КОМПОЗИЦИЯ ГАЗОЙЛЯ
COMPOSITION OF GAS-OIL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композициям газойлей, в частности к композициям газойлей для летнего и зимнего сезонов, подходящих как для дизельного сгорания, так и для сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда.
Уровень техники
Дизельным сгоранием называют сгорание, при котором воспламенение происходит (сгорание предварительно смешанной топливовоздушной смеси), когда топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания двигателя, испаряется, смешивается с воздухом и превращается в рабочую топливовоздушную смесь с соответствующим отношением топливо/моторное масло, и смесь оказывается в соответствующих температурных условиях. Очень часто случается, что, независимо от того, является ли воспламенение хорошим или слабым, оно оценивается параметрами испарения, определяемыми параметрами дистилляции и цетановым числом, указывающим на способность топлива к самовоспламенению. Если требуется более высокая мощность на выходе при сгорании в дизеле (условия высокой нагрузки), то необходимо продолжать впрыск топлива даже после наступления самовозгорания. В данном случае топливо должно воспламениться, пока впрыснутое топливо диффундирует в воздушную атмосферу при использовании сжиженного воздуха во внутренней части камеры внутреннего сгорания двигателя (диффузионное сгорание). Поэтому требованиями к свойствам топлива являются требования способствовать сгоранию предварительно смешанной топливовоздушной смеси и диффузионному сгоранию.
Существует режим сгорания, называемый сгорание с воспламенением от сжатия однородного заряда, относящегося к данным режимам дизельного сгорания, и недавно данный режим сгорания привлек внимание из-за низких показателей выбросов и отличных показателей КРД топлива. Данный режим сгорания отличается от вышеупомянутого дизельного сгорания тем, что весь процесс сгорания первого представляет собой сгорание предварительной топливовоздушной смеси и, таким образом, не вовлекается в диффузионное сгорание. Однако, как рассмотрено выше, воспламенение нежелательно происходит вследствие способности топлива к самовоспламенению, и, таким образом, воспламенение считается трудноконтролируемым процессом, особенно в условиях высокой нагрузки. Поэтому существует много двигателей, использующих режим сгорания, где сгорание с воспламенением от сжатия однородного заряда протекает только в условиях низкой и средней нагрузки, и переключается на режим нормального дизельного сгорания при высоких нагрузках. Поэтому можно сделать вывод о том, что от свойств топлива требуется, чтобы оно могло способствовать сгоранию при воспламенении от сжатия однородного заряда в условиях низкой нагрузки и способствовало дизельному сгоранию в условиях высокой нагрузки.
В общем, композицию газойля получают смешением одного или нескольких типов базовых масел, полученных гидроочисткой или гидродесульфурацией прямого газойля или прямого керосина, полученных при дистилляции сырой нефти под атмосферным давлением. В частности, часто случается, что составляющая доля вышеупомянутого керосинового базового масла и базового масла газойля регулируется таким образом, чтобы обеспечить способность к холодному течению в зимний сезон. При необходимости базовые масла смешивают с такими добавками, как повысители цетанового числа, детергенты и повысители хладотекучести (смотри, например, не патентный документ №1, указанный ниже).
x
Что касается топлива для вышерассмотренного сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда, то в патентом документе №1 предложена композиция дизельного газойля, отличающаяся тем, что она содержит относительно легкий газойль каталитического крекинга и имеет низкое цетановое число и высокую плотность и содержание ароматических соединений. В данном документе отмечено, что данная композиция может иметь как отличные низкотемпературные свойства, так и низкое содержание NO и низкие РМ свойства при сгорании с воспламенением от сжатия однородного заряда. Однако легко предположить, что содержание ароматических соединений в композиции будет избыточно высоким, приводящим к увеличению выброса несгоревшего топлива. Кроме того, как рассмотрено выше, в настоящее время часто случается, что сгорание при воспламенении от сжатия однородного заряда используется параллельно с традиционным дизельным сгоранием. Таким образом, очевидно, что топливо данного документа с низким цетановым числом, высокой плотностью и высоким содержанием ароматических соединений совсем не подходит для сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда. Кроме того, также легко предположить, что сажа или нагар будет прилипать к форсункам для впрыска топлива или клапанам контроля EGR (рециркуляции выхлопного газа) вследствие высокого содержания ароматических соединений. Поэтому композиция дизельного газойля данного документа заведомо не может быть безопасным топливом для окружающей среды. Аналогичным образом, патентные документы № 2, 3 и 4 раскрывают, что топливные композиции с параметрами дистилляции, определенными их назначением, являются эффективными для сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда. Однако, как рассмотрено выше, параметры дистилляции химически не включены в показатель регулирования способности топлива к самовоспламенению, и особенно при условии усовершенствования того типа сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда, при котором топливо впрыскивается на более ранней стадии, как предложено в настоящем изобретении, и параметры дистилляции также менее эффективны. Индекс, который определяется температурой каждого определенного объема дистиллята, такой как Т90, но не объемом фракции, может быть грубым стандартом для оценки типа топлива, но не имеет смысла, поскольку он не является абсолютным количественным показателем. Кроме того, данные топливные композиции не допускают повышения цетанового числа, но затем, вероятно, допускают снижение содержания насыщенных углеводородных соединений и, таким образом, могут рассматриваться как топлива, которые не могут регулировать воспламенение в любой момент времени. Поэтому очевидно, что характеристические определения, предложенные в данных документах, нельзя рассматривать как характеристики топлив, которые могут регулировать самовоспламенение, и, кроме того, вероятно, что до сих пор не существуют топлива, безопасного для окружающей среды.
Кроме того, безопасное для окружающей среды топливо должно быть обязательно оптимизировано по топливным характеристикам каждый сезон с учетом окружающей среды, в которой оно используется. Топливо с избыточно облегченными параметрами дистилляции часто может вызывать заклинивание насосов для впрыска топлива, кавитационные повреждения и проблемы легкости запуска двигателя при высокой температуре.
То есть, очень трудно создать высококачественное топливо, которое может обеспечить на высоком уровне как соответствие требованиям, предъявляемым для композиций газойля, обладающих и отличными эксплуатационными свойствами в условиях летнего или зимнего сезона, так и безопасными для окружающей среды свойствами, которые могут быть применены к сгоранию при воспламенении от сжатия однородного заряда, и не существует примера или факта обнаружения на основе проведенных исследований такого топлива, в достаточной степени удовлетворяющего различным требованиям к свойствам, предъявляемых к топливу, кроме вышеупомянутого, и практического способа получения топлива.
(1) Патентный документ №1: выложенная публикация патента Японии № 2006-28493
(2) Патентный документ №2: выложенная публикация патента Японии № 2005-343917
(3) Патентный документ №3: выложенная публикация патента Японии № 2005-343918
(4) Патентный документ №4: выложенная публикация патента Японии № 2005-343919
(5) Непатентный документ №1: Konishi Seiichi, “Nenryo Kogaku Gairon”, Shokabo Publishing Co., Ltd., March, 1991, pages 136-144.
Существо изобретения
Настоящее изобретение разработано с учетом рассмотренных выше положений и имеет своей целью разработку композиции газойля для использования в летний или зимний сезон, подходящей и для дизельного сгорания, и сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда. Настоящее изобретение явилось результатом обширных исследований и изучения, проведенных для решения вышеназванных проблем.
То есть, настоящее изобретение относится к композиции газойля для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащей синтетическое базовое масло FT и имеющее содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболту +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 380°С или ниже в параметрах дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции каждого интервала, где
(1) цетановое число фракции в интервале ниже чем 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60;
(2) цетановое число фракции в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80% и
(3) цетановое число фракции в интервале 280°С или выше составляет 50 или больше.
Настоящее изобретение также относится к вышеназванной композиции газойля с показателями качества, соответствующими стандартам JIS на газойль сорта №1, кроме содержания серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащей синтетическое базовое масло FT и имеющей содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше и модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболту +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 380°С или ниже в числе параметров дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции в каждом интервале, где
(1) цетановое число фракции в интервале ниже чем 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60; и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет от 1 процента по объему или больше до менее чем 10 процентов по объему;
(2) цетановое число фракции в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 40 процентов по объему или больше и 98 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции в интервале 280°С или выше составляет 50 или больше, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процент по объему или больше и 59 процентов по объему или меньше.
Настоящее изобретение также относится к вышеназванной композиции газойля с показателями качества, отвечающими стандартам JIS к газойлю сорта №2, кроме содержания серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащей синтетическое базовое масло FT и имеющей содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболту +22 или выше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 360°С или ниже в числе параметров дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции в каждом интервале, где
(1) цетановое число фракции в интервале ниже чем 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 10 процентов по объему или больше и меньше чем 20 процентов по объему;
(2) цетановое число фракции в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 30 процентов по объему или больше и 89 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции в интервале 280°С или выше составляет 50 или больше, а составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процента по объему или больше и 60 процентов по объему или меньше.
Настоящее изобретение также относится к вышеназванной композиции газойля с показателями качества, отвечающими стандартам JIS к газойлю сорта №3, кроме содержания серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащей синтетическое базовое масло FT и имеющей содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболту +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 360°С или ниже в числе параметров дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции в каждом интервале, где
(1) цетановое число фракции в интервале ниже чем 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 20 процентов по объему или больше и меньше чем 40 процентов по объему;
(2) цетановое число фракции в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 30 процентов по объему или больше и 78 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции в интервале от 280°С или выше составляет 50 или больше, а составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процента по объему или больше и 50 процентов по объему или меньше.
Настоящее изобретение также относится к вышеназванной композиции газойля с показателями качества, отвечающими стандартам JIS к газойлю сорта № 3, кроме содержания серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащей синтетическое базовое масло FT и имеющей содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболту +22 или выше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 350°С или ниже в числе параметров дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции в каждом интервале, где
(1) цетановое число фракции в интервале ниже чем 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 40 процентов по объему или больше и 70 процентов по объему или меньше;
(2) цетановое число фракции в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 20 процентов по объему или больше и 59 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции в интервале от 280°С или выше составляет 50 или больше, а составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процента по объему или больше и 30 процентов по объему или меньше.
Настоящее изобретение также относится к вышеназванной композиции газойля, где пероксидное число после проведения теста на ускоренное окисление предпочтительно составляет 50 млн.ч. по массе или меньше, содержание ароматических соединений предпочтительно составляет 15 процентов по объему или меньше и доля синтетического базового масла FT в смеси составляет предпочтительно 20 процентов по объему или больше.
Настоящее изобретение предназначено сбалансировать относительно легкую фракцию, испаряющуюся на относительно ранней стадии, и тяжелую фракцию, испаряющуюся на относительно поздней стадии, с учетом не только явления воспламенения, но также явления испарения и смешивания с воздухом, имеющим место перед явлением воспламенения. В соответствии с чем, настоящее изобретение может способствовать достижению оптимальных условий воспламенения при сгорании с воспламенением от сжатия однородного заряда и традиционном дизельном сгорании. Поскольку данные явления воспламенения в значительной степени зависят от степени сжатия или условий запуска двигателя, в котором используется топливо, настоящее изобретение также накладывает некоторые ограничения на условия работы двигателя, так чтобы топливо может проявлять наибольшую эффективность.
Положительные результаты изобретения
Согласно настоящему изобретению использование композиции газойля, полученной вышеописанным способом, с вышерассмотренными требованиями, касающимися фракций, делает возможным получать высококачественное топливо, которое может обеспечивать на высоком уровне как отличные эксплуатационные качества в условиях летнего или зимнего сезонов, так и безопасные для окружающей среды свойства, которые могут быть применены к сгоранию при воспламенении от сжатия однородного заряда, где и эксплуатационные качества, и свойства трудно было бы обеспечить при использовании традиционной топливной композиции.
Наилучший путь для осуществления изобретения
Ниже настоящее изобретение будет рассмотрено более подробно.
Композиция газойля настоящего изобретения в обязательном порядке содержит синтетическое базовое масло FT. Синтетическое базовое масло FT состоит из насыщенных углеводородных соединений, и композиция газойля настоящего изобретения может быть легко получена регулированием состава смеси углеводородных соединений. Не существует конкретного ограничения на свойства синтетического базового масла FT, если обеспечены свойства композиции газойля настоящего изобретения. Не существует конкретных ограничений на базовые масла, отличные от синтетического базового масла FT, поскольку выполнены требования к свойствам композиции газойля настоящего изобретения. Однако, чтобы обеспечить композицию, проявляющую достаточно безопасные для окружающей среды свойства, предпочтительно смешивать следующие нефтяные базовые масла, подвергнутые глубокому гидрированию, и переработанные масла животного или растительного происхождения.
Названное в настоящем документе синтетическое базовое масло FT обозначает различные синтетические масла, такие как жидкие фракции, соответствующие нафте, керосину и газойлю, полученные обработкой смешанного газа, содержащего главным образом водород и оксид углерода (далее по тексту часто называемый «синтетическим газом»), по реакции Фишера-Тропша (Fischer-Tropsch (FT)); углеводородные смеси, полученные гидроочисткой или гидрокрекингом данных жидких фракций, и углеводородные смеси, полученные гидроочисткой или гидрокрекингом жидких фракций и воска FT, полученных по реакции Фишера-Тропша.
Композиция газойля включает предпочтительно 20 процентов по объему или больше синтетического базового масла FT. Кроме того, композиция включает более предпочтительно 25 процентов по объему или больше, более предпочтительно 30 процентов по объему или больше, более предпочтительно 35 процентов по объему или больше, синтетического базового масла FT с целью уменьшения возможности увеличения нагрузки на окружающую среду, вызванную серосодержащими компонентами или ароматическими компонентами, и осуществления более эффективно корректировки воспламенения, необходимой для сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда.
Не существует конкретных ограничений на свойства синтетического базового масла FT, поскольку образующаяся композиция газойля будет иметь заранее заданные свойства. Однако предпочтительно смешивать синтетическое базовое масло FT с точкой кипения в интервале от 140 до 380°С, учитывая легкость получения композиции газойля настоящего изобретения.
Смешанный газ, который будет являться сырьем для синтетического масла FT, получают окислением вещества, содержащего углерод, при использовании кислорода и/или воды, и/или диоксида углерода в качестве окислителя, а затем, если необходимо, сдвигом реакции с использованием воды, чтобы скорректировать состав в сторону заранее заданных концентраций водорода и оксида углерода.
Вещества, содержащие углерод, которые могут быть использованы в настоящем документе, обычно представляют собой компоненты газа, состоящего из углеводородов, которые являются газообразными при нормальных температурах, такие как природный газ, сжиженный нефтяной газ и газообразный метан, нефтяной асфальт, биомасса, кокс, отходы, такие как строительные материалы, и макулатура, ил, тяжелые сырые нефти, которые трудно утилизировать обычными методами, и смешанный газ, полученные под воздействием высоких температур на нетрадиционные источники нефти. Однако в настоящем изобретении нет конкретных ограничений на сырье, поскольку может быть получен смешанный газ, содержащий главным образом водород и оксид углерода.
Реакция Фишера-Тропша требует металлического катализатора. Предпочтительно использовать металлы группы 8 периодической таблицы, такие как кобальт, рутений, родий, палладий, никель и железо, более предпочтительно металлы группы 8, 4 периода, в качестве активного каталитического компонента. В альтернативном варианте, может быть использована группа смешанных металлов, содержащая данные металлы в подходящих количествах. Данные активные металлы обычно используют в форме катализатора, полученного нанесением его на носитель, такой как оксид алюминия, оксид титана и оксид кремния-оксид алюминия. В альтернативном случае, использование вышеназванных активных металлов в комбинации со вторым металлом может улучшить эксплуатационные свойства образующегося катализатора. Примеры второго металла включают щелочные и щелочноземельные металлы, такие как натрий, литий и магний, цирконий, гафний и титан, которые будут использованы в зависимости от целей, таких как увеличение скорости конверсии оксида углерода или вероятности роста цепи (α), которая является показателем образующегося количества воска.
Реакция Фишера-Тропша представляет собой метод синтеза для получения жидких фракций и воска FT при использовании в качестве сырья смешанного газа. Обычно предпочтительно регулировать отношение водорода к оксиду углерода в смешанном газе, для того чтобы эффективно осуществить метод синтеза. В общем, молярное отношение водорода к оксиду углерода в смеси (водород/оксид углерода) предпочтительно составляет 1,2 или больше, более предпочтительно 1,5 или больше, более предпочтительно 1,8 или больше. Отношение также предпочтительно составляет 3 или меньше, более предпочтительно 2,6 или меньше, более предпочтительно 2,2 или меньше.
Температура реакции, при которой протекает реакция Фишера-Тропша в присутствии вышеназванного катализатора, предпочтительно составляет 180°С или выше и 320°С или ниже, более предпочтительно 200°С или выше и 300°С или ниже. При температурах реакции ниже 180°С оксид углерода трудно взаимодействует, что приводит к тенденции снижения выхода углеводорода. При температурах реакции выше 320°С образуется повышенное количество газа, такого как метан, что приводит к снижению эффективности образования жидких фракций и FT воска.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Нет конкретных ограничений на часовую объемную скорость газа относительно катализатора. Однако предпочтительно она составляет 500 ч или больше и 4000 ч или меньше, более предпочтительно 1000 ч или больше и 3000 ч или меньше. Часовая объемная скорость газа меньше чем 500 ч вероятно снизит образование жидкого топлива, тогда как при часовой объемной скорости газа более чем 400 ч возникает необходимость увеличить температуру реакции и повысить количество образующегося газа, что приводит к снижению выхода целевого продукта.
