JP2003514064A - Reduced particulate matter distillate fuel - Google Patents

Reduced particulate matter distillate fuel

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JP2003514064A JP2001535494A JP2001535494A JP2003514064A JP 2003514064 A JP2003514064 A JP 2003514064A JP 2001535494 A JP2001535494 A JP 2001535494A JP 2001535494 A JP2001535494 A JP 2001535494A JP 2003514064 A JP2003514064 A JP 2003514064A
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ジョン ダブリュー チュー
ジハッド モハメッド ダッカ
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エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク
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Abstract

(57)【要約】 留出燃料がチタンシリカライト触媒の存在下で、好ましくは過酸化水素により選択的に酸化されてディーゼル燃料分子のパラフィン系炭素原子に結合されたヒドロキシル基及び/又はカルボニル基を生じて燃料中に少なくとも0.1重量%、好ましくは少なくとも0.3重量%の酸素を与える。その燃料(これは燃焼時に少ない粒状排出物を生じる)は好ましくは低い硫黄含量、多環式芳香族化合物含量及びオレフィン含量並びに高いセタン価を有する。   (57) [Summary] The distillate fuel is selectively oxidized in the presence of a titanium silicalite catalyst, preferably with hydrogen peroxide, to produce hydroxyl and / or carbonyl groups bonded to paraffinic carbon atoms of the diesel fuel molecule to form a fuel in the fuel. At least 0.1% by weight, preferably at least 0.3% by weight of oxygen is provided. The fuel, which produces low particulate emissions on combustion, preferably has a low sulfur content, a polycyclic aromatics content and an olefin content and a high cetane number.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (技術分野) 本発明は燃焼のために噴霧化される燃料、例えば、留出、特に燃焼後に改良さ
れた環境性能を有するディーゼル燃料に関する。ディーゼル燃料は多くの利点を
有するが、それらはそれらが燃焼時に望ましくない汚染排出物を生じるという欠
点を問題としている。これらは排出物がディーゼル出力の乗り物の排気ガス中で
大気に排出されるディーゼルエンジンで特に問題がある。それ程ひどくないが、
同様の問題が暖房油の燃焼から生じる。本発明はまた重質留出燃料の燃料噴射に
より作動する定置モーター及び船舶モーターに適用し得る。
TECHNICAL FIELD This invention relates to fuels that are atomized for combustion, such as diesel fuels, which have improved environmental performance after distillate, and in particular combustion. While diesel fuels have many advantages, they suffer from the disadvantage that they produce undesirable pollutant emissions when burned. These are particularly problematic in diesel engines, where emissions are emitted to the atmosphere in the exhaust gas of diesel-powered vehicles. Not that bad,
Similar problems arise from the burning of heating oil. The present invention is also applicable to stationary motors and ship motors that operate by fuel injection of heavy distillate fuel.

【0002】 (背景技術) 中間留出及び重質船舶燃料は典型的には原油の蒸留、クラッキング及び分留に
より得られる。それらは複雑な混合物であり、それらの燃焼により発生される汚
染物質は幾つかの形態をとる。燃料中の硫黄の存在は硫黄含有汚染物質、特に硫
黄の酸化物及び硫酸塩をもたらす。燃料中及び燃料が燃焼される空気中の窒素の
存在は窒素の酸化物(それ以外に、NOXとして知られている)の生成をもたらす
。燃料中の多核芳香族化合物の存在はPNA排出物をもたらし得る。更に、気化燃
料(ガソリン出力エンジン中のような)とは反対の噴霧化燃料粒子の着火を伴う
燃焼プロセスはエンジン又はバーナー中の燃料の不完全燃焼をもたらすことがあ
り、これが排気ガス中の粒状物又はすす粒子の形成をもたらし得る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Middle distillates and heavy marine fuels are typically obtained by distillation, cracking and fractional distillation of crude oil. They are a complex mixture and the pollutants produced by their combustion take several forms. The presence of sulfur in the fuel results in sulfur-containing pollutants, especially sulfur oxides and sulfates. The presence of nitrogen in the fuel and in the air in which the fuel is burned results in the production of oxides of nitrogen (otherwise known as NOX). The presence of polynuclear aromatic compounds in the fuel can result in PNA emissions. In addition, combustion processes involving the ignition of atomized fuel particles as opposed to vaporized fuel (such as in gasoline-powered engines) can result in incomplete combustion of fuel in the engine or burner, which results in particulate matter in the exhaust gas. This can result in the formation of objects or soot particles.

【0003】 これらは新しい問題ではなく、長年にわたって、精油業者らは低減された排出
物をもたらす中間留出燃料及び重質燃料を製造するために彼らの精製技術を開発
してきた。エンジン及びバーナー製造業者らは排出物を低減するために改良され
た装置を開発し、また添加剤供給業者らは燃焼を増進し、更に環境にやさしい燃
料の使用を可能にするために添加剤を開発してきた。 しかしながら、燃焼時に更に一層低レベルの汚染物質を発生する燃料組成物を
提供するようにとの規制に反映される絶え間ない要望がある。これはディーゼル
燃料に関してヨーロッパで定められた仕様〔1995年に許される硫黄の最大レベル
が500ppmであり、2000年には、それは350であり、2005年には、それは50ppmであ
ると予想される〕及びディーゼルエンジンからのガス汚染物質及び粒状汚染物質
の排出に関するヨーロッパ連合指示により示される。これらの仕様及び傾向がOi
l&Gas Journal (OGJ Special on“Future Transport Fuels") 1999年7月12日
の“EU燃料の品質、効率を改良する自動車工業及び石油工業”と題するNigel R.
Cuthbertによる論文40-45頁、特に44頁の表2に示されている。“Official Jou
rnal of the European Communities” L350/58-L350-68は“石油燃料及びディー
ゼル燃料に関し、Council Directive 93/12/EECを補正する1998年10月13日のEur
opean Parliament and Councilの指示98/70/EC”を記載し、その中の補遺II(L3
50/66頁)は2000年に関するディーゼルについての仕様(350mg/kgの最大硫黄含
量)を含み、また補遺IV L350/68頁は2005年に関するその仕様を含む。同様に、
許される多環式芳香族化合物の量は高沸点物質の比率と同様に低減されており、
同時にセタン価(これは燃料の燃焼能の目安である)は増大されている。
These are not new problems, and over the years refiners have developed their refining techniques to produce middle distillate fuels and heavy fuels that result in reduced emissions. Engine and burner manufacturers have developed improved equipment to reduce emissions, and additive suppliers have added additives to enhance combustion and enable the use of more environmentally friendly fuels. Has been developed. However, there is a constant desire to be reflected in regulations to provide fuel compositions that produce even lower levels of pollutants upon combustion. This is the European defined specification for diesel fuel [the maximum level of sulfur allowed in 1995 is 500 ppm, in 2000 it is 350 and in 2005 it is expected to be 50 ppm] And European Union directives on the emission of gas and particulate pollutants from diesel engines. These specifications and trends are Oi
l & Gas Journal (OGJ Special on “Future Transport Fuels”) Nigel R. entitled “EU and Petroleum Industry Improving EU Fuel Quality, Efficiency” 12 July 1999.
The paper by Cuthbert is shown in Table 2 on pages 40-45, especially page 44. “Official Jou
rnal of the European Communities ”L350 / 58-L350-68“ Corrects Council Directive 93/12 / EEC for Petroleum Fuels and Diesel Fuels Eur 13 Oct 1998
Opean Parliament and Council Directive 98/70 / EC ”and addendum II (L3
50/66) contains the specification for diesel for the year 2000 (maximum sulfur content of 350 mg / kg) and Addendum IV L p. 350/68 contains its specification for the year 2005. Similarly,
The amount of polycyclic aromatic compounds allowed is reduced as well as the proportion of high-boiling substances,
At the same time, the cetane number, which is a measure of the burning capacity of the fuel, is increasing.

【0004】 それ故、きれいに燃焼し、切迫した厳格な環境要件を満足する留出燃料を提供
する技術に対する要望が存する。 本発明は留出燃料及びそれらの製造、特に改良された燃焼を有する中間留出領
域で沸騰する燃料、特に燃焼時に少ない粒状排出物を発生する燃料に関する。 すす粒子は実際の燃焼の前の燃料と燃焼空気の不完全な混合によりしばしば生
じる不完全燃焼のためにディーゼル燃料中で形成されることが長年にわたって認
められていた。種々の試みが燃焼を増進するためになされており、例えば、過酸
化物を含む液体を、好ましくは燃焼期の開始後に燃焼チャンバーに噴射すること
がWO 97/42405に提案されていた。米国特許第4,723,963号は燃料中の芳香族化合
物中のベンジル炭素原子を遊離基酸化により酸化して燃料のセタン価を増大する
。米国特許第4,723,963号の燃料に必要とされる芳香族化合物レベルは最近の燃
料のレベルより高いことが注目に値する。更に、米国特許第4,723,963号はパラ
フィン系炭化水素部分が酸化されるべきではないことを明らかに記載している。
何とならば、望ましい高セタン価を与えるのがこれらのヒドロカルビル基である
からである。早くも1940年代に、米国特許第2,317,968号及び同第2,365,220号が
遊離基酸化によるディーゼル燃料の酸化を示唆していた。
Therefore, there is a need for a technology that provides a distillate fuel that burns cleanly and that meets the stringent and stringent environmental requirements. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to distillate fuels and their manufacture, in particular those boiling in the middle distillate zone with improved combustion, especially those producing low particulate emissions upon combustion. It has long been recognized that soot particles are formed in diesel fuel due to incomplete combustion often resulting from incomplete mixing of fuel and combustion air prior to actual combustion. Various attempts have been made to enhance combustion, for example it has been proposed in WO 97/42405 to inject a liquid containing peroxide, preferably into the combustion chamber after the start of the combustion phase. U.S. Pat. No. 4,723,963 oxidizes benzylic carbon atoms in aromatic compounds in fuels by free radical oxidation to increase the cetane number of the fuel. It is worth noting that the level of aromatics required for the fuel of US Pat. No. 4,723,963 is higher than that of modern fuels. Moreover, US Pat. No. 4,723,963 clearly states that the paraffinic hydrocarbon moieties should not be oxidized.
This is because it is these hydrocarbyl groups that provide the desired high cetane number. As early as the 1940s, US Pat. Nos. 2,317,968 and 2,365,220 suggested the oxidation of diesel fuel by free radical oxidation.

