KR20020087498A - 가솔린-산화물 배합물 - Google Patents

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쉘 인터내셔날 리서치 마챠피즈 비.브이.
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Abstract

(a) 7.4 PSI (51 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (DVPE), 및
(b) 5 부피% 초과의 알콜 함량의 성질들을 가지고, 자동차 스파크-점화 엔진에 사용하기 적당한 가솔린-산화물 배합물; 및 2 개 이상의 탄화수소 흐름 및 하나 이상의 산화물을 배합함을 포함하는 상기 배합물의 제조 방법.

Description

가솔린-산화물 배합물{GASOLINE-OXYGENATE BLEND}
가솔린은 일반적으로 대기압에서, 비교적 좁은 온도 범위, 예컨대 77。F (25 ℃) 내지 437。F (225 ℃) 에서 비등하는 탄화수소류의 혼합물을 포함한다. 일부 가솔린 (가솔린 산화물 배합물) 은 부가적으로 알콜 (예컨대 에탄올) 과 같은 산화물 또는 기타 산화물 (예컨대 메틸 t-부틸 에테르 ("MTBE"))를 함유할 수 있으나, 가솔린은 통상적으로 방향족류, 올레핀류 및 파라핀류의 혼합물을 함유한다. 가솔린 (가솔린-산화물 배합물 포함) 은 또한 세제, 빙결방지제, 항유화제, 부식억제제, 염료, 침착변형제 및 옥탄 증진제와 같은 각종 첨가제를 함유할 수 있다. 연료 중 산소의 존재는 연소를 위한 효과적인 공기 대 연료 비를 증가시키는 경향이 있고, 연료 산소는 촉매 효능을 발휘하도록 할 수 있다. 에탄올 중 산소는 연소 온도를 증가시킬 수 있는 상기 공기 대 연료 비를 증가시킬 수 있는 반면, 에탄올에 대한 연소 온도가 낮을수록, 상기 효과가 경감된다. 에탄올 중 산소는 또한 새 차량의 고-방출 조건 중, 또한 작동 산소 센서 또는 촉매를 갖지 않는 차량에 대한 모든 조건 중에서 일산화탄소 ("CO") 및 휘발성 유기 화합물 ("VOC")를감소시킨다.
1990년 미국 청정대기법(Clean Air Act; "CAA") 수정안 통과는, 미국 내 모두 주요 운송 연료에 큰 영향을 미쳤고, 산화물을 포함하는 대체 모터 연료를 이용하도록 하는 연구에 박차를 가했다. CAA 에 따르기 위해, 가솔린 마케터들은 산화물을 가솔린에 혼합시키면서, 또한 벤젠, 총 방향족류, 부탄, 총 올레핀류 및 유사 성분들의 함량을 바꿈으로써 탄화수소 조성도 변화시켰다. 이러한 고려사항들은 새 가솔린의 반응성에 영향을 미치고, 혼합된 산화물의 성능 특성, 즉 증류, 휘발도, 공비 거동, 산화 안정도, 용해도, 옥탄가, 증기압, 및 당업자에게 공지된 기타 가솔린 특성들로 변환시킨다.
산소처리된 연료 대체물 및 성분에 관한 연구는 비제한적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, t-부탄올 및 에테르, 예컨대 MTBE, 에틸 t-부틸 에테르 ("ETBE") 및 t-아밀 메틸 에테르 ("TAME")를 포함하는 지방족 알콜에 중점을 두었다. 대부분의 연구는 가솔린 제조에 있어 MTBE를 사용하는 것에 중점을 두었다. 일반적으로, 산화물 가솔린 성분은 가솔린에 별도로 배합되었다. 그러나 알콜과 같은 에테르 이외의 성분을 함유하는 가솔린 배합믈과 같은 상기 성분들의 혼합물이 개시되었다.
역사적으로, 가솔린 증기압은 통상 압력의 제곱 인치 당 9 - 15 파운드 ("PSI") (62 - 103.4 kPa) 의 범위 내에 있다. 최근 미국 증발 방출 규정은 가솔린 증기압 감소를 강제하고 있다. 에테르 성분은 상기 가솔린의 유리한 증기압 배합 특성을 제공한다. 1990년대 후반, CAA 는 정제기(refiner)가 증기압이7.5 - 8.5 PSI (51.7 - 58.6 kPa)를 달성하도록 가솔린을 재조제하게 하였다. 그 이유는, CAA 가 공기 독소를 구성하고, 공기 오염 ("스모그")을 구성하는데 관여하는 차량 방출물, 예컨대 CO, NOx 및 VOC를 감소시키고자 하기 때문이다. 이 보다 낮은 증기압 요건은 MTBE 의 사용을 위한 동기화를 제공하였다. 그것은 산소제로서 기능하는 고-옥탄 첨가제로서 1979 년 이후로 "프리미엄" 가솔린에 사용되어 왔다. 사실상, MTBE 는 납 및 기타의 매우 오염성이 큰 첨가제, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 자일렌 ("BTEX") 을 대체하였다.
MTBE 는 다른 유기 화합물에 비해 비교적 낮은 향 및 맛 역치(threshold)를 갖는 에테르이다. 물 중 MTBE 의 향 역치는 약 45 - 약 95 ppb(parts per billion)이다. 그것의 수 중 맛 역치는 약 134 ppb 이다. 그 결과, MTBE 는 비교적 낮은 농도로 향 및 맛을 통해 마시는 물 중 존재할 경우 탐지될 수 있다. 궁극적으로, MTBE 는 오염된 물을 마시고, 조리 중 물을 사용하며, 목욕 중 흡입(inhalation)함으로써 직면될 수 있다.
미국에서, 광대한 양의 MTBE 함유 가솔린이 새는 것으로 알려져 있는 지하 저장 탱크 (underground storage tank : "UST") 에 저장된다. 새는 탱크를 통해 MTBE 가 지하수로 누출되고, 배급 말단(terminal)에서의 전달 작업 및 탱크 충전 작업 중 MTBE 가 유출됨으로써, 그 탱크 주변의 지하수가 상당히 오염되게 되었다. MTBE 가 수중 용해도가 크기 때문에 (약 43,000 PPM (parts per million) 임), MTBE 는 미국 전역에 걸친 주유소(service station), 관련 저장 시설 및 충전 종점지 부근의 지하수 중에 깃털모양으로 발견될 수 있다. 이제 MTBE 의 사용은 바람직하지 않은 것으로 인지되고 있다.
이러한 취지에서, 에탄올이, 증기압 및 방출 요건이 보다 덜 제한적인 가솔린-산화물 배합물에서 MTBE 에 대한 대체물로서 사용되어 왔다. 에탄올은 MTBE 와 다른 몇가지 성질을 가지고 있다. 그러나 에탄올 배합물은 MTBE 배합물의 연료-산소 함량을 거의 2배 가지고 있다. 또한 가솔린-에탄올 배합물은 이하 휘발도로 적용하기 위해 기재(base) 깨끗한 가솔린을 조정하지 않을 경우, 하기 1 PSI(6.9 kPa) 정도의 보다 높은 레이드 증기압 (Reid Vapor Pressure; "RVP") 휘발도를 나타낸다.
MTBE 와 같은 에테르를 사용하는 것에 대한 압력을 가중되면, 에탄올은 계속해서 낮은 RVP 가솔린에의 적용이 증가하고 있다. 에탄올은 지표수 및 지면수에 대한 위협을 가하지 않으면서, 캘리포니아에서는 10,000 개 초과의 정(well) 이 MTBE 에 의해 오염되었고, 그것의 자극적인 향은 물을 마실 수 없게 만든다. 캘리포니아에서, MTBE 사용의 금지는 2002년 말까지 요구된다. 따라서, 허용가능한 성능 특성을 보유하면서, 가솔린 중 MTBE 첨가제를 감소 또는 대체할 필요가 있다.
