MXPA03009998A - Metodo y una nafta de bajas emisiones sin plomo para abastecer de combustible a un motor de automovil con emisiones reducidas. - Google Patents

Abstract

Una nafta de emisiones reducidas sin plomo que tiene al menos un octano inferior a 86 , 7 , un contenido de azufre inferior a 40 ppmw de azufre y que optativamente contiene un oxigenado, y que tiene emisiones reducidas comparada con una nafta de octano minimo de 87. Se provee un metodo para reducir emisiones desde un motor de combustion interna de automovil para un solo vehiculo y para una flota. Tambien se revela un metodo para reducir emisiones usando una red de distribucion y un sistema para reducir emisiones mediante una combinacion de una refineria y los vehiculos.

Description

i— 1 MÉTODO Y UNA NAFTA DE BAJAS EMISIONES SIN PLOMO PARA ABASTECER DE COMBUSTIBLE A UN MOTOR DE AUTOMÓVIL CON EMISIONES REDUCIDAS Campo de la Invención La invención se relaciona con un método para reducir las emisiones de hidrocarburos totales, monóxido de carbono, y óxidos de nitrógeno de un motor de automóvil de combustión interna cuando ocurre la combustión de nafta dentro de él para alimentar el motor. En algunas realizaciones, la invención se relaciona con una nafta de emisiones reducidas sin plomo que tiene un octano inferior a 86,7, y un contenido de azufre inferior a 40 ppmw. En otras realizaciones, la invención se relaciona con un proceso combinado en el cual una refinería se opera con emisiones reducidas para producir la nafta de baja emisión sin plomo, y con un sistema para distribuir la nafta de bajas emisiones sin plomo.

Antecedentes de la Invención En los últimos años, ha habido una preocupación creciente por la disponibilidad de suministros mundiales de petróleo crudo y otras 20 materias primas de hidrocarburos fluidos y combustibles. También ha habido preocupaciones por la emisión de materiales indeseables hacia la atmósfera a partir de la combustión de combustibles, tales como nafta, en los motores de combustión interna. 2 Las preocupaciones precedentes han hecho que los gobiernos exijan el uso de naftas reformuladas en zonas de contaminación aguda del aire tales como California. Por ejemplo, California ha sancionado disposiciones para una nafta reformulada de California "Fase 2" (Capítulo 13, del Código de California, Artículos 2250-2273 (que incluye modificaciones del método de ensayo, vigente a partir del 27 de septiembre de 2001)). Estas especificaciones sobre combustibles contenidas allí se citan en la presente como las "especificaciones sobre nafta formulada áe California" . Las disposiciones de ASTM D4814-01a, aprobadas el 10 de noviembre de 2001, incorporadas mediante la presente como referencia, también son ampliamente aplicables a naftas fabricadas o vendidas en Estados Unidos. En otras regiones del mundo, los entes gubernamentales nacionales, regionales y locales pueden aplicar disposiciones similares u otras disposiciones.

Las naftas de combustión más limpia generalmente requieren más refinación para producir las propiedades deseadas en la nafta. Generalmente, las naftas que se producen hoy para la operación a altitudes relativamente bajas tienen un requerimiento de octano mínimo de 87 para la nafta común o un requerimiento de octano mínimo de 92 para la nafta de primera calidad. Los valores de octano mencionados son una combinación del índice de octano del 3 motor de experimentación más el índice de octano del motor dividido por dos, es decir (R+M)/2.

La fabricación de naftas de combustión más limpia generalmente exige la producción en una operación de refinado de componentes de mezcla de alto octano. Generalmente, tales componentes de mezcla de alto octano se producen en unidades alquilación y reformación. En algunos casos, el octano también o alternativamente se puede incrementar agregando dímeros de isobuteno o isobuteno con n-buteno. Los materiales precedentes pueden usarse solos o en combinación para incrementar el octano de las naftas.

La operación de unidades tales como un reformador o una unidad de alquilación es de energía relativamente intensa y requiere cantidades sustanciales de metano, gas de refinería u otras fuentes de energía. La energía requerida se incrementa con la severidad de la operación de la unidad. Como resultado de la mayor severidad del procesamiento, algunas de las materias primas se pierden como productos inutilizables , y la emisión de la refinería puede incrementarse. Por lo tanto, el requerimiento de componentes de mezcla con octano más alto acoplado con el requerimiento de requisitos de composición específicos en la nafta reformulada finalmente requiere más energía y petróleo 4 crudo u otro componente de nafta para producir una cantidad de nafta que como era el caso previamente.

En la producción de nafta reformulada, pueden ser necesarios pasos de refinación adicionales para producir la cantidad deseada de componentes de mezcla de alto octano, remover los componentes indeseables y modificar las propiedades de otras corrientes de mezcla de combustibles, tales como mediante isomerización de parafinas en la gama de C5 y similares, para cumplir con los requisitos de destilación bastante estrictos y con otros requisitos de la nafta reformulada. Esto también puede incrementar los gastos de refinación y la cantidad de petróleo crudo requerida para producir la nafta reformulada comparada con la nafta no reformulada.