【0005】 燃料のセタン価を改良する添加剤を混入することがまた公知である。米国特許
第5,114,433号及び同第5,114,434号は直接蒸留燃料及び粘度低下(visco-reduced
)ディーゼル燃料の夫々のセタン価を改良することに関する。これらの特許は欠
点をセタン改良添加剤で解決することを目的としており、添加剤の選択は水に自
然に比較的不溶性であり、それに対し化学的に安定であり、ディーゼル燃料に充
分に可溶性であり、安定、非腐食性かつ無毒性であるものに制限される。これら
の特許において、燃料のセタン価はディーゼル燃料をギ酸、酢酸もしくはプロピ
オン酸の存在下で過酸化水素又は必要により過酸化水素の存在下で過ギ酸、過酢
酸もしくは過プロピオン酸と接触させることにより増大される。これらの特許は
燃料を遊離基の過酸化物をベースとする物質と接触させることにより生成される
生成物の性質を示しておらず、またこれらの方法を反復しようとする試みが燃料
の酸化をもたらさなかった。しかしながら、反応が起こる場合には、過酸化物、
エステル基、及び酸基を含む複雑な混合物が生成されるであろうと考えられる。
これらの基は燃料の短期及び長期の安定性に有害な効果を有し、酸官能基は燃料
を腐食性にし得る。 米国特許第5,324,335号はフィッシャートロプシュ合成により製造された合成
ディーゼル燃料を開示している。これは3重量%の酸素含量を与える一級アルコ
ールを含む燃料を製造し、アルコールの存在が粒状空中排出物に関する優れた性
能に寄与することが推測される。
It is also known to incorporate additives that improve the cetane number of the fuel. U.S. Pat.Nos. 5,114,433 and 5,114,434 are direct distillation fuels and visco-reduced
) To improve the respective cetane number of diesel fuel. These patents aim to solve the drawbacks with cetane improving additives, the choice of additives being naturally relatively insoluble in water, chemically stable thereto and sufficiently soluble in diesel fuel. Yes, stable, non-corrosive and non-toxic. In these patents the cetane number of the fuel is determined by contacting the diesel fuel with hydrogen peroxide in the presence of formic acid, acetic acid or propionic acid or optionally with formic acid, peracetic acid or perpropionic acid in the presence of hydrogen peroxide. Will be increased. These patents do not show the nature of the products produced by contacting the fuel with free radical peroxide-based materials, and attempts to repeat these processes have resulted in oxidation of the fuel. Did not bring. However, if the reaction occurs, peroxide,
It is believed that a complex mixture containing ester groups and acid groups will be produced.
These groups have a detrimental effect on the short-term and long-term stability of the fuel, and acid functional groups can make the fuel corrosive. US Pat. No. 5,324,335 discloses synthetic diesel fuel produced by the Fischer-Tropsch synthesis. It produces fuels containing primary alcohols that give an oxygen content of 3% by weight, and it is speculated that the presence of alcohol contributes to the superior performance for particulate airborne emissions.

【0006】 (発明の開示) 本発明は燃料の燃焼から形成された粒状物の低減に関するものであり、典型的
には500ppm以上から30ppm未満までの広範囲の硫黄レベルを含む燃料に適用し得
る。特に、本発明者らは留出燃料、特に350ppm未満の硫黄を含む中間留出油が酸
化されてその燃料中のパラフィン系分子に化学結合されたヒドロキシル基及び/
又はカルボニル基を与え得ること、及び酸化された燃料の燃焼後に発生される粒
状物の量が未酸化燃料の燃焼後に発生される粒状物の量と較べた場合に有意に低
減されることを見出した。本発明は高硫黄燃料及び超低硫黄燃料(50ppm未満、
特に30ppm未満)の両方からの粒状物を低減するのに使用し得る。また、本発明
者らは本発明の技術が燃料の硫黄レベル及び窒素レベルを低減し、特に硫黄レベ
ルが既に比較的低い燃料の硫黄レベルを低減するのに使用し得ることを見出した
。 それ故、一局面において、本発明は燃料中の少なくとも0.1重量%、好ましく
は少なくとも0.3重量%の酸素を与える量の留出燃料分子中のパラフィン系炭素
原子に化学結合されたヒドロキシル基及び/又はカルボニル基を含む留出燃料を
提供する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to the reduction of particulate matter formed from the combustion of fuels and is applicable to fuels containing a wide range of sulfur levels, typically above 500 ppm and below 30 ppm. In particular, the inventors have found that distillate fuels, especially middle distillate oils containing less than 350 ppm of sulfur, are oxidized to produce hydroxyl groups and / or hydroxyl groups chemically bonded to paraffinic molecules in the fuel.
Or providing carbonyl groups, and that the amount of particulate matter generated after combustion of oxidized fuel is significantly reduced when compared to the amount of particulate matter generated after combustion of unoxidized fuel. It was The present invention relates to high sulfur fuel and ultra low sulfur fuel (less than 50 ppm,
Can be used to reduce particulates from both (especially less than 30 ppm). The inventors have also found that the technique of the present invention can be used to reduce the sulfur and nitrogen levels of fuels, especially those of fuels that already have relatively low sulfur levels. Therefore, in one aspect, the present invention provides a hydroxyl group chemically bonded to a paraffinic carbon atom in a distillate fuel molecule in an amount that provides at least 0.1 wt% oxygen in the fuel, preferably at least 0.3 wt%, and / or A distillate fuel containing a carbonyl group is provided.

【0007】 (発明を実施するための最良の形態) 留出燃料は中間留出燃料、例えば、150〜550℃、好ましくは150〜450℃、更に
好ましくは150〜400℃の範囲で沸騰する石油留出油であることが好ましく、クラ
ッキングにかけられていてもよい原油の大気蒸留又は真空蒸留により得られても
よい。本発明の燃料はディーゼル燃料として特に有益である。留出油は370℃以
下、好ましくは360℃以下の95容量%蒸留点(EN-ISO 3405 (1988)により測定さ
れるような)を有することが特に好ましい。燃料は845Kg/m3以下の密度及び350p
pm未満、好ましくは50ppm未満の硫黄含量(これは一般に水素化脱硫により得ら
れる)を有することが好ましい。 本発明は或る範囲の燃料に適用し得るが、それは出現する更に厳密な環境仕様
を満足する燃料の製造に特に有益である。ここで、本発明の燃料が誘導される燃
料は11重量%以下の多環式芳香族化合物、15重量%以下のオレフィンを含み、少
なくとも50、好ましくは少なくとも52のセタン価を有することが更に好ましい。
しかしながら、本発明はまた定置モーター及び船舶モーターに使用される重質留
出燃料、例えば、バンカー燃料として時折知られている燃料及びディーゼル車に
時折使用される重質の不良品質の燃料に関する。燃料が高オレフィン含量を有す
る場合、酸化反応中の燃料中の分子の開裂(これは望ましくない酸官能基を形成
し得る)を避けるように注意が払われる必要がある。それ故、酸化される燃料の
オレフィン含量は10%以下、更に好ましくは5%以下であることが好ましい。1.
5未満、好ましくは0.5以下の臭素価が最も好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The distillate fuel is an intermediate distillate fuel, for example, petroleum boiling in the range of 150 to 550 ° C., preferably 150 to 450 ° C., more preferably 150 to 400 ° C. It is preferably distillate oil and may be obtained by atmospheric distillation or vacuum distillation of crude oil which may have been cracked. The fuel of the present invention is particularly useful as a diesel fuel. It is particularly preferred that the distillate has a 95% by volume distillation point (as measured according to EN-ISO 3405 (1988)) of 370 ° C or lower, preferably 360 ° C or lower. Fuel has a density of 845 kg / m 3 or less and 350 p
It is preferred to have a sulfur content below pm, preferably below 50 ppm, which is generally obtained by hydrodesulfurization. Although the present invention has applicability to a range of fuels, it is particularly useful in the production of fuels that meet emerging and more stringent environmental specifications. It is further preferred that the fuel from which the fuel of the present invention is derived comprises up to 11% by weight of polycyclic aromatic compounds, up to 15% by weight of olefins and has a cetane number of at least 50, preferably at least 52. .
However, the present invention also relates to heavy distillate fuels used in stationary and marine motors, such as the fuels sometimes known as bunker fuels and the heavy poor quality fuels occasionally used in diesel vehicles. If the fuel has a high olefin content, care must be taken to avoid the cleavage of molecules in the fuel during the oxidation reaction, which can form undesired acid functional groups. Therefore, the olefin content of the fuel to be oxidized is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. 1.
Most preferred is a bromine number of less than 5, preferably 0.5 or less.

【0008】 酸化された燃料は0.3〜15重量%、更に好ましくは0.5〜15重量%、特に1〜10
重量%の酸素を含むことが好ましい。1〜4重量%の酸素含量が好ましく、2〜
3重量%が最も好ましい。 パラフィン系炭素原子という用語は飽和炭素原子を意味し、これは少なくとも
一つの水素原子に結合され、芳香族核に直接結合されない。パラフィン系炭素原
子は式CRnHm(式中、Rはアルキル基又はアルキリデン基であり、m+nは4であり
、かつmは1又は2である)のものであってもよい。留出燃料分子は燃料の製造
に使用される蒸留プロセス中に精油所で分離される分子であり、ヒドロキシル基
又はカルボニル基はこれらの分子の酸化により与えられ、ヒドロキシル基は一般
に二級又は三級ヒドロキシル基である。 燃料中のヒドロキシル基及び/又はカルボニル基は燃料の選択的酸化により都
合良く与えられる。燃料の酸化に適した方法が欧州特許第0376453B号、PCT出願W
O 93/04775、WO 90/05126及びWO 93/15035、米国特許第5,021,607号及び同第5,7
39,076号並びに英国特許出願第9406434.2号に記載されている。
The oxidized fuel is 0.3 to 15% by weight, more preferably 0.5 to 15% by weight, especially 1 to 10% by weight.
It is preferred to contain wt% oxygen. An oxygen content of 1 to 4% by weight is preferred, 2 to
Most preferred is 3% by weight. The term paraffinic carbon atom means a saturated carbon atom, which is bonded to at least one hydrogen atom and not directly to the aromatic nucleus. The paraffinic carbon atom may be of the formula CR n H m , where R is an alkyl or alkylidene group, m + n is 4 and m is 1 or 2. Distillate fuel molecules are molecules that are separated in a refinery during the distillation process used to make fuels, hydroxyl or carbonyl groups being provided by the oxidation of these molecules, and hydroxyl groups are generally secondary or tertiary. It is a hydroxyl group. The hydroxyl and / or carbonyl groups in the fuel are conveniently provided by the selective oxidation of the fuel. A suitable method for fuel oxidation is EP 0376453B, PCT application W
O 93/04775, WO 90/05126 and WO 93/15035, U.S. Patent Nos. 5,021,607 and 5,7
39,076 and British Patent Application No. 9406434.2.

【0009】 これらの特許明細書は種々のチタン含有ケイ素系ゼオライトを記載しており、
これらはヒドロキシル基又はカルボニル基を生じるための過酸化物、例えば、過
酸化水素による飽和パラフィン系炭素原子の酸化に特に有益な触媒であることが
わかった。これらの特許明細書の方法は従来技術の遊離基方法と違ってヒドロキ
シル基及びカルボニル基への選択的酸化をもたらす。これらの方法の使用は燃料
中のパラフィン系炭素原子に結合された酸素の70%以上、好ましくは80%以上が
燃料性能の有意な改良を生じるヒドロキシル基及び/又はカルボニル基の形態で
ある燃料が得られることを可能にする。これらの方法により生じられたヒドロキ
シル基は主として二級ヒドロキシル基及び三級ヒドロキシル基であり、全てのヒ
ドロキシル基が二級及び/又は三級であってもよい。カルボニル基が形成される
場合、それらを、例えば、不均一触媒を使用する通常の水素化技術によりヒドロ
キシル基に選択的に水素化することが望ましいかもしれない。
These patent specifications describe various titanium-containing silicon-based zeolites,
These have been found to be particularly useful catalysts for the oxidation of saturated paraffinic carbon atoms with peroxides, such as hydrogen peroxide, to yield hydroxyl or carbonyl groups. The methods of these patents result in selective oxidation to hydroxyl and carbonyl groups, unlike prior art free radical methods. The use of these methods allows fuels in which 70% or more, preferably 80% or more of the oxygen bound to paraffinic carbon atoms in the fuel is in the form of hydroxyl and / or carbonyl groups resulting in a significant improvement in fuel performance. To be able to be obtained. The hydroxyl groups produced by these methods are predominantly secondary and tertiary hydroxyl groups, and all hydroxyl groups may be secondary and / or tertiary. If carbonyl groups are formed, it may be desirable to selectively hydrogenate them to hydroxyl groups, eg by conventional hydrogenation techniques using heterogeneous catalysts.