Нет конкретных ограничений на давление реакции (парциальное давление синтетического газа, состоящего из оксида углерода и водорода). Однако предпочтительно оно составляет 0,5 МПа или больше и 7 МПа или меньше, более предпочтительно 2 МПа или больше и 4 МПа или меньше. Если давление реакции меньше чем 0,5 МПа, выход жидкого топлива будет снижаться. Если давление реакции больше чем 7 МПа, то это экономически не целесообразно, потому что увеличатся капитальные вложения в производство.
При необходимости жидкие фракции и воск FT, образованные в вышерассмотренной реакции FT, могут быть подвергнуты гидроочистке или гидрокрекингу любым подходящим образом, так чтобы скорректировать параметры дистилляции или состав с достижением целей изобретения.
Гидроочистка или гидрокрекинг могут быть выбраны в зависимости от целей, и настоящее изобретение не ограничено в выборе либо одного, либо обоих их до такой степени, чтобы была получена композиция газойля настоящего изобретения.
Катализаторы, использованные для гидроочистки, обычно представляют собой те, которые включают активный металл для гидрирования, нанесенный на пористый носитель, но настоящее изобретение не ограничено им, поскольку достигаются те же эффекты.
Пористым носителем предпочтительно является неорганический оксид. Конкретные примеры включают оксид алюминия, оксид титана, оксид циркония, оксид бора, оксид кремния, цеолит и т.п.
Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат, примеры которого включают цеолиты типа фожазита, пентазила и морденита. Предпочтительными типами цеолитов являются фожазит, цеолиты типа бета- и морденита, и особенно предпочтительными являются цеолиты Y-типа и бета-типа. Цеолиты Y-типа являются предпочтительно ультрастабильными.
Предпочтительными активными металлами является металлы следующих двух типов (активный металл А типа и активный металл В типа).
Активный металл А типа представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, выбранного из группы, включающей металлы группы 8 периодической таблицы. Предпочтительно, по меньшей мере, один тип выбран из группы, включающей Ru, Rh, Ir и Pt, и более предпочтительно Pd и/или Pt. Активный металл может находиться в виде комбинации данных металлов, такой как 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 на основе благородного металла, образованный данными металлами, может быть использован после прохождения предварительной восстановительной обработки в токе водорода. В общем, катализатор нагревают при температуре 200°С или выше в соответствии с заранее заданной последовательностью проведения операций, обеспечивая циркуляцию газа, содержащего водород, так что активный металла на катализаторе восстанавливается и таким образом проявляет гидрирующую активность.
Активный металл В типа содержит предпочтительно, по меньшей мере, один тип металла, выбранного из группы, включающей металлы групп 6А и 8 периодической таблицы, желательно два или несколько типов металлов, выбранных из их числа. Примеры данных металлов включают Co-Mo, Ni-Mo, Ni-Co-Mo и Ni-W. Когда используют катализатор на основе сульфида металла, полученного из данных металлов, он должен пройти процесс предварительной десульфурации.
Источником металла может быть обычная неорганическая соль или комплексное соединение типа соли. Методом нанесения на носитель может быть любой метод нанесения на носитель, который традиционно используется для катализаторов гидрирования, такой как метод импрегнирования и ионного обмена. Когда на носитель наносят несколько металлов, они могут быть нанесены на носитель одновременно, при использовании их смешанного раствора или последовательно, при использовании отдельных растворов, содержащих каждый металл. Металлосодержащим раствором может быть водный раствор или раствор на основе органического растворителя.
Температура реакции, при которой осуществляют гидроочистку с использованием катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 180°С или выше и 400°С или ниже, более предпочтительно 200°С или выше и 370°С или ниже, более предпочтительно 250°С или выше и 350°С или ниже, более предпочтительно 280°С или выше и 350°С или ниже. Температура реакции выше чем 370°С не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции резко падает вследствие увеличения скорости побочной реакции, где жидкая фракции или воск FT расщепляется до фракции нафты. Температура реакции ниже чем 270°С также не является предпочтительной, потому что не могут удаляться спирты и остаются, таким образом, в реакционной системе.
Температура реакции, при которой осуществляют гидроочистку при использовании катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 170°С или выше или 320°С или ниже, более предпочтительно 175°С или выше и 300°С или ниже, более предпочтительно 180°С или выше и 280°С или ниже. Температура реакции выше чем 320°С не является предпочтительной, потому что выход средней фракции снижается вследствие увеличения скорости побочной реакции, когда жидкая фракция или воск FT расщепляются до фракции нафты. Температура реакции ниже чем 170°С также не является предпочтительной, потому что спирты не могут быть удалены и остаются, таким образом, в реакционной системе.
Давление водорода, при котором осуществляют гидроочистку при использовании катализатора, состоящего из активного металла А типа, предпочтительно составляет 0,5 МПа или выше и 12 МПа или ниже, более предпочтительно 1,0 МПа или выше и 5,9 МПа или ниже. Хотя при более высоком давлении водорода ускоряется реакция гидрирования, обычно существует оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
Давление водорода, при котором осуществляют гидроочистку с использованием катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 2 МПа или выше и 10 МПа или ниже, более предпочтительно 2,5 МПа или выше и 8 МПа или ниже, более предпочтительно 3 МПа или выше и 7 МПа или ниже. Хотя при более высоком давлении водорода ускоряется реакция гидрирования, обычно существует оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой осуществляют гидроочистку с использованием катализатора, состоящего из активного металла А типа, предпочтительно составляет 0,1 ч или больше и 10,0 ч или меньше, более предпочтительно 0,3 ч или больше и 3,5 ч или меньше. Хотя более низкая LHSV предпочтительна для реакции, но слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что требует чрезвычайно большого объема реактора, что влечет излишние капитальные вложения в установку.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой осуществляют гидроочистку с использованием катализатора, состоящего из активного металла В типа, предпочтительно составляет 0,1 ч или больше и 2 ч или меньше, более предпочтительно 0,2 ч или больше и 1,5 ч или меньше, более предпочтительно 0,3 ч или больше и 1,2 ч или меньше. Хотя более низкая LHSV предпочтительна для реакции, но слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что требует чрезвычайно большого объема реактора, что влечет излишние капитальные вложения в установку.
Отношение водород/масло, при котором осуществляется гидроочистка с использованием катализатора, состоящего из активного металла А типа, предпочтительно составляет 50 нл/л или больше и 1000 нл/л или меньше, более предпочтительно 70 нл/л или больше и 800 нл/л или меньше. Хотя более высокое отношение водород/масло ускоряет реакцию, но обычно имеется оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
Отношение водород/масло, при котором осуществляется гидроочистка с использованием катализатора, состоящего из активного металла В типа, предпочтительно составляет 100 нл/л или больше и 800 нл/л или меньше, более предпочтительно 120 нл/л или больше и 600 нл/л или меньше, более предпочтительно 150 нл/л или больше и 500 нл/л или меньше. Хотя более высокое отношение водород/масло ускоряет реакцию, но обычно имеется оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
Катализаторы, использованные для гидрокрекинга, обычно представляют собой те, которые включают активный металл гидрирования, нанесенный на носитель с кислотными свойствами в твердом состоянии, но настоящее изобретение не ограничивается им, поскольку могут быть достигнуты те же положительные эффекты.
Что касается носителя с кислотными свойствами в твердом состоянии, то существуют аморфные и кристаллические типы цеолитов. Конкретные примеры включают диоксид кремния - оксид алюминия, диоксид кремния - оксид магния, диоксид кремния - оксид циркония и диоксид кремния - оксид титана, которые представляют собой аморфные типы носителей, и цеолиты фожазита, бета, MF1 и морденитового типа, предпочтительно Y типа и бета-типа. Цеолиты Y-типа предпочтительно представляют собой те, которые являются ультрастабильными.
Предпочтительными активными металлами являются металлы следующих двух типов (активный металл А типа и активный металл В типа).
Активный металл А типа представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, в основном выбранного из группы, включающей металлы групп 6А и 8 периодической таблицы. Предпочтительно это, по меньшей мере, металл одного типа, выбранный из группы, включающей Ni, Co, Mo, Pt, Pd и W. Катализатор на основе благородного металла, образованный данными металлами, может быть использован после прохождения предварительной восстановительной обработки в токе водорода. В общем, катализатор нагревают при температуре 200°С или выше в соответствии с заранее выбранной последовательностью операций, обеспечивая циркуляцию газа, содержащего водород, так что активный металл на катализаторе восстанавливается и таким образом проявляет гидрирующую активность.
Активный металл В типа может представлять собой комбинацию данных металлов, такую как Pt-Pd, Co-Mo, Ni-Mo, Ni-W и Ni-Co-Mo. Когда используют катализатор на основе данных металлов, перед использованием он должен пройти процесс предварительной десульфурации.
Источником металла может быть обычная неорганическая соль или комплексное соединение типа соли. Методом нанесения на носитель может быть любой метод нанесения на носитель, который традиционно используется для катализаторов гидрирования, такой как метод импрегнирования и ионного обмена. Когда на носитель наносят несколько металлов, они могут быть нанесены на носитель одновременно при использовании их смешанного раствора или последовательно, при использовании отдельных растворов, содержащих каждый металл. Металлосодержащим раствором может быть водный раствор или раствор на основе органического растворителя.
Температура реакции, при которой осуществляют гидрокрекинг с использованием катализатора, состоящего из активного металла типа А и активного металла типа В, предпочтительно составляет 200°С или выше и 450°С или ниже, более предпочтительно 250°С или выше и 430°С или ниже, более предпочтительно 300°С или выше и 400°С или ниже. Температура реакции выше чем 450°С не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции резко падает вследствие увеличения скорости побочной реакции, где жидкая фракции или воск FT расщепляется до фракции нафты. Температура реакции ниже чем 200°С также не является предпочтительной, потому что активность катализатора резко снижается.
Давление водорода, при котором осуществляют гидрокрекинг при использовании катализатора, состоящего из активного металла А типа и активного металла типа В, предпочтительно составляет 1 МПа или выше и 20 МПа или ниже, более предпочтительно 4 МПа или выше и 16 МПа или ниже, более предпочтительно 6 МПа или выше и 13 МПа или ниже. Хотя при более высоком давлении водорода ускоряется реакция гидрирования, реакция расщепления будет скорее проходить медленно, и таким образом потребуется корректировка условий ее проведения за счет увеличения температуры реакции, что приведет к короткому сроку службы катализатора. Поэтому обычно существует оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой осуществляют гидрокрекинг с использованием катализатора, состоящего из активного металла А типа, предпочтительно составляет 0,1 ч или больше и 10,0 ч или меньше, более предпочтительно 0,3 ч или больше и 3,5 ч или меньше. Хотя более низкая LHSV предпочтительна для реакции, но слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что требует чрезвычайно большого объема реактора, что влечет излишние капитальные вложения в установку.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой осуществляют гидрокрекинг с использованием катализатора, состоящего из активного металла В типа, предпочтительно составляет 0,1 ч или больше и 2 ч или меньше, более предпочтительно 0,2 ч или больше и 1,7 ч или меньше, более предпочтительно 0,3 ч или больше и 1,5 ч или меньше. Хотя более низкая LHSV предпочтительна для реакции, но слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что требует чрезвычайно большого объема реактора, что влечет излишние капитальные вложения в установку.
Отношение водород/масло, при котором осуществляется гидрокрекинг с использованием катализатора, состоящего из активного металла А типа, предпочтительно составляет 50 нл/л или больше и 1000 нл/л или меньше, более предпочтительно 70 нл/л или больше и 800 нл/л или меньше, более предпочтительно 400 нл/л или больше и 1500 нл/л или меньше. Хотя более высокое отношение водород/масло ускоряет реакцию, но обычно имеется оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
Отношение водород/масло, при котором осуществляется гидрокрекинг с использованием катализатора, состоящего из активного металла В типа, предпочтительно составляет 150 нл/л или больше и 2000 нл/л или меньше, более предпочтительно 300 нл/л или больше и 1700 нл/л или меньше, более предпочтительно 400 нл/л или больше и 1500 нл/л или меньше. Хотя более высокое отношение водород/масло ускоряет реакцию, но обычно имеется оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями.
Реактором гидрирования может быть реактор любой конструкции и может быть использована одна или несколько реакционных башен. Водород может дополнительно подаваться между несколькими реакционными башнями. Реактор может быть снабжен установкой для удаления сероводорода и дистилляционной колонной для фракционной перегонки гидрированных продуктов с получением желательных фракций.
Реактор гидрирования может работать в режиме реактора со стационарным слоем. Водород может подаваться в сырье в режиме противотока или параллельного потока. В альтернативном случае, режим реактора может представлять собой комбинацию режимов противотока и параллельного потока, со множеством реакционных башен. Режим подачи сырья обычно представляет собой режим нисходящего потока и предпочтительно представляет собой режим газожидкостного параллельного потока. Газообразный водород может подаваться как охладитель в среднюю часть реактора с целью удаления теплоты реакции или увеличения парциального давления водорода. Смешанный газ, который будет представлять собой сырье для синтетического масла FT, образуется при окислении вещества, содержащего углерод, с использованием кислорода и/или воды, и/или диоксида углерода и дополнительно, если необходимо, смещением реакции с использованием воды, чтобы скорректировать ее в сторону заранее заданных концентраций водорода и оксида углерода. Веществами, содержащими углерод, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, обычно являются компоненты газа, состоящие из углеводородов, которые при нормальных температурах являются газами, такие как природный газ, сжиженный попутный газ и газообразный метан, нефтяной асфальт, биомасса, кокс, отходы, такие как строительные материалы и макулатура, ил, тяжелые сырые нефти, которые трудно утилизировать обычным образом, и смешанный газ, образованный при воздействии повышенных температур на нетрадиционные источники нефти. Однако в настоящем изобретении нет никаких ограничений на сырье, поскольку может быть получен смешанный газ, содержащий, главным образом, водород и оксид углерода.
Вышеупомянутое базовое масло на нефтяной основе представляет собой углеводородное базовое масло, полученное при переработке сырой нефти. Примеры включают прямые базовые масла, полученные на дистилляционных установках, работающих при атмосферном давлении; вакуумные базовые масла, полученные при прямой переработке тяжелой нефти или остатка, полученного из дистилляционной установки, работающей при атмосферном давлении, из установки по вакуумной дистилляции; базовые масла каталитического крекинга или гидрокрекинга, полученные каталитическим крекингом или вакуумным гидрокрекингом тяжелого базового масла или десульфированного топлива; и базовые масла гидроочистки или гидрокрекинга, полученные гидроочисткой любых из данных углеводородов нефтяного происхождения. В альтернативном случае, в качестве базового масла в настоящем изобретении могут быть использованы базовые масла, полученные подходящей переработкой, кроме сырой нефти, источников, названных нетрадиционными источниками нефти, таких как нефтеносный сланец, нефтеносный песок и смола Ориноко, и имеющие свойства, эквивалентные свойствам вышеназванных базовых масел.
Вышеназванным высокогидрированным базовым маслом на основе нефти является керосин или фракция газойля, полученная гидроочисткой, а затем гидрированием заранее определенного сырья. Примеры сырья включают прямой керосин или газойли, полученные на дистилляционной установке для сырой нефти, работающей при атмосферном давлении; вакуумный керосин или газойли, полученные при переработке прямой тяжелой нефти или остатка из дистилляционной установки, работающей при атмосферном давлении, на вакуумной дистилляционной установке; и гидроочищенный и гидродесульфурированный керосин или газойли, полученные гидрированием керосина каталитического крекинга, или газойли, полученные каталитическим крекингом десульфурированного или недесульфурированного вакуумного керосина или газойлей, вакуумного тяжелого газойля или десульфурированного топлива.
-1
-1
-1
-1
Когда сырьем является фракция газойля, условия гидроочистки могут быть те же, что определены, когда для очистки нефти обычно используется установка по гидродесульфурации. Обычно гидроочистку фракции газойля осуществляют в условиях, когда температура реакции составляет от 300 до 380°С, давление водорода составляет от 3 до 8 МПа, LHSV составляет от 0,3 до 2 ч и отношение водород/масло составляет от 100 до 500 нл/л. Когда сырьем является фракция керосина, условия для гидроочистки могут быть такими же, что определены, когда для очистки нефти обычно используют установку по гидродесульфурации. Обычно гидроочистку фракции керосина осуществляют в условиях, где температура реакции составляет от 220 до 350°С, давление водорода составляет от 1 до 6 МПа, LHSV составляет от 0,1 до 10 ч и отношение водород/масло составляет от 10 до 300 нл/л, предпочтительно условия, при которых температура реакции составляет от 250 до 340°С, давление водорода составляет от 2 до 5 МПа, LHSV составляет от 1 до 10 ч и отношение водород/масло составляет от 30 до 200 нл/л, более предпочтительно в условиях, когда температура реакции составляет от 270 до 330°С, давление водорода составляет от 2 до 4 МПа, LHSV составляет от 2 до 10 ч и отношение водород/масло составляет от 50 до 200 нл/л.
Более низкая температура реакции является преимущественной для реакции гидрирования, но не является предпочтительной для реакции десульфурирования. Более высокое давление водорода и более высокое отношение водород/масло ускоряют реакции десульфурирования и гидрирования, но существует оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями. Хотя более низкая LHSV является преимущественной для реакции, но слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует чрезвычайно большого объема реактора, что приводит к избыточным капитальным вложениям в установку.
