CN1659258A - 减少颗粒物排放的合成燃料及使用所述燃料和氧化催化剂操作压燃式发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种来源于F－T工艺的压燃式发动机燃料，所述的燃料通常具有随至少C9～C18烷烃碳数增加而增加的异构∶正构烷烃比例、小于0.05％m/m的硫及小于10质量％的芳烃。所述的燃料通过H+－NMR分析测定的每烷烃分子平均有大于0.9个烷基支链。本发明同样提供一种操作压燃式发动机以产生低颗粒排放物的方法，所述的方法包括在发动机中燃烧燃料和氧或者含氧气体。再进一步地，本发明提供一种改进用于压燃式发动机的氧化催化剂转换效率的方法，所述的方法包括在所述的氧化催化剂存在下，在氧或者含氧气体中燃烧所述的燃料。

Description

减少颗粒物排放的合成燃料及使用 所述燃料和氧化催化剂操作压燃式发动机的方法
发明领域
本发明一种合成压燃式发动机燃料，及制造所述燃料的方法，以及使用所述的燃料和氧化催化剂操作压燃式发动机的方法。
发明背景
已经表明国家以及联邦的管理机构公认燃料对柴油机排放的潜在影响，而且燃料规格目前成为排放控制法规的一部分。在U.S.以及在欧洲进行的研究作出结论微粒排放量通常是燃料硫含量、芳烃含量以及十六烷值的函数。因此，美国环境保护局已经对柴油硫含量设定了限制为0.05wt％，以及最低的十六烷值为40，将来预计对硫含量的限制甚至更严格。另外，加利福尼亚州已经设定芳烃含量最大值为10vol％。此外，对于车辆低排放，替代燃料开始发挥更多的作用。  因此，探索高效的、完全燃烧燃料，特别的具有低的微粒排放量仍然在进行中。
流行病学调查提出健康影响与悬浮颗粒物之间的关系。这些研究使发病率与颗粒物接触联系在一起。在许多领域研究继续进行以确定生物学机制，由此可解释所述的联系，但是至今仅是推测。已经确认肺对于50nm粒子的刺激有反应，但当相同材料为250nm被引入时，没有反应。这导致一种建议，即，有害的健康影响与极其细小的粒子部分有关，已经提升了对于粒子本身的潜在的健康影响的兴趣，而非粒子的任何的化学性质。因此，排放的纳米微粒的数量可能比粒子的组成更具有重要性。
通常，当粒子排放数量对对数座标绘图时，柴油机微粒排放具有双峰型粒度分布。第一个模式与累积形成的粒子相关，在尺寸范围为500～50nm之间具有峰值。这些粒子称为超细颗粒。第二峰值位于尺寸50～5nm之间，与由成核现象形成的粒子相关。在该粒度范围的粒子通常称为纳米微粒。进一步，区别细粒(或者PM2.5、直径＜2500nm)以及PM10(直径＜10,000nm)。
该累加态粒子占柴油机微粒排放量的大多数，而最大量的粒子在纳米粒子粒度范围。
关于微细粒子对健康影响的忧虑通过观察结果让人不安，现代的柴油机，尽管比老的发动机排放更少的粒子质量浓度，但事实上比所述的老的发动机排放更大的粒子数量浓度。排放的大多数粒子为纳米粒子粒度范围，已经提出这些粒子增加数量的理由是纳米微粒的成核和增加被存在的在累加态粒度范围的现有碳粒子抑制。因此，具有更高颗粒状物排放旧的发动机可表现更低的纳米粒子量排放。因为已经表明通过利用合成柴油比常规原油生产的柴油可导致更低的颗粒状物排放，使用这些燃料可能的是相同的机制导致了更高的粒子数量浓度。
令人惊奇的是，经广泛的研究，申请人目前已经开发出一种可导致比低硫原油获得的柴油具有较多纳米粒子排放数量组成的燃料。
发明内容
在本说明书中，无论什么时候使用该术语柴油，它是指包括任何的用于压燃式发动机(Cl发动机)的中间馏分。
根据本发明，提供一种来源于Fischer-Tropsch工艺的压燃式(CI)发动机燃料，所述的燃料通常具有随至少为C9～C18的烷烃碳数的增加而增加的异∶正烷烃比例、小于0.05％m/m的硫及小于10mass％的芳烃。
所述的Cl发动机，当燃烧所述的燃料时，排放的颗粒状物的最大数加权粒度分布每cm3小于1×108个粒子，为10nm～20nm之间。
所述的异∶正烷烃比通常随碳数至少为C9～C24烷烃的增加而增加。
所述排放的颗粒状物具有这样的粒径分布，其中与压燃式发动机中燃烧来源于原油的柴油排放相比，产生更少的纳米微粒。
该燃料可包含主要的支链烃，也就是说，≥50质量％的异构烷烃，通常＞55质量％，更通常为≥260质量％的异构烷烃。
异构烷烃与正构烷烃质量比例可为1∶1～4∶1，通常为3∶2～3∶1，通常为2∶1。
在一个实施方式中，该异构烷烃与正构烷烃质量比为21∶10。
该燃料可能是主要为C8～C24的物料。
该燃料可能主要为C9～C22。
该燃料可包括超过70质量％的C12以及更重的组分。
该燃料的平均碳数为13～19之间，通常为约15。
由H+-NMR测定分析，该燃料每烷烃分子具有平均起来超过0.9个烷基支链。
该燃料每烷烃分子具有超过1个烷基支链。
该燃料基本上没有含氧化合物，通常小于0.1％的氧。该燃料具有小于0.01％的氧，以及典型地小于0.005％的氧。
