ES2275445A1 - Combustible diesel con bajo contenido de azufre y combustible para turbinas de aviacion. - Google Patents
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Abstract
Proceso para la producción de un combustible diesel con bajo contenido de azufre y un combustible para turbinas de aviación bajo en emisiones en hollín a partir de un material del método Fischer-Tropsh (LTFT) de baja temperatura mediante el fraccionamiento del material del método Fischer-Tropsch (LTFT) de baja temperatura en una fracción de queroseno ligero y una fracción de combustible diesel más pesado en una proporción volumétrica entre 1:2 y 5:4, y combustibles diesel y para aviación producidos por dicho proceso.
Description
Combustible diesel con bajo contenido de azufre
y combustible para turbinas de aviación.
La Invención se refiere a un combustible diesel
de bajo contenido de azufre y a un combustible de aviación y a una
mezcla para el combustible de aviación.
En esta descripción se hará referencia al
proceso Fischer-Tropsch de Baja Temperatura (LTFT).
Este proceso LTFT es un proceso bien conocido en el que se hacen
reaccionar monóxido de carbono e hidrógeno sobre un catalizador de
hierro, cobalto, níquel o rutenio para producir una mezcla de
hidrocarburos de cadena recta o ramificada comprendidos entre el
metano y las ceras y pequeñas cantidades de productos oxigenados.
Este proceso de síntesis de hidrocarburos se basa en la reacción de
Fischer-Tropsch:
2H_{2} + CO \rightarrow
\sim[CH_{2}]\sim + H_{2}O en la que
\sim[CH_{2}]\sim es el componente o "bloque
básico" de las moléculas de productos de hidrocarburos.
El proceso LTFT se utiliza industrialmente para
convertir gas de síntesis, que se puede derivar de carbón, gas
natural, biomasa o aceites pesados, en hidrocarburos comprendidos
desde el metano hasta especies con pesos moleculares por encima de
1400. Si bien el término procedimiento gas a líquido (GTL) se
refiere a esquemas basados en gas natural, es decir, metano, para
obtener el gas de síntesis, la calidad de los productos sintéticos
es esencialmente la misma una vez que se han definido las
condiciones de síntesis y la elaboración del producto.
Si bien los productos principales son materiales
parafínicos lineales, otras especies, tales como parafinas
ramificadas, olefinas y componentes oxigenados, pueden formar parte
de la gama de productos. La gama de productos exacta depende de la
configuración del reactor, condiciones operativas y catalizador
utilizado, tal como es evidente de artículos tales como Catal.
Rev.-Sci. Eng., 23 (1&2), 265-278 (1981) o
Hydroc. Proc. 8, 121-124 (1982).
Los reactores preferentes para la producción de
hidrocarburos más pesados son reactores con lecho de emulsión o
lecho tubular fijo, mientras que las condiciones operativas se
encuentran preferentemente en una gama de
160-280ºC, en algunos casos de
210-260ºC y 18-50 bar, en algunos
casos preferentemente entre 20-30 bar.
El catalizador puede comprender metales activos
tales como hierro, cobalto, níquel o rutenio. Si bien cada
catalizador proporcionará su gama de productos única, en todos los
casos la gama de productos obtenida contiene algunos materiales de
cera, altamente parafínicos, que necesitan ser aumentados de
calidad para ser productos utilizables. Los productos LTFT pueden
ser hidroconvertidos en una gama de productos finales, tales como
destilados medios, nafta, disolventes, bases para aceites
lubrificantes, etc. Esta hidroconversión, que usualmente consiste
en una serie de procesos tales como hidrocracking, hidrotratamiento
y destilación, puede ser designada como proceso de preparación de
productos LTFT. Típicamente el proceso está configurado normalmente
de manera tal que solamente dos productos líquidos se transfieren
al almacenamiento. En la mayoría de casos una pequeña cantidad de
hidrocarburos ligeros que contienen hasta cuatro átomos de carbono
es también coproducida. La calidad típica de los productos líquidos
LTFT se indica en la Tabla 1.
