專利名稱：改進燃燒和發(fā)動機清潔的餾出燃料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)城本發(fā)明涉及一種用于改進的餾出燃料添加劑組合物的高堿性磺酸鈣清凈劑和無灰琥珀酰亞胺分散劑之間的協(xié)同相互作用，除了金屬去污劑和無灰分散劑以外，添加劑劑組合物還含有有機金屬鎂化合物。以該種添加劑組合物處理的餾出燃料的燃燒性能得以改進，這是因為清凈劑和有機金屬鎂化合物，以及良好的燃料體系清潔度，該清潔度得益于清凈劑/分散劑的相互作用。
背景技術(shù)：
許多現(xiàn)有技術(shù)致力于配制餾出燃料添加劑組合物，以便燃燒時有利于環(huán)境，所述有利之處包括，例如，減少排放有毒污染物如氮氧化物和顆粒物，降低排放顆粒物的酸度和改善燃料經(jīng)濟性(每單位燃燒燃料數(shù)量排放更低的二氧化碳數(shù)量)。很少研究這些燃料對燃料體系清潔度的影響(例如在燃料噴射器上的積碳和漆膜)。
很需要有一種餾出燃料添加劑組合物，它能夠同時改進燃燒性能、燃料和燃燒體系的清潔度，改善燃料經(jīng)濟性和減少污染物的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方案之一是提供了一種燃料添加劑組合物，其含有有機金屬鎂化合物，烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑和TBN高于200的高堿性磺酸鈣清凈劑。在另一實施方案中高堿性磺酸鈣的TBN大約為300。
另一實施方案是提供了一種燃料，其含有較大量的中間餾份油和較少量的燃料添加劑組合物，所述燃料添加劑組合物含有有機金屬鎂化合物，烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑和TBN高于200的高堿性磺酸鈣清凈劑。
因此本發(fā)明一個實施方案還提供了一種改進燃料吸入體系清潔度的方法，其在燃料吸入體系中使用了含有燃料添加劑組合物的燃料，所述燃料添加劑組合物含有有機金屬鎂化合物，烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑和TBN大約為300的高堿性磺酸鈣清凈劑。
應(yīng)該理解上述一般性說明和以下的詳細說明僅僅是舉例性的和解釋性的，是為了對本發(fā)明和要求的權(quán)利提供進一步解釋。
本發(fā)明的一個實施方案提供用于餾出燃料的餾出燃料添加劑組合物，以便可以提高燃料燃燒性能，同時也提供了優(yōu)異的燃料吸入體系清潔度。本文中餾出燃料定義為沸點范圍在140-360℃[284-680華氏度]的石油基烴類燃料，包括柴油和生物柴油，噴氣燃料，海洋燃料和家庭用的加熱燃油，含有本發(fā)明添加劑組合物的餾出燃料表現(xiàn)出燃燒性能的提高。
假如所述添加劑組合中的某個成份具有特定的比例，含有添加劑組合的燃料還表現(xiàn)出了優(yōu)異的燃料噴射器清潔度，該清潔度是根據(jù)Cummins L 10柴油清凈試驗測定的。在Cummins L 10柴油清凈實驗中噴射級別至多為10.0時，測量了燃料噴射清潔度。
另一實施方案提供了一種添加劑組合物，一種含有添加劑組合物的餾出燃料和一種使用含有添加劑組合物的燃料以改進燃料吸入體系清潔度的方法。
在另一實施方案中，添加劑組合物含有至少一種有機金屬鎂配合物，高堿性磺酸鈣清凈劑和烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑，當(dāng)該添加劑組合物溶解于餾出燃料中時，其滿足以下關(guān)系-0.159x+0.243y-0.0143xy≤-8.4其中x＝琥珀酰亞胺濃度(磅/千桶)y＝高堿性磺酸鈣濃度(PTB)同時有以下限定x＝20-35，優(yōu)選25-30和y＝10-120，優(yōu)選30-50。
有機金屬鎂化合物不影響噴射器清潔度，在一個實施方案中，有機金屬鎂化合物在燃料中的濃度最高約20PTB。
