專利名稱：新烴燃料添加劑及具有改進燃燒性質(zhì)的燃料配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的和有用的烴基燃料添加劑、燃料配方、生產(chǎn)方法和用途。更具體地說，本發(fā)明涉及改進燃料燃燒特性以使燃燒期間產(chǎn)生的不期望的污染排放物降低的化合物、原料和方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及改進燃燒并降低燃料中污染排放物的組合物和方法。
因為自然資源的減少和燃料成本的持續(xù)升高，改進燃料效率的益處就變得極為重要?？梢酝ㄟ^向烴燃料中加入燃料添加劑以提高燃料效率和改進排放特性。已知幾種現(xiàn)有的燃料添加劑可使燃料效率提高，例如，美國專利No.4,274,835、5,826,369和6,193,766描述的改進燃燒的燃料添加劑。盡管有這些發(fā)明的成功，現(xiàn)在仍需要改進燃燒的燃料添加劑。
烴燃料燃燒產(chǎn)生各種污染物。這些燃燒產(chǎn)物包括顆粒、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫和鉛(仍在使用含鉛燃料的地方)。臭氧也是由未燃燒的烴導致的污染物(盡管不直接產(chǎn)生)。美國環(huán)境保護局(EPA)和加利福尼亞資源委員會(CARB)已經(jīng)針對這些污染物修改了空氣質(zhì)量標準。兩個機構(gòu)還修改了更低排放的汽油和柴油燃料的標準。
由于這些立法工作，烴燃料產(chǎn)品，例如汽油、柴油、噴氣燃料等的生產(chǎn)者已經(jīng)試圖重新調(diào)整煉廠工藝以生產(chǎn)滿足這些更嚴格標準的基礎(chǔ)燃料。這種方法有許多缺點，包括改裝煉廠工藝涉及的高成本、煉廠產(chǎn)品的減少等。據(jù)此，不受這些和其它相關(guān)經(jīng)濟缺點影響的燃料是非常期望的。
烴燃料典型地含有復雜的烴混合物，根據(jù)具體應用包括但不限于，汽油、柴油、噴氣燃料、燃料油、煤燃料、殘油燃料、煤油等。燃料典型地還可以含有其它添加劑，包括分散劑、防凍劑、乳化劑、防腐劑、染色劑、改變沉積物結(jié)構(gòu)的添加劑、點火改進劑和非烴燃料，例如用于改進燃料排放特性的增氧劑。
期望發(fā)現(xiàn)對降低燃燒烴燃料的排放特性具有積極作用的化合物。燃料燃燒(燃燒例如噴氣燃料、柴油或汽油發(fā)動機)和排放特性的改善可與某些燃料燃燒試驗程序相關(guān)聯(lián)。可以使用航空渦輪機燃料煙點標準測試方法(Standard TestMethod for Smoke Point 0f Aviation Turbine Fuels)ASTM試驗D 1322-90測試包括添加劑的某些燃料的煙點。該試驗程序由此通過引用參考。特別的是，可以使用煙點試驗來顯示添加劑對標準噴氣燃料發(fā)動機燃料例如A、1、JP-4或JP-8(此后全部稱“噴氣燃料”)的影響，該標準噴氣發(fā)動機燃料在ASTM的燈芯進料燈中燃燒時能再現(xiàn)無煙火焰的高度。該試驗定性地涉及來自燃燒燃料產(chǎn)物的潛在的輻射熱傳遞能力。加入添加劑改進燃料的燃燒性質(zhì)，即完全燃燒、具有更高的煙點。對于先前未知出于這種目的的某些烴燃料添加劑來說，這種效果是增效和預料不到的?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)煙點的提高對降低進入環(huán)境的污染排放物是積極的。由于期待降低的排放，現(xiàn)在對于烴燃料仍需要結(jié)合新的和有用的添加劑來達到相同的目的。據(jù)此，本發(fā)明提供解決現(xiàn)存的各種內(nèi)燃設(shè)備污染排放問題的方案，所述設(shè)備例如汽車發(fā)動機、柴油發(fā)動機(稱為活塞發(fā)動機)、燃煤裝置、航空發(fā)動機、噴氣發(fā)動機、雙沖程發(fā)動機等，由此克服前述的烴燃料配方領(lǐng)域中的許多局限。
