包含均三甲苯和假枯烯的無鉛汽油制劑的制作方法
【專利說明】包含均Ξ甲苯和假枯婦的無鉛汽油制劑
[0001] 發(fā)明背景。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及包含均Ξ甲苯、假枯締和異戊燒的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。運(yùn)些燃料可任選 包括其它組分，特別用于改良辛燒值、RVP、沸點(diǎn)、冷啟動(dòng)、煙和沉積物方面的特性。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)描述 Ξ種Ξ甲基苯異構(gòu)體常規(guī)發(fā)現(xiàn)于精煉過程的Cg芳族流。它們通常作為芳族控在不分離 下直接混入汽油池，除非發(fā)現(xiàn)分離異構(gòu)體的獨(dú)特需要，例如，用均Ξ甲苯作為?？谌軇ɡ?如，作為可曝光成像的聚硅氧烷的顯影劑），或者用假枯締作為偏苯Ξ酸?。═MA)的原料。 由于分離異構(gòu)體太有挑戰(zhàn)性且由此在商業(yè)上昂貴，處理成本通常不允許其作為大多數(shù)航空 汽油產(chǎn)品的主要組分。
[0004]美國專利8, 049, 048B2,標(biāo)題為"Renew油le化gine化el"(可再生發(fā)動(dòng)機(jī)燃料）， 描述包含75 - 90%均Ξ甲苯和15-30%異戊燒的雙組分航空燃料。該專利使用1，3, 5-Ξ甲 基苯C9組分，運(yùn)種組分最難分離，且不能充分地補(bǔ)充貢獻(xiàn)高辛燒值的較便宜C9Ξ甲基芳族 組分，運(yùn)主要是市場(chǎng)上消耗航空汽油的高壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)所需的。美國專利8,686,202也公開 組合均Ξ甲苯和異戊燒的高辛燒值航空汽油。
[0005] 進(jìn)行了從基礎(chǔ)航空燃料開始設(shè)計(jì)高辛燒值航空汽油的很多其它嘗試，一些通過組 合最高80%烷基化物和5 - 15%另外的化合物，W提高辛燒值，并使蒸氣壓減小到航空汽油 標(biāo)準(zhǔn)。參見例如美國專利8, 628, 594和5, 470, 358。一種方法已包括使用可呈現(xiàn)毒性風(fēng)險(xiǎn) 的芳族胺。
[000引發(fā)明概述 根據(jù)本發(fā)明，提供1，2,4-Ξ甲基苯（假枯締）、1，3,5-Ξ甲基苯（均Ξ甲苯）和異戊 燒的新制劑。運(yùn)些制劑提供適用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和航空汽油及多種相關(guān)燃料產(chǎn)品的意外高辛 燒值的無鉛燃料。使用1，3,5-Ξ甲基苯的W前試驗(yàn)表明，需要很大濃度獲得足夠高的發(fā)動(dòng) 機(jī)辛燒值（Μ0Ν)，W達(dá)到尤其航空汽油所需的高抗爆指數(shù)。然而，已確定，假枯締和均S甲苯 組合產(chǎn)生意外高的Μ0Ν，運(yùn)也提供更商業(yè)可行的無鉛（不含鉛）航空汽油產(chǎn)品。
[0007] 優(yōu)選實(shí)施方案描述 為了有助于理解本發(fā)明的原理，參考某些實(shí)施方案，并用具體語言描述實(shí)施方案。然 而，應(yīng)了解，本發(fā)明的范圍不旨在受其限制，本發(fā)明設(shè)及領(lǐng)域的技術(shù)人員正常應(yīng)預(yù)期到本文 所述本發(fā)明原理的此類變化和其它改進(jìn)及此類其它應(yīng)用。
[0008] 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料用于多種系統(tǒng)。最廣義上，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料是用于活塞或滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃 料。本發(fā)明設(shè)及用于地面機(jī)動(dòng)車和/或飛機(jī)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。一般來說，地面機(jī)動(dòng)車 可使用相對(duì)較低辛燒值燃料，而飛機(jī)需要較高辛燒值燃料。選擇燃料的基本決定因素是與 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較的燃料的辛燒值。