본 발명은 하나 이상의 알콜을 함유하는 가솔린-산화물 배합물 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 바람직한 구현예의 하기 상세한 설명으로부터 추가적으로 이해될 수 있으며, 이것은 하기 도면을 참조로 하는 예이며, 여기서 도 1은 오일 정제기의 블록 선도를 나타낸다.
바람직한 구현예의 간략한 설명
바람직한 구현예를 논의하기에 앞서, 본 발명을 우선하는 일부 규칙 및 규정이 논의될 것이다. 당업자는 규칙, 규정, 요건, 법칙 및 표준에 대한 변화, 보정 또는 개정이 본 발명의 범주내로 간주되며, 여기서 설명되며 청구되는 본 발명의 이점은 이들 인자에 의존하지 않음을 인식할 것이다.
CAA 로부터 발췌된 하기 용어들은 하기 표를 이해하는데 도움이 된다. 녹킹억제지수는 리서치 옥탄가(Research octane number, "RON") 및 모터 옥탄가(Motor octane number, "MON")의 평균, 즉 (R+M)/2 이다. RON 은 온화한 작동 조건; 즉, 유입 혼합물의 적당한 온도 및 낮은 엔진 속도하에서 단기통 기관에서의 연료의 녹킹억제 수준을 측정하는 방법으로 결정된다. RON 은 엔진의 와이드-오픈(wide-open) 스로틀(throttle) 및 저-중 엔진 속도에서 연료의 녹킹억제 성능을 나타내는 경향이 있다. MON 은 리서치법에서 사용되는 것보다 더욱 심각한 작동 조건; 즉, 유입 혼합물의 더 높은 온도 및 더 높은 엔진 속도하에서 단기통 기관에서의 연료의 녹킹방지 수준을 측정하는 방법에 의해 결정된다. 그것은 와이드-오픈 스로틀 및 높은 엔진 속도에서 작동하는 엔진에서의 연료의 녹킹방지 성능을 나타낸다. 또한, MON 은 파트(part)-스로틀, 도로-하중(road-load) 조건 하에서 연료의 녹킹방지 성능을 나타내는 경향이 있다.
추가적으로, 레이드 증기압(Reid Vapour Pressure, "RVP")은 석유 제품의 증기압 표준 시험 방법(Reid Method), ASTMD D 323 에 의해 결정되며, 액화된 석유 기체를 제외한, 휘발성 원유 및 휘발성 비점성 석유 액체의 절대 증기압을 말한다. 증기압 또는 건조 증기압 당량(Dry Vapour Pressure Equivalents, "DVPE")은 하기 가솔린 및 가솔린-산화물 배합물의 증기압 표준 시험 방법 (건조 방법) ASTM D 4953, 석유 제품의 증기압 표준 시험 방법(자동 방법) ASTM D 5190, 석유 제품의 증기압 표준 시험 방법(미니 방법) ASTM D 5191, 및 석유 제품의 증기압 표준 시험방법(미니 방법-대기) ASTM D 5482 로 결정될 수 있다. 고려중의 용어에 관해, 연료는 하기 표 1 에 보여지는 약간의 기본적인 특성을 갖는다.
이들 연료는 몇가지 요구사항을 만족시켜야 한다. 이들 요구사항의 일부는 증기압 및 증류 계열에 관한 것이다. 자동차 불꽃-점화 엔진 연료에 대한 표준 명세표, ASTM D 4814 는 각 증기압 및 증류 계열에 대한 증기압 및 증류 계열 요구사항을 설명한다.
이것을 모형화하기 위해, CAA 는 가솔린 배합물의 성능을 계산하기 위한 표준 및 적합한 방출 모델을 제시한다. 기준 연료의 하기 특성은 가솔린이 배합될 때 준수되어야 한다. 논의되는 특성에 더하여, 하기 용어는 40 C.F.R. §80.45(1999) 의 복합 모델(Complex Model) 로부터의 하기 표에 포함된다. E200 은 부피% 로 200 ℉(93.3℃)에서 (증류 분획을) 증발시키는 목표 연료의 분획이다. E300 은 부피% 로 300 ℉(148.9℃)에서 (증류 분획을) 증발시키는 목표 연료의 분획이다.
기준 연료 특성에 대한 복합 방출 모델
연료 특성 여름 겨울
산소(wt%) 0.0 0.0
황(PPM) 339 338
RVP(PSI)(×103Pa) 8.7(60) 11.5(79.3)
E200 41.0 50.0
E300 83.0 83.0
방향족(부피%) 32.0 26.4
올레핀(부피%) 9.2 11.9
벤젠(부피%) 1.53 1.64
이들 연료의 특성이 준수되어야 할 뿐 아니라, 연료는 하기 기준 배기 방출을 초과해서는 안된다. 폴리시클릭 유기 물질("POM") 및 산화 질소("NOx")에 대한 약자는 제 I 상(1995-1999년) 및 제 II 상(2000년 이후)에 대한 기준 배기 방출을 나열하는 하기 표에 사용된다.
궁극적으로, 이들 특성 및 기준은 하기 표에 보여지는 것처럼, 미국의 남부 주인 영역 1 및 미국의 북부 주인 영역 2 에서의 제 I 상 및 제 II 상 모두에서 VOC, Nox, 및 독성 물질의 방출에 대한 전체 기준과의 순응을 보장하기 위해 공표된다.
적소에서의 이들 요구사항, 모델 및 표준에 대해, 하기는 이들 표준을 어떻게 충족시키면서 MTBE의 도입을 감소시키거나 제거하는지를 약술한다. 사실, 하기는 하기는 독성 물질 방출("ToxR")을 약 30% 로 어떻게 감소시키는지 예증하며, 40 C.F.R. §80.45(1999)에 보여지는 계산을 사용하여 제 II 상 의 여름 방출은 약 53.5 mg/mile (33.4 mg/km) 내지 약 37.5 mg/mile (23.4 mg/km)이다.
이들 요구사항에 순응하는 하나 이상의 가솔린-산화물 배합물을 배합하기 위하여, 정제기는 몇가지 배합물을 제조하여 이들 요건에 순응하는지 테스트했다. 도 1 을 참고로 하여, 정제기의 한 구현예의 블록 흐름 선도가 보여진다. 대부분의 정제기로서, 수많은 다른 단위가 공정 서열에 통합되었다. 당업자는 실질적으로 다른 형태로 보여지는 단위의 조합 및 치환이 정제 생성물을 만들어내는 목표를 달성하면서, MTBE 의 도입을 감소시키거나 제거하도록 정열되거나 배열될 수 있음을 이해할 것이다.
블록 선도는 분리, 전환 및 배합에 대한 단위를 보여준다. 대부분의 오일 정제기로서, 도1 에 그려진 대표적인 정제기는 원유를 그것의 다양한 분획으로 분리하고, 이들 분획을 별개의 성분으로 전환하고, 최종적으로 그 성분들을 최종 생성물로 배합한다. 석유 원유의 다양한 분획으로의 분리는 미정제물 증류탑 (1) 에서 일어나며, 이것은 대기압 및 진공 증류탑이다.
수득된 고온 증기가 증류탑 (1) 내에서 다양한 수준으로 상승하고 냉각되며, 수평 트레이 상에서 응축된다. 단위의 탑정에서의 트레이는 더 가벼운 석유 분획을 수집하며, 더 무거운 성분은 더 낮은 트레이에 가라앉는다. 도입에 앞서, 원유는 먼저 노에서 가열될 수 있다.