已知的用于改進燃燒性能的常規(guī)添加劑組合物以前認為不必要通過Cummins L 10柴油清凈試驗(其中“通過”的定義是平均噴射器級別為10.0或更低)，為了辨別出影響噴射器級別的添加劑組合物中的組份，完成了試驗設(shè)計，觀察到高堿性磺酸鈣清凈劑和琥珀酰亞胺分散劑之間的協(xié)同作用(即非線性相互作用)，驚奇地發(fā)現(xiàn)其結(jié)果是任何現(xiàn)有技術(shù)沒有預(yù)料到的。
試驗設(shè)計的結(jié)果被用于建立平均噴射器級別的模型，如下級別＝-0.159x+0.243y-0.0143xy+8.4(1)其中x＝琥珀酰亞胺濃度(磅/千桶或PTB)；y＝高堿性磺酸鈣濃度(PTB)。
因為對于要通過CumminsL10柴油清凈試驗，平均噴射器級別必須是10.0或以下，計算式變?yōu)?0.0≥-0.159x+0.243y-0.0143xy+18.4(2)或-0.159x+0.243y-0.0143xy≤-8.4 (3)其中xy表示去污劑/分散劑的協(xié)同作用。
通過三個新的配方試驗其滿足以上計算式證實了該模型1.x＝28PTB，y＝32PTB2.x＝26PTB，y＝40PTB3.x＝25PTB，y＝48PTB按照模型，三個配方全部給出平均噴射器級別低于10.0，當(dāng)然計算式3中的x和y有無限個解，通常實際上解的實例在以下范圍x＝20-35，優(yōu)選25-30；y＝10-120，優(yōu)選30-50。
有機金屬鎂化合物的含量對于噴射器級別沒有顯著的不利影響，因此不受計算式3表示的模型的限制。僅作為經(jīng)濟方面的考慮，有機金屬化合物鎂的含量在一個實施方案中被限定為20PTB或更少。來自含有有機金屬鎂的組合物的利處并未直接與噴射器級別相關(guān)，但是其更多的優(yōu)勢在于減少排放顆粒，降低NOx和SOx，降低烴類，改進燃料經(jīng)濟性和燃燒性能。
甲基環(huán)戊二烯基鎂三羰基(MMT)作為有機金屬鎂化合物，由850-2100MW PIBSA和類似四亞乙基五胺的聚烯烴聚胺制備的琥珀酰亞胺作為組合物中的無灰分散劑和TBN高達大約300的高堿性磺酸鈣作為清凈劑是特別有用的。MMT可以從Ethyl Corporation，Richmond，VA買到，用于CumminsL10研究的柴油燃料是高硫燃料(0.4wgt％硫)，但是可以使用任何柴油燃料(包括低硫或超低硫燃料)，單獨的L10試驗表明往含有本發(fā)明添加劑的燃料中加入2-乙基己基硝酸酯十六烷值提高劑不會降低清凈作用。
具體實施例方式
以下實施例進一步說明本發(fā)明的各方面，但是本發(fā)明不受其限制。
實施例因為CumminsL10試驗的設(shè)計是用來評估添加劑和在北美使用的公路燃料，所以HiTEC4080燃料被用于本實施例，這種添加劑是EthylCorporation’s的無抗泡沫劑的Greenburn公路柴油燃料添加劑組合物，以推薦的處理比率500ppm使用(w/w)，配方列于表1。

表1.HiTEC4080組合物對于該實施例的目的，使用北美組份Toland9310和50％的十二碳烯琥珀酸分別以相等重量代替European組份D-5021(抗乳化劑)和HiTEC536(防銹劑)，每個試驗中上述組份保持恒定的上述濃度。預(yù)期對CumminsL10級別有較大影響的組份是HiTEC9645(琥珀酰亞胺基分散劑)，HiTEC611(高堿性磺酸鈣)和HiTEC3062(芳香族溶劑中的62％MMT)。
得到的二水平三因子(23)設(shè)計表示于

圖1，軸上數(shù)字是PTB濃度。
所有試驗使用同樣的CumminsL10發(fā)動機和相同批次的高硫Cat1K燃料進行，試驗次序是任意的，結(jié)果列于表2，

表2.H-4080試驗設(shè)計的CumminsL10結(jié)果表2中數(shù)據(jù)變化(AVONA)的分析指出，平均流動損失不依賴于所有的三個因素，對于CRC級別的AVONA表示如下。