该燃料的十六烷值至少为55，通常至少为65。该燃料的十六烷值为74。
本发明进一步涉及一种柴油，当在正常燃烧状况下在压燃式发动机中燃烧时，与由低硫原油获得的柴油在相似条件下的燃烧相比，可减少超过70％的≤50nm粒度范围粒子的数量。
所述的减少在≤30nm范围更大。
该燃料的特征如以下表1所述：
表1：该合成柴油的组成以及特征
    性质     数值
    比重，60°F     0.765
    氮     ppm     ＜1
    硫     ppm     ＜1
  始凝点(雾点)     ℃     -18
    十六烷值     74.8
    总芳烃量     wt％     ＜1.0
    GC-MS分析
    烷烃，wt％     wt％     100
  烷烃异构/正构比     Mass     2.1
    烯烃，wt％     wt％     0
物料百分数C12-C24     Mass     80.7
    平均碳数     15.2
  烷基支链/分子     1.0
 蒸馏(D-86，vol％)
    IBP     ℃     169
    10     ℃     187
    50     ℃     251
    90     ℃     312
    FBP     ℃     329
该燃料的支化特征总结在以下表2中：
表2：低排放柴油支链的特征
                    烷烃 异构/正构烷烃比
  正构烷烃％   异构烷烃％     总量
    C9     2.96     0.00     2.96     -
    C10     3.59     4.24     7.83     1.18
    C11     3.80     4.65     8.45     1.22
    C12     3.65     4.77     8.42     1.31
    C13     3.41     5.34     8.75     1.57
    C14     3.00     5.34     8.34     1.78
    C15     2.61     5.56     8.17     2.13
    C16     2.33     8.65     10.98     3.71
    C17     1.99     5.74     7.72     2.89
    C18     1.51     6.11     7.62     4.04
    C19     1.60     5.98     7.58     3.73
    C20     1.18     5.35     6.53     4.52
    C21     0.58     3.82     4.41     6.54
    C22     0.22     2.00     2.23     8.94
根据本发明的另外的方面，提供一种改进用于压燃式发动机中氧化催化剂的转换效率，所述的方法包括在所述的氧化催化剂以及氧或者含氧气体存在下，在该压燃式发动机中燃烧如上所述的压燃式发动机燃料。
该方法可包括在空载以及低的发动机载荷下操作该压燃式发动机。
该压燃式发动机燃料可为合成的F-T衍生燃料，其也是一种GTL柴油。
根据本发明的一个另外的方面，提供一种操作产生低的微粒排放量的压燃式(CI)发动机的方法，所述的方法包括在Cl发动机中，在氧或者含氧气体存在下燃烧基本上如上所述的发动机燃料。
所述的Cl发动机，当燃烧所述的燃料时，排放颗粒状物的最大数量的加权粒度分布每cm3小于1×108个粒子，为10nm～20nm之间。
所述排放的颗粒状物具有这样的粒径分布，其中与压燃式发动机中燃烧来源于原油的柴油排放相比，产生更少的纳米微粒。
本发明实施方式的描述
参考附图1，通过仅作为非限制性的实施例，说明本发明。
图1-FT操作工艺
FT操作工艺示意于附图1中。合成气(syngas)、氢以及一氧化碳的混合物进入该FT反应器1，其中通过FT工艺合成气转变为碳氢化合物。
轻的FT馏分在管线7中回收，可以或者可能不通过分馏塔2以及加氢处理装置3。加氢处理装置的产物9(9a)在分馏塔4分离，或者做为选择，与加氢裂化装置5的产物16混合送到共用的分馏塔6。
蜡样的FT馏分在管线13中回收并送到加氢裂化装置5。如果考虑分馏2，那么塔底馏分12还被送到加氢裂化装置5。产物16自己单独地或者与轻馏分9a一起混合在分馏塔6中进行分离。
取决于工艺方案，轻的产物馏分石脑油19可以从分馏塔6得到，或者通过共混等量馏分的10和17得到。这是C5-160℃馏分用作石脑油。
以同样的方式从分馏塔6，或者通过共混等量的馏分11和18得到稍微重的馏分，即中间馏分，合成柴油机20。该馏分被回收作为150-370℃馏分用于柴油机。