Si bien se considera el uso de la nafta reformulada para reducir las emisiones de los automóviles, la emisión de contaminantes a la atmósfera desde los motores abastecidos con nafta reformulada se debe considerar en combinación con las emisiones a la atmósfera incrementadas desde las refinerías que producen tales combustibles, especialmente dióxido de carbono, que ha sido objeto de atención recientemente con respecto a posibles efectos invernadero . 5 Reseña de la Invención En una primera realización, esta invención se relaciona con una nafta con bajas emisiones sin plomo para su uso en motores de combustión interna que tienen un octano (R+M)/2 inferior a 86,7 y un contenido de azufre inferior a 40 ppmw.

En otra realización, esta invención se relaciona con una nafta con bajas emisiones sin plomo para su uso en motores de combustión interna que tienen un octano (R+M)/2 interior a un índice de octano ajustado, definido aquí. La combustión en un motor de automóvil produce emisiones de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable que no son superiores a aquellas de la gasolina de octano mínimo de 87 sin plomo. En algunas realizaciones, el combustible incluye una cantidad selecta de uno o más oxigenados seleccionados del grupo formado por etanol, éter de metil butilo terciario, éter de etil butilo terciario y éter de amil metilo terciario. La combustión de la nafta de emisiones reducidas en el motor de automóvil produce emisión reducida de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con la combustión en un motor de una nafta de octano mínimo de 87 comparable. En los casos preferidos, al menos dos de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de 6 nitrógeno se reducen comparada con la combustión de una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable en el motor.

Aún otras realizaciones de esta invención se relacionan con métodos para reducir emisiones de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno desde un motor de combustión interna, en donde se produce una nafta de emisiones reducidas sin plomo que tiene un octano (R+M) /2 inferior a 86,7 que, cuando ocurre la combustión en el motor, produce emisiones reducidas de por lo menos uno de los hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable y, en donde un motor o una flota de por lo menos 100 vehículos se abastece con la nafta de emisiones reducidas sin plomo .

Aún otra realización de la invención se relaciona con un método para abastecer de combustible a vehículos automotores con emisiones totales reducidas hacia la atmósfera, el método comprende : a) operar una refinería para producir una nafta de emisiones reducidas sin plomo que tiene un octano (R+M) /2 inferior a 86,7 que al ocurrir la combustión en el motor produce emisiones reducidas de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, 7 monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable, la nafta de emisiones reducidas sin plomo se produce en la refinería desde una cantidad reducida de materia prima y con emisiones reducidas comparada con una refinería operada para producir la nafta de octano mínimo de 87; y b) abastecer vehículos automotores con la nafta de emisiones reducidas sin plomo, las emisiones totales de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno para los vehículos y para la refinería que produce la nafta de emisiones reducidas son menores que para una refinería que produce la nafta de octano mínimo de 87 sin plomo y para los vehículos abastecidos con la gasolina sin plomo de octano mínimo de 87.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un gráfico que muestra las emisiones de monóxido de carbono desde los vehículos y los combustibles ensayados; La Figura 2 es un gráfico que muestra las emisiones de hidrocarburos totales desde los vehículos y los combustibles ensayados ; 8 La Figura 3 muestra las emisiones de óxidos de nitrógeno desde los vehículos y los combustibles ensayados; y La Figura 4 muestra las emisiones promedio de la flota para cada uno de los combustibles ensayados para hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno.

Descripción de las Realizaciones Preferidas Las naftas son combustibles bien conocidos, como se revela en la patente estadounidense 5.288.393 concedida el 22 de febrero de 1994 de Jessup et al, generalmente compuestas por una mezcla de hidrocarburos con el punto de ebullición a la presión atmosférica a una gama de temperaturas muy estrecha, por ejemplo de 25°C a 225 °C. Las naftas generalmente están compuestas de mezclas de aromáticos, olefinas y parafinas , aunque algunas naftas también pueden contener materiales que contienen heteroátomos agregados tales como alcohol (por ejemplo, etanol) u otros oxigenados (por ejemplo éter de metil butilo terciario) . Las naftas también pueden contener diferentes aditivos, tales como detergentes, agentes anticongelantes, desemulsionadores, inhibidores de la corrosión, colorantes, modificadores de depósito, así como mej oradores de octano tales como tetraetil plomo, donde lo permite la ley. Generalmente las naftas sin plomo contienen una concentración de plomo no superior a 0 , 013 gramo de plomo por 9 litro) . La nafta sin plomo generalmente tiene un valor de octano (R/2+M/2) para la nafta común de por lo menos 87 y para la de primera calidad de por lo menos 92.

Tales naftas generalmente se usan para abastecer de combustible a motores de combustión interna usados para impulsar vehículos automotores y con otros pxOpósiLos para los cuales se sabe que tales motores son adecuados. Tales naftas también se pueden usar en otros tipos de motores de combustión interna, tales como motores de arranque por compresión de carga homogénea en los cuales el combustible y el aire se inyectan como una mezcla homogénea antes de la compresión. Para los propósitos de esta solicitud, las "naftas" son materiales generalmente disponibles para los consumidores para automóviles, y no incluyen materiales preparados para otros procesamientos o mezclas en mezclas de combustibles antes de la venta de la nafta al consumidor.