對于CRC變化的分析來源 平方和 Df 平均平方 F-比率P-值A(chǔ)(H-9645) 265.651 1 265.651 29.81 0.0028B(H-661) 28.5012 1 28.5012 3.20 0.1337AB 124.031 1 124.031 13.92 0.0136總誤差 44.5563 5 8.91125總量(corr.)462.74 8R-平方＝90.3712％R-平方(調(diào)整的d.f.)＝84.5939％Est的標(biāo)準(zhǔn)誤差＝2.98517平均絕對誤差＝1.55556Durbin-Watson統(tǒng)計＝2.10796HiTHC3062和較高級別的AC，BC和ABC明顯低于85％置信度水平，因此被排出，模型系數(shù)如下。
CRC的回歸系數(shù)常數(shù) ＝-18.4375A(H-9645) ＝-0.158696B(H-611) ＝0.242708AB ＝-0.0142663回歸系數(shù)表明HiTEC9645并未如期地降低了CRC響應(yīng)(其為一種有利影響，因為較低的CRC級別意味著較少的噴射沉積)，而HiTEC611則提高了級別。HiTEC9645和HiTEC611之間存在著顯著的消極相互作用，也意味著在分散劑低濃度下HiTEC611對CRC的有害影響比在高濃度下分散劑所能抵銷的更為多。換句話說當(dāng)有大量HiTEC9645存在時HiTEC611提高了CRC級別，所述效應(yīng)表示在圖2的相互作用圖中。通常0.3的p-值導(dǎo)致了將HiTHC611中單獨從模型中被排出該值指出僅在87％置信程度下該系數(shù)和0不同，但是假如模型包括HiTEC9645和HiTEC611之間相互作用，HiTEC611也被包括以便保持模型的等級。
改進的分散劑組合物以通過CumminsL10試驗根據(jù)上述提出的模型可以調(diào)節(jié)例如HiTEC4080中的各組份，以便達到所需的CRC目標(biāo)。如上所述對于通過CumminsL10的最高的CRC級別是10.0，CRC的恒定響應(yīng)曲線如圖3所示，其中CRC為HiTEC9645和HiTEC611濃度(PTB)的函數(shù)。
根據(jù)上述CRC的模型，圖3中對于10.0曲面(虛線)右側(cè)的HiTEC9645和HiTEC611的任何組合均能夠通過CumminsL10評估，在L10試驗的9.0曲面上(實線)選擇三個點，相應(yīng)于這三個點的添加劑組合是1. 28PTB HiTEC9645+32PTB HiTEC611；2. 26PTB HiTEC9645+40PTB HiTEC611；3. 25PTB HiTEC9645+48PTB HiTEC611；所有三個組合物也包括6.6PTB的Ethyl’s MMT作為如上述HiTEC3062的溶劑，抗乳化劑和防銹劑，得到的CumminsL10數(shù)據(jù)列于表3。

表3.改進的HiTEC4080的CumminsL10結(jié)果如上述模型和數(shù)據(jù)所預(yù)料，所有三個組合物都能夠通過CumminsL10試驗。
樣品23試驗設(shè)計確定了Greenburn柴油添加劑組合在CumminsL10試驗中各組份的定量效果，發(fā)現(xiàn)琥珀酰亞胺分散劑(HiTEC9645)對于噴射器等級來說具有有益的效果，而高堿性磺酸鈣清凈劑(HiTEC611)則損害其效果。另外，還觀察到了上述兩個組份之間強烈的相互作用，其降低了清凈劑的不期望的影響。MMT(HiTEC3062)對于噴射器的清潔度沒有很大影響，從試驗設(shè)計得到的模型被用于配制能夠通過CumminsL10試驗的改進的Greenburn類型組合物。
本發(fā)明的另一實施方案對于理解本發(fā)明公開的說明書和具體實例的本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的，如通常對說明書和權(quán)利要求的理解，“a”和“an”是指一個或一個以上。除非另外指出，在說明書和權(quán)利要求中用于表示成份，性能如分子量，百分比，比例，反應(yīng)條件等等的所有數(shù)字在所有情況下均被理解為被術(shù)語“大約”修飾，因此除了有相反的說明以外，說明書和權(quán)利要求中出現(xiàn)的數(shù)字參數(shù)都有近似性，它們可以根據(jù)通過本發(fā)明以得到的所需性能而改變。