来自分馏塔6重的未转化的物料21被循环到加氢裂化装置5以使其转化。做为选择，该残渣可能被用来生产合成润滑油基。少量的C1～C4气体还可在分馏塔6中分离。
图1中描述的FT操作工艺可与许多装置结合。申请人认为这些是本领域已知的工艺合成最佳化的操作。
使用低排放柴油实施例
使用本发明的燃料进行的试验：
实施例1：粒子排放数量
为比较粒子排放数量和粒径分布的目的，经US环境保护局批准的用于公路使用的市场上可买到的、低硫柴油，用作标准燃料。两个试验燃料的重要的特征列于表3中。
表3：试验燃料的分析
    性质     试验方法   参考低硫柴油     合成柴油
    比重，60°F     ASTM D4052     0.8705     0.7647
   动力粘度，40℃(cSt)     ASTM D445     3.199     2.007
   闪点(℃)     ASTM D93     82     60
   始凝点(℃)     ASTM D2500     -19     -18
   总硫(ppm)     ASTM D2622     404     ＜1
   蒸馏(℃)     ASTM D86
    IBP     196     169
    10％     223     187
    50％     273     251
    90％     330     312
    FBP     359     329
    十六烷值     ASTM D613     41.5     74.8
   总芳烃(wt％)     ASTM D5186     38.4     ＜1.0
  根据GS-MS分析作为含氧化合物的氧(ppm)     ＜6
 作为C12-C24伯醇的氧(ppm)     ＜6
 作为C7-C12伯醇的氧(ppm)     ＜6
使用两个试验发动机，一个重载柴油机和一个轿车发动机测定废气粒子数量的排放量和粒径分布。
该重载柴油机是改进的符合1998 US排放水平的CaterpiliarTM模型C12。该发动机是一个6汽缸、12升、涡轮增压的后冷却柴油机，在2100转/min时额定为312kW，在1200转/min时最大扭矩为2237Nm。一个5W-40的已经使用了40小时的合成润滑油，在试验中用于该发动机。
轿车发动机是1999的VolkswagenTM TDI柴油机。该发动机是一个4汽缸、1.9升、涡轮增压的充气冷却柴油机，额定为66kW。该标准的氧化催化剂形式的废气后处理设备，适合于该试验。一种5W-40合成润滑油，其在该发动机中开始试验时大约运转125小时，用于该试验的发动机。
试验发动机被彻底地升温，并在稳态条件下进行操作，同时进行测量。该重载发动机在四个不同的速度和负载设置下测试，而轿车发动机在五个不同的速度和负载设置下测试。用于两个发动机速度和负载的设置列于表4中。对于每一燃料，对于三个连续作业日每天测量一套数据，平均该结果以得到每一模式的最终尺寸分布。为说明该目的，通过平均每一个测试方式得到的尺寸分布然后得到每一发动机和燃料的单一复合的粒径分布。
表4：发动机试验方式
  模式序号             重载发动机            轿车发动机
 速度(rev/min)   负载(Nm)  速度(rev/min)   负载(Nm)
    1     1700     569     2620     72
    2     1400     366     2500     152
    3     1200     814     1900     101
    4     800     空载     1400     40
    5     -      -     1200     空载
在该废气中的粒度分布通过微稀释装置、扫描流动性粒子筛分器(SMPS)和浓缩粒子计数器(CPC)进行测定。在直径范围为7～300nm，以4-分钟(2分钟向上、2分钟向下)扫描时间，SMPS测量粒子的导电流动性直径，CPC测量粒子数量浓度。该粒子测量系统由中和器、流动性部分、TSI model 3010 CPC和计算机控制和数据获取系统组成。所述的稀释体系更详细地描述在Abdhul-Khalek，I.S.、Kittelson，D.B.和Brear，F.的SAE论文1999-01-1142，1999“The Influence of dilutionConditions on Diesel Exhaust Particle Size Distribution Measurements”，和Abdhul-Khalek，I.S.、Kittelson，D.B.和Brear，F的SAE论文1999-01-1142，1999“The Influence of dilution Conditions on Diesel ExhaustParticle Size Distribution Measurements”中。