상부 수준에서의 트레이는 나프타(증류 가솔린) 및 케로젠과 같은 더 가벼운 석유 분획을 수집한다. 중간 트레이는 가벼운 가열 오일 및 디젤 연료와 같은 성분을 수집한다. 무거운 연료 오일, 아스팔트, 및 피치(pitch) 분획은 더 낮은 트레이에 가라앉는다. 일부 성분은 전환 공급 단위 (8)에서 전환 공급물로서 수집될 수 있다. 증류탑 (1) 에서 응축되지 않는 이들 증기는 가벼운 기체로서 탑정으로부터 제거된다.
각각의 응축 수준에서, 분리된 분획은 측면 인출로서 공지된 파이프를 통해 트레이로부터 제거된다. 가장 무거운 액체 잔류물은 라인 (28) 을 통해 환원된 미정제물로서 탑저에서 인출된다. 이것은 코커 단위 (12) 로 보내질 수 있다. 게다가, 증류탑 (1) 로부터의 선 일부는 증류 연료 수집 단위 (13) 으로 향할 수 있다.
이들 흐름 각각은 전환, 이성질화, 또는 기타 변화의 일부 형태를 겪게 된다. 대부분의 일반적인 전환 방법은 분해, 조합 및 재배열이다. 도 1 은 유체 촉매 분해 단위 (10)을 포함하는, 이 방법을 가능하게 하는 몇가지 단위를 보여주지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
유체 촉매 분해 단위 (10) 은 미정제물 증류탑 (1) 로부터의 가스 오일을 가솔린 배합 스톡 및 연료 오일로 전환시킨다. 분해로 공지된 전환 방법을 통해 이것을 수행한다. 촉매 분해는 열, 압력 및 촉매를 적용하여 더 크고, 더 무겁고, 더욱 복잡한 탄화수소 분자를 더 간단하고 더 가벼운 분자로 분해한다. 촉매 분해는 추가적으로 수소화 분해기 (5) 에서 일어날 수 있다.
추가적으로, 이 흐름 선도는 이 정제에 포함되는 알킬화 및 중합 방법을 보여준다. 이들 방법은 더 작고, 더 가벼운 분자를 결합시켜, 더 크고, 더 무거운 분자로 형성시킨다. 알킬화 단위 (7) 및 중합/이량체화 단위 (6) 과 같은 알킬화 및 중합 단위는 분해된 가스로부터 고옥탄 가솔린 배합물 스톡을 생성한다.
이성질화 및/또는 포화된 탈황수소화 단위 (2) 및 촉매 개질기 (4) 와 같은 개질기 및 이성질화 단위는 보여지는 방법에 이들 이점을 제공한다. 전형적으로, 개질기는 열, 압력 및 하나 이상의 촉매의 존재에서 나프타 또는 저옥탄 가솔린 분획을 가솔린으로 배합하기에 적합한 고옥탄 스톡으로 전환한다.
이성질화 및/또는 포화 탈황수소화 단위 (2) 와 같은 이성질화 단위는 직쇄, 저옥탄 탄화수소로부터의 분자를 이성질체로 공지된 분지쇄, 고옥탄 탄화수소로 재배열한다. 수득되는 이성질화물은 바람직한 가솔린 배합 스톡이다.
게다가, 일부 석유 분획은 황, 질소, 중금속 및 기타 불순물을 그들내에 갖는다. 이들 오염물은 장비, 촉매 및 최종 생성물의 품질에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 수소화 처리는 촉매의 존재하에 수소와 미반응 분획을 혼합함으로써 많은 이들 불순물을 제거하는 전환 방법이다. 나프타 탈황수소화 단위 (3), 촉매 공급물 수소화처리기 (9), 및 촉매 가솔린 수소화처리기 (11) 은 이들 불순물을 제거하기 위해 정제기에 포함될 수 있는 단위의 예이다.
이들 단위는 당업자에게 공지된 다수의 파이프 또는 유사한 전달 도관에 의해 전형적으로 연결되어 연속적인 공급물을 제공한다. 여기에 그려진 바람직한 구현예에서, 라인 (20) 은 원유를 증류탑 (1) 로 공급한다.
수많은 라인들은 증류탑 (1) 로부터 유도된다. 라인 (21), (22), (23), (24), (25), (26), (27) 및 (28) 은 증류탑 (1) 로부터 유도된다. 라인 (21) 은 이성질화 및/또는 포화 탈황수소화 단위 (2) 로 향한다. 라인 (21) 은 가벼운 증류 가솔린을 함유한다. 라인 (22) 는 나프타 탈황수소화 단위 (3) 으로 향한다. 라인 (22) 는 증류 나프탈렌을 함유한다. 라인 (23) 및 (24) 는 증류 연료 수집 단위 (13) 으로 향한다. 라인 (23) 은 증류 케로젠을 함유한다. 라인 (24) 는 가벼운 증류 가스 오일을 함유한다.
라인 (25), (26) 및 (27) 은 전환 공급물 단위 (8) 로 향한다. 라인 (25) 는 순수한 무거운 가스 오일을 함유한다. 라인 (26) 은 증류, 가벼운 진공 가스 오일을 함유한다. 라인 (27) 은 증류, 무거운 진공 가스 오일을 함유한다. 라인 (28) 은 코거 (12)로 향한다. 라인 (28) 은 진공 잔류물을 함유한다. 수집 공급물 단위 (8) 에서 수집된 오일은 각각 라인 (29) 및 (30) 을 통해 가수분해기 (5) 및 촉매 공급물 수소화처리기 (9)로 공급된다. 각각의 증류 생성물은 시판되는 최종 생성물로 되기 전에 다양한 기타 정제 단위에 의해 추가적인 가공을 거칠 수 있다.
보여지는 것처럼, 라인 (31), (32), (33), (34) 및 (35) 는 코커 (12) 로부터 유도된다. 라인 (31) 은 가수분해기 (5) 로 향하고 무거운 코커 가스 오일을 함유한다. 라인 (32) 는 증류 연료 수집 단위 (13) 으로 향하고 가벼운 코커 가스 오일을 함유한다. 라인 (33) 은 촉매 공급물 수소화처리기 (9) 로 향하고 무거운 코커 가스 오일을 함유한다. 라인 (34) 는 나프타 탈황수소화 단위 (3)으로 향하고 코커 나프타를 함유한다. 라인 (35) 는 이성질화 및/또는 탈황수소화 단위 (2) 로 향하고 코커 나프타를 함유한다. 라인 (36) 및 (37) 은 탈황수소화 단위 (3) 으로부터 촉매 개질기 (4) 로 향한다.
라인 (38) 내지 (41) 은 가수분해기 (5) 로부터 나온다. 라인 (38) 은 이성질화 및/또는 포화 탈황수소화 단위 (2)로 향하고, 가수분해적으로 분해된 가벼운 가솔린을 함유한다. 라인 (39) 는 촉매 개질기 (4) 로 향하고 가수분해적으로 분해된 나프타를 함유한다. 라인 (40) 은 증류 연료 수집 단위 (13)으로 향하고 가수분해적으로 분해된 가스 및/또는 오일을 함유한다. 라인 (41) 은 알킬화 단위 (7) 로 향하고, 부탄과 같은 탄화수소를 함유한다.