【0010】 それ故、本発明は150℃〜400℃の範囲で沸騰する留出燃料中の留出燃料分子中
のパラフィン系炭素原子を選択的に酸化してパラフィン系炭素原子に結合された
ヒドロキシル基及び/又はカルボニル基及び少なくとも0.1重量%、好ましくは
少なくとも0.3重量%の酸素含量を含む燃料を得る方法を更に提供する。 その方法の好ましい実施態様において、燃料は950cm-1又は960cm-1付近の赤外
吸収バンドを有するチタンゼオライト触媒の存在下で有機過酸化物、オゾン又は
過酸化水素で選択的に酸化される。過酸化水素が酸化剤として特に好ましい。触
媒は粉末、ペレット、錠剤又はグラニュールの形態であることが好ましく、担体
又は結合材料の如き不活性材料と混合されてもよい。触媒はまたゼオライトの如
きその他の材料と混合されてもよい。
Therefore, the present invention selectively oxidizes the paraffinic carbon atoms in the distillate fuel molecules in the distillate fuel boiling in the range of 150 ° C. to 400 ° C. to selectively oxidize the hydroxyl groups bonded to the paraffinic carbon atoms. Further provided is a method of obtaining a fuel comprising groups and / or carbonyl groups and an oxygen content of at least 0.1% by weight, preferably at least 0.3% by weight. In a preferred embodiment of the method, the fuel is selectively oxidized with organic peroxide, ozone or hydrogen peroxide in the presence of a titanium zeolite catalyst having an infrared absorption band near 950 cm -1 or 960 cm -1 . Hydrogen peroxide is particularly preferred as the oxidant. The catalyst is preferably in the form of powder, pellets, tablets or granules and may be mixed with inert materials such as carriers or binders. The catalyst may also be mixed with other materials such as zeolites.

【0011】 好ましい触媒はJ Chem Soc Chem Commun 1992, 589頁及び“チタン含有ゼオラ
イトの調製、特性決定及び触媒特性”A.J.H.P.Van de Pol-PhD Thesis (Eindhov
en University (NL) 1993)に説明されたようにケイ素、アルミナ及びチタン酸化
物を含む結晶性の合成材料をベースとし、950cm-1又は960cm-1付近の赤外吸収バ
ンドにより特性決定される。触媒はそれらの構造中に遊離又は接近可能なチタン
を有するべきであり、典型的には種々の比の一般式SiO2:TiO2:Al2O3のものであ
るが、Al2O3は必須成分ではない。 これらの触媒はJ Chem Soc Chem Commun 1992, 589頁、米国特許第5,021,607
号もしくは特許出願WO 97/33830に記載されたような酸化ケイ素の源、酸化チタ
ンの源、必要により酸化アルミニウムの源、窒素化有機塩基の混合物から調製さ
れてもよく、又はCatalysis Letters 1(1988) 81-84頁にB. Kraushaar及びJ.H.C
. Van Hoofにより記載されたようなZSM-5の脱アルミニウム化及び四塩化チタン
蒸気との反応により調製されてもよい。触媒は少量のその他の金属、例えば、ア
ルミニウム、ガリウム及び鉄を含んでもよい(欧州特許出願第0226258号に記載
されているように)。触媒はまたパラジウムの如き貴金属を用いて酸素及び水素
からその場の過酸化水素の生成を可能にする二重触媒であってもよい(WO 00/13
5894に記載されているように)。二重触媒はチタン含有ゼオライトを貴金属で含
浸することにより調製し得る。
A preferred catalyst is J Chem Soc Chem Commun 1992, page 589 and “Preparation, Characterization and Catalytic Properties of Titanium-Containing Zeolites” AJHP Van de Pol-PhD Thesis (Eindhov
based on crystalline synthetic materials containing silicon, alumina and titanium oxides as described by En University (NL) 1993) and characterized by infrared absorption bands around 950 cm -1 or 960 cm -1 . The catalysts should have free or accessible titanium in their structure, typically of various ratios of the general formula SiO 2 : TiO 2 : Al 2 O 3 , but Al 2 O 3 is Not an essential ingredient. These catalysts are described in J Chem Soc Chem Commun 1992, page 589, US Pat. No. 5,021,607.
No. or patent application WO 97/33830, which may be prepared from a source of silicon oxide, a source of titanium oxide, optionally a source of aluminum oxide, a nitrogenated organic base, or Catalysis Letters 1 (1988). ) B. Kraushaar and JHC on pages 81-84.
It may be prepared by dealumination of ZSM-5 and reaction with titanium tetrachloride vapor as described by Van Hoof. The catalyst may contain small amounts of other metals such as aluminum, gallium and iron (as described in EP 0226258). The catalyst may also be a dual catalyst which allows the in situ production of hydrogen peroxide from oxygen and hydrogen using a noble metal such as palladium (WO 00/13
5894). The dual catalyst can be prepared by impregnating a titanium-containing zeolite with a noble metal.

【0012】 米国特許第4,824,976号はH2O2によるオレフィンのエポキシド化のためのこれ
らの型の触媒の使用に関するものであり、この特許ではxは約0.0001から約0.04
までの範囲であってもよい。英国特許第2083816号及び同第2116974号はH2O2によ
る酸化による芳香族基質へのヒドロキシ基の導入のための同様の触媒の使用に関
する。これらの特許は触媒の赤外分析及びx線回折分析のそれらの記載について
参考として本明細書に含まれる。記載されたように、存在するチタンの量が増加
するにつれて、約950cm-1におけるバンド強さが増大する。 チタンベータ形態を使用することが好ましい。何とならば、それは酸化される
留出油分子(典型的にはC14-C17炭化水素)を容易に収容することができ、酸化
反応で一層大きい転化率を生じることができる細孔サイズを有するからである。
US Pat. No. 4,824,976 relates to the use of these types of catalysts for the epoxidation of olefins with H 2 O 2 , where x is from about 0.0001 to about 0.04.
May be up to. British Patent 2083816 item and the second 2116974 relates to the use of similar catalysts for the introduction of hydroxy groups into aromatic substrates by oxidation with H 2 O 2. These patents are incorporated herein by reference for their description of infrared and x-ray diffraction analysis of the catalyst. As noted, as the amount of titanium present increases, the band intensity at about 950 cm -1 increases. It is preferred to use the titanium beta form. What's more, it has a pore size that can easily accommodate distillate oil molecules that are to be oxidized (typically C 14 -C 17 hydrocarbons) and can result in greater conversion in the oxidation reaction. Because it has.

【0013】 触媒は i)a)酸化ケイ素源(SiO2) b)酸化チタン源(TiO2) c)必要により酸化アルミニウム源 d)必要によりアルカリ金属源 e)窒素含有有機塩基、及び f)水 を含む反応混合物を加熱し、 ii)生成された触媒を反応混合物から分離し、そして iii)分離された結晶をか焼して触媒を生成することにより調製し得る。 本発明に使用される触媒は酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウムそして
おそらくアルカリ酸化物の源、窒素含有有機塩基及び水からなる反応混合物から
調製されることが好ましい。試薬モル比に関する組成は先に特定されたとおりで
ある。
The catalyst is i) a) a silicon oxide source (SiO 2 ) b) a titanium oxide source (TiO 2 ) c) an aluminum oxide source if necessary d) an alkali metal source if necessary e) a nitrogen-containing organic base, and f) water Can be prepared by heating the reaction mixture containing ii) separating the produced catalyst from the reaction mixture, and iii) calcining the separated crystals to produce the catalyst. The catalyst used in the present invention is preferably prepared from a reaction mixture consisting of silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide and possibly a source of alkali oxides, a nitrogen-containing organic base and water. The composition with respect to the reagent molar ratio is as specified above.

【0014】 酸化ケイ素源はテトラアルキルオルトシリケート、好ましくはテトラエチルオ
ルトシリケート、又は単にコロイド形態のシリケートであってもよい。 酸化チタン源は好ましくはTiCl4、TiOCl2及びTi(アルコキシ)4、好ましくはTi
(OC2H5)4から選ばれた加水分解性チタン化合物である。使用される場合、酸化ア
ルミニウム源はアルミニウム塩又はアルミニウム金属であってもよい。 有機塩基は水酸化テトラアルキルアンモニウム、特に水酸化テトラメチルアン
モニウムである。 触媒を生成する好ましい方法において、これらの反応体の混合物は触媒前駆体
の結晶が生成されるまでオートクレーブ中で130〜200℃の温度でそれ自体の発生
圧力のもとに、1〜30日、好ましくは6〜30日の時間にわたって水熱処理にかけ
られる。これらが母液から分離され、慎重に水洗され、乾燥させられる。無水状
態の場合、それらは下記の組成 SiO2:Al2O3:TiO2:(RN+)2O を有する。 混合物はオートクレーブ中で130-200℃、好ましくは約175℃の温度で約10日に
わたって加熱されて結晶化を生じることが好ましい。 次いで前駆体結晶が空気中で550℃で1〜72時間にわたって加熱されて窒素化
有機塩基を排除する。 最終触媒は下記の組成:SiO2:Al2O3:TiO2を有する。 酸化ケイ素源(SiO2)に関する異なる反応体の好ましいモル比(MR)が下記の表に
記載される。
The source of silicon oxide may be a tetraalkyl orthosilicate, preferably tetraethylorthosilicate, or simply a silicate in colloidal form. The titanium oxide source is preferably TiCl 4 , TiOCl 2 and Ti (alkoxy) 4 , preferably Ti
It is a hydrolyzable titanium compound selected from (OC 2 H 5 ) 4 . When used, the aluminum oxide source may be an aluminum salt or aluminum metal. The organic base is tetraalkylammonium hydroxide, especially tetramethylammonium hydroxide. In a preferred method of producing a catalyst, a mixture of these reactants is prepared in the autoclave at a temperature of 130-200 ° C. under its own generated pressure for 1-30 days, until crystals of the catalyst precursor are produced. It is preferably subjected to hydrothermal treatment for a period of 6 to 30 days. These are separated from the mother liquor, carefully washed with water and dried. In the anhydrous state, they have the following composition SiO 2 : Al 2 O 3 : TiO 2 : (RN +) 2 O. The mixture is preferably heated in an autoclave at a temperature of 130-200 ° C, preferably about 175 ° C, for about 10 days to cause crystallization. The precursor crystals are then heated in air at 550 ° C. for 1-72 hours to eliminate the nitrogenated organic base. The final catalyst has the following composition: SiO 2 : Al 2 O 3 : TiO 2 . The preferred molar ratios (MR) of the different reactants with respect to the silicon oxide source (SiO 2 ) are listed in the table below.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】 触媒は粉末、ペレット又は錠剤形態で凝集されて結晶クラスターを形成しても
よく、これらはまた活性であり、酸化反応後に容易に回収される。触媒はまた担
体及び/又は支持体を含んでもよい。好ましい触媒はTS-1として知られているチ
タンシリカライト触媒及びチタン-ベータとして知られているアルミノチタンシ
リカライトである。 留出燃料を酸化するのに使用される酸化剤は過酸化水素又は有機過酸化物であ
ってもよい。過酸化水素が好ましく、そのまま添加されてもよく、又は前記した
ようにその場で調製されてもよい。ディーゼル燃料は酸化反応に使用される条件
で液体又は稠密相であることがまた好ましい。また、過酸化水素が使用される場
合、過酸化水素が水溶液として使用され、その反応が溶媒の存在下で行なわれる
。有機過酸化物が使用される場合、溶媒は必要とされなくてもよく、又は過酸化
物それ自体が溶媒として作用し得る。
The catalyst may be aggregated in powder, pellet or tablet form to form crystalline clusters, which are also active and easily recovered after the oxidation reaction. The catalyst may also include a carrier and / or support. Preferred catalysts are the titanium silicalite catalyst known as TS-1 and the alumino titanium silicalite known as titanium-beta. The oxidant used to oxidize the distillate fuel may be hydrogen peroxide or organic peroxide. Hydrogen peroxide is preferred and may be added neat or may be prepared in situ as described above. It is also preferred that the diesel fuel be in liquid or dense phase at the conditions used for the oxidation reaction. Also, when hydrogen peroxide is used, it is used as an aqueous solution and the reaction is carried out in the presence of a solvent. If an organic peroxide is used, no solvent may be needed, or the peroxide itself may act as the solvent.