微稀释通道预处理废气样品，之后样品进入SMPS。在用于这些试验的配置中，第一阶段的稀释温度保持为不变量，对于重型发动机试验大约40℃，对于轿车发动机试验为30℃。
设计两个阶段的空气喷射器废气稀释体系以改变在初级稀释阶段中的驻留时间，之后进行第二稀释。对于这些试验，在微稀释隧道中保持相对短的停留时间(0.8秒)。所述的废气进入浸于废气流中的取样针中，然后通过绝缘和被加热的不锈钢管短的部分以使样品温度和排气温度相等。样品管线的下游，具有流量孔道的喷射泵可提供第一阶段(初级)稀释。所述的喷射泵由压缩空气入口、样品进口(孔口位置)和一个出口组成。过滤并在276kPa(40psi)的压缩空气被用于驱动该喷射泵，所述的喷射泵也通过该孔口引出废气样品流。该空气然后与该废气样品混合提供初级稀释。该初级稀释率可在9∶1～12∶1之间改变。
设计第二稀释阶段以防止另外的颗粒生长，并提供在CPC测定范围之内稀释废气样品中最后粒子数量的浓度。过滤、207kPa(30psi)的压缩空气用于驱动该喷射泵，所述的喷射泵通过孔口从微稀释通道引出废气样品流。第二稀释率可在19∶1～22∶1之间改变。
对于重载发动机和轿车发动机，合成柴油和标准燃料的复合、数量加权粒度分布分别地显示于图2和3中。因为测定的粒子排放数量和大小的范围大，利用对数轴绘制图表。
能够看出，对于两个发动机，该标准燃料的粒度分布具有与众不同的双峰型粒度分布，而且存在成核模式和累加模式。还可见，对于两个发动机，与低硫参考柴油相比，合成柴油的尺寸范围低于大约30nm的大量粒子明显的少。因为大多数的粒子排放数量集中于该粒度范围，这样的结果是合成柴油比低硫柴油的总粒子排放数量也明显的低。这些发现总结在图4中，其显示出尺寸范围低于30nm、低于50nm以及低于300nm的积分粒子数量的比较。能够看出，对于两个发动机，这些不同尺寸分级的粒子排放数量减少大于65％。
Figure A0381320800161
图2：对于所述的Caterpillar C12重载柴油机，合成柴油以及低硫柴油的数量加权粒度分布
图3：对于VW Tdi轿车柴油发动机，合成柴油以及低硫柴油的数量加权粒度分布
Figure A0381320800163
图4：不同粒度范围粒子相对的积分粒子排放数量
规定的废气排放
为与规定的废气排放进行比较的目的，满足美国环境保护局要求的公路使用低硫柴油用作该试验的标准燃料。所述的标准燃料以及所述的合成柴油的重要的特征显示于表5中。
表5：试验燃料的性能
    性质     试验方法   参考低硫柴油     合成柴油
  15℃的密度(kg/l)     ASTM D4052     0.8457     0.7769
    蒸馏(℃)IBP10％50％90％FBP     ASTM D86 184214259312342 189209256331356
  40℃的粘度(cSt)     ASTM D445     2.35     2.43
    十六烷值     ASTM D613     40.3     ＞73.7
  总硫量(mass％)     ASTM D4294     0.022     0.001
 总芳烃量(mass％)多核芳烃量(mass％)     HPLC     42.789.39     0.470.03
    始凝点(℃)     ASTM D2500     -18     -29
    CFPP(℃)     IP 309     -21     -37
利用表6描述的柴油机测定规定的废气排放。该装置进行了改进并校准以符合1991美国排放标准。根据美国联邦政府法规的规则(CFR)，Title 40，Part 86，Subpart N中描述的EPA联邦试验方法(FTP)进行热启动瞬时排放试验。试验方法包括仪表设备以及样品系统校准、发动机性能检测、气态以及微粒排放量采样以及测量，和瞬时试验性能评价。所述测定的排放物包括未燃碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)以及颗粒物质(PM)。
对于每种燃料进行三次热启动试验，提供的结果代表所述的三次试验的平均值。利用所述的合成燃料得到试验中使用的瞬时转矩图，因此保证试验运行中对于两种燃料获得类似的峰值发动机载荷。
表6：1988 DDC 系列60发动机的特征
发动机构造 直列式6汽缸
位移 12.7立升(130mm内径，160mm冲程)
吸气 涡轮增压，中间冷却
额定功率 在1800rev/min261kW
额定扭距 在1200rev/min1830Nm
燃料喷射 直接喷射，电控制装置喷油嘴
瞬时循环限制 入口：4.0kPa排气口：9.5kPa