라인 (42)는 촉매 공급물 수소화분해기 (9) 로부터 유체 촉매 분해 단위 (10)으로 향한다. 유체 촉매 분해 단위 (10) 으로부터, 라인 (43) 은 하나 이상의 중합/이량체화 단위 (6) 및/또는 알킬화 단위 (7) 로 향하고, 프로판과 같은 하나 이상의 탄화수소를 함유한다. 또한 라인 (44) 는 유체 촉매 분해 단위 (10) 으로부터 중합/이량체화 단위 (6) 으로 향하고, 부탄과 같은 탄화수소를 함유한다. 라인 (45) 및 (46) 은 유체 촉매 분해 단위 (10) 으로부터 촉매 가솔린 수소화처리기 (11) 로 향하고, 각각 유체 촉매 분해된 가벼운 나프타 및 유체 촉매 분해된 가벼운 나프타를 함유한다. 라인 (47) 은 유체 촉매 분해 단위 (10) 으로부터 증류 연료 수집 단위 (13) 으로 향하고, 유체 촉매 분해된 가벼운 가스 오일을 함유한다. 라인 (48) 은 유체 촉매 분해 단위 (10)으로부터 코커 단위 (12) 로 향하고, 유체 촉매 분해된 무거운 사이클 오일 및 슬러리를 함유한다.
정제기 공정의 세 번째로 중요한 부분은 배합이다. 두개 이상의 배합 성분 뿐만 아니라 생성물 품질을 개선하는 첨가물을 혼합하여 최종 생성물을 수득할 수 있다. 이 목적을 위하여, 대부분 등급의 모터 가솔린은 증류 나프타, 개질물, 분해된 가솔린, 이성질화물, 및 폴리-가솔린을 포함하는 다양한 분획의 배합물이다. 기타 배합된 생성물은 연료 오일, 디젤 연료, 제트 연료, 윤활유, 및 아스팔트를 포함한다.
이 배합 방법은 본 발명의 중요한 면이다. 이들 조성물 및 특성을 수득하는데 이용되는 가솔린 조성물 및 배합물이 여기에 개시된다. 이 명세서를 통해 배합 방법에서 적어도 일부 에탄올의 내포물의 이점을 보여주며, 당업자는 본 방법 및 조성물이 실질적으로 임의의 알콜을 이용하여 배합 방법에서 MTBE 의 도입을 감소시키거나 제거한다는 것을 깨달을 것이다. 도 1 에서, 생성물 라인 (50), (51), (52), (53), (54), (55) 및 (56) 이 보여진다. 라인 (50) 은 이성질화 및/또는 포화 탈황수소화 단위 (2) 로부터 나오며, 증류, 가수분해된 가벼운 가솔린 및/또는 이성질화물을 함유한다. 라인 (51) 은 촉매 개질기 (4) 로부터 나오며 개질물을 함유한다. 라인 (52) 는 하기에서 논의될 것이다. 라인 (53) 은 중합/이량체화 단위 (6)으로부터 나오며, 중합된/이성질화된 가솔린을 함유한다. 라인 (54) 는 알킬화 단위 (7)로부터 나오며 알킬화물을 함유한다. 라인 (55) 및 (56) 은 촉매 가솔린 수소화처리기 (11)로부터 나오며, 각각 촉매적으로 수소화처리된 가벼운 가솔린 및 무거운 가솔린을 함유한다.
추가적으로, 산화물은 라인 (52)에서 산화물 단위 (14)를 통해 도입될 수 있다. 알콜과 같은 산화물은 라인 (50), (51), (53), (54), 및/또는 (56)의 흐름 산물로 도입될 수 있다. 가장 바람직한 구현예에서, 에탄올의 도입은 라인 (52) 를 통해 일어난다. 바람직한 구현예에서 필요로 하는 유일한 산화물은 에탄올임을 주목하는 것이 중요하며 유리하다. 사용될 수 있는 기타 알콜은 메탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 2차 부탄올, 3차 부탄올, 약 5 개의 탄소 원자를 갖는 알콜, 및 유사한 알콜을 포함하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 산화물 단위 (14) 는 정제기에 위치할 필요는 없다. 에탄올과 같은 산화물은 가솔린 배합 방법의 최종 가솔린 하부흐름으로 첨가될 수 있다. 따라서, 본 발명은 실질적으로 정제기에 위치하지 않고 멀리 위치한 산화물의 배합으로부터 이익을 얻을 수 있다.
이 정제기 및 배합 방법을 사용하여, 하기 배합물이 제조될 수 있다. 배합물의 조성을 보여준 후, 이들 배합물의 특성이 논의된다. 게다가, 배합물내에 산화물을 포함하는 효과가 보여질 것이다. 산화물과 배합물의 이들 조성이 보여진다. 최종적으로, 산화물을 포함하는 배합물의 특성이 보여지고 논의될 것이다.
하기 표, 산화물의 도입에 앞서 배합되는 흐름의 부피% 의 도입에 앞서, 하기 란의 표제 의미가 필요하다. "C4" 는 부탄과 같은 탄화수소의 내포물을 나타내기 위해 하기 표에서 사용된다.
"FFB" 는 일반적으로 탄화수소 흐름을 포함하며, 여기서 탄화수소의 각 분자내의 탄소수는 바람직하게는 4 내지 5 의 범위이다. FFB 는 바람직하게는 흐름(41) 의 일부, 가수분해기 (5) 로부터의 분리 생성물, 라인 (21)로부터 증류 가솔린의 일부와의 조합일 수 있다. 바람직한 구현예에서, FFB 는 약 20%의 부탄, 약 65% 의 이소펜탄, 및 나머지는 노르말-펜탄이다. 바람직한 구현예에서, 증류 가솔린은 머캡탄 황을 제거하기 위하여 가소 처리되고, 분획탑을 사용하여 분리되는 기타 흐름과 조합된다.
"RAFF", 라피네이트는 촉매 개질기 (4) 를 통과하고 바람직하게는 벤젠 추출 단위를 통과한 후, 흐름 (36) 으로부터의 가수분해된 가벼운 나프타 및 증류 나프타의 파라핀 일부를 말한다. 라피네이트는 일반적으로 파라핀성 탄화수소의 흐름을 포함하며, 여기서 탄화수소의 각 분자내의 탄소수는 가벼운 개질 생성물내에서 바람직하게는 5 내지 7의 범위이다.
"HOR" 은 하기 표에서 하나 이상의 고옥탄 개질물의 내포물을 나타내는데 사용되며, 바람직하게는 촉매 개질기 단위 (4) 로부터의 라인 (51) 내의 생성물을 나타낸다.
"TOL" 은 상기에서 설명된 것과 같은 흐름 (36) 의 방향족 일부이며, 더이상 상당한 양의 벤젠을 가지지 않는다. 바람직한 구현예에서, TOL 은 필수적으로 약 65-70 부피% 톨루엔, 약 10-15 부피% 혼합 자일렌, 및 나머지는 파라핀성 탄화수소이며, 여기서 탄화수소의 각 분자내의 탄소수는 바람직하게는 8 이상이다.
"LCC" 는 하기 표에서 하나 이상의 촉매적으로 분해된 가벼운 가솔린의 내포물을 나타내는데 사용된다. 바람직하게는, LCC 는 생성물이 머캡탄을 제거하기 위해 가성 처리된 후 흐름 (45) 로부터 촉매적으로 분해된 가벼운 가솔린 및 흐름(45) 로부터 가수분해된 가벼운 가솔린의 조합이다.
"HCC" 는 하기 표에서 생성물이 머캡탄을 제거하기 위해 가성 처리된 후 가벼운 증류 가솔린 (21) 및 라인 46 내의 생성물과 같은 하나 이상의 유체 촉매적으로 분해된 가솔린의 내포물을 나타내기 위해 사용된다.
"ALKY" 는 바람직한 구현예에서 알킬화 단위 (7) 로부터 라인 (54) 로부터의 생성물과 같은 하나 이상의 알킬화물의 내포물을 나타내기 위해 하기 표에서 사용된다.
