WO1979000029A1 - Carburant pour moteurs a combustion interne a piston et a injection - Google Patents

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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the Diesel cycle made it possible to use heavier fractions such as diesel which is injected separately into the engine cylinders, at the end of the air compression phase and which ignites spontaneously thanks to the heat of compression.
  • the fuel should have anti-detonating properties which we have been led to characterize by the octane number.
  • Natural petroleum distillate generally has a low octane number allowing only an equally low compression ratio.
  • efforts have been made to increase this octane number by various devices. one of them is the addition to gasoline of products such as tetraethyl lead which is unfortunately very toxic and therefore has a serious drawback under the pollution ratio. It also contributes to the fouling of engines by lead deposits and to valve corrosion.
  • Another device commonly applied in petroleum refineries consists in taking heavier and lighter fractions of the distillate than essenoe and in transforming them by cracking or reforming operations to obtain benzene or naphthenic hydrocarbons having properties. anti-detonating agents and mixed with the petrol fraction to increase its number of otane.
  • Diesel engines have made considerable technical progress and we know today how to produce fast diesel engines, even in town, for light propulsion, with a certain flexibility of operation and little noisy the Applicant had the idea of replacing the two types of fuels by a single fuel called "long-cut" group.ant light and heavy fractions of crude oil, well suited to the operation of modern diesels and particularly diesels to prechamber, so that this new fuel for piston engines should gradually replace the two current fuels, at the same time as the Diesel engine would replace the engine with previous carburetion, by doing away with the drawbacks recalled above, since in p- In particular, for the diesel engine, one does not need a high octane number.
  • diesel engine generally has specific consumption lower than the gasoline engine, we would add two sources of economy: one during refining and the other in the operation of the engine.
  • Diesel engine also allowing an easier adaptation of the exhaust turbo-compressor, progress in the path of economy could be generalized thanks to a more universal fuel than diesel.
  • distillation fractions including diesel for fast engines and the lighter fractions whose designation yarie, but conventionally includes kerosene and distillates sometimes called heavy naphthas and light. It will therefore include conventional diesel and the cuts available by distillation, distilling at temperatures lower than those of the diesel cut.
  • the new long-cut fuel which will be designated below by LC for the convenience of the language and which is the subject of the invention, is characterized mainly by the following points: a) in the test of standard distillation, distillation begins at around 30 ° C and ends in the same temperature range as that of conventional gas oils for high speed engines (b) in this same standardized distillation test, approximately 90% of the volume passes through the 'test piece at a temperature between 210 to 250 ° C and 360 ° C.
  • Such a fuel which represents about $ 50 to $ 60 in volume of crude oil instead of 10 to 20%, as is the case for light diesel for automobiles, not only offers the advantages that have been indicated, but still, thanks to the presence of products heavier than petrol, has sufficient lubricating power for the proper functioning of pumps, injectors and accessories, while containing volatile products facilitating the cold start of diesel engines.
  • the fuel contains a minimum of light hydrocarbons, minimum which can be characterized by a minimum of the vapor pressure Eeid or a minimum of the percentage distilling at low temperatures in the standard distillation test.
  • the composition can be adapted so that 10% of the volume distills before 70 or 75 ° C., this limit depending on the minimum atmospheric temperature of the geographical territory of exploitation,
  • the temperatures in degrees centigrade are plotted on the ordinate and the percentages of product passing through the test tube are plotted on the abscissa.
  • Point A represents the upper temperature limit corresponding to condition b above, while points B and B 1 correspond to the lower limit range.
  • Point C corresponds to the presence of a minimum of volatile hydrocarbons according to what has been said above.
  • Such a curve allows a person skilled in the art, that is to say specialists in the refining of oils, to produce a fuel according to the invention, starting from a crude oil, whatever its origin, as is usual, first by fractionating the crude, for example in a distillation column with trays, then remixing suitable doses of the fractions thus separated to constitute the LC fuel according to the invention.