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siguiente)
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El solicitante ha observado que existe la
necesidad de utilizar combustible LTFT incluyendo combustible GTL
directamente, sin mezclar con materiales de craquización, como
combustible intercambiable con combustibles diesel
convencionales.
El combustible de aviación semisintético ha sido
aprobado en 1999 según las especificaciones de la British Aviation
Turbine Fuel Defence Standard 91-91 (DEF STAN
91-91).
Por lo tanto, se ha observado que existe la
necesidad de un combustible sintético que cumpla o supere las
normas antes indicadas y que permita la utilización de productos
LTFT, incluyendo productos GTL o componentes de los mismos en la
industria de la aviación como combustibles y/o como materiales de
mezcla para combustibles.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención
se da a conocer un procedimiento para producción de un combustible
diesel sintético bajo en azufre y un combustible de aviación a
partir de un material obtenido por el procedimiento
Fischer-Tropsch de Baja Temperatura (LTFT),
incluyendo dicho proceso el fraccionamiento de material
Fischer-Tropsch de Baja Temperatura en una fracción
de queroseno ligero utilizable como combustible de aviación y/o
material de mezcla para combustible de aviación y una fracción
diesel más pesada utilizable como combustible diesel sintético bajo
en azufre y/o material para mezcla de combustible diesel,
cumpliendo dichas fracciones sustancialmente con las
especificaciones de los combustibles diesel y los combustibles de
aviación.
De manera sorprendente, el combustible diesel
cumple la especificación de lubricidad sin utilización de
aditivos, aunque es altamente hidrogenado. Usualmente los técnicos
en la materia esperarían que un combustible altamente hidrogenado
necesitara mejoradores de la lubricidad.
Éste ha sido identificado como un método para
incrementar la densidad de energía del combustible LTFT y asimismo
cumplir con las características de flujo en frío (CFPP - prueba de
punto de taponamiento de filtros en frío) y especificaciones de
lubricidad, produciendo al mismo tiempo una fracción de queroseno
más ligero que es utilizable para mezclar con un material de mezcla
derivado de petróleo crudo para producir un combustible de aviación
semisintético o directamente como combustible de aviación
sintético.
El proceso incluye el fraccionamiento y
eliminación de un mínimo de 33% en volumen del material LTFT para
formar dicho combustible de aviación o material de mezcla que
tiene un punto de ebullición final de 270ºC aproximadamente.
De modo típico, el proceso comprende el
fraccionamiento y eliminación de 45% en volumen o incluso 55% en
volumen del material.
La fracción de queroseno ligero puede ser
cortada para cumplir con el punto de congelación de -47ºC del
combustible Jet A-1 con un punto de corte de 270ºC.
Nuevamente las características de lubricidad medidas con la bola en
el evaluador de lubricidad de cilindro (BOCLE) de la fracción de
queroseno se encontraba por encima de los valores esperados.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se da a conocer un combustible sintético bajo en azufre
o material de mezcla para un combustible bajo en azufre, poseyendo
dicho combustible o material para mezcla las siguientes
propiedades:
- -
- hidrógeno desde 13% másico a 17% másico;
- -
- proporción de masa iso:n-parafinas de 2 a 5;
- -
- menos de 0,1% m/m aromáticos;
- -
- CFPP según IP309 inferior a -5ºC;
- -
- densidad @20ºC mínima de 0,780 kg/l; y
- -
- contenido total de oxígeno menor de 80 ppm.
De manera típica, la proporción de masa iso:n
parafinas tiene un valor comprendido entre 3 y 4.
La proporción de masa de iso:n parafinas puede
ser 3,7.
El hidrógeno puede encontrarse en
aproximadamente un 15% másico del combustible o material de
mezcla.
Típicamente el CFPP es inferior a -9ºC.
De modo sorprendente el combustible cumple la
especificación de lubricidad sin utilización de aditivos, aunque es
altamente hidrogenado.
De manera ventajosa, el comportamiento en la
emisión no quedó afectado de manera adversa en comparación con un
combustible bajo en azufre derivado de un crudo, aunque sus
extremos más ligeros se eliminan.