Actualmente la mayor parte de la nafta vendida en Estados Unidos para su uso en motores de automóviles tiene un octano (R+M)/2 de por lo menos 87 para la común y de por lo menos 92 para la de primera calidad. Estos niveles de octano se consideran necesarios para prevenir el pistoneo y el autoencendido en los motores de automóviles. Como se sabe bien en el arte, los niveles de octano generalmente se ajustan desde un índice de octano nominal para 10 explicar la presión atmosférica reducida o la variación climática. Por ejemplo, se cree que un combustible de 84,5 octanos para su uso en las regiones más altas de la región occidental montañosa de Estados Unidos provee aproximadamente el mismo rendimiento con respecto al octano que un combustible de 89 octanos similar al nivel del mar. Las variaciones climáticas también pueden explicar una reducción de hasta un octano. Cuando un índice de octano se especifica como un "índice de octano ajustado" en esta solicitud, se refiere a un octano de 87, reducido por una cantidad de octano incrementada que compensa las variaciones de altitud y/o climáticas para dar una nafta de rendimiento equivalente a la altitud y en el clima en que se la use. Generalmente, existe información para una región geográfica dada en la forma de una tabla o mapa de los tipos establecidos en ASTM D4814-01a, que establecen reducciones de octano desde los números al nivel del mar nominales en función de la ubicación y/o estación.

Las especificaciones y requerimientos de octano discutidos anteriormente requieren la modificación de las corrientes de mezcla de nafta disponibles en la mayor parte de las refinerías . En particular, para cumplir con las especificaciones de la nafta reformulada de California, con frecuencia es necesario ajustar el contenido de olefinas de la nafta, ajustar el contenido de 11 parafina de la nafta, ajustar el contenido de aromáticos de la nafta, y similares. Naturalmente, también es necesario ajustar el octano de la nafta para cumplir con los requisitos de octano mínimo, y ajustar las especificaciones de Ti0, T50 y T90, así como la Presión de Vapor de Reid y otras especificaciones como se sabe bien en el arte .

De acuerdo con la presente invención sorpresivamente se ha descubierto que se pueden lograr rendimiento suficiente y emisiones reducidas con una nafta de emisiones reducidas sin plomo para su uso en un motor de combustión interna que tiene un octano (R+M) /2 inferior a 86,7, que al ocurrir la combustión en el motor de combustión interna produce emisiones de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno que son inferiores comparados con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable para su uso en un motor de combustión interna. La nafta de octano mínimo de 87 sin plomo y la nafta de emisiones reducidas sin plomo cumplen ambas deseablemente con las especificaciones reglamentarias tales como las especificaciones de la nafta reformulada de California, o ASTM D4814-0la, u otras especificaciones requeridas por la ubicación de la fabricación o uso del combustible. En muchos casos se ha descubierto que las emisiones de por lo menos dos de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de 12 nitrógeno, y en algunos casos los tres, son iguales o inferiores a las emisiones de una nafta sin plomo de 87+ octano comparable.

La referencia a un combustible o nafta "comparable" se refiere a un combustible o nafta que tiene propiedades de composición similares a la nafta de emisiones reducidas sin plomo. Se considera que las emisiones reducidas realizadas por la presente invención pueden realizarse con muchas formulaciones de naftas pero con fines comparativos, las emisiones reducidas logradas usando la nafta de emisiones reducidas sin plomo se determinan más apropi damente comparando con una nafta con la misma o una composición similar en donde solamente el octano, el contenido de azufre o el contenido de oxigenados, o una combinación de ellos, se varía desde el combustible comparativo de acuerdo con la presente invención. Se reconoce que serán necesarios algunos cambios de la composición en la nafta comparativa para cambiar las propiedades indicadas pero el cambio de composición generalmente' es mínimo. Por ejemplo, tales cambios son del tipo y cantidad que pueden ser determinados por un programa de mezcla de la refinería en respuesta a un pedido de una nafta con menor octano como se sabe en el arte .

Generalmente, las emisiones desde la combustión de la nafta de emisiones reducidas sin plomo son menores en hidrocarburos 13 totales y monóxido de carbono que las emisiones desde la combustión de la nafta de octano mínimo de 87 sin plomo. Deseablemente, el octano de la nafta de emisiones reducidas sin plomo es de 80 a 86,7. El octano puede ser de 86 o menos, y en algunos casos preferentemente de 80 a 83,5 octanos.

La nafta de emisiones reducidas sin plomo puede contener uno o más oxigenados comúnmente usados para la introducción de oxígeno en las naftas. Los oxigenados adecuados son etanol, éter de metil butilo terciario, éter de etil butilo terciario, éter de amil metilo terciario y similares, o combinaciones de ellos. Generalmente, se usan cantidades de oxigenado suficientes para proveer oxígeno en la nafta en la gama del 0,1 a 10% en peso. Preferentemente, la cantidad es del 0,3 al 5,0 por ciento en peso y deseablemente del 2 al 5% en peso. De los oxigenados, etanol y éter de metil butilo terciario son preferidos y de éstos octanol es el más preferido. Cuando se usa etanol, éste generalmente se agrega en cantidades equivalentes al 0,1 al 10% en volumen de la nafta. Estas cantidades pueden variar según las reglamentaciones de especificaciones sobre naftas futuras y similares. Se puede usar la gama total de los valores de octano reducido con la nafta con o sin los oxigenados . También es deseable que la nafta de emisiones reducidas sin plomo contenga menos de 40 ppmw (partes por millón en peso) de azufre. 14 Preferentemente, el azufre está presente en una cantidad inferior a 30 ppmw, deseablemente, menos de 15 ppmw y más deseablemente, menos de 10 ppmw, y más deseablemente menos de 5 ppmw.