例如，較高壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)一般需要較高辛燒值燃料。本發(fā) 明提供一般適用于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。某些實(shí)施方案特別適用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0009]Μ0Ν巧杭爆: 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料必須滿足所選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率需求。發(fā)動(dòng)機(jī)辛燒值或MON是燃料性能的標(biāo)準(zhǔn) 量度。汽油供燃的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)需要足夠辛燒值的燃料，W防止無控制燃燒，也稱為發(fā)動(dòng)機(jī) 爆震（"爆震"或"爆鳴"）。M0N越高，燃料越能在爆震之前經(jīng)受更大壓縮。從廣義上講，具 有較高發(fā)動(dòng)機(jī)辛燒值的燃料最有用用于一般具有較高性能的高壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)。M0N是在負(fù)荷 (應(yīng)力）下燃料表現(xiàn)的量度。ASTM試驗(yàn)方法2700描述M0N試驗(yàn)，該試驗(yàn)使用試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)， 利用預(yù)熱燃料混合物、900rpm發(fā)動(dòng)機(jī)速度和可變點(diǎn)火定時(shí)，W加強(qiáng)燃料的抗爆性?？捎煤娇?汽油燃料的M0N作為爆震限制功率量的指導(dǎo)，該量可在全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)中在起飛、爬升和巡 航條件下得到。
[0010] 本發(fā)明的具體方面是提供制劑，該制劑可用作活塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，特別適合用作航 空汽油。與地面機(jī)動(dòng)車汽油比較，航空汽油有一些特殊要求。航空汽油是用于在火花點(diǎn)火 (往復(fù)）活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中推進(jìn)飛機(jī)的航空燃料。航空汽油有別于車用汽油，車用汽油是用于機(jī) 動(dòng)車和一些輕型飛機(jī)的日常汽油。
[0011] 大多數(shù)航空汽油等級(jí)過去包含燈化)，用于防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的毒性物質(zhì)。本發(fā)明制 備無鉛級(jí)航空汽油，該汽油具有滿足最低額定功率（發(fā)動(dòng)機(jī)辛燒值）、適合的燃燒抗爆（防 爆震）、揮發(fā)性（蒸氣壓）和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的燃料性能。發(fā)明的燃料允許一系列活塞發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī) 按制造商需要有效運(yùn)行，包括具有高壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)的那些飛機(jī)。航空汽油在不同條件下提供 足夠功率是必須的，包括起飛和爬升及巡航。
[0012] 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型和其它因素，不同M0N值應(yīng)認(rèn)為是飛機(jī)用途的基本需求。本發(fā)明 提供具有至少100M0N的航空燃料，優(yōu)選102或更大。第二種考慮可W是研究辛燒值（RON)， 類似于MON但在較低RPM下測(cè)定辛燒值。