Катализаторами, использованными для гидроочистки, могут быть любые из обычных катализаторов гидродесульфурирования. Предпочтительно активными металлами катализатора являются металлы групп 6А и 8 периодической таблицы. Примеры данных металлов включают Co-Mo, Ni-Mo, Co-W и Ni-W. Носитель может представлять собой пористый неорганический оксид, содержащий оксид алюминия в качестве основного компонента. Данные условия и катализатор особенно не ограничены, поскольку свойства сырья отвечают требованиям.
Сырье, использованное в настоящем изобретении, получают вышерассмотренным способом гидроочистки, и оно предпочтительно имеет содержание серы 5 млн.ч. по массе или больше и 10 млн.ч. по массе или меньше и точку кипения 130°С или выше и 380°С или ниже. Сырье, имеющее содержание серы и точку кипения в указанных интервалах, может обеспечить легкое достижение свойств, определенных для следующего процесса глубокого гидрирования.
Базовое масло глубокого гидрирования получают гидрированием вышерассмотренного гидрированного керосина или газойля в качестве сырья в присутствии катализатора гидрирования.
-1
-1
-1
Условия для глубокого гидрирования представляют собой условия, где температура реакции составляет от 170 до 320°С, давление водорода составляет от 2 до 10 МПа, LHSV составляет от 0,1 до 2 ч и отношение водород/масло составляет от 100 до 800 нл/л, предпочтительно условия, где температура реакции составляет от 175 до 300°С, давление водорода составляет от 2,5 до 8 МПа, LHSV составляет от 0,2 до 1,5 ч и отношение водород/масло составляет от 150 до 600 нл/л, более предпочтительно в условиях, где температура реакции составляет от 180 до 280°С, давление водорода составляет от 3 до 7 МПа, LHSV составляет от 0,3 до 1,2 ч и отношение водород/масло составляет от 150 до 500 нл/л. Более низкая температура реакции является преимущественной для реакции гидрирования, но не является предпочтительной для реакции десульфурирования. Более высокое давление водорода и более высокое отношение водород/масло ускоряют реакции десульфурирования и гидрирования, но существует оптимальная точка, определяемая экономическими соображениями. Хотя более низкая LHSV является преимущественной для реакции, но слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует чрезвычайно большого объема реактора, что приводит к избыточным капитальным вложениям в установку.
Установкой гидрирования сырья, прошедшего гидрорефайнинг, может быть установка любой конструкции и может быть использован один или несколько реакторов в комбинации друг с другом. Водород может дополнительно подаваться в пространство между несколькими реакторами. Установка гидрорефайнинга может быть снабжена газожидкостной сепарационной системой или системой для удаления сероводорода.
Реактор гидрирования может работать в режиме реактора со стационарным слоем. Водород может подаваться в сырье в режиме противотока или прямотока. В альтернативном случае, режим реактора может представлять собой комбинацию режимов противотока и прямотока, со множеством реакционных башен. Режим подачи сырья обычно представляет собой режим нисходящего потока и предпочтительно представляет собой режим газожидкостного сопутствующего потока. Газообразный водород может подаваться как охладитель в среднюю часть реактора с целью удаления теплоты реакции или увеличения парциального давления водорода.
Катализатор, использованный для гидрирования, включает активный металл гидрирования, нанесенный на пористый носитель. Пористым носителем может быть неорганический оксид, такой как оксид алюминия. Примеры неорганического оксида включают оксид алюминия, оксид титана, оксид циркония, оксид бора, диоксид кремния и цеолит. В настоящем изобретении носитель предпочтительно состоит из оксида алюминия и, по меньшей мере, одного оксида, выбранного из группы, включающей диоксид титана, диоксид циркония, оксид бора, диоксид кремния и цеолит. Нет конкретных ограничений на метод получения носителя. Поэтому может быть применен любой метод, предусматривающий использование сырьевых материалов в форме золей или солей, каждый из которых содержит любой из элементов. В альтернативном варианте, носитель может быть приготовлен путем формирования сложного гидроксида или оксида, такого как диоксид кремния - оксид алюминия, диоксид кремния - диоксид циркония, оксид алюминия - диоксид титана, диоксид кремния - диоксид титана и оксид алюминия - оксид бора, с последующим добавлением на любой стадии оксида алюминия в форме геля оксида алюминия, гидроксида или подходящего раствора. Оксид алюминия может содержаться в любом соотношении с другими оксидами на основе пористого носителя. Однако содержание оксида алюминия предпочтительно составляет 90 процентов по массе или меньше, более предпочтительно 60 процентов по массе или меньше и более предпочтительно 40 процентов по массе или меньше, от массы пористого носителя.
Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат. Примеры кристаллической структуры включают фожазит, пентасил и морденит. Данные цеолиты могут быть теми, которые ультрастабилизированы конкретной гидротермической обработкой и/или кислотной обработкой или такой обработкой, которая позволяет скорректировать содержание оксида алюминия. Предпочтительными типами цеолитов являются фожазит, цеолиты бета и морденитового типа, и особенно предпочтительными цеолитами являются цеолиты Y и бета типов. Цеолиты Y типа являются предпочтительно ультрастабилизированными. Ультрастабилизированные цеолиты имеют микропористую специфическую структуру с так называемыми микропорами размером 20 Å или меньше, а также вновь образованными порами размером в интервале от 20 до 100 Å. Гидротермическую обработку можно осуществлять в известных условиях.
Активным металлом катализатора, использованного для гидрирования, является, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы 6 металлов периодической таблицы, предпочтительно, по меньшей мере, один металл, выбранный из числа таких металлов, как Ru, Rh, Ir, Pd и Pt, и более предпочтительно Pd и/или Pt. Данные металлы могут быть использованы в комбинации, такой как 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. Источником металла из числа данных металлов могут быть неорганические соли или комплексные соли, которые используются традиционно. Методом нанесения металла на носитель может быть один из методов, таких как погружение и ионный обмен, которые используются для катализатора гидрирования. Когда на носитель наносят несколько металлов, они могут быть нанесены с одновременным использованием их смешанного раствора. В альтернативном случае, несколько металлов могут быть нанесены на носитель с последовательным использованием растворов, каждый из которых содержит любой из данных металлов. Данные металлосодержащие растворы могут представлять собой водные растворы или растворы, полученные с использованием органического растворителя.
Металл(ы) может быть нанесен на пористый носитель после завершения всех стадий при получении пористого носителя. В альтернативном случае, металл(ы) может быть нанесен на пористый носитель в форме подходящего оксида, сложного оксида или цеолита, полученного на промежуточной стадии получения пористого носителя, а затем может быть направлен на получения геля или быть подвергнут термическому концентрированию и смешиванию.
Не существует конкретных ограничений на количество активного металла(ов), наносимого на носитель. Однако это количество составляет от 0,1 до 10 процентов по массе, предпочтительно от 0,15 до 5 процентов по массе и более предпочтительно от 0,2 до 3 процентов по массе в расчете на массу катализатора.
Катализатор предпочтительно используют после того, как он прошел предварительную восстановительную обработку в токе водорода. В общем, активный металл(ы) подвергают воздействию тепла при 200°С или выше в соответствии с заранее определенными методами, в условиях циркуляции газа, содержащего водород, а затем восстановлены, проявляя тем самым свою каталитическую активность.
Переработанные масла животного и растительного происхождения, упомянутые выше, представляют собой базовые масла, состоящие из углеводородов, образованных в результате применения химических процессов переработки к маслам или жирам, дающим или образующим сырьевые материалы растительного или животного происхождения, с получением вышерассмотренных базовых масле на нефтяной основе. В частности, технологические масла животного и растительного происхождения представляют собой содержащие углеводороды смешанные базовые масла, полученные контактным взаимодействием животных или растительных жиров и полученных из них компонентов, используемых как сырье, с катализатором гидрокрекинга, содержащим, по меньшей мере, один или несколько металлов, выбранных из группы 6А и 8 металлов периодической таблицы, и неорганический оксид с кислотными свойствами, под давлением водорода. Сырье из технологического масла животного и растительного происхождения представляет собой обязательно животный или растительный жир или компоненты, полученные из них. Примеры животного или растительного жира или компонентов, образованные из них, использованные в настоящем изобретении, включают природные или искусственно полученные животные или растительные жиры и компоненты животного или растительного жира, полученные из них. Примеры исходных материалов для животных жиров и животных масел включают говяжий жир, молочный жир (масло), сало, бараний жир, китовый жир, рыбий жир и печеночный жир. Примеры исходных материалов для растительных жиров и растительных масел включают семена и другие части кокоса, пальмового дерева, олив, сафлора, рапса (цветиков рапса), рисовой шелухи, подсолнечника, семян хлопчатника, кукурузы, бобов сои, кунжута и льна. Жиры и масла, отличные от тех, что получают из данных материалов, также могут быть использованы в настоящем изобретении. Сырье может быть твердым или жидким, но предпочтительно получено из растительных жиров или растительных масел с целью легкой транспортировки, поглощения диоксида углерода и высокой производительности. В альтернативном случае, отработанные масла, образующиеся при использовании данных животных и растительных жиров в домашнем хозяйстве, промышленности и приготовлении пищи, могут быть использованы в качестве сырья после удаления из этих масел остаточных материалов.
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 типичной композиции жирнокислотной части глицеридных соединений, содержащихся в данных типах сырья, включают жирные кислоты, так называемые насыщенные жирные кислоты, не содержащие в молекуле ненасыщенных связей, такие как масляная кислота (СНСООН), капроновая кислота (СНСООН), каприловая кислота (СНСООН), каприновая кислота (СНСООН), лауриновая кислота (СНСООН), миристиновая кислота (СНСООН), пальмитиновая кислота (СНСООН), стериновая кислота (СНСООН), и так называемые ненасыщенные жирные кислоты, содержащие в молекуле одну или несколько ненасыщенных связей, такие как олеиновая кислота (СНСООН), линолевая кислота (СНСООН), линоленовая кислота (СНСООН) и рицинолеиновая кислота (СН(ОН)СООН). В общем, углеводородные части данных жирных кислот, содержащихся в веществах, существующих в природе, представляют собой, в большинстве случаев, линейные цепи. Однако жирная кислота может быть любой из тех, которые имеют разветвленную структуру, т.е. изомеров, если удовлетворяются требования к свойствам, определенных настоящим изобретением. Ненасыщенная жирная кислота может быть любой из тех, существование которых обычно признано в природе, а также из тех, которые содержат ненасыщенную связь в молекуле, положение которой регулируется условиями химического синтеза, если удовлетворяются требования к свойствам, определенных настоящим изобретением.
Вышерассмотренное сырье (животные или растительные жиры и компоненты, образованные ими) содержит одну или несколько данных жирных кислот, которые меняются в зависимости от сырьевых материалов. Например, кокосовое масло содержит относительно большое количество насыщенных жирных кислот, таких как лауриновая кислота и миристиновая кислота, тогда как масло бобов сои содержит большое количество таких ненасыщенных жирных кислот, как олеиновая кислота и линолевая кислота.
Сырье содержит фракцию, точка кипения которой предпочтительно составляет 250°С или выше, более предпочтительно фракцию, точка кипения которой составляет 300°С или выше, и более предпочтительно фракцию, точка кипения которой составляет 360°С или выше. Если сырье не содержит фракции, точка кипения которой составляет 230°С или выше, выход жидкого продукта снизится вследствие увеличения доли газа, образованного в процессе производства, вероятно приводя к увеличению срока службы диоксида углерода.
В альтернативном варианте, сырье для технологического масла животного или растительного происхождения может представлять собой смесь животного или растительного жира и компонентов, полученных из него, с нефтяной углеводородной фракцией. В этом случае доля нефтяной углеводородной фракции предпочтительно составляет от 10 до 99 процентов по объему, более предпочтительно от 30 до 99 процентов по объему и более предпочтительно от 60 до 98 процентов по объему в расчете на общий объем сырья. Если доля составляет меньше чем нижний предел, может возникнуть необходимость в установках по утилизации воды, образующейся в качестве побочного продукта. Если доля превышает верхний предел, то это не является предпочтительным с точки зрения снижения срока службы диоксида углерода.
-1
-1
-1
-1
-1
Условия гидрокрекинга сырья в процессе гидрирования представляют собой желательно те, когда давление водорода составляет от 6 до 20 МПа, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) составляет от 0,1 до 1,5 чи отношение водород/масло составляет от 200 до 2000 нл/л, более желательно, когда давление водорода составляет от 8 до 17 МПа, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) составляет от 0,2 до 1,1 ч и отношение водород/масло составляет от 300 до 1800 нл/л, более желательно, когда давление водорода составляет от 10 до 16 МПа, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) составляет от 0,3 до 0,9 ч и отношение водород/масло составляет от 350 до 1600 нл/л. Каждый из параметров представляет собой фактор, влияющий на активность реакции. Например, если давление водорода и отношение водород/масло составляют меньше чем нижние пределы, то наблюдается тенденция к снижению реакционной способности, и активность резко снижается. Если давление водорода и отношение водород/масло превышают верхние пределы, то могут потребоваться огромные вложения на строительство компрессора. Более низкая часовая объемная скорость жидкости оказывается более предпочтительной для осуществления реакций. Однако, если часовая объемная скорость жидкости ниже чем 0,1 ч, то могут потребоваться колоссальные вложения на строительство реактора чрезвычайно большого объема. Если часовая объемная скорость жидкости превышает 1,5 ч, то реакция может протекать недостаточно.
Композиция газойля настоящего изобретения представляет собой топливо, используемое для дизельных двигателей со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженных нагнетателем и системой EGR, и обязательно включает синтетическое базовое масло FT, обеспечивающее рассмотренные ниже свойства.
Композиция газойля настоящего изобретения обязательно используется для дизельных двигателей со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженных нагнетателем и системой ERG. Можно использовать композицию газойля для дизельного двигателя со степенью геометрического сжатия больше 16, снабженного нагнетателем или системой EGR. Однако использование композиции газойля для данного дизельного двигателя не является предпочтительным с точки зрения цели настоящего изобретения, т.е. нельзя ожидать снижения нагрузки на окружающую среду.
Степень геометрического сжатия представляет собой степень сжатия, рассчитанную по физической спецификации двигателя. В общем, она обозначает величину, полученную делением внутреннего объема цилиндра А, определенного при самом нижнем положении поршня, на внутренний объем цилиндра В, определенный при самом верхнем положении поршня, и эти величины для многих дизельных двигателей составляют порядка 12-22. В современных дизельных двигателях с электронной системой управления значительная степень сжатия может быть изменена впускным и выпускным клапанами или путем регулирования давления подкачки. Однако в настоящем изобретении объем притязаний заявки определен степенью геометрического сжатия, учитывающего влияние существенной степени сжатия.
Дизельные двигатели, для которых предназначена композиция газойля настоящего изобретения, в обязательном порядке снабжены нагнетателем и устройством для EGR (рециркуляции выхлопных газов). Данные устройства используются для улучшения параметров выхлопного газа, эффективности использования топлива и мощности на выходе. В частности, при сгорании с воспламенением от сжатия однородного заряда их часто используют в целях регулирования воспламенения, и композиция газойля настоящего изобретения разработана при условии, что она будет использована для этих целей.
Настоящее изобретение не накладывает никаких конкретных ограничений на другие спецификации, применение или окружающие условия применения дизельного двигателя, в котором используется композиция газойля.
Композиция газойля настоящего изобретения представляет собой композицию газойля для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, и содержит синтетическое базовое масло FT и имеет содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболту +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 380°С или ниже в параметрах дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) для фракции каждого интервала:
(1) цетановое число фракции интервала ниже 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60;
2) цетановое число фракции интервала 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80; и
(3) цетановое число фракции интервала 280°С или выше составляет 50 или больше.
В альтернативном варианте, композиция газойля настоящего изобретения представляет собой композицию газойля с параметрами качества, отвечающими требованиям стандартов JIS к газойлю сорта № 1 (далее по тексту называемому «композиция газойля (№ 1)»), кроме требований по содержанию серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащую синтетическое базовое масло FT и имеющую содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболу +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 380°С или ниже в параметрах дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции для каждого интервала:
(1) цетановое число фракции интервала ниже 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процент по объему или больше и меньше чем 10 процентов по объему;
2) цетановое число фракции интервала 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80; и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 40 процентов по объему или больше и 98 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции интервала 280°С или выше составляет 50 или больше, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процент по объему или больше и 59 процентов по объему или меньше.
Стандарт JIS к газойлю № 1 представляет собой стандарт, отвечающий требованиям для «типа № 1», определенного в LIS K 2204 «Газойль».
Композиция газойля настоящего изобретения представляет собой композицию газойля с параметрами качества, отвечающими требованиям стандартов JIS к газойлю сорта № 2 (далее по тексту называемому «композиция газойля (№ 2)»), кроме требований по содержанию серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащую синтетическое базовое масло FT и имеющую содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболу +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 360°С или ниже в параметрах дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции для каждого интервала:
(1) цетановое число фракции интервала ниже 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 10 процентов по объему или больше и меньше чем 20 процентов по объему;
2) цетановое число фракции интервала 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80; и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 30 процентов по объему или больше и 89 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции интервала 280°С или выше составляет 50 или больше, и составляющая доля фракции во всем объеме фракции составляет 1 процент по объему или больше и 60 процентов по объему или меньше.
Стандарт JIS к газойлю № 2 представляет собой стандарт, отвечающий требованиям для «типа № 2», определенного в LIS K 2204 «Газойль».
