КОМПОЗИЦИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
COMPOSITION OF DIESEL FUEL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается композиций дизельных топлив, более конкретно композиций дизельных топлив для летнего и зимнего сезонов, подходящих для дизельного сгорания и сгорания с компрессионным воспламенением однородной смеси.
Уровень техники
К дизельному сгоранию относят сгорание, при котором воспламенение происходит (сгорание с предварительным перемешиванием), когда топливо, впрыснутое в камеру сгорания двигателя, испаряется, смешивается с воздухом и образует предварительно смешанную газовую смесь с подходящим соотношением топливо/масло и газ подвергается подходящему температурному воздействию. Часто происходит так, что определение того, является ли воспламенение хорошим или плохим, оценивают по характеристикам испарения, которые зависят от дистилляционных характеристик и цетанового числа, показывающих способности топлива к самовоспламенению. Если при дизельном сгорании требуется большая мощность (режим высокой нагрузки), необходимо продолжать впрыскивание топлива даже после протекания самовоспламенения. В этом случае топливо должно сжигаться при распылении впрыскиваемого топлива в воздушную атмосферу с применением ожижающего воздуха внутри камеры сгорания (диффузионное горение). Следовательно, требуются такие характеристики топлива, которые будут способствовать сгоранию с предварительным перемешиванием и диффузионному горению.
Существует режим горения, называемый сгоранием с компрессионным воспламенением однородной среды, который является производным этих дизельных режимов горения, и недавно этот режим сгорания привлек внимание из-за низких эмиссионных свойств и отличной топливной производительности. Этот режим горения отличается от предыдущего дизельного сгорания тем, что полная процедура сгорания предыдущего режима является сгоранием с предварительным перемешиванием и, таким образом, не включает диффузионное сгорание. Однако, как описано выше, возникает нежелательное воспламенение из-за свойств самовоспламенения топлива, и, таким образом, оказывается сложно контролировать воспламенение в режиме высокой загрузки. Следовательно, во многих двигателях режим сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды применяют только в условиях режимов низкой и средней нагрузки, и этот режим переключают на нормальное дизельное сгорание в условиях высокой нагрузки. Следовательно, можно заключить, что существует потребность в топливе с такими характеристиками, которые удовлетворяли бы двум параметрам: первый - способствовать сгоранию с компрессионным воспламенением однородной среды при низкой нагрузке, и второй - способствовать дизельному сгоранию в условиях высокой нагрузки.
Обычно композицию дизельного топлива производят смешиванием одного или более типов базовых масел, полученных обработкой проходного дизельного топлива или проходного керосина, полученных атмосферной дистилляцией сырой нефти после гидрорафинирования или гидродесульфуризации. В частности, часто бывает, что соотношение вышеупомянутого керосинового базового масла и дизельного топливного базового масла регулируют для того, чтобы обеспечить текучесть на холоде в течение зимнего сезона. Если необходимо, базовые масла смешивают с присадками, такими как улучшители цетанового числа, детергенты и улучшители текучести на холоде (см., например, непатентный документ № 1 ниже).
Относительно вышеупомянутого сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды, патентный документ № 1 раскрывает композицию дизельного топлива, которая характеризуется тем, что содержит относительно легкое дизельное топливо после каталитического крекинга и имеет низкое цетановое число и высокую плотность и содержание ароматики. Как описано в документе, данная композиция может иметь и отличные низкотемпературные характеристики, и низкие NOx и PM-характеристики при использовании для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако легко предвидеть, что содержание ароматики в композиции будет очень большим, что приведет к увеличению выделения несгоревшего топлива. Кроме этого, как описано выше, в настоящее время сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды часто применяют параллельно традиционному дизельному сгоранию. Таким образом очевидно, что топливо данного документа с низким цетановым числом, высокой плотностью и высоким содержанием ароматики является совершенно неподходящим для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Кроме этого также легко предвидеть, что из-за высокого содержания ароматики копоть или отложения будут накапливаться на форсунках инжектора или на распределительных клапанах EGR (рециркулятора выхлопных газов). Следовательно, композиция дизельного топлива данного документа в корне не подходит для топлива, безопасного для окружающей среды. Аналогично, патентные документы № 2, 3 и 4 раскрывают, что топливные композиции с дистилляционными характеристиками, определенными функционированием, являются эффективными для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако, как описано выше, дистилляционные характеристики химически не оказывают влияния на фактор контроля свойств самовоспламенения топлива, и, в частности, в случае принятия исходного положения настоящего документа о том, что при впрыске топлива на более ранней стадии происходит улучшения сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды, дистилляционные характеристики также являются менее эффективными. Индекс, который определяется температурой каждого определенного дистилляционного объема, такого как T90, но не объемом фракции, может представлять собой приближенный критерий для изучения идентичности топлива, но не имеет смысла, поскольку не может быть абсолютным количественным определением. Кроме этого, эти топливные композиции ограничиваются по цетановому числу, но, вероятно, должны иметь пониженное содержание насыщенных углеводородных соединений, и, таким образом, могут рассматриваться как топлива, которые не могут контролировать воспламенение в любое время. Следовательно, является очевидным, что характеристические определения, предложенные в указанных документах, не могут рассматриваться как топливные характеристики, которые контролируют самовоспламенение; и, кроме того, возможно, что еще не было разработано безопасное для окружающей среды топливо.
Кроме этого, безопасное для окружающей среды топливо обязательно оптимизируется по топливным характеристикам каждый сезон, принимая во внимание окружающую среду, в которой оно применяется. Топливо с чрезмерно облегченными дистилляционными характеристиками часто может приводить к заклиниванию впрыскивающих насосов, кавитационным эрозиям и проблемам с запуском при высокой температуре.
То есть очень сложно разработать высококачественное топливо, которое может обеспечивать высокие уровни по искомым для композиций дизельных топлив требованиям: имеющим как отличные практические свойства в условиях летнего и зимнего сезонов, так и свойства безопасности для окружающей среды, которые могут применяться при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Не существует примеров или полученных данных на основе изучения, которые бы удовлетворяли разнообразным свойствам, требуемым для топлива, помимо описанных выше, и практического способа получения такого топлива.
1. Патентный источник 1: японская выложенная заявка № 2006-28493.
2. Патентный источник 2: японская выложенная заявка № 2005-343917.
3. Патентный источник 3: японская выложенная заявка № 2005-343918.
4. Патентный источник 4: японская выложенная заявка № 2005-343919.
5. Непатентный источник 1: Konishi Seiichi, "Nenryo Kogaku Gairon", Shokabo Publishing Co., Ltd., март, 1991, страницы 136-144.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение осуществляли, принимая во внимание вышеописанное положение, и задачей изобретения является обеспечение композиции дизельного топлива для применения в летний и зимний период, подходящей как для дизельного сгорания, так и для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Настоящее изобретение является результатом интенсивного изучения и практических исследований, проведенных для решения вышеупомянутых задач.
То есть настоящее изобретение обеспечивает композицию дизельного топлива для применения в дизельном двигателе с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, снабженного наддувом и EGR-, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых частей на миллион (ч/млн) или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше.
Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 1, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и менее 10 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 40 объемных процентов или более и 98 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 59 объемных процентов или менее.
Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 2, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 40 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 10 объемных процентов или более и менее чем 20 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 60 или более и менее чем 80; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 30 объемных процентов или более и 89 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 60 объемных процентов или менее.
Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 3, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 40 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 20 объемных процентов или более и менее чем 40 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 60 или более и менее чем 80; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 30 объемных процентов или более и 78 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 50 объемных процентов или менее.
Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS Special № 3, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 мл по массе или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 350°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 40 объемных процентов или более и менее чем 70 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 20 объемных процентов или более и 59 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 30 объемных процентов или менее.
Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива, где перекисное число после ускоренного теста на окисление составляет предпочтительно 50 массовых ч/млн или менее, содержание ароматики предпочтительно составляет 15 объемных процентов или менее и соотношение FT синтетического базового масла предпочтительно составляет 20 объемных процентов или более.
Целью настоящего изобретения является поиск равновесия между испарением относительно легкой фракции на относительно ранней стадии и испарением тяжелой фракции на относительно поздней стадии, рассматривая не только само воспламенение, но также процессы испарения и смешивания с воздухом, протекающие перед воспламенением. Тем самым настоящее изобретение может способствовать разработке оптимальных условий воспламенения для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды и для традиционного дизельного сгорания. Поскольку эти события воспламенения в сильной степени зависят от коэффициента сжатия или параметров на входе двигателя, в котором применяют топливо, настоящее изобретение также налагает некоторые ограничения на характеристики двигателя для того, чтобы топливо могло обеспечивать наибольшую эффективность.
Эффект изобретения
В соответствии с настоящим изобретением применение полученной вышеописанным способом композиции дизельного топлива с описанными требованиями, касающимися фракций, сделает возможным получение высококачественного топлива, имеющего как отличные практические свойства в условиях летнего и зимнего сезонов, так и свойства безопасности для окружающей среды, которые могут применяться при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Таких свойств и характеристик было трудно добиться с применением традиционных топливных композиций.
Предпочтительные воплощения изобретения
Ниже настоящее изобретение будет описано более детально.
Композиция дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно содержит FT синтетическое базовое масло. FT синтетическое базовое масло состоит из насыщенных углеводородных соединений, и композиция дизельного топлива по настоящему изобретению может быть легко получена подбором смеси углеводородных соединений. Не существует конкретных ограничений на характеристики FT синтетического базового масла, пока удовлетворяются характеристики композиции дизельного топлива по настоящему изобретению. Не существует конкретных ограничений на базовые масла, помимо FT синтетических базовых масел, пока удовлетворяются характеристики композиции дизельного топлива по настоящему изобретению. Однако для того, чтобы композиция имела подходящие экологически безопасные свойства, предпочтительно смешивать следующие нефтяные базовые масла, имеющие высокую степень очистки, и обработанные животные или растительные масла.
FT синтетическое базовое масло, которое применяют в работе, обозначает различные синтетические масла, такие как жидкие фракции, соответствующие лигроину, керосину и газойлю, полученные обработкой смешанного газа, содержащего в основном водород и монооксид углерода (на который также часто могут ссылаться как на "синтетический газ") в реакции Фишера-Тропша (FT); углеводородные смеси, полученные гидрорафинированием или гидрокрекингом таких жидких фракций; и углеводородные смеси, полученные гидрорафинированием или гидрокрекингом жидких фракций и FT смолы, полученной в реакции Фишера-Тропша.
Композиция дизельного топлива предпочтительно содержит 20 объемных процентов или более FT синтетического базового масла. Более предпочтительно, когда композиция содержит 25 объемных процентов или более, более предпочтительно, 30 объемных процентов или более, более предпочтительно, 35 объемных процентов или более FT синтетического базового масла с целью снижения возможности увеличения выброса в окружающую среду, вызванного содержанием компонентов серы и ароматических компонентов, и проведения более эффективной регулировки зажигания, требуемой для сгорания с компрессионным воспламенением однородной смеси.
Не существует конкретных ограничений по характеристикам FT синтетического базового масла, пока удовлетворяются заранее определенные характеристики полученной композиции. Однако предпочтительно смешивать FT синтетические базовые масла с температурой кипения в интервале от 140 до 380°C ввиду более легкого получения композиций дизельного топлива по настоящему изобретению.
Смешанный газ, который применяют в качестве сырья для FT синтетического базового масла, получают окислением соединения, содержащего углерод, с применением кислорода, и/или воды, и/или диоксида углерода в качестве окислителя и далее при необходимости, применяя воду, сдвигают равновесие реакции таким образом, чтобы получить заранее определенные концентрации водорода и монооксида углерода.
Соединения, содержащие углерод, которые могут применяться в работе, обычно представляют собой газовые компоненты, состоящие из углеводородов, которые представляют собой газы при нормальных температурах, такие как: природный газ, сжиженный нефтяной газ и метановый газ, нефтяной битум, биомасса, кокс, отходы, такие как строительные материалы и отбросы, ил, тяжелые нефтяные масла, которые трудно перерабатывать обычным способом, и смешанный газ, который получают обработкой нетрадиционных нефтяных ресурсов при повышенных температурах. Однако в настоящем изобретении не существует конкретного ограничения на сырье, пока можно получать смешанный газ, содержащий в основном водород и монооксид углерода.
Реакция Фишера-Тропша требует присутствия металлического катализатора. Предпочтительно применять металлы Группы 8 Периодической таблицы, такие как кобальт, рутений, родий, палладий, никель и железо, более предпочтительными в качестве активного компонента катализатора являются металлы Группы 8, периода 4. В качестве альтернативы может применяться смесь металлов, содержащая эти металлы в подходящих количествах. Эти активные металлы обычно применяют в форме катализатора, полученного нанесением их на подложку, такую как оксид алюминия, оксид титана и смесь оксидов кремния-алюминия. В качестве альтернативы применение вышеупомянутых активных металлов в комбинации со вторым металлом может улучшить характеристики полученного катализатора. Примеры второго металла включают щелочные или щелочно-земельные металлы, такие как натрий, литий и магний, цирконий, гафний и титан, которые будут применяться в зависимости от целей, таких как увеличение скорости конверсии монооксида углерода или способности к росту цепи (α), которая представляет собой индекс производимого количества смолы.
Реакция Фишера-Тропша представляет собой синтетический способ получения жидких фракций и FT смолы с применением смешанного газа в качестве сырья. Обычно предпочтительным является регулирование отношения водорода к монооксиду углерода в смешанном газе для эффективного проведения синтетического способа. Обычно молярное отношение смеси водорода к монооксиду углерода составляет (водород/монооксид углерода) 1,2 или более, более предпочтительно, 1,5 или более, более предпочтительно, 1,8 или более. Отношение также предпочтительно составляет 3 или менее, более предпочтительно, 2,6 или менее, более предпочтительно, 2,2 или менее.
Температура, при которой проводят реакцию Фишера-Тропша с применением вышеупомянутого катализатора, предпочтительно составляет 180°C или выше и 320°C или ниже, более предпочтительно, 200°C или выше и 300°С или ниже. При температуре реакции ниже 180°C монооксид углерода реагирует с трудом и возникает тенденция снижения выхода углеводорода. При температуре реакции выше 320°C возрастает количество образующегося газа, такого как метан, и происходит снижение эффективности производства жидких фракций и FT смолы.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Не существует конкретных ограничений по объемной скорости газа по отношению к катализатору. Однако предпочтительно, когда скорость составляет 500 ч или более и 4000 чили менее, более предпочтительно, 1000 ч или более и 3000 ч или менее. Вероятно, что объемная скорость газа менее 500 ч приведет к снижению производства жидкого топлива, в то же время объемная скорость газа более 400 ч приведет к необходимости увеличения температуры реакции и увеличения количества получаемого газа, что приведет к снижению выхода ожидаемого продукта.
Не существует конкретных ограничений по давлению реакции (парциальное давление синтетического газа, состоящего из монооксида углерода и водорода). Однако предпочтительно, чтобы давление составляло 0,5 МПа или более и 7 МПа или менее, более предпочтительно, 2 МПа или более и 4 МПа или менее. Если давление реакции составляет менее 0,5 МПа, выход жидкого топлива будет иметь тенденцию к снижению. Если давление реакции составляет более 7 МПа, это считается экономически невыгодным из-за увеличения количества капитальных вложений в производственные мощности.
Если необходимо, жидкие фракции и FT смола, которые получают вышеописанной FT реакцией, могут подвергаться гидрорафинированию или гидрокрекингу любым подходящим способом таким образом, чтобы по дистилляционным характеристикам или составу соответствовать целям данного изобретения. Гидрорафинирование или гидрокрекинг могут выбираться в зависимости от целей, и настоящее изобретение не ограничивается в выборе либо одного либо обоих способов в такой степени, чтобы получать композицию дизельного топлива по настоящему изобретению.
Катализаторы, которые применяют для гидрорафинирования, обычно представляют собой катализаторы, которые содержат активный металл, нанесенный на пористую подложку, но настоящее изобретение не ограничивает выбор (таких катализаторов), пока достигается тот же эффект.
Пористая подложка предпочтительно представляет собой неорганический оксид. Конкретные примеры включают алюминий, титан, цирконий, бор, кремний, цеолит и подобные.
Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат, примеры которого включают цеолиты типов: фожазита, пентасила и морденита. Предпочтительными являются бета-цеолиты, цеолиты типа фожазита и морденита, и особенно предпочтительными являются Y- и бета-типы цеолитов. Цеолиты Y-типа предпочтительно являются сверхстабильными.
Предпочтительными активными металлами являются металлы следующих двух типов (активный металл A типа и активный металл B типа).
Активный металл A типа представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, выбранный из группы, состоящей из металлов Группы 8 Периодической таблицы. Предпочтительным является, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из Ru, Rh, Ir, Pd и Pt, и более предпочтительными являются Pd и/или Pt. Активный металл может представлять собой комбинации этих металлов, например Pt-Pd, Pt-Rh, Pt-Ru, Ir-Pd, Ir-Rh, Ir-Ru, Pt-Pd-Rh, Pt-Rh-Ru, Ir-Pd-Rh и Ir-Rh-Ru. Катализатор из благородных металлов, образованный из этих металлов, может применяться после предварительной восстановительной обработки в токе водорода. Обычно катализатор нагревают при температуре 200°C или выше в соответствии с заранее определенными способами, в циркулирующем газе, содержащем водород, таким образом, что активный металл катализатора восстанавливается и, таким образом, проявляет гидрирующую активность.
Активный металл типа B предпочтительно содержит, по меньшей мере, один тип металла, выбранный из группы, состоящей из металлов Групп 6A и 8 Периодической таблицы, желательно два или более типов металлов, содержащихся в них. Примеры этих металлов включают: Co-Mo, Ni-Mo, Ni-Co-Mo и Ni-W. Когда применяют катализатор из сульфида металла, образованный из этих металлов, металлы должны подвергаться предварительной сульфуризации.
В качестве источника металла могут применяться традиционные неорганические соли или комплексные соли. Способ нанесения представляет собой любой способ нанесения, который обычно применяют для катализаторов гидрирования, такой как способ пропитки и ионного обмена. Когда наносятся множество металлов, они могут наноситься одновременно с применением их смешанных растворов или последовательно с применением отдельных растворов, содержащих каждый металл. Раствор металла представляет собой водный раствор или раствор с применением органического растворителя.
Температура реакции, при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A, предпочтительно составляет 180°C или выше и 400°C или ниже, более предпочтительно, 200°C или выше и 370°C или ниже, более предпочтительно, 250°C или выше и 350°C или ниже, более предпочтительно, 280°C или выше и 350°C или ниже. Температура реакции выше 370°C не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции сильно снижается, приводя к увеличению побочной реакции, в которой жидкая фракция или FT смола крекируются в нафту. Температура реакции ниже 270°C также не является предпочтительной, поскольку спирты не удаляются и, таким образом, остаются в реакционной системе.