"LSCC" 는 황 함량을 감소시키기 위해 수소화처리된 후 라인 (56) 에서의 흐름 46-무거운 유체 촉매적으로 분해된 가솔린의 가장 무거운 부분을 나타낸다. 당업자는 임의의 낮은 황 촉매적으로 분해된 가솔린의 내포물이 어떻게 제공되는지와 상관없이, 이러한 경향에서 사용될 수 있으며, 이 흐름이 허용가능한 낮은 수준으로 황 함량을 감소시키기 위해 수소화처리되기 쉬움을 인식할 것이다.
고려중에 있는 이들 용어와 함께, 하기 표 6 - 15 는 만들어진 배합물을 보여준다. 이들 표는 표 6 - 10 에 표시되는 1999년에 만들어진 배합물 및 표 11-15 에 표시되는 1999년 이후 만들어진 배합물로 나누어졌다. 용어 "제 I 상"(1995-1999년) 및 "제 II 상"(2000 년 및 그 이후)을 채택하면서, 하기 표는 제 I 상 및 제 II 상 모두 하에서 배합된 실시예를 제공한다.
추가적으로, 임의의 산화물의 도입에 앞서, 각 배합물은 "순" 배합물로서 언급될 것이다. 일단 산화물이 도입된 후, 각 배합물은 가솔린-산화물 배합물로서 언급될 것이다. 고려중의 이들 용어와 함께, 하기 표는 이들 배합물 레시피및 특성을 보여준다. 표 6 내지 표 11 은 각각 제 I 상 및 제 II 상 내의 순 배합물 레시피를 보여준다. 표 7 내지 12 는 각각 제 I 상 및 제 II 상 에서 순 배합물 특성을 보여준다. 표 8 내지 13 은 각각 제 I 상 및 제 II 상 에서 가솔린-산화물 배합물 레시피를 보여준다. 표 9 내지 14 는 각각 제 I 상 및 제 II 상 에서 가솔린-산화물 배합물 특성을 보여준다. 최종적으로, 표 10 내지 15 는 각각 제 I 상 및 제 II 상 에서 추가적인 가솔린-산화물 배합물 특성을 보여준다.
주목컨대, 표 10 및 15 에서 보여지는 Nox, 독성 오염물 및 VOC 의 백분율 감소는 적합한 상 동안 효력이 있었던 복합 모델을 사용하여 계산되었다. 예를 들어, 표제 "추가적인 제 I 상 가솔린-산화물 배합물 특성"인 표 10 에서 보여지는 백분율 감소는 40 C.F.R. §80.45(1999)에 설명된 복합 모델 제 I 상을 기초로 한 계산을 보여준다. 따라서, 표제 "추가적인 제 II 상 가솔린-산화물 배합물 특성" 인 표 15 는 40 C.F.R. §80.45(1999)하의 연방 규정에 의해 설명된 복합 모델 제 II 상을 사용하여 NOx, 독성 오염물, 및 VOC 의 백분율 감소를 보여준다.
여기서 설명된 백분율 감소에 관하여, 다른 언급이 없다면, NOx, 독성 오염물, 및/또는 VOC 의 백분율 감소를 결정하기 위한 제 II 상 복합 모델이 다른 지시가 없다면 40 C.F.R. §80.45(1999)에 설명된 제 II 상 복합 모델하에 계산될 것이다. 표제 "제 I 상 순 배합물 제조 방법"인 하기 표 6 으로 돌아가, 하기 순 배합물이 제형되었다.
이 순(neat) 배합물은 ASTM 표준 및 방법에 맞춰진 인증된 온라인 분석기를 이용하여 온라인으로 시험된다. 하기 표 7 은 문자 표기 A-X 로 표기된 각 배합물이 표 6 에서의 동일 문자 표기 A-X 에 대응하는 순 배합물 성질을 포함한다.
리서치 옥탄가 ("RON") 및 모터 옥탄가 ("MON") 는 ASTM D 2885, 온라인 분석기를 이용한 리서치 및 모터 옥탄 평가를 위한 표준 시험법 (Standard Test Method for Research and Motor Method Octane Ratings Using Online Analyzers) 에 나와 있는 시험 공정을 이용하여 맞춰진 온라인 분석기로써 수집된다. 녹킹억제지수 또는 옥탄가 ("(R+M)/2") 는 RON 및 MON을 평균냄으로써 달성된다. DVPE 는 ASTM D 5191, 석유 제품의 증기압의 표준 시험법 (Standard Test Method for Vapour Pressure of Petroleum Products (미니법))에 나와 있는 시험 공정과 동등한 인증된 온라인 시험법을 이용함으로써 달성된다. 10 % 증류점, 50 % 증류점, 90 % 증류점, 종말 증류점 (각기 "T10", "T50", "T90" 및 "EP") 및 200。F (93.3 ℃) 및 300。F (148.9 ℃) 증류 분획 (각기 "E200" 및 "E300")를 ASTM D 4814, 자동차 스파크-점화 엔진 연료의 표준 명세 (Standard Specification for Automotive Spark-Ignition Engine Fuel) 에 나와 있는 시험법과 동등한 인증된 온라인 공정을 이용하여 수집된다. 이 시험 공정을 염두하고, 순 배합물은 산화물의 도입 전에 하기 성질을 가진다.
산화물은 라인 52 에서 산화물 단위 14를 통해 도입된다. 전술한 바와같이, 산화물의 혼입은 정제의 전제로서 이루어져야 할 필요는 없다. 이 배합물에 대해, 산화물을 가솔린 배합 공정의 완료된 가솔린 하향 흐름에 첨가된다. 각각의 그 배합물에 대해, 배합물의 산화물이 약 10 부피% 이하 포함되도록 산화물을 도입한다. 각각의 가솔린-산화물 배합물은 산화물로서 ASTM D 4806, 자동차 스파크-점화 엔진 연료로서 사용하기 위한, 가솔린과의 배합용 변성 연료 에탄올의 미국 표준 명세를 만족하는 변성 에탄올을 함유한다.
표제 "제 I 상 가솔린-산화물 배합물 레시피" 의 하기 표 8 은, 표 6 - 7 에 나와 있는 대응하는 순 배합물에 하나 이상의 산화물을 도입한 후 가솔린-산화물 배합물을 수득케 하는 일련의 배합물 레시피를 나타낸다. 주목컨대 상당량의 배합물 A-X를 2 개의 가솔린-산화물 배합물의 조제에 사용된다. 예를 들어, 표 6 - 7 에 나와 있는 순 배합물 A를 에탄올과 배합하여, 에탄올이 9.5 부피% 인 가솔린-산화물 배합물 A1을 형성시킨다. 유사하게, 이 동일 순 배합물 A 는 에탄올과 배합하여, 에탄올 함량이 5.42 부피% 인 가솔린-산화물 배합물 A2를 형성시킨다. 그러므로, 가솔린-산화물 배합물 A1 및 A2 는 순 배합물 A 에 대한 산화물 도입에서의 변화를 나타낸다.
표 8 에 나와 있는 제 I 상 가솔린-산화물 배합물 레시피는 대응하는 배합물 문자가 표 6 - 7 에 나와 있는 대응하는 배합물 문자와 관계하도록 배열된다. 각 순 배합물 A-X 에 대해 다수의 가솔린-산화물 제 I 상 배합 레시피가 이루어지는 경우, 표 8 에 나와 있는 대응하는 가솔린-산화물 제 I 상 배합물 레세피는 배합물 문자 표기, 예컨대 A, 이에 이어 수 표기, 예컨대 1 로 표기되어, 표 9 - 10에 나와 있는 가솔린-산화물 성질이 배합물 문자, 또한 적용가능한 경우에는 수 표기에 대응하도록 한 것이다. 따라서 표제 "제 I 상 가솔린-산화물 배합물 레시피" 의 표 8 은, 산화물 도입 후의 총 배합물 중 부피% 로 나타낸 각 가솔린-산화물 배합물 레시피를 보여준다.