El material de mezcla o combustible puede ser
una fracción diesel LTFT.
El material de mezcla puede tener una viscosidad
@40ºC superior a 2cSt.
El combustible o material de mezcla puede tener
un punto final de ebullición superior a 330ºC, típicamente de unos
340ºC aproximadamente.
El combustible o material de mezcla puede tener
un IBP superior a 200ºC, típicamente superior a 250ºC y en algunas
realizaciones superior a 265ºC.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención
se da a conocer un combustible sintético de aviación o material de
mezcla para combustible para un combustible de aviación
semisintético, cuyo material de mezcla tiene las siguientes
características:
- -
- de 13% a 17% másico de hidrógeno;
- -
- relación másica iso:n-parafinas de 0,5 a 3;
- -
- marca de desgaste ("wear scar") de lubricidad BOCLE menor de 0,85 mm;
- -
- oxígeno en forma de oxigenados menor de 50 ppm; del cual
- -
- oxígeno como alcoholes primarios C7-C12 menos de 50 ppm; y
- -
- oxígeno como alcoholes primarios C12-C24 menos de 50 ppm.
El oxígeno en forma de oxigenados puede
encontrarse en una cantidad menor de 10 ppm aproximadamente.
El oxígeno en forma de alcoholes primarios
C7-C12 puede ser menor de 10 ppm
aproximadamente.
El oxígeno en forma de alcoholes primarios
C12-C14 puede ser menor de 10 ppm
aproximadamente.
El combustible de aviación sintético o material
para mezcla de combustible puede tener menos de 0,1% m/m de
aromáticos, de acuerdo con HPLC.
El combustible de aviación sintético o material
para mezcla de combustible puede tener un punto de humo superior a
50 mm.
El combustible de aviación sintético o material
para mezcla de combustible puede tener una densidad @20ºC de 0,75
kg/l aproximadamente.
El combustible de aviación sintético o material
de mezcla de combustible puede tener un punto de congelación
inferior a -47ºC.
De manera típica la proporción másica iso:n
parafinas está comprendida entre 1 y 2.
La proporción másica
iso:n-parafinas puede ser de 1,2 ó 1, 16.
El hidrógeno puede ser aproximadamente 15%
másico.
El material para mezclas puede ser utilizado
directamente como combustible de aviación sintético completo sin
mezclar con componentes de combustibles derivados de crudo de
petróleo.
El material de mezcla puede ser una fracción de
queroseno LTFT.
El material de mezcla puede tener una viscosidad
@-20ºC menor de 8cSt, de manera típica 4 cSt.
El material de mezcla puede tener un punto de
ebullición final de 200ºC, típicamente de unos 270ºC.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la
invención, se da a conocer un combustible semisintético de aviación
que incluye un material de mezcla, tal como se ha descrito
anteriormente, que tiene las siguientes características:
- -
- proporción iso:n-parafinas de 0,5 a 3;
- -
- punto de humo superior a 35 mm; y
- -
- como mínimo 8% m/m aromáticos.
El combustible de aviación semisintético puede
tener una densidad @15ºC mínima de 0,775 kg/l.
El combustible de aviación semisintético puede
tener un punto de humo superior a 50 mm.
El combustible de aviación semisintético puede
tener un punto de congelación inferior a -47ºC.
De manera típica la relación másica
iso:n-parafinas tiene valores comprendidos entre 1
y 2.
La relación másica iso:n parafinas puede ser de
1,8.
El material para mezclas puede tener una
viscosidad @-20ºC inferior a 8 cSt o incluso inferior a 4 cSt.
Con una mezcla de 50% en volumen de queroseno
LTFT y queroseno fuertemente hidrotratado y con eliminación de
azufre, derivado de crudo de petróleo, las exigencias de densidad
mínima y contenido de aromáticos según la American Society for
Testing and Material (ASTM D1655) y la British Aviation Turbine
Fuel Defence Standard 91-91 para Jet
A-1, se cumplieron.