至少并且不企圖將申請限制到和權(quán)利要求范圍等同的含義，每一數(shù)字參數(shù)至少是根據(jù)被報告的大量數(shù)字和通過使用普通完整技術(shù)形成的，盡管本發(fā)明中的寬范圍出現(xiàn)的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似的，在具體實施例中出現(xiàn)的數(shù)值是盡可能準(zhǔn)確的，但是任何數(shù)值本身都會包括由于在個別試驗測定中出現(xiàn)的不可避免的標(biāo)準(zhǔn)偏差。也就是認為說明書和實施例僅是示范性的，本發(fā)明的確切范圍和精神記載在以下的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種餾出燃料添加劑組合物，其包括有機金屬鎂化合物，烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑和高堿性磺酸鈣清凈劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加劑組合物，其中有機金屬鎂化合物包括甲基環(huán)戊二烯基鎂三羰基。
3.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中琥珀酰亞胺是由聚異丁烯琥珀酸酐和聚烯烴聚胺制備的。
4.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中琥珀酰亞胺是由聚異丁烯琥珀酸酐和四亞乙基五胺制備的。
5.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中烷基取代的琥珀酰亞胺中的聚異丁烯是由分子量約850-2100的聚異丁烯制備的。
6.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中烷基取代的琥珀酰亞胺中的聚異丁烯是由分子量約850-1300的聚異丁烯制備的。
7.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中烷基取代的琥珀酰亞胺中的聚異丁烯是由分子量約950的聚異丁烯制備的。
8.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中的組合物包括有機金屬鎂配合物，高堿性磺酸鈣清凈劑和無灰烷基取代的琥珀酰亞胺分散劑，當(dāng)添加劑組合物溶解于餾出燃料中時，要滿足以下關(guān)系-0.159x+0.243y-0.0143xy≤-8.4其中x＝琥珀酰亞胺濃度(磅/千桶)y＝高堿性磺酸鈣濃度(PTB)同時有以下限定x＝20-35和y＝10-120。
9.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中高堿性磺酸鈣的TBN約為200以上。
10.按照權(quán)利要求1所述的燃料添加組合物，其中高堿性磺酸鈣的TBN約為300。
11.一種燃料，其含有較大量中間餾份油和少量的燃料添加劑組合物，所述燃料添加劑組合物其含有有機金屬鎂化合物，烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑和TBN約為300的高堿性磺酸鈣清凈劑。
12.一種改進燃料吸入體系清潔度的方法，其在燃料吸入體系中使用含有餾出燃料添加劑組合物的燃料，所述餾出燃料添加劑組合物中包括有機金屬鎂化合物，烷基取代的琥珀酰亞胺無灰分散劑和TBN約為300的高堿性磺酸鈣清凈劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種餾出燃料添加劑組合物和一種燃料組合物，其含有餾出燃料、高堿性磺酸鈣清凈劑、琥珀酰亞胺分散劑和有機金屬鎂化合物。還提供一種改進柴油吸入體系清潔度的方法，該方法是在所述體系中燃燒含有燃料添加劑組合物的餾出燃料。
文檔編號C10L1/18GK1576353SQ20041006371
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者T·J·亨利 申請人:乙基石油添加劑有限公司