  • the distillation specialist will have no difficulty in determining the appropriate doses of the various fractions.
  • gaseous hydrocarbons such as butane or pentane may be dissolved in the mixture.
  • gaseous hydrocarbons such as butane or pentane
  • the production yield by direct distillation of the new fuel results from the following tables, in which the percentages of gas oil and new LC fuel which can be obtained with crudes from different origins.
  • Automobile gasoline cannot be mentioned because it requires the reprocessing of certain fractions and its availability depends on both the nature of the crude oil and the refining tool available.
  • the sulfur content requirements will be maintained as for conventional gas oils in the automotive category. They will generally be easier to reach for refining because the natural sulfur contents often increase with the density of the distillation cuts. As a result, the maximum sulfur content of "long-cut" fuel can be reduced relative to that of conventional gas oils.

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Abstract

Carburant pour moteurs a combustion interne a injection et a piston, qui presente une epreuve de distillation normalise commencant a environ 30 C et se terminant dans la meme gamme de temperature que les gasoils classiques pour moteurs rapides. Dans cette meme epreuve de distillation normalisee, 90% environ du volume passe dans l'eprouvette a une temperature comprise entre 210 a 250 C environ et 360 C.

Description

Carburant pour moteurs à combustion interne à piston et à infection.
On sait que, par distillation, on peut fractionner le pétrole brut en un certain nombre de produits variés se distinguant les uns des autres, notamment par leur volatilité* Dans l'alimentation des moteurs à explosion, on a utilisé la fraction dénommée en France "essence" et aux Etats-Unis "gasoline" , en Angleterre "petrol" , qui, grâce à sa volatilité , permet de réaliser la carburation de l'air avant son introduction dans les cylindres du moteur.
Puis, le cycle Diesel a permis d'utiliser des fractions plus lourdes telles que le gas-oil que l'on injecte séparément dans les cylindres du moteur, à la fin de la phase de compression de l'air et qui s'allume spontanément grâce à la chaleur de compression.
On a vécu jusqu'ioi avec ce système binaire de carburants et les deux classes correspondantes de moteurs.
Pour les moteurs à carburateur où l'air chargé de carburant est comprimé dans les cylindres avant l'allumage, il convient que le carburant ait des propriétés anti-détonantes que l'on a été amené à caractériser par le nombre d'octane.
Le distillât naturel du pétrole comporte généralement un nombre d'octane faible ne pemettant qu'un taux de compression également faible. Pour améliorer le rendement des moteurs à carburateur, on s'est efforcé d'augmenter ce nombre d'octane par divers artifices. l'un d'eux est l'addition à l'essence de produits tels que le plomb tétra-étnyle qui est malheureusement très toxique et présente donc un grave inconvénient souε le rapport de la pollution. Il contribue en outre à l'encrassement des moteurs par des dépôts de plomb et à la corrosion des soupapes. Un autre artifice couramment appliqué dans les raffineries de pétrole consiste à prendre des fractions du distillât plus lourdes et plus légères que l'essenoe et à les transformer par des opérations de craquage ou de reformage pour obtenir des hydrocarbures du type benzénique ou naphténique ayant des propriétés anti-détonantes et que l'on mélange avec la fraction essence pour augmenter son nombre d'ootane. Mais, cette façon de faire, outre qu'elle nécessite des appareils complexes et coûteux, introduit des pertes résultant du combustible que l'on brûle pour le chauffage des appareils et donne comme résidu des gaz qui sont le plus généralement brûlés à la torchère. Ces pertes peuvent être évaluées à 5% environ du pétrole brut.
Il est évident que, dans la situation économique actuelle, ces pertes constituent un grave inconvénient.