發(fā)明簡述本發(fā)明涉及烴燃料添加劑，其在加入少量時就改進燃燒并降低排放。烴燃料可以被認為包括，但不限于，汽油、柴油、油燃料、煤等，其在氧和點火源存在時用于產(chǎn)生輻射熱。這些燃料用于汽車、摩托車、卡車、發(fā)電機、發(fā)電廠等。
本發(fā)明包括用于烴燃料的燃料添加劑，該燃料添加劑包括具有2到約11(或更多)個共軛碳碳雙鍵的體系的分子。出于本發(fā)明的目的，術(shù)語共軛包括芳族類，例如，在一個優(yōu)選的實施方案中，包括聯(lián)苯。共軛基團可以進一步包括至少一種具有環(huán)狀直鏈或支鏈的5到8個碳的飽和的、不飽和的或芳香基部分的末端基。如果添加劑包括至少兩個芳香基部分，那么任選地在兩者之間含有一個雙碳鍵。添加劑可以進一步被含氧基取代，例如羥基或酮基。其它的取代基包括至少一種含C1到C6基團，其支鏈或直鏈可以在含共軛碳碳雙鍵、末端基部分或兩者的混合的體系中被取代。按照上述的燃料添加劑可為包括至少12個碳原子和高達約40到50個碳原子的分子。
按照上述的添加劑可以包括順式和反式β-胡蘿卜素的混合物，這些化合物可以由天然和/或合成的物源衍生。在順式和反式β-胡蘿卜素的混合物中，其可以是制備純的反式β-胡蘿卜素的前體形式。燃料添加劑可以是由合成或天然物源獲得的蝦青素或蝦青素衍生物。此外，添加劑可以包括由合成或天然物源獲得的順式和反式β-胡蘿卜素的混合物和蝦青素和/或蝦青素衍生物。優(yōu)選的含芳香基的化合物可以選自例如順式-1，2二苯乙烯、反式-1，2二苯乙烯、1，6-二苯基-1，3，5-己三烯、1，4-二苯基-1，3-丁二烯、1，4-二苯基-2-甲基-1，3-丁二烯、1，4-二苯基丁二烯、二芐基和有或沒有胡蘿卜素類、蝦青素或葉黃素衍生化合物的混合物。
在另一個優(yōu)選的實施方案中，燃料添加劑可以進一步包括增溶劑，例如具有使燃料添加劑在烴燃料中的溶解度增加的親水-親油平衡的表面活性劑。特別有用的增溶劑是那些包括由環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷單元衍生的具有約6到約25或30個乙氧基或丙氧基部分的乙氧基化或丙氧基化部分的增溶劑。例如，具有約12到16個乙氧基的乙氧基化的澳大利亞堅果油。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當使用具有共軛基的添加劑時，氧可以減少添加劑的效力。據(jù)此，一些添加劑極需在從燃料添加劑的制備過程和它們向燃料中添加的過程開始就排除氧。據(jù)此，本發(fā)明的另一個實施方案中可包括抗氧化劑，例如喹啉化合物或衍生物或等同物。另一個實施方案提供制備含有至少一種本發(fā)明添加劑的燃料組合物的方法，其包括步驟獲得在低氧或無氧環(huán)境下制備的或合成的燃料添加劑；從燃料溶劑或稀釋劑中除去大部分溶解氧；在添加燃料之前，通過將溶劑或稀釋劑在降低氧的條件下與燃料添加劑混合制備添加添加劑的溶液，以及添加燃料。
本發(fā)明的另一個實施方案提供植酸(肌醇六磷酸)基燃料添加劑。植酸可以是水溶液、鹽或其混合物?？商砑颖砻婊钚詣?，例如，澳大利亞堅果油基表面活性劑和有效量的抗氧化劑，例如，喹啉化合物以提供增強的抗氧化性。
前面已經(jīng)略述的本發(fā)明相當寬泛的特征和技術(shù)優(yōu)點是為了更好地理解本發(fā)明隨后詳細的說明書。此后將描述本發(fā)明附加特征和優(yōu)點。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明公開的概念和具體實施方案可以易于用作為實現(xiàn)本發(fā)明相同的目的而進行改性或設(shè)計其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應當認識到這種等同的結(jié)構(gòu)并不脫離本發(fā)明公開的精神和范圍。當聯(lián)系附圖考慮時，由以下的描述，認為是本發(fā)明特征的新的技術(shù)特征、操作的機構(gòu)和方法與進一步的目標和優(yōu)點將被更好的理解。但是，應當清楚的理解，提供每一副附圖的目的僅是更好的說明和描述，而不是限制發(fā)明。
