，更优选地消泡剂与防锈剂和/或腐蚀抑制剂和/或润滑性增强添加剂的组合可能是有利的。
在组合物含有此类添加剂(本文所述发泡剂和/或助溶剂除外)的情况下，除含有发泡剂外，其还适当含有较小比例(例如1％w/w或更低、0.5％w/w或更低、0.2％w/w或更低)的一种或多种其它燃料添加剂。除非另有说明，否则燃料组合物中每种此类其它添加剂组分(活性物质)浓度可为至多10000ppmw，例如在0.1-1000ppmw的范围内；且有利地为0.1-300ppmw，例如为0.1-150ppmw。
如果需要，可以将一种或多种添加剂组分，例如上面列出的那些，共混合(例如与适当稀释剂一起)于添加剂浓缩物中，并且然后，可以将添加剂浓缩物分散到基础燃料或燃料组合物中。在某些情况下，将本发明的十六烷值提高组分掺入这种添加剂调配物中可能是方便的。因此，在将本文所述的发泡剂掺入最终汽车用燃料组合物中之前，可以在一种或多种此类燃料组分中对发泡剂进行预先稀释。此类燃料添加剂混合物通常可以含有清洁剂，任选地连同上述其它组分，以及与柴油燃料相容的稀释剂，其可以是矿物油；溶剂，例如壳牌公司(Shell companies)以商标“SHELLSOL”出售的那些；极性溶剂，例如酯，尤其是醇(例如1-丁醇、己醇、2-乙基己醇、癸醇、异十三醇和醇混合物，例如壳牌公司以商标“LINEVOL”出售的那些，特别是LINEVOL 79醇，它是C7-9伯醇混合物，或可商购的C12-14醇混合物)。
燃料组合物中添加剂的总含量可以适当地在0与10000ppmw之间，且更适当地低于5000ppmw。
如本文所用，各组分的量(例如浓度，ppmw和％w/w)是活性物质的量，即不包括挥发性溶剂/稀释剂材料。
在一个实施例中，本发明涉及使用十六烷值增强组分/发泡剂调节燃料组合物的十六烷值，以实现所需的目标十六烷值。
汽车用燃料组合物的最大十六烷值通常可能受到相关法律和/或商业规格的限制，例如规定十六烷值为51的欧洲柴油燃料规格EN 590。因此，目前在欧洲使用的典型商用汽车用柴油燃料通常制造成具有约51的十六烷值。因此，本发明可涉及使用十六烷值增强添加剂/发泡剂处理其它标准规格柴油燃料组合物，以提高其十六烷值，从而改善燃料的可燃性，并由此减少发动机排放物并且甚至降低引入或打算引入十六烷值增强添加剂/发泡剂的发动机的燃料经济性。
适当地，十六烷值改进剂/发泡剂使燃料组合物的十六烷值提高至少2，优选至少3个十六烷值。因此，在其它实施例中，所得燃料的十六烷值在42与60之间，优选在43与60之间。
根据本发明制备的汽车用柴油燃料组合物将适当地符合适用的当前标准规格，例如EN 590(用于欧洲)或ASTM D-975(用于美国)。举例来说，整个燃料组合物在15℃下的密度可以为820至845kg/m3(ASTM D-4052或EN ISO 3675)；T95沸点(ASTM D-86或EN ISO3405)为360℃或更低；测量的十六烷值(ASTM D-613)为51或更高；VK 40(ASTM D-445或ENISO 3104)为2至4.5mm2/s；硫含量(ASTM D-2622或EN ISO 20846)为50mg/kg或更低；和/或多环芳香烃(PAH)含量(IP 391(mod))低于11％w/w。但是，相关的规格可能因国家/地区和年份而异，并且可能取决于燃料组合物的预期用途。
然而，应理解，根据本发明制备的柴油燃料组合物可含有性质在这些范围之外的燃料组分，因为总掺合物的性质可能常常与其个别成分的性质有显著不同。
根据本发明的一个方面，提供了本文所述的发泡剂在达到所得燃料组合物的所需十六烷值方面的用途。在一些实施例中，如本文中其它地方所述，在规定的一组或一系列发动机工作条件下达到或预期将达到所需的十六烷值。因此，本发明的优点在于，本文所述的发泡剂可适合于在所有发动机运转条件下、或在温和的发动机条件下、或在严格的发动机条件下，或在例如涡轮增压发动机之类要求苛刻的发动机下，缩短燃料组合物的燃烧延迟。
在操作压燃式发动机和/或由这种发动机提供动力的车辆时，以上论述的柴油燃料组合物被引入发动机的燃烧室中，并且然后使发动机运转(或操作)。
本文所述的发泡剂可用于改善燃烧，并因此改善在一系列发动机操作条件下的相关发动机因素，例如废气排放物和/或发动机沉积物。本文所述的发泡剂也可以用作汽油的添加剂。
为便于更好地理解本发明，下面给出一些实施例的某些方面的实例。决不应将以下实例理解为限制或限定本发明的整个范围。
说明性实施例
用满足EN590柴油燃料规格的B0柴油基础燃料(B0表示柴油基础燃料含有0％的生物燃料)制备实例1至4中的燃料掺合物。
实例1-4