Композиция газойля настоящего изобретения представляет собой композицию газойля с параметрами качества, отвечающими требованиям стандартов JIS к газойлю сорта № 3 (далее по тексту называемому «композиция газойля (№ 3)»), кроме требований по содержанию серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащую синтетическое базовое масло FT и имеющую содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболу +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 360°С или ниже в параметрах дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции для каждого интервала:
(1) цетановое число фракции интервала ниже 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 20 процентов по объему или больше и меньше чем 40 процентов по объему;
2) цетановое число фракции интервала 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80; и составляющая доля фракции во всем объеме фракции составляет 30 процентов по объему или больше и 78 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции интервала 280°С или выше составляет 50 или больше, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процент по объему или больше и 50 процентов по объему или меньше.
Стандарт JIS к газойлю № 3 представляет собой стандарт, отвечающий требованиям для «типа № 3», определенного в LIS K 2204 «Газойль».
Композиция газойля настоящего изобретения представляет собой композицию газойля с параметрами качества, отвечающими требованиям стандартов JIS к газойлю сорта № 3 (далее по тексту называемому «композиция газойля (№ 3)»), кроме требований по содержанию серы, для использования в дизельном двигателе со степенью геометрического сжатия 16 или меньше, снабженном нагнетателем и системой EGR, содержащую синтетическое базовое масло FT и имеющую содержание серы 5 млн.ч. по массе или меньше, содержание кислорода 100 млн.ч. по массе или меньше, модуль объемной деформации 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, цвет по Сейболу +22 или больше, смазывающую способность 400 мкм или меньше, начальную точку кипения 140°С или выше и конечную точку кипения 350°С или ниже в параметрах дистилляции, и следующие свойства (1)-(3) фракции для каждого интервала:
(1) цетановое число фракции интервала ниже 200°С составляет 40 или больше и меньше чем 60, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 40 процентов по объему или больше и 70 процентов по объему или меньше;
2) цетановое число фракции интервала 200°С или выше и ниже чем 280°С составляет 60 или больше и меньше чем 80; и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 20 процентов по объему или больше и 59 процентов по объему или меньше; и
(3) цетановое число фракции интервала 280°С или выше составляет 50 или больше, и составляющая доля фракции во всем объеме фракций составляет 1 процент по объему или больше и 30 процентов по объему или меньше.
Стандарт JIS к газойлю специальному № 3 представляет собой стандарт, отвечающий требованиям для «специального типа № 3», определенного в LIS K 2204 «Газойль».
Содержание серы в композиции газойля настоящего изобретения обязательно составляет 5 млн.ч. по массе или меньше, предпочтительно 3 млн.ч. по массе или меньше, более предпочтительно 1 млн.ч. по массе или меньше, с целью снижения ядовитых веществ, выбрасываемых из двигателя, и улучшения характеристик системы завершающей обработки выхлопных газов. Содержание серы, использованное в настоящем документе, обозначает массовое содержание серосодержащих компонентов в расчете на общую массу композиции газойля, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2541 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение содержания серы».
2
Содержание кислорода в композиции газойля настоящего изобретения обязательно составляет 100 млн.ч. по массе или меньше, предпочтительно 80 млн.ч. по массе или меньше, более предпочтительно 60 млн.ч. по массе или меньше, с целью улучшения сопротивления окислению. Содержание кислорода можно измерить на традиционном приборе для элементного анализа. Например, содержание кислорода измеряют, превращая образец в СО или далее в СО на платине, нанесенной на углерод, и измеряя его количество при помощи детектора теплопроводности.
Модуль объемной деформации композиции газойля обязательно составляет 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше. В общем, когда к сжимаемой жидкости, такой как газойль, прилагают высокое давление, жидкость сжимается в зависимости от изменения окружающей температуры, давления и плотности (объем на объемную скорость потока). Данный модуль сжатия определяется как модуль объемной деформации (единица: МПа). При впрыске дизельного топлива модуль объемной деформации жидкого топлива меняется с постоянной скоростью, в зависимости от температуры и давления окружающей среды, а также физических свойств и состава топлива. Поэтому для системы впрыска с параметрами впрыска, когда впрыск осуществляется под высоким давлением с высокой степенью точности, как в случае насосов для впрыска топлива с электронным регулированием, предпочтительно использовать топливо, которое имеет стабильное цифровое значение модуля объемной деформации, так чтобы поддерживать объем впрыска или заданную скорость для всей системы. Поэтому модуль объемной деформации композиции газойля настоящего изобретения в обязательном порядке составляет 1250 МПа или больше и 1450 МПа или меньше, предпочтительно 1270 МПа или больше и 1420 МПа или меньше, более предпочтительно 1300 МПа или больше и 1400 МПа или меньше.
Модуль объемной деформации не является параметром, определяемым одним физическим свойством топлива или составом, а должен определяться как результат, полностью зависящий от нескольких физических свойств и состава. Поэтому с технической точки зрения вполне уместно рассматривать модуль объемной деформации как одно из свойств топлива, которое должно быть определено в числе других физических свойств и составов.
Хотя до сих пор не существует официально утвержденного метода измерения модуля объемной деформации, но краткая схема его будет дана применительно к чертежу. Топливом, подлежащим замеру, заполняют сосуд определенного объема, изготовленный из материала и имеющий конструкцию, для которых возможно показать, что изменения объема самого сосуда, являющиеся следствием изменения окружающей температуры и давления, существенно меньше, чем изменения объема топлива, являющиеся следствием того же изменения окружающих условий. Поэтому сосуд обязательно заполняют только измеряемым топливом. В сосуд вставляют поршень определенного объема, изготовленный из материала и имеющий конструкцию, для которых возможно показать, что изменения объема самого поршня, являющиеся следствием изменений окружающей температуры и давления, существенно меньше, чем изменения объема топлива в результате того же изменения окружающих условий, так чтобы изменить объем сосуда. Измеряемое топливо сжимают в соответствии с его показателем модуля сжатия, и, как результат этого, давление в сосуде изменяется. Затем измеряют давление для расчета модуля объемной деформации.
Далее будет дано более подробное описание метода измерения модуля объемной деформации композиции газойля.
На чертеже представлена схема, иллюстрирующая пример конструкции устройства для измерения модуля объемной деформации. Впускной клапан 2 расположен на верхней поверхности сосуда определенного объема 1 и соединяется с его внутренней частью, а выпускной клапан 3 соединен с впускным клапаном 2 в определенном положении. Далее температурный датчик 4 и датчик давления 5 и поршень 6 расположены на боковой стороне и в дне сосуда 1, соответственно, и соединены с его внутренней частью. Сосуд 1 и поршень 6 каждый изготовлены из материала и имеют конструкцию, для которых изменения объема сосуда и поршня существенно меньше, чем изменение объема топлива при изменении окружающей температуры и давления до заранее заданного уровня.
При использовании измерительного прибора, показанного на чертеже, измеряемую композицию газойля 100 сначала загружают через впускной клапан 2 в сосуд до тех пор, пока сосуд не заполнится топливом. Затем объем сосуда меняют с помощью поршня. После этого топливо сжимают в соответствии с его модулем сжатия, и в результате давление внутри сосуда 1 изменяется. Температуру и давление в данном процессе сжатия измеряют при помощи датчика температуры 4 и датчика давления 5, соответственно. Беря за основу измеренные величины, можно рассчитать модуль объемной деформации.
Цвет по Сейболту композиций газойля настоящего изобретения обязательно составляет +22 или больше, предпочтительно +25 или больше, более предпочтительно +27 или больше, с целью удаления веществ, ингибирующих стойкость к окислению. Цвет по Сейболту, упомянутый в настоящем документе, обозначает величину, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2580 «Нефтепродукты - метод измерения цвета - метод измерения цвета по Сейболту».
Композиции газойля настоящего изобретения обязательно имеют такую смазывающую способность, что диаметр пятна изнашивания по HFRR (WS1.4) составляет 400 мкм или меньше. Если смазывающая способность слишком мала, композиция вызовет увеличение крутящего момента дизельного двигателя, снабженного инжекционным насосом распределительного типа, и износ каждой детали насоса при запуске двигателя, вероятно приводя не только к ухудшению параметров выхлопного газа, но также и к разрушению самого двигателя. Кроме того, в насосе для подачи топлива с электронным управлением, обеспечивающим впрыск под высоким давлением, вероятнее всего будет происходить износ скользящих частей. Поэтому, что касается смазывающей способности, диаметр пятна изнашивания по HFRR (WS1.4) композиции газойля обязательно составляет 400 мкм или меньше, предпочтительно 380 мкм или меньше, более предпочтительно 360 мкм или меньше.
Смазывающая способность, т.е. диаметр пятна изнашивания по HFRR (WS1.4), использованная в настоящем документе, обозначает смазывающую способность, измеренную в соответствии со стандартом JIS-5S-50-98 «Газойль - метод испытания на смазывающую способность», предписанным в JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products, опубликованную Японским институтом нефти.
Композиция газойля настоящего изобретения обязательно ограничена составляющей долей каждой фракции и её цетановым числом. То есть, настоящее изобретение позволяет получать композиции газойля, каждая из которых отвечает требованиям стандартов JIS к газойлю сорта № 1, стандартов JIS к газойлю сорта № 2, к стандартам JIS к газойлю сорта № 3 и стандартам LIS к газойлю специального сорта № 3, соответственно, устанавливающих конкретный состав фракций газойля и конкретные составляющие доли фракций. Роль каждой фракции и ограничения, наложенные на них, будут рассмотрены ниже по тексту.
Предполагается, что композиция газойля (№ 1) настоящего изобретения будет использована в летний период и будет обладать низкой способностью к повторному запуску при высоких температурах, если содержание легкой фракции (фракции с параметрами дистилляции ниже чем 200°С) будет слишком высоким. Однако композиция будет иметь низкие параметры испарения, если не будет содержать некоторого количества легкой фракции. Кроме того, если цетановое число легкой фракции, которая должна испаряться, слишком высокое, то композиция вызовет непреднамеренное самовоспламенение до того, как будет достаточно смешана с воздухом, что приведет к невозможности сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда. Однако, если цетановое число слишком низкое, самовоспламенение вероятнее всего будет чрезвычайно задерживаться.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число фракции с дистилляционными параметрами ниже, чем 200°С, равнялось 40 или больше и меньше чем 60, и чтобы составляющая доля фракции составляла 1 процент по объему или больше и меньше чем 10 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число фракции предпочтительно составляет 42 или больше и 58 или меньше, более предпочтительно 44 или больше и 56 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 2 процента по объему или больше и 9,5 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 3 процента по объему или больше и 9 процентов по объему или меньше от всего объема фракций.
Композиция газойля (№ 1) настоящего изобретения состоит главным образом из средней фракции (фракции с параметрами дистилляции в интервале от 200°С или выше до менее чем 280°С). То есть, необходимо ограничить количество легкой фракции, чтобы подавить нарушение способности к повторному запуску при высоких температурах, как рассмотрено выше, а также ограничить количество средней фракции до определенной степени, чтобы сохранить параметры испарения. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции несколько выше, чтобы обеспечить положительное самовоспламенение композиции, поскольку главным образом средняя фракция участвует в воспламенении.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными параметрами в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С, равнялось 60 или больше и меньше чем 80, и чтобы составляющая доля средней фракции составляла 40 процентов по объему или больше и меньше чем 98 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 62 или больше и 78 или меньше, более предпочтительно 64 или больше и 76 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 42 процента по объему или больше и 97 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 45 процентов по объему или больше и 95 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционными параметрами от 280°С или выше) композиции газойля (№ 1) настоящего изобретения является большой по теплотворной способности на единицу объема и, таким образом, важна для улучшения мощности на выходе и КПД топлива. Однако данная фракция, вероятно, будет образовывать сажу, если условия сгорания (температура, давление и отношение с воздухом) не подобраны подходящим образом. Необходимо определить долю тяжелой фракции в смеси с учетом баланса с вышерассмотренной легкой и средней фракциями. Тяжелая фракция требует значительного времени на смешивание с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения, и поэтому ее нельзя смешивать в большом количестве. Поэтому тяжелая фракция должна быть отличной по свойствам самовоспламенения.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными параметрами от 280°С или выше равнялось 50 или больше, и чтобы составляющая доля тяжелой фракции составляла 1 процент по объему или больше и 59 процентов по объему или меньше в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или больше, более предпочтительно 54 или больше. Составляющая доля фракции предпочтительно равна 5 процентов по объему или больше и 55 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 10 процентов по объему или больше и 50 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 15 процентов по объему или больше и 45 процентов по объему или меньше от объема всей фракции.
Предполагается, что композиция газойля (№ 2) настоящего изобретения будет использована в зимний период и будет обладать более низкой теплотворной способностью и, таким образом, низким КПД топлива, если содержание легкой фракции (фракции с дистилляционными параметрами ниже чем 200°С) будет слишком высоким. Однако композиция будет иметь низкие параметры испарения, если не будет содержать некоторого количества легкой фракции. Кроме того, если цетановое число легкой фракции, которая должна испаряться, слишком высокое, то композиция вызовет непреднамеренное самовоспламенение до того, как будет достаточно смешана с воздухом, что приведет к невозможности сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда. Однако, если цетановое число слишком низкое, самовоспламенение вероятнее всего будет чрезвычайно задерживаться.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число фракции с дистилляционными параметрами ниже чем 200°С, равнялось 40 или больше и меньше чем 60, и чтобы составляющая доля фракции составляла 10 процентов по объему или больше и меньше чем 20 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число фракции предпочтительно составляет 42 или больше и 58 или меньше, более предпочтительно 44 или больше и 56 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 11 процента по объему или больше и 19,5 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 12 процентов по объему или больше и 19 процентов по объему или меньше от объема всех фракций.