【0017】 選択的接触酸化を使用する本発明により、アルキル芳香族化合物の脂肪族置換
基を含む、留出燃料中の飽和脂肪族又は環式化合物を酸化して二級及び/又は三
級ヒドロキシル基及び/又はカルボニル基を生じることが可能である。本発明の
方法により酸化し得る飽和基として、3〜22個、典型的には3〜18個、更に好ま
しくは12〜18個の炭素原子を含む短鎖又は長鎖、分岐又は線状アルカン、環状ア
ルカン並びにモノ-及びポリ-アルキル芳香族化合物(そのアルキル基の少なくと
も一つが少なくとも3個、更に好ましくは3〜18個、最も好ましくは12〜18個の
炭素原子を含む)並びにモノ-及びポリ-アルキル環状アルカンが挙げられる。
According to the present invention using selective catalytic oxidation, a saturated aliphatic or cyclic compound in a distillate fuel containing an aliphatic substituent of an alkylaromatic compound is oxidized to give a secondary and / or tertiary hydroxyl group. It is possible to generate groups and / or carbonyl groups. Short or long chain, branched or linear alkanes containing 3 to 22, typically 3 to 18 and more preferably 12 to 18 carbon atoms as the saturated group which can be oxidized by the method of the present invention, Cyclic alkanes and mono- and poly-alkyl aromatic compounds (at least one of the alkyl groups of which contains at least 3, more preferably 3-18, most preferably 12-18 carbon atoms) and mono- and poly- -Alkyl cyclic alkanes.

【0018】 本発明者らは驚くことに適切な条件の選択により留出燃料中の飽和基が比較的
温和な条件下でアルコール及びカルボニルに高選択性で酸化し得ることを見出し
た。反応条件、触媒の選択、使用される触媒の量及び酸化剤対留出燃料の比率は
留出燃料の組成及び所望の酸素レベルに依存するであろう。 脂肪族置換基は全脂肪族化合物、アリール化合物(アルキル芳香族)又はアル
キルナフテン化合物の一部であってもよい。更に、前記化合物は電子反発性を有
し、従って、反応性ではないその他の官能基を含んでいてもよい。また、接触酸
化は燃料中の残留硫黄化合物を酸化してもよい。これは硫黄種を更に容易に除去
し得る種に変換することができ、こうして本発明は硫黄レベルの更なる低下を可
能にするという付加的な利点をもたらすことができる。 本発明者らは脂肪族化合物に関する反応性順序が三級炭素原子から二級炭素原
子更には一級炭素原子へと低下することを見出した。
The inventors have surprisingly found that by selecting appropriate conditions, saturated groups in distillate fuels can be highly selectively oxidized to alcohols and carbonyls under relatively mild conditions. The reaction conditions, choice of catalyst, amount of catalyst used and ratio of oxidant to distillate fuel will depend on the distillate fuel composition and the desired oxygen level. The aliphatic substituent may be part of an all-aliphatic compound, an aryl compound (alkylaromatic) or an alkylnaphthene compound. In addition, the compounds are electron repulsive and may therefore contain other functional groups that are not reactive. Further, the catalytic oxidation may oxidize residual sulfur compounds in the fuel. This can convert sulfur species to species that can be more easily removed, thus the present invention can provide the additional advantage of allowing further reduction of sulfur levels. The inventors have found that the reactivity order for aliphatic compounds decreases from tertiary carbon atoms to secondary carbon atoms to even primary carbon atoms.

【0019】 反応に使用される酸化剤は添加され、又はその場で調製された有機過酸化物、
オゾン又は過酸化水素であってもよく、過酸化水素水溶液が好ましい。その水溶
液は10〜100重量%、好ましくは10〜70重量%の過酸化水素、例えば、希釈され
た過酸化水素(水中40重量%)を含む。また、極性溶媒が存在することが好まし
く、例えば、ケトン又はアルコール、アセトン、メタノール、エタノール又はブ
タノールが好ましい。溶媒は過酸化水素水溶液が使用される場合にH2O2水相中の
留出燃料の溶解性を増大するであろう。 本発明の方法の特別な利点はそれが温和な温度条件及び圧力条件を使用し、転
化率及び収率が高く、副生物生成が少ないことである。特に、過酸化水素の転化
率が高い。しかしながら、炭化水素の転化率が比較的低く、30%以下であること
が好ましい。30%の転化率より上では、ジ-ケトンが生成され、酸化された分子
の開裂そしておそらく酸化された燃料中の酸官能基の形成をもたらすというリス
クがある。これらの酸官能基の存在は燃料が腐食性であることをもたらし得る。
それ故、留出燃料を基準として化学量論量以下の過酸化水素を使用することが好
ましい。また、酸化された燃料が1 mgKOH/g、好ましくは0.5 mgKOH/g以下、更に
好ましくは0.2 mgKOH/g以下の全酸価を有することが好ましい。燃料がこれらの
レベルより上のTANまで酸化される場合、酸を、例えば、アルカリ洗浄により除
去することが必要であるかもしれない。
The oxidant used in the reaction is an organic peroxide added or prepared in situ,
It may be ozone or hydrogen peroxide, preferably an aqueous hydrogen peroxide solution. The aqueous solution contains 10 to 100% by weight, preferably 10 to 70% by weight hydrogen peroxide, for example diluted hydrogen peroxide (40% by weight in water). It is also preferred that a polar solvent be present, for example ketones or alcohols, acetone, methanol, ethanol or butanol. The solvent will increase the solubility of the distillate fuel in the H 2 O 2 aqueous phase when aqueous hydrogen peroxide is used. The particular advantages of the process of the invention are that it uses mild temperature and pressure conditions, high conversion and yield, and low by-product formation. Especially, the conversion rate of hydrogen peroxide is high. However, the conversion of hydrocarbons is relatively low, preferably 30% or less. Above a conversion of 30%, there is a risk that di-ketones will be formed, leading to the cleavage of oxidised molecules and possibly the formation of acid functional groups in the oxidised fuel. The presence of these acid functional groups can result in the fuel being corrosive.
Therefore, it is preferred to use a substoichiometric amount of hydrogen peroxide based on distillate fuel. Further, it is preferable that the oxidized fuel has a total acid value of 1 mgKOH / g, preferably 0.5 mgKOH / g or less, and more preferably 0.2 mgKOH / g or less. If the fuel is oxidised to TAN above these levels, it may be necessary to remove the acid, for example by an alkaline wash.

【0020】 酸化に最適の反応温度は50〜150℃、好ましくは約100℃である。圧力は全ての
物質が液体又は稠密相中にあるような圧力であるべきである。 反応は室温で行ない得るが、更に高い反応速度が高温、例えば、還流条件下で
得られる。還流条件又は加熱された反応体により生じる自己発生圧が使用されて
もよく、それにより加圧反応器の使用が更に高温に達することを可能にする。1
〜100バール(105〜107 Pa)の範囲の高圧の使用が反応の転化率及び選択性を増
大し得る。酸化反応はバッチ条件下又は固定床中で行なわれ、不均一触媒の使用
が単相系又は二相系の連続反応を可能にする。触媒は反応条件下で安定であり、
回収され、再使用し得る。 本発明の方法は溶媒の存在下で過酸化水素を使用して行なわれることが好まし
い。溶媒は重要である。何とならば、それは留出燃料及び過酸化水素が相互作用
し、触媒と接触することを可能にするからである。それ故、それは留出燃料及び
水相(これは一般に酸化剤としての水性過酸化水素の使用のために存在する)を
溶解し、又は二つの相が互いに拡散することを可能にすべきである。極性化合物
が好ましく、好ましい溶媒の例は超臨界二酸化炭素、アルコール、ケトン、エー
テル、グリコール及びあまりに高すぎない炭素原子の数、好ましくは8個以下を
有する酸である。メタノール又は三級ブタノールが最も好ましいアルコールであ
り、アセトンが最も好ましいケトンであり、また酢酸又はプロピオン酸が最も好
ましい酸である。これらの溶媒の混合物がまた使用されてもよい。溶媒の量が重
要であり、反応生成物及び転化率に影響することがあり、溶媒の選択及びその量
は留出燃料の組成に依存する。溶媒は炭化水素相と水相(これは一般に酸化剤と
しての水性過酸化水素の使用のために存在する)の混和性を改良する。
The optimum reaction temperature for oxidation is 50 to 150 ° C., preferably about 100 ° C. The pressure should be such that all substances are in the liquid or dense phase. The reaction can be carried out at room temperature, but higher reaction rates are obtained at elevated temperatures, eg under reflux conditions. Autogenous pressures created by reflux conditions or heated reactants may be used, allowing the use of pressurized reactors to reach even higher temperatures. 1
The use of high pressure in the range of ~ 100 bar (10 5 -10 7 Pa) can increase the conversion and selectivity of the reaction. The oxidation reaction is carried out under batch conditions or in a fixed bed, and the use of heterogeneous catalysts allows for continuous reactions in single-phase or two-phase systems. The catalyst is stable under the reaction conditions,
It can be recovered and reused. The method of the invention is preferably carried out using hydrogen peroxide in the presence of a solvent. The solvent is important. This is because it allows the distillate fuel and hydrogen peroxide to interact and contact the catalyst. Therefore, it should dissolve the distillate fuel and the aqueous phase, which is generally present due to the use of aqueous hydrogen peroxide as the oxidant, or allow the two phases to diffuse into each other. . Polar compounds are preferred, examples of preferred solvents are supercritical carbon dioxide, alcohols, ketones, ethers, glycols and acids having a number of carbon atoms which is not too high, preferably 8 or less. Methanol or tertiary butanol is the most preferred alcohol, acetone is the most preferred ketone, and acetic acid or propionic acid is the most preferred acid. Mixtures of these solvents may also be used. The amount of solvent is important and can affect reaction products and conversions, and the choice of solvent and its amount depends on the composition of the distillate fuel. The solvent improves the miscibility of the hydrocarbon phase and the aqueous phase, which is generally present due to the use of aqueous hydrogen peroxide as the oxidant.