将水杨酸戊酯(可从Zanos(英国)商购)掺入柴油基础燃料中。制备5g含0.5％水杨酸戊酯和基础燃料的掺合物溶液的程序如下：将0.025g水杨酸戊酯加入玻璃容器中的4.975g基础燃料中，并搅拌直至获得澄清的均质溶液(实例1)。
将草酸二乙酯(可从Akos商购)掺入柴油基础燃料中。制备5g含0.5％草酸二乙酯和基础燃料的掺合物溶液的程序如下：将0.025g草酸二乙酯加入玻璃容器中的4.975g基础燃料中，并搅拌直至获得澄清的均质溶液(实例2)。
将乙酸芳樟酯(可从Zanos(英国)商购)掺入柴油基础燃料中。制备5g含0.5％乙酸芳樟酯和基础燃料的掺合物溶液的程序如下：将0.025g乙酸芳樟酯加入玻璃容器中的4.975g基础燃料中，并搅拌直至获得澄清的均质溶液(实例3)。
将乙酸诺卜酯(可从Zanos(英国)商购)掺入柴油基础燃料中。制备5g含0.5％乙酸诺卜酯和基础燃料的掺合物溶液的程序如下：将0.025g乙酸诺卜酯加入玻璃容器中的4.975g基础燃料中，并搅拌直至获得澄清的均质溶液(实例4)。
比较实例1
将偶氮二羰基二哌啶(AZDP)(可从Sigma-Aldrich商购)掺入柴油基础燃料中。
制备5g含0.5％AZDP和基础燃料的掺合物溶液的程序如下：将0.025g AZDP加入玻璃容器中的4.975g基础燃料中，并搅拌直至获得澄清的均质溶液(比较实例1)。
根据R.Sedelmeyer,“N-乙烯基-2-吡咯烷酮在声悬浮液滴中的自由基聚合研究：从液滴到颗粒”,Wissenschaft&Technik Verlag(2016)ISBN 3896852558中描述的声悬浮测试方法，测量实例1-4和比较实例1的柴油燃料掺合物各自的蒸发速率。对上述参考文献中描述的测试方法的唯一改变是，实验在230℃下进行，并且每个实验重复至少十次。
声悬浮实验的结果示于下表1：
表1
Figure BDA0002729810360000151
Figure BDA0002729810360000161
Figure BDA0002729810360000171
表1中的实验数据以图形形式显示于图1、2、3和4中。
图1显示，与使用AZDP作为发泡剂获得的蒸发速率相比，添加水杨酸戊酯时柴油燃料的蒸发速率更大。
图2显示，与使用AZDP作为发泡剂获得的蒸发速率相比，添加草酸二乙酯时柴油燃料的蒸发速率更大。
图3显示，与使用AZDP作为发泡剂获得的蒸发速率相比，添加乙酸芳樟酯时柴油燃料的蒸发速率更大。
图4显示，与使用AZDP作为发泡剂获得的蒸发速率相比，添加乙酸诺卜酯时柴油燃料的蒸发速率更大。
总之，表2以及图1、2、3和4中的结果显示，水杨酸戊酯、草酸二乙酯、乙酸芳樟酯和乙酸诺卜酯对柴油基础燃料的蒸发速率的影响比AZDP大。

Claims (11)

1.一种发泡剂用于提高添加了所述发泡剂的柴油燃料组合物的蒸发速率的用途，其中所述发泡剂选自酯化合物、二氮烯化合物及其混合物。
2.根据权利要求1所述的用途，其中所述酯化合物选自水杨酸酯和乙酸酯及其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述酯化合物选自：水杨酸烷基酯，其中所述烷基是直链或支链的且含有1至18个碳原子；乙酸环烷基酯，其中所述环烷基含有6至18个碳原子；乙酸环烯基酯，其中所述环烯基含有6至18个碳原子；和乙酸烯基酯，其中所述烯基含有6至18个碳原子。
4.根据权利要求3所述的用途，其中所述酯化合物选自：水杨酸烷基酯，其中所述烷基是直链或支链的且含有4至12个碳原子；乙酸环烷基酯，其中所述环烷基含有8至12个碳原子；乙酸环烯基酯，其中所述环烯基含有8至12个碳原子；和乙酸烯基酯，其中所述烯基含有8至12个碳原子。
5.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述酯化合物选自水杨酸戊酯、水杨酸异戊酯、乙酸芳樟酯、乙酸诺卜酯、甲酸1-(3,3-二甲基环己基)乙酯及其混合物。
6.根据权利要求5所述的用途，其中所述酯化合物选自水杨酸戊酯、乙酸芳樟酯和乙酸诺卜酯及其混合物。
7.根据权利要求1所述的用途，其中所述酯化合物为草酸酯化合物。
8.根据权利要求7所述的用途，其中所述草酸酯化合物选自草酸二烷基酯。
9.根据权利要求8所述的用途，其中所述草酸二烷基酯为草酸二乙酯。
10.根据权利要求1所述的用途，其中所述二氮烯化合物选自叠氮基甲基苯、偶氮二甲酸二乙酯及其混合物。
11.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述发泡剂按所述柴油燃料组合物的重量计以0.001-5重量％范围内的水平存在于所述柴油燃料组合物中。
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