D'un autre côté, les moteurs Diesel ont fait des progrès techniques considérables et on sait réaliser aujourd'hui, pour la propulsion des automobiles, même en ville, des moteurs Diesel rapides, de poids réduit, ayant une certaine souplesse de marche et peu bruyants le Demandeur a eu l'idée de remplacer les deux types de carbur-ants par un carburant unique dit "longue-coupe" group.ant des fractions légères et lourdes du pétrole brut, bien adapté au fonctionnement des diesels modernes et particulièrement des diesels à préchambre, de sorte que ce nouveau carburant pour moteurs à piston devrait remplacer progressivement les deux carburants actuels, en même temps que le moteur Diesel remplacerait le moteur à carburation préalable, en faisant disparaître les inconvénients rappelés ci-dessus, puisqu'en p-articulier, pour le moteur Diesel, on n'a pas besoin d'un nombre d'octane élevé.
Comme le moteur Diesel a généralement des consommations spécifiques plus faibles que le moteur à essence, on ajouterait deux sources d*économie : l'une eu cours du raffinage et l'autre dans le fonctionnement du moteur. Le moteur Diesel permettant aussi une adaptation plus facile de turbo-compresseur d'échappement, les progrès dans la voie de l'économie pourraient être généralisés grâce à un oarburant plus universel que le gas-oil.
Puisque ce nouveau carburant prendra une partie des débouchés de l'essence en plus de deux du gas-oil, il faut qu'il soit largement disponible à partir des pétroles bruts.
Il sera constitué dans sa définition la plus large par l'ensemble des fractions de distillation comprenant le gas-oil pour moteurs rapides et les fractions plus légères dont la désignation yarie, mais comprend de façon classique les kérosènes et les distillats appelés quelquefois naphtas lourds et légers. Il comprendra donc le gas-oil classique et les coupes disponibles par distillation, distillant à des températures inférieures à celles de la coupe gas-oil.
Le nouveau carburant longue-coupe, que l'on désignera ci-dessous par LC pour la commodité du langage et qui fait l'objet de l'invention, se caractérise pr.inoipalement par les points suivants : a) dans l'épreuve de dist-illation normalisée, la distillation commence à environ 30°C pour se terminer dans la même gamme de températures que celle des gas-oils classiques pour moteurs rapidesj b) dans cette même épreuve de distillation normalisée, 90% environ du volume passe dans l'éprouvette à une température comprise entre 210 à 250°C environ et 360°C.
Un tel carburant, qui représente environ 50 à 60$ en volume du pétrole brut au lieu de 10 à 20%, comme c'est le cas pour le gas-oil léger pour automobiles, offre non seulement les avantages qui ont été indiqués, mais encore, grâce à la présence de produits plus lourds que l'essence, a un pouvoir lubrifiant suffisant pour le fonctionnement convenable des pompes, injecteurs et accessoires, tout en contenant des produits volatils facilitant le démarrage à froid des moteurs Diesel.
Il va de soi que ce carbur-ant est plus disponible dans les pétroles bruts que l'essence d'automobile actuelle puisque celle-ci, surtout à cause de l'exigence en indice d'octane, demande des opérations de préparation spéciales et n'est généralement pas disponible par simple distillation du brut sauf sur quelques cas particuliers.
Il est en outre important d'éviter que le carburant tombe dans la zone d'explosivité au sol se caractérisant par une présence d'hydrocarbures volatils suffis-ante pour que l'atmosphère saturée qui surmonte le carburant liquide dans un réservoir franchisse la zone d'inflamrnabilité du moins à la température ordinaire sur les territoires géographiques d'emploi normal.
On sait en effet que, si on considère un réservoir contenant de l'essence liquide, même seulement en très petite quantité, son atmosphère est généralement trop riche en vapeur pour s'enflammer, au moins dans les climats tempérés, c'est-à-dire ceux où la température en hiver est supérieure à -20°C.
Au contraire, s'il s'agit de pétrole lampant et a fortiori de gas-oil, l'atmosphère saturée est trop pauvre pour s'enflammer.