Композиция газойля (№ 2) настоящего изобретения состоит главным образом из средней фракции (фракции с параметрами дистилляции в интервале 200°С или выше и менее чем 280°С). То есть, необходимо ограничить количество легкой фракции, чтобы подавить ухудшение КПД топлива, как описано выше, а также ограничить количество средней фракции, чтобы сохранить параметры испарения. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции несколько выше, чтобы обеспечить положительное самовоспламенение композиции, поскольку главным образом средняя фракция участвует в воспламенении.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными параметрами в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С равнялось 60 или больше и меньше чем 80, и чтобы составляющая доля средней фракции составляла 30 процентов по объему или больше и меньше чем 89 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 62 или больше и 78 или меньше, более предпочтительно 64 или больше и 76 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 32 процента по объему или больше и 85 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 35 процентов по объему или больше и 80 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционными параметрами от 280°С или выше) композиции газойля (№ 2) настоящего изобретения является большой по теплотворной способности на единицу объема и, таким образом, важна для улучшения мощности на выходе и КПД топлива. Однако данная фракция, вероятно, будет образовывать сажу, если условия горения (температура, давление и отношение с воздухом) не подобраны подходящим образом. Кроме того, композиция газойля (№ 2) настоящего изобретения предназначена для использования в зимний сезон и, вероятно, будет терять низкотемпературную текучесть, если будет содержать слишком большое количество тяжелой фракции. Необходимо определить долю тяжелой фракции в смеси с учетом баланса с вышерассмотренной легкой и средней фракциями. Тяжелая фракция требует значительного времени на смешивание с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения, и поэтому ее нельзя смешивать в большом количестве. Поэтому тяжелая фракция должна быть отличной по параметрам самовоспламенение.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными параметрами от 280°С или выше равнялось 50 или больше, и чтобы составляющая доля тяжелой фракции составляла 1 процент по объему или больше и 60 процентов по объему или меньше в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или больше, более предпочтительно 54 или больше. Составляющая доля фракции предпочтительно равна 5 процентов по объему или больше и 55 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 10 процентов по объему или больше и 50 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 15 процентов по объему или больше и 45 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Предполагается, что композиция газойля (№ 3) настоящего изобретения будет использована в зимний период и будет обладать более низкой теплотворной способностью и, таким образом, низким КПД топлива, если содержание легкой фракции (фракции с дистилляционными параметрами ниже, чем 200°С) будет слишком высоким. Однако композиция будет иметь низкие параметры испарения, если не будет содержать некоторого количества легкой фракции. Кроме того, если цетановое число легкой фракции, которая должна испаряться, слишком высокое, то композиция вызовет непреднамеренное самовоспламенение до того, как будет достаточно смешана с воздухом, что приведет к невозможности сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда. Однако, если цетановое число слишком низкое, самовоспламенение, вероятнее всего, будет чрезвычайно задерживаться.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными параметрами ниже чем 200°С равнялось 40 или больше и меньше чем 60 и чтобы составляющая доля фракции была равна 20 процентов по объему или больше и меньше чем 40 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число фракции предпочтительно составляет 42 или больше и 58 или меньше, более предпочтительно 44 или больше и 56 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно соответствует 21 процент по объему или больше и 39,5 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 22 процентов по объему или больше и 39 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Предполагается, что композиция газойля (№ 3) настоящего изобретения будет использована в зимний период и будет обладать более низкой теплотворной способностью и, таким образом, низким КПД топлива, если содержание легкой фракции (фракции с дистилляционными характеристиками ниже, чем 200°С) будет слишком высоким. Однако композиция будет иметь низкие параметры испарения, если не будет содержать определенного количества легкой фракции. Кроме того, если цетановое число легкой фракции, которая должна испаряться, слишком высокое, то композиция вызовет непреднамеренное самовоспламенение до того, как будет достаточно смешана с воздухом, что приведет к невозможности сгорания при компрессионном зажигании равномерным зарядом. Однако, если цетановое число слишком низкое, самовоспламенение вероятнее всего будет чрезвычайно задерживаться.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными параметрами ниже чем 200°С равнялось 40 или больше и меньше чем 60 и чтобы составляющая доля фракции составляла 20 процентов по объему или больше и меньше чем 40 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число фракции предпочтительно составляет 42 или больше и 58 или меньше, более предпочтительно 44 или больше и 56 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 21 процентов по объему или больше и 39,5 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 22 процентов по объему или больше и 39 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Композиция газойля (№ 3) настоящего изобретения состоит, главным образом, из средней фракции (фракции с параметрами дистилляции в интервале 200°С или выше и менее чем 280°С). То есть, необходимо ограничить количество легкой фракции, чтобы подавить ухудшение КПД топлива, как описано выше, а также ограничить количество средней фракции, чтобы сохранить параметры испарения. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции несколько выше, чтобы обеспечить положительное самовоспламенение композиции, поскольку, главным образом, средняя фракция участвует в воспламенении.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными параметрами в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С равнялось 60 или больше и меньше чем 80, и чтобы составляющая доля средней фракции была равна 30 процентов по объему или больше и меньше чем 78 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 62 или больше и 78 или меньше, более предпочтительно 64 или больше и 76 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 32 процента по объему или больше и 75 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 35 процентов по объему или больше и 70 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционными параметрами от 280°С или выше) композиции газойля (№ 3) настоящего изобретения является большой по теплотворной способности на единицу объема и, таким образом, важна для улучшения мощности на выходе и КПД топлива. Однако данная фракция, вероятно, будет образовывать сажу, если условия горения (температура, давление и отношение с воздухом) не подобраны подходящим образом. Кроме того, композиция газойля (№ 3) настоящего изобретения предназначена для использования в зимний сезон и, вероятно, будет терять низкотемпературную текучесть, если будет содержать слишком большое количество тяжелой фракции. Необходимо определить долю тяжелой фракции в смеси с учетом баланса с вышерассмотренной легкой и средней фракциями. Тяжелая фракция требует значительного времени на смешивание с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения, и поэтому ее нельзя смешивать в большом количестве. Поэтому тяжелая фракция должна быть отличной по параметрам самовоспламенения.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными параметрами от 280°С или выше равнялось 50 или больше, и чтобы составляющая доля тяжелой фракции составляла 1 процент по объему или больше и 50 процентов по объему или меньше в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или больше, более предпочтительно 54 или больше. Составляющая доля фракции предпочтительно равна 2 процента по объему или больше и 47 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 3 процента по объему или больше и 45 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 5 процентов по объему или больше и 40 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Предполагается, что композиция газойля (специальная № 3) настоящего изобретения будет использована в зимний период и будет обладать более низкой теплотворной способностью и, таким образом, низким КПД топлива, если содержание легкой фракции (фракции с дистилляционными параметрами ниже чем 200°С) будет слишком высоким. Однако композиция будет иметь низкие параметры испарения, если не будет содержать определенного количества легкой фракции. Кроме того, если цетановое число легкой фракции, которая должна испаряться, слишком высокое, то композиция вызовет непреднамеренное самовоспламенение до того, как будет достаточно смешана с воздухом, что приведет к невозможности сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда. Однако, если цетановое число слишком низкое, самовоспламенение, вероятнее всего, будет чрезвычайно задерживаться.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число фракции с дистилляционными параметрами ниже чем 200°С равнялось 40 или больше и меньше чем 60 и чтобы составляющая доля фракции составляла 40 процентов по объему или больше и меньше чем 70 процентов по объему в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число фракции предпочтительно составляет 42 или больше и 58 или меньше, более предпочтительно 44 или больше и 56 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно равна 41 процентов по объему или больше и 69,5 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 42 процента по объему или больше и 69 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Композиция газойля (специального № 3) настоящего изобретения состоит, главным образом, из средней фракции (фракции с параметрами дистилляции в интервале от 200°С или выше до менее чем 280°С). То есть, необходимо ограничить количество легкой фракции, чтобы подавить ухудшение КПД топлива, как описано выше, а также ограничить количество средней фракции, чтобы сохранить параметры испарения. Предпочтительно установить цетановое число средней фракции несколько выше, чтобы обеспечить положительное самовоспламенение композиции, поскольку, главным образом, средняя фракция участвует в воспламенении.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число средней фракции с дистилляционными параметрами в интервале 200°С или выше и ниже чем 280°С равнялось 60 или больше и меньше чем 80, и чтобы составляющая доля средней фракции была равна 20 процентов по объему или больше и 59 процентов по объему или меньше в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число средней фракции предпочтительно составляет 62 или больше и 78 или меньше, более предпочтительно 64 или больше и 76 или меньше. Составляющая доля фракции предпочтительно составляет 22 процента по объему или больше и 57 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 25 процентов по объему или больше и 55 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Тяжелая фракция (фракция с дистилляционными параметрами от 280°С или выше) композиции газойля (специальная № 3) настоящего изобретения является большой по теплотворной способности на единицу объема и, таким образом, важна для улучшения мощности на выходе и КПД топлива. Однако данная фракция, вероятно, будет образовывать сажу, если условия горения (температура, давление и отношение с воздухом) не подобраны подходящим образом. Кроме того, композиция газойля (специальная № 3) настоящего изобретения предназначена для использования в зимний сезон и, вероятно, будет терять низкотемпературную текучесть, если будет содержать слишком большое количество тяжелой фракции. Необходимо определить долю тяжелой фракции в смеси с учетом баланса с вышерассмотренной легкой и средней фракциями. Тяжелая фракция требует значительного времени на смешивание с воздухом, поскольку имеет низкую скорость испарения, и поэтому ее нельзя смешивать в большом количестве. Поэтому тяжелая фракция должна быть отличной по параметрам самовоспламенения.
Результатом различных исследований в области вышерассмотренной тенденции выявлена необходимость того, чтобы цетановое число тяжелой фракции с дистилляционными параметрами от 280°С или выше равнялось 50 или больше, и чтобы составляющая доля тяжелой фракции была равна 1 процент по объему или больше и 30 процентов по объему или меньше в расчете на весь фракционный объем композиции. Кроме того, цетановое число тяжелой фракции предпочтительно составляет 52 или больше, более предпочтительно 54 или больше. Составляющая доля фракции предпочтительно равна 1,5 процента по объему или больше и 28 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 2 процента по объему или больше и 26 процентов по объему или меньше от всего фракционного объема.
Составляющая доля каждой фракции и ее цетановое число могут быть измерены при помощи следующих двух типов методов:
(1) композицию газойля разделяют на фракции по начальным точкам кипения 200°С, от 200°С до 280°С и от 280°С до конечной точки, используя дистилляционную установку с такой относительно высокой точностью, что точность дистилляции составляет ± 1°С по отношению к заданной температуре, и после этого доля остаточного масла составляет порядка 1 процента по объему, и измеряют составляющую долю каждой фракции и ее цетановое число; и
(2) подлежащие смешиванию базовые масла сначала перегоняют на фракции при использовании вышеуказанной установки и измеряют составляющую долю каждой фракции и ее цетановое число.
Параметры дистилляции измеряют в соответствии со стандартом JIS K 2254 «Нефтяные продукты - Определение параметров дистилляции», а цетановое число измеряют в соответствии с «7. Метод определения цетанового числа», определенным стандартом JIS K 2280 «Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса».
Что касается параметров дистилляции, то композиция газойля (№ 1) настоящего изобретения обязательно имеет вышеуказанные параметры для каждой фракции, начальную точку кипения 140°С или выше, конечную точку 380°С или ниже, и температура 90% дистилляции составляет 360°С или ниже, то есть, один из стандартов JIS на газойль № 1.
Если температура 90% дистилляции превышает 360°С, то, вероятно, повысится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому температура 90% перегонки предпочтительно составляет 355°С или ниже, более предпочтительно 350°С или ниже, более предпочтительно 345°С или ниже. Нет никаких конкретных ограничений на нижний предел температуры 90% дистилляции. Однако если температура 90% дистилляции слишком низкая, то это вызовет ухудшение КПД топлива или снижение мощности двигателя на выходе. Поэтому нижний предел температуры 90% дистилляции предпочтительно составляет 240°С или выше, более предпочтительно 250°С или выше, более предпочтительно 260°С или выше, более предпочтительно 270°С или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°С или выше. Если начальная точка кипения ниже чем 140°С, то мощность двигателя на выходе и легкость запуска двигателя при высокой температуре резко снизятся и ухудшатся. Поэтому начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°С или выше, более предпочтительно 150°С или выше. Конечная точка обязательно составляет 380°С или ниже. Если конечная точка превышает 380°С, то, вероятно, увеличится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому конечная точка предпочтительно составляет 375°С или ниже, более предпочтительно 370°С или ниже.
Нет никаких конкретных ограничений на температуру 10% дистилляции. Однако нижний предел предпочтительно составляет 160°С или выше, более предпочтительно 170°С или выше, более предпочтительно 180°С или выше с целью подавления снижения мощности двигателя на выходе и ухудшения легкости запуска двигателя при высокой температуре. Верхний предел предпочтительно составляет 250°С или ниже, более предпочтительно 245°С или ниже, более предпочтительно 230°С или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопного газа.
Что касается параметров дистилляции, то композиция газойля (№ 2) настоящего изобретения обязательно имеет вышеуказанные параметры для каждой фракции, начальную точку кипения 140°С или выше, конечную точку 360°С или ниже, и температура 90% дистилляции составляет 350°С или ниже, то есть один из стандартов JIS на газойль № 2.
Если температура 90% дистилляции превышает 350°С, то, вероятно, повысится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому температура 90% дистилляции предпочтительно составляет 345°С или ниже, более предпочтительно 340°С или ниже, более предпочтительно 335°С или ниже. Нет никаких конкретных ограничений на нижний предел температуры 90% дистилляции. Однако если температура 90% дистилляции слишком низкая, то это вызовет ухудшение КПД топлива или снижение мощности двигателя на выходе. Поэтому нижний предел температуры 90% дистилляции предпочтительно составляет 240°С или выше, более предпочтительно 250°С или выше, более предпочтительно 260°С или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°С или выше. Если начальная точка кипения ниже чем 140°С, то мощность двигателя на выходе и легкость запуска при высокой температуре снизятся и ухудшатся. Поэтому начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°С или выше, более предпочтительно 150°С или выше. Конечная точка обязательно составляет 360°С или ниже. Если конечная точка превышает 360°С, то, вероятно, увеличится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому конечная точка предпочтительно составляет 368°С или ниже, более предпочтительно 366°С или ниже.
Нет никаких конкретных ограничений на температуру 10% дистилляции. Однако нижний предел предпочтительно составляет 160°С или выше, более предпочтительно 170°С или выше, более предпочтительно 180°С или выше с целью подавления снижения мощности двигателя на выходе и ухудшения КПД топлива. Верхний предел предпочтительно составляет 250°С или ниже, более предпочтительно 245°С или ниже, более предпочтительно 230°С или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопного газа.
Что касается параметров дистилляции, то композиция газойля (№ 3) настоящего изобретения обязательно имеет вышеуказанные параметры для каждой фракции, начальную точку кипения 140°С или выше, конечную точку 360°С или ниже и температура 90% дистилляции составляет 350°С или ниже, то есть, она представляет собой одну из композиций, соответствующих стандартам JIS на газойль № 3.
Если температура 90% дистилляции превышает 350°С, то, вероятно, повысится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому температура 90% дистилляции предпочтительно составляет 345°С или ниже, более предпочтительно 340°С или ниже, более предпочтительно 335°С или ниже. Нет никаких конкретных ограничений на нижний предел температуры 90% дистилляции. Однако если температура 90% дистилляции слишком низкая, то это вызовет ухудшение КПД топлива или снижение мощности двигателя на выходе. Поэтому нижний предел температуры 90% дистилляции предпочтительно составляет 240°С или выше, более предпочтительно 250°С или выше, более предпочтительно 260°С или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°С или выше. Если начальная точка кипения ниже чем 140°С, то мощность двигателя на выходе и легкость запуска двигателя при высокой температуре резко снизятся и ухудшатся. Поэтому начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°С или выше, более предпочтительно 150°С или выше. Конечная точка обязательно составляет 360°С или ниже. Если конечная точка превышает 360°С, то, вероятно, увеличится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому конечная точка предпочтительно составляет 358°С или ниже, более предпочтительно 356°С или ниже.
Нет никаких конкретных ограничений на температуру 10% дистилляции. Однако нижний предел предпочтительно составляет 160°С или выше, более предпочтительно 170°С или выше, более предпочтительно 180°С или выше с целью подавления снижения мощности двигателя на выходе и ухудшения КПД топлива. Верхний предел предпочтительно составляет 250°С или ниже, более предпочтительно 245°С или ниже, более предпочтительно 230°С или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопного газа.
Что касается параметров дистилляции, то композиция газойля (специальная № 3) настоящего изобретения обязательно имеет вышеуказанные параметры для каждой фракции, начальную точку кипения 140°С или выше, конечную точку 350°С или ниже и температуру 90% дистилляции 330°С или ниже, то есть она представляет собой одну из композиций, соответствующих стандартам JIS на газойль специальный № 3.
Если температура 90% дистилляции превышает 330°С, то, вероятно, повысится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому температура 90% дистилляции предпочтительно составляет 325°С или ниже, более предпочтительно 320°С или ниже, более предпочтительно 315°С или ниже. Нет никаких конкретных ограничений на нижний предел температуры 90% дистилляции. Однако если температура 90% дистилляции слишком низкая, то это вызовет ухудшение КПД топлива или снижение мощности двигателя на выходе. Поэтому нижний предел температуры 90% дистилляции предпочтительно составляет 240°С или выше, более предпочтительно 250°С или выше, более предпочтительно 260°С или выше.
Начальная точка кипения обязательно составляет 140°С или выше. Если начальная точка кипения ниже чем 140°С, то мощность двигателя на выходе и легкость запуска двигателя при высокой температуре резко снизятся и ухудшатся. Поэтому начальная точка кипения предпочтительно составляет 145°С или выше, более предпочтительно 150°С или выше. Конечная точка обязательно составляет 350°С или ниже. Если конечная точка превышает 350°С, то, вероятно, увеличится выделение РМ или мелких частиц. Поэтому конечная точка предпочтительно составляет 348°С или ниже, более предпочтительно 346°С или ниже.
Нет никаких конкретных ограничений на температуру 10% дистилляции. Однако нижний предел предпочтительно составляет 160°С или выше, более предпочтительно 170°С или выше, более предпочтительно 180°С или выше с целью подавления снижения мощности двигателя на выходе и ухудшения КПД топлива. Верхний предел предпочтительно составляет 250°С или ниже, более предпочтительно 245°С или ниже, более предпочтительно 230°С или ниже с целью подавления ухудшения свойств выхлопного газа.
Начальная точка кипения, температура 10% дистилляции, температуры 90% дистилляции и конечная точка, использованные в настоящем документе, означают величины, измеренные в соответствии со стандартом JIS K 2254 «Нефтепродукты - Определение параметров дистилляции».
x
Цетановый индекс композиции газойля (№ 1) настоящего изобретения обязательно отвечает требованиям стандарта JIS к газойлю № 1, который составляет 50 или больше. Если цетановый индекс составляет менее 50, то, вероятно, концентрации РМ, альдегидов и NO будут повышенными. По этим же причинам цетановый индекс предпочтительно составляет 52 или больше, более предпочтительно 55 или больше. Нет конкретных ограничений на верхний предел цетанового индекса. Однако, если цетановый индекс превышает 75, то, вероятнее всего, повысится выброс сажи в процессе ускорения транспортного средства. Поэтому цетановый индекс предпочтительно составляет 75 или меньше, более предпочтительно 74 или меньше, более предпочтительно 73 или меньше.
x
Цетановые индексы композиций газойля (№ 2), (№ 3) и (специальной № 3) настоящего изобретения обязательно отвечают требованиям стандартов JIS к газойлям № 2, № 3 и специальному № 3, соответственно, и каждый из них равен 45 или больше. Если цетановый индекс составляет величину меньше 45, то вероятно, что концентрации РМ, альдегидов и NO будут возрастать. По этим же причинам цетановый индекс предпочтительно равен 47 или больше, более предпочтительно 50 или больше. Нет конкретных ограничений на верхний предел цетанового индекса. Однако, если цетановый индекс составляет больше 75, то, вероятнее всего, повысится выброс сажи в процессе ускорения транспортного средства. Поэтому цетановый индекс предпочтительно составляет 75 или меньше, более предпочтительно 74 или меньше, более предпочтительно 73 или меньше.
Использованный в настоящем документе термин «цетановый индекс» означает величину, рассчитанную в соответствии с «8.4 методом расчета цетанового индекса с использованием уравнения с переменными», предписанным стандартом JIS К 2280 «Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса». Цетановый индекс, определенный стандартами JIS, обычно применим к газойлю, не содержащему повысителя цетанового числа. Однако в настоящем изобретении «8.4 метод расчета цетанового индекса с использованием уравнения с переменными» применен к газойлю, содержащему повыситель цетанового числа, и полученная величина также определена как цетановый индекс.
x
Нет конкретных ограничений на цетановое число композиций газойля настоящего изобретения, если выполнены требования к параметрам каждой фракции, определенные выше. Однако цетановое число предпочтительно составляет 30 или больше, более предпочтительно 35 или больше, более предпочтительно 40 или больше с целью ингибирования детонации в процессе горения дизельного топлива и снижения выбросов NO, РМ и альдегидов в выхлопном газе. С целью снижения черного дыма в выхлопном газе цетановое число предпочтительно составляет 70 или меньше, более предпочтительно 68 или меньше, более предпочтительно 66 или меньше.