附圖簡述

圖1本發(fā)明用于獲得煙點的煙點設(shè)備的示意圖。
圖2試驗使用的Head Rest和煙點設(shè)備的試驗示意圖。
發(fā)明詳述隨后的描述和實施例說明本發(fā)明的某些實施方案，并包括用于每種類型添加劑、配方和方法的優(yōu)選實施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到公開的發(fā)明的變化及改進是可能的，據(jù)此，對實施方案的描述不應當認為是對發(fā)明范圍的限制。
雖然不希望受到目前公開的燃料添加劑的行為模式的任何特殊理論限制，添加劑被認為通過包括分子結(jié)構(gòu)的某些基團使烴基燃料的燃燒性質(zhì)增強，并因此使燃燒燃料的排放性質(zhì)改進，上述基團具有目前沒有被認為是特別有用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。特別是被認為包括擴展π-鍵體系的分子結(jié)構(gòu)、多烴環(huán)，提供改進的燃燒性質(zhì)。當具有上述特征的這些分子以百萬分之幾到干分之幾的范圍配入烴燃料時，通常顯示出具有改進的燃燒性質(zhì)。進而，認為使用的增溶劑例如可以在其結(jié)構(gòu)中包括氧原子(例如PEG-型表面活性劑)的表面活性劑與前述方案結(jié)合進一步提高燃燒效率。
考慮到前述內(nèi)容，當適當?shù)亟Y(jié)合進燃料例如噴氣燃料或柴油等時，具有約2到11或更多共軛雙鍵的擴展的π或雙鍵結(jié)構(gòu)被認為能增強燃燒性質(zhì)并由此降低污染。包括雙鍵結(jié)構(gòu)的部分可以通過至少一個末端基終止，該末端基進一步包括芳香基部分、可以額外飽和或不飽和的具有5到8個碳的環(huán)狀支鏈部分。例子包括環(huán)戊烷、環(huán)戊烯、環(huán)己烷、環(huán)己烯、環(huán)庚烷、環(huán)庚烯、異戊烷或異戊烯等。芳香結(jié)構(gòu)也認為是擴展的π結(jié)構(gòu)。不飽和的/芳香部分和末端基可以額外包括各種其它的取代基例如羥基、酮基、烷基、烯基和這些基的組合。此外，這種添加劑分子可以包括12到約40或50個碳原子。在合成的類胡蘿卜素前體的混合物中發(fā)現(xiàn)這種分子。一種該混合物是稱作“異混烯(Iso-mixtene)”的產(chǎn)品，其是用于制備合成的反式β-胡蘿卜素的中間體。異混烯(Iso-Mixtene)是DSMchemicals的產(chǎn)品(Texas)，(前身為Roche Vitamins，Inc)是約89到約98％的反式β-胡蘿卜素和剩余的約1.4到11％順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體的混合物。這些可以由天然或合成的物源獲得。類胡蘿卜素和/或類胡蘿卜素前體還可以是1956公布的德國專利954,247中公開的那些物質(zhì)。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，上述化合物是從合成或天然物源獲得的蝦青素或蝦青素衍生物，或者從合成或天然物源獲得的葉黃素或葉黃素衍生物。其它的實施方案包括具有兩個芳香末端基例如順式和反式-1，2二苯乙烯、二芐基或其在苯環(huán)上被羥基、烷基或烯基取代的衍生物；或如前所述的取代的或未取代的1，6-二苯基-1，3，5-己三烯。在優(yōu)選的實施方案中，可以將添加劑以至少百萬分之一直到提供改進燃燒和降低污染的濃度添加。
本發(fā)明的一個實施方案包括添加增溶劑例如具有親水-親油平衡以使烴中燃料添加劑的溶解度增加的表面活性劑。當加入本發(fā)明預期的更高分子量的添加劑以改進燃燒性質(zhì)時可能存在濃度限制，但該限制可以通過添加增溶劑例如表面活性劑或表面活性劑體系的方式克服。這些增溶劑可以額外的包括含氧物質(zhì)，例如乙氧基化或丙氧基化部分例如聚乙二醇或聚丙二醇改性的油，當其與添加劑結(jié)合時，其可以協(xié)同增強燃料的燃燒。這些物質(zhì)可以以足以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員確定的預期溶解度的量使用。典型地它們可以以高達超過本發(fā)明添加劑分子10或100倍的量添加。