각각의 가솔린-산화물 배합물을 ASTM D 2699, 스파크-점화 엔진 연료의 리서치 옥탄가의 미국 표준 시험법 (U.S. Standard Test Method for Research OctaneNumber of Spark-Ignition Engine Fuel), ASTM D 2700, 스파크-점화 엔진 연료의 모터 옥탄가의 미국 표준 시험법 (U.S. Standard Test Method for Motor Octane Number of Spark-Ignition Engine Fuel), ASTM D 5191, 석유 제품의 증기압의 표준 시험법 (Standard Test Method for Vapour Pressure of Petroleum Products (미니법)), 및 ASTM D 86, 대기압에서의 석유 제품 증류를 위한 미국 표준 시험법 (U.S. Standard Test Method for Distillation of Petroleum Products at Atmospheric Pressure) 에 나와 있는 적절한 실험 ASTM 공정을 이용하여 오프라인으로 시험한다.
이전과 같이, 하기 나와 있는 각 배합물 표기는 표 8 에 나와 있는 가솔린-산화물 배합물 레시피에 대응한다. 예를 들어, 표 9 의 가솔린-산화물 배합물 A1 은 표 8 의 가솔린-산화물 배합물 표기 A1 에 대해 나와 있는 배합물 레시피에 대응한다. 유사하게, 하기 가솔린-산화물 배합물 A2 는 표 8 의 가솔린-산화물 배합물 표기 A2 에 대응한다. 이러한 표기를 염두에 두고, 하기 가솔린-산화물 배합물 성질을 결정한다.
제 I 상 가솔린-산화물 배합물의 부가적 성질을 오프라인 시험을 이용하여결정한다. 산소 ("Oxy") 함량은 ASTM D 4815, 기체 크로마토그래피에 의한 가솔린 중 MTBE, ETBE, TAME, DIPE, tert-아밀 알콜 및 C1- C4알콜의 결정을 위한 표준 시험법에 나와 있는 시험 공정을 이용함으로써 달성되고, 중량% 로 나타내어진다. 방향족류 ("Arom") 함량은 ASTM D 1319, 형광 인디케이터 흡착법에 의한 액화 석유 제품 중 탄화수소 유형에 대한 표준 시험법 (Standard Test Method for Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator Adsorption) 에 나와 있는 시험 공정을 이용함으로써 달성되고, 부피% 로 나타내어진다. 올레핀 ("Olef") 함량은 ASTM D 1319, 형광 인디케이터 흡착법에 의한 액화 석유 제품 중 탄화수소 유형에 대한 표준 시험법 (Standard Test Method for Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator Adsorption) 에 나와 있는 시험 공정을 이용함으로써 달성되고, 부피% 로 나타내어진다. 벤젠 ("Benz") 함량은 ASTM D 2622, 파장길이 분산 X-선 형광 분광법에 의한 석유 제품 중 황에 대한 표준 시험법 (Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry) 에 나와 있는 시험 공정을 이용함으로써 달성되고, 중량ppm ("PPMW") 로 나타내어진다.
부가적으로, NOx ("NOxR"), 독성 오염물 ("ToxR") 및 VOC ("VOCR") 의 감소율 %을 미연방 규정, 예컨대 40 C.F.R. § 80.45 (1999) 에 기술된 바와 같은 복합 모델 제 I 상 (Complex Model Phase I)를 이용하여 계산하여, 양의 값이 방출이 감소된 양 %를 가리키도록 한다. 이전과 같이, 표 10 에 나와 있는 가솔린-산화물 배합물 표기는 표 8 - 9 의 가솔린-산화물 배합물 표기에 대응한다. 예를 들어, 가솔린-산화물 배합물 표기 A1 은, 가솔린-산화물 배합물 A1 에 대해 표 8 - 9 에 나와 있는 가솔린-산화물 배합물 표기에 대응한다. 본원에서 전에 논의된 바와 같이, 상기 각각의 배합물 표기 문자는 표 6 에 나와 있는 순 배합물에 대응한다. 문자 표기에 따른 수 표기를 사용하여, 동일 순 배합물에서 제조된 제 I 상 가솔린-산화물 배합물을 구분한다. 이 방법을 염두에 두고, 하기 성질들이 밝혀진다.
본원에서 제 II 상으로 칭해지는, 1999년 후 제조된 배합물로 돌아가, 하기 순 배합물 레시피를 동일 방법을 이용하여 조제한다.
이 순 배합물은 ASTM 표준 및 방법에 맞춰진 인증된 온라인 분석기를 이용하여 온라인으로 유사하게 시험된다. 하기 표 12 는 문자 표기 AA-KK 로 표기되는 각 순 배합물이 표 11 에서의 동일 문자 표기 AA-KK 에 대응하는 순 배합물 성질을 포함한다. 이 대응을 염두에 두고, 제 II 상 순 배합물은 산화물의 도입 이전에 하기 성질을 가진다.
전과 같이, 산화물은 라인 52 에서 산화물 단위 14를 통해 도입된다. 각각의 그 배합물에 대해, 배합물의 산화물이 약 10 부피% 이하 포함되도록 산화물을 도입한다. 각각의 가솔린-산화물 배합물은 산화물로서 ASTM D 4806 을 만족하는 변성 에탄올을 함유한다.
표제 "제 II 상 가솔린-산화물 배합물 레시피" 의 하기 표 13 은, 표 11 - 12 에 나와 있는 대응하는 순 배합물에 하나 이상의 산화물을 도입한 후 가솔린-산화물 배합물을 수득케 하는 일련의 레시피를 나타낸다. 주목컨대 순 배합물 AA-KK 의 일부를 2 개 이상의 가솔린-산화물 배합물의 조제에 사용한다. 예를 들어, 표 11 - 12 에 나와 있는 순 배합물 D 를 에탄올과 배합하여, 에탄올이 9.750 부피% 인 가솔린-산화물 배합물 DD1 및 에탄올이 5.42 부피% 인 가솔린-산화물 배합물 DD2 를 형성시킨다. 그러므로, 가솔린-산화물 배합물 DD1 및 DD2 는 순 배합물 DD 에 대한 산화물 도입에서의 변화를 나타낸다. 표 13 에 나와 있는 제 II 상 가솔린-산화물 배합물 레시피는 대응하는 배합물 문자가 표 11 - 12 에 나와 있는 대응하는 배합물 문자와 관계하도록 배열된다. 유사하게, 표 14 - 15 에 나와 있는 제 II 상 가솔린-산화물 배합물 성질은 배합물 문자 표기, 및 적용가능한 경우에는 수 표기에 대응한다. 따라서, 표제 "제 II 상 가솔린-산화물 배합물 레시피" 의 표 13 은, 산화물 도입 후의 총 배합물 중 부피% 로 나타낸 각 가솔린-산화물 배합물 레시피를 보여준다.
(ASTM D 2699, ASTM D 2700, ASTM D 5191 및 ASTM D 86 에 나와 있는) 실험 ASTM 시험 공정을 이용하여, 각각의 가솔린-산화물 배합물을 본원에서 전에 논의되었던 적절한 ASTM 공정을 이용하여 오프라인으로 시험한다. 전과 같이, 표 14 - 15 의 각각의 가솔린-산화물 배합물 표기는 표 13 에 나와 있는 가솔린-산화물 배합물 레시피에 대응한다. 하기 제 II 상 가솔린-산화물 배합물 성질을 결정한다.