Цетановое число, использованное в настоящем документе, означает цетановое число, измеренное в соответствии с «7. Методом определения цетанового числа», предписанным стандартом JIS К 2280 «Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса».
Температуры вспышки композиций газойля (№ 1) и (№ 2) настоящего изобретения обязательно отвечают требованиям стандартов JIS к газойлям № 1 и № 2, соответственно, которые обе равны 50°С или выше. Температура вспышки ниже 50°С не является предпочтительной по соображениям безопасности. Поэтому температура вспышки предпочтительно равна 52°С или выше, более предпочтительно 54°С или выше.
Температуры вспышки композиций газойля (№ 3) и (специальной № 3) настоящего изобретения обязательно отвечают требованиям стандартов JIS к газойлю № 3 и специальному № 3, соответственно, которые обе равны 45°С или выше. Температура вспышки ниже 45°С не является предпочтительной по соображениям безопасности. Поэтому температура вспышки предпочтительно равна 47°С или выше, более предпочтительно 50°С или выше.
Температура вспышки, использованная в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2265 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение температуры вспышки».
Температура закупоривания композиции газойля (№ 1) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 1, которое составляет -1°С или ниже. Температура закупоривания предпочтительно составляет -5°С или ниже с целью предупреждения забивания фильтра предварительной очистки автомобиля с дизельным двигателем и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением.
Температура закупоривания композиции газойля (№ 2) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 2, которое составляет -5°С или ниже. Температура закупоривания предпочтительно составляет -7°С или ниже, более предпочтительно -10°С или ниже с целью предупреждения забивания фильтра предварительной очистки автомобиля с дизельным двигателем и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением.
Температура закупоривания композиции газойля (№ 3) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 3, которое составляет -12°С или ниже. Температура закупоривания предпочтительно составляет -13°С или ниже, более предпочтительно -15°С или ниже с целью предупреждения забивания фильтра предварительной очистки автомобиля с дизельным двигателем и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением.
Температура закупоривания композиции газойля (№ 3) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю специальному № 3, которое составляет -19°С или ниже. Температура закупоривания предпочтительно составляет -22°С или ниже, более предпочтительно -25°С или ниже с целью предупреждения забивания фильтра предварительной очистки автомобиля с дизельным двигателем и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением.
Температура закупоривания, использованная в настоящем документе, означает температуру закупоривания, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2288 «Газойль - Определение температуры забивания холодного фильтра».
Температура потери текучести композиции газойля (№ 1) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 1, которое соответствует -2,5°С или ниже. Кроме того, с целью сохранения пусковых характеристик при низких температурах или общей управляемости автомобиля и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением температура потери текучести предпочтительно составляет -5°С или ниже, предпочтительно -7,5°С или ниже.
Температура потери текучести композиции газойля (№ 2) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 2, которое соответствует -7,5°С или ниже. Кроме того, с целью сохранения пусковых характеристик при низких температурах или общей управляемости автомобиля и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением температура потери текучести предпочтительно составляет -10°С или ниже, предпочтительно -12,5°С или ниже.
Температура потери текучести композиции газойля (№ 3) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 1, которое соответствует -20°С или ниже. Кроме того, с целью сохранения пусковых характеристик при низких температурах или общей управляемости автомобиля и поддержания условий воспламенения в насосе для подачи топлива с электронным управлением температура потери текучести предпочтительно составляет -22,5°С или ниже, предпочтительно -25°С или ниже.
Температура потери текучести композиции газойля (специального № 3) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю специальному № 3, которое соответствует -30°С или ниже. Кроме того, с целью сохранения пусковых характеристик при низких температурах или общей управляемости автомобиля и поддержания условий воспламенения в насосе для полдачи топлива с электронным управлением температура потери текучести предпочтительно составляет -32,5°С или ниже, предпочтительно -35°С или ниже.
Температура потери текучести, использованная в настоящем документе, означает температуру потери текучести, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2269 «Метод испытания на температуру потери текучести и температуру помутнения сырой нефти и нефтепродуктов».
2
2
2
2
2
2
2
x
Кинематическая вязкость при 30°С композиции газойля (№ 1) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 1, которое соответствует 2,7 мм/с или выше, предпочтительно 2,75 мм/с или выше, более предпочтительно 2,8 мм/с или выше. Если величина кинематической вязкости составляет меньше 2,7 мм/с, то будет трудно регулировать длительность и момент подачи топливного импульса от насоса, и смазывающая способность в каждой части насоса для впрыска топлива, установленного в моторе, будет снижена. Нет конкретных ограничений на верхний предел кинематической вязкости при 30°С. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,8 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,5 мм/с или меньше с целью подавления увеличения концентраций NO и РМ в выхлопном газе, вызванного дестабилизацией системы впрыска топлива вследствие увеличения сопротивления в ней.
2
2
2
2
2
2
2
x
Кинематическая вязкость при 30°С композиции газойля (№ 2) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 2, которое соответствует 2,5 мм/с или выше, предпочтительно 2,55 мм/с или выше, более предпочтительно 2,6 мм/с или выше. Если величина кинематической вязкости составляет меньше 2,5 мм/с, то будет трудно контролировать длительность и момент подачи топливного импульса от насоса, и смазывающая способность в каждой части насоса для впрыска топлива, установленного в моторе, будет снижена. Нет конкретных ограничений на верхний предел кинематической вязкости при 30°С. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,8 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,5 мм/с или меньше с целью подавления увеличения концентраций NO и РМ в выхлопном газе, вызванного дестабилизацией системы впрыска топлива вследствие увеличения сопротивления в ней.
2
2
2
2
2
2
2
x
Кинематическая вязкость при 30°С композиции газойля (№ 3) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю № 3, которое соответствует 2,0 мм/с или выше, предпочтительно 2,05 мм/с или выше, более предпочтительно 2,1 мм/с или выше. Если величина кинематической вязкости составляет меньше 2,0 мм/с, то будет трудно контролировать длительность и момент подачи топливного импульса у насоса, и смазывающая способность в каждой части насоса для впрыска топлива, установленного в моторе, будет снижена. Нет конкретных ограничений на верхний предел кинематической вязкости при 30°С. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,8 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,5 мм/с или меньше с целью подавления увеличения концентраций NO и РМ в выхлопном газе, вызванного дестабилизацией системы впрыска топлива вследствие увеличения сопротивления в ней.
2
2
2
2
2
2
2
x
Кинематическая вязкость при 30°С композиции газойля (специального № 3) настоящего изобретения обязательно отвечает требованию стандарта JIS к газойлю специальному № 3, которое соответствует 1,7 мм/с или выше, предпочтительно 1,75 мм/с или выше, более предпочтительно 1,8 мм/с или выше. Если величина кинематической вязкости составляет меньше 1,7 мм/с, то будет трудно контролировать длительность и момент подачи топливного импульса у насоса для впрыска топлива, и смазывающая способность в каждой части насоса для впрыска топлива, установленного в моторе, будет снижена. Нет конкретных ограничений на верхний предел кинематической вязкости при 30°С. Однако кинематическая вязкость предпочтительно составляет 5 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,8 мм/с или меньше, более предпочтительно 4,5 мм/с или меньше с целью подавления увеличения концентраций NO и РМ в выхлопном газе, вызванного дестабилизацией системы впрыска топлива вследствие увеличения сопротивления в ней.
Кинематическая вязкость, использованная в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2283 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение кинематической вязкости и расчет индекса вязкости по кинематической вязкости».
Углеродистый остаток в остатке 10% дистилляции композиций газойля настоящего изобретения обязательно составляет 0,1 процент по массе или меньше, что отвечает требованиям стандартов JIS к газойлям № 1, № 2, № 3 и специальному № 3. Кроме того, углеродный остаток предпочтительно составляет 0,08 процент по массе или меньше, более предпочтительно 0,05 процент по массе или меньше с целью снижения количества мелких частиц и РМ, поддержания эксплуатационных свойств системы завершающей переработки выхлопных газов, установленной в двигателе, и предупреждения забивания фильтра осадком.
Углеродистый остаток в остатке 10% дистилляции, использованный в настоящем документе, означает, что величина измерена в соответствии со стандартом JIS K 2270 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение углеродистого остатка».
Пероксидное число композиций газойля настоящего изобретения после теста на ускоренное окисление (тест на стойкость к окислению) предпочтительно составляет 50 млн.ч. по массе или меньше, более предпочтительно 40 млн.ч. по массе или меньше, 30 млн.ч. по массе или меньше, с точки зрения стабильности при хранении и совместимости с частями. Пероксидное число после теста на ускоренное окисление, использованное в настоящем документе, означает остаток, измеренный в соответствии с JPI-5S-46-96, предписанный в стандарте JPI после проведения теста на ускоренное окисление при температуре 95°С в условиях барботирования кислорода в течение 16 часов в соответствии со стандартом ASTM D2274-94. Если необходимо, композиции газойля настоящего изобретения могут быть смешаны с такими добавками, как антиоксиданты или дезактиваторы металлов, чтобы снизить пероксидное число.
Содержание ароматических соединений в композициях газойля настоящего изобретения предпочтительно составляет 15 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 14 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 13 процентов по объему или меньше, более предпочтительно 12 процентов по объему или меньше. Когда содержание ароматических соединений в композиции составляет 15 процентов по объему или меньше, то данные соединения могут подавлять образование РМ, проявлять безопасные для окружающей среды свойства даже при сгорании в дизельном двигателе и сгорании при воспламенении от сжатия однородного заряда и легко и безусловно достигать параметров, определенных настоящим изобретением. Содержание ароматических соединений, использованное в настоящем документе, означает содержание в объемных процентах (об.%) ароматической компоненты, измеренное в соответствии с JIS-5S-49-97 «Нефтепродукты - Определение типов углеводородов - Высокоэффективная жидкостная хроматография», установленном JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products (Стандарты и руководства по методам испытаний нефтепродуктов института нефти Японии), опубликовано институтом нефти Японии.
Нет конкретных ограничений на содержание ароматических соединений в композициях газойлей настоящего изобретения. Однако содержание нафтенов предпочтительно составляет 50 процентов по массе или меньше, более предпочтительно 45 процентов по массе или меньше, более предпочтительно 40 процентов по массе или меньше. Когда композиции газойлей имеют содержание нафтенов 50 процентов по массе или меньше, они могут подавлять образование РМ, быть безопасными для окружающей среде даже при сгорании в дизельном двигателе и сгорании при воспламенении от сжатия однородного заряда и легко и безусловно достигать параметров, определенных настоящим изобретением. Содержание нафтенов, использованное в настоящем документе, означает содержание в объемных процентах (об.%) нафтенов, измеренное в соответствии со стандартом ASTM D2425 «Стандартный метод испытаний на типы углеводородов в средних дистиллятах методом масс-спектрометрии».
Нет конкретных ограничений на содержание нормальных парафинов (компонентов на основе нормальных парафинов) композиций газойля настоящего изобретения. Содержание нормальных парафинов предпочтительно составляет 20 процентов по массе или больше, более предпочтительно 22 процента по массе или больше, более предпочтительно 25 процентов по массе или больше с целью придания более легкой контролируемости воспламенения в процессе сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда. Содержание нормальных парафинов представляет собой величину, измеренную с использованием метода GC-FID, где колонка представляет собой капиллярную колонку, наполненную метилсиликоном (ULTRA ALLOY-1), газообразным носителем является гелий, а детектором является пламенно-ионизационный детектор (FID), в условиях, при которых длина колонки составляет 30 м, газообразный носитель протекает со скоростью 1,0 мл/мин, отношение разделения 1:79, температура впрыска образца 360°С, колонка нагревается от 145°С до 355°С (8°С/мин), а температура детектора составляет 360°С.
3
3
3
3
3
x
Нет конкретных ограничений на плотность при 15°С композиций газойля настоящего изобретения. Плотность при 15°С предпочтительно составляет 760 кг/м или выше, более предпочтительно 765 кг/см или выше и более предпочтительно 770 кг/см или выше с целью сохранения теплотворной способности топлива. Плотность предпочтительно составляет 840 кг/см или ниже, более предпочтительно 835 кг/см или ниже с целью снижения концентраций NO и РМ в выхлопных газах. Плотность, использованная в настоящем документе, означает плотность, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2249 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение плотности и таблиц измерений нефти на основе стандартизованной температуры (15°С)».
Нет конкретных ограничений на температуру помутнения композиции газойля (№ 1) настоящего изобретения. Однако температура помутнения предпочтительно составляет -1°С или ниже, более предпочтительно -3°С или ниже, более предпочтительно -5°С или ниже с целью сохранения легкости запуска двигателя при низких температурах и управляемости автомобиля и с целью сохранения параметров впрыска насоса для впрыска топлива с электронным управлением.
Нет конкретных ограничений на температуру помутнения композиции газойля (№ 2) настоящего изобретения. Однако температура помутнения предпочтительно составляет -3°С или ниже, более предпочтительно -4°С или ниже, более предпочтительно -5°С или ниже с целью сохранения легкости запуска двигателя при низких температурах и управляемости автомобиля и с целью сохранения параметров впрыска насоса для впрыска топлива с электронным управлением.
Нет конкретных ограничений на температуру помутнения композиции газойля (№ 3) настоящего изобретения. Однако температура помутнения предпочтительно составляет -10°С или ниже, более предпочтительно -11°С или ниже, более предпочтительно -12°С или ниже с целью сохранения легкости запуска двигателя при низких температурах и управляемости автомобиля и с целью сохранения параметров впрыска насоса для впрыска топлива с электронным управлением.
Нет конкретных ограничений на температуру помутнения композиции газойля (специального № 3) настоящего изобретения. Однако температура помутнения предпочтительно составляет -15°С или ниже, более предпочтительно -16°С или ниже, более предпочтительно -17°С или ниже с целью сохранения легкости запуска двигателя при низких температурах и управляемости автомобиля и с целью сохранения параметров впрыска насоса для впрыска двигателя с электронным управлением.
Температура помутнения, использованная в настоящем документе, означает температуру помутнения, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2269 «Метод испытания на температуру потери текучести и температуру помутнения сырой нефти и нефтепродуктов».
Нет конкретных ограничений на содержание воды в композициях газойля настоящего изобретения. Однако содержание воды предпочтительно составляет 100 млн.ч. по объему, более предпочтительно 50 млн.ч. по объему, более предпочтительно 20 млн.ч. по объему с целью предупреждения замерзания композиций и коррозии внутренней части двигателя.
Содержание воды, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2275 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение содержания воды - Потенциометрический метод титрования по Карлу Фишеру».
Общее содержание нерастворимых в композициях газойля настоящего изобретения после проведения теста на стойкость к окислению предпочтительно составляет 2,0 мг/100 мл или меньше, более предпочтительно 1,5 мг/100 мл или меньше, более предпочтительно 1,0 мг/100 мл или меньше и более предпочтительно 0,5 мг/100 мл или меньше с точки зрения стабильности при хранении.
Тест на стойкость к окислению, использованный в настоящем документе, проводят при температуре 95°С, в условиях барботирования кислорода в течение 16 часов, в соответствии со стандартом ASTM D2274-94. Общее содержание нерастворимых после проведения теста на стойкость к окислению, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии с вышеуказанным тестом на определение стойкости к окислению.
При необходимости композиции газойля настоящего изобретения могут быть смешаны с добавками, такими как повысители хладотекучести, повысители смазывающей способности, повысители цетанового числа и детергенты, в соответствующих количествах.
Композиции газойля настоящего изобретения могут быть смешаны с повысителем хладотекучести с целью предупреждения забивания фильтра автомобиля с дизельным двигателем. Количество повысителя хладотекучести составляет 200 мл/л или больше и 1000 мг/л или меньше, более предпочтительно 300 мг/л или больше и 800 мг/л или меньше в единицах концентрации активнодействующего компонента.
Нет конкретных ограничений на повыситель хладотекучести, который, поэтому, может представлять собой один или несколько типов повысителей хладотекучести, включая этиленненасыщенные сополимеры на основе сложных полиэфиров, таких как сополимеры этиленвинилацетат; амиды алкенилянтарной кислоты; линейные соединения, такие как сложные эфиры дибегеновой кислоты и полиэтиленгликолей; полярные азотсодержащие соединения, состоящие из продуктов взаимодействия таких кислот, как фталевая кислота, этилендиаминтетрауксусная кислота и нитрилоуксусная кислота или их ангидриды, и гидрокарбилзамещенные амины; и гребнеобразные полимеры, состоящие из сополимеров алкилфумараты- или алкилитаконаты - ненасыщенный сложный эфир. В альтернативном варианте повысителями хладотекучести могут быть любой один или два типа, выбранный из сополимеров этилена и метилметакрилата, сополимеров этилена и α-олефина, сополимеров хлорированный метиленвинилацет, сополимеров на основе сложных алкиловых эфиров ненасыщенных карбоновых кислот, сложных эфиров, синтезированных из азотсодержащих соединений, содержащих гидроксильную группу, и насыщенных жирных кислот и солей сложных эфиров, сложных эфиров и амидов, синтезированных из многоатомных спиртов и насыщенных жирных кислот, сложных эфиров, синтезированных из полиоксиалкиленгликолей и насыщенных жирных кислот, сложных эфиров, синтезированных из аддуктов алкиленоксидов и многоатомных спиртов, или их частичных сложных эфиров и насыщенных жирных кислот, конденсатов хлорированный парафин/нафталин, амидов алкенилянтарной кислоты и аминных солей сульфобензойной кислоты. Из данных повысителей хладотекучести предпочтительными являются добавки на основе сополимера этиленвинилацетат, потому что они могут быть использованы для многих целей. Поскольку коммерчески доступные продукты, относящиеся к классу повысителей хладотекучести, часто находятся в форме, в которой активные компоненты, вносящие вклад в низкотемпературную текучесть (активные компоненты), разбавлены подходящим растворителем, поэтому вышеуказанное количество повысителей хладотекучести означают количество активных компонентов (концентрацию активного компонента), когда данные коммерчески доступные продукты добавлены к композициям газойля настоящего изобретения.