本發(fā)明包括的另一個方面涉及在缺氧和在任選存在抗氧化劑的條件下制備添加劑和燃料的方法。某些化合物既能用作抗氧化劑也能用作熱穩(wěn)定劑。因此，可能制備含有同時起熱穩(wěn)定和抗氧化作用的一種化合物的配方。本領(lǐng)域已知提供一定程度抗氧化性和/或熱穩(wěn)定性的化合物的例子包括二苯胺類、二萘胺類和苯萘胺類、既可以是取代也可以是未取代的，例如，N，N′-二苯基苯二胺、對-辛基二苯胺、對，對-二辛基二苯胺、N-苯基-1-萘胺、N-苯基-2-萘胺、N-(對-十二烷基)苯基-2-萘胺、二-1-萘胺、和二-2-萘胺；吩噻嗪類，例如N-烷基吩噻嗪；亞氨基(二芐基)；和受阻酚類，例如6-叔丁基酚、2，6-二叔丁基酚、4-甲基-2，6-二叔丁基酚、4，4′-亞甲基雙(-2，6-二叔丁基酚)等。在優(yōu)選的實施方案中，化合物例如喹啉類特別是例如6-乙氧基-1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉(“EDTMQ”)或其它的等效劑。用作抗氧化劑的各種已知化合物可以用于各種實施方案的燃料配方中。這些已知化合物包括酚類抗氧化劑、胺類抗氧化劑、硫化酚類化合物和有機亞磷酸酯等。為獲得最好的結(jié)果，抗氧化劑包括主要量的或全部的(1)受阻酚抗氧化劑，例如2，6-二叔丁基酚、4-甲基-2，6-二叔丁基酚、2，4-二甲基-6-叔丁基酚、4，4′-亞甲基雙(2，6-二叔丁基酚)和混合的亞甲橋聚烷基酚，或(2)芳香胺抗氧化劑例如環(huán)烷基-二低級烷基胺和苯二胺，或一種或多種所述酚類抗氧化劑與一種或多種所述胺類抗氧化劑的組合物。特別優(yōu)選地是叔丁基酚化合物，例如2，6-二-叔丁基酚，2，4，6-三叔丁基酚和鄰-叔丁基酚。同樣有用的是N，N′-二低級烷基苯二胺，例如N，N′-二仲丁基對苯二胺和它們的類似物，以及這些苯二胺和這些叔丁基酚的組合物。
此外，可以從添加劑或?qū)⒑刑砑觿┑娜軇┗蛳♂寗┲谐舸蟛糠盅醯娜剂现苽浞椒ò▋?yōu)選在添加燃料之前，在部分真空下泵送或在惰性氣氛下超聲處理等。原料和方法步驟的結(jié)合是特別優(yōu)選的。
這些原料可以典型地以1到100毫升/加侖稀釋劑或溶劑例如甲苯、環(huán)己烯、二甲苯等的量加入。在一個優(yōu)選的實施方案中，以ppm量的濃度加入添加劑從約1到約1000ppm。例如，ppm量以1、3、5、7、9ppm等梯級增加。在溶劑或稀釋劑中，稀釋的范圍可以是500到10,000ppm基礎(chǔ)添加劑。在另一個優(yōu)選的實施方案中，添加劑可以以約500ppm的增加量加入，例如約1000、1500、2000、2500到約10,000ppm。在又一個優(yōu)選的實施方案中，添加劑以約1000到1100ppm、2000到2200ppm、3000到約3500ppm和4000到約4500ppm的量加入。在又另一個優(yōu)選的實施方案中，添加劑以1057ppm、2114ppm和4227ppm的量加入。
在柴油燃料組合物中，還可含有十六烷值改進劑或點火促進劑。除上述的硝酸酯或硝酸酯源外，點火促進劑優(yōu)選為不同以上的有機硝酸酯。優(yōu)選的有機硝酸酯是具有高達約10個碳原子、優(yōu)選2到10個碳原子的取代或未取代的烷基或環(huán)烷基硝酸酯。烷基可以是直鏈或支鏈的。適用于優(yōu)選實施方案的硝酸酯化合物的具體例子可以包括，但不限于硝酸甲酯、硝酸乙酯、硝酸正丙酯、硝酸異丙酯、硝酸烯丙酯、硝酸正丁酯、硝酸異丁酯、硝酸仲丁酯、硝酸叔丁酯、硝酸正戊酯、硝酸異戊酯、硝酸2-戊酯、硝酸3-戊酯、硝酸叔戊酯、硝酸正己酯、硝酸2-乙基已酯、硝酸正庚酯、硝酸仲庚酯、硝酸正辛酯、硝酸仲辛酯、硝酸正壬酯、硝酸正癸酯、硝酸正十二烷基酯、硝酸環(huán)戊酯、硝酸環(huán)己酯、硝酸甲基環(huán)己酯、硝酸異丙基環(huán)己酯和烷氧基取代的脂族醇酯，例如1-甲氧基丙基-2-硝酸酯、1-乙氧基丙基-2-硝酸酯、硝酸1-異丙氧基丁酯、硝酸1-乙氧基丁酯等。