Температура реакции, при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа B, предпочтительно составляет 170°C или выше и 320°C или ниже, более предпочтительно, 175°C или выше и 300°C или ниже, более предпочтительно, 180°C или выше и 280°C или ниже. Температура реакции выше 320°C не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции сильно снижается, приводя к увеличению побочной реакции, в которой жидкая фракция или FT смола крекируются в нафту. Температура реакции ниже 170°C также не является предпочтительной, поскольку спирты не удаляются и, таким образом, остаются в реакционной системе.
Давление водорода, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A, предпочтительно составляет 0,5 МПа или более и 12 МПа или менее, более предпочтительно, 1,0 МПа или более и 5,0 МПа или менее. Хотя высокое давление водорода способствует реакции гидрирования, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
Давление водорода, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа B, предпочтительно составляет 2 МПа или более и 10 МПа или менее, более предпочтительно, 2,5 МПа или более и 8 МПа или менее, более предпочтительно, 3 МПа или более и 7 МПа или менее. Хотя высокое давление водорода способствует реакции гидрирования, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 0,1 ч или более и 10,0 ч или менее, более предпочтительно, 0,3 чили более и 3,5 ч или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 0,1 ч или более и 2 ч или менее, более предпочтительно, 0,2 ч или более и 1,5 ч или менее, более предпочтительно, 0,3 ч или более и 1,2 ч или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.
Отношение водород/нефтяное сырье, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 50 Nл/л или более и 1000 Nл/л или менее, более предпочтительно, 70 Nл/л или более и 800 Nл/л или менее. Хотя высокое отношение водород/нефтяное сырье способствует реакции, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
Отношение водород/нефтяное сырье, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 100 Nл/л или более и 800 Nл/л или менее, более предпочтительно, 120 Nл/л или более и 600 Nл/л или менее, более предпочтительно, 150 Nл/л или более и 500 Nл/л или менее. Хотя высокое отношение водород/нефтяное сырье способствует реакции, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
Катализаторы, которые применяют для гидрокрекинга, обычно представляют собой катализаторы, которые содержат активный гидрирующий металл, нанесенный на пористую подложку со свойствами твердой кислоты, но настоящее изобретение не ограничивает выбор (таких катализаторов), пока достигается тот же эффект.
Что касается подложки со свойствами твердой кислоты, существуют цеолиты аморфного и кристаллического типов. Конкретные примеры включают смеси оксидов кремния-алюминия, кремния-магния, кремния-циркония и кремния-титана, которые представляют собой цеолиты аморфного типа и цеолиты типа фожазита, бета, MFI и морденита; предпочтительными являются Y- и бета-тип цеолитов. Цеолиты Y-типа предпочтительно являются сверхстабильными.
Предпочтительными активными металлами являются металлы следующих двух типов (активный металл A типа и активный металл B типа).
Активный металл A типа представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, преимущественно выбранного из группы, состоящей из металлов Группы 6А и 8 Периодической таблицы. Предпочтительным является, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из Ni, Co, Mo, Pt, Pd и W. Катализатор из благородных металлов, полученный из этих металлов, может применяться после предварительной восстановительной обработки в токе водорода. Обычно катализатор нагревают при температуре 200°C или выше в соответствии с заранее определенными способами в циркулирующем газе, содержащем водород, таким образом, что активный металл катализатора восстанавливается и, таким образом, проявляет гидрирующую активность.
Активный металл типа В может представлять собой комбинацию этих металлов, например Pt-Pd, Co-Mo, Ni-Mo, Ni-W и Ni-Co-Mo. Когда применяют катализатор из сульфида металла, образованный из этих металлов, металлы должны подвергаться предварительной сульфуризации перед применением.
В качестве источника металла могут применяться традиционные неорганические соли или комплексные соли. Способ нанесения представляет собой любой способ нанесения, который обычно применяют для катализаторов гидрирования, такой как способ пропитки и ионного обмена. Когда наносятся множество металлов, они могут наноситься одновременно с применением их смешанных растворов или последовательно с применением отдельных растворов, содержащих каждый металл. Раствор металла представляет собой водный раствор или раствор с применением органического растворителя.
Температура реакции, при которой проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A и активного металла типа В, предпочтительно составляет 200°C или выше и 450°C или ниже, более предпочтительно, 250°C или выше и 430°C или ниже, более предпочтительно, 300°C или выше и 400°C или ниже. Температура реакции выше 450°C не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции сильно снижается, приводя к увеличению побочной реакции, в которой жидкая фракция или FT смола крекируются в нафту. Температура реакции ниже 200°C также не является предпочтительной, поскольку активность катализатора сильно снижается.
Давление водорода, при котором проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A и активного металла типа В, предпочтительно составляет 1 МПа или более и 20 МПа или менее, более предпочтительно, 4 МПа или более и 16 МПа или менее, более предпочтительно, 6 МПа или более и 13 МПа или менее. Хотя высокое давление водорода способствует реакции гидрирования, реакция крекинга будет протекать скорее медленно и, таким образом, будет требовать повышения температуры для регулирования протекания, что приведет к короткому периоду жизни катализатора. Следовательно, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 0,1 ч или более и 10,0 ч или менее, более предпочтительно, 0,3 чили более и 3,5 ч или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 0,1 ч или более и 2 ч или менее, более предпочтительно, 0,2 ч или более и 1,7 ч или менее, более предпочтительно, 0,3 ч или более и 1,5 ч или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.
Отношение водород/нефтяное сырье, при котором проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 50 Nл/л или более и 1000 Nл/л или менее, более предпочтительно, 70 Nл/л или более и 800 Nл/л или менее, более предпочтительно, 400 Nл/л или более и 1500 Nл/л или менее. Хотя высокое отношение водород/нефтяное сырье способствует реакции, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
Отношение водород/нефтяное сырье, при котором проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 150 Nл/л или более и 2000 Nл/л или менее, более предпочтительно, 300 Nл/л или более и 1700 Nл/л или менее, более предпочтительно, 400 Nл/л или более и 1500 Nл/л или менее. Хотя высокое отношение водород/нефтяное сырье способствует реакции, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.
Реактор гидрирования может быть любой структуры, и могут применять одну или множество реакционных колонн. Дополнительно водород может подаваться между множеством реакционных колонн. Реактор может иметь устройство для удаления сульфированного водорода и дистилляционную колонну для фракционной дистилляции гидрированных продуктов для получения требуемых фракций.
Реакционный режим реактора гидрирования может быть режимом с фиксированным слоем. Водород могут подавать к сырью противотоком или в параллельном режиме. В качестве альтернативы реакционный режим может представлять собой комбинацию режимов противотока и параллельного режима во множестве реакционных колонн. Режим подачи сырья обычно представляет собой режим нисходящего потока и предпочтительно представляет собой режим газожидкостного параллельного потока. Газообразный водород может подаваться в качестве охладителя в среднюю часть реактора с целью отведения реакционного тепла или увеличения парциального давления водорода. Смешанный газ, который применяют как сырье для FT синтетического масла, получают окислением соединения, содержащего углерод с применением кислорода, и/или воды, и/или монооксида углерода, и далее, при необходимости, с помощью воды сдвигают реакцию таким образом, чтобы получить заранее определенные концентрации водорода и монооксида углерода. Соединения, содержащие углерод, которые могут применяться в работе, обычно представляют собой газовые компоненты, состоящие из углеводородов, которые представляют собой газы при нормальных температурах, такие как природный газ, сжиженный нефтяной газ и метановый газ, нефтяной битум, биомасса, кокс, отходы, такие как строительные материалы и отбросы, ил, тяжелые нефтяные масла, которые трудно перерабатывать обычным способом, и смешанный газ, который получают обработкой нетрадиционных нефтяных ресурсов при повышенных температурах. Однако в настоящем изобретении не существует конкретного ограничения на сырье пока можно получать смешанный газ, содержащий в основном водород и монооксид углерода.
Вышеупомянутое базовое масло на нефтяной основе представляет собой углеводородное базовое масло, полученное обработкой сырой нефти. Примеры включают прямые базовые масла, которые получают на установке атмосферной дистилляции; вакуумные базовые масла, которые получают обработкой прямых тяжелых масел или остатков после установки атмосферной дистилляции на установке вакуумной дистилляции; каталитически крекированные и гидрокрекированные базовые масла, которые получают каталитическим крекингом или гидрокрекингом вакуумных тяжелых базовых масел и десульфированного топлива, и гидрорафинированые или гидросульфированные базовые масла, которые получают гидрорафинированием любого из этих нефтяных углеводородов. В качестве альтернативы как базовые масла по настоящему изобретению могут применяться другие базовые масла, отличные от сырой нефти, которые получают обработкой источников, на которые ссылаются как на нетрадиционные источники нефти, такие как нефтеносные сланцы, нефтеносный песок и смолы Ориноко, которые после подходящей обработки имеют свойства, эквивалентные вышеупомянутым базовым маслам.
Вышеупомянутое высоко гидрированное базовое масло на нефтяной основе представляет собой керосин или фракции дизельных топлив, которые получают гидрорафинированием и затем гидроочисткой заранее определенного сырья. Примеры сырья включают прямые керосиновые и дизельные топливные масла, полученные на установке атмосферной дистилляции сырой нефти; вакуумный керосин и дизельные топлива, полученные обработкой прямых тяжелых масел или остатков после установки атмосферной дистилляции, на установке вакуумной дистилляции; и гидрорафинированные и гидродесульфированные керосин или дизельные топлива, полученные гидроочисткой каталитически крекированного керосина и дизельного топлива, полученных гидроочисткой каталитически крекированного керосина и дизельных топлив, полученных каталитическим крекингом десульфированного или недесульфированного вакуумного керосина или дизельных топлив, вакуумного тяжелого дизельного топлива или десульфированного топливного масла.
-1
-1
-1
-1
Когда сырье представляет собой фракцию дизельного топлива, условия гидрорафинирования могут быть условиями, установленными при обычном применении установки гидросульфуризации при перегонке нефти. Обычно гидрорафинирование фракции дизельного топлива проводят в условиях, когда температура реакции составляет от 300 до 380°C, давление водорода составляет от 3 до 8 МПа, LHSV составляет от 0,3 до 2 ч и отношение водород/сырье составляет от 100 до 500 Nл/л. Когда сырье представляет собой фракцию керосина, условия гидроочистки могут быть условиями, установленными при обычном применении установки гидросульфуризации при перегонке нефти. Обычно гидрорафинирование фракции керосина проводят в условиях, когда температура реакции составляет от 220 до 350°C, давление водорода составляет от 1 до 6 МПа, LHSV составляет от 0,1 до 10 ч и отношение водород/сырье составляет от 10 до 300 Nл/л, более предпочтительны условия, когда температура реакции составляет от 250 до 340°C, давление водорода составляет от 2 до 5 МПа, LHSV составляет от 1 до 10 ч, и соотношение водород/сырье составляет от 30 до 200 Nл/л, более предпочттельны условия, когда температура реакции составляет от 270 до 330°C, давление водорода составляет от 2 до 4 МПа, LHSV составляет от 2 до 10 ч и отношение водород/сырье составляет от 50 до 200 Nл/л.
Более низкая температура реакции является предпочтительной для реакции гидрирования, но не является предпочтительной для реакции десульфирования. Более высокое давление водорода и отношение водород/сырье способствует реакциям десульфирования и гидрирования, но обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле. Хотя низкая LHSV является предпочтительной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически выгодной, поскольку требует слишком большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.
Катализатор, который применяют для гидроочистки, может представлять собой любой традиционный катализатор десульфирования. Предпочтительно, когда активный металл катализатора представляет собой металл Групп 6A и 8 Периодической таблицы. Примеры этих металлов включают Co-Mo, Ni-Mo, Co-W и Ni-W. Подложка может представлять собой пористый неорганический оксид, содержащий оксид алюминия в качестве основного компонента. Эти условия и катализатор конкретно не ограничиваются, пока удовлетворяются характеристики сырья.
Сырье, которое применяют по настоящему изобретению, получают вышеописанным способом гидрорафинирования, и предпочтительно содержание серы составляет 5 массовых ч/млн или более и 10 массовых ч/млн или менее, и точка кипения составляет 130°C или выше и 380°C или ниже. Сырье, обладающее содержанием серы и точкой кипения в данном интервале, может обеспечить легкое получение характеристик, определенных для следующего способа высокого гидрирования.
Базовое масло высокой очистки получают гидроочисткой вышеописанного гидрированного керосинового масла или дизельного топлива в качестве сырья в присутствии катализатора гидрирования.
-1
-1
-1
Условия высокого гидрирования представляют собой следующие условия: температура реакции от 170 до 320°C, давление водорода от 2 до 10 MПа, LHSV составляет от 0,1 до 2 ч и отношение водород/сырье от 100 до 800 Nл/л; предпочтительные условия: температура реакции от 175 до 300°C, давление водорода от 2,5 до 8 МПа, LHSV от 0,2 до 1,5 ч и отношение водород/сырье от 150 до 600 Nл/л; более предпочтительные условия: температура реакции от 180 до 280°C, давление водорода от 3 до 7 МПа, LHSV от 0,3 до 1,2 ч и отношение водород/сырье от 150 до 500 Nл/л. Более низкая температура реакции является предпочтительной для реакции гидрирования, но не является предпочтительной для реакции десульфирования. Более высокое давление водорода и отношение водород/сырье способствует реакциям десульфирования и гидрирования, но обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле. Хотя низкая LHSV является предпочтительной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически выгодной, поскольку требует слишком большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.
Установка для гидроочистки сырья, подвергающегося гидроочистке, может быть любой структуры, и могут применять один или комбинацию множества реакторов. Дополнительно водород может подаваться в пространство между множеством реакторов. Установка гидроочистки может включать систему газожидкостного разделения или устройство для удаления сульфированного водорода.
Реакцию гидрирования могут проводить в режиме с фиксированным слоем. Водород могут подавать к сырью противотоком или в параллельном режиме. В качестве альтернативы реакционный режим может представлять собой комбинацию режимов противотока и параллельного режима во множестве реакционных колонн. Режим подачи сырья обычно представляет собой режим нисходящего потока и предпочтительно представляет собой режим газожидкостного параллельного потока. Газообразный водород может подаваться в качестве охладителя в среднюю часть реактора с целью отведения реакционного тепла или увеличения парциального давления водорода.
Катализатор для гидроочистки содержит активный гидрирующий металл, нанесенный на пористую подложку. Эта пористая подложка может представлять собой неорганический оксид, такой как оксид алюминия. Примеры неорганических оксидов включают оксиды алюминия, титана, циркония, бора, кремния и цеолиты. В настоящем изобретении подложка обычно состоит из оксида алюминия и, по меньшей мере, еще одного оксида, выбранного из группы: оксида титана, циркония, бора, кремния и цеолитов. Не существует конкретного ограничения по применению способов получения подложки. Следовательно, может применяться любой способ, в котором применяют исходные материалы в форме золей или солей соединений, каждое из которых содержит любой из элементов. В качестве альтернативы подложка может быть получена образованием комплексного гидроксида или оксида, такого как оксид кремния-алюминия, кремния-циркония, алюминия-титана, кремния-титана и алюминия-бора, и затем прибавлением оксида алюминия на любой стадии в форме геля, гидроксида или подходящего раствора. Оксид алюминия может содержаться в пористой подложке в любом соотношении к другим оксидам. Однако соотношение оксида алюминия предпочтительно составляет 90 весовых процентов или менее, более предпочтительно, 60 весовых процентов или менее, и более предпочтительно, 40 весовых процентов или менее, по отношению к массе пористой подложки.
Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат. Примеры цеолитов кристаллической структуры включают фожазит, пентасил и морденит. Эти цеолиты могут быть сверхстабилизированными специфической гидротермической обработкой и/или кислотной обработкой цеолитами или цеолитами, имеющими установленное содержание оксида алюминия. Предпочтительными являются фожазит, цеолиты бета-типа и типа морденита, и особенно предпочтительными являются цеолиты Y- и бета-типов. Цеолиты Y-типа предпочтительно являются сверхстабилизированными. Сверхстабилизированный цеолит имеет микропористую структуру, характерную для него, так называемые микропоры 20 Å или менее и также вновь образующиеся поры в интервале от 20 до 100 Å. Гидротермическую обработку проводят в известных условиях.
Активный металл катализатора гидрообработки представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, выбранный из группы, состоящей из металлов Группы 8 Периодической таблицы. Предпочтительным является, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из Ru, Rh, Ir, Pd и Pt, и более предпочтительными являются Pd и/или Pt. Эти металлы могут применяться в комбинации, например Pt-Pd, Pt-Rh, Pt-Ru, Ir-Pd, Ir-Rh, Ir-Ru, Pt-Pd-Rh, Pt-Rh-Ru, Ir-Pd-Rh и Ir-Rh-Ru. В качестве источников этих металлов могут применяться традиционные неорганические соли или комплексные соли. Способ нанесения представляет собой любой способ нанесения, который обычно применяют для катализаторов гидрирования, такой как способ пропитки и ионного обмена. Когда наносятся множество металлов, они могут наноситься одновременно с применением их смешанных растворов или последовательно с применением отдельных растворов, содержащих каждый металл. Раствор металла представляет собой водный раствор или раствор с применением органического растворителя.
Металл(ы) могут наноситься на пористую подложку после окончания всех стадий приготовления пористой подложки. В качестве альтернативы металл(ы) могут наноситься на пористую подложку в форме подходящих оксидов, комплексных оксидов или цеолитов, полученных на промежуточной стадии получения пористой подложки, и затем может происходить получение геля, или концентрирование при нагревании, или замешивание.
Не существует конкретного ограничения по количеству наносимого активного металла(ов). Однако количество составляет от 0,1 до 10 весовых процентов, предпочтительно от 0,15 до 5 весовых процентов, и более предпочтительно, от 0,2 до 3 весовых процентов по отношению к массе катализатора.
Катализатор предпочтительно применяют после его предварительной восстановительной обработки в потоке водорода. В целом, активный металл(ы) подвергают нагреванию при 200°C или выше в соответствии с установленным способом, в циркулирующем газе, содержащем водород, и с восстановлением, что приводит к проявлению каталитической активности катализатора.