【0021】 本発明の技術は酸化反応が留出燃料中の硫黄種を更に容易に除去される更に極
性の種に変換し得るという付加的な利益を与える。例えば、留出燃料はチオフェ
ン、硫化物及びメルカプタンの形態の硫黄を含み、これらが本発明に使用される
酸化技術によりスルホキシド及びスルホンに変換し得る。これらの更に極性のス
ルホキシド及びスルホンがその後に蒸留、水もしくは極性溶媒による洗浄又は例
えばシリカゲルによる吸着により除去し得る。これはそれらの硫黄レベルを200p
pm未満、特に100ppm未満、更に特に50ppm未満に低減するために既に水素化脱硫
にかけられた燃料の硫黄レベルの更なる低減に特に有益である。これらの技術は
高硫黄レベルで作用し得るが、必要とされる多量の過酸化水素がこれらの技術を
魅力のないものにし得る。 本発明の技術はまた燃料中の窒素レベルの低減に有益である。何とならば、酸
化反応が窒素含有種を蒸留、水もしくは極性溶媒による洗浄又は例えばシリカゲ
ルによる吸着により容易に除去し得る窒素酸化物に変換するからであり、使用さ
れる場合、窒素種の除去は酸化された硫黄種の除去と同じ操作であることが好ま
しい。
The technique of the present invention provides the additional benefit that the oxidation reaction can convert sulfur species in the distillate fuel to more polar species that are more easily removed. For example, distillate fuels contain sulfur in the form of thiophenes, sulfides and mercaptans, which can be converted to sulfoxides and sulfones by the oxidation techniques used in the present invention. These more polar sulfoxides and sulfones can then be removed by distillation, washing with water or polar solvents or adsorption by, for example, silica gel. This raises their sulfur level to 200p
It is particularly useful for further reducing the sulfur level of fuels already hydrodesulfurized to reduce to below pm, especially below 100 ppm, and more particularly below 50 ppm. Although these techniques can work at high sulfur levels, the large amounts of hydrogen peroxide required can render these techniques unattractive. The techniques of the present invention are also beneficial in reducing nitrogen levels in fuels. This is because the oxidation reaction converts nitrogen-containing species into nitrogen oxides that can be easily removed by distillation, washing with water or polar solvents or adsorption by, for example, silica gel, and when used, removal of nitrogen species It is preferable that the operation is the same as the removal of the oxidized sulfur species.

【0022】 燃料のヒドロキシル基及び/又はカルボニル基の存在は通常のNMR技術、例え
ば、マグローヒル印刷会社により発行されたD. H. Williams及びI. Fleming著Sp
ectroscopic methods in Organic Chemistryに記載された技術により測定し得る
。また、赤外分光分析及びガスクロマトグラフィー質量分光分析を含むガスクロ
マトグラフィーが使用されてもよい。ヒドロキシル基の存在は3500付近の赤外ス
ペクトル中のバンドにより示され、またカルボニル基は1710付近のバンドにより
示される。これらの技術はまたヒドロキシル基が一級、二級又は三級であるかど
うかを測定するのに使用し得る。二級及び三級の基が好ましい。
The presence of hydroxyl and / or carbonyl groups in the fuel is determined by conventional NMR techniques, eg Sp. By DH Williams and I. Fleming, published by McGraw-Hill Printing Company.
It can be measured by the technique described in ectroscopic methods in Organic Chemistry. Gas chromatography, including infrared spectroscopy and gas chromatography mass spectroscopy may also be used. The presence of hydroxyl groups is indicated by a band in the infrared spectrum near 3500 and the carbonyl group is indicated by a band near 1710. These techniques can also be used to determine whether a hydroxyl group is primary, secondary or tertiary. Secondary and tertiary groups are preferred.

【0023】 本発明の留出燃料はその性能を改良するための添加剤で処理されてもよい。 本発明の酸化された燃料は燃料の燃焼時の粒状物形成の有意な低減を示すが、
炭化水素排出物及び一酸化炭素排出物に関する影響は少なく、或る場合には、わ
ずかな増加を伴い得る。しかしながら、これらはエンジン排気系中の典型的な排
気酸化触媒の使用により解消し得る。 暖房油及びその他の留出石油燃料、例えば、ディーゼル燃料は低温でゲル構造
(これは燃料に流動するその能力を失わせる)を形成するような方法でワックス
の大きい結晶として沈殿する傾向があるアルカンを含む。燃料が依然として流動
する最低温度が流動点として知られている。燃料の温度が低下し、流動点に近づ
くにつれて、難点が燃料を配管及びポンプを通って輸送する際に生じる。更に、
ワックス結晶が流動点の上の温度で燃料配管、スクリーン、及びフィルターを詰
まらせる傾向がある。これらの問題は当業界で良く認められており、種々の添加
剤が提案されており、それらの多くが燃料油の流動点を低下するために商用され
ている。同様に、その他の添加剤が提案されており、生成するワックス結晶のサ
イズを減少し、その形状を変化するために商用されている。更に小さいサイズの
結晶が望ましい。何とならば、それらはフィルターを詰まらせそうにないからで
ある。或る種の添加剤はワックスが小板状体として結晶化することを抑制し、そ
れに針状の習性をとらせ、得られる針状体が小板状体よりもフィルターを通過し
やすい。また、添加剤は生成した結晶を燃料中に懸濁して保持する効果を有する
ことがあり、得られる減少された沈降が詰まりの防止を助ける。
The distillate fuel of the present invention may be treated with additives to improve its performance. Although the oxidised fuel of the present invention shows a significant reduction in particulate formation upon combustion of the fuel,
The impact on hydrocarbon and carbon monoxide emissions is small, and in some cases may be accompanied by a slight increase. However, these can be eliminated by the use of typical exhaust oxidation catalysts in engine exhaust systems. Heating oils and other distillate petroleum fuels, such as diesel fuels, tend to precipitate as large crystals of wax in such a way that at low temperatures they form a gel structure, which causes them to lose their ability to flow into the fuel. including. The lowest temperature at which the fuel still flows is known as the pour point. Difficulties arise in transporting fuel through piping and pumps as the temperature of the fuel decreases and approaches the pour point. Furthermore,
Wax crystals tend to clog fuel lines, screens, and filters at temperatures above the pour point. These problems are well recognized in the art and various additives have been proposed, many of which are commercially available to lower the pour point of fuel oils. Similarly, other additives have been proposed and are commercially available to reduce the size and change the shape of the wax crystals that form. Crystals of even smaller size are desirable. After all, they are unlikely to clog the filter. Certain additives prevent the wax from crystallizing as platelets and give it a needle-like habit, with the resulting needles being more likely to pass through the filter than the platelets. Also, the additive may have the effect of keeping the crystals formed suspended in the fuel, and the resulting reduced settling helps prevent clogging.

【0024】 有効なワックス結晶改質剤(低温フィルタープラッギング点(CFPP)試験及びそ
の他の作業性試験、並びに模擬性能及びフィールド性能により測定されるような
)はエチレン-酢酸ビニルコポリマー又はエチレン-プロピオン酸ビニルコポリマ
ーをベースとする流動性改良剤の添加により得られてもよい。 米国特許第3,961,916号明細書に、ワックス成長停止剤及び核形成剤を含む中
間留出流動性改良剤が記載されており、前者は高エステル含量を有する低分子量
エチレン-ビニルエステルコポリマーであることが好ましく、後者は低エステル
含量を有する高分子量コポリマーであることが好ましく、エステルは両方とも酢
酸ビニルであることが好ましいが、必ずしもそうでなくてもよい。 DE-A-2407158に、低分子量エチレン-ビニルエステルコポリマーとエチレン-ア
クリル酸エステルコポリマーの混合物を含む中間留出流動性改良剤が記載されて
おり、両方のコポリマーが少なくとも40モル%のエステル成分を含む。
Effective wax crystal modifiers (as measured by cold filter plugging point (CFPP) test and other workability tests, as well as simulated performance and field performance) are ethylene-vinyl acetate copolymers or ethylene-propionic acid. It may be obtained by the addition of rheology modifiers based on vinyl copolymers. U.S. Pat.No. 3,961,916 describes a middle distillate flow improver that includes a wax growth inhibitor and a nucleating agent, the former being a low molecular weight ethylene-vinyl ester copolymer having a high ester content. Preferably, the latter is a high molecular weight copolymer with a low ester content, and both esters are preferably vinyl acetate, but this is not necessary. DE-A-2407158 describes a middle distillate flow improver comprising a mixture of low molecular weight ethylene-vinyl ester copolymer and ethylene-acrylic ester copolymer, both copolymers containing at least 40 mol% of the ester component. Including.

【0025】 FR-A-2061457はエチレンと3〜30個の炭素原子を含むオレフィン性不飽和モノ
マーの第一コポリマー(700〜3000の平均分子量を有する)、及びエチレンと3
〜60個の炭素原子を含むオレフィン性不飽和モノマーの第二コポリマー(3000よ
り上、かつ60,000までの平均分子量を有する)を含むコポリマーの混合物を記載
している。 EP0648257は油の低温流動性を改良するのに有効な燃料油添加剤を記載してお
り、エチレンと不飽和エステルの少なくとも2種の異なるコポリマーを含む組成
物、又はエチレンと少なくとも2種の異なる型の不飽和エステル誘導単位のコポ
リマーを含む組成物が、従来提案された組成物に対する利点を有する有効な低温
流動性改良剤であるという観察に基づいている。 留出燃料中に含まれてもよいその他の添加剤の例はセタン改良剤、消泡剤添加
剤、アルキルスクシンイミドの如き分散剤、色素及び酸化防止剤である。最近、
エステルの如き潤滑添加剤がディーゼル燃料に混入されて燃料中の硫黄レベルを
低減するのに使用されるディープハイドロファイニングにより生じた潤滑性の低
下を相殺していた。しかしながら、本発明による燃料への酸素の組込みは燃料の
潤滑性を改良し得る。潤滑性はディーゼルエンジン中のポンプの磨耗を防止する
のに必要とされる。
FR-A-2061457 is a first copolymer of ethylene and an olefinically unsaturated monomer containing 3 to 30 carbon atoms (having an average molecular weight of 700 to 3000), and ethylene and 3
A mixture of copolymers comprising a second copolymer of olefinically unsaturated monomers containing -60 carbon atoms (above 3000 and having an average molecular weight of up to 60,000) is described. EP0648257 describes fuel oil additives effective in improving the low temperature fluidity of oils, compositions containing at least two different copolymers of ethylene and an unsaturated ester, or ethylene and at least two different types. It is based on the observation that a composition containing a copolymer of unsaturated ester derived units of is an effective cold flow improver with advantages over previously proposed compositions. Examples of other additives that may be included in the distillate fuel are cetane improvers, antifoam additives, dispersants such as alkylsuccinimides, pigments and antioxidants. Recently,
Lubricating additives such as esters have been incorporated into diesel fuels to offset the loss of lubricity caused by deep hydrofining used to reduce sulfur levels in the fuel. However, the incorporation of oxygen into the fuel according to the invention can improve the lubricity of the fuel. Lubricity is required to prevent pump wear in diesel engines.