低空载速度 600rev/min
所述的排气污染试验的数值结果列于表7，以及所述的2种试验燃料的比较图示在图5中。
表7：瞬时热启动排气污梁试验的结果
    排放     热启动瞬时排放量(g/kWh)
    低硫柴油     合成柴油
    HC平均值     0.215     0.094
    标准偏差     0.011     0.006
    变化系数，％     5.1     6.4
    CO平均值     3.829     2.571
    标准偏差     0.100     0.042
    变化系数，％     2.6     1.6
    NOX平均值     7.050     5.081
    标准偏差     0.033     0.049
    变化系数，％     0.5     1.0
    PM平均值     0.277     0.217
    标准偏差     0.006     0.003
    变化系数，％     2.2     1.4
能够看出，相对于低硫柴油，所述的合成柴油产生明显更低的排放物。
Figure A0381320800191
图5：相对于低硫柴油，合成柴油规定的废气排放
实施例2：氧化催化剂性能试验
进行不同的废气排放试验以比较来源于原油的日本低硫柴油、GTL柴油和本发明的合成压燃式燃料。该试验集中在规定的碳氢化合物(HC)排放、一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)以及颗粒物质(PM)及二氧化碳(CO2)。所述的排气污染试验在日本重载车辆上进行，在汽车排气口安装或没有安装氧化催化剂的情况如下进行试验。
进行的排气污染试验的类型为重载发动机日本13模式稳态试验循环、模式2、5和8的东京试验循环及代表在东京内城区环境中遇到的交通阻塞模式的特殊试验循环。
被用于该试验所述合成柴油的性能是典型的通过低温F-T方法生产的，具有非常高的十六烷值(＞70)、极低的硫(＜1ppm)以及极低的芳烃含量(＜1％)。另外，用于该研究的GTL柴油机同样具有良好的自然冷却流动性质(CFPP＜-20℃)。使用的参考柴油的硫含量为29ppm、芳烃含量为21％以及十六烷值为57.5。试验燃料的性能显示于表8中。
表8：试验燃料的物理性质
性质 试验方法 GTL柴油 日本低硫柴油(50ppm硫的硫规格)
    原料     -     天燃气                原油＜1                    290.7680                 0.81852.335                  2.770-20                    -11-30                    -22.543.72                  43.2633.58                  35.4174.1                   57.579.8                   57.4159.5                  179.5183.5                  204.0214.0                  233.0248.5                  259.0282.0                  283.5314.0                  317.5324.0                  330.0334.0                  344.599.9                   78.70.0                    0.10.1                    21.20.1                    18.70.0                    2.30.0                    0.185.0                   86.114.9                   13.8＜3                    5
硫     ppm(mass)     JISK2541
15℃的密度 kg/l     JISK2249
30℃的粘度 mm2/s     JISK2283
始凝点 ℃     JISK2269
冷滤堵塞点 ℃     JISK2288
较低的燃烧热   MJ/kg     JISK2279
  MJ/l  @15℃  calculated
十六烷值     JISK2280
十六烷指数     JISK2280
蒸馏    IBP     ℃ JISK2254
   10％     ℃
   30％     ℃
   50％     ℃
   70％     ℃
   90％     ℃