La nafta de emisiones reducidas sin plomo puede producirse con un octano en la gama descrita y que contenga un oxigenado en una cantidad seleccionada y con bajo contenido de azufre. O los oxigenados o el bajo contenido de azufre solos se pueden usar en combinación con los bajos valores de octano para lograr resultados deseables . Muchas de las naftas de la presente invención están dentro de las especificaciones de la nafta reformulada de California y también cumplen con todas las especificaciones de ASTM D4814-01a y otras especificaciones sobre naftas nacionales, regionales y locales. Específicamente, se puede exigir que los contenidos de etanol de la nafta sean hasta el 10% en volumen o más.

Si bien el uso de la nafta de emisiones reducidas sin plomo de la presente invención en un solo vehículo es eficaz para reducir las emisiones desde un solo vehículo es más eficaz cuando la nafta se usa para abastecer de combustible a una flota de vehículos . Mediante este enfoque, se pueden las emisiones desde un gran número de vehículos y también desde un solo vehículo. Se usa una flota de vehículos para referirse a un número sustancial de 15 vehículos (es decir 100 o más vehículos) que pueden operarse usando la nafta de emisiones reducidas sin plomo de la presente invención. Los términos "combustible" o "abastecer de combustible" como se usan aquí se refieren a la provisión de la nafta de bajas emisiones sin plomo a vehículos automotores y a la combustión del combustible dentro de ellos para alimentar a los vehículos .

Además, se puede desear reducir la contaminación en una zona y las emisiones se pueden reducir en la zona distribuyendo la nafta ' de emisiones reducidas sin plomo a través de una pluralidad de redes de distribución a bocas de distribución desde las cuales se la puede distribuir a una flota de vehículos seleccionados o al azar a vehículos automotores clientes de servicio. En tales casos, se pueden reducir las emisiones desde los vehículos automotores en la zona .

También se debe señalar que las emisiones resultantes del abastecimiento de combustible a vehículos automotores derivan de las emisiones desde el propio vehículo y también de las emisiones desde la refinería en la cual se produce la nafta para abastecer de combustible al vehículo automotor. De acuerdo con la presente invención la refinería se puede operar para producir más nafta por cada volumen dado de la materia prima de nafta como resultado 16 de los requisitos de menor octano de la nafta. Tal operación de la refinería puede consistir en cambios en la operación de por lo menos uno de un termofraccionador catalítico fluido, un reformador, una unidad de alquilación, una unidad de isomerización y similares, como lo saben los expertos en el arte. Como otro resultado de la operación de la refinería de esta manera, la refinería requiere menos combustible para calefacción y otras operaciones para producir la cantidad reducida los componentes de mezcla de más alto octano. Generalmente, cuanto mayor es la reducción en el octano mayor es la mejora en el volumen de la nafta generada desde un volumen dado de materias primas y mayor es la reducción en las emisiones desde la refinería. Generalmente, las emisiones de la refinería son principalmente de dióxido de carbono y en los últimos años se ha prestado considerable atención a los métodos para reducir la emisión de dióxido de carbono.

En una simulación por computadora de la operación de una refinería, suponiendo un depósito de nafta de 800.000 barriles por día de nafta de 87 octanos como un caso base, la alteración de la operación de la refinería para producir una nafta que tiene un octano de 86 deriva en la producción de 35.280 galones adicionales de nafta por día desde la misma cantidad de la misma materia prima con una reducción concurrente de más de 17.000.000 17 libras por año de dióxido de carbono emitido desde la refinería y una reducción de más de 6.000.000 de libras por año de gas natural requerido para el combustible. El resultado neto son ahorros sustanciales en los requerimientos de la refinería para hidrocarburos livianos u otro combustible y una reducción sustancial en la cantidad de dióxido de carbono emitido a la atmósfera. Debido a que la refinería opera a emisiones reducidas a la atmósfera y produce la nafta de la presente invención desde una cantidad reducida de materia prima se logra considerable eficiencia y reducción de las emisiones. Además, se realiza una reducción sustancial de las emisiones totales a la atmósfera como resultado de la producción y el uso de la nafta de octano más bajo para motores de automotores. Al respecto, se debería señalar que aún cuando el uso de la nafta con octano más bajo en un motor de automotor derivó en la misma cantidad de emisiones que con combustibles de 87 o más alto octano aún debería haber una reducción neta de las emisiones a la atmósfera como resultado de la eficiencia aumentada y las emisiones reducidas desde la operación de la refinería.