Dado que el combustible LTFT se compone casi
solamente de parafinas normales e isoparafinas, se puede utilizar
una fracción de queroseno LTFT como componente de mezcla para
combustible de turbinas de aviación. La virtual ausencia de
aromáticos y naftenos de queroseno LTFT puede proporcionarle un
número de punto de humo muy bueno (es decir, produce muy poco
hollín).
De acuerdo con un quinto aspecto de la presente
invención, se da a conocer un combustible de aviación térmicamente
estable con baja tendencia a los depósitos en la combustión,
incluyendo dicho combustible uno o varios combustibles
seleccionados entre un combustible de aviación completamente
sintético, un combustible de aviación semisintético y un material
para mezcla de combustible de aviación sintético, tal como se ha
descrito anteriormente.
De manera típica, el combustible de aviación y
el material de mezcla tienen una estabilidad térmica de
calificación de depósitos en tubo a 260ºC menor de 1.
De manera típica, el combustible de aviación
tiene un depósito de Microequilibrio de Cristales de Cuarzo (QCM)
menor de 3 \mug/cm^{2}.
De manera más típica, el combustible de aviación
tiene un depósito QCM menor de 2 \mug/cm^{2} para una prueba 15
h QCM @140ºC sin añadidura de antioxidante.
De acuerdo con un sexto aspecto de la invención
se da a conocer un combustible de aviación de baja emisión de
hollín, cuyo combustible comprende uno o varios combustibles
seleccionados entre un combustible de aviación completamente
sintético, un combustible de aviación semisintético y un material
para mezcla con combustible de aviación sintético tal como se ha
descrito anteriormente.
De manera típica, el material para mezcla de
combustible de aviación tiene aproximadamente una reducción de 33%
en la densidad en número de partículas normalizada en condiciones
estables, más típicamente una reducción de 60% en condiciones
estables y 67% de reducción en la densidad en número de partículas
normalizada en condiciones de ralentí, más típicamente 83% de
reducción en condiciones de ralentí en comparación con un
combustible de aviación convencional típico.
Figura 1.- Muestra un gráfico de la distribución
de carbono de combustible diesel Sasol SPD^{TM};
Figura 2.- Muestra un gráfico de densidades de
combustible diesel Sasol SPD^{TM} para varios grados de
fraccionamiento;
Figura 3.- Muestra un gráfico de emisiones
combinadas HC;
Figura 4.- Muestra un gráfico de emisiones
combinadas CO;
Figura 5.- Muestra un gráfico de emisiones
combinadas NOx;
Figura 6.- Muestra un gráfico de emisiones
combinadas PM;
Figura 7.- Muestra un gráfico de emisiones
combinadas CO_{2};
Figura 8.- Muestra un gráfico del consumo de
combustible;
Figura 9.- Muestra un gráfico de las emisiones
de combustible diesel Sasol SPD^{TM} fracción pesada 55% en
volumen con respecto a EN590;
Figura 10.- Muestra un gráfico de las emisiones
del combustible diesel Sasol SPD^{TM} fracción pesada 55% en
volumen con respecto a combustible diesel de gama completa Sasol
SPD^{TM}; y
Figura 11.- Muestra un gráfico de los perfiles
de destilación de queroseno Kero Merox^{TM} con eliminación de
azufre, fracción de queroseno al 45% de Sasol SPD^{TM} y una
mezcla al 50% de los mismos.
La invención se describirá a continuación
haciendo referencia a realizaciones específicas que muestran la
invención, pero que no están destinadas a su limitación.
Se fraccionó combustible diesel Sasol Slurry
Phase Distillate^{TM} o combustible diesel Sasol SPDTM intentando
conseguir el cumplimiento de las características de punto de
congelación para Jet A-1 de -47ºC con un punto final
de ebullición de 270ºC. Las características del combustible diesel
resultante y las características del queroseno se muestran en la
Tabla 2 e incluyen densidad, viscosidad, pruebas de aparato
alternativo de alta frecuencia (HFRR) y prueba de lubricidad
(BOCLE) de evaluador de bola en cilindro y punto de taponamiento de
filtro en frío (CFPP) de combustible diesel y punto de congelación
del queroseno.