   95％     ℃
   FBP     ℃
HPLC   饱和物     ％(mass)     JPI5S-49-97
  烯烃     ％(mass)
  总芳烃     ％(mass)
  1-芳烃     ％(mass)
  2-芳烃     ％(mass)
  +3-芳烃     ％(mass)
CHN含量     C     ％(mass)   ASTMD 5291
    H     ％(mass)
N      ppm(mass)
试验车辆的详细情况列于表9中，对于13模式试验的详细的排气污染试验周期列于表10，对于模式2、5以及8的东京试验循环示意于图6中。
表9：重载试验车辆
           车辆类型     卡车
            车型年     1998
    车重     Kg     2808
    等同惯量     Kg     6025
              发动机     直列式5汽缸
    位移     1     6.634
              压缩比     19.2∶1
            燃料喷射     D1，直列式喷射泵
              吸入     自然
    峰值功率     kW@r/min     125@2900
    峰值扭矩     Nm@r/min     450@1600
    低排放设备              EGR
          氧化催化剂
表10：重载发动机的日本13-模式稳态排气污染试验循环
    模式 速度(额定速度％) 负载(额定负载％)   权重因子
    1     空载      -     0.205
    2     40     20     0.037
    3     40     40     0.027
    4     空载      -     0.205
    5     60     20     0.029
    6     60     40     0.064
    7     80     40     0.041
    8     80     60     0.032
    9     60     60     0.077
    10     60     80     0.055
    11     60     95     0.049
    12     80     80     0.037
    13     60     5     0.142
图6：模式2、5以及8的东京排气污染试验循环
在试验在过程中，所述的废气在稀释通道用净化空气稀释，在25℃温度下以及50％相对湿度下提供。所述的废气测量系统(Horiba VETS-9000)包括废气分析仪(Horiba MEXA-9400F)、恒定体积取样器(CVS-120T)以及小体积进样器(LVS)。70mm直径的玻璃纤维过滤器(PallflexTX40HI20-WW)用于LVS的PM采样。
每一排气污染试验的结果列于表11、12、13及14中。能够看出，通常当与所述的日本低硫柴油相比时，GTL柴油的所有规定的排放物(HC、CO、NOx以及PM)更低。同样，每个表显示了所述的安装在汽车排气口的氧化催化剂的表观转化率效率。该定义为在有和没有安装所述的催化剂的情况如下，测定的排放水平的差，表示为没有安装所述的催化剂的排放水平的百分数。所述的氧化催化剂主要适于减少HC、CO以及PM排放物，因此没有指出NOx的转换效率。
能够看出，GTL柴油测定的HC和CO的转换效率比低硫柴油机测定的更高。对于模式8的东京试验循环，GTL燃料的PM的转换效率较低，但是对于其它的试验较高。所有试验的平均转换效率显示于表15中，其中能够看出，GTL柴油的HC、CO和PM的转换效率比日本低硫柴油机分别高29、27和3％。
表11：13-模式重载试验循环的结果
         氧化催化剂           无           有          转化效率
            燃料     LSD     GTL柴油     LSD     GTL柴油     LSD     GTL柴油
排放     THC   g/kWh     0.84     0.91     0.26     0.20     69％     78％
    CO   g/kWh     2.55     2.00     0.78     0.31     69％     85％
    NOX   g/kWh     4.93     4.21     4.64     4.07     -     -
    PM   g/kWh     0.17     0.14     0.14     0.11     18％     21％
表12：东京试验循环模式2的结果