【0026】 本発明者らはヒドロキシル基及び/又はカルボニル基の導入がディーゼル燃料
中に存在するその他の添加剤との不利な相互作用を生じないと考える。本発明の
酸化された燃料はそれら自体でディーゼル燃料、又は定置エンジンもしくは船舶
エンジン用の燃料として使用し得る。また、それらはその他の留出燃料及び/又
は生物燃料、例えば、ナタネメチルエステルもしくは大豆エステルから誘導され
た燃料とブレンドされてもよい。 本発明者らは、多くのその他の変性燃料と違って、本発明の燃料が通常の条件
下で特別な潤滑剤を必要としないで運転するディーゼルエンジンの如き通常のエ
ンジン中で良く機能すると考える。燃料中のヒドロキシル基及び/又はカルボニ
ル基の導入はそれが燃料潤滑剤境界で遭遇する潤滑剤又は潤滑添加剤との不利な
相互作用を生じないであろう。更に、本発明者らは、ディーゼルの組成に応じて
、燃料燃焼中の粒状物形成が5〜50%、時にはそれ以上低減し得ると考える。
The inventors believe that the introduction of hydroxyl and / or carbonyl groups does not result in adverse interactions with other additives present in diesel fuel. The oxidised fuels of the invention may be used by themselves as diesel fuels or as fuels for stationary or marine engines. They may also be blended with other distillate fuels and / or biofuels, for example fuels derived from rapeseed methyl ester or soybean ester. We believe that, unlike many other modified fuels, the fuels of the present invention perform well in normal engines, such as diesel engines, which operate under normal conditions without the need for special lubricants. . The introduction of hydroxyl and / or carbonyl groups in the fuel will not cause detrimental interactions with the lubricants or lubricant additives that it encounters at the fuel lubricant boundary. Furthermore, we believe that particulate formation during fuel combustion can be reduced by 5-50%, and sometimes more, depending on the composition of the diesel.

【0027】 排出物試験は直接噴射ディーゼルエンジン(例えば、VWゴルフ1.9TDi)を備え
た市販の乗用車で行ない得る。ウォーミングアップされたエンジンを備えた、乗
用車は排出物測定のために規制されたヨーロッパ運転サイクルにわたって運転し
得る。これは4“基本市街地サイクル”(ECE-15)及び1“市街地外サイクル”(E
UDC)からなり、或る範囲の速度及び負荷をカバーする。 乗用車排気口に連結された粒状物トンネルが粒状物回収に使用されてもよい。
粒状物は前コンディショニングされ、計量された濾紙(一つはECE期用であり、
一つは運転サイクルのEUDC期用である)で回収し得る。次いで濾紙が試験後に再
計量されて回収された粒状物の質量を測定する。夫々の試験燃料はECE/EUDCサイ
クルにわたって3回試験され、ベース燃料は3回の試験燃料反復の前後に試験さ
れることが好ましい。
Emission tests may be performed on a commercial passenger car equipped with a direct injection diesel engine (eg VW Golf 1.9TDi). A passenger car with a warmed-up engine can be operated over a regulated European driving cycle for emission measurements. This is 4 "basic city cycle" (ECE-15) and 1 "outside city cycle" (E
UDC) and covers a range of speeds and loads. A particulate tunnel connected to the passenger vehicle exhaust may be used for particulate recovery.
Granules are pre-conditioned and weighed with filter paper (one for ECE,
One is for the EUDC phase of the operating cycle). The filter paper is then reweighed after the test to measure the weight of the recovered particulate material. Each test fuel is preferably tested three times over the ECE / EUDC cycle and the base fuel is preferably tested before and after three test fuel iterations.

【0028】 工業規模で、本発明の留出燃料は好適な精油所流、例えば、230〜320℃の範囲
で沸騰する流れの酸化により容易に製造し得る。また、側流が酸化され、次いで
通常の留出油とブレンドされて所望の酸素レベルを有する最終燃料を製造し得る
。しかしながら、開裂及び酸生成を生じないで充分に高い酸素レベルを有する側
流を製造してブレンド時に所望の最終レベルを生じることは困難であるかもしれ
ない。精油所中の酸化単位装置は殆どの精油所で現在使用されるハイドロファイ
ニング単位装置の下流に配置されて燃料の硫黄レベルを低減することが好ましい
。これはヒドロキシル基への転化率を増大するであろう。何とならば、硫黄種の
量、オレフィン及びベンジル炭素原子(これらはそうしなければ酸化剤と反応す
るであろう)がハイドロファイニング操作中に低減されたからである。付加的な
単位装置が酸化された硫黄種及び窒素種の除去のために酸化単位装置の下流に用
意されてもよい。 本発明が以下の実施例を参照して説明され、これらの実施例では、チタンベー
タ(Ti-β)又はチタンシリカライト(TS-1)を触媒として使用して、留出燃料
を過酸化水素で酸化した。TS-1触媒の調製が欧州特許第0376453A号に記載されて
いる。
On an industrial scale, the distillate fuels of the present invention may be readily produced by oxidation of a suitable refinery stream, eg, a boiling stream in the range 230-320 ° C. Alternatively, the sidestream may be oxidized and then blended with conventional distillate oil to produce a final fuel having the desired oxygen level. However, it may be difficult to produce a sidestream with sufficiently high oxygen levels to produce the desired final levels during blending without causing cleavage and acid formation. The oxidation unit in the refinery is preferably located downstream of the hydrofining unit currently used in most refineries to reduce sulfur levels in the fuel. This will increase the conversion to hydroxyl groups. This is because the amount of sulfur species, olefins and benzyl carbon atoms, which would otherwise react with the oxidant, were reduced during the hydrofining operation. Additional unit units may be provided downstream of the oxidation unit unit for removal of oxidized sulfur and nitrogen species. The present invention is described with reference to the following examples, in which titanium beta (Ti-β) or titanium silicalite (TS-1) is used as a catalyst to distillate fuel to hydrogen peroxide. Oxidized in. The preparation of TS-1 catalyst is described in EP 0376453A.

【0029】 (実施例)実施例1 使用した留出燃料は下記の性質を有していた。 Example 1 The distillate fuel used in Example 1 had the following properties.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】 臭素価:サンプル100g当り1.20gのBr 芳香族化合物含量はPINA(ASTM D2786)により32.9重量%であった。 硫黄含量は0.52重量%であった。 キャピラリーガスクロマトグラフィーによる炭素数分布(重量%)[0031]   Bromine number: 1.20 g Br per 100 g sample   The aromatic compound content was 32.9% by weight according to PINA (ASTM D2786).   The sulfur content was 0.52% by weight. Distribution of carbon number by capillary gas chromatography (% by weight)

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】 燃料は比較的高い硫黄レベル及び臭素価を有していたので、過酸化水素の消費
が高かった。 使用したチタンベータ触媒を以下のように調製した。 A 合成 反応体
The fuel had a relatively high sulfur level and bromine number, resulting in high hydrogen peroxide consumption. The titanium beta catalyst used was prepared as follows. A synthesis reactant

【0034】[0034]

【表4】 [Table 4]

【0035】 ゲル組成(モル比) Si:Al:Ti:OH-:H2O = 1:0.003:0.018:0.55:15.7 TEAOH201.74gをプラスチック容器に入れることにより合成を開始し、そこでそ
れをマグネチックスターラーで10分間にわたって窒素流の下で撹拌した。撹拌後
に、水100mlを添加した。次いで撹拌を続けながらTPOTを滴下して添加した。2.9
gを7分間にわたって添加した。1.8gをその後の5分間にわたって添加し、続い
て0.66gを3分間にわたって添加した。TPOT合計5.36gを添加するための合計時間
は15分間であった。次いでエーロシル60gを添加した:エーロシル50gを添加する
まで、10gを夫々1/4時間で添加した。この時点で、Al(NO3)3 H2Oの水溶液(水61
.1ml中0.63g)を添加した。最後に、エーロシルの最後の一部10gを添加した。混
合物を窒素流の下で2時間撹拌した。これは透明でわずかに増粘したゲルを生じ
、これをテフロン(登録商標)ライナーPARRオートクレーブ(1リットル)中で
2時間にわたって135℃に加熱した。次いでオートクレーブを240時間にわたって
135℃に保った。
[0035] Gel Composition (mole ratio) Si: Al: Ti: OH -: H 2 O = 1: 0.003: 0.018: 0.55: a 15.7 TEAOH201.74G initiate synthesis by placing a plastic container, where Magne it Stir under a stream of nitrogen with a tick stirrer for 10 minutes. After stirring, 100 ml of water was added. Then TPOT was added dropwise with continued stirring. 2.9
g was added over 7 minutes. 1.8 g was added over the next 5 minutes, followed by 0.66 g over 3 minutes. The total time to add a total of 5.36 g of TPOT was 15 minutes. Then 60 g of Aerosil were added: 10 g of each was added in 1/4 hour each, until 50 g of Aerosil was added. At this point, an aqueous solution of Al (NO3) 3 H2O (water 61
0.63 g in 0.1 ml) was added. Finally, the last portion of 10 g of Aerosil was added. The mixture was stirred under a stream of nitrogen for 2 hours. This resulted in a clear, slightly thickened gel, which was heated to 135 ° C. for 2 hours in a Teflon liner PARR autoclave (1 liter). Then autoclave for 240 hours
It was kept at 135 ° C.

【0036】 洗浄及び遠心分離並びに乾燥 固相を9000RPMで1時間にわたって遠心分離することにより分離した。固体物
質を砕き、4回洗浄し、11000RPMで2時間にわたって最後の遠心分離にかけた。
次いで物質を乾燥させた。 最後に、固体物質を空気流の下でか焼した。か焼プログラムは以下のとおりで
あった。 30℃→550℃(60℃/時間) 550℃→550℃(24時間) 550℃→120℃(60℃/時間) B 特性決定 物質をX線粉末回折、走査電子顕微鏡、フーリエ変換赤外分光分析(UV-VIS分
光分析)により分析した。元素分析は原子吸収分光測定及び測光(測色法)を使
用した。
Washing and Centrifuging and Drying The solid phase was separated by centrifugation at 9000 RPM for 1 hour. The solid material was crushed, washed 4 times and subjected to a final centrifugation at 11000 RPM for 2 hours.
The material was then dried. Finally, the solid material was calcined under a stream of air. The calcination program was as follows: 30 ° C → 550 ° C (60 ° C / hour) 550 ° C → 550 ° C (24 hours) 550 ° C → 120 ° C (60 ° C / hour) B characterization substances are X-ray powder diffraction, scanning electron microscope, Fourier transform infrared spectroscopy It was analyzed by analysis (UV-VIS spectroscopy). Atomic absorption spectroscopy and photometry (colorimetry) were used for elemental analysis.

【0037】 C 酸化 先のようにして調製したTi-β及びEP0376453Aに従って調製したTS-1を使用し
て、酸化反応を表1に示された温度で行なった。使用した方法は米国特許第5,02
1,607号に記載されており、以下の表1に示された過酸化水素対留出燃料の比を
用いて、520rpmで撹拌しながら反応を6時間にわたって反応温度で行なった。ま
た、得られた物質の性質を表1に示す。 酸素含量は推定であり、NMRデータから計算され、出発留出燃料の組成をC12H2 6 であると仮定した。
C Oxidation Using Ti-β prepared as above and TS-1 prepared according to EP0376453A, the oxidation reaction was carried out at the temperatures shown in Table 1. The method used is US Pat.
The reaction was carried out for 6 hours at reaction temperature with stirring at 520 rpm using the hydrogen peroxide to distillate fuel ratios described in Table 1 below and described in No. 1,607. The properties of the obtained substance are shown in Table 1. Oxygen content is estimated, calculated from NMR data, assuming the composition of the starting distillate fuel to be C 12 H 2 6.