Обработанные масла животного и растительного происхождения, цитируемые выше, представляют собой базовые масла, состоящие из углеводородов, полученных применением химических способов, которые применяют для получения вышеописанных нефтяных базовых масел, к маслам или жирам животного или растительного происхождения, или полученных из материалов животного или растительного происхождения. Более конкретно, обработанные масла животного и растительного происхождения представляют собой углеводородсодержащие смешанные базовые масла, полученные взаимодействием животных или растительных жиров и их производных, применяемых в качестве сырья, с катализатором гидрокрекинга, содержащим, по меньшей мере, один или более металлов, выбранных из металлов Групп 6A и 8 Периодической таблицы, и неорганический оксид с кислотными свойствами, под давлением водорода. Сырье из обработанного масла животного или растительного происхождения обязательно представляет собой животный или растительный жир или его производные. Примеры животных или растительных жиров или их производных, которые применяются в работе, включают: натуральные и искусственно произведенные или полученные животные или растительные жиры и производные жиров растительного или животного происхождения. Примеры исходных материалов животных жиров и масел включают: говяжье сало, молочный жир (масло), свиное сало, баранье сало, китовый жир, рыбий жир и печеночный жир. Примеры исходных материалов для растительных жиров и масел включают: семена и другие части кокосовой пальмы, пальмового дерева, оливы, сафлора, рапса (цветы рапса), рисовые отруби, подсолнечник, семена хлопка, кукурузу, соевые бобы, кунжут и лен. Другие жиры и масла, отличные от этих материалов, также могут применяться в настоящем изобретении. Сырье может быть твердым или жидким, но предпочтительно производится из растительных жиров и масел из-за легкой обработки, абсорбирующей способности к диоксиду углерода и высокой производительности. В качестве альтернативы в качестве сырья могут применяться отработанные масла, которые получают при применении этих животных и растительных масел в домашнем хозяйстве, промышленности и приготовлении пищи после удаления из масел остаточных веществ.
3
7
5
11
7
15
9
19
11
23
13
27
15
31
17
35
17
33
17
31
17
29
17
32
Примеры типичных составляющих жирнокислотной части глицеридных соединений, содержащихся в этом сырье, включают: жирные кислоты, так называемые насыщенные жирные кислоты, не имеющие ненасыщенных связей в молекулах, такие как бутановая кислота (CHCOOH), капроновая кислота (CHCOOH), каприловая кислота (CHCOOH), каприновая кислота (CHCOOH), лауриновая кислота (CHCOOH), миристиновая кислота (CHCOOH), пальмитиновая кислота (CHCOOH), стеариновая кислота (CHCOOH), и так называемые ненасыщенные жирные кислоты, имеющие одну или более ненасыщенных связей в молекулах, такие как олеиновая кислота (CHCOOH), линолевая кислота (CHCOOH), линоленовая кислота (CHCOOH) и рицинолеиновая кислота (CH(OH)COOH). В целом, углеводородные части этих жирных кислот, содержащиеся в соединениях, существующих в природе, обычно имеют прямую (неразветвленную) цепь. Однако жирные кислоты могут иметь структуры с боковыми цепями, то есть изомерами, пока удовлетворяются требования, определенные настоящим изобретением. Пока удовлетворяются требования, определенные настоящим изобретением, ненасыщенная жирная кислота может представлять собой любую кислоту из тех, которые обычно существуют в природе, и тех, которые имеют ненасыщенную связь в молекуле, положение которой определяется способом химического синтеза.
Вышеупомянутые типы сырья (животные и растительные жиры и их производные) содержат одну или более из этих жирных кислот, которые варьируются в зависимости от исходных материалов. Например, кокосовое масло содержит относительно большое количество насыщенных жирных кислот, таких как лауриновая кислота и миристиновая кислота, хотя соевые бобы содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот, таких как олеиновая кислота и линолевая кислота.
Сырье содержит фракцию, точка кипения которой предпочтительно составляет 250°C или выше, более предпочтительно, фракцию с температурой кипения 300°C или выше и более предпочтительно, фракцию с температурой кипения 360°C или выше. Если сырье не содержит фракцию с температурой кипения 230°C или выше, выход жидкого продукта уменьшается из-за увеличения образования газа в процессе производства, что, вероятно, приводит к снижению цикла жизни диоксида углерода.
В качестве альтернативы обработанное масло животного или растительного происхождения может представлять собой смесь животного или растительного жира и его производных с нефтяной углеводородной фракцией. В этом случае содержание нефтяной углеводородной фракции составляет предпочтительно от 10 до 99 объемных процентов, более предпочтительно, от 30 до 99 объемных процентов и более предпочтительно, от 60 до 98 объемных процентов по отношению к общему объему сырья. Если содержание опускается ниже нижней границы, может возникнуть необходимость в устройстве для удаления воды, образующейся в качестве побочного продукта. Если содержание превышает верхнюю границу, это является нежелательным, поскольку приводит к уменьшению цикла жизни диоксида углерода.
-1
-1
-1
-1
-1
Предпочтительными условиями гидрокрекинга сырья в процессе гидрообработки являются следующие условия: давление водорода от 6 до 20 МПа, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) от 0,1 до 1,5 ч и отношение водород/сырье от 200 до 2000 Nл/л, более предпочтительно, когда давление водорода составляет от 8 до 17 МПа, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) от 0,2 до 1,1 ч и отношение водород/сырье от 300 до 1800 Nл/л, более предпочтительно, когда давление водорода составляет от 10 до 16 МПа, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) от 0,3 до 0,9 ч и отношение водород/сырье от 350 до 1600 Nл/л. Каждое из условия представляет собой фактор, оказывающий влияние на активность реакции. Например, если давление водорода и отношение водород/сырье ниже нижней границы, реактивность имеет тенденцию к снижению и активность имеет тенденцию быстро снижаться. Если давление водорода и отношение водород/сырье превышает верхнюю границу, требуются огромные производственные затраты на компрессор. Низкая часовая объемная скорость жидкости является более благоприятной для реакций. Однако, если часовая объемная скорость жидкости ниже 0,1 ч, требуются огромные производственные затраты на создание реактора очень большого объема. Если часовая объемная скорость жидкости превышает 1,5 ч, реакция имеет тенденцию протекать неудовлетворительно.
Композиция дизельного топлива по настоящему изобретению представляет собой топливо для дизельных двигателей с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, снабженных наддувом и EGR и обязательно содержит FT синтетическое базовое масло для получения характеристик, описанных ниже.
Композиция дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно применяется для дизельных двигателей с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, снабженных наддувом и EGR. Можно применять композицию дизельного топлива для дизельного двигателя с геометрическим коэффициентом сжатия 16 и менее, снабженного наддувом и EGR. Однако применение композиции дизельного топлива для таких двигателей не является предпочтительным из-за целей настоящего изобретения, то есть эффект снижения нагрузки на окружающую среду не будет наблюдаться.
Геометрический коэффициент сжатия представляет собой коэффициент сжатия, рассчитанный из физических свойств двигателя. В целом, это обозначает величину, полученную делением внутреннего объема цилиндра A, определенного, когда поршень находится в самом низком положении, к внутреннему объему цилиндра B, определенному, когда поршень находится в самом высоком положении, величины многочисленных дизельных двигателей обычно находятся в интервале от 12 до 22. В современном дизельном двигателе с электронным управлением реальный коэффициент сжатия может меняться с помощью впускного и выпускного клапанов или контролем давления наддува. Однако в настоящем изобретении область применения изобретения ограничивается как область, определяемая геометрическим коэффициентом сжатия, рассматривающим влияние реального коэффициента сжатия.
Дизельные двигатели, для которых будет применяться композиция дизельного топлива по настоящему изобретению, обязательно снабжены наддувом или устройством EGR (рециркуляции выхлопных газов). Эти устройства применяют для улучшения свойств выхлопных газов, потребление топлива и мощности. При сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды эти устройства, в частности, часто применяют для контроля воспламенения, и композиция дизельного топлива по настоящему изобретению разработана с учетом того, что она будет применяться для этих целей.
Настоящее изобретение не устанавливает никаких конкретных ограничений на другие спецификации, применения или среду применения дизельного двигателя, для которого применяют данную композицию дизельного топлива.
То есть настоящее изобретение обеспечивает композицию дизельного топлива для применения в дизельном двигателе с геометрическим коэффициентом сжатия более чем 16, снабженного компрессором наддува и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше.
В качестве альтернативы композиция по настоящему изобретению представляет собой композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 1 (далее цитируемую как «композиция дизельного топлива (№ 1)»), помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и менее 10 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракций в общем объеме фракций составляет 40 объемных процентов или более и 98 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракций в общем объеме фракций составляет 1 объемный процент или более и 59 объемных процентов или менее.
Стандарт дизельного топлива JIS № 1 представляет собой стандарт, удовлетворяющий требованиям для "Type № 1", определенного в JIS K 2204 "Дизельное топливо".
Композиция по настоящему изобретению представляет собой композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации JIS № 2 (далее цитируемую как «композиция дизельного топлива (№ 2)»), помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 10 объемных процентов или более и менее чем 20 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 30 объемных процентов или более и 89 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 60 объемных процентов или менее.
Стандарт дизельного топлива JIS № 2 представляет собой стандарт, удовлетворяющий требованиям для "Type № 2", определенного в JIS K 2204 "Дизельное топливо".
Композиция по настоящему изобретению представляет собой композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации JIS № 3 (далее цитируемую как «композиция дизельного топлива (№ 3)»), помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 20 объемных процентов или более и менее чем 40 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 30 объемных процентов или более и 78 объемных процентов или менее; и
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 50 объемных процентов или менее.
Стандарт дизельного топлива JIS № 3 представляет собой стандарт, удовлетворяющий требованиям для "Type № 3", определенного в JIS K 2204 "Дизельное топливо".
Композиция по настоящему изобретению представляет собой композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации JIS Special № 3 (далее цитируемую как «композиция дизельного топлива (Special № 3)»), помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 350°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:
(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 40 объемных процентов или более и менее чем 70 объемных процентов;
(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 20 объемных процентов или более и 59 объемных процентов или менее; и.
(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 30 объемных процентов или менее.
Стандарт дизельного топлива JIS Special № 3 представляет собой стандарт, удовлетворяющий требованиям для "Type special № 3", определенного в JIS K 2204 "Дизельное топливо".
Содержание серы в композиции дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно составляет 5 массовых ч/млн или менее, предпочтительно 3 массовых ч/млн или менее, более предпочтительно, 1 массовых ч/млн или менее, с целью снижения количества ядовитых веществ, выделяемых двигателем, и улучшения характеристик системы постобработки выхлопных газов. Содержание серы по настоящему изобретению обозначает массовое содержание компонентов серы по отношению к общей массе композиции дизельного топлива, измеренное в соответствии с JIS K 2541 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение содержания серы".
2
Содержание кислорода в композициях дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно составляет 100 массовых ч/млн или менее, предпочтительно 80 массовых ч/млн или менее, более предпочтительно, 60 массовых ч/млн или менее, с целью улучшения устойчивости к окислению. Содержание кислорода измеряют традиционным устройством для элементного анализа. Например, содержание кислорода измеряют превращением образца в CO или далее в CO на платине на углероде, измерением количества кислорода с помощью термокондуктометрического детектора.
Модуль объемной упругости композиции дизельного топлива обязательно составляет 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее. Обычно при применении высокого давления к компрессионной среде, такой как дизельное топливо, среда сжимается в зависимости от температуры и давления окружающей среды, и ее плотность (объем к объемному расходу) изменяется. Этот модуль сжатия определяют как модуль объемной упругости (единица: МПа). При впрыскивании дизельного топлива модуль объемной упругости изменяется с постоянной скоростью в зависимости от температуры и давления окружающей среды, так же как и физические свойства и состав топлива. Следовательно, для системы впрыска со свойствами, при которых впрыск происходит при высоком давлении с высокой степенью точности, которая контролируется электронным топливным насосом высокого давления, предпочтительно применять топливо, которое является стабильным в численном значении объемного модуля упругости, для поддержания объема впрыска или скорости, определенной для системы. Следовательно, объемный модуль упругости композиции дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно составляет 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, предпочтительно 1270 МПа или более и 1420 МПа или менее, более предпочтительно, 1300 МПа или более и 1400 МПа или менее.
Объемный модуль упругости не относится к показателям, которые могут определяться каким-либо одним физическим свойством топлива или композиции, и может определяться только с учетом влияния множества физических свойств и композиций. Таким образом, с технической точки зрения разумным считается рассмотрение модуля объемной упругости в качестве одного из свойств топлива, которые определяют с учетом других физических свойств и композиций.
Хотя не существует официально установленных способов определения объемного модуля упругости, краткое описание может быть дано со ссылкой на Фиг. 1, приложенную к работе. Топливо, для которого проводят измерение, помещают в контейнер постоянного объема, произведенный из материала со структурой, которая дает возможность демонстрировать то, что изменения объема в самом контейнере, которые происходят в зависимости от окружающих температуры и давления, значительно меньше, чем изменения объема топлива, которые происходят из-за тех же изменений в окружающей среде. Затем контейнер заполняют только топливом, для которого проводят измерения. В контейнер помещают фиксирующий объем поршень, изготовленный из материала со структурой, которая дает возможность демонстрировать то, что изменения объема в самом поршне, которые происходят в зависимости от окружающих температуры и давления, значительно меньше, чем изменения объема топлива, которые происходят из-за тех же изменений в окружающей среде, таким образом, чтобы изменять объем контейнера. Топливо, которое измеряют, сжимают в соответствии со свойствами его модуля сжатия, и в результате изменяется давление в контейнере. Затем давление измеряют и рассчитывают объемный модуль упругости.
Более детальное описание будет дано в способе измерения объемного модуля упругости композиции дизельного топлива.
Фиг. 1 схематически представляет структурное изображение, иллюстрирующее пример устройства для измерения объемного модуля упругости. На фиг. 1 клапан питания 2 расположен на верхней поверхности контейнера фиксированного объема 1 и связан с внутренней частью (контейнера) и вытяжным вентилем 3, связанным с клапаном питания 2 в определенном положении. Кроме этого на боковой и нижней частях контейнера 1 расположены температурный сенсор 4, сенсор давления 5 и поршень 6, соответственно связанные с внутренней частью (контейнера). Контейнер 1 и поршень 6 каждый изготовлены из материала со структурой, при которой изменения объема контейнера и поршня значительно меньше, чем изменения объема топлива, которые происходят из-за изменений окружающей температуры и давления в заранее определенных рамках.
При применении устройства, показанного на фиг. 1, измеряемая композиция дизельного топлива 100 подается через клапан питания 2 в контейнер до заполнения. Далее объем контейнера изменяют при помощи поршня. Затем топливо сжимают в соответствии со свойствами его модуля сжатия, и в результате внутреннее давление в контейнере 1 изменяется. Температуру и давление в процессе этого сжатия измеряют при помощи сенсора температуры 4 и сенсора давления 5 соответственно. На основании измеренных величин рассчитывают модуль объемной упругости.
Цветность по Сейболту композиций дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно составляет + 22 или более, предпочтительно +25 или более, более предпочтительно +27 или более с целью удаления соединений, снижающих устойчивость к окислению. Применяемую в изобретении цветность по Сейболту измеряют в соответствии с JIS K 2580 "Нефтепродукт - Способ измерения цветности - способ измерения цветности по Сейболту".
Композиция дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно имеет такую смазывающую способность, что диаметр HFRR пятна изнашивания (WS1.4) составляет 400 мкм или менее. Если смазочная способность является слишком низкой, композиция будет вызывать в дизельных двигателях, снабженных впрыскивающими насосами распределительного типа, в частности, возрастание вращающего момента и износ каждой части наноса при работающем двигателе, вероятно, приводя не только к ухудшению свойств выхлопных газов, но также к поломке самого двигателя. В топливных насосах высокого давления с электронным управлением, обеспечивающих впрыск под высоким давлением, также вероятно будет протекать изнашивание подвижных частей. Следовательно, что касается смазывающей способности, диаметр пятна изнашивания HFRR (WS1.4) композиции дизельного топлива по изобретению обязательно составляет 400 мкм или менее, предпочтительно 380 мкм или менее, более предпочтительно, 360 мкм или менее.
Смазывающая способность, то есть диаметр HFRR пятна изнашивания (WS1.4), которая применяется в работе, обозначает смазывающую способность, измеренную в соответствии с JPI-5S-50-98 "Дизельное топливо - Способ определения смазывающей способности", описанный в JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products, опубликованной Japan Petroleum Inst.
В композиции дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно ограничивается соотношение компонентов каждой фракции и их цетановое число. То есть настоящее изобретение делает возможным получение композиций дизельного топлива, каждая из которых удовлетворяет стандартам градации дизельного топлива: JIS № 1, JIS № 2, JIS № 3 и JIS Special № 3 соответственно, путем регулирования конкретных фракций композиции дизельного топлива по соотношениям конкретных компонентов. Роль каждой фракции и ограничений, налагаемых в изобретении, будет установлена ниже.