Нет конкретных ограничений на добавление повысителя смазывающей способности в композиции газойля настоящего изобретения, если смазывающая способность образующейся композиции попадает в вышеуказанные предпочтительные интервалы величин. Однако повыситель смазывающей способности предпочтительно добавляют с целью предотвращения износа насоса для впрыска топлива. Количество повысителя смазывающей способности предпочтительно составляет 20 мг/л или больше и 200 мг/л или меньше, более предпочтительно 50 мг/л или больше и 180 мг/л или меньше, в единицах концентрации активного компонента. Когда повыситель смазывающей способности смешан в количестве, лежащем в данных пределах, повыситель смазывающей способности может эффективно проявлять своё действие. Например, в дизельном двигателе, снабженном инжекционным насосом распределительного типа, повыситель смазывающей способности может подавлять увеличение крутящего момента и может снижать износ каждой части насоса при работе двигателя.
Нет конкретного ограничения на тип повысителя смазывающей способности, который, поэтому, может быть любого одного или нескольких типов, выбранных из повысителей смазывающей способности на основе карбоновых кислот, сложных эфиров, спиртов и фенолов. Из данных повысителей смазывающей способности предпочтительными являются повысители смазывающей способности на основе карбоновых кислот и сложных эфиров. Повысителем смазывающей способности на основе карбоновой кислоты может быть линолевая кислота, олеиновая кислота, салициловая кислота, пальмитиновая кислота, миристиновая кислота или гексадекановая кислота или смесь двух или нескольких данных карбоновых кислот. Примеры повысителя смазывающей способности на основе сложного эфира включают сложные эфиры карбоновой кислоты и глицерина. Карбоновая кислота, образующая сложный эфир карбоновой кислоты, может быть одного или нескольких типов. Конкретные примеры карбоновых кислот включают линолевую кислоту, олеиновую кислоту, салициловую кислоту, пальмитиновую кислоту, миристиновую кислоту или гексадекановую кислоту.
При необходимости композиции газойля настоящего изобретения могут быть смешаны с повысителем цетанового числа в соответствующем количестве для увеличения цетанового числа композиций.
Повысителем цетанового числа может быть любое из различных соединений, известных как повысители цетанового числа для газойля. Примеры данного повысителя цетанового числа включают сложные нитратные эфиры и органические пероксиды. Данные повысители цетанового числа могут быть использованы по отдельности или в комбинации. Предпочтительными для использования в настоящем изобретении являются нитратные сложные эфиры. Примеры нитратных сложных эфиров включают различные нитраты, такие как нитрат 2-хлорэтила, нитрат 2-этоксиэтила, изопропилнитрат, бутилнитрат, нитрат первичного амила, нитрат вторичного амила, изоамилнитрат, нитрат первичного гексила, нитрат вторичного гексила, н-гептилнитрат, н-октилнитрат, нитрат 2-этилгексила, циклогексилнитрат и динитраты этиленгликоля. Особенно предпочтительными являются алкилнитраты, содержащие от 6 до 8 атомов углерода.
x
Содержание повысителя цетанового числа предпочтительно составляет 500 мг/л или больше, более предпочтительно 600 мг/л или больше, более предпочтительно 700 мг/л или больше, более предпочтительно 800 мг/л или больше, наиболее предпочтительно 900 мг/л или больше. Если содержание повысителя цетанового числа составляет меньше чем 500 мг/л, то эффект повышения цетанового числа может быть не достигнут в достаточной степени, приводя к нарастанию тенденции того, что в достаточной мере не произойдет снижения РМ, ацетальдегидов и NО в выхлопном газе из дизельного двигателя. Нет конкретных ограничений на верхний предел содержания повысителя цетанового числа. Однако верхний предел предпочтительно составляет 1400 мг/л или меньше, более предпочтительно 1250 мг/л или меньше, более предпочтительно 1100 мг/л или меньше и наиболее предпочтительно 100 мг/л или меньше, в расчете на общую массу композиции газойля.
Повысителем цетанового числа может быть любой из тех, что синтезирован традиционными методами, или коммерчески доступный продукт. Данные продукты в перечне повысителей цетанового числа доступны в состоянии, при котором эффективный компонент, определяющий улучшение цетанового числа (т.е., сам повыситель цетанового числа), разбавлен подходящим растворителем. В случае, когда композиция газойля настоящего изобретения получена с использованием любого из данных коммерчески доступных продуктов, содержание эффективного компонента предпочтительно лежит в вышеуказанном интервале.
При необходимости к композициям газойлей настоящего изобретения могут быть добавлены детергенты. Нет конкретного ограничения на детергенты. Примеры детергентов включают беззольные диспергаторы, например, имидные соединения; алкенилсукцинимиды, такие как полибутенилсукцинимид, синтезированный из ангидрида полибутенилянтарной кислоты и этиленполиаминов; сложные эфиры янтарной кислоты, такие как сложный эфир полибутенилянтарной кислоты, синтезированный из многоатомных спиртов, таких как пентаэритритол, и ангидрида полибутенилянтарной кислоты; сополимеризованные полимеры, такие как сополимеры диалкиламиноэтилметакрилатов, полиэтиленгликоль-метакрилатов или винилпирролидона и алкилметакрилатов; и продукты взаимодействия карбоновых кислот и аминов. Из них предпочтительными являются алкенилсукцинимиды и продукты взаимодействия карбоновых кислот и аминов. Данные детергенты могут быть использованы по отдельности или в комбинации. Когда используют алкенилсукцинимид, то алкенилсукцинимид, имеющий молекулярную массу от 1000 до 3000, может быть использован отдельно или может быть использована комбинация алкенилсукцинимида, имеющего молекулярную массу от 700 до 2000, и алкенилсукцинимида, имеющего молекулярную массу от 10000 до 20000. Карбоновые кислоты, составляющие продукты взаимодействия карбоновых кислот и аминов, могут быть одного или нескольких типов. Конкретные примеры карбоновых кислот включают жирные кислоты, содержащие от 12 до 24 атомов углерода, и ароматические карбоновые кислоты, содержащие от 7 до 24 атомов углерода. Примеры жирных кислот, содержащие от 12 до 24 атомов углерода, включают, но не ограничивают объема притязаний, линолевую кислоту, олеиновую кислоту, пальмитиновую кислоту и миристиновую кислоту. Примеры ароматических карбоновых кислот, содержащих от 7 до 24 атомов углерода, включают, но не ограничивают объема притязаний, бензойную кислоту и салициловую кислоту. Амины, входящие в состав продуктов взаимодействия карбоновых кислот и аминов, могут быть одного или нескольких типов. Типичные примеры аминов, использованных в настоящем изобретении, включают, но не ограничивают объема притязаний, амины олеиновой кислоты. Также могут быть использованы различные амины.
x
Нет конкретного ограничения на количество смешиваемого детергента. Однако это количество предпочтительно составляет 30 мг/л или больше, более предпочтительно 60 мг/л или больше и более предпочтительно 80 мг/л или больше, в расчете на общую массу композиции, потому что детергент может проявлять свое действие по предотвращению закупоривания форсунки для впрыска топлива. Данное действие не может быть реализовано, если количество составляет меньше чем 30 мг/л. С другой стороны, если детергент смешивают в слишком большом количестве, его действие, сбалансированное количеством, не достигается. Поэтому количество детергента предпочтительно составляет 300 мг/л или меньше и более предпочтительно 180 мг/л или меньше, потому что детергент может повышать количества NO, PM и альдегидов в выхлопных газах из дизельного двигателя. Традиционные продукты, известные под названием детергент, доступны в состоянии, в котором эффективный компонент, определяющий моющее действие, разбавлен подходящим растворителем. В случае, когда данные продукты смешаны с композициями газойля согласно настоящему изобретению, содержание эффективного компонента предпочтительно лежит в указанном выше интервале значений.
Для того чтобы дополнительно усилить свойства композиций газойля настоящего изобретения, могут быть использованы другие известные добавки к топливными маслам (далее по тексту называемые для удобства «другие добавки») по отдельности или в комбинации. Примеры других добавок включают антиоксиданты фенольного или аминного типа; дезактиваторы металлов, такие как производные салицилидена; антикоррозионные агенты, такие как алифатические амины и сложные эфиры алкенилянтарной кислоты; антистатики, такие как анионные, катионные и амфотерные поверхностно-активные вещества; окрашивающие агенты, такие как азокрасители; силиконовые пеногасители и противообледенительные агенты, такие как 2-метоксиэтанол, изопропиловый спирт и простые эфиры полигликолей.
Количества других добавок может быть выбрано произвольно. Однако количество каждой из других добавок предпочтительно составляет 0,5 процента по массе или меньше, более предпочтительно 0,2 процента по массе или меньше, в расчете на общую массу композиции.
Как описано выше, согласно настоящему изобретению использование композиции газойля, полученной вышеописанным способом для удовлетворения требований к фракциям, может обеспечить получение высококачественных газойлей, которые могут достигать высокого уровня отличных эксплуатационных параметров в условиях летнего или зимнего сезона, так и безопасных для окружающей среды свойств, которые могут быть применены к двигателю с горением при воспламенении от сжатия однородного заряда, причем эксплуатационные характеристики и свойства было бы трудно обеспечить при использовании традиционных композиций газойля.
Применение в промышленности
Композиции газойля настоящего изобретения могут быть подходящим образом использованы как композиции для летнего и зимнего сезона, пригодные для сгорания в дизельных двигателях и сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет рассмотрено более подробно с помощью следующих примеров и сравнительных примеров, которые не следует рассматривать как ограничивающие объем притязаний изобретения.
Характеристики композиций газойля измеряли следующими методами. Составляющую долю каждой фракции и ее цетановое число измеряли после смешивания базовых масел и перегонки.
Плотность, использованная в настоящем документе, означает плотность, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2249 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение плотности и таблиц измерений нефти на основе номинальной температуры (15°С)».
Кинематическая вязкость, использованная в настоящем документе, означает вязкость, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2283 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение кинематической вязкости и расчет индекса вязкости по кинематической вязкости».
Температура вспышки, использованная в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии со стандартом LIS K 2265 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение температуры вспышки».
Содержание серы (серосодержащих компонентов), использованное в настоящем документе, означает массовое содержание серосодержащих компонентов в расчете на общую массу композиции, измеренное в соответствии со стандартом LIS K 2541 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение содержания серы».
2
Содержание кислорода (кислородсодержащих компонентов), использованное в настоящем изобретении, означает величину, измеренную детектором теплопроводности после того, как образцы сожгли до СО или в альтернативном случае далее до СО, на платинированном угле.
Все дистилляционные параметры, использованные в настоящем документе, означают величины, измеренные в соответствии со стандартом LIS K 22554 «Нефтепродукты - Определение дистилляционных параметров». Е200-Eibp, E280-E200 и Eep-E280 означают количество (об. %) фракции, перегнанной в интервале между начальной точкой кипения и 200°С, количество (об.%) фракции, перегнанной между 200°С и 280°С и количество (об.%) фракции, перегнанной между 280°С и конечной точкой.
Компоненты на основе нормальных парафинов, использованные в настоящем документе, означают величину (мас.%), измеренную с использованием выше рассмотренного метода GC-FID.
Содержание ароматических соединений, использованное в настоящем документе, означает содержание в объемных процентах (об.%) ароматических компонентов, измеренное в соответствии с JPI 58-49-97 «Нефтепродукты - Определение типов углеводородов - Высокоэффективная жидкостная хроматография», предписанным в “JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products”, опубликованном институтом нефти Японии.
Содержание нафтеновых соединений, использованное в настоящем документе, означает процентный объем (объемный %) содержания нафтенов, измеренный в соответствии со стандартом ASTM D2524 «Стандартный метод испытаний на типы углеводородов в средних дистиллятах методом масс-спектрометрии».
Модуль объемной деформации, использованный в настоящем документе, рассчитан на основе изменения давления в контейнере определенного объема, когда тестируемое топливо заливают в него, вставляют поршень определенного объема в контейнер, как описано выше по тексту.
Температура помутнения, использованная в настоящем документе, означает ту температуру, которая измерена в соответствии со стандартом JIS K 2269 «Метод испытания на температуру потери текучести и температуру помутнения сырой нефти и нефтепродуктов».
Точка закупоривания, использованная в настоящем документе, означает ту, что измерена в соответствии со стандартом JIS K 2288 «Газойль - Определение точки закупоривания холодного фильтра».
Температура потери текучести, использованная в настоящем документе, означает ту, что измерена в соответствии со стандартом JIS K 2269 «Метод испытания на температуру потери текучести и точку помутнения сырой нефти и нефтепродуктов».
Цетановый индекс, использованный в настоящем документе, означает величину, рассчитанную в соответствии с «8.4 Метод расчета цетанового числа с использованием уравнения переменных», предписываемый стандартом JIS K 2280 «Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса». Цетановый индекс, использованный в настоящем документе, определенный стандартами JIS, в общем, не применим к газойлям, содержащим повыситель цетанового числа. Однако в настоящем изобретении «8.4 Метод расчета цетанового числа с использованием уравнения переменных» применен к газойлю, содержащему повыситель цетанового числа, и величина, полученная в результате, также определена как цетановый индекс.
Цетановое число, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии с «7. Метод определения цетанового числа», предписанный в JIS K 2280 «Нефтепродукты - Топлива - Определение октанового числа, цетанового числа и расчет цетанового индекса».
Цвет (по Сейболту), использованный в настоящем документе, означает цвет по Сейбоолту, измеренный в соответствии со стандартом JIS K 2580 «Нефтепродукты - метод определения цвета - Метод определения цвета по Сейболту».
Содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2270 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение углеродистого остатка».
Пероксидное число после теста на сопротивление окислению, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии с JPI-5S-46-96, предписанном в “JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products”, опубликованном институтом нефти Японии, после ускоренного окисления композиций при температуре 95°С в условиях барботирования кислорода в течение 16 часов в соответствии со стандартом ASTM D2274-94.
Содержание нерастворимых после проведения теста на сопротивление окислению, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную после ускоренного окисления композиций при температуре 95°С в условиях барботирования кислорода в течение 16 часов в соответствии со стандартом ASTM D2274-94.
Смазывающая способность, т.е. диаметр пятна изнашивания HFRR (WS1.4), использованная в настоящем документе, означает смазывающую способность, измеренную в соответствии с JPI-5S-50-98 «Газойль - Метод испытания на смазывающую способность», предписанный “JPI Standard and Manuals Testing Method for Petroleum Products”, опубликованном институтом нефти Японии.
Содержание воды, использованное в настоящем документе, означает величину, измеренную в соответствии со стандартом JIS K 2275 «Сырая нефть и нефтепродукты - Определение содержания воды - Метод потенциометрического титрования по Карлу Фишеру».
Примеры 1-3 и сравнительные примеры 1-3
Базовые масла с параметрами, представленными в таблице 1, смешивали с полученными композициями газойля, представленными в таблице 2 (примеры 1-3 и сравнительные примеры 1-3). Синтетические базовые масла FТ 1-3 представляют собой углеводородные смеси, полученные конверсией природного газа в воск или среднюю фракцию по реакции FT с последующим гидрированием. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) меняются, образующиеся базовые масла отличаются долей насыщенных углеводородов. Высокогидрированное базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительным гидрированием базового масла газойля с дальнейшим снижением содержания серы и ароматических соединений. Технологическое масло, полученное из животного или растительного масла, представляет собой масло, полученное гидрированием пальмового масла (весь компонент), использованного в качестве сырья, для удаления постороннего вещества. Газойль гидроочистки соответствует коммерчески доступному газойлю, который используется в летний период. Топливо для высокой степени сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием синтетических масел FT, базового масла после гидроочистки и глубоко гидрированного базового масла в подходящих количествах, для дизельного двигателя с высокой степенью сжатия.
Добавки, использованные в данных примерах, были следующими:
улучшатель смазывающей способности: смесь карбоновых кислот, содержащая, главным образом, линолевую кислоту; и
детергент: смесь алкенилсукцинимидов.
В таблице 2 представлены составляющие доли компонентов композиций газойля, полученных таким образом, и плотность при 15°С, кинематическая вязкость при 30°С, температура вспышки, содержание серы, содержание кислорода, параметры дистилляции, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматических соединений, содержание нафтеновых соединений, модули объемной деформации, температура помутнения, температура закупоривания, температура потери текучести, цвет, содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, содержание нерастворимых и пероксидное число после испытания на окислительную стойкость, диаметр пятна изнашивания HFRR и содержание воды в каждой композиции.