En la Tabla 2
El diesel Sasol SPD^{TM} es el diesel LTFT de
gama de destilación completa.
El diesel 1 Sasol SPD^{TM} es un diesel LTFT
de 45% fracción pesada.
El diesel 2 Sasol SPD^{TM} es un diesel LTFT
de 55% fracción pesada.
El queroseno 1 Sasol SPD^{TM} es una fracción
de queroseno LTFT con 55% de fracción ligera.
El queroseno 2 Sasol SPD^{TM} es una fracción
de queroseno LTFT con 45% de fracción ligera.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El 45% en volumen de fracción de combustible
diesel de fracción pesada tiene excelentes características para su
utilización como diesel Sasol SPD^{TM} limpio sin utilización de
aditivos.
Se permite una marca de desgaste máxima ("wear
scar") (WSD) de 460 \mum de acuerdo con las especificaciones
para el combustible diesel EN 590:1999. La lubricidad de la
fracción diesel Sasol SPD^{TM} con un contenido total de oxígeno
menor de 80 ppm aumentó considerablemente y cumple las exigencias
de especificación corrientes a causa de la mayor viscosidad de las
fracciones diesel, que mejoran la lubricación hidrodinámica sin
utilización de un mejorador de la lubricidad.
Los puntos de inflamación de las fracciones
diesel Sasol SPD^{TM} son elevadas a causa de su punto de
ebullición inicial más elevado, mientras que el perfil de flujo en
frío de la fracción diesel permaneció satisfactorio.
De acuerdo con la Espectrometría de Masas de
Cromatógrafo de Gas (GC MS) y Detección de Ionización por LLama en
Cromatógrafo de Gas (GC-FID) resulta que el diesel
Sasol SPD^{TM}, antes de fraccionamiento en queroseno y
combustible diesel, tiene una proporción de isoparafina con
respecto a parafina normal de 2,2:1 (veri figura 1). La fracción
pesada del 55% del combustible diesel tiene una proporción de
isoparafina a parafina normal de 3,71.
El fraccionamiento del combustible diesel Sasol
SPD^{TM} tiene como resultado un combustible diesel que tiene una
mayor densidad (ver figura 2) y densidad de energía que tiene como
resultado una mejor economía de combustible o más potencia. También
manifestó otros cambios después del fraccionamiento incluyendo una
mejora en su lubricidad, una viscosidad mucho mayor y mayor punto
de inflamación. Las satisfactorias características de flujo en frío
no disminuyeron notablemente, si bien la fracción diesel es mucho
más pesada.
Las emisiones del escape de un combustible
diesel Sasol SPD^{TM} de fracción pesada se compararon con las de
un combustible diesel Sasol SPDTM de gama de ebullición completa y
también un combustible diesel de referencia europea. Las pruebas
fueron realizadas utilizando un automóvil de turismo europeo de
último modelo. Se observó que el comportamiento de las emisiones no
quedaba afectado adversamente en comparación con el combustible
diesel convencional de acuerdo con las especificaciones de
combustibles actuales EN590, si bien los hidrocarburos no quemados,
monóxido de carbono y emisiones de materia en partículas se
deterioraron en comparación con el combustible diesel de gama de
ebullición completa Sasol SPD^{TM}. El mayor contenido de energía
volumétrica del combustible diesel Sasol SPD^{TM} de fracción
pesada resultó en una mejora del 2% del consumo medido de
combustible en comparación con el combustible diesel de gama de
ebullición completa Sasol SPD^{TM}.
- Modelo:
- 2002 BMW 320d sedan
- Peso prueba:
- 1.474 kg
- Desplazamiento motor:
- 1.995 cm^{3}
- Carrera/Diámetro:
- 84/90 mm
- Relación de compresión:
- 17:1
- Potencia:
- 110 kw @ 4000 rev/min
- Par máximo:
- 330 Nm @ 2000 rev/min
- Sistema de inyección de combustible:
- \\[2.1mm]{}\hskip4mm Bosch common rail
- Tratamiento posterior gases escape:
- \\[2.1mm]{}\hskip7mm catalizadores de oxidación dobles
- Certificación de emisión:
- EU 3 (2000)
A efectos comparativos se probaron tres
combustibles:
EN590: un combustible diesel convencional que
cumple con la especificación europea EN 590 y con un contenido de
azufre < 10 mg/kg.