Предполагают, что композицию дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению будут применять в течение летнего сезона, и композиция будет иметь плохую легкость повторного пуска при высокой температуре, если будет содержать слишком много легкой фракции (фракция с дистилляционными характеристиками ниже 200°C). Однако композиция будет иметь плохие испарительные характеристики, если не будет содержать легкую фракцию в достаточном количестве. Кроме этого, если легкая фракция, которая, вероятно, будет испаряться, имеет слишком высокое цетановое число, композиция будет вызывать непреднамеренное самовоспламенение при старте до достаточного смешивания с воздухом, что приведет к невозможности достижения сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако, если цетановое число является слишком низким, самовоспламенение будет сильно запаздывать.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число фракции с дистилляционными характеристиками ниже чем 200°C составляло 20 или более и менее 40 и соотношение компонентов фракции составляло 1 объемный процент или более или менее 10 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число фракции предпочтительно составляет 21 или более и 39 или менее, более предпочтительно, составляет 22 или более и 38 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 2 объемных процента или более и 9,5 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 3 объемных процента или более и 9 объемных процентов или менее к общему объему фракции. Композиция дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению в основном содержит среднюю фракцию (фракцию с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C или выше и ниже чем 280°C). То есть необходимо ограничить количество легкой фракции для сдерживания ухудшения легкости повторного пуска при высокой температуре, как описано выше, и также ограничить количество средней фракции до подходящего количества таким образом, чтобы поддержать испарительные характеристики. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции слегка выше, чтобы обеспечить хорошее самовоспламенение, поскольку среднюю фракцию в основном включают в воспламенение.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции, необходимо, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C и выше и ниже 280°C составляло 30 или выше и менее 60 и соотношение компонентов средней фракции составляло 40 объемных процентов или более и менее 98 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 31 или более и 59 или менее, более предпочтительно, составляет 32 или более и 58 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 42 объемных процента или более и 97 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 45 объемных процентов или более и 95 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционной характеристикой 280°C или выше) композиции дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению имеет большую теплотворную способность к объему и таким образом важна для улучшения мощности и потребления топлива. Однако эта фракция, вероятно, будет приводить к образованию копоти, если сопутствующие условия сгорания (температура, давление и соотношение с воздухом) являются неподходящими. Необходимо определить соотношение смешивания тяжелой фракции, которое обеспечивает равновесие вышеописанных легкой и средней фракций. Тяжелая фракция требует достаточного времени для смешивания с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения и, таким образом, не может смешиваться в большом количестве. Следовательно, тяжелая фракция должна иметь отличные свойства самовоспламенения.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 280°C и выше составляло 50 или выше и соотношение компонентов тяжелой фракции составляло 1 объемный процент или более и 59 объемных процентов или менее к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или более, более предпочтительно, составляет 54 или более. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 5 объемных процентов или более и 55 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 10 объемных процентов или более и 50 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 15 объемных процентов или более и 45 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Предполагают, что композицию дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению будут применять в течение зимнего сезона и композиция будет иметь понижение в теплотворной способности и, таким образом, будет иметь плохое потребления топлива, если будет содержать слишком много легкой фракции (фракция с дистилляционными характеристиками ниже 200°C). Однако композиция будет иметь плохие испарительные характеристики, если не будет содержать легкую фракцию в достаточном количестве. Кроме этого, если легкая фракция, которая, вероятно, будет испаряться, имеет слишком высокое цетановое число, композиция будет вызывать непреднамеренное самовоспламенение при старте до достаточного смешивания с воздухом, что приведет к невозможности достижения сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако, если цетановое число является слишком низким, самовоспламенение будет сильно запаздывать.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции, необходимо, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными характеристиками ниже 200°C и составляло 20 или более и менее 40 и соотношение компонентов фракции составляло 10 объемных процентов или более и менее 20 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число фракции предпочтительно составляет 21 или более и 39 или менее, более предпочтительно, составляет 22 или более и 38 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 11 объемных процентов или более и 19,5 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 12 объемных процентов или более и 19 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Композиция дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению в основном содержит среднюю фракцию (фракцию с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C или выше и ниже чем 280°C). То есть необходимо ограничить количество легкой фракции для сдерживания ухудшения потребления топлива, как описано выше, и также ограничить количество средней фракции до подходящего количества таким образом, чтобы поддержать испарительные характеристики. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции слегка выше, чтобы обеспечить хорошее самовоспламенение, поскольку среднюю фракцию в основном включают в воспламенение.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C и выше и ниже 280°C составляло 30 или выше и менее 60 и соотношение компонентов средней фракции составляло 30 объемных процентов или более или менее 89 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 31 или более и 59 или менее, более предпочтительно, составляет 32 или более и 58 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 32 объемных процента или более и 85 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 35 объемных процентов или более и 80 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционной характеристикой 280°C или выше) композиции дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению имеет большую теплотворную способность к объему и, таким образом, важна для улучшения мощности и потребления топлива. Однако эта фракция, вероятно, будет приводить к образованию копоти, если сопутствующие условия сгорания (температура, давление и соотношение с воздухом) являются неподходящими. Предполагают, что композицию дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению будут применять в течение зимнего сезона, и если композиция будет содержать слишком много тяжелой фракции, возможно ухудшение низкотемпературной текучести. Необходимо определить соотношение смешивания тяжелой фракции, которое обеспечивает равновесие вышеописанных легкой и средней фракций. Тяжелая фракция требует достаточного времени для смешивания с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения и, таким образом, не может смешиваться в большом количестве. Следовательно, тяжелая фракция должна иметь отличные свойства самовоспламенения.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 280°C и выше составляло 50 или выше и соотношение компонентов тяжелой фракции составляло 1 объемный процент или более и 60 объемных процентов или менее к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или более, более предпочтительно, составляет 54 или более. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 5 объемных процентов или более и 55 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 10 объемных процентов или более и 50 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 15 объемных процентов или более и 45 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Предполагают, что композицию дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению будут применять в течение зимнего сезона и композиция будет иметь понижение в теплотворной способности и, таким образом, будет иметь плохое потребления топлива, если будет содержать слишком много легкой фракции (фракция с дистилляционными характеристиками ниже 200°C). Однако композиция будет иметь плохие испарительные характеристики, если не будет содержать легкую фракцию в достаточном количестве. Кроме этого, если легкая фракция, которая, вероятно, будет испаряться, имеет слишком высокое цетановое число, композиция будет вызывать непреднамеренное самовоспламенение при старте до достаточного смешивания с воздухом, что приведет к невозможности достижения сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако, если цетановое число является слишком низким, самовоспламенение будет сильно запаздывать.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число фракции с дистилляционными характеристиками ниже 200°C и составляло 20 или более и менее 40 и соотношение компонентов фракции составляло 20 объемных процентов или более и менее 40 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число фракции предпочтительно составляет 21 или более и 39 или менее, более предпочтительно, составляет 22 или более и 38 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 21 объемный процент или более и 39,5 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 22 объемных процента или более и 39 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Композиция дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению в основном содержит среднюю фракцию (фракцию с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C или выше и ниже, чем 280°C). То есть необходимо ограничить количество легкой фракции для сдерживания ухудшения потребления топлива, как описано выше, и также ограничить количество средней фракции до подходящего количества таким образом, чтобы поддержать испарительные характеристики. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции слегка выше, чтобы обеспечить хорошее самовоспламенение, поскольку среднюю фракцию в основном включают в воспламенение.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C и выше и ниже 280°C составляло 30 или выше и менее 60 и соотношение компонентов средней фракции составляло 30 объемных процентов или более и менее 78 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 31 или более и 59 или менее, более предпочтительно, составляет 32 или более и 58 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 32 объемных процента или более и 75 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 35 объемных процентов или более и 70 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционной характеристикой 280°C или выше) композиции дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению имеет большую теплотворную способность к объему и, таким образом, важна для улучшения мощности и потребления топлива. Однако эта фракция, вероятно, будет приводить к образованию копоти, если сопутствующие условия сгорания (температура, давление и соотношение с воздухом) являются неподходящими. Предполагают, что композицию дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению будут применять в течение зимнего сезона, и если композиция будет содержать слишком много тяжелой фракции, возможно ухудшение низкотемпературной текучести. Необходимо определить соотношение смешивания тяжелой фракции, которое обеспечивает равновесие вышеописанных легкой и средней фракций. Тяжелая фракция требует достаточного времени для смешивания с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения и, таким образом, не может смешиваться в большом количестве. Следовательно, тяжелая фракция должна иметь отличные свойства самовоспламенения.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 280°C и выше составляло 50 или выше и соотношение компонентов тяжелой фракции составляло 1 объемный процент или более и 50 объемных процентов или менее к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или более, более предпочтительно, составляет 54 или более. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 2 объемных процента или более и 47 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 3 объемных процента или более и 45 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 5 объемных процентов или более и 40 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Предполагают, что композицию дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению будут применять в течение зимнего сезона и композиция будет иметь понижение в теплотворной способности и, таким образом, будет иметь плохое потребления топлива, если будет содержать слишком много легкой фракции (фракция с дистилляционными характеристиками ниже 200°C). Однако композиция будет иметь плохие испарительные характеристики, если не будет содержать легкую фракцию в достаточном количестве. Кроме этого, если легкая фракция, которая, вероятно, будет испаряться, имеет слишком высокое цетановое число, композиция будет вызывать непреднамеренное самовоспламенение при старте до достаточного смешивания с воздухом, что приведет к невозможности достижения сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако, если цетановое число является слишком низким, самовоспламенение будет сильно запаздывать.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число фракции с дистилляционными характеристиками ниже 200°C составляло 20 или более и менее 40 и соотношение компонентов фракции составляло 40 объемных процентов или более и менее 70 объемных процентов к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число фракции предпочтительно составляет 21 или более и 39 или менее, более предпочтительно, составляет 22 или более и 38 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 41 объемный процент или более и 69,5 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 42 объемных процента или более и 69 объемных процентов или менее к общему объему фракции.
Композиция дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению, в основном, содержит среднюю фракцию (фракцию с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C или выше и ниже чем 280°C). То есть необходимо ограничить количество легкой фракции для сдерживания ухудшения потребления топлива, как описано выше, и также ограничить количество средней фракции до подходящего количества таким образом, чтобы поддержать испарительные характеристики. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции слегка выше, чтобы обеспечить хорошее самовоспламенение, поскольку среднюю фракцию в основном включают в воспламенение.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 200°C и выше и ниже 280°C составляло 30 или выше и менее 60 и соотношение компонентов средней фракции составляло 20 объемных процентов или более и 59 объемных процентов или менее к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 31 или более и 59 или менее, более предпочтительно, составляет 32 или более и 58 или менее. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 22 объемных процента или более и 57 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 25 объемных процентов или более и 55 объемных процентов или менее, к общему объему фракции.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционной характеристикой 280°C или выше) композиции дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению имеет большую теплотворную способность к объему и, таким образом, важна для улучшения мощности и потребления топлива. Однако эта фракция, вероятно, будет приводить к образованию копоти, если сопутствующие условия сгорания (температура, давление и соотношение с воздухом) являются неподходящими. Предполагают, что композицию дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению будут применять в течение зимнего сезона, и если композиция будет содержать слишком много тяжелой фракции, возможно ухудшение низкотемпературной текучести. Необходимо определить соотношение смешивания тяжелой фракции, которое обеспечивает равновесие вышеописанных легкой и средней фракций. Тяжелая фракция требует достаточного времени для смешивания с воздухом, поскольку имеет медленную скорость испарения и таким образом не может смешиваться в большом количестве. Следовательно, тяжелая фракция должна иметь отличные свойства самовоспламенения.
В результате разнообразного изучения ввиду вышеизложенной тенденции необходимо, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными характеристиками в интервале от 280°C и выше составляло 50 или выше и соотношение компонентов тяжелой фракции составляло 1 объемный процент или более и 30 объемных процентов или менее к общему объему фракции в композиции. Кроме этого, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или более, более предпочтительно, составляет 54 или более. Соотношение компонентов фракции предпочтительно составляет 1,5 объемных процентов или более и 28 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 2 объемных процента или более и 26 объемных процентов или менее, к общему объему фракции.
Соотношение компонентов каждой фракции и ее цетановое число могут быть измерены следующими двумя типами способов, в которых:
(1) композицию дизельного топлива разделяют на фракции по начальным точкам кипения: до 200°C, от 200°C до 280°C и от 280°C до конечной точки, с применением дистилляционной установки с относительно высокой точностью, при этом точность дистилляции составляет ±1°C по отношению к требуемой температуре и соотношение остаточного масла составляет 1 объемный процент, и измеряют соотношение компонентов каждой фракции и ее цетановое число; и
(2) базовые масла, которые должны вмешиваться, перегоняют в каждую фракцию, предварительно применяя вышеупомянутую установку, и измеряют соотношение компонентов и цетановое число каждой фракции.
Дистилляционные характеристики измеряют в соответствии с JIS K 2254 "Нефтепродукты - Определение дистилляционных характеристик ", цетановые числа измеряют в соответствии с "7. Способ определения цетанового числа", описанный в JIS K 2280 "Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса".
Что касается дистилляционных характеристик, композиция дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению обязательно имеет вышеописанные характеристики в каждой фракции: начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже, и 90% температура дистилляции составляет 360° C или ниже, что является одним из JIS № 1 стандартов дизельного топлива.
Если 90% температура дистилляции превышает 360°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, 90% температура дистилляции предпочтительно составляет 355°C или ниже, более предпочтительно, 350°C или ниже, более предпочтительно, 345°C или ниже. Не существует конкретных ограничений на нижний лимит 90% температуры дистилляции. Однако, если 90% температура дистилляции является слишком низкой, это будет вызывать ухудшение расхода топлива или снижение мощности двигателя. Следовательно, нижний лимит 90% температуры дистилляции предпочтительно составляет 240°C или выше, более предпочтительно, 250°C или выше, более предпочтительно, 260°C или выше, более предпочтительно, 270°C или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°C или выше. Если начальная точка кипения ниже 140°C, мощность двигателя и легкость повторного запуска при высокой температуре будут иметь тенденцию к сильному снижению и ухудшению. Следовательно, начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°C или выше, более предпочтительно, 150°C или выше. Конечная точка обязательно составляет 380°C или ниже. Если конечная точка превышает 380°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, конечная точка предпочтительно составляет 375°C или ниже, более предпочтительно, 370°C или ниже.
Не существует конкретных ограничений на 10% температуру дистилляции. Однако нижний лимит предпочтительно составляет 160°C или выше, более предпочтительно, 170°C или выше, более предпочтительно, 180°C или выше с целью подавления снижения мощности двигателя и ухудшения легкости повторного запуска при высокой температуре. Верхний лимит предпочтительно составляет 250°C или ниже, более предпочтительно, 245°C или ниже, более предпочтительно, 230°C или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопных газов.
Что касается дистилляционных характеристик, композиция дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению обязательно имеет вышеописанные характеристики в каждой фракции: начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже, и 90% температура дистилляции составляет 350° C или ниже, что является одним из JIS № 2 стандартов дизельного топлива.
Если 90% температура дистилляции превышает 350°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, 90% температура дистилляции предпочтительно составляет 345°C или ниже, более предпочтительно, 340°C или ниже, более предпочтительно, 335°C или ниже. Не существует конкретных ограничений на нижний лимит 90% температуры дистилляции. Однако, если 90% температура дистилляции является слишком низкой, это будет вызывать ухудшение расхода топлива или снижение мощности двигателя. Следовательно, нижний лимит 90% температуры дистилляции предпочтительно составляет 240°C или выше, более предпочтительно, 250°C или выше, более предпочтительно, 260°C или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°C или выше. Если начальная точка кипения ниже 140°C, мощность двигателя и легкость повторного запуска при высокой температуре будут иметь тенденцию к сильному снижению и ухудшению. Следовательно, начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°C или выше, более предпочтительно, 150°C или выше. Конечная точка обязательно составляет 360°C или ниже. Если конечная точка превышает 360°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, конечная точка предпочтительно составляет 368°C или ниже, более предпочтительно, 366°C или ниже.
Не существует конкретных ограничений на 10% температуру дистилляции. Однако нижний лимит предпочтительно составляет 160°C или выше, более предпочтительно, 170°C или выше, более предпочтительно, 180°C или выше с целью подавления снижения мощности двигателя и ухудшения легкости при повторном включении при высокой температуре. Верхний лимит предпочтительно составляет 250°C или ниже, более предпочтительно, 245°C или ниже, более предпочтительно, 230°C или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопных газов.
Что касается дистилляционных характеристик, композиция дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению обязательно имеет вышеописанные характеристики в каждой фракции: начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже, и 90% температура дистилляции составляет 350° C или ниже, что является одним из JIS № 3 стандартов дизельного топлива.
Если 90% температура дистилляции превышает 350°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, 90% температура дистилляции предпочтительно составляет 345°C или ниже, более предпочтительно, 340°C или ниже, более предпочтительно, 335°C или ниже. Не существует конкретных ограничений на нижний лимит 90% температуры дистилляции. Однако, если 90% температура дистилляции является слишком низкой, это будет вызывать ухудшение расхода топлива или снижение мощности двигателя. Следовательно, нижний лимит 90% температуры дистилляции предпочтительно составляет 240°C или выше, более предпочтительно, 250°C или выше, более предпочтительно, 260°C или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°C или выше. Если начальная точка кипения ниже 140°C, мощность двигателя и легкость повторного запуска при высокой температуре будут иметь тенденцию к сильному снижению и ухудшению. Следовательно, начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°C или выше, более предпочтительно, 150°C или выше. Конечная точка обязательно составляет 360°C или ниже. Если конечная точка превышает 360°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, конечная точка предпочтительно составляет 358°C или ниже, более предпочтительно, 356°C или ниже.
Не существует конкретных ограничений на 10% температуру дистилляции. Однако нижний лимит предпочтительно составляет 160°C или выше, более предпочтительно, 170°C или выше, более предпочтительно, 180°C или выше, с целью подавления снижения мощности двигателя и ухудшения легкости повторного запуска при высокой температуре. Верхний лимит предпочтительно составляет 250°C или ниже, более предпочтительно, 245°C или ниже, более предпочтительно, 230°C или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопных газов.
Что касается дистилляционных характеристик, композиция дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению обязательно имеет вышеописанные характеристики в каждой фракции: начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 350°C или ниже, и 90% температура дистилляции составляет 330° C или ниже, что является одним из JIS Special № 3 стандартов дизельного топлива.
Если 90% температура дистилляции превышает 330°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, 90% температура дистилляции предпочтительно составляет 325°C или ниже, более предпочтительно, 315°C или ниже. Не существует конкретных ограничений на нижний лимит 90% температуры дистилляции. Однако, если 90% температура дистилляции является слишком низкой, это будет вызывать ухудшение расхода топлива или снижение мощности двигателя. Следовательно, нижний лимит 90% температуры дистилляции предпочтительно составляет 240°C или выше, более предпочтительно, 250°C или выше, более предпочтительно, 260°C или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°C или выше. Если начальная точка кипения ниже 140°C, мощность двигателя и легкость повторного запуска при высокой температуре будут иметь тенденцию к сильному снижению и ухудшению. Следовательно, начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°C или выше, более предпочтительно, 150°C или выше. Конечная точка обязательно составляет 350°C или ниже. Если конечная точка превышает 350°C, вероятно, будет иметь место увеличение эмиссии PM или тонкодисперсных включений. Следовательно, конечная точка предпочтительно составляет 348°C или ниже, более предпочтительно, 346°C или ниже.
Не существует конкретных ограничений на 10% температуру дистилляции. Однако нижний лимит предпочтительно составляет 160°C или выше, более предпочтительно, 170°C или выше, более предпочтительно, 180°C или выше, с целью подавления снижения мощности двигателя и ухудшения легкости при повторном включении при высокой температуре. Верхний лимит предпочтительно составляет 250°C или ниже, более предпочтительно, 245°C или ниже, более предпочтительно, 230°C или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопных газов.
Начальная точка кипения, 10% температура дистилляции, 90% температура дистилляции и конечная точка, которые применяют в работе, обозначают величины, измеренные в соответствии с JIS K 2254 "Нефтепродукты - Определение дистилляционных характеристик".
Цетановый индекс композиции дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 1, который составляет 50 или более. Если цетановый индекс ниже 50, вероятно, что концентрации PM, альдегидов и NOx будут увеличиваться. В силу тех же причин цетановый индекс предпочтительно составляет 52 или более, более предпочтительно, 55 или более. Не существует конкретного ограничения на верхний лимит цетанового индекса. Однако, если цетановый индекс превышает 75, будет увеличиваться выделение копоти в процессе ускорения транспортного средства.
Следовательно, цетановый индекс предпочтительно составляет 75 или менее, более предпочтительно, 74 или менее, более предпочтительно, 73 или менее. Цетановые индексы композиций дизельного топлива (№ 2), (№ 3) и (Special № 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяют стандартам дизельного топлива JIS № 2, № 3 и Special № 3 соответственно, каждый из которых составляет 45 или более. Если цетановый индекс ниже 45, вероятно повышение концентраций PM, альдегидов и NOx. По тем же причинам цетановый индекс предпочтительно составляет 47 или более, более предпочтительно, 50 или более. Не существует конкретных ограничений на верхний лимит цетанового индекса. Однако, если цетановое число больше 75, будет увеличиваться выделение копоти в процессе ускорения транспортного средства. Следовательно, цетановый индекс предпочтительно составляет 75 или менее, более предпочтительно, 74 или менее, более предпочтительно, 73 или менее.