Ejemplos Se realizaron ensayos para determinar las emisiones de escapes desde tres vehículos usando naftas de octano más bajo (menos de 86,7) comparadas con naftas de octano mínimo de 87. Las naftas 18 ensayadas se muestran en la Tabla 1. Estas naftas se prepararon desde corrientes de refinería o componentes considerados equivalentes a las corrientes de refinería. Las corrientes de refinería usadas fueron una corriente de isomerato, un reformato pesado y nafta termofraccionada catalíticamente, un refinado pesado, y un alquilato liviano, usando tolueno como sustituto del reformato liviano e iso-hexanos mezclados como un sustituto del refinado liviano. El reformato liviano generalmente se considera que es principalmente una corriente de C7-CB que es predominantemente tolueno, por lo tanto el tolueno es representativo de esta corriente. En forma similar, los iso-hexanos mezclados se consideran que son un sustituto estrecho del refinado liviano. También se señala que los niveles de olefinas en los combustibles ensayados fueron relativamente bajos. Éste fue el resultado de la dificultad para hallar materiales de mezcla con bajo contenido de azufre que tuvieran bajo contenido de azufre con contenidos de olefinas más altos. El bajo contenido de olefinas no se considera que tenga ningún efecto dispar sobre la validez de los resultados del ensayo. Las naftas ensayadas se han diseñado para tener un octano, contenido de azufre y de oxigenado estrechamente comparables. Etanol fue el combustible oxigenado y se lo proveyó como un material de nivel de combustible comercial . Se apuntó a propiedades del combustible para cumplir con las especificaciones sobre nafta reformulada de 19 California, excepto el combustible 4 indicado a continuación. El término "combustible" se usa como sinónimo del término "nafta" aguí. Los combustibles 1 y 6 tienen un octano estándar de 87+. El combustible 1 tiene un contenido de azufre relativamente alto (70 ppmw) y un octano de 87,4 y el combustible 6 tiene un contenido de azufre bajo (<5) con un octano de 87,2. El nivel de azufre de los combustibles de bajo octano 2-5 se redujo a menos de 5 ppmw para cumplir anticipadamente con otras reglamentaciones de bajo contenido de azufre. El combustible 4 tiene un octano de 83,1 pero también tiene una temperatura de destilación de 90 °F de 338°, que excede las especificaciones sobre nafta reformulada de California pero cumplirla con los requisitos en otras áreas. El combustible 5 se mezcló con suficiente etanol para dar un 2% en peso de oxígeno en el combustible. Otros dos combustibles 7 y 8 se prepararon y se ensayaron usando un contenido de azufre que varía con octano de 85,6 y 85,3, respectivamente y niveles de azufre más altos de 37 y 72 ppmw, respectivamente. 20 TABLA 1 PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES Combustible 1 2 3 4 5 6 7 8 anti-pistoneo 87,4 80,3 84,9 83,2 81,4 87,2 85,8 85,3 (R+M) /2 Azufre (ppmw) (ASTM D5453) índice de Octano de 90,5 82,7 87,2 85,5 83,5 89,6 88,4 87,9 Experimentación (ASTM D2699) índice de Octano del Motor 84,2 78,1 82,5 80,8 79,2 84,7 83,1 82,6 (ASTM D2700) Presión de Vapor de Reid 6,7 6,7 6,5 6,4 6,8 6,1 6,6 6,4 (psi) (ASTM D5191) Temperatura de Destilación 142 140 142 140 135 148 141 142 10%(ASTMD 86) Temperatura de Destilación 202 199 209 212 196 201 204 205 50%(ASTMD 86) Temperatura de Destilación 298 292 295 338 291 281 291 296 90% (ASTM D86) Gravedad API (°API) 61,5 62,6 62,2 62,3 61,5 62,9 61,6 61,2 (ASTMD 4052) 21 Aromáticos (% en volumen) 25 25 25,5 22 25 22,3 24,7 25,2 (ASTM D 1319) Olefinas (% en volumen) 1,5 0 0 1,5 0 0 0,6 0,7 (ASTM D 5580) Saturados (% en volumen) 73,5 75 74,5 76,5 74,6 77,7 74,7 74,1 (ASTM D 1319) Benceno (% en volumen) 0,17 <0,l <0,1 <0,l <0,l <0,1 <0,l 0,16 (ASTM D 1319) Etanol (% en volumen) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 (agregado medido) Se realizaron ensayos de emisión por duplicado en cada combustible usando el procedimiento de ensayo federal (FTP) en los primeros seis combustibles en tres vehículos . El FTP (Procedimiento de Ensayo Federal) especificado aquí se refiere al Código de Normas Federales, Volumen 40, "Protección del Medie-ambiente" , Subparte B, "Normas sobre Emisiones para Vehículos de trabajo liviano Nuevos Modelo 1977 y de Años Posteriores y Camiones de Trabaj o Liviano Nuevos ; Procedimientos de Ensayo, incorporado aquí como referencia en su totalidad. Los vehículos en ensayo fueron un Honda Accord 1998 con certificación de vehículo de emisión baja de California (LEV) , un Dodge Caravan 1999 con certificación nacional de vehículo de bajas emisiones (NLEV) , y un Ford Explorer 2000. La Tabla 2 muestra los 22 resultados de los ensayos de emisiones para hidrocarburos totales, monóxido de carbono, y óxidos de nitrógeno desde los ensayos con los diferentes combustibles.