Mais, si on affaire à des mélanges de pétrole lampant et d'essence, l'atmosphère saturée des réservoirs peut se trouver dans les conditions d'inflammation, donc de déflagration et d'explosion. Pour ne pas compliquer d'une façon excessive la distribution commerciale du carburant selon l'invention, il convient de le rendre comparable à l'essence du point de vue considéré.
Pour cela, on veillera à ce que le carburant contienne un minimum d'hydrocarbures légère, minimum qui peut être caractérisé par un minimum de la tension de vapeur Eeid ou un minimum du pourcentage distillant aux faibles températures dans l'épreuve de distillation normalisée.
On fera, par exemple, en sorte que la proportion d'hydrocarbures légers corresponde à une tension de vapeur Reid supérieure à.50 Pièzes ou 500 g/cm ou même seulement supérieure à 35 à 40 Pièzes, selon les conditions locales d'utilisation.
Pour ce qui est du minimum du pourcentage distillant aux basses températures, on pourra adapter la composition de manière que 10% du volume distille avant 70 ou 75°C, cette limite dépendant de la température atmosphérique minimale du territoire géographique d'exploitâtion,
A un autre point de vue, on sait que, pour éviter les tampons de vapeur sur le circuit d'alimentation d'un moteur et le désamorçage de la pompe d'alimentation, il est avantageux que la tension de vapeur Eeid ne dépasse pas une certa.ine valeur, par exemple, en France et dans les autres pays tempérés, 65 Pièzes en été et 80 Pièzes en hiver.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple la courbe de distillation normalisée d'un carburant longue-coupe conforme à l'invention.
Les températures en degrés centigrades sont portées en ordonnées et les pourcentages de produit passant dans l'éprouvette sont portés en abscisses.
Le point A représente la limite supérieure des températures correspondant à la condition b ci-dessus, tandis que les points B et B1 correspondent à la plage de limite inférieure. Le point C correspond à la présenoe d'un minimum d'hydrocarbures volatils selon ce qui a été dit ci-dessus. Une telle courbe permet à l'homme du métier, c'est-à-dire aux spécialistes du raffinage des pétroles, de réaliser un carburant selon l'invention, en partant d'un brut, quelle que soit son origine, On pourra, comme on le fait d'habitude, commencer par fractionner le brut, par exemple dans une colonne de distillation à plateaux, puis remélanger des doses convenables des fractions ainsi séparées pour constituer le carburant LC selon l'invention. Le spécialiste de distillation n'aura pas de difficulté à déterminer les doses convenables des diverses fractions. Le cas échéant, des hydrocarbures gazeux tels que le butane ou les pent-anes pourront être dissous dans le mélange, Le rendement de production par distillation directe du nouveau carburant résulte des tableaux suivants, dans lesquels on a donné les pourcentages de gas-oil et du nouveau carburant LC qui peuvent être obtenus avec des bruts d'origines différentes. L'essence d'automobile ne peut être mentionnée car elle demande le retraitement de certaines fractions et sa disponibilité dépend à la fois de la nature du brut et de l'outil de raffinage disponible.
Parmi les problèmes posés par le raffinage des pétroles bruts disponibles, il peut arriver qu'on soit conduit à valoriser (par exemple par craquage catalytique) des coupes de pétroles plus lourdes que les gas-oils pour éviter d'avoir trop de fractions lourdes. En effet, le débouché de ces fractions pourrait tendre à s'amenuiser à cause de la part prise par l'utilisation croissante des centrales atomiques ou même à charbon et à l'emploi de leur chaleur résiduelle. Dans oe cas, lea-raffineurs seraient amenés à employer des craqueurs catalytiques de produits lourds pouvant être orientés vers la production soit d'essence à haut degré d'oot-ane soit de produits de la gamme dite gasoil. L'adoption du carburant LC rendra plus souple ces adaptations en permettant l'emploi de produits de toute nature. L'emploi et le fonctionnement des craqueurs oatalytiques, hydrogénants ou non pourra en être simplifié et les investissements correspondants diminués.