Цетановый индекс, применяемый в изобретении, обозначает величину, рассчитанную в соответствии с "8.4 способ расчета цетанового индекса с применением уравнений переменных", описанный в JIS K 2280 "Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса". Цетановый индекс, определенный стандартом JIS, обычно применяют для дизельных топлив, не содержащих улучшителя цетанового числа.
Однако в настоящем изобретении "8.4 способ расчета цетанового индекса с применением уравнений переменных" применяют к дизельному топливу, содержащему улучшитель цетанового числа, и величина, полученная таким образом, также определяется как цетановый индекс.
Не существует конкретных ограничений по цетановому числу композиций дизельных топлив по настоящему изобретению, пока удовлетворяются описанные выше характеристики каждой фракции. Однако цетановое число предпочтительно составляет 30 или более, более предпочтительно, 35 или более, более предпочтительно, 40 или более с целью снижения детонации в процессе дизельного сгорания и снижения выделения NOx, PM и альдегидов в выхлопной газ. С целью снижения черного дыма в выхлопном газе цетановый индекс предпочтительно составляет 70 или ниже, более предпочтительно, 68 или ниже, более предпочтительно, 66 или ниже. Цетановое число, которое применяется в изобретении, обозначает цетановое число, измеренное в соответствии с "7. Способ определения цетанового числа", описанного в JIS K 2280 "Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса".
Температуры вспышки композиций дизельного топлива (№ 1) и (№ 2) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяют стандартам дизельных топлив JIS № 1 и № 2 соответственно, оба из которых составляют 50°C или выше. Температура вспышки ниже 50°C не является предпочтительной из соображений безопасности. Следовательно, предпочтительная температура вспышки составляет 52°C или выше, более предпочтительно, 54°C или выше.
Температуры вспышки композиций дизельного топлива (№ 3) и (Special № 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяют стандартам дизельных топлив JIS № 3 и Special № 3 соответственно, оба из которых составляют 45°C или выше. Температура вспышки ниже 45°C не является предпочтительно из соображений безопасности. Следовательно, предпочтительная температура вспышки составляет 47°C или выше, более предпочтительно, 50°C или выше.
Температура вспышки, которую применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2265 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение температуры вспышки.
Температура предельной фильтруемости композиции дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 1, который составляет -1°C или ниже. Температура предельной фильтруемости предпочтительно составляет -3°C или ниже, более предпочтительно, -5°C или ниже с целью предотвращения закупорки предвключенного фильтра дизельного автомобиля и поддержания характеристик впрыска топливного насоса высокого давления с электронным управлением.
Температура предельной фильтруемости композиции дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 2, который составляет -5°C или ниже. Температура предельной фильтруемости предпочтительно составляет -7°C или ниже, более предпочтительно, -10°C или ниже с целью предотвращения закупорки предвключенного фильтра дизельного автомобиля и поддержания характеристик впрыска топливного насоса высокого давления с электронным управлением.
Температура предельной фильтруемости композиции дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 3, который составляет -12°C или ниже. Температура предельной фильтруемости предпочтительно составляет -13°C или ниже, более предпочтительно, -15°C или ниже с целью предотвращения закупорки предвключенного фильтра дизельного автомобиля и поддержания характеристик впрыска топливного насоса высокого давления с электронным управлением.
Температура предельной фильтруемости композиции дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS Special № 3, который составляет -19°C или ниже. Температура предельной фильтруемости предпочтительно составляет -22°C или ниже, более предпочтительно, -25°C или ниже с целью предотвращения закупорки предвключенного фильтра дизельного автомобиля и поддержания характеристик впрыска топливного насоса высокого давления с электронным управлением.
Температура предельной фильтруемости, которую применяют в работе, обозначает температуру предельной фильтруемости, измеренную в соответствии с JIS K 2288 "Дизельное топливо - Определение температуры предельной фильтруемости на холодном фильтре".
Температура застывания композиции дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 1, который составляет -2,5°C или ниже. Кроме этого, с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением температура застывания предпочтительно составляет -5°C или ниже, предпочтительно -7,5°C или ниже.
Температура застывания композиции дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 2, который составляет -7,5°C или ниже. Кроме этого, с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением температура застывания предпочтительно составляет -10°C или ниже, предпочтительно -12,5°C или ниже.
Температура застывания композиции дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 3, который составляет -20°C или ниже. Кроме этого, с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением температура застывания предпочтительно составляет -22,5°C или ниже, предпочтительно -25°C или ниже.
Температура застывания композиции дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS Special № 3, который составляет -30°C или ниже. Кроме этого, с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением температура застывания предпочтительно составляет -32,5°C или ниже, предпочтительно -35°C или ниже.
Температура застывания, которая применяется в изобретении, обозначает температуру застывания, измеренную в соответствии с JIS K 2269 "Способ определения температуры застывания и температуры помутнения сырой нефти и нефтепродуктов".
2
2
2
2
2
2
2
Кинематическая вязкость при 30°C композиции дизельного топлива (№ 1) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 1, который составляет 2,7 мм/с или выше, предпочтительно 2,75 мм/с или выше, более предпочтительно, 2,8 мм/с или выше. Если кинематическая вязкость ниже чем 2,7 мм/с, трудно регулировать впрыск топлива со стороны топливного насоса высокого давления, и смазывающая способность в каждой части топливного насоса высокого давления, установленного в двигателе, будет уменьшаться. Не существует конкретного ограничения по верхней границе кинематической вязкости при 30°C. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,8 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,5 мм/с или ниже с целью предотвращения увеличения концентраций NOx и PM в выхлопных газах, которое приводит к дестабилизации системы впрыска топлива из-за увеличения сопротивления в этом месте.
2
2
2
2
2
2
2
Кинематическая вязкость при 30°C композиции дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 2, который составляет 2,5 мм/с или выше, предпочтительно 2,55 мм/с или выше, более предпочтительно, 2,6 мм/с или выше. Если кинематическая вязкость ниже чем 2,5 мм/с, трудно регулировать впрыск топлива со стороны топливного насоса высокого давления, и смазывающая способность в каждой части топливного насоса высокого давления, установленного в двигателе, будет уменьшаться. Не существует конкретного ограничения по верхней границе кинематической вязкости при 30°C. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,8 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,5 мм/с или ниже с целью предотвращения увеличения концентраций NOx и PM в выхлопных газах, которое приводит к дестабилизации системы впрыска топлива из-за увеличения сопротивления в этом месте.
2
2
2
2
2
2
2
Кинематическая вязкость при 30°C композиции дизельного топлива (№ 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS № 3, который составляет 2,0 мм/с или выше, предпочтительно 2,05 мм/с или выше, более предпочтительно, 2,1 мм/с или выше. Если кинематическая вязкость ниже чем 2,0 мм/с, трудно регулировать впрыск топлива со стороны топливного насоса высокого давления и смазывающая способность в каждой части топливного насоса высокого давления, установленного в двигателе, будет уменьшаться. Не существует конкретного ограничения по верхней границе кинематической вязкости при 30°C. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,8 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,5 мм/с или ниже с целью предотвращения увеличения концентраций NOx и PM в выхлопных газах, которое приводит к дестабилизации системы впрыска топлива из-за увеличения сопротивления в этом месте.
2
2
2
2
2
2
2
Кинематическая вязкость при 30°C композиции дизельного топлива (Special № 3) по настоящему изобретению обязательно удовлетворяет стандарту дизельного топлива JIS Special № 3, который составляет 1,7 мм/с или выше, предпочтительно 1,75 мм/с или выше, более предпочтительно, 1,8 мм/с или выше. Если кинематическая вязкость ниже чем 1,7 мм/с, трудно регулировать впрыск топлива со стороны топливного насоса высокого давления и смазывающая способность в каждой части топливного насоса высокого давления, установленного в двигателе, будет уменьшаться. Не существует конкретного ограничения по верхней границе кинематической вязкости при 30°C. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,8 мм/с или ниже, более предпочтительно, 4,5 мм/с или ниже с целью предотвращения увеличения концентраций NOx и PM в выхлопных газах, которое приводит к дестабилизации системы впрыска топлива из-за увеличения сопротивления в этом месте.
Кинематическая вязкость, которая применяется в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2283 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение кинематической вязкости и расчет индекса вязкости из кинематической вязкости".
Углеродистый остаток 10% кубового остатка композиций дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно составляет 0,1 массовый процент или менее, который удовлетворяет стандартам дизельного топлива JIS № 1, № 2, № 3 и Special № 3. Кроме этого, углеродистый остаток предпочтительно составляет 0,08 массовых процентов или менее, более предпочтительно, 0,05 массовых процентов или менее, с целью уменьшения (количества) тонкодисперсных частиц, поддержания системы постобработки выхлопных газов, установленной в двигателе, и предотвращения засорения фильтра осадком.
Углеродистый остаток 10% кубового остатка, который применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2270 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение углеродистого остатка".
Перекисное число композиции дизельного топлива по настоящему изобретению после ускоренного испытания на окисляемость (тест на устойчивость к окислению) предпочтительно составляет 50 массовых ч/млн или менее, более предпочтительно, 40 массовых ч/млн или менее, 30 массовых ч/млн или менее из соображений стабильности при хранении и совместимости частей. Перекисное число после ускоренного испытания на окисляемость, которое применяют в данном изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JPI-5S-46-96, описанном в JPI Standard. Измерение перекисного числа после ускоренного испытания на окисляемость проводят при температуре 95°C при пропускании кислорода в течение 16 часов в соответствии с ASTM D2274-94. При необходимости композиции дизельных топлив по настоящему изобретению могут смешиваться с присадками, такими как антиоксиданты или дезактиваторы металлов, с целью снижения перекисного числа.
Содержание ароматики композиций дизельного топлива по настоящему изобретению предпочтительно составляет 15 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 14 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 13 объемных процентов или менее, более предпочтительно, 12 объемных процентов или менее. Когда композиции имеют содержание ароматики 15 объемных процентов или менее, они могут предотвращать образование PM, обеспечивать экологически безопасные свойства даже в процессе дизельного сгорания и сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды и полностью отвечать требованиям, определенным в настоящем изобретении. Содержание ароматики, которое применяют в настоящем изобретении, обозначает объемный процент (объемный %) содержания ароматического компонента, измеренный в соответствии с JPI-5S-49-97 "Нефтехимические продукты - Определение типов углеводородов - Высокоэффективная жидкостная хроматография", описанном в JPI Standard и Manuals Testing Method for Petroleum Products, опубликованный в Japan Petroleum Inst.
Не существует конкретного ограничения по содержанию нафтена в композициях дизельного топлива по настоящему изобретению. Однако содержание нафтена предпочтительно составляет 50 массовых процентов или менее, более предпочтительно, 45 массовых процентов или менее, более предпочтительно, 40 массовых процентов или менее. Когда композиции дизельного топлива имеют содержание ароматики 50 массовых процентов или менее, они могут предотвращать образование PM, обеспечивать экологически безопасные свойства даже в процессе дизельного сгорания и сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды и полностью отвечать требованиям, определенным в настоящем изобретении. Содержание нафтена, которое применяют в изобретении, обозначает объемный процент (объемный %) содержания нафтена, измеренный в соответствии с ASTM D2425 "Стандартный способ масс-спектрометрического определения для типов углеводородов в средних фракциях".
Не существует конкретных ограничений содержания нормальных парафинов (нормальных парафиновых компонентов) в композициях дизельного топлива по настоящему изобретению. Содержание нормальных парафинов предпочтительно составляет 20 массовых процентов или более, более предпочтительно, 22 массовых процентов или более, более предпочтительно, 25 массовых процентов или более с целью достижения более легкой управляемости воспламенения при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Содержание нормальных парафинов составляет величину, измеренную с применением GC-FID, где колонка представляет собой капиллярную колонку с метилсиликоном (ULTRA ALLOY-1), длина колонки составляет 30 м, газ-носитель представляет собой гелий, и детектор представляет собой пламенно-ионизационный детектор (FID). Применяют следующие условия разделения: скорость потока газа-носителя составляет 1,0 мл/мин, коэффициент распределения составляет 1:79, температура впрыска образца составляет 360°C, колонку нагревают от 140°C до 355°C (8°C/мин), и температура детектора составляет 360°C.
3
3
3
3
3
3
Не существует конкретных ограничений по плотности композиций дизельного топлива при 15°C по настоящему изобретению. Плотность при 15°C предпочтительно составляет 760 кг/мили выше, более предпочтительно, 765 кг/мили выше, и более предпочтительно, 770 кг/мили выше с целью поддержания теплотворной способности. Плотность предпочтительно составляет 840 кг/см или ниже, более предпочтительно, 835 кг/см или ниже, и более предпочтительно, 830 кг/см или ниже с целью уменьшения выделения NOx и PM. Плотность, которую применяют в изобретении, обозначает плотность, измеренную в соответствии с JIS K 2249 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение плотности и таблицы измерений нефти на основе справочной температуры (15°C)".
Не существует конкретных ограничений по точке помутнения композиции (№ 1) по настоящему изобретению. Однако точка помутнения предпочтительно составляет -1°C или ниже, более предпочтительно, -3°C или ниже, более предпочтительно, -5°C или ниже с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением.
Не существует конкретного ограничения по точке помутнения композиции дизельного топлива (№ 2) по настоящему изобретению. Однако точка помутнения предпочтительно составляет -3°C или ниже, более предпочтительно, -4°C или ниже, более предпочтительно, -5°C или ниже с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением.
Не существует конкретных ограничений по точке помутнения композиции (№ 3) по настоящему изобретению. Однако точка помутнения предпочтительно составляет -10°C или ниже, более предпочтительно, -11°C или ниже, более предпочтительно, -12°C или ниже, с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением.
Не существует конкретных ограничений по точке помутнения композиции (Special № 3) по настоящему изобретению. Однако точка помутнения предпочтительно составляет -15°C или ниже, более предпочтительно, -16°C или ниже, более предпочтительно, -17°C или ниже с целью обеспечения легкости пуска при низкой температуре или дорожных качеств автомобиля и поддержания характеристик впрыска в топливном насосе высокого давления с электронным управлением.
Точка помутнения, которую применяют в изобретении, обозначает температуру потери текучести, измеренную в соответствии JIS K 2269 "Способ определения температуры потери текучести и точки помутнения сырой нефти и нефтепродуктов".
Не существует конкретного ограничения по содержанию воды в композициях дизельного топлива по настоящему изобретению. Однако содержание воды предпочтительно составляет 100 объемных ч/млн, более предпочтительно, 50 объемных ч/млн, более предпочтительно, 20 объемных ч/млн с целью предотвращения замерзания композиции и корродирования внутренней части двигателя. Содержание воды, которое применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2275 "Нефть и нефтепродукты - Определение содержания воды - Потенциометрический способ Карла Фишера".
Содержание нерастворимого остатка композиции дизельного топлива по настоящему изобретению после определения устойчивости к окислению предпочтительно составляет 2,0 мг/100 мл или менее, более предпочтительно, 1,5 мг/100 мл или менее, более предпочтительно, 1,0 мг/100 мл или менее и более предпочтительно, 0,5 мг/100 мл или менее из соображений стабильности при хранении. Определение устойчивости к окислению, которое применяют в изобретении, проводят при температуре 95°C с пропусканием кислорода в течение 16 часов в соответствии с ASTM D2274-94. Содержание нерастворимого остатка после определения устойчивости к окислению, которое применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с вышеупомянутым определением устойчивости к окислению.
При необходимости композиции дизельных топлив по настоящему изобретению могут смешиваться с присадками, такими как: улучшители текучести на холоде, улучшители маслянистости, улучшители цетанового числа и детергенты, в подходящих количествах.
Композиции дизельных топлив по настоящему изобретению могут смешиваться с улучшителями текучести на холоде с целью предотвращения засорения фильтра автомобиля с дизельным двигателем. Количество улучшителей текучести на холоде составляет 200 мг/л или более и 1000 мг/л или менее, более предпочтительно 300 мг/л или более и 800 мг/л или менее в единицах концентрации активного компонента.
Не существует конкретного ограничения для улучшителей текучести на холоде, следовательно, может применяться один или более типов улучшителей текучести на холоде, включая сополимеры этиленненасыщенных сложных эфиров, такие как сополимеры этилен-винил ацетата; алкенил сукцинамиды; линейные соединения, такие как сложные эфиры полиэтиленгликоля дибегеновой кислоты; полярные азотные соединения, содержащие реакционные продукты кислот, таких как фталевая кислота, этилендиаминтетрауксусная кислота и нитрилуксусная кислота или ее ангидрид, и гидрокарбил-замещенные амины; и гребенчатые полимеры, содержащие алкилфумарат- или алкилитаконат-незамещенные сложноэфирные сополимеры. В качестве альтернативы, улучшители текучести на холоде могут быть одного или двух типов, выбранных из сополимеров этилен и метилен метакрилата, сополимеров этилен и α-олефина, хлорированных метилен-винилацетатных сополимеров, сополимеров алкиловых сложных эфиров ненасыщенных карбоновых кислот, эфиров, синтезированных из азотсодержащих соединений, имеющих гидроксильную группу и насыщенных жирных кислот и солей сложных эфиров, сложноэфирных и амидных производных, синтезированных из многоатомных спиртов и насыщенных жирных кислот, сложных эфиров, синтезированных из полиоксиалкилен гликоля и насыщенной жирной кислоты, сложных эфиров, синтезированных из алкиленоксидных аддуктов многоатомных спиртов или их неполных сложных эфиров и насыщенных жирных кислот, хлорированных парафин/нафталиновых конденсатов, алкенил сукцинамидов и аминовых солей сульфобензойных кислот. Среди этих улучшителей текучести на холоде предпочтительными являются присадки этилен-винилацетных сополимеров, поскольку они могут применяться для различных целей. Поскольку коммерчески доступные продукты, которые применяют как улучшители текучести на холоде, часто доступны в форме, в которой активные компоненты, обеспечивающие низкотемпературную текучесть (активные компоненты), растворены в подходящем растворителе, вышеупомянутое количество улучшителя текучести на холоде обозначает количество активных коммерчески доступных продуктов, которые прибавляют к композициям дизельного топлива по настоящему изобретению.
Не существует конкретных ограничений по прибавлению улучшителей маслянистости в композиции дизельного топлива по настоящему изобретению, пока смазывающие свойства полученной композиции попадают в вышеописанный предпочтительный интервал. Однако улучшители маслянистости предпочтительно прибавляют с целью предотвращения износа топливного насоса высокого давления. Количество улучшителя маслянистости предпочтительно составляет 20 мг/л или более и 200 мг/л или менее, более предпочтительно, 50 мг/л или более и 180 мг/л или менее в единицах концентрации активного компонента. Когда улучшитель маслянистости смешивают в количестве, которое находится в этих границах, улучшитель маслянистости может эффективно проявлять его эффективность. Например, в дизельном двигателе, снабженном впрыскивающим насосом распределительного типа, улучшитель маслянистости может предотвращать увеличение вращающего момента и может снижать износ каждой части насоса в процессе работы двигателя.