         氧化催化剂           无           有         转化效率
             燃料   LSD   GTL柴油   LSD   GTL柴油     LSD     GTL柴油
排放     THC   g/kWh     0.59     0.37     0.24     0.08     59％     78％
    CO   g/kWh     1.73     1.09     1.35     0.41     22％     62％
    NOx   g/kWh     3.76     3.23     3.56     3.08     -     -
    PM   g/kWh     0.09     0.06     0.06     0.04     33％     33％
表13：东京试验循环模式5的结果
    氧化催化剂           无           有       转化效率
    燃料   LSD   GTL柴油   LSD   GTL柴油   LSD     GTL柴油
排放     THC    g/kWh     1.21     0.82     0.73     0.07     40％     91％
    CO    g/kWh     0.40     0.29     0.18     0.05     55％     83％
    NOX    g/kWh     2.61     2.22     2.45     2.12     -     -
    PM    g/kWh     0.07     0.05     0.05     0.03     29％     40％
表14：东京试验循环模式8的结果
    氧化催化剂          无     有     转化效率
    燃料    LSD   GTL柴油   LSD   GTL柴油   LSD   GTL柴油
排放     THC    g/kWh    1.21     0.82     0.73     0.07     31％     67％
    CO    g/kWh    0.4     0.29     0.18     0.05     64％     91％
    NOX    g/kWh    2.61     2.22     2.45     2.12     -      -
    PM    g/kWh    0.07     0.05     0.05     0.03     25％     20％
表15：CO、HC和PM的平均氧化催化剂转换效率
    燃料   LSD   GTL柴油
排放   THC   g/kWh   50％   79％
  CO   g/kWh   53％   80％
  PM   g/kWh   26％   29％
以下是用于以上所述实施例中的首字母缩写词和缩写词：
CHN：碳、氢和氮
CO：一氧化碳
CO2：二氧化碳
CVS：恒定体积取样器
DI：直接注入
DPF：柴油机微粒过滤器
EGR：废气再循环
FBP 最终的沸点
GTL：气体对液体
HC：未燃碳氢化合物
H/C 氢/碳比
HPLC：高压液相色谱
IBP：初沸点
IC：中间冷却的
LVS：低容量进样器
NOC：Nippon Oil Corporation
NOX：氮氧化物
PM：颗粒物质
ppm：每百万份
SOF：可溶有机馏份
SPD：淤浆相镏出液
TC：涡轮增压
THC：总的未燃碳氢化合物
没有把它们作为现有技术，以下论文引入本发明作为参考，就如本发明逐一地复制他们的全部，以有助于理解本发明和所述的例子：
1.Abdul-Khalek，I.，et al，″Diesel Exhaust Particle Size：Measurement Issues and Trends″.SAE Paper 980525，Society ofAutomotive Engineers，1998.
2.Schaberg，P.W.，et al，″Diesel Exhaust Emissions Using SasolSlurry Phase Distillate Process Fuels″.SAE Paper 972898，Society ofAutomotive Engineers，1997.
3.Khalek，I.，Kittelson，D.B.，and Brear，F.，″Nanoparticle Growthduring Dilution and Cooling of Diesel Exhaust：Experimental Investigationand Theoretical Assessment″.  SAE Paper 2000-01-0515，2000.