【0038】[0038]

【表5】 表1 [Table 5] Table 1

【0039】[0039]

【表6】 表1(続き) [Table 6] Table 1 (continued)

【0040】 TBAはターシャリーブチルアルコールであり、NDは検出されなかったことを意味
する。 表1中のデータは転化率、酸素含量及び酸含量が触媒の選択、使用した物質の
比率、溶媒の選択及び反応条件によりどのように影響されるのかを示す。 図1は領域500〜4000の波数における70%のターシャリーブチルアルコール及
び30%のディーゼルの未酸化混合物の赤外スペクトルであり、図2は領域1200〜
2000の波数におけるスペクトルの拡大バージョンである。図3及び図4は実験3
の生成物に関する相当するスペクトルであり、また図5及び図6は実験8の生成
物に関する相当するスペクトルである。これらのスペクトルは1709付近のピーク
の有意な増大及び1650付近の新しいピークによりカルボニル官能基の存在を明ら
かに示し、溶媒としてのターシャリーブチルアルコールの使用は酸化された燃料
中のアルコールの指示をマスクする。 図7はアセトン溶媒を使用した、実験1における供給原料として使用されたア
セトン/ディーゼル混合物の赤外スペクトルであり、また図8は実験1の酸化さ
れた生成物のスペクトルである。図8中の3500にあるピークは酸化中のヒドロキ
シル基の形成を確認する。この場合、アセトンは酸化された燃料中のカルボニル
基の指示をマスクする。 実験2、4、6及び7に関するスペクトルは同様の効果を示した。
TBA is tertiary butyl alcohol, meaning ND was not detected. The data in Table 1 show how the conversion, oxygen content and acid content are affected by the choice of catalyst, the ratio of materials used, the choice of solvent and reaction conditions. FIG. 1 is an infrared spectrum of an unoxidized mixture of 70% tertiary butyl alcohol and 30% diesel in the wave number range of 500 to 4000, and FIG.
An expanded version of the spectrum at 2000 wavenumbers. 3 and 4 show Experiment 3
5 and 6 are the corresponding spectra for the product of Experiment 8 and FIGS. These spectra clearly show the presence of a carbonyl function with a significant increase in the peak near 1709 and a new peak near 1650, and the use of tertiary butyl alcohol as a solvent masks the indication of alcohol in the oxidized fuel. To do. FIG. 7 is an infrared spectrum of the acetone / diesel mixture used as the feedstock in Experiment 1, using an acetone solvent, and FIG. 8 is a spectrum of the oxidized product of Experiment 1. The peak at 3500 in Figure 8 confirms the formation of hydroxyl groups during oxidation. In this case, acetone masks the indication of carbonyl groups in the oxidized fuel. The spectra for experiments 2, 4, 6 and 7 showed similar effects.

【0041】比較例1 比較目的のために、触媒を使用せず、また触媒として二酸化チタンを使用して
、実験1及び3を繰り返した。生成物の赤外スペクトルはカルボニル基又はヒド
ロキシル基の形成を示さなかった。実施例2 実施例1で生成された燃料の量はエンジン試験にあまりにも少なかったので、
実施例1で生成されると予想されたヒドロキシル含有物質及びカルボニル含有物
質を含む燃料の性能を下記の性質を有するウルトラ・ロー・ディーゼル燃料(ULS
ADO)への種々の酸素化物質の添加により模擬した。 密度 825 Kg/m3 KV20 (cSt) 3.41 硫黄含量 31ppm T95 314℃ 燃料を適当な量の酸素化物質とブレンドして2重量%の最終ブレンド中の酸素
含量を得た。一級アルコール、二級アルコール、三級アルコール及びケトンを使
用した。燃料ブレンドの詳細を表2に示す。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 For comparison purposes, experiments 1 and 3 were repeated without catalyst and with titanium dioxide as catalyst. The infrared spectrum of the product showed no formation of carbonyl or hydroxyl groups. Example 2 The amount of fuel produced in Example 1 was too low for engine testing, so
The performance of the fuel containing the hydroxyl-containing material and the carbonyl-containing material expected to be produced in Example 1 is described below as an ultra low diesel fuel (ULS) having the following properties:
Simulated by the addition of various oxygenates to ADO). Density 825 Kg / m 3 KV 20 (cSt) 3.41 Sulfur content 31 ppm T95 314 ° C. Fuel was blended with an appropriate amount of oxygenated material to obtain an oxygen content in the final blend of 2 wt%. Primary alcohol, secondary alcohol, tertiary alcohol and ketone were used. Details of the fuel blend are shown in Table 2.

【0042】[0042]

【表7】 表2 [Table 7] Table 2

【0043】 試験をVWゴルフ1.9ターボ-直接噴射エンジン中で行ない、これはエンジンブロ
ックに非常に近くに取り付けられた酸化触媒、排気ガス循環、及び噴射時間の密
閉ループ制御を可能にするニードルリフトセンサーを備えた電気制御ディストリ
ビューター燃料ポンプを含む1.9リットルの過給機付き中間冷却型直接噴射エン
ジンである。 燃料ブレンドを特別の試験プロトコルに従って試験し、毎日異なる試験燃料に
対してベース燃料を試験することを伴った。ベース燃料を最初に試験し、続いて
試験燃料(これは連続3回試験された)を試験し、続いて最終ベース燃料試験を
行なった(ベース1、試験1、試験2、試験3、ベース2)。これらの5回の試
験の夫々は熱ECE+EUDC運転サイクルを含んでいた。ガス排出物及び粒状排出物を
夫々の試験について回収した。
The tests were conducted in a VW Golf 1.9 turbo-direct injection engine, which has a needle lift sensor that allows closed loop control of oxidation catalyst, exhaust gas circulation, and injection time mounted very close to the engine block. It is a 1.9 liter supercooled intercooled direct injection engine including an electrically controlled distributor fuel pump with. The fuel blend was tested according to a special test protocol, with daily testing of the base fuel against different test fuels. The base fuel was tested first, followed by the test fuel (which was tested 3 times in succession), followed by the final base fuel test (base 1, test 1, test 2, test 3, base 2). ). Each of these five tests included a thermal ECE + EUDC operating cycle. Gas and particulate emissions were collected for each test.

【0044】結果及び説明 図9及び表3は夫々の燃料について測定された粒状排出物(PM)及びNOx排出物
に関するデータを示す。バーは95%最小有意差限界を示し、これらがオーバーラ
ップしない場合、燃料の間に有意差があると言われる。全ての4種の酸素化物質
は21.9%の平均低減でベースULSADO燃料に対して粒状排出物の実質的かつ有意な
低減を示した。使用された酸素化物質の型の間で見られる粒状物低減の量に統計
上の有意差がなかった。4種の酸素化されたブレンドは2.4%の平均増加でULSAD
Oよりも若干大きいNOxの絶対的排出物を発生した。しかしながら、三級アルコー
ル及びケトンについて、これらの増加は非常に小さく、95%のレベルで統計上有
意ではなかった。 図10及び表3はベース燃料と比較した夫々の酸素化されたブレンドの排出物の
相対的変化を示す。粒状放出物(PM)の低減は19.8%(三級アルコール)から22.6
%(一級アルコール&二級アルコール及びケトン)まで変化した。ULSADOに対す
るNOx排出物の相当する増加は0.5%(三級)、1.0%(ケトン)、3.8%(一級)
及び4.4%(二級)であった。ベースディーゼル燃料への酸素化物質の添加はま
た炭化水素(HC)排出物及び一酸化炭素(CO)排出物を増加するという効果を有して
いたが、これらはエンジン排気系中の典型的な排気酸化触媒の使用により一層容
易に制御し得る。
Results and Description FIG. 9 and Table 3 show the data for the particulate emissions (PM) and NOx emissions measured for each fuel. The bars show a 95% minimum significant difference limit and are said to be significantly different between fuels if they do not overlap. All four oxygenates showed a substantial and significant reduction in particulate emissions over the base ULSADO fuel with an average reduction of 21.9%. There was no statistically significant difference in the amount of particulate reduction seen between the types of oxygenates used. 4 oxygenated blends ULSAD with an average increase of 2.4%
It produced an absolute emission of NOx that was slightly greater than O 2. However, for tertiary alcohols and ketones, these increases were very small and were not statistically significant at the 95% level. Figure 10 and Table 3 show the relative change in emissions of each oxygenated blend compared to the base fuel. Reduction of particulate matter (PM) from 19.8% (tertiary alcohol) to 22.6
% (Primary alcohol & secondary alcohol and ketone). The corresponding increase in NOx emissions over ULSADO is 0.5% (3rd grade), 1.0% (ketone), 3.8% (1st grade)
And 4.4% (secondary grade). The addition of oxygenates to the base diesel fuel also had the effect of increasing hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) emissions, which are typical of engine exhaust systems. It can be controlled more easily by using an exhaust oxidation catalyst.

【0045】[0045]

【表8】 表3 ULSADOベースとの差〔%〕[Table 8] Table 3 Difference from ULSADO base [%]

【0046】[0046]

【表9】 表3(続き) [Table 9] Table 3 (continued)

【0047】比較例2 上記実施例1に使用したディーゼル燃料を使用して、米国特許第5,114,433号
の実施例1及び米国特許第5,114,434号の実施例1を1/10のスケールで繰り返し
た。生成物混合物の分析はディーゼル燃料が酸化されたという指示を示さなかっ
た。
Comparative Example 2 Using the diesel fuel used in Example 1 above, Example 1 of US Pat. No. 5,114,433 and Example 1 of US Pat. No. 5,114,434 were repeated on a 1/10 scale. Analysis of the product mixture showed no indication that the diesel fuel was oxidized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 領域500〜4000の波数における70%のターシャリーブチルアルコール及び30%
のディーゼルの未酸化混合物の赤外スペクトルである。
Figure 1: 70% tertiary butyl alcohol and 30% in the wave number range 500-4000
3 is an infrared spectrum of an unoxidized mixture of diesels of.

【図2】 領域1200〜2000の波数におけるスペクトルの拡大図である。[Fig. 2]   FIG. 6 is an enlarged view of a spectrum in the wave numbers of regions 1200 to 2000.

【図3】 実験3の生成物に関する相当するスペクトルである。[Figure 3]   3 is the corresponding spectrum for the product of Experiment 3.

【図4】 実験3の生成物に関する相当するスペクトルである。[Figure 4]   3 is the corresponding spectrum for the product of Experiment 3.

【図5】 実験8の生成物に関する相当するスペクトルである。[Figure 5]   9 is the corresponding spectrum for the product of Experiment 8.

【図6】 実験8の生成物に関する相当するスペクトルである。[Figure 6]   9 is the corresponding spectrum for the product of Experiment 8.

【図7】 実験1中で供給原料として使用したアセトン/ディーゼル混合物の赤外スペク
トルである。
FIG. 7 is an infrared spectrum of the acetone / diesel mixture used as the feedstock in Experiment 1.

【図8】 実験1の酸化された生成物のスペクトルである。[Figure 8]   2 is a spectrum of an oxidized product of Experiment 1.