Не существует конкретного ограничения по типу улучшителя маслянистости, который может, следовательно, быть одного или многих типов и выбираться из улучшителей маслянистости на основе карбоновых кислот, сложных эфиров, спиртов и фенола. Среди этих улучшителей маслянистости предпочтительными являются улучшители маслянистости на основе карбоновых кислот и сложных эфиров. Улучшители маслянистости на основе карбоновых кислот могут быть на основе линолевой кислоты, олеиновой кислоты, салициловой кислоты, пальмитиновой кислоты, миристиновой кислоты или гексадеценовой кислоты или смеси двух или более карбоновых кислот. Примеры улучшителей маслянистости на основе сложных эфиров включают в качестве сложных эфиров сложные эфиры карбоновых кислот и глицерина. Карбоновые кислоты, образующие сложные эфиры карбоновых кислот, могут быть одного или более типов. Конкретные примеры карбоновых кислот включают линолевую кислоту, олеиновую кислоту, салициловую кислоту, пальмитиновую кислоту, миристиновую кислоту или гексадеценовую кислоту.
При необходимости композиции дизельного топлива по настоящему изобретению могут смешиваться с улучшителем цетанового числа в подходящем количестве для улучшения цетановых чисел композиций.
Улучшитель цетанового числа может быть любым из разнообразных соединений, известных как улучшители цетанового числа дизельного топлива. Примеры таких улучшителей цетанового числа включают нитратные сложные эфиры и органические пероксиды. Эти улучшители цетанового числа могут применяться индивидуально или в комбинации. Предпочтительными для применения в настоящем изобретении являются нитратные сложные эфиры. Примеры нитратных сложных эфиров включают различные нитраты, такие как 2-хлорэтил нитрат, 2-этоксиэтил нитрат, изопропил нитрат, бутил нитрат, первичный амил нитрат, вторичный амил нитрат, изоамил нитрат, первичный гексил нитрат, вторичный гексил нитрат, н-гептил нитрат, н-октил нитрат, 2-этилгексил нитрат, циклогексил нитрат и этиленгликоль динитрат. Особенно предпочтительными являются алкил нитраты, имеющие 6-8 атомов углерода.
Содержание улучшителя цетанового числа предпочтительно составляет 500 мг/л или более, более предпочтительно, 600 мг/л или более, более предпочтительно, 700 мг/л или более, более предпочтительно, 800 мг/л или более, наиболее предпочтительно, 900 мг/л или более. Если содержание улучшителя цетанового числа составляет менее 500 мг/л, эффект улучшения цетанового числа может не достигаться в подходящей степени, приводя к тому, что PM, альдегиды и NOx в выхлопных газах от дизельного двигателя не будут снижаться в подходящей степени. Не существует конкретных ограничений по верхней границе содержания улучшителя цетанового числа. Однако верхний лимит предпочтительно составляет 1400 мг/л или менее, более предпочтительно, 1250 мг/л или менее, более предпочтительно, 1100 мг/л или менее и наиболее предпочтительно, 1000 мг/л или менее по отношению к общей массе композиции дизельного топлива.
Улучшитель цетанового числа может быть одним из улучшителей, синтезированных в соответствии с традиционными способами, или коммерчески доступным продуктом. Такие продукты под названием улучшителей цетанового числа доступны в виде, где активный компонент, обеспечивающий улучшение цетанового числа (то есть сам улучшитель цетанового числа) растворен в подходящем растворителе. В случае, когда композицию дизельного топлива по настоящему изобретению приготавливают с применением любого из этих коммерчески доступных продуктов, содержание эффективного компонента предпочтительно находится в вышеописанном интервале.
При необходимости в композицию дизельного топлива по настоящему изобретению могут прибавлять детергенты. Не существует конкретных ограничений по детергентам. Примеры детергентов включают бензольные диспергаторы, например имидные соединения; алкенил сукцинимиды, такие как полибутенил сукцинимид, синтезированный из полибутенил янтарного ангидрида и этиленполиаминов; сложные эфиры янтарной кислоты, такие как полибутениловый сложный эфир янтарной кислоты, синтезированный из многоатомных спиртов, таких как пентаэритритол, и полибутенила янтарного ангидрида; сополимеризованные полимеры, такие как сополимеры диалкиламиноэтил метакрилатов, полиэтиленгликоль метакрилатов или винилпирролидона и алкилметакрилатов; продукты реакции карбоновых кислот и аминов. Среди них предпочтительными являются алкенил сукцинимиды и продукты реакции карбоновых кислот и аминов. Эти детергенты могут применяться индивидуально или в комбинации. Когда применяют алкенил сукцинимид, алкенил сукцинимид, имеющий молекулярный вес от 1000 до 3000, может применяться индивидуально, алкенил сукцинимид, имеющий молекулярный вес от 700 до 2000, и алкенил сукцинимид, имеющий молекулярный вес от 10000 до 20000, могут применяться в комбинации. Карбоновые кислоты, составляющие продукты реакции карбоновых кислот и аминов, могут быть одного или более типов. Конкретные примеры карбоновых кислот включают жирные кислоты, имеющие от 12 до 24 атомов углерода, и ароматические карбоновые кислоты, имеющие от 7 до 24 атомов углерода. Примеры жирных кислот, имеющих от 12 до 24 атомов углерода, включают, но не ограничиваются линолевой кислотой, олеиновой кислотой, пальмитиновой кислотой и миристиновой кислотой. Примеры ароматических карбоновых кислот, имеющих от 7 до 24 атомов углерода, включают, но не ограничиваются бензойной кислотой и салициловой кислотой. Амины, составляющие продукты реакции карбоновых кислот и аминов, могут быть одного или более типов. Типичные примеры аминов, применяемых в изобретении, включают, но не ограничиваются олеиновыми аминами. Также могут применяться различные амины.
Не существует конкретных ограничений по количеству прибавляемого детергента. Однако предпочтительное количество составляет 30 мг/л или более, более предпочтительно, 60 мг/л или более, и более предпочтительно, 80 мг/л или более по отношению к общей массе композиции дизельного топлива, поскольку детергент может проявлять эффект предотвращения засорения форсунки топливного инжектора. Этот эффект может не быть достигнут, если количество детергента составляет менее 30 мг/л. С другой стороны, если прибавляют слишком большое количество детергента, не удается получить сбалансированного с количеством эффекта. Следовательно, предпочтительное количество детергента составляет 300 мг/л или менее и более предпочтительно, 180 мг/л или менее, поскольку детергент может увеличивать количества NOx, PM и альдегидов в выхлопных газах дизельного двигателя. Традиционные продукты под названием детергентов доступны в форме, в которой активный компонент, проявляющий детергентность, растворен в подходящем растворителе. В случае, когда композицию дизельного топлива по настоящему изобретению приготавливают с применением таких продуктов, содержание эффективного компонента предпочтительно находится в вышеописанном интервале.
Для того чтобы дополнительно улучшить свойства композиций дизельного топлива по настоящему изобретению, индивидуально или в комбинации могут применяться другие известные топливные присадки (называемые в изобретении "другими присадками" для упрощения). Примеры таких других присадок включают антиоксиданты на основе фенола и аминов; дезактиваторы металлов, такие как салицилиденовые производные; антикоррозионные агенты, такие как алифатические амины и алкенильные сложные эфиры янтарной кислоты; антистатики, такие как анионные, катионные и амфотерные поверхностно-активные агенты; колорирующие агенты, такие как азо-красители; пеноуничтожающие реагенты на основе силикона и противообледенительные агенты, такие как 2-метоксиэтанол, изопропиловый спирт и полигликолевые простые эфиры.
Количества других присадок могут выбираться произвольно. Однако количество каждой из других присадок предпочтительно составляет 0,5 массовых процентов или менее, более предпочтительно, 0,2 массовых процентов или менее по отношению к общей массе композиции.
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением применение композиции дизельного топлива, полученной вышеописанным способом с соблюдением требований для фракций, может обеспечивать высококачественные дизельные топлива, имеющие как отличные практические свойства в условиях летнего и зимнего сезонов, так и свойства безопасности для окружающей среды, которые могут применяться при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Таких свойств и характеристик было трудно добиться с применением традиционных топливных композиций.
Применимость в промышленности
Композиции дизельных топлив по настоящему изобретению могут соответствующим образом применяться в качестве композиций для дизельного сгорания и для сгорания с компрессионным воспламенением гомогенной среды в условиях летнего и зимнего сезонов.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет описано более детально посредством следующих примеров и сравнительных примеров, которые не должны рассматриваться как ограничивающие область притязаний настоящего изобретения.
Характеристики композиций дизельного топлива измеряют следующими способами. Соотношение компонентов и их цетановые числа измеряют после смешивания и перегонки базовых масел.
Плотность, которую применяют в изобретении, обозначает плотность, измеренную в соответствии с JIS K 2249 "Сырая нефть и нефтепродукты - определение плотности и таблицы измерений нефти на основе справочной температуры (15°C)".
Кинематическая вязкость, которую применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2283 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение кинематической вязкости и расчет индекса вязкости из кинематической вязкости".
Температура вспышки, которую применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2265 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение температуры вспышки”.
Содержание серы (содержание компонентов серы), которое применяют в изобретении, обозначает массовое содержание компонентов серы по отношению к общей массе композиции дизельного топлива, измеренное в соответствии с JIS K 2541 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение содержания серы".
2
Содержание кислорода (содержание кислородных компонентов), которое применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную с помощью термокондуктометрического детектора после превращения образца в CO или, в качестве альтернативы, далее в CO на платине на углероде.
Все дистилляционные характеристики, которые применяют в изобретении, измеряют в соответствии с JIS K 2254 "Нефтепродукты - Определение дистилляционных характеристик". E200-Eibp, E280-E200 и Eep-E280 обозначают количество (объемный %) фракции, которая перегоняется между начальной точкой кипения и 200°C, количество (объемный %) фракции, которая перегоняется между 200°C и 280°C, и количество (объемный %) фракции, которая перегоняется между 280°C и конечной точкой.
Содержание нормальных парафиновых компонентов, которое применяют в изобретении, обозначает величину (мас.%), измеренную с применением вышеописанного способа ГХ-ПИД (GC-FID).
Содержание ароматики, которое применяют в настоящем изобретении, обозначает объемный процент (объемный %) содержания ароматического компонента, измеренный в соответствии с JPI-5S-49-97 "Нефтепродукты - Определение типов углеводородов высокоэффективной жидкостной хроматографией", описанном в JPI Standard и Manuals Testing Method for Petroleum Products, опубликованный в Japan Petroleum Inst.
Содержание нафтена, которое применяют в изобретении, обозначает объемный процент (объемный %) содержания нафтена, измеренного в соответствии с ASTM D2425 "Стандартный способ масс-спектрометрического определения для типов углеводородов в средних фракциях".
Объемный модуль упругости, который применяют в изобретении, рассчитывают на основе изменения давления в контейнере с фиксированным объемом, когда измеряемое топливо помещают в контейнер и в контейнер также помещают поршень с фиксированным объемом, как описано выше.
Точка помутнения, которую применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии JIS K 2269 "Способ определения температуры потери текучести и точки помутнения сырой нефти и нефтепродуктов".
Температура предельной фильтруемости, которую применяют в работе, обозначает температуру предельной фильтруемости, измеренную в соответствии с JIS K 2288 "Дизельное топливо - определение температуры предельной фильтруемости на холодном фильтре".
Температура потери текучести, которую применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии JIS K 2269 "Способ определения температуры потери текучести и точки помутнения сырой нефти и нефтепродуктов".
Цетановый индекс, который применяют в изобретении, обозначает величину, рассчитанную в соответствии со способом "8.4 Способ расчета цетанового индекса с применением уравнений переменных", описанный в JIS K 2280 "Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса". Цетановый индекс, определенный стандартами JIS обычно применяют для дизельных топлив, не содержащих улучшителя цетанового числа. Однако в настоящем изобретении "8.4 Способ расчета цетанового индекса с применением уравнений переменных" применяют к дизельному топливу, содержащему улучшитель цетанового числа, и величина, полученная таким образом, также определяется как цетановый индекс.
Цетановое число, которое применяют в изобретении, обозначает цетановое число, измеренное в соответствии со способом "7. Способ определения цетанового числа", описанного в JIS K 2280 "Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса".
Цветность по Сейболту, которую применяют в изобретении, измеряют в соответствии с JIS K 2580 "Нефтепродукты - Способ измерения цветности - Способ измерения цветности по Сейболту". Углеродистый остаток 10% кубового остатка, который применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2270 "Сырая нефть и нефтепродукты - Определение углеродистого остатка ".
Перекисное число после ускоренного испытания на окисление, которое применяют в данном изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JPI-5S-46-96, описанном в JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products, опубликованном Japan Petroleum Inst. Измерение перекисного числа после ускоренного испытания на окисление проводят при температуре 95°C при пропускании кислорода в течение 16 часов в соответствии с ASTM D2274-94.
Содержание нерастворимого остатка после определения устойчивости к окислению, которое применяют по изобретению, обозначает величину, измеренную после проведения ускоренного теста на устойчивость к окислению, который проводят при температуре 95°C с пропусканием кислорода в течение 16 часов в соответствии с ASTM D2274-94.
Смазывающая способность, то есть диаметр HFRR пятна изнашивания (WS1.4), которую применяют в работе, обозначает смазывающую способность, измеренную в соответствии с JPI-5S-50-98 "Дизельное топливо - Способ определения маслянистости", описанный в JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products, опубликованный Japan Petroleum Inst.
Содержание воды, которое применяют в изобретении, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2275 "Нефть и нефтепродукты - Определение содержания воды - Потенциометрический способ Карла Фишера".
Примеры 1-3 и сравнительные примеры 1-3
Базовые масла с характеристиками, приведенными в таблице 1, смешивают и получают композиции дизельных топлив, приведенные в таблице 2 (Примеры 1-3 и сравнительные примеры 1-3). FT синтетические базовые масла 1-3 представляют собой смеси углеводородов, полученных превращением природного газа в смолы или средней фракции посредством FT реакции с последующей гидроочисткой. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) варьируются, полученные базовые масла варьируются в отношении содержания насыщенных углеводородов. Высокочистое базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительной гидроочисткой дизельного топливного базового масла для дополнительного снижения содержания серы и ароматики. Обработанное масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидроочисткой пальмового масла (неочищенный компонент), применяемого в качестве сырья, для удаления инородных примесей. Дизельное топливо после обработки соответствует коммерчески доступному дизельному топливу, которое применяют в процессе летнего сезона. Топливо с низким коэффициентом сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием FT синтетических масел, базового масла после гидроочистки и высокочистого базового масла в подходящих количествах для дизельного двигателя с низким коэффициентом сжатия. Следовательно, это топливо удовлетворяет требованиям для композиций дизельных топлив по настоящему изобретению, помимо соотношения смесей каждой фракции и их цетановых чисел. Композиции примеров 1-3 и сравнительных примеров 1-3 получают смешиванием этих базовых масел в подходящих количествах или применением любого из этих базовых масел в качестве единственного компонента.
Присадки, которые применяют в этих примерах, являются следующими:
улучшители маслянистости: смеси карбоновых кислот, в основном содержащие линолевую кислоту; и
детергенты: смесь алкенил сукцинимида.
Таблица 2 показывает: соотношения смесей композиций дизельного топлива, полученных таким образом и 15°C плотность, 30°C кинематическую вязкость, температуру вспышки, содержание серы, содержание кислорода, дистилляционные характеристики, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматики, содержание нафтена, объемный модуль упругости, температуру замутнения, температуру предельной фильтруемости, температуру потери текучести, цветность, содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, содержание нерастворимого остатка и перекисное число после теста на устойчивость к окислению, диаметр пятна изнашивания и содержание воды в каждой композиции. Композиции дизельного топлива, которые применяют в примерах 1-3, получают смешиванием 20 мас. процентов или более FT синтетических базовых масел, как показано в таблице 2. Далее, как показано в таблице 2, для примеров 1-3, в которых FT синтетические базовые масла смешивают в определенном в работе интервале, легко получают композиции дизельного топлива, удовлетворяющие характеристикам, определенным в работе. С другой стороны, как показано в сравнительных примерах 1-3, где композиции получают без применения вышеописанных конкретных базовых масел и где композиции получают с применением конкретных базовых масел, в которых, однако, соотношение компонентов каждой фракции или подобное не удовлетворяет определению настоящего изобретения, композиции дизельного топлива могут получать необязательно в соответствии с настоящим изобретением.
Далее проводят следующие разнообразные испытания с применением композиций дизельных топлив примеров 1-3 и сравнительных примеров 1-3. Все результаты отражают в таблице 3. Как показано в таблице 3, композиции дизельных топлив примеров 1-3 показывают отличные результаты по NOx, копоти, потреблению топлива и эффективному периоду задержки воспламенения при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды и по NOx, копоти, потреблению топлива и легкости пуска при высокой температуре в процессе нормального сгорания по сравнению с композициями дизельных топлив в сравнительных примерах 1-3. Следовательно, композиции дизельных топлив примеров 1-3 очевидно представляют собой высококачественные дизельные топлива, которые достигают высоких уровней как по отличным практическим свойствам в условиях летнего и зимнего сезонов, так и по безопасным для окружающей среды свойствам, которые достигаются при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Такие характеристики и свойства очень трудно получить при применении традиционных композиций дизельных топлив.
Испытание на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Испытание проводят с применением двигателя для эксперимента на основе вышеупомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, для которого изменяют форму поршней всех цилиндров для изменения коэффициента сжатия до 16, и контролирующее устройство топливного насоса высокого давления обычного электромагнитного типа с электронным управлением частично изменяют для возможности контролировать регулировку впрыска. Испытание проводят при стационарных условиях (1200 об/мин; условия, эквивалентные работе при 25% нагрузке (передаваемая мощность между топливами является постоянной); регулировка впрыска топлива: 30°CA до верхней мертвой точки; условия всасывания: постоянное при нормальной температуре) для измерения NOx, копоти и потребления топлива, так же как и эффективного периода задержки воспламенения. Эффективный период задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, требуемого для начала воспламенения из времени, требуемого для завершения впрыска топлива. Если величина является постоянной, это обозначает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени, чтобы смешаться с воздухом, и таким образом, сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды проходит более эффективно. Тогда как, если величина является негативной, это обозначает, что сгорание начинается до завершения впрыска, что приводит к тому, что сгорание, которое не подвергалось достаточному предварительному смешиванию, сопровождается большим выделением копоти. Потребление топлива обозначается относительной величиной, полученной для каждой композиции, по отношению к сравнительному примеру 1, который принимают за 100 (низкая величина обозначает лучший результат).
Способ испытания двигателя проводят в соответствии с Exhibit 29 "Technical Standard for 13-Mode Exhaust Emission Test Procedure for Diesel Powered Motor Vehicles", контролируемой бывшим Министерством Транспорта Японии.