TABLA 2 . - DATOS DE EMISIONES DE VEHÍCULOS EMISIONES* Vehículo Odómetro Combustible THC CO NOx Fecha Ensayo Fard Explorer 44991 1 Q.Ü&0 1.20? 0.Q35 8/03/2002 Ford Explorer 45002 1 ?,?&T 1.075 0.039 9/03/2002 Ford Explorer 45020 2 0,098 0.SN32 0.036 10/03/2002 Ford Explorer 45030 2 0.076 0.874 0,037 11/03/2002 Ford Explorer 44929 3 0,084 1.099 0,030 4/03/2002 Ford Explorer 44939 3 0.077 1.005 0,029 5/03/2002 Ford Explorer 44&B1 4 0.O8S O.S72 0.031 6 03/2002 Ford Explorer 44971 4 0,090 0.882 0.026 7/03/2002 Ford Explorer 45051 5 0,08ß 1.042 0,036 20/03/2002 Ford Explorer 45051 5 0,000 1.060 0.03S 21/03/2002 Ford Explorer 45164 6 0,085 1.16© 0.023 2 04/20D2 Fóíd Explorer 45195 8 0.091 0.959 0.023 3/04/2002 Honda Accord 84530 1 0.097 2.177 0.126 10/03/2002 Honda AccOrd 84540 1 0.101 2.1 i? 0.1 9 1 1/03/2002 Honda. Accord 34561 2 0.071 1.893 0.082 12 03/2002 Honda Accord 84572 2 0.077 1.653 0.079 13/03/2002 Honda Accord 84448 3 0.08© 2.305 0.101 S/O3/2002 Honda Accord 84459 3 0.053 2.09S 0.090 6/03/2002 Honda Acssord 64472 4 0.089 1.467 0.090 7/03/2002 Honda Accord 844B3 4 O.ÜSE 1,55S 0.067 3/03/2002 Honda Aeeortf 64591 5 0.070 1.390 0.108 20/03/2002 Honda Acco d 84601 5 0.065 1.289 0.106 21/03/2002 Horada Accord 8464S . 5 0.079 2.122 0.Ó6? 2/04/2002 Honda Acoort 846B1 B 0,079 1.969 0.070 3/04/2002 Honda Accord S4620 7 0.088 2.166 0.076 29/03/2002 Honda Accord ¦84631 7 0.093 2.113 0.073 1/04/2002 Honda Accord S 0.081 1,830 0.099 7/04 2002 Honda Accord 84701 a 0.076 1,715 0 100 18/04/2002 Üodge Cara van 05053 1 0.104 0.585 0.163 8/03/2002 Dodgs Caravan 55064 1 0.105 0.546 0.145 9/03/2002 Dodge Cara van •65064 2 0 110 0.B1 0,147 10/03/2002 Dodge Caravan Q5095 2 0,100 0,789 0.1 se 11/03/2002 Dodge Caravan 6 990 3 0.089 0.633 0. 34 4/03/2002 Dodge Caravan B5O01 3 0.086 0.649 0.1S6 5/03/2002 Dodge Caravan 65022 4 '.OeO 0.396 0,106 9/03/2002 Dodge Caravan 85032 4 0,0a 8 0,419 0,120 7/03/2002 Dodge Caravan ©SI 21 S 0.092 0,515 0,135 20/03/2002 Dodge Caravan 65131 E 0.08B 0.541 0,125 21/03/2002 DcKlge Caravan 651 SO 6 0.037 0,669 0.108 2 04/2002 Dodge Caravan 65161 6 0.093 0,683 0.113 3704/2002 23 *TODAS LAS EMISIONES SE MUESTRAN EN GRAMOS POR MILLA La Tabla 3 y las Figuras 1, 2 y 3 muestran los promedios de estos resultados para cada combinación de combustible/vehículo. Las emisiones promedio de la flota (es decir, cada emisión promediada sobre los tres vehículos) se muestran en la Figura 4. Además, se realizaron ensayos de FTP por duplicado en los combustibles 7 y 8 usando solamente el Honda Accord 1998. Los resultados de cada ensayo de vehículo individual se incluyen en la Tabla 2 y las tendencias con combustibles de menor octano se muestran en las Figuras 1 , 2 y 3. TABLA 3. - RESULTADOS DE ENSAYOS DE EMISIONES PROMEDIO EMISIONES PROMEDIO* Vehículo Combustible THC CO NOx Ford Explorer 1 0.0845 1 .1410 0.0375 Ford Explorer 2 0.0820 0.9180 0.0375 Ford Explorer 3 0.080S 1.0520 0.0295 Ford Explorer 4 0.0890 0.8770 0,0295 Ford Explorer 5 0.0840 1.0640 Ford Explorer 0.0370 6 0.O88O 1.0625 0.0230 Honda Accord 1 0.0990 2.1870 0.1225 Honda Accord 2 0.0740 16730 0.0805 Honda Accord 3 0.0845 2.2000 0.0955 Honda Accord 4 Q-0875 1.51 10 0.0885 Honda Accord 5 0.0675 1.3395 0.1070 Honda Accord 6 0.0790 2.0455 Honda Accord 0.0685 7 0.0905 2.1515 Honda Accord 0.0745 8 0.0785 1.7725 Dodgs Caravan 0.0995 1 0.1045 0.5655 Dodge Caravan 0.1540 2 0.1050 0.8015 0.1515 Dodge Caravan 3 0.0875 0.6410 0.1450 Dadge Caravan 4 O.OB90 0.4075 0.1 30 Dodge Caravan 5 0.0900 0.5280 0.1300 Dodge Caravan 6 0.0900 0.6760 0.1105 24 *TODOS LOS VALORES DE EMISIONES SE MUESTRAN EN GRAMOS POR MILLA Las emisiones de hidrocarburos totales promedio de la flota y las emisiones de monóxido de carbono para la totalidad de las naftas con bajo contenido de azufre, con bajo octano (combustibles 2-5) fueron menos, o no significativamente diferentes, que las naftas con menos azufre (menos de 5 ppmw) o más alto azufre (70 ppmw) con octano mínimo de 87. Esto es inesperado ya que se esperaría que la nafta con bajo octano produzca pistoneo, que es combustión inducida por autoencendido . Tal combustión por autoencendido podría causar la falta de homogeneidad de la mezcla de combustible/aire que aumentaría las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos totales durante la fase fría del ensayo y aumentaría las temperaturas y presiones locales que aumentarían NOx. Para NOx la nafta de octano mínimo de 87 con contenido de azufre más bajo (combustible 6) tuvo el nivel de emisiones más bajo y la nafta con octano mínimo de 87 con contenido de azufre más alto (combustible 1) tuvo el nivel de emisiones más alto mientras que las naftas con octano más bajo tuvieron emisiones entre ambas.