4.Abdhul-Khalek，I.S.，Kittelson，D.B.，and Brear，F.，″The Influenceof Dilution Conditions on Diesel Exhaust Particle Size DistributionMeasurements″.SAE Paper 1999-01-1142，1999.
5.Abdhul-Khalek，I.S.，Kittelson，D.B.，and Brear，F.，″The Influenceof Dilution Conditions on Diesel Exhaust Particle Size DistributionMeasurements″.SAE Paper 1999-01-1142，1999.
6.Schaberg，P.W.，Myburgh，I.S.，Botha，J.J.，Roets，P.N.J.，Voljoen，C.L.，Dancuart，L.P.，and Starr，M.E.，″Diesel Exhaust Emissions UsingSasol Slurry Phase Distillate Process Fuels″.SAE Paper 972898，1997.

Claims (30)

1.一种来源于F-T工艺的压燃式(CI)发动机燃料，所述的燃料通常具有随至少C9～C18烷烃碳数的递增而递增的异：正烷烃比、小于0.05％m/m的硫及小于10质量％的芳烃。
2.如权利要求1的压燃式发动机，所述的燃料由H+-NMR分析测定的每烷烃分子平均具有大于0.9个烷基支链。
3.如权利要求2的压燃式发动机，其中所述的燃料每烷烃分子具有大于1个烷基支链。
4.如权利要求1～3任一的压燃式发动机燃料，其中所述的异：正烷烃比例通常随至少C9～C24烷烃碳数的增加而增加。
5.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，所述的燃料包含≥50质量％的异构烷烃。
6.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，所述的燃料包含＞55质量％的异构烷烃。
7.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，所述的燃料包含≥60质量％的异构烷烃。
8.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中异构烷烃与正构烷烃质量比例为1∶1～4∶1。
9.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中异构烷烃与正构烷烃质量比例为3∶2～3∶1。
10.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中异构烷烃与正构烷烃质量比例是21∶10。
11.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料主要的是C8～C24物料。
12.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料主要的是C9～C22物料。
13.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料包含超过70质量％的C12和重的组分。
14.如权利要求13要求的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料的平均碳数为13～19。
15.如权利要求14要求的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料的平均碳数为约15。
16.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料基本上没有含氧化合物，具有小于0.1％的氧。
17.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料基本上没有含氧化合物，具有小于0.005％的氧。
18.如前述权利要求任一的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料的十六烷值至少为55。
19.如权利要求18要求的压燃式发动机燃料，其中所述的燃料的十六烷值至少为65。
20.一种改进用于压燃式发动机的氧化催化剂转换效率的方法，所述的方法包括在所述的氧化催化剂存在下，在氧或者含氧气体中，在压燃式发动机中燃烧如权利要求1～19任一的压燃式发动机燃料。
21.如权利要求20要求的方法，所述的方法包括在空载和低发动机载荷下操作所述的压燃式发动机。
22.如权利要求20或者21的方法，其中所述的压燃式发动机燃料是GTL柴油。
23.一种操作压燃式(CI)发动机产生低颗粒排放的方法，所述的方法包括在C1发动机中，燃烧如权利要求1～19任一的压燃式发动机燃料及氧或者含氧气体。
24.如权利要求23要求的方法，其中所述的C1发动机，当燃烧所述的燃料时，排放的颗粒状物加权粒度分布的最大值为每cm3小于1×108个粒子，粒子大小为10nm～20nm之间。
25.如权利要求23或者24要求的方法，其中所述排放的颗粒状物具有这样的粒度分布，其中与在压燃式发动机中当燃烧来源于原油的柴油相比时排出的微粒中，纳米微粒更少。
26.如权利要求23～25任一的方法，其中所述的排放物，当在相似条件下与燃烧低硫原油得到的柴油相比时，≤50nm粒度范围的颗粒状物数量减少超过70％。
27.如权利要求26的方法，其中所述的减少在≤30nm的范围更大。
28.如权利要求1的压燃式发动机燃料，基本上如本发明描述和说明。
29.如权利要求20或者23要求的方法，基本上如本发明描述和说明。
30.一种新式的压燃式发动机燃料或者一种新方法，基本上如本发明描述。
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