Спецификация двигателя: Коммерчески доступный двигатель 1
Тип двигателя: рядный 6-ти цилиндровый двигатель с наддувом и EGR
Объем двигателя: 1,4 л
Внутренний диаметр × ход: 73 мм × 81,4 мм
Коэффициент сжатия: 18,5 (изменен таким образом, чтобы коэффициент сжатия составлял 16,0 при проведении испытания на зажигание-сгорание)
Максимальная производительность: 72 кВт/4000об/мин
Принятое постановление: 2002 Exhaust Gas Emission
Устройство для постобработки выхлопных газов: не применяют
Испытание на дизельное сгорание
Коммерчески доступный двигатель 1 без изменений в коэффициенте сжатия или системе впрыска применяют при 3200 об/мин, в условиях, эквивалентных работе с 80% нагрузкой (передаваемая мощность между топливами является постоянной) для измерения NOx, копоти и потребления топлива. Результаты топлива сравнительного примера 1 принимают за 100 и для результатов других топлив проводят относительную оценку путем сравнения с результатами Сравнительного примера 1 (меньшие величины обозначают лучшие результаты).
Легкость пуска при высокой температуре
После проведения вышеописанного испытания на дизельное сгорание температуру экспериментального бокса поддерживают около 35°C. После завершения теста на дизельное сгорание двигатель работает вхолостую в течение около 1 минуты. После этого двигатель заглушают и оставляют на 5 минут, после чего снова заводят. После этого, если топливо позволит двигателю нормально завестись, оно оценивается как "Прошло". Если двигатель не заведется, потребуется 10 секунд или более, чтобы двигатель завелся, или будут присутствовать дефекты (колебания, дергание, снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя), топливо оценивается как "Не прошло".
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
FT синтетическое базовое масло 1
60
60
50
FT синтетическое базовое масло 2
20
10
FT синтетическое базовое масло 3
100
Высокогидрированное обработанное масло
40
Обработанное масло, из животного или растительного масла
20
Базовое масло после гидроочистки
40
100
Композиция дизельного топлива для низкого коэффициента сжатия
100
Плотность (15°C), кг/м<sup>3</sup>
788
804
810
768
831
788
Кинематическая вязкость (30°C), мм<sup>3</sup>/с
3,8
4,1
4,5
2,3
4,4
3,5
Температура вспышки, °C
65
65
58
71
58
65
Содержание серы, масс, мд
<1
<1
3
<1
7
<1
Содержание кислорода, масс, мд
<10
<10
45
120
110
<10
Дистилляционные характеристики, °C
Начальная точка кипения
174,0
184,0
173,0
159,0
178,0
175,5
10% температура дистилляции
224,5
222,0
224,0
183,0
230,5
224,5
50% температура дистилляции
251,0
253,6
257,6
249,0,,,
292,0
255,0
90% температура дистилляции
313,5
315,0
326,0
314,0
345,5
322,0
Конечная точка
359,5
364,0
372,0
334,0
368,5
359,0
E200-Eibp
Соотношение компонентов, об.%
8,2
9,0
9,0
44,0
10,2
8,1
Цетановое число
26,5
28,8
30,2
62,0
38,0
50,3
E280-E200
Соотношение компонентов, об.%
60,8
58,0
51,3
36,0
38,7
51,3
Цетановое число
41,8
46,3
46,9
81,0
58,0
67,5
Eep-E280
Соотношение компонентов, об.%
31,0
33,0
39,7
30,0
51,1
40,6
Цетановое число
54,3
54,8
54,3
82,0
49,5
56,8
Нормальные парафины, мас.%
24,9
12,4
14,8
37,6
25,6
36,2
Цетановый индекс
72,2
64,2
62,6
80,0
60,7
72,9
Цетановое число
44,8
48,1
48,1
81,7
55,7
62,1
Содержание ароматики, об.%
<1
<1
7,3
<1
17,8
<1
Содержание нафтена, мас.%
<1
24,0
11,2
<1
40,3
12,0
Модуль объемной упругости, МПа
1320
1370
1400
1190
1460
1380
Температура замутнения, °C
-15,0
-7,0
-7,0
-10,0
-2,0
-8,0
Температура предельной фильтруемости, °C
-15,0
-11,0
-8,0
-12,0
-5,0
-9,0
Температура потери текучести, °C
-25,0
-12,5
-10,0
-15,0
-7,5
-10,0
Цвет (Сейболт)
>+30
>+30
28
>+30
+21
>+30
Содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, мас.%
0,00
0,01
0,01
0,00
0,01
0,00
Перекисное число, мас.ч/млн
1
0
9
1
54
2
Диаметр пятна изнашивания (WS 1.4), /мкм
360
360
360
420
450
360
Содержание нерастворимого остатка, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,6
0,1
Содержание воды, об.ч/млн
15
18
8
47
44
9
Улучшитель маслянистости, мг/л
150
150
150
150
70
150
Улучшитель текучести при низкой температуре, мг/л
-
-
-
-
-
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Улучшитель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 3
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Тест на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Nox, мд
2
1
3
46
126
104
Копоть, BSU
0
0
0
1,0
2,6
2,2
Потребление топлива
94
90
88
100
92
96
Эффективный период задержки воспламенения, °CA
3,0
2,7
2,3
-4,5
-2,8
-3,1
Тест на дизельное сгорание
NOx
91
95
93
100
107
102
Копоть
98
93
98
100
132
105
Потребление топлива
96
91
92
100
91
98
Тест на легкость пуска при высокой температуре, 35°С
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Прошло
Прошло
Примеры 4-6 и сравнительные примеры 4-6
Базовые масла с характеристиками, приведенными в таблице 4, смешивают и получают композиции дизельного топлива, приведенные в таблице 5 (Примеры 4-6 и сравнительные примеры 4-6). FT синтетические базовые масла 4-6 представляют собой смеси углеводородов, полученных превращением природного газа в смолы или средней фракции посредством FT реакции с последующей гидроочисткой. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) варьируются, полученные базовые масла варьируются в отношении содержания насыщенных углеводородов. Высокочистое базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительной гидроочисткой дизельного топливного базового масла для дополнительного снижения содержания серы и ароматики. Обработанное масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидроочисткой пальмового масла (неочищенный компонент), применяемого в качестве сырья, для удаления инородных примесей. Дизельное топливо после обработки соответствует коммерчески доступному дизельному топливу, которое применяют в процессе летнего сезона. Топливо с низким коэффициентом сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием FT синтетических масел, базового масла после гидроочистки и высокочистого базового масла в подходящих количествах для дизельного двигателя с низким коэффициентом сжатия. Следовательно, это топливо удовлетворяет требованиям для композиций дизельных топлив по настоящему изобретению, помимо соотношения смесей каждой фракции и их цетановых чисел. Композиции примеров 4-6 и сравнительных примеров 4-6 получают смешиванием этих базовых масел в подходящих количествах или с применением любого из этих базовых масел в качестве единственного компонента.
Присадки, которые применяют в этих примерах, являются следующими:
улучшители маслянистости: смеси карбоновых кислот, в основном содержащие линолевую кислоту; и
детергенты: смесь алкенил сукцинимида,
улучшитель низкотемпературной текучести: смесь сополимеров этилен-винил ацетата
Таблица 5 показывает: соотношения смесей композиций дизельного топлива, полученных таким образом, и 15°C плотность, 30°C кинематическую вязкость, температуру вспышки, содержание серы, содержание кислорода, дистилляционные характеристики, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматики, содержание нафтена, объемный модуль упругости, температуру замутнения, температуру предельной фильтруемости, температуру потери текучести, цветность, содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, содержание нерастворимого остатка и перекисное число после теста на устойчивость к окислению, диаметр пятна изнашивания и содержание воды в каждой композиции.
Композиции дизельного топлива, которые применяют в примерах 4-6, получают смешиванием 20 мас. процентов или более FT синтетических базовых масел, как показано в таблице 5. Далее, как показано в таблице 5, для примеров 4-6, в которых FT синтетические базовые масла смешивают в определенном в работе интервале, легко получают композиции дизельного топлива, удовлетворяющие характеристикам, определенным в работе. С другой стороны, как показано в сравнительных примерах 4-6, где композиции получают без применения вышеописанных конкретных базовых масел и где композиции получают с применением конкретных базовых масел, в которых, однако, соотношение компонентов каждой фракции или подобное не удовлетворяет определению настоящего изобретения, композиции дизельного топлива могут получать необязательно в соответствии с настоящим изобретением.
Далее проводят следующие разнообразные испытания с применением композиций дизельного топлива примеров 4-6 и сравнительных примеров 4-6. Все результаты отражают в таблице 6. Как показано в таблице 6, композиции дизельных топлив примеров 4-6 показывают отличные результаты по NOx, копоти, потреблению топлива и эффективному периоду задержки воспламенения при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды и по NOx, копоти, потреблению топлива и легкости пуска при высокой температуре в процессе нормального сгорания по сравнению с композициями дизельных топлив в сравнительных примерах 4-6. Следовательно, композиции дизельных топлив примеров 4-6 очевидно представляют собой высококачественные дизельные топлива, которые достигают высоких уровней как по отличным практическим свойствам в условиях летнего и зимнего сезонов, так и по безопасным для окружающей среды свойствам, которые достигаются при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Такие характеристики и свойства очень трудно получить при применении традиционных композиций дизельных топлив.
Испытание на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Испытание проводят с применение двигателя для эксперимента на основе вышеупомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, для которого изменяют форму поршней всех цилиндров для изменения коэффициента сжатия до 16, и контролирующее устройство топливного насоса высокого давления обычного электромагнитного типа с электронным управлением частично изменяют для возможности контролировать регулировку впрыска. Испытание проводят при стационарных условиях (1200 об/мин; условия, эквивалентные работе при 25% нагрузке (передаваемая мощность между топливами является постоянной); регулировка впрыска топлива: 30°CA до верхней мертвой точки; условия всасывания: постоянное при нормальной температуре) для измерения NOx, копоти и потребления топлива, так же как и эффективного периода задержки воспламенения. Эффективный период задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, требуемого для начала воспламенения из времени, требуемого для завершения впрыска топлива. Если величина является постоянной, это обозначает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени, чтобы смешаться с воздухом, и таким образом, сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды проходит более эффективно. Тогда как, если величина является негативной, это обозначает, что сгорание начинается до завершения впрыска, что приводит к тому, что сгорание, которое не подвергалось достаточному предварительному смешиванию, сопровождается большим выделением копоти. Потребление топлива обозначается относительной величиной, полученной для каждой композиции, по отношению к сравнительному примеру 4, который принимают за 100 (низкая величина обозначает лучший результат).
Способ испытания двигателя проводят в соответствии с Exhibit 29 "Technical Standard for 13-Mode Exhaust Emission Test Procedure for Diesel Powered Motor Vehicles", контролируемой бывшим Министерством Транспорта Японии.
Испытание на дизельное сгорание
Коммерчески доступный двигатель 1 без изменений в коэффициенте сжатия или системе впрыска применяют при 3200 об/мин, в условиях, эквивалентных работе с 80% нагрузкой (передаваемая мощность между топливами является постоянной) для измерения NOx, копоти и потребления топлива. Результаты топлива сравнительного примера 1 принимают за 100 и для результатов других топлив проводят относительную оценку путем сравнения с результатами Сравнительного примера 4 (меньшие величины обозначают лучшие результаты).
Испытание на легкость пуска при низкой температуре
Двигатель с изменениями в коэффициенте сжатия, аналогичными произведенным у вышеописанного коммерчески доступного двигателя 1, был установлен на транспортное средство 1, описанное ниже. Каждая из композиций дизельных топлив была подвергнута испытанию при комнатной температуре на беговом барабане, способном контролировать температуру окружающей среды. Испытание проводили следующим образом: (1) отжиг (промывка) топливной системы испытываемого дизельного транспортного средства с испытываемым топливом; (2) дренирование топлива, использованного для отжига; (3) замена главного фильтра новым; и (4) наполнение топливного бака топливом для оценки конкретного количества (1/2 объем топливного бака испытываемого транспортного средства). Испытание продолжают (5) быстрым охлаждением температуры окружающей среды, с комнатной температуры до 0°C; (6) поддерживают температуру при 0°C в течение одного часа; (7) постепенно охлаждают со скоростью 1°C/ч до достижения заранее определенной температуры (-10°C); и (8) заводят двигатель после поддержания заранее определенной температуры в течение одного часа. Если двигатель не заводился даже после 10 секунд, холодный запуск повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, топливо оценивалось как "обедненное" в этот момент. Если двигатель заводился в течение 10 секунд запуска холодного двигателя, второй запуск холодного двигателя повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, двигатель работал вхолостую в течение 3 минут и затем транспортное средство разгоняли до 60 км/ч за 15 секунд и вели на низкой скорости. Если присутствовали дефекты работы (колебания, дергание, снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя) в течение разгона до 60 км/ч и езды на низкой скорости в течение 20 минут, композиция дизельного топлива оценивалась как "Не прошла" в этот момент. Если двигатель доезжал до конца без любых дефектов, композиция дизельного топлива оценивалась как "Прошла".
Спецификация транспортного средства: Транспортное средство 1
Тип двигателя: рядный 4-х цилиндровый дизельный двигатель с внутренним охлаждением и EGR
Объем двигателя: 1,4 л
Внутренний диаметр × ход: 73 мм × 81,4 мм
Коэффициент сжатия: 18,5 (изменен до 16,0)
Максимальная производительность: 72 кВт/4000об/мин
Принятое постановление: 2002 Exhaust Gas Emission Regulation
Вес транспортного средства: 1060 кг
Трансмиссия: 5-ти скоростная механическая трансмиссия
Устройство для постобработки выхлопных газов: окисление
Таблица 5
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Сравнительный пример 4
Сравнительный пример 5
Сравнительный пример 6
FT синтетическое базовое масло 4
60
70
40
70
FT синтетическое базовое масло 5
20
10
FT синтетическое базовое масло 6
100
Высокогидрированное обработанное масло
20
20
Обработанное масло, из животного или растительного масла
30
10
Базовое масло после гидроочистки
50
100
Композиция дизельного топлива для низкого коэффициента сжатия
100
Плотность (15°C), кг/м<sup>3</sup>
796
786
811
768
831
785
Кинематическая вязкость (30°C), мм<sup>3</sup>/с
3,8
3,4
4,2
2,3
4,4
3,0
Температура вспышки, °C
61
60
59
71
58
62
Содержание серы, масс, мд
<1
<1
4
<1
7
<1
Содержание кислорода, масс, мд
<10
<10
55
120
110
<10
Дистилляционные характеристики, °C
Начальная точка кипения
164,0
181,0
165,0
159,0
178,0
178,0
10% температура дистилляции
205,5
211,0
211,0
183,0
230,5
212,0
50% температура дистилляции
250,0
248,0
259,0
249,0
292,0
249,0
90% температура дистилляции
316,0
292,0
326,0
314,0
345,5
305,5
Конечная точка
354,0
342,0
358,0
334,0
368,5
341,0
E200-Eibp
Соотношение компонентов, об.%
16,6
13,8
14,0
46,0
10,2
13,8
Цетановое число
26,5
33,1
34,0
62,0
38,0
49,0
E280-E200
Соотношение компонентов, об.%
52,0
61,4
45,1
36,0
38,7
55,3
Цетановое число
41,8
52,0
53,2
81,0
58,0
70,8
Eep-E280
Соотношение компонентов, об.%
31,4
24,8
40,9
30,0
51,1
30,9
Цетановое число
54,3
54,7
54,4
82,0
49,5
58,6
Нормальные парафины, мас.%
12,2
28,6
16,8
37,6
25,6
43,3
Цетановый индекс
65,8
72,0
61,2
80,0
60,7
72,7
Цетановое число
43,4
50,3
50,9
81,7
55,7
64,2
Содержание ароматики, об.%
<1
<1
9,1
<1
17,8
<1
Содержание нафтена, мас.%
12,0
<1
14,0
<1
40,3
<1
Модуль объемной упругости, МПа
1360
1330
1390
1190
1460
1320
Температура замутнения, °C
-12,0
-14,0
-10,0
-10,0
-2,0
-18,0
Температура предельной фильтруемости, °C
-15,0
-16,0
-18,0
-12,0
-5,0
-20,0
Температура потери текучести, °C
-20,0
-22,5
-20,0
-15,0
-7,5
-22,5
Цвет (Сейболт)
>+30<sup>v</sup>
>+30
28
>+30
+21
>+30
Содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, мас.%
0,00
0,00
0,01
0,00
0,01
0,00
Перекисное число, мас. ч/млн
4
4
21
1
54
0
Диаметр пятна изнашивания (WS 1.4)/мкм
360
360
340
420
450
350
Содержание нерастворимого остатка, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,6
0,1
Содержание воды, об. ч/млн
6
13
7
47
44
12
Улучшитель маслянистости, мг/л
150
150
150
150
70
150
Улучшитель текучести при низкой температуре, мг/л
-
-
150
-
-
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Улучшитель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 6
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Сравнительный пример 4
Сравнительный пример 5
Сравнительный пример 6
Тест на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Nox, мд
1
2
7
46
126
87
Копоть, BSU
0
0
0
1,0
2,6
1,9
Потребление топлива
96
86
92
100
92
98
Эффективный период задержки воспламенения, °CA
2,9
1,6
1,4
-4,5
-3,0
-3,7
Тест на дизельное сгорание
NOx
90
90
95
100
107
103
Копоть
95
96
94
100
132
97
Потребление топлива
92
91
93
100
91
97
Тест на легкость пуска при низкой температуре, -10°С
Прошло
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Прошло
Примеры 7-9 и сравнительные примеры 7-9
Базовые масла с характеристиками, приведенными в таблице 7, смешивают и получают композиции дизельного топлива, приведенные в таблице 8 (Примеры 7-9 и сравнительные примеры 7-9). FT синтетические базовые масла 7-9 представляют собой смеси углеводородов, полученных превращением природного газа в смолы или средней фракции посредством FT реакции с последующей гидроочисткой. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) варьируются, полученные базовые масла варьируются в отношении содержания насыщенных углеводородов. Высокочистое базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительной гидроочисткой дизельного топливного базового масла для дополнительного снижения содержания серы и ароматики. Обработанное масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидроочисткой пальмового масла (неочищенный компонент), применяемого в качестве сырья, для удаления инородных примесей. Дизельное топливо после обработки соответствует коммерчески доступному дизельному топливу, которое применяют в процессе летнего сезона. Топливо с низким коэффициентом сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием FT синтетических масел, базового масла после гидроочистки и высокочистого базового масла в подходящих количествах для дизельного двигателя с низким коэффициентом сжатия. Следовательно, это топливо удовлетворяет требованиям для композиций дизельных топлив по настоящему изобретению, помимо соотношения смесей каждой фракции и их цетановых чисел. Композиции примеров 7-9 и сравнительных примеров 7-9 получают смешиванием этих базовых масел в подходящих количествах или с применением любого из этих базовых масел в качестве единственного компонента.