【図9】 夫々の燃料について測定された粒状排出物(PM)及びNOx排出物に関するデータ
を示す。
FIG. 9 shows data on particulate emissions (PM) and NOx emissions measured for each fuel.

【図10】 ベース燃料と比較した夫々の酸素化されたブレンドの排出物の相対的変化を示
す。
FIG. 10 shows the relative change in emissions of each oxygenated blend compared to the base fuel.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10L 1/18 C10L 1/18 C Z F01N 3/10 F01N 3/10 Z F02M 27/02 F02M 27/02 A H (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 ダッカ ジハッド モハメッド ベルギー ベー3010 ケッセルロー ヘッ クヌーテルラーン 7 (72)発明者 イェー リサ アイ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08053 マールトン デンヴァー ロード 14 Fターム(参考) 3G091 AA02 AA18 AB02 BA00 BA15 BA19 4H013 AA01 AA06 BA00 BA02 BA03 4H029 DA01 DA06 DA09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C10L 1/18 C10L 1/18 C Z F01N 3/10 F01N 3/10 Z F02M 27/02 F02M 27/02 A H (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ , TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, B, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU , ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA , ZW (72) Inventor Dhaka Jihad Mohammed Belgium B 3010 Kesselro Heck Nuttellarn 7 (72) Inventor Yelisa Eye USA New Jersey 08053 Marlton Denver Road 14 F Term (reference) 3G091 AA02 AA18 AB02 BA00 BA15 BA19 4H013 AA01 AA06 BA00 BA02 BA03 4H029 DA01 DA06 DA09

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料中少なくとも0.1重量%の酸素を与える量の留出燃料分
子中のパラフィン系炭素原子に化学結合されたヒドロキシル基及び/又はカルボ
ニル基を有することを特徴とする留出燃料。
1. A distillate fuel having a hydroxyl group and / or a carbonyl group chemically bonded to a paraffinic carbon atom in a distillate fuel molecule in an amount that provides at least 0.1% by weight of oxygen in the fuel.
【請求項2】 少なくとも0.3重量%の酸素を含む請求の範囲第1項記載の
留出燃料。
2. The distillate fuel according to claim 1, which contains at least 0.3% by weight of oxygen.
【請求項3】 留出燃料分子中の酸素の70%以上がヒドロキシル基又はカル
ボニル基の形態である請求の範囲第1項又は第2項記載の留出燃料。
3. The distillate fuel according to claim 1 or 2, wherein 70% or more of oxygen in the distillate fuel molecule is in the form of a hydroxyl group or a carbonyl group.
【請求項4】 0.5〜10重量%の酸素を含む請求の範囲第1項〜第3項のい
ずれか記載の留出燃料。
4. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 3, which contains 0.5 to 10% by weight of oxygen.
【請求項5】 ヒドロキシル基が二級ヒドロキシル基及び/又は三級ヒドロ
キシル基である請求の範囲第1項〜第4項のいずれか記載の留出燃料。
5. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydroxyl group is a secondary hydroxyl group and / or a tertiary hydroxyl group.
【請求項6】 150〜400℃の範囲で沸騰する請求の範囲第1項〜第5項のい
ずれか記載の留出燃料。
6. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 5, which boils within a range of 150 to 400 ° C.
【請求項7】 370℃以下の95容量%沸点を有する請求の範囲第1項〜第6
項のいずれか記載の留出燃料。
7. The method according to claim 1, which has a boiling point of 95% by volume of 370 ° C. or less.
The distillate fuel according to any one of paragraphs.
【請求項8】 360℃以下の95容量%沸点を有する請求の範囲第6項記載の
留出燃料。
8. The distillate fuel according to claim 6, which has a boiling point of 95% by volume of 360 ° C. or lower.
【請求項9】 350ppm未満の硫黄を含む請求の範囲第1項〜第8項のいずれ
か記載の留出燃料。
9. The distillate fuel according to claim 1, which contains less than 350 ppm of sulfur.
【請求項10】 50ppm未満の硫黄を含む請求の範囲第9項記載の留出燃料
10. The distillate fuel according to claim 9, which contains less than 50 ppm of sulfur.
【請求項11】 11重量%未満の多環式芳香族化合物を含む請求の範囲第1
項〜第10項のいずれか記載の留出燃料。
11. A first composition containing less than 11% by weight of a polycyclic aromatic compound.
Item 10. The distillate fuel according to any one of items 10 to 10.
【請求項12】 15重量%以下のオレフィンを含む請求の範囲第1項〜第1
1項のいずれか記載の留出燃料。
12. A method according to any one of claims 1 to 1, which contains 15% by weight or less of olefin.
The distillate fuel according to any one of item 1.
【請求項13】 50より上のセタン価を有する請求の範囲第1項〜第12項
のいずれか記載の留出燃料。
13. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 12, which has a cetane number of more than 50.
【請求項14】 少なくとも52のセタン価を有する請求の範囲第13項記載
の留出燃料。
14. A distillate fuel according to claim 13 having a cetane number of at least 52.
【請求項15】 1mgKOH/g未満の全酸価を有する請求の範囲第1項〜第14
項のいずれか記載の留出燃料。
15. A method according to any one of claims 1 to 14 having a total acid value of less than 1 mgKOH / g.
The distillate fuel according to any one of paragraphs.
【請求項16】 セタン改良剤を含む請求の範囲第1項〜第15項のいずれ
か記載の留出燃料。
16. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 15, which contains a cetane improver.
【請求項17】 分散剤を含む請求の範囲第1項〜第16項のいずれか記載
の留出燃料。
17. The distillate fuel according to claim 1, which contains a dispersant.
【請求項18】 潤滑性増進添加剤を含む請求の範囲第1項〜第17項のい
ずれか記載の留出燃料。
18. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 17, which contains a lubricity enhancing additive.
【請求項19】 低温流動性改良剤を含む請求の範囲第1項〜第18項のい
ずれか記載の留出燃料。
19. The distillate fuel according to any one of claims 1 to 18, which contains a low temperature fluidity improver.
【請求項20】 請求の範囲第1項〜第19項のいずれか記載の留出燃料で
あることを特徴とする自動車ディーゼル燃料。
20. An automobile diesel fuel, which is the distillate fuel according to any one of claims 1 to 19.
【請求項21】 燃料中少なくとも0.1重量%の酸素を与える量の留出燃料
分子中のパラフィン系炭素原子に化学結合されたヒドロキシ基及び/又はカルボ
ニル基を有する留出燃料を使用することを特徴とするディーゼルエンジン中の燃
料燃焼からの粒状排出物の生成の低減。
21. A distillate fuel having a hydroxy group and / or a carbonyl group chemically bonded to a paraffinic carbon atom in a distillate fuel molecule in an amount to provide at least 0.1% by weight of oxygen in the fuel is used. To reduce the production of particulate emissions from fuel combustion in diesel engines.
【請求項22】 留出燃料が少なくとも0.3重量%の酸素を含む請求の範囲
第21項記載の低減。
22. The reduction according to claim 21, wherein the distillate fuel comprises at least 0.3% by weight oxygen.
【請求項23】 ディーゼルエンジンからの排気ガスの炭化水素及び一酸化
炭素含量を低減するための酸化触媒の使用と対にされた請求の範囲第21項又は
第22項記載の低減。
23. The reduction according to claim 21 or 22, paired with the use of an oxidation catalyst for reducing the hydrocarbon and carbon monoxide content of the exhaust gas from a diesel engine.
【請求項24】 留出燃料中のパラフィン系炭素原子を選択的に酸化して留
出燃料中の脂肪族炭素原子に結合されたヒドロキシル基及び/又はカルボニル基
並びに少なくとも0.1重量%の燃料中の酸素含量を得ることを特徴とする選択的
酸化方法。
24. Hydroxyl and / or carbonyl groups bonded to aliphatic carbon atoms in a distillate fuel by selectively oxidizing paraffinic carbon atoms in the distillate fuel and at least 0.1% by weight of the fuel. A selective oxidation method characterized by obtaining an oxygen content.
【請求項25】 燃料が少なくとも0.3重量%の酸素含量を有する請求の範
囲第24項記載の方法。
25. The method of claim 24, wherein the fuel has an oxygen content of at least 0.3% by weight.
【請求項26】 燃料が150〜400℃の範囲で沸騰する請求の範囲第24項又
は第25項記載の方法。
26. The method according to claim 24 or 25, wherein the fuel boils in the range of 150 to 400 ° C.
【請求項27】 留出燃料が300ppm未満の硫黄含量を有する請求の範囲第2
4項〜第26項のいずれか記載の方法。
27. Claim 2 wherein the distillate fuel has a sulfur content of less than 300 ppm.
The method according to any one of items 4 to 26.
【請求項28】 留出燃料が50ppm未満の硫黄含量を有する請求の範囲第2
7項記載の方法。
28. Claim 2 wherein the distillate fuel has a sulfur content of less than 50 ppm.
The method according to item 7.
【請求項29】 留出燃料が15重量%未満のオレフィン含量を有する請求の
範囲第24項〜第28項のいずれか記載の方法。
29. A method according to any of claims 24 to 28 wherein the distillate fuel has an olefin content of less than 15% by weight.
【請求項30】 燃料をチタン及びケイ素含有触媒の存在下で酸化剤との接
触により酸化する請求の範囲第24項〜第29項のいずれか記載の方法。
30. The method according to any of claims 24 to 29, wherein the fuel is oxidized by contact with an oxidant in the presence of a titanium and silicon containing catalyst.
【請求項31】 燃料を過酸化水素で酸化する請求の範囲第24項〜第30
項のいずれか記載の方法。
31. The method according to claim 24, wherein the fuel is oxidized with hydrogen peroxide.
The method according to any of the items.
【請求項32】 燃料をチタンシリカライト触媒の存在下で50〜150℃の温
度で過酸化水素との接触により酸化する請求の範囲第31項記載の方法。
32. The method according to claim 31, wherein the fuel is oxidized by contact with hydrogen peroxide at a temperature of 50 to 150 ° C. in the presence of a titanium silicalite catalyst.
【請求項33】 過酸化水素をその場で生成する請求の範囲第31項又は第
32項記載の方法。
33. The method according to claim 31 or 32, wherein hydrogen peroxide is generated in situ.
【請求項34】 二重触媒系を使用して過酸化水素を生成するとともに燃料
の酸化を触媒作用する請求の範囲第33項記載の方法。
34. The method of claim 33, wherein a dual catalyst system is used to produce hydrogen peroxide and catalyze the oxidation of the fuel.
【請求項35】 選択的酸化が精油所ハイドロファイナーの下流の反応器中
で起こる請求の範囲第24項〜第34項のいずれか記載の方法。
35. The method of any of claims 24-34, wherein the selective oxidation occurs in a reactor downstream of a refinery hydrofiner.
【請求項36】 酸化された硫黄種及び/又は窒素種を酸化された燃料から
除去する請求の範囲第24項〜第35項のいずれか記載の方法。
36. A method according to any of claims 24 to 35, wherein oxidised sulfur species and / or nitrogen species are removed from the oxidised fuel.
【請求項37】 除去が洗浄による請求の範囲第36項記載の方法。37. The method of claim 36, wherein the removing is by washing. 【請求項38】 除去が蒸留による請求の範囲第36項記載の方法。38. The method of claim 36, wherein the removing is by distillation. 【請求項39】 除去が吸着による請求の範囲第36項記載の方法。39. The method of claim 36, wherein the removal is by adsorption.
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