제 II 상 가솔린-산화물 배합물의 부가적 성질을 본원에서 논의된 ASTM 표준 및 방법을 이용하여 결정한다. 주목컨대 NOx ("NOxR"), 독성 오염물 ("ToxR") 및 VOC ("VOCR") 의 감소율 %을 미연방 규정, 예컨대 40 C.F.R. § 80.45 (1999) 에 기술된 바와 같은 복합 모델 제 II 상 (Complex Model Phase II) 를 이용하여 계산하여, 양의 값이 방출이 감소된 양 %를 가리키도록 한다.
상기 시험의 결과가 나타내는 바와 같이, 에탄올과 같은 산화물 혼입은, 연료 첨가제로서 MTBE를 감소 또는 제거하면서, 비교적 적은 양의 기체성 오염물을 생성시키는 가솔린-산화물 배합물을 제공한다. 상기 노력들이 MTBE 의 도입을 감소시키거나 상당히 제거하기 위해 시도되었으나, 당업자는 미량의 MTBE 및 유사한 에테르가 배합 공정 중에 도입될 수 있음을 인식하였다. 특정 배합제 또는 구성성분은 에테르를 함유할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예는 MTBE 의 도입을 감소시켜 결과물 가솔린-산화물 배합물을 수득하도록 함으로부터 효과를 얻는다.
2 개 이상의 탄화수소 흐름의 배합물은 낮은 온도 및 휘발도 뿐만 아니라,상기 바람직한 성질을 갖는 가솔린-산화물 배합물을 생성시킬 수 있다. 바람직한 구현예가 나타내는 바와 같이, 가솔린-산화물 배합물은 오염을 감소시키면서, 하나 이상의 알콜, 예컨대 에탄올을 성공적으로 포함할 수 있다. NOx, 독성 오염물, 및/또는 VOC 의 감소율 %을 계산함에 대해, 제 II 상 복합 모델에 대한 40 C.F.R. § 80.45 (1999) 에 나와 있는 수학적 모델이 현재 더욱 적절하다.
더욱이, 당업자는 이 공개 내용이 미국 EPA 구역 1 에 대해 규칙, 규정 및 요건에 중점을 두었다는 것을 인지할 것이다. 본원 발명 개념이 명백히 미국 EPA 구역 1 에 명백히 입증되나, 미국 EPA 구역 1 에만 적용가능하도록 하는 공개 내용 또는 특허청구범위의 영역에 대한 제한은 없다. 또한 규정은 미국 40 C.F.R. § 80.45 (1999) 에 제시된 복합 모델 제 II 상, 구역 1 에 나와 있는 요건보다 더욱 제한적일 수 있다.
발명의 개요
본 발명에 따라서, 하기 성질들을 가지고, 자동차 스파크-점화 엔진에 사용하기 적당한 가솔린-산화물 배합물이 제공된다 :
(a) 7.4 PSI (51 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (Dry Vapor Pressure Equivalent (DVPE)), 및
(b) 5 부피% 초과의 알콜 함량.
사용에 있어, 가솔린-산화물 배합물은, 탄화수소 및 알콜 연료 성분에 부가하여, 세제, 빙결방지제, 항유화제, 부식억제제, 염료, 침착변형제 등과 같은 하나 이상의 성능 첨가제를 함유할 수 있다.
가솔린-산화물 배합물은, 2 개 이상의 탄화수소 흐름(stream) 및 하나 이상의 산화물을 배합함으로써, 하기 성질들을 갖는 가솔린-산화물 배합물을 제조함을 포함하는 가솔린-산화물 배합물의 제조 방법에 의해, 본 발명에 따라 편리하게 제조될 수 있다 :
(a) 7.4 PSI (51 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (DVPE), 및
(b) 5.0 부피% 초과의 알콜 함량.
본 발명의 바람직한 가솔린-산화물 배합물에 있어, DVPE 는 6.5 PSI (44.8 x 103Pa) 이상이다. 알콜 함량은 바람직하게 10 부피% 이하이다.
본 발명에 따른 바람직한 가솔린-산화물 배합물은 하기 특성들 중 하나 이상을 가질 수 있다 :
(i) 산화물은 에탄올을 함유함,
(ii) 배합물은 메틸 t-부틸 에테르(MTBE) 가 실질적으로 없음,
(iii) 배합물의 10 % 증류점 (T10) 은 130。F (54.4 ℃) 이상임,
(iv) 배합물의 10 % 증류점 (T10) 은 145。F (62.8 ℃) 이하임,
(v) 배합물의 50 % 증류점 (T50) 은 190。F (87.7 ℃) 이상임,
(vi) 배합물의 50 % 증류점 (T50) 은 230。F (110 ℃) 이하임,
(vii) 배합물의 90 % 증류점 (T90) 은 270。F (132.2 ℃) 이상임,
(viii) 배합물의 90 % 증류점 (T90) 은 355。F (179.5 ℃) 이하임,
(ix) T90 이 350。F (176.5 ℃) 이하임,
(x) 배합물의 증류 말단점 (EP) 는 360。F (182.3 ℃) 이상임,
(xi) 배합물의 증류 말단점 (EP) 는 435。F (223.9 ℃) 이하임,
(xii) EP 는 410。F (210 ℃) 이하임,
(xiii) 200。F (93.3 ℃) 증류 분획 (E200) 은 30 - 55 부피%, 바람직하게는 35 - 55 부피% 의 범위임,
(xiv) 300。F (148.9 ℃) 증류 분획 (E300) 은 70 - 95 부피% 임,
(xv) DVPE 는 6.5 PSI (44.8 x 103Pa) - 7.4 PSI (51 x 103Pa) 의 범위임,
(xvi) DVPE 는 6.5 PSI (44.8 x 103Pa) - 7.05 PSI (48.6 x 103Pa) 의 범위임,
(xvii) 녹킹억제지수( anti-knock index) ((R+M)/2) 는 87 - 95 의 범위임,
(xviii) 녹킹억제지수 ((R+M)/2) 는 89 이상임,
(xix) 알콜 함량이 5 - 10 부피% 의 범위임,
(xx) 알콜 함량이 5.4 - 10 부피% 의 범위임,
(xxi) 가솔린-산화물 배합물의 산소 함량이 1.95 - 3.7 중량% 의 범위임,
(xxii) DVPE 는 7.1 PSI (49 x 103Pa) 미만이고, 알콜 함량은 5.8 부피% 초과임,
(xxiii) DVPE 는 7 PSI (48.3 x 103Pa) 미만이고, 알콜 함량은 5 부피% 초과임,
(xxiv) DVPE 는 7.2 PSI (49.6 x 103Pa) 미만이고, 알콜 함량은 9.6 부피% 초과임.
본 발명은 본 발명의 바람직한 측면으로서 상기 특성 (i) 내지 (xxi) 중 2 가지 이상의 임의의 조합, 및 특성 (xxii), (xxiii) 또는 (xxiv) 와 특성 (i) 내지 (xxi) 중 임의의 하나 이상과의 임의의 조합을 구상한다.
본 발명의 바람직한 측면에 따라, 하기 성질들을 가지고, 자동차 스파크-점화 엔진에 사용하기 적당한 가솔린-산화물 배합물이 제공된다 :
(a) 7.2 PSI (49.6 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (DVPE), 및
(b) 5.0 부피% 초과의 알콜 함량, 단 알콜 함량이 9.6 부피%를 초과하지 않을 경우, DVPE 는 7.1 PSI (49 x 103Pa) 미만이며, 알콜 함량이 5.8 부피%를 초과하지 않을 경우, DVPE 는 7 PSI (48.3 x 103Pa) 미만임.