優(yōu)選的硝酸烷基酯是硝酸乙酯、硝酸丙酯、硝酸戊酯和硝酸己酯。其它優(yōu)選的硝酸烷基酯是硝酸伯戊酯或硝酸伯己酯。伯是指硝酸酯官能團連接在與兩個氫原子連接的碳原子上。硝酸伯己酯的例子包括硝酸正己酯、硝酸2-乙基己酯、硝酸4-甲基-正戊基酯等。硝酸酯的制備可以通過任何常用的方法實現(xiàn)例如，適當醇的酯化或取代的烷基鹵化物與硝酸銀的反應。這些添加劑可以以與本發(fā)明添加劑相同或不同的量存在，在優(yōu)選的實施方案中，特別優(yōu)選的十六烷值改進劑以與本發(fā)明添加劑ppm數(shù)量相同或倍數(shù)的量添加。
基于植酸的實施方案也是預期的。一個實施方案中，提供燃料添加劑，其包括植酸、(肌醇六磷酸)、和乙氧基化的堅果油例如乙氧基化的澳大利亞堅果油。在特別優(yōu)選的實施方案中，有效量的EDTMQ可以用來提供增強的抗氧化性。植酸可以是由Aldrich Chemical獲得的二鈉鹽，以約1到約5克，優(yōu)選約1.5到約3克的濃度混入450毫升甲苯。約40到約60毫升，優(yōu)選約50毫升的乙氧基化部分具有平均16個乙二醇重復單元的乙氧基化澳大利亞堅果油加入該溶液?？梢砸约s0.5到約3毫升或更多，優(yōu)選約1.0毫升的量向該溶液中加入抗氧化劑例如EDTMQ。在特別優(yōu)選的實施方案中，將添加劑加入50毫升噴氣A燃料中并在ASTM煙點設(shè)備中燃燒。配方具有22.0到22.5的ASTM煙點。
在本發(fā)明另一個實施方案中，公開了制備燃料添加劑和燃料的方法及其各種變化，所述方法的步驟包括，直接向燃料中加入添加劑；將添加劑混合、溶解或?qū)⑻砑觿┙Y(jié)合進稀釋劑或溶劑中，最后將獲得的溶液稀釋進入燃料。制備燃料組合物特別優(yōu)選的方法包括獲得燃料添加劑的步驟，該添加劑在低氧或無氧的環(huán)境下制備；從燃料溶劑或稀釋劑中除去大部分溶解氧；在添加燃料之前，通過將溶劑或稀釋劑與燃料添加劑在降低氧的條件下混合制備添加添加劑的溶液，以及添加燃料。
在另一個實施方案中，公開的使用燃料和本發(fā)明的添加劑的方法包括但不限于，將添加劑直接加入燃料中并在內(nèi)燃機、汽輪機或其它的這種設(shè)備中燃燒。此外，公開了使用添加劑的方法，其包括制備添加劑的中間溶液、將其以有效的比率混入燃料中，并在適當?shù)脑O(shè)備中燃燒通過添加劑改善的燃料。
優(yōu)選實施方案配制的燃料組合物可以含有除已經(jīng)描述過的添加劑之外的添加劑。這些添加劑可以包括，但不限于，一種或多種辛烷值改進劑、分散劑、抗氧化劑、破乳劑、防腐劑和/或金屬減活劑、稀釋劑、低溫流動性改進劑、熱穩(wěn)定劑等，如下所述。
實施例為了測試燃料添加劑輻射熱傳遞潛能，使用ASIM D 1322-90中描述的煙點燈該試驗方法由此通過結(jié)合參考。設(shè)備由基礎(chǔ)、安裝在基礎(chǔ)上的燭形物、安裝在基礎(chǔ)上的燭形物槽、安裝在基礎(chǔ)的燭形物上限定稱作“廊道”的室，該室中燈芯從廊道下面引入、觀察火焰的刻度部分是同室內(nèi)燈芯燃燒器平行連接的、用于排放燃燒產(chǎn)品的燈罩，其形成廊道的上部、和透明石英窗，該石英窗是室的覆蓋物，該石英窗以某種方式連接以使其打開時可以接近ASTM燈芯，并通過其觀察火焰。在試驗程序公告的圖1中描述了該設(shè)備。
為了改進基礎(chǔ)煙點燃燒試驗的準確性，將燈安裝在厚重的、剛性的試驗基礎(chǔ)上，與可調(diào)整的架子協(xié)同定位試驗者的頭部，以降低對煙點設(shè)備上刻度的讀取誤差。該架子平行于燈垂直安裝，并以這樣一種方式，即試驗者觀察火焰試驗的眼睛所處的位置在相對于火焰的距離恒定并相對于煙點燈室的高度恒定?？傊?，試驗設(shè)備和方法的改進使試驗者將他或她的頭部定位于相對于室內(nèi)火焰一致的位置。因而，獲得更加一致和精確的煙點數(shù)據(jù)。