Brut Arabian Heavy Arabian Medium Arabian Light % gas-oil 16 % 18 20
% LC 43 % 50 60
Iran Lisht Iran Sassan % gas-oil 14 20
% LC 55 55
Algérie Hessaoud
% gas-oil 23 % LC 70
Kuwait
% gas-oil 14
% LC 52
Irak Qatar Zakum
% gas-oil 1018 20 19 % LC 5050 70 63
On sait que la combustion des gas-oils dans les moteurs Diesel mène h l'emploi d'indice de cétane minimum pour éviter le cognement dans ces moteurs. Il s'agit d'une propriété inverse de l'indétonance des essences pour les moteurs à allumage commandé. Il n'y aura pas lieu de la changer dans le développement de l'emploi du LC.
Il est possible que pour les besoins du raffinage, il soit commode de spécifier un maximum de teneur en carbures atomatiques, par exemple 20 ou 25%, pour orienter l'obtention d'un produit donnant peu de. cognement, et un minimum de fumées à l'échappement. Le point A maximum de température (360ºC) pour le point 90% de la courbe de distillation correspond également au souci de ne pas présenter à la combustion des carbures trop lourds provoquant des dépôts et des fumées, La température 360°0 correspond à un léger alourdissement par rapport aux gas-oils classiques. Elle pourrait être élevée par l'emploi des fractions légères dans le carburant longue-coupe.
Les exigences en teneur en soufre seront maintenues comme pour les gas-oils classiques de la catégorie pour automobiles. Elles seront généralement plus faciles à atteindre pour le raffinage car les teneurs naturelles en soufre augmentent souvent avec la densité des coupes de distillation. Il en résulte qu'on pourra diminuer la teneur maximum en soufre du carburant "longue-coupe" relativement à celle des gas-oils classiques.

Claims

REVENDICATIONS 1. Carburant pour moteur à combustion interne à piston et à injection, utilisable en particulier dans les moteurs fonctionnant selon le oyole Diesel et, de préférence, dans les moteurs de ce type à préchambre, caractérisé par les particularités suivantes : a) dans l'épreuve de distillation normalisée, la distillation commence à environ 30º0 pour se terminer dans la même gamme de température que les gas-oils classiques pour moteurs rapides ; b) dans cette même épreuve de distillation normalisée, 90% environ du volume passe dans l'éprouvette à une température comprise entre 210 à 250ºC environ et 360ºC,
2, Carburant selon 1, caractérisé en ce qu'il contient des hydrocarbures légers en quantité suffisante pour que la tension de vapeur Reid soit supérieure à 35 Pièzes,
3. Carburant selon 1, caractérisé en ce qu'il contient des hydrocarbures légers en quantité suffisante pour que la tension de vapeur Reid soit supérieure à 50 Pièsβs,
4. Carburant selon l'une des revendications préoédentes, oaractérisé en ce qu'il contient des hydrocarbures légers en quantité suffisante pour que, dans l'épreuve de distillation normalisée, 10% du volume éprouvé distille avant 70-75°C environ,
5. Carburant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion d'hydrocarbures légers est limitée de façon que la tension de vapeur Reid ne dépasse pas 80 Pièzes environ,
6, Carburant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient un maximum de teneur en hydrocarbures de type aromatique de l'ordre de 20 à 25£ en masse.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2430958A2 (fr) 2010-09-16 2012-03-21 Francisco Campos Sanchez Baignoire amovible et à hauteur réglable pour une utilisation pour le nettoyage et les soins de nourrissons et d'animaux domestiques

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FR1075785A (fr) * 1952-04-29 1954-10-20 Standard Oil Dev Co Combustibles perfectionnés pour moteurs à combustion interne
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CA1128313A (fr) 1982-07-27
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