Combustible diesel Sasol SPD^{TM} de gama de
ebullición completa: combustible diesel Sasol SPD^{TM} con un IBP
de 150ºC y FBP de 335ºC.
Fracción de combustible diesel Sasol SPD^{TM}
55% volumen fracción pesada: una fracción pesada de combustible
diesel Sasol SPDTM comprendiendo el resto después de haber retirado
un 45% en volumen de fracción de queroseno por
fraccionamiento.
Las especificaciones relevantes del combustible
se facilitan en la siguiente Tabla 2:
Las pruebas de emisiones llevadas a cabo según
el método de pruebas europeo EC/ECE y utilizando el ciclo de
prueba NEDC. Se llevaron a cabo dos ciclos de preacondicionamiento
en preparación de cada prueba. Se llevaron a cabo tres pruebas con
cada uno de los combustibles diesel EN590 y Sasol SPD^{TM} de
gama de ebullición completa y se llevaron a cabo dos pruebas con la
fracción pesada a 55% en volumen de combustible diesel Sasol
SPD^{TM}. Los combustibles fueron comprobados secuencialmente y
el vehículo fue calentado y se le hizo circular a una velocidad de
120 km/h durante un período de 5 minutos después de cada cambio de
combustible.
Los resultados del ciclo urbano ECE R15, el
ciclo de carretera EUDC y el ciclo combinado ECE R15 + EUDC se
presentan en las siguientes tablas 4, 5 y 6.
Los resultados se indican también gráficamente
en las figuras 3 a 8.
De las pruebas de emisiones realizadas se puede
llegar a las siguientes conclusiones:
- \bullet
- La utilización de la fracción pesada del combustible diesel Sasol SPD^{TM} no afectó adversamente las emisiones de escape del vehículo de pruebas, en comparación con el combustible diesel de referencia según la norma europea EN590. Las emisiones de HC y CO eran más bajas que las del combustible EN590, mientras que las emisiones de NOx y de partículas eran similares. Todas las emisiones sometidas a regulación se encontraban dentro de los límites de Euro 3, por lo que se certificó el vehículo de pruebas.
- \bullet
- La eliminación de la fracción más ligera del 45% del combustible diesel tiene como resultado el incremento de las emisiones de CH, CO y PM en comparación con el combustible diesel con gama de ebullición completa. Si bien las emisiones de HC y CO son todavía más bajas que las del combustible de referencia EN590, las emisiones PM fueron similares a las del combustible EN590 y aproximadamente 30% superiores a las del combustible de gama de ebullición completa.
- \bullet
- La densidad mejorada de la fracción pesada del combustible diesel Sasol SPD^{TM} tiene como resultado una mejora del consumo volumétrico de combustible de 2% en comparación con el combustible diesel con gama de ebullición completa. No obstante, el consumo del combustible es todavía 3% superior aproximadamente que con el combustible diesel EN590.
Explicación de las tablas anteriores y del
combustible diesel con bajo contenido de azufre.
La viscosidad y el punto de congelación son las
características físicas utilizadas para caracterizar
cuantitativamente la fluidez del combustible de aviación y, por lo
tanto, se especifica solamente un límite superior de viscosidad al
que se adapta el queroseno completamente sintético Sasol
SPD^{TM}. La fracción ligera del queroseno completamente
sintético a 45% en volumen Sasol SPDTM cumple la exigencia de punto
de congelación de -47ºC para Jet A-1 de acuerdo con
la norma 91-91 DEF STAN con un punto de congelación
de -48ºC (ver Tabla 2). El bajo punto de congelación, determinado
de acuerdo con el método de pruebas automatizado ASTM 5901, se cree
que es atribuible al más de 60% másico de isoparafinas presentes en
el combustible diesel Sasol SPD^{TM} de gama completa y más de
50% másico de isoparafinas presentes en la fracción de queroseno
Sasol SPD^{TM} completamente sintético.