試驗由以下步驟組成制備燃料樣品，將燃料加入燈中，經(jīng)由燈芯進料燈燃燒燃料，該燈被已知煙點的組合物校準，在這個例子中，已知煙點組合物是稱為標準噴氣燃料A或1的組合物，在刻度上觀察使用燃燒無煙試驗燃料獲得的火焰的校正高度?；鹧娓叨缺还烙嫷阶罱咏暮撩?。以下實施例中全部的值都估計到最接近的0.5毫米，這個顯著特征可能通過使用如圖1和2所示的試驗者的靠頭之物成為可能。
用如所描述的，當使用本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認可的噴氣燃料的標準測試方法時，該試驗也是一種測定燃燒效率和污染降低的方法。試驗顯示在烴燃料燃燒期間，如果基于毫米級，毫米讀數(shù)低于觀察到的用添加劑處理燃料的毫米讀數(shù)值，燃料添加劑對于使燃燒過程產(chǎn)生的幾種不同污染排放物降低是有用的。
實施例1稱為“異混烯(Iso-Mixtene)”的燃料添加劑，為DSM chemicals的產(chǎn)品(前身為，Roche Vitamins，Inc)，是合成純反式β-胡蘿卜素的中間體，并是89-98％反式β胡蘿卜素與剩余1.4到11％順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體的混合物，該混合物并在使用前在惰性環(huán)境下合成和包裝，與足夠的6-乙氧基-1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉，EDTMQ，一起以1.0毫升/加侖加入，以降低燃料中溶解氧的氧化效果，混入部分標準噴氣燃料，并在上述的煙點試驗設(shè)備中燃燒。當配入標準的噴氣燃料A或燃料1時，該燃料添加劑具有22.5mm的ASTM煙點。作為比較，煙點測試中使用的基線噴氣燃料具有典型的19.0的煙點。使用的噴氣燃料滿足位于加利福尼亞卡森市的賽波特實驗室(Saybolt laboratories inCarson California)制定的標準。
實施例2將從Mera Pharmaceuticals獲得的蝦青素、3，3′-二羥基-4，4′二酮-β-胡蘿卜素混合至約1.5克/加侖甲苯的濃度，然后將約0.25毫升該溶液混入50毫升標準噴氣燃料。當在ASTM煙點設(shè)備中燃燒時，觀察到21.0的煙點，獲得優(yōu)于噴氣燃料A的改善。
實施例3使用蝦青素重復實施例2，但是將該化合物以3克/加侖甲苯的量加入甲苯中，隨后將0.25毫升該溶液混入50毫升噴氣燃料A。該燃料和添加劑具有22.0的ASTM煙點，獲得優(yōu)于標準噴氣燃料A的改善。結(jié)果清楚地證明取決于燃燒效果的改進與濃度成正比關(guān)系，并由此伴隨蝦青素濃度的增加使排放降低。
實施例4將1.5克從Aldrich Chemical獲得的植酸，myo-Inositol hexakis(二氫磷酸鹽)如二鈉鹽混入450毫升甲苯。在溶液中加入50毫升乙氧基化部分具有平均16個乙二醇重復單元的乙氧基化的澳大利亞堅果油。將EDTMQ以1.0毫升的量混入該溶液。將0.4毫升該添加劑混入50毫升噴氣燃料A，并在ASTM設(shè)備中燃燒。配方具有22.0到22.5的ASTM煙點。
實施例5將從Aldrich Chemical中獲得的96％純度的順式-1，2二苯乙烯以0.25毫升混入50毫升噴氣A燃料并在ASTM煙點設(shè)備中燃燒，獲得21.0的煙點。作為比較，噴氣燃料A的煙點為基線值19.0。
實施例6將從Aldrich Chemical獲得的99％純度的二芐基以8克二芐基混入500毫升甲苯的量添加。加入1.0毫升EDTMQ后完成試驗燃料配制。8滴或0.4毫升被加入50毫升噴氣燃料A，并測試煙點。該燃料具有22.0的ASTM煙點。
實施例7在50毫升噴氣燃料中使用0.5毫升甲苯配制甲苯和噴氣燃料A的對照試樣，所得煙點為19.0。
實施例8