[001引RVP : 燃料的蒸氣壓是航空汽油的另一個(gè)重要因素。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在寬范圍溫度和大氣壓力 (例如，海撥）工作，燃料必須在整個(gè)那些范圍啟動(dòng)并提供足夠燃燒性能。期望較低蒸氣壓 水平W在暑熱期間避免氣阻，期望較高蒸發(fā)水平用于冬季啟動(dòng)和工作。在燃料管線中有蒸 氣時(shí)（夏季）燃料不能累抽，在燃燒室中液體汽油未蒸發(fā)時(shí)冬季啟動(dòng)（"冷啟動(dòng)"）更難。 蒸氣壓對(duì)航空汽油至關(guān)重要，它影響啟動(dòng)、加熱和在高工作溫度或高海撥下氣阻的趨向。
[0014]航空汽油滿足上述需要的能力可根據(jù)雷德蒸氣壓（RV巧評(píng)價(jià)。雷德蒸氣壓是液體 在37.8°C(100了）產(chǎn)生的絕對(duì)蒸氣壓，通過試驗(yàn)方法ASTM-D323測(cè)定。至少部分由于在 密閉空間存在水蒸氣和空氣，RVP不同于真蒸氣壓。航空汽油的典型要求是，根據(jù)適用ASTM 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，在37. 8°C具有38-49千帕（kPa)的RVP。
[0015] 不溶性 航空汽油也必須高度不溶于水。溶于航空燃料的水可引起嚴(yán)重問題，特別在高處。隨 著溫度降低，溶解水成為游離水。如果形成冰晶，則產(chǎn)生問題，堵塞濾器和其它小孔，運(yùn)可導(dǎo) 致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。
[0016]本發(fā)明提供能夠滿足所有運(yùn)些嚴(yán)格要求的燃料制劑。它們滿足M0N標(biāo)準(zhǔn)，具有適 合RVP，并且不溶于水。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的制劑滿足ASTMD7719關(guān)于高芳 族、無鉛控基航空燃料提出的規(guī)格。
[0017] 實(shí)施例1 預(yù)料具有136的M0N值的均Ξ甲苯具有對(duì)燃料制劑的M0N值比具124的M0N值的假枯 締基本上更大的作用。然而，基于w下所述對(duì)混合比的試驗(yàn)，意外的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)假枯締為W最高約16%與約64%均Ξ甲苯和約20%異戊燒組合的可行組分。見表1。另外發(fā)現(xiàn)，最 高40%含量的假枯締為與40%重量均Ξ甲苯和20%重量異戊燒用于98. 3MON航空燃料的 可行組分。見圖1。因此，很明顯，包含運(yùn)Ξ種組分且特別基本由運(yùn)些組分組成的不同制劑 得到具有所需MON值的候選燃料。
[0018] 雷德蒸氣壓 試驗(yàn)也顯示制劑提供可接受的RVP。例如，W異戊燒保持恒定在20%體積，試驗(yàn)均Ξ甲 苯和假枯締的十種制劑。假枯締的體積百分?jǐn)?shù)作為假枯締（巧和均Ξ甲苯（M)的組合的體 積％變化。試驗(yàn)根據(jù)45了1方法進(jìn)行。假枯締的蒸氣壓（在25°(：下2.03111111化）基本不同于 均Ξ甲苯的蒸氣壓（在25°C下48. 2mmHg)。然而，意外的是，試驗(yàn)顯示RVP幾乎保持恒定。 見表2和圖2。
[0019]表 2 -RVP試驗(yàn)（使用ASTMD5191) 表2所用溫度：38. 7°C
不同混合物的RVP試驗(yàn)結(jié)果意外地一致和相似。通過ASTMD5191用在38. 7°C的蒸氣 壓確定，最小可接受RVP在圖2中在38kPa描繪，最大在49kPa描繪。試驗(yàn)的所有制劑均落 在可接受限度內(nèi)。雖然運(yùn)些試驗(yàn)基于％體積，但顯而易見，由于組分的相對(duì)密度，結(jié)果用％ 重量沒有顯著差異。
[0020] 基于前面試驗(yàn)顯示，本發(fā)明的制劑提供具有理想高M(jìn)0N和可接受RVP特性的燃料。 利用20%異戊燒組分的試驗(yàn)顯示，組合運(yùn)Ξ種組分容易得到運(yùn)些性質(zhì)。例如，在申請(qǐng)人也擁 有的美國專利8, 049, 048中也顯示，15-30%重量異戊燒與70-85%重量均Ξ甲苯組合提供具 有高M(jìn)0N的有用燃料。該專利的公開內(nèi)容全文通過引用結(jié)合到本文中。對(duì)于均Ξ甲苯、假 枯締和異戊燒組合，利用15. 5至21. 2%重量異戊燒，得到高M(jìn)0N和可接受RVP級(jí)燃料。 [00川蒸饋曲線 試驗(yàn)證明，發(fā)明制劑也滿足蒸饋曲線要求。通過混合3種不同樣品進(jìn)行蒸饋曲線分析： 包含假枯締和均Ξ甲苯的80%組分，混合物包括（a)30%重量假枯締，化)60%重量假枯締， 或（C)100%重量假枯