Se realizaron otros ensayos con el combustible 5. Este combustible contenía 2% de oxígeno (como etanol) pero de lo contrario era sustancialmente igual al combustible 2. 25 Básicamente, el combustible 5 se produjo de manera que fuera igual al combustible 2 excepto que se agregó etanol y se removió isomerato para mantener la presión de vapor constante . Las emisiones de CO promedio del combustible con etanol (combustible 5) fueron significativamente menores que las del combustible 2 pero sus emisiones de hidrocarburos totales y NOx no fueron significativamente diferentes. En ensayos adicionales con el Honda Accord usando combustibles con contenido de azufre variable, se determinó que con este motor en particular, la tendencia general es a incrementar las emisiones de CO con el incremento del octano, menor monóxido de carbono con la inclusión del etanol, menor monóxido de carbono con temperaturas de destilación 90% más altas, con efectos relativamente pequeños del azufre y su interacción en función del octano.

Para las emisiones de hidrocarburos totales se observó una tendencia general a incrementar las emisiones de hidrocarburos totales con el incremento del nivel de octano. Estadísticamente, parece haber una interacción entre el azufre y le nivel de octano. En la práctica, esto se puede interpretar como que el azufre tiene un efecto diferente sobre la nafta de bajo octano comparada con la nafta con alto octano. Se observó que solamente la nafta con bajo octano, con 37 partes por millón de azufre, produjo emisiones de hidrocarburos totales estadísticamente más 26 altas que el combustible con octano mínimo de 87 de 5 partes por millón. La inclusión de la interacción de octano/azufre en el análisis estadístico derivó en la confirmación del incremento de las emisiones de hidrocarburos totales con el incremento del octano.

El análisis estadístico de los datos también indicó una gran interacción entre el octano y el contenido de azufre con respecto a las emisiones de NOx. También se dedujo que NOx aumenta cuando aumenta el octano. El etanol pareció aumentar estadísticamente la cantidad de emisiones de NOx. Parece que todos los valores para la emisión de NOx para los combustibles de bajo octano estuvieron entre los dos combustibles de 87 octano, uno de los cuales tenía un alto contenido de azufre y el otro tenía un bajo contenido de azufre. Parece que las emisiones de NOx desde los combustibles con octano más bajo no son sustancialmente diferentes de las naftas de la Fase 2 de California (Combustibles 1 y 6) .

En la Figura 1, se muestran las emisiones de monóxido de carbono para los diferentes combustibles para los diferentes vehículos ensayados. En la Figura 2, se muestran las emisiones de hidrocarburos totales, en la figura 3 se muestran las emisiones de óxido de nitrógeno y en la Figura 4 se muestran las emisiones promedio de la flota. 27 En vista de los datos parece que la reducción del nivel de octano de la nafta no tiene ningún efecto perjudicial y que la reducción del octano deriva en emisiones reducidas desde los motores ensayados con los combustibles ensayados. Por consiguiente, parece que la reducción del nivel de octano de una nafta tiene resultados beneficiosos con respecto a la reducción de las emisiones al ocurrir la combustión de la nafta en un motor de automóvil de combustión interna. Tales combustibles generalmente se pueden producir fácilmente cumpliendo con los requisitos de la nafta de California, nacionales de Estados Unidos, estatales y locales salvo que el octano sea una propiedad requerida en una especificación estatal o local particular. Por consiguiente, esta mejora en las emisiones puede lograrse rápidamente. Si bien las mayores mejoras se logran con la reducción del octano en combinación con el uso de naftas con bajo contenido de azufre también es deseable que se incluya un oxigenado para reducir las emisiones de monóxido de carbono y para cumplir con las reglamentaciones . También parece que el etanol reduce las emisiones de CO la ocurrir la combustión de la nafta.

Como se discutió anteriormente, parece que la cantidad de la emisión de dióxido de carbono desde la refinería en donde se produce la nafta se puede reducir en gran medida mientras se 28 incrementa el volumen de la nafta desde una materia prima dada. Además parece que el gas natural u otros combustibles se pueden conservar mediante la producción de nafta que tiene un valor de octano inferior a 87.

En total parece que la nafta de la presente invención puede ser producida por una refinería, que puede operar en condiciones de menores emisiones y en condiciones más eficientes ya que produce una mayor cantidad de nafta desde una cantidad dada de materia prima con emisiones reducidas. Se ha mostrado que la nafta de la presente invención cuando ocurre la combustión en motores de combustión interna deriva en emisiones reducidas comparada con las naftas estándar que actualmente existen. Esto es sorprendente e inesperado en vista de la práctica ampliamente establecida de requerir un octano mínimo de 87 para la nafta común y un octano mínimo de por lo menos 91, y más generalmente 92 para la nafta de primera calidad.

Habiendo asi descrito la invención con referencia a sus realizaciones preferidas se señala respetuosamente que las realizaciones descritas son ilustrativas y de carácter no limitante y que muchas variaciones y modificaciones son posibles dentro del alcance de la presente invención.