混合5.0毫升EDTMQ和500毫升甲苯，將0.25毫升該溶液混入50毫升噴氣燃料A制備EDTMQ對照試樣，并測試其煙點。獲得19.0的值。
實施例9將3克1，6-二苯基-1，3，5-己三烯與1毫升EDTMQ加入3785毫升甲苯中。在50毫升噴氣燃料中加入0.25毫升該添加劑溶液以測試該溶液。觀察到讀取的煙點為20.0到21.0。
實施例10通過混合2114ppm含有500毫升甲苯的第一溶液、12滴的EDTMQ(SantoquinTm)、1.12克異混烯(Isomixtene)和3170ppm/加侖的硝酸2-乙基己酯(十六烷值改進劑)制備基于實施例1的燃料添加劑?；A(chǔ)柴油燃料是EPA規(guī)格的柴油燃料和第二柴油燃料按65/35的比例混合的混合物，EPA規(guī)格的柴油燃料具有19.1％的總芳烴、48.7的十六烷值(通過ASTM D-613)終餾點662.4(ASTM D-86)和硫(ASTM D 5453)62ppm，第二柴油具有30.2％的總芳烴、46.2的十六烷值(ASTMD-613)、終餾點666.1(ASTMD-86)和硫416ppm(ASTM D-5453)。使用1992 Detroit Diesel Series 60，350HP渦輪增壓發(fā)動機測試基礎(chǔ)燃料和添加添加劑的燃料的排放物(NOx、烴、顆粒物質(zhì)和一氧化碳)；在西弗吉尼亞的摩根城的西弗吉尼亞大學(West VirginiaUniversity，Morgantown W.VA)設(shè)計測試規(guī)程使柴油燃料符合在德克薩斯州(“TCEQ資格”)的鑒定。在相同的條件下運行，與基礎(chǔ)柴油燃料組合物相比，燃燒的、添加添加劑的燃料顯示總NOx降低4.5％，烴含量降低8.1％，顆粒物質(zhì)增加4.1％，以及一氧化碳降低12.4％。
權(quán)利要求
1.一種用于烴燃料的燃料添加劑，其包括具有共軛碳碳雙鍵體系的添加劑分子，該雙鍵體系含2到11個雙鍵。
2.按照權(quán)利要求1的燃料添加劑，其進一步包括至少一個末端基，該末端基包括環(huán)狀的5到8個碳的芳族的、脂環(huán)族的、飽和的或不飽和的部分。
3.按照權(quán)利要求2的燃料添加劑，其進一步包括在至少一個環(huán)狀末端基上取代的至少一個含氧基團。
4.按照權(quán)利要求3的燃料添加劑，其中含氧基團選自連接在脂環(huán)族飽和或不飽和部分上的羥基或含酮基。
5.按照權(quán)利要求3的燃料添加劑，其進一步包括至少一個連接在含共軛碳碳雙鍵基團、環(huán)狀末端基團或其組合上的甲基。
6.按照權(quán)利要求3用于烴燃料的燃料添加劑，其中分子包括至少約12到約50個碳原子。
7.按照權(quán)利要求1的燃料添加劑，其包括類胡蘿卜素、類胡蘿卜素混合物和/或類胡蘿卜素前體。
8.按照權(quán)利要求1的燃料添加劑，其中添加劑是未純化的合成的順式和反式β-胡蘿卜素異構(gòu)體的混合物。
9.按照權(quán)利要求8的燃料添加劑，其中混合物含有約89％到約98％反式β-胡蘿卜素和約1.4％到約11％順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體混合物。
10.按照權(quán)利要求1的燃料添加劑，其中添加劑包括由合成或天然源獲得的蝦青素。
11.按照權(quán)利要求1的燃料添加劑，其中添加劑包括反式β-胡蘿卜素、順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體和蝦青素的混合物。
12.權(quán)利要求1的燃料添加劑，其進一步包括增溶劑，該增溶劑具有親水-親油平衡，以增加燃料添加劑在烴燃料中的溶解度。
13.權(quán)利要求12的增溶劑，其進一步包括含乙氧基化或丙氧基化基團的部分。
14.權(quán)利要求13的增溶劑，其中所述部分包括澳大利亞堅果油。
15.權(quán)利要求13的增溶劑，其中乙氧基化或丙氧基化數(shù)目為約6到約25。
16.權(quán)利要求15的增溶劑，其中乙氧基化或丙氧基化數(shù)目為約8到約16。