La cantidad de energía contenida en una cantidad
determinada de combustible es importante puesto que el espacio es
muy importante en un avión. Un combustible con elevada energía
volumétrica hace máxima la energía que se puede almacenar en un
volumen determinado y por lo tanto proporciona la mayor autonomía
de vuelo. El contenido gravimétrico neto especificado de energía de
las fracciones de queroseno Sasol SPD^{TM} son superiores al
valor especificado de 42,8 MJ/kg (ver Tabla 3).
La lubricidad del queroseno Sasol SPD^{TM}
completamente sintético, evaluada con el Evaluador de Bola y
Cilindro (BOCLE) (método de pruebas ASTM D5001), tiene un diámetro
de la huella de desgaste inesperado menor que el diámetro de huella
de desgaste máximo especificado para el combustible Jet
A-1.
De acuerdo con la aprobación específica del
combustible semisintético de reacción, tal como Jet
A-1, su contenido de aromáticos no debe ser
inferior a 8% en volumen. Dado que el combustible diesel Sasol
SPD^{TM} no contiene aromáticos (<0,001% másico), la fracción
de queroseno Sasol SPD^{TM} de 45% en volumen fue mezclada en
proporción 50/50 con un queroseno derivado de crudo con eliminación
de azufre de Merox^{TM}. Las características del queroseno
completamente sintético Sasol SPD^{TM} como material de mezcla
(ver Tabla 3) y un ejemplo de queroseno con eliminación de azufre,
Kero Merox^{TM}, y una mezcla de los mismos se indican también en
la Tabla 3.
El queroseno derivado de crudo de petróleo
tratado con Merox con eliminación de azufre utilizado para la
mezcla tenía una densidad de 0,809 kg/1 @15ºC y la mezcla
semisintética tenía una densidad especificada límite de 0,776 kg/1
@15ºC. El contenido aromático de la mezcla se encontraba más allá
del límite de 8% en volumen (ver Tabla 3).
La composición, volatilidad, fluidez,
características de separación de agua, lubricidad y exigencias de
estabilidad térmica (JFTOT) para un combustible para reactor
semisintético se cumplen con una mezcla al 50% en volumen de
queroseno derivado de petróleo crudo con eliminación de azufre -
queroseno Sasol SPD^{TM}. El perfil de destilación de la mezcla
se muestra en la figura 11.
Las mezclas de queroseno sintético con
combustible de reactor derivado de crudo de petróleo han sido ya
aprobadas con ciertas limitaciones. Éstas incluyen queroseno
sintético derivado solamente del proceso
Fischer-Tropsch sin inclusión de compuestos
aromáticos sintéticos. El queroseno ligero Sasol SPD^{TM} con un
punto de ebullición final de 270ºC se adapta a estas limitaciones y
también a la exigencia de punto de congelación para el combustible
Jet A-1 de -47ºC. Como mezcla, su densidad y
contenido de aromáticos también cumplen con la exigencia mínima de
0,775 kg/l @15ºC y un contenido de aromáticos de 8% en volumen.
Se prepararon también mezclas de hasta 50% en
volumen de combustible diesel Sasol SPD^{TM} con queroseno
derivado de crudo de petróleo fuertemente hidrotratado para mostrar
un combustible de reactor semisintético, térmicamente estable,
adaptado a las exigencias Jet A-1, tales como punto
de congelación, densidad y lubricidad. Las características de una
mezcla al 50% en volumen con un queroseno fuertemente hidrotratado,
por ejemplo, un queroseno destilado y sometido a hidrocracking, se
muestran en la Tabla 3.
La estabilidad a la oxidación térmica de un
combustible de aviación completamente sintético y combustible de
aviación semisintético (mezclas de las fracciones de queroseno
Sasol SPD^{TM} ligero con queroseno derivado de crudo de petróleo
fuertemente hidrotratado y con eliminación de azufre) se
determinaron de acuerdo con el comprobador de oxidación térmica de
combustible para reactores (JFTOT) según el método de pruebas ASTM
D3241. La evaluación visual de depósitos en tubo para el combustible
de aviación completamente sintético y semisintético fue menor de 1
sin pérdida de carga en el filtro.