Claims (27)

29 REIVINDICACIONES Habiendo descrito y determinado la naturaleza y alcance de la presente invención y la manera en que la misma ha de ser llevada a la práctica, se declara que lo que reivindica como invención y de propiedad exclusiva es :

1. Una nafta de bajas emisiones sin plomo para su uso en un motor de combustión interna, caracterizada porque tiene un octano ( +M)/2 inferior a 86,7 y un contenido de azufre inferior a 40 ppmw.

2. La nafta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el octano es de 80 a 86.

3. La nafta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el octano es de 80 a 83,5.

4. La nafta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el contenido de azufre es de 10 ppmw.

5. La nafta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la nafta contiene un oxigenado seleccionado del grupo formado por etanol, éter de metil butilo terciario, éter de etil butilo terciario, y éter de amilo terciario en una cantidad 30 suficiente para proveer un contenido de oxígeno del 0,5 al 10 por ciento en peso en la nafta.

6. La nafta de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el oxigenado es etanol y el combustible contiene del 0,3 al 5,0 por ciento en peso de oxígeno.

7. La nafta de acuerdo con las reivindicaciones 1, 3 o 6, caracterizada porque el contenido de azufre es inferior a 5 ppmw.

8. Una nafta de bajas emisiones sin plomo para su uso en un motor de automóvil de combustión interna, caracterizada porque tiene un octano (R+M) /2 menor que un índice de octano ajustado que al ocurrir la combustión en el motor de automóvil de combustión interna produce emisiones de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable para su uso en un motor de automóvil de combustión interna no mayores que con la nafta sin plomo comparable que tiene un octano de por lo menos 87.

9. La nafta de emisiones bajas sin plomo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque la nafta de bajas emisiones cumple con la AST D4814-01a. 31

10. La nafta de bajas emisiones sin plomo de acuerdo con la reivindicación 8 , caracterizada porque las emisiones de hidrocarburos totales y monóxido de carbono son menores que las emisiones de hidrocarburos y monóxido de carbono desde la combustión de la nafta de octano mínimo de 87.

11. La nafta de bajas emisiones sin plomo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque el octano es de 80 a 83,5.

12. Un método para reducir las emisiones de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno desde un motor de automóvil de combustión interna, el método caracterizado porque comprende: a) producir una nafta de emisiones reducidas sin plomo que tiene un octano (R+M) /2 de 80 a 86,7 que al ocurrir la combustión en el motor produce emisiones reducidas de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable; y b) abastecer al vehículo con la nafta de emisiones reducidas sin plomo . 32

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene un octano menor que un índice de octano ajustado.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 12 o 13 , caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene un contenido de azufre inferior a 5 ppmw.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene un octano de 80 a 83,5.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene un contenido de azufre inferior a 5 ppmw.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo contiene un oxigenado seleccionado del grupo formado por etanol, éter de metil butilo terciario, éter de etil butilo terciario, y éter de amil metilo terciario en una cantidad del 0,3 al 5 por ciento en peso del oxigenado . 33

18. El método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque una flota de por lo menos 100 vehículos alimentada por motores de combustión interna se abastecen con la nafta de emisiones reducidas sin plomo.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque además incluye el paso de proveer la nafta de emisiones reducidas sin plomo a una red de estaciones de distribución para distribuir la nafta de emisiones reducidas sin plomo a vehículos consumidores.

20. Un método para abastecer de combustible a vehículos automotores con emisiones totales reducidas a la atmósfera, el método caracterizado porque comprende: a) operar una refinería para producir una nafta de emisiones reducidas sin plomo que tiene un octano ( + ) /2 inferior a 86,7 que cuando ocurre la combustión en el motor produce emisiones reducidas de por lo menos un de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno comparada con una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable, la nafta de emisiones reducidas sin plomo se produce en la refinería desde una cantidad reducida de materia prima y con emisiones reducidas comparada con una refinería que produce la nafta in plomo de octano mínimo de 87; y 34 b) abastecer vehículos con la nafta de emisiones reducidas sin plomo, las emisiones totales de por lo menos uno de los hidrocarburos totales, dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno desde la combustión de la nafta de emisiones reducidas sin plomo en los vehículos automotores y desde la refinería que produce la nafta de emisiones reducidas sin plomo son menores que para una refinería que produce la nafta de octano mínimo de 87 sin plomo y la combustión de la nafta de octano mínimo de 87 en los vehículos automotores .

21. El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene un octano inferior a un índice de octano ajustado.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 20 o 21, caracterizado porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene un octano de entre 80 y 83,5.

23. Los métodos de acuerdo con las reivindicaciones 21 o 22, caracterizados porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene menos de 40 ppm de azufre. 35

24. Los métodos de acuerdo con las reivindicaciones 21 o 22, caracterizados porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene menos de 15 ppmw de azufre .

25. Los métodos de acuerdo con las reivindicaciones 21 o 22, caracterizados porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene menos de 5 ppmw de azuf e .

26. Los métodos de acuerdo con las reivindicaciones 21 o 22, caracterizados porque la nafta de emisiones reducidas sin plomo tiene menos de 15 ppmw de azufre y un o más oxigenados seleccionados del grupo formado por etanol, éter de metil butilo terciario, éter de etil butilo terciario, y éter de amil metilo terciario en una cantidad del 0,1 al 10 por ciento en peso.

27. Los métodos de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 20, caracterizados porque al menos dos de los hidrocarburos totales, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno se reducen comparados con la combustión de una nafta de octano mínimo de 87 sin plomo comparable.