본 발명은 연료 첨가제로서 MTBE 를 제거 또는 감소시키면서 비교적 적은 양의 기체성 오염물을 생성하는 가솔린-산화물 배합물의 제공을 용이하게 한다. 본 발명은 독소, NOx 및 VOC 의 감소; 산소 함량; 및 증기압을 포함한 필요 휘발도 특성, 및 본원에서 논의된 바와 같은 200。F (93.3 ℃) 및 300。F (148.9 ℃) 증류 분획과 같은 전반적 방출 성능과 같은 바람직한 성질들을 갖는 가솔린-산화물 배합물을 생성하는 방법을 제공한다. 본 조성물 및 그것의 제조 방법은, 큰 부피의 본 발명의 자동차 연료를 비교적 적은 지리학적 지역에서 수많은 자동차들에서 연소시킬 때, 오염, 특히 혼잡한 도시 등에서의 오염을 막으면서 하나 이상의 알콜을 포함시킴으로써 용액을 제공한다
본 발명은, 가장 폭넓은 측면에 있어서, 예컨대 가솔린-산화물 배합물의 특정 화학적 및/또는 물리적 성질을 조절하며, 복수의 탄화수소 함유 흐름과 함께 배합하여 가솔린-산화물 배합물을 제조함으로써, 가솔린을 생성시킬 때, 가솔린-산화물 배합물의 특정 화학적 및/또는 물리적 성질의 조절은 하나 이상의 오염물들의 방출 감소를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 가솔린 영역에서 비등하는 제 1 탄화수소-함유의 흐름은 MTBE 의 도입을 감소시키도록 조정된 속도로 상이한 탄화수소 흐름과 배합될 수 있으며, 이와 동시에 증기압 및 50 % 증류점이 증진된다. 상기 설명된 배합물의 기타 성질들을 유지하면서 MTBE 의 도입 감소가 클수록, 모든 조절 요건을 이행하면서 방출을 감소시킴에 있어 결과적 이득이 더 커진다.
한 바람직한 구현예에서, 본 발명은 5 부피% 초과 및 약 9 부피% 이하의 조성을 나타내며, 모든 ASTM 명세 및 연방/주 규정 조건을 만족하는 약 7.1 PSI (49 kPa) 미만의 증기압을 갖는 가솔린-산화물 배합물 조성물 및, 하나 이상의 알콜,가장 바람직하게는 에탄올을 함유하는 상기 조성물의 제조 방법을 제공한다. 바람직한 구현예에서, 상기 알콜의 부피를 약 7 부피% 까지, 또는 가장 바람직한 구현예에서는 약 5 부피% 까지 감소시킬 수 있다. 이 바람직한 구현예가 에탄올을 이용하나, 실질적으로 임의의 알콜은 배합 공정에 있어 MTBE의 도입, 및 이로부터 형성된 조성물을 감소 또는 대체할 수 있는 것으로 이해된다.
한 바람직한 구현예에서, 가솔린-산화물 배합물은 약 7.1 PSI (49 kPa) 미만의 증기압, 및 약 5.8 부피% 초과의 알콜 함량을 가진다. 또다른 구현예에서, 이 가솔린-산화물 배합물은 약 195。F (90.6 ℃) 미만의 50% 증류점, 약 126。F (52.2 ℃) 미만의 10% 증류점, 1.8 중량% 초과의 산소 중량%, 약 89 이상의 녹킹억제지수, 및/또는 복합 방출 모델 ("Complex Model") 하, 40 C.F.R. §80.45 (1999) 하에 계산된 약 21.5 % 초과, 더욱 바람직하게는 적절한 장소, 계절 및 연도(year)에 대해 약 30 % 초과로 독성 공기 오염물 방출을 감소시키기 위한 용량을 가진다. 본 발명이 실질적으로 MTBE 을 임의의 알콜로 대체할 수 있으나, MTBE를 감소 또는 대체하기 위한 에탄올 혼입이 바람직하다.
또다른 구현예에서, 가솔린-산화물 배합물은 약 7.2 PSI (49.6 kPa) 미만의 증기압, 및 약 9.6 부피% 초과의 알콜 함량을 가진다. 본 구현예는 또한 약 178。F (97.8 ℃) 미만의 50 % 증류점, 약 123。F (50.6 ℃) 미만의 10 % 증류점, 1.8 중량% 초과의 산소 중량%, 약 89 초과의 녹킹억제지수 및/또는 약 21.5 % 초과로 독성 공기 오염물 방출을 감소시키는 용량을 가질 수 있다.
또다른 구현예에서, 가솔린-산화물 배합물은 약 7 PSI (48.3 kPa) 미만의 증기압 및 약 5.0 부피% 초과의 알콜 함량을 가진다. 이 구현예는 또한 약 250。F (121.1 ℃) 미만의 50 % 증류점 및/또는 약 158。F (70 ℃) 미만의 10 % 증류점을 가질 수 있다.
이들 가솔린-산화물 배합물의 형성에 관해, 본 발명은 또한 가솔린-산화물 제조 방법을 포함하며, 여기서 수득된 배합물은 약 7.1 PSI (49 kPa) 미만의 증기압 및 약 5.8 부피% 초과의 알콜 함량을 가지면서, MTBE 의 내포물을 감소시키거나 제거하는 것을 특징으로 한다. 가솔린-산화물 배합물은 2 개 이상의 탄화수소 흐름을 배합하여 자동차 엔진에서의 연소에 적합한 가솔린-산화물 배합물을 생성함으로써 형성될 수 있으며, 여기서 수득된 배합물은 약 7 PSI (48.3 kPa) 미만의 증기압 및 약 5.0 부피% 초과의 알콜 함량을 갖는다. 이 방법은 독성 대기 오염물 방출을 약 21.5 % 초과, 바람직하게는 약 30% 초과로 감소시키는 배합물을 생성할 수 있다.

Claims (10)

  1. 하기 성질들을 가지고, 자동차 스파크-점화 엔진에 사용하기 적당한 가솔린-산화물 배합물 :
    (a) 7.4 PSI (51 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (DVPE), 및
    (b) 5 부피% 초과의 알콜 함량.
  2. 제 1 항에 있어서, 6.5 PSI (44.8 x 103Pa) 이상의 DVPE 및 10 부피% 이하의 알콜 함량을 가지는 가솔린-산화물 배합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하기 성질들을 가지고, 자동차 스파크-점화 엔진에 사용하기 적당한 가솔린-산화물 배합물 :
    (a) 7.2 PSI (49.6 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (DVPE), 및
    (b) 5.0 부피% 초과의 알콜 함량, 단 알콜 함량이 9.6 부피%를 초과하지 않을 경우, DVPE 는 7.1 PSI (49 x 103Pa) 미만이며, 알콜 함량이 5.8 부피%를 초과하지 않을 경우, DVPE 는 7 PSI (48.3 x 103Pa) 미만임.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물이 에탄올을 함유하는가솔린-산화물 배합물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 메틸 t-부틸 에테르가 실질적으로 없는 가솔린-산화물 배합물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 녹킹억제지수가 89 이상인 가솔린-산화물 배합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 7.1 PSI (49 x 103Pa) 미만의 DVPE 및 5.8 부피% 초과의 알콜 함량을 갖는 가솔린-산화물 배합물.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 7 PSI (48.3 x 103Pa) 미만의 DVPE 및 5 부피% 초과의 알콜 함량을 갖는 가솔린-산화물 배합물.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 7.2 PSI (49.6 x 103Pa) 미만의 DVPE 및 9.6 부피% 초과의 알콜 함량을 갖는 가솔린-산화물 배합물.
  10. 2 개 이상의 탄화수소 흐름 및 하나 이상의 산화물을 배합함으로써 하기 성질들을 갖는 가솔린-산화물 배합물을 생성시킴을 포함하는, 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 가솔린-산화물 배합물의 제조 방법 :
    (a) 7.4 PSI (51 x 103Pa) 미만의 건조 증기압 당량 (DVPE), 및
    (b) 5.0 부피% 초과의 알콜 함량.
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