17.按照權(quán)利要求1的燃料添加劑，其進一步包括抗氧化劑。
18.權(quán)利要求17的燃料添加劑，其中抗氧化劑是6-乙氧基-1，2-二氫2，2，4-三甲基喹啉(″EDTMQ″)或其衍生物。
19.權(quán)利要求8的燃料添加劑，其進一步包括含硝酸酯基的十六烷值改進劑。
20.權(quán)利要求19的燃料添加劑，其中十六烷值改進劑是硝酸2-乙基己酯。
21.權(quán)利要求9的燃料添加劑，當與6-乙氧基-1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉抗氧化劑配入標準噴氣燃料中時，ASTM煙點讀數(shù)為約22.5。
22.權(quán)利要求1的燃料添加劑，包括以約0.5到約4克/加侖的濃度溶解到溶劑中的蝦青素燃料添加劑，從而當將約0.25毫升該添加劑混入50毫升標準噴氣燃料中時，ASTM煙點為約21.0。
23.權(quán)利要求22的燃料添加劑，其中添加3克/加侖基于蝦青素的混合物，ASTM煙點讀數(shù)為22.0。
24.一種烴燃料添加劑，包括植酸。
25.權(quán)利要求24的添加劑，其中植酸以水溶液、鹽或其混合物的形式存在。
26.權(quán)利要求25的燃料添加劑，其進一步包括表面活性劑。
27.權(quán)利要求26的燃料添加劑，其進一步包括乙氧基化表面活性劑。
28.權(quán)利要求26的植酸燃料添加劑，其中表面活性劑是澳大利亞堅果油的聚乙二醇衍生物，其中乙氧基化度平均為6到20。
29.權(quán)利要求28的燃料添加劑，其中乙氧基化度為8到16。
30.權(quán)利要求24的添加劑，其進一步包括抗氧化劑。
31.權(quán)利要求30的添加劑，其中抗氧化劑化合物是6-乙氧基-1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉。
32.一種燃料添加劑，其包括含有至少兩個芳香環(huán)的芳族化合物。
33.權(quán)利要求32的燃料添加劑，其中芳族化合物選自順式-1，2-二苯乙烯、反式-1，2-二苯乙烯和二芐基或其混合物。
34.權(quán)利要求33的燃料添加劑，其中芳族化合物以0.25毫升的濃度混入50毫升噴氣燃料中，ASTM煙點為21.0。
35.權(quán)利要求33的燃料添加劑，其包括8克二芐基混入500毫升甲苯和1.0毫升EDTMQ中，該燃料添加劑以約0.4毫升混入50毫升噴氣燃料時，ASTM煙點為22.0。
36.權(quán)利要求32的燃料添加劑，其包括1，6-二苯基-1，3，5-己三烯；1，4-二苯基-1，3-丁二烯；1，4-二苯基-2-甲基-1，3-丁二烯和1，4-二苯基丁二烯或其混合物。
37.權(quán)利要求36的燃料添加劑，其在3785毫升甲苯和1.0毫升EDTMQ中包括3克1，6-二苯基1，3，5-己三烯。
38.一種柴油燃料，當其添加1到5ppm/加侖的含有約89％到約98％全反式β-胡蘿卜素和約1.4％到約11％順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體混合物的第一混合物和3170ppm/加侖的硝酸2-乙基己酯時，當在柴油發(fā)動機中燃燒時，與燃燒未添加添加劑的柴油燃料相比，總NOx降低4.5％，烴含量降低8.1％，顆粒物質(zhì)增加4.1％，一氧化碳降低12.4％。
39.一種制備燃料添加劑的方法，其包括如下步驟獲得在基本上無氧的環(huán)境下制備的添加劑；在降低氧的氣氛中將燃料添加劑與基本上無氧的稀釋劑或溶劑混合并添加燃料。
全文摘要
燃料添加劑、燃料配方和它們的制備方法及提供的用途。添加劑改進烴燃料的燃燒性質(zhì)。增強的燃燒表明某些排放的降低。
文檔編號C10L1/18GK1867651SQ200480017781
公開日2006年11月22日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者F·L·喬丹, G·E·多爾比爾 申請人:Oryxe能源國際公司