ES2275445B1 - 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.
Campo de la invención
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.
Antecedentes de la invención
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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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1 Calidad Típica de los Productos LTFT 
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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.
Características de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción de realizaciones de la invención
La invención se describirá a continuación haciendo referencia a realizaciones específicas que muestran la invención, pero que no están destinadas a su limitación.
Ejemplos Combustible Diesel con Bajo Contenido de Azufre
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.
TABLA 2 Características de combustible seleccionadas de combustible diesel Sasol SPD^{TM}, habiendo sido obtenida la fracción diesel más pesada y la fracción de queroseno más ligera a través de fraccionamiento
1
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
TABLA 3 Características seleccionadas del combustible de las mezclas de la fracción de queroseno Sasol SPD^{TM} con queroseno hidrotratado y con eliminación de azufre derivado de crudo de petróleo 
\vskip1.000000\baselineskip
2 
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Fracciones diesel
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.
Comportamiento de las emisiones y del escape de un combustible diesel de fracción pesada ("heavy cut")
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}.
Vehículo de pruebas
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)
Combustibles de prueba
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.
TABLA 4 Emisiones y consumo de combustible en ciclo urbano ECE R15
5
TABLA 5 Emisiones y consumo de combustible en ciclo de carretera EUDC
6
TABLA 6 Emisiones y consumo de combustible en ciclo combinado ECE + EUDC
7
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.
Combustible de aviación
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.
Mezcla de queroseno derivado de crudo de petróleo con eliminación de azufre con queroseno Sasol SPD^{TM}
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.
Mezcla de queroseno derivado de un crudo de petróleo fuertemente hidrotratado con queroseno Sasol SPD^{TM}
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.
Estabilidad térmica
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.
Emisiones de hollín
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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