Присадки, которые применяют в этих примерах, являются следующими:
улучшители маслянистости: смеси карбоновых кислот, в основном содержащие линолевую кислоту; и
детергенты: смесь алкенил сукцинимида,
улучшитель низкотемпературной текучести: смесь сополимеров этилен-винил ацетата.
Таблица 8 показывает соотношения смесей композиций дизельного топлива, полученных таким образом и 15°C плотность, 30°C кинематическую вязкость, температуру вспышки, содержание серы, содержание кислорода, дистилляционные характеристики, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматики, содержание нафтена, объемный модуль упругости, температуру замутнения, температуру предельной фильтруемости, температуру потери текучести, цветность, содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, содержание нерастворимого остатка и перекисное число после теста на устойчивость к окислению, диаметр пятна изнашивания и содержание воды в каждой композиции.
Композиции дизельного топлива, которые применяют в примерах 7-9, получают смешиванием 20 мас. процентов или более FT синтетических базовых масел, как показано в таблице 8. Далее, как показано в таблице 8, для примеров 7-9, в которых FT синтетические базовые масла смешивают в определенном в работе интервале, легко получают композиции дизельного топлива, удовлетворяющие характеристикам, определенным в работе. С другой стороны, как показано в сравнительных примерах 7-9, где композиции получают без применения вышеописанных конкретных базовых масел и где композиции получают с применением конкретных базовых масел, в которых, однако, соотношение компонентов каждой фракции или подобное не удовлетворяет определению настоящего изобретения, композиции дизельного топлива могут получать необязательно в соответствии с настоящим изобретением.
Далее проводят следующие разнообразные испытания с применением композиций дизельного топлива примеров 7-9 и сравнительных примеров 7-9. Все результаты отражают в таблице 9. Как показано в таблице 9, композиции дизельных топлив примеров 7-9 показывают отличные результаты по NOx, копоти, потреблению топлива и эффективному периоду задержки воспламенения при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды и по NOx, копоти, потреблению топлива и легкости пуска при высокой температуре в процессе нормального сгорания по сравнению с композициями дизельных топлив в сравнительных примерах 7-9. Следовательно, композиции дизельных топлив примеров 7-9 очевидно представляют собой высококачественные дизельные топлива, которые достигают высоких уровней как по отличным практическим свойствам в условиях летнего и зимнего сезонов, так и по безопасным для окружающей среды свойствам, которые достигаются при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Такие характеристики и свойства очень трудно получить при применении традиционных композиций дизельных топлив.
Испытание на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Испытание проводят с применением двигателя для эксперимента на основе вышеупомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, для которого изменяют форму поршней всех цилиндров для изменения коэффициента сжатия до 16, и контролирующее устройство топливного насоса высокого давления обычного электромагнитного типа с электронным управлением частично изменяют для возможности контролировать регулировку впрыска. Испытание проводят при стационарных условиях (1200 об/мин; условия, эквивалентные работе при 25% нагрузке (передаваемая мощность между топливами является постоянной); регулировка впрыска топлива: 30°CA до верхней мертвой точки; условия всасывания: постоянное при нормальной температуре) для измерения NOx, копоти и потребления топлива, так же как и эффективного периода задержки воспламенения. Эффективный период задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, требуемого для начала воспламенения из времени, требуемого для завершения впрыска топлива. Если величина является постоянной, это обозначает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени, чтобы смешаться с воздухом, и таким образом, сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды проходит более эффективно. Тогда как, если величина является негативной, это обозначает, что сгорание начинается до завершения впрыска, что приводит к тому, что сгорание, которое не подвергалось достаточному предварительному смешиванию, сопровождается большим выделением копоти. Потребление топлива обозначается относительной величиной, полученной для каждой композиции, по отношению к сравнительному примеру 7, который принимают за 100 (низкая величина обозначает лучший результат).
Способ испытания двигателя проводят в соответствии с Exhibit 29 "Technical Standard for 13-Mode Exhaust Emission Test Procedure for Diesel Powered Motor Vehicles", контролируемой бывшим Министерством Транспорта Японии.
Испытание на дизельное сгорание
Коммерчески доступный двигатель 1 без изменений в коэффициенте сжатия или системе впрыска применяют при 3200 об/мин, в условиях, эквивалентных работе с 80% нагрузкой (передаваемая мощность между топливами является постоянной) для измерения NOx, копоти и потребления топлива. Результаты топлива сравнительного примера 1 принимают за 100 и для результатов других топлив проводят относительную оценку путем сравнения с результатами Сравнительного примера 7 (меньшие величины обозначают лучшие результаты).
Испытание на легкость пуска при низкой температуре
Двигатель с изменениями в коэффициенте сжатия, аналогичными произведенным у вышеописанного коммерчески доступного двигателя 1, был установлен на транспортное средство 1, описанное ниже. Каждая из композиций дизельных топлив была подвергнута испытанию при комнатной температуре на беговом барабане, способном контролировать температуру окружающей среды. Испытание проводили следующим образом: (1) отжиг (промывка) топливной системы испытываемого дизельного транспортного средства с испытываемым топливом; (2) дренирование топлива, использованного для отжига; (3) замена главного фильтра новым; и (4) наполнение топливного бака топливом для оценки конкретного количества (1/2 объем топливного бака испытываемого транспортного средства). Испытание продолжают (5) быстрым охлаждением температуры окружающей среды, с комнатной температуры до -5°C; (6) поддерживают температуру при -5°C в течение одного часа; (7) постепенно охлаждают со скоростью 1°C/ч до достижения заранее определенной температуры (-15°C); и (8) заводят двигатель после поддержания заранее определенной температуры в течение одного часа. Если двигатель не заводился даже после 10 секунд, холодный запуск повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, топливо оценивалось как "обедненное" в этот момент. Если двигатель заводился в течение 10 секунд запуска холодного двигателя, второй запуск холодного двигателя повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, двигатель работал вхолостую в течение 3 минут и затем транспортное средство разгоняли до 60 км/ч за 15 секунд и вели на низкой скорости. Если присутствовали дефекты работы (колебания, дергание, снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя) в течение разгона до 60 км/ч и езды на низкой скорости в течение 20 минут, композиция дизельного топлива оценивалась как "Не прошла" в этот момент. Если двигатель доезжал до конца без любых дефектов, композиция дизельного топлива оценивалась как "Прошла".
Таблица 9
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Сравнительный пример 7
Сравнительный пример 8
Сравнительный пример 9
Тест на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Nox, мд
5
4
9
46
108
113
Копоть, BSU
0
0
0
1,0
1,4
1,6
Потребление топлива
91
86
92
100
96
94
Эффективный период задержки воспламенения, °CA
3,1
2,3
2,1
-4,5
-3,0
-3,3
Тест на дизельное сгорание
NOx
91
91
93
100
103
98
Копоть
98
95
98
100
126
112
Потребление топлива
89
88
94
100
94
100
Тест на легкость пуска при низкой, -15°С
Прошло
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Не прошло
Примеры 10-12 и сравнительные примеры 10-12
Базовые масла с характеристиками, приведенными в таблице 10, смешивают и получают композиции дизельного топлива, приведенные в таблице 11 (Примеры 10-12 и сравнительные примеры 10-12). FT синтетические базовые масла 10-12 представляют собой смеси углеводородов, полученных превращением природного газа в смолы или средней фракции посредством FT реакции с последующей гидроочисткой. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) варьируются, полученные базовые масла варьируются в отношении содержания насыщенных углеводородов. Высокочистое базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительной гидроочисткой дизельного топливного базового масла для дополнительного снижения содержания серы и ароматики. Обработанное масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидроочисткой пальмового масла (неочищенный компонент), применяемого в качестве сырья, для удаления инородных примесей. Дизельное топливо после обработки соответствует коммерчески доступному дизельному топливу, которое применяют в процессе летнего сезона. Топливо с низким коэффициентом сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием FT синтетических масел, базового масла после гидроочистки и высокочистого базового масла в подходящих количествах для дизельного двигателя с низким коэффициентом сжатия. Следовательно, это топливо удовлетворяет требованиям для композиций дизельных топлив по настоящему изобретению, помимо соотношения смесей каждой фракции и их цетановых чисел. Композиции примеров 10-12 и сравнительных примеров 10-12 получают смешиванием этих базовых масел в подходящих количествах или с применением любого из этих базовых масел в качестве единственного компонента.
Присадки, которые применяют в этих примерах, являются следующими:
улучшители маслянистости: смеси карбоновых кислот, в основном содержащие линолевую кислоту; и
детергенты: смесь алкенил сукцинимида,
улучшитель низкотемпературной текучести: смесь сополимеров этилен-винил ацетата.
Таблица 11 показывает соотношения смесей композиций дизельного топлива, полученных таким образом, 15°C плотность, 30°C кинематическую вязкость, температуру вспышки, содержание серы, содержание кислорода, дистилляционные характеристики, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматики, содержание нафтена, объемный модуль упругости, температуру замутнения, температуру предельной фильтруемости, температуру потери текучести, цветность, содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, содержание нерастворимого остатка и перекисное число после теста на устойчивость к окислению, диаметр пятна изнашивания и содержание воды в каждой композиции.
Композиции дизельного топлива, которые применяют в примерах 10-12, получают смешиванием 20 мас. процентов или более FT синтетических базовых масел, как показано в таблице 11. Далее, как показано в таблице 11, для примеров 10-12, в которых FT синтетические базовые масла смешивают в определенном в работе интервале, легко получают композиции дизельного топлива, удовлетворяющие характеристикам, определенным в работе. С другой стороны, как показано в сравнительных примерах 10-12, где композиции получают без применения вышеописанных конкретных базовых масел и где композиции получают с применением конкретных базовых масел, в которых, однако, соотношение компонентов каждой фракции или подобное не удовлетворяет определению настоящего изобретения, композиции дизельного топлива могут получать необязательно в соответствии с настоящим изобретением.
Далее проводят следующие разнообразные испытания с применением композиций дизельного топлива примеров 10-12 и сравнительных примеров 10-12. Все результаты отражают в таблице 12. Как показано в таблице 12, композиции дизельных топлив примеров 10-12 показывают отличные результаты по NOx, копоти, потреблению топлива и эффективному периоду задержки воспламенения при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды и по NOx, копоти, потреблению топлива и легкости пуска при высокой температуре в процессе нормального сгорания по сравнению с композициями дизельных топлив в сравнительных примерах 10-12. Следовательно, композиции дизельных топлив примеров 10-12 очевидно представляют собой высококачественные дизельные топлива, которые достигают высоких уровней как по отличным практическим свойствам в условиях летнего и зимнего сезонов, так и по безопасным для окружающей среды свойствам, которые достигаются при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Такие характеристики и свойства очень трудно получить при применении традиционных композиций дизельных топлив.
Испытание на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Испытание проводят с применение двигателя для эксперимента на основе вышеупомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, для которого изменяют форму поршней всех цилиндров для изменения коэффициента сжатия до 16, и контролирующее устройство топливного насоса высокого давления обычного электромагнитного типа с электронным управлением частично изменяют для возможности контролировать регулировку впрыска. Испытание проводят при стационарных условиях (1200 об/мин; условия, эквивалентные работе при 25% нагрузке (передаваемая мощность между топливами является постоянной); регулировка впрыска топлива: 30°CA до верхней мертвой точки; условия всасывания: постоянное при нормальной температуре) для измерения NOx, копоти и потребления топлива, так же как и эффективного периода задержки воспламенения. Эффективный период задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, требуемого для начала воспламенения из времени, требуемого для завершения впрыска топлива. Если величина является постоянной, это обозначает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени, чтобы смешаться с воздухом, и таким образом, сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды проходит более эффективно. Тогда как, если величина является негативной, это обозначает, что сгорание начинается до завершения впрыска, что приводит к тому, что сгорание, которое не подвергалось достаточному предварительному смешиванию, сопровождается большим выделением копоти. Потребление топлива обозначается относительной величиной, полученной для каждой композиции, по отношению к сравнительному примеру 10, который принимают за 100 (низкая величина обозначает лучший результат).
Способ испытания двигателя проводят в соответствии с Exhibit 29 "Technical Standard for 13-Mode Exhaust Emission Test Procedure for Diesel Powered Motor Vehicles", контролируемой бывшим Министерством Транспорта Японии.
Испытание на дизельное сгорание
Коммерчески доступный двигатель 1 без изменений в коэффициенте сжатия или системе впрыска применяют при 3200 об/мин, в условиях, эквивалентных работе с 80% нагрузкой (передаваемая мощность между топливами является постоянной) для измерения NOx, копоти и потребления топлива. Результаты топлива сравнительного примера 1 принимают за 100 и для результатов других топлив проводят относительную оценку путем сравнения с результатами Сравнительного примера 10 (меньшие величины обозначают лучшие результаты).
Испытание на легкость пуска при низкой температуре
Двигатель с изменениями в коэффициенте сжатия, аналогичными произведенным у вышеописанного коммерчески доступного двигателя 1, был установлен на транспортное средство 1, описанное ниже. Каждая из композиций дизельных топлив была подвергнута испытанию при комнатной температуре на беговом барабане, способном контролировать температуру окружающей среды. Испытание проводили следующим образом: (1) отжиг (промывка) топливной системы испытываемого дизельного транспортного средства с испытываемым топливом; (2) дренирование топлива, использованного для отжига; (3) замена главного фильтра новым; и (4) наполнение топливного бака топливом для оценки конкретного количества (1/2 объем топливного бака испытываемого транспортного средства). Испытание продолжают (5) быстрым охлаждением температуры окружающей среды, с комнатной температуры до -15°C; (6) поддерживают температуру при -15°C в течение одного часа; (7) постепенно охлаждают со скоростью 1°C/ч до достижения заранее определенной температуры (-25°C); и (8) заводят двигатель после поддержания заранее определенной температуры в течение одного часа. Если двигатель не заводился даже после 10 секунд, холодный запуск повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, топливо оценивалось как "обедненное" в этот момент. Если двигатель заводился в течение 10 секунд запуска холодного двигателя, второй запуск холодного двигателя повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, двигатель работал вхолостую в течение 3 минут и затем транспортное средство разгоняли до 60 км/ч за 15 секунд и вели на низкой скорости. Если присутствовали дефекты работы (колебания, дергание, снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя) в течение разгона до 60 км/ч и езды на низкой скорости в течение 20 минут, композиция дизельного топлива оценивалась как "Не прошла" в этот момент. Если двигатель доезжал до конца без любых дефектов, композиция дизельного топлива оценивалась как "Прошла".
Таблица 11
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Сравнительный пример 10
Сравнительный пример 11
Сравнительный пример 12
FT синтетическое базовое масло 10
80
10
FT синтетическое базовое масло 11
70
40
FT синтетическое базовое масло 12
100
Высокогидрированное обработанное масло
30
Обработанное масло, из животного или растительного масла
20
Базовое масло после гидроочистки
50
100
Композиция дизельного топлива для низкого коэффициента сжатия
100
Плотность (15°C), кг/м<sup>3</sup>
778
779
790
768
810
768
Кинематическая вязкость (30°C), мм<sup>3</sup>/с
2,6
2,2
2,2
2,3
2,2
2,1
Температура вспышки, °C
53
53
52
71
53
54
Содержание серы, мас. ч/млн
<1
<1
4
<1
7
<1
Содержание кислорода, мас. ч/млн
<10
<10
51
120
102
<10
Дистилляционные характеристики, °C
Начальная точка кипения
169,0
150,0
150,0
159,0
161,0
154,5
10% температура дистилляции
186,5
180,0
180,0
183,0
179,0
186,5
50% температура дистилляции
218,0
207,0
208,0
249,0
219,0
209,0
90% температура дистилляции
283,0
305,5
308,0
314,0
316,0
276,5
Конечная точка
331,0
350,0
355,0
334,0
354,0
318,0
E200-Eibp
Соотношение компонентов, об.%
43,0
45,6
44,9
46,0
36,2
46,2
Цетановое число
33,0
29,6
31,8
62,0
35,7
46,5
E280-E200
Соотношение компонентов, об.%
38,8
31,5
32,2
36,0
36,4
40,9
Цетановое число
48,9
44,4
41,2
81,0
59,2
66,9
Eep-E280
Соотношение компонентов, об.%
18,2
22,8
22,9
30,0
27,4
12,9
Цетановое число
58,5
55,2
55,7
82,0
49,5
58,5
Нормальные парафины, мас.%
21,4
22,6
22,0
37,6
26,2
39,8
Цетановый индекс
63,8
57,5
53,3
80,0
49,1
65,7
Цетановое число
44,1
40,5
41,0
81,7
50,1
56,1
Содержание ароматики, об.%
<1
<1
8,9
<1
17,9
<1
Содержание нафтена, мас.%
<1
16,8
13,6
<1
27,2
<1
Модуль объемной упругости, МПа
1300
1310
1340
1190
1360
1310
Температура замутнения, °C
<-25
-26,0
-25,0
-10,0
-14,0
<-25
Температура закупоривания, °C
<-35
-31,0
-29,0
-12,0
-21,0
<-35
Температура потери текучести, °C
<-45
-35,0
-35,0
-15,0
-32,5
<-45
Цвет (Сейболт)
>+30
>+30
29
>+30
+27
>+30
Содержание углеродистого остатка в 10% кубовом остатке, мас.%
0,00
0,00
0,01
0,00
0,01
0,00
Перекисное число, мас. мд
4
1
12
1
51
1
Диаметр пятна изнашивания (WS 1.4)/мкм
360
360
360
420
450
360
Содержание нерастворимого остатка, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,2
0,1
Содержание воды, об. ч/млн
12
17
17
47
21
3
Улучшитель маслянистости, мг/л
150
150
150
150
150
150
Улучшитель текучести при низкой температуре, мг/л
-
-
300
-
300
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Улучшитель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 12
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Сравнительный пример 10
Сравнительный пример 11
Сравнительный пример 12
Тест на сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды
Nox, мд
2
2
4
46
108
75
Копоть, BSU
0
0
0
1
1,4
1,9
Потребление топлива
87
85
85
100
96
109
Эффективный период задержки воспламенения, °CA
3,1
3,3
3,1
-4,5
-0,6
-2,8
Тест на дизельное сгорание
NOx
95
98
98
100
105
98
Копоть
93
98
97
100
122
122
Потребление топлива
97
99
96
100
97
97
Тест на легкость пуска при низкой температуре, -25°С
Прошло
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Не прошло
Краткое описание чертежей
На чертеже представлено схематическое изображение, иллюстрирующее пример устройства, применяемого для измерения объемного модуля упругости композиции дизельного топлива.
Описание цифр
1. Контейнер с фиксированным объемом
2. Клапан подачи
3. Вытяжной вентиль
4. Температурный сенсор
5. Сенсор давления
6. Поршень
100. Композиция дизельного топлива