Los resultados de estabilidad térmica con la
Microbalanza de Cristal de Cuarzo (QCM) confirmaron los resultados
JFTOT con solamente 2 \mug/cm^{2} de depósito observado después
de una prueba de 15 horas a 140ºC sin presencia de
antioxidantes.
Las pruebas con el aditivo mejorador de la
estabilidad térmica JP - 8 + 100 no mejoraron la estabilidad del
combustible de aviación sintético y sus mezclas, dado que el
combustible tiene bajas características de depósitos.
Los resultados de pruebas con motores de turbina
de gas en cuanto a partículas (hollín) del combustible de aviación
completamente sintético y de mezclas del mismo en condiciones de
ralentí y de crucero se compararon con las de un combustible de
aviación convencional típico. La fracción de queroseno ligero
completamente sintético Sasol SPD^{TM} formó 40% menos de hollín
en condiciones de crucero que un combustible convencional de
aviación JP-8, mientras que una mezcla del mismo
formó 33% menos de hollín en condiciones de crucero.
En condiciones de vacío o ralentí, el material
de mezcla de queroseno Sasol SPD^{TM} formó 83% menos de hollín
en comparación con un combustible de aviación convencional típico,
mientras que sus mezclas formaron 67% menos de hollín.
Claims (14)
1. Procedimiento para la producción de un
combustible diesel sintético con bajo contenido de azufre y un
combustible de aviación bajo en emisiones de hollín, a partir de un
material del método Fischer-Tropsch (LTFT) de Baja
Temperatura, incluyendo dicho proceso el fraccionamiento del
material de la reacción Fischer-Tropsch de Baja
Temperatura en una fracción de queroseno ligero y una fracción de
combustible diesel más pesado en una proporción volumétrica mínima
de 1:2 para formar la fracción de queroseno ligero con un punto de
humo superior a 50 mm, un punto de congelación inferior a -47ºC,
una marca de desgaste de lubricidad BOCLE menor de 0,85 mm y una
evaluación de depósito en tubo para estabilidad térmica sin
aditivos antioxidantes a 260ºC menor de 1, utilizable como
combustible de aviación con baja emisión de hollín y/o material de
mezcla para combustibles de aviación, y teniendo la fracción diesel
más pesada CFPP de acuerdo con IP309 inferior a -5ºC, una densidad
@20ºC mínima de 0,78 kg/1 y una viscosidad @40ºC superior a 2 cSt
utilizable como combustible diesel sintético bajo en azufre y/o
como material para mezclas de combustibles diesel.
2. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
como mínimo 33% en volumen del material LTFT es separado para
formar dicho combustible de aviación o material de mezcla que tiene
un punto de ebullición final aproximado de 270ºC.
3. Proceso, según la reivindicación 1 ó 2, en el
que el proceso comprende el fraccionamiento y eliminación de 45% en
volumen del material de partida para formar dicho combustible de
aviación o material para mezclas.
4. Proceso, según la reivindicación 3, en el que
el proceso comprende el fraccionamiento y retirada de 55% en
volumen del material de partida.
5. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la fracción de queroseno ligero
tiene una densidad @20ºC mínima de 0,75 kg/l.
6. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene una proporción de masa de
iso:n parafinas de 1:1 a 1:2.
7. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene una relación másica de iso:n
parafinas de 1 a 2.
8. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene una relación másica iso:n
parafinas de 1,16 a 1,2.
9. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene un contenido de hidrógeno de
13% a 17% másico.
10. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene un contenido de hidrógeno de
15% másico aproximadamente.
11. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso es una fracción de queroseno
LTFT.
12. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene una viscosidad @-20ºC menor
de 8 cSt.
13. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene un punto de ebullición final
superior a 200ºC, de manera típica unos 270ºC.
14. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de queroseno
ligero producida por el proceso tiene un depósito según
Microbalanza de Cristal de Cuarzo (QCM) menor de 3
\mug/cm^{2}.
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