Композиции газойля, использованные в примерах 1-3, были получены смешиванием 20 процентов по массе или более синтетических базовых масел FT, как указано в таблице 2. Кроме того, как видно из таблицы 2, композиции газойля, удовлетворяющие требованиям к свойствам, определенным в настоящем документе, были легко получены, независимо от обстоятельств, в примерах 1-3, где синтетические базовые масла FT смешивали в интервале величин, определенном в настоящем документе. С другой стороны, как видно из сравнительных примеров 1-3, где композиции были получены без использования вышеуказанных конкретных базовых масел, и композиции готовили с использованием конкретных базовых масел, которые, однако, по составляющей доле каждой фракции или т.п. не удовлетворяли определению настоящего изобретения, композиции газойля согласно настоящему изобретению не были обязательно получены.
x
x
Далее, следующие различные опыты были проведены с использованием композиций газойля примеров 1-3 и сравнительных примеров 1-3. Все результаты представлены в таблице 3. Как видно из таблицы 3, композиции газойля примеров 1-3 показали отличные результаты, касающиеся NO, дыма, КПД топлива и периода эффективной задержки зажигания во время сгорания при воспламенении от сжатия однородного заряда, и NO, дыма, КПД топлива и легкости запуска двигателя при высоких температурах во время нормального сгорания, по сравнению с композициями газойля сравнительных примеров 1-3. Поэтому композиции газойля примеров 1-3 очевидно являются высококачественными газойлями, которые могут обеспечивать на высоком уровне как отличные практические эксплуатационные свойства в условиях летнего сезона, так и безопасные для окружающей среды свойства, которые могут быть применены к сгоранию при воспламенении от сжатия однородного заряда, причем действие и свойства трудно обеспечить при использовании традиционных композиций газойля.
Опыт на сгорание при воспламенении от сжатия однородного заряда
x
Опыт проводили с использованием экспериментального двигателя, где на основе коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, была изменена форма поршней всех цилиндров, чтобы изменить степень сжатия до 16, и частично изменена регулирующая часть насоса для впрыска топлива электронного регулирования с обычным направляющей-распределителем топлива, чтобы обеспечить возможность контроля длительности впрыска топлива. Опыт проводили в стационарных условиях (1200 об/мин, 25% эквивалентной нагрузки (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной), длительность впрыска топлива: 30°СА перед верхней мертвой точкой, условия впуска: постоянные при нормальной температуре) с измерением NO, дыма и КПД топлива, а также периода эффективной задержки воспламенения. Период эффективной задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, необходимого до начала воспламенения, из времени, необходимого до окончания воспламенения топлива. Если эта величина является положительной, это означает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени для смешивания с воздухом, и таким образом сгорание при воспламенении от сжатия однородного заряда протекало более эффективно. Однако, если эта величина является отрицательной, это означает, что сгорание начинается до завершения впрыска топлива, что приводит к сгоранию в условиях недостаточного смешивания с воздухом и сопровождается избыточным образованием дыма. КПД топлива определяется относительной величиной результата для каждой композиции по сравнению со сравнительным примером 1, который принимают за 100 (более низкая величина указывает на более хороший результат).
Опыт, касающийся испытания двигателя, осуществляли в соответствии с поданным документом 29 «Технический стандарт на 13-режимный метод испытания на выброс отработавших газов для транспортных средств с дизельным двигателем», пересмотренным бывшим Министерством транспорта Японии.
(Техническое требование к двигателю): коммерчески доступный двигатель 1
Тип двигателя: в ряд 6 цилиндров, дизель с наддувом и системой EGR
Рабочий объем двигателя: 1,4 л
Внутренний диаметр × такт: 73 мм × 81,4 мм
Степень сжатия: 18,5 (измененная так, что степень сжатия составляла 16,0 при проведении опыта зажигание-сгорание)
Максимальная мощность на выходе: 72 кВт/4000 об/мин
Принятое предписание: 2002 Предписание по выбросу отработанных газов
Устройство окончательной обработки выхлопных газов: не использовано.
Опыт по сгоранию в дизеле
x
Был использован коммерчески доступный двигатель 1 без изменения степени сжатия или системы впрыска и работал при 3200 об/мин - 80% эквивалентной нагрузке (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной) с измерением NO, дыма и КПД топлива. Результаты опытов с топливом сравнительного примера 1 были приняты за 100, а результаты опытов с другими топливами были оценены в отношении к результатам сравнительного примера 1 (более низкие величины свидетельствуют о более хороших результатах).
Легкость запуска двигателя при высоких температурах
После проведения вышеназванного опыта по сгоранию в дизеле температуру в экспериментальной комнате поддерживали на уровне 35°С. После окончания опыта по сгоранию в дизеле двигатели оставляли неработающими в течение примерно 1 минуты. После этого двигатель останавливали и оставляли на 5 минут, а затем перезапускали. После этого, если топливо позволяло завести двигатель нормально, его оценивали как «Прошло». Если двигатель не запускался и запуск занимал 10 секунд или больше, или сопровождался недостатками (неравномерной работой, дерганием, снижением скорости транспортного средства или остановкой двигателя), то топливо оценивали как «Не прошло».
Таблица 1
Синтети-ческое базовое масло FT 1
Синтети-ческое базовое масло FT 2
Синтети-ческое базовое масло FT 3
Глубоко гидрированное технологическое масло
Технологическое масло, полученное из животного или растительного масла
Газойль гидроочистки
Композиция газойля для высокой степени сжатия
Плотность (15°С) кг/м<sup>3</sup>
782
782
768
812
764
831
804
Кинематическая вязкость (30°С) мм<sup>2</sup>/с
3,3
4,0
2,3
3,5
2,2
4,4
4,1
Параме-тры дистил-ляции, °С
температура 10% дистилляции
225,5
229,0
183,0
218,0
227,0
230,5
222,0
температура 50% дистилляции
249,0
299,0
249,0
271,0
249,0
292,0
253,0
температура 90% дистилляции
302,0
339,5
314,0
323,0
268,0
345,5
315,0
Нормальные парафины, мас.%
42,0
29,8
37,6
25,4
86,1
25,6
12,4
Содержание серы, мас.%
<1
<1
<1
<1
<1
7
<1
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Сравн. пример 1
Сравн. пример 2
Сравн. пример 3
Синтетическое базовое масло FT 1
60
40
Синтетическое базовое масло FT 2
20
40
10
Синтетическое базовое масло FT 3
100
Глубоко гидрированное технологическое масло
20
Технологическое масло, полученное из животного или растительного масла
60
Газойль гидроочистки
50
100
Композиция газойля для высокой степени сжатия
100
Плотность (15°С), кг/м<sup>3</sup>
788
772
806
768
831
804
Кинематическая вязкость (30°С), мм<sup>2</sup>/с
3,5
2,8
3,8
2,3
4,4
4,1
Температура воспламенения, °С
65
65
58
71
58
65
Содержание серы, млн.ч. по массе
<1
<1
4
<1
7
<1
Содержание кислорода млн.ч. по массе
<10
<10
55
120
110
<10
Параметры дистилляции, °С
Начальная точка кипения
175,5
180,0
174,5
159,0
178,0
184,0
температура 10% дистилляции
224,5
231,0
225,0
183,0
230,5
222,0
температура 50% дистилляции
255,0
264,0
266,0
249,0
292,0
253,0
температура 90% дистилляции
322,0
317,5
327,5
314,0
345,5
315,0
Конечная точка
359,0
342,0
363,5
334,0
368,5
364,0
E200-Eibp
Степень сжатия, об.%
8,1
8,1
8,8
44,0
10,2
9,0
Цетановое число
50,3
44,1
44,2
62,0
38,0
28,8
E280-E200
Степень сжатия, об.%
51,3
51,3
46,6
36,0
38,7
58,0
Цетановое число
67,5
64,4
64,3
81,0
58,0
46,3
Eep-E280
Степень сжатия, об.%
40,6
40,6
44,6
30,0
51,1
33,0
Цетановое число
56,8
54,8
54,3
82,0
49,5
54,8
Нормальные парафины, мас.%
36,2
63,6
32,6
37,6
25,6
12,4
Цетановый индекс
72,9
87,6
66,8
80,0
60,7
64,2
Цетановое число
62,1
58,5
58,9
81,7
55,7
48,1
Содержание ароматических соединений об.%
<1
<1
9,1
<1
17,8
<1
Содержание нафтенов, мас.%
12,0
0,0
14,0
<1
40,3
24,0
Модуль объемной деформации, МПа
1380
1340
1400
1190
1460
1370
Температура помутнения, °С
-8,0
-9,0
-7,0
-10,0
-2,0
-7,0
Температура закупоривания, °С
-9,0
-11,0
-8,0
-12,0
-5,0
-11,0
Температура потери текучести, °С
-10,0
-12,5
-10,0
-15,0
-7,5
-12,5
Цвет (по Сейболту)
>+30
>+30
28
>+30
+21
>+30
Содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, мас.%
0,00
0,01
0,01
0,00
0,01
0,01
Пероксидное число, млн.ч. по массе
2
0
7
1
54
0
Диаметр пятна изнашивания (WS 1,4), мкм
360
350
360
420
450
360
Содержание нерастворимых, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,6
0,1
Содержание воды, млн.ч. по объему
9
12
14
47
44
18
Повыситель смазывающей способности, мг/л
150
150
150
150
70
150
Повыситель хладотекучести, мг/л
-
-
-
-
-
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Повыситель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 3
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Сравн. пример 1
Сравн. пример 2
Сравн. пример 3
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда
NO<sub>x</sub>, млн.ч.
9
8
9
87
135
139
Дым БСЕ
0
0
0
0,4
2,1
1,2
КПД топлива
91
92
84
100
94
130
Период эффективной задержки воспламенения, °СА
1,5
1,9
2,0
-3,9
-2,1
3,9
Опыт по сгоранию в дизеле
NO<sub>x</sub>
90
95
93
100
115
138
Дым
98
96
98
100
130
153
КПД топлива
95
94
91
100
95
101
Опыт по легкости запуска двигателя при высоких температурах, 35°С
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Прошло
Прошло
Примеры 4-6 и сравнительные примеры 4-6
Базовые масла со свойствами, представленными в таблице 4, смешивали с получением композиций газойля, указанных в таблице 5 (Примеры 4-6 и сравнительные примеры 4-6). Синтетические базовые масла FT 4-6 представляют собой смеси углеводородов, полученных конверсией природного газа в воск или среднюю фракцию по реакции FT с последующим гидрированием. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) меняются, образующиеся базовые масла отличаются долей содержания насыщенных углеводородов. Глубоко гидрированное базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительным гидрированием базового масла газойля с дальнейшим снижением содержания серы и ароматических соединений. Технологическое масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидрированием пальмового масла (всех компонент), использованного как сырье, с удалением посторонних веществ. Газойль гидроочистки соответствует коммерчески доступному газойлю, который используется в зимний период. Топливо для высокой степени сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием синтетических масел FT, базового масла гидроочистки и глубоко гидрированного базового масла в подходящих количествах, для дизельного двигателя с высокой степенью повышения давления. Поэтому данное топливо удовлетворяет требованиям к композициям газойля настоящего изобретения, за исключением доли каждой фракции в смеси и их цетанового числа. Композиции примеров 4-6 и сравнительных примеров 4-6 получали смешиванием данных базовых масел в подходящих количествах или при использовании любых базовых масел как целого.
Добавки, использованные в данных примерах, были следующими:
улучшатель смазочной способности: смесь карбоновых кислот, главным образом, содержащая линолевую кислоту; и
детергент: смесь алкенилсукцинимидов
добавка, улучшающая хладотекучесть: смесь сополимеров этиленвинилацетат.
В таблице 5 представлены доли компонентов композиций газойля, полученных таким образом, и плотность при 15°С, кинематическая вязкость при 30°С, температура вспышки, содержание серы, содержание кислорода, параметры дистилляции, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматических соединений, содержание нафтеновых соединений, модули объемной деформации, температура помутнения, температура закупоривания, температура потери текучести, цвет, содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, содержание нерастворимых и пероксидное число после испытания на окислительную стойкость, диаметр пятна изнашивания HFRR и содержание воды в каждой композиции.
Композиции газойля, использованные в примерах 4-6, были получены смешиванием 20 процентов по массе или более синтетических базовых масел FT, как указано в таблице 5. Кроме того, как видно из таблицы 5, композиции газойля, удовлетворяющие требованиям к свойствам, определенным в настоящем документе, были легко получены, независимо от обстоятельств, в примерах 4-6, где синтетические базовые масла FT смешивали в интервале величин, определенном в настоящем документе. С другой стороны, как видно из сравнительных примеров 4-6, где композиции были получены без использования вышеуказанных конкретных базовых масел, и композицию готовили с использованием конкретных базовых масел, которые, однако, по составляющей доле каждой фракции или т.п. не удовлетворяли определению настоящего изобретения, композиции газойля, как предполагается настоящим изобретением, не были обязательно получены.
x
x
Далее, следующие различные опыты были проведены с использованием композиций газойля примеров 4-6 и сравнительных примеров 4-6. Все результаты представлены в таблице 6. Как видно из таблицы 6, композиции газойля примеров 4-6 показали отличные результаты, касающиеся NO, дыма, КПД топлива и периода эффективной задержки зажигания во время сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда, и NO, дыма, КПД топлива и легкости запуска двигателя при низких температурах во время нормального сгорания, по сравнению с композициями газойля сравнительных примеров 4-6. Поэтому композиции газойля примеров 4-6 очевидно являются высококачественными газойлями, которые могут обеспечивать на высоком уровне как отличные практические эксплуатационные свойства в условиях зимнего сезона, так и безопасные для окружающей среды свойства, которые могут быть применены к сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда, причем действие и свойства трудно обеспечить при использовании традиционных композиций газойля.
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда
x
Опыт проводили с использованием экспериментального двигателя, где на основе ранее упомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, была изменена форма поршней всех цилиндров, чтобы изменить степень сжатия до 16, и была частично изменена регулирующая часть насоса для впрыска топлива электронного регулирования с обычным направляющей-распределителем топлива, чтобы обеспечить возможность контроля времени впрыска. Опыт проводили в стационарных условиях (1200 об/мин, 25% эквивалентной нагрузки (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной), продолжительность впрыска топлива: 30°СА перед верхней мертвой точкой, условия впуска: постоянные при нормальной температуре) с измерением NO, дыма и КПД топлива, а также периода эффективной задержки воспламенения. Период эффективный задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, необходимого до начала воспламенения, из времени, необходимого до окончания воспламенения топлива. Если эта величина является положительной, это означает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени для смешивания с воздухом, и, таким образом, сгорание при компрессионном зажигании однородным зарядом протекало более эффективно. Однако, если эта величина является отрицательной, это означает, что горение начинается до завершения впрыска топлива, что приводит к горению в условиях недостаточного смешивания с воздухом и сопровождается избыточным образованием дыма. КПД топлива определяли по относительной величине результата для каждой композиции по сравнению со сравнительным примером 4, который принимали за 100 (более низкая величина указывает на более хороший результат).
Метод испытания, касающийся опыта с двигателем, осуществляли в соответствии с поданным документом 29 «Технический стандарт на 13-режимный метод испытания на выброс отработанных газов для транспортных средств с дизельным двигателем», пересмотренным бывшим Министерством транспорта Японии.
Опыт по сгоранию в дизеле
x
Был использован коммерчески доступный двигатель 1 без изменения степени сжатия или системы впрыска и работал при 3200 об/мин - 80% эквивалентной нагрузке (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной) с измерением NO, дыма и КПД топлива. Результаты опытов с топливом сравнительного примера 4 были приняты за 100, а результаты опытов с другими топливами были оценены в сравнении с результатами сравнительного примера 4 (более низкие величины свидетельствуют о более хороших результатах).
Легкость запуска двигателя при низких температурах
Двигатель с таким же изменением степени сжатия, что и в вышеописанном коммерчески доступном двигателе 1, был установлен на транспортное средство 1, рассмотренное ниже. На беговом барабане, способном контролировать окружающую температуру, тестировали каждую из композиций газойля при комнатной температуре путем (1) впрыскивания (промывания) в топливную систему тестируемого дизельного транспортного средства оцениваемого топлива; (2) спуска впрыснутого топлива; (3) замены главного фильтра новым и (4) подачи оцениваемого топлива в топливный бак в определенном количестве (1/2 от объема бака тестируемого транспортного средства). Опыт продолжали путем (5) быстрого охлаждения окружающей температуры от комнатной температуры до 0°С; (6) поддерживания температуры 0°С в течение одного часа; (7) постепенного охлаждения со скоростью 1°С/ч до достижения заранее заданной температуры (-10°С) и (8) включения мотора после того, как заданную температуру сохраняли в течение одного часа. Если двигатель не заводился даже через 10 секунд, запуск двигателя повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, и топливо оценивали как «Плохое» в данный момент. Если двигатель заводился в течение 10 секунд, запуск двигателя повторяли дважды с интервалом 30 секунд, автомобиль оставался неподвижным в течение 3 минут, а затем разгонялся до 60 км/ч в течение 15 секунд и двигался с малой скоростью. Когда наблюдали неполадки в работе (неравномерная работа, «дергание», снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя) при разгоне транспортного средства до 60 км/ч и движении с данной скоростью в течение 20 минут, то композицию газойля оценивали как «Не прошла» в данный момент. Если двигатель работал до конца без каких-либо дефектов, композицию газойля оценивали «Прошла».
(Технические требования к транспортному средству): Транспортное средство 1
Тип двигателя: в ряд 4 цилиндра, дизель с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха и системой EGR
Рабочий объем двигателя: 1,4 л
Внутренний диаметр × такт: 73 мм × 81,4 мм
Степень сжатия: 18,5 (измененная до 16,0)
Максимальная мощность на выходе: 72 кВт/4000 об/мин
Принятое предписание: 2002 Предписание по выбросу отработанных газов
Масса транспортного средства: 1060 кг
Трансмиссия: механическая трансмиссия, 5 скоростей.
Устройство окончательной обработки выхлопных газов: катализатор окисления.
Таблица 5
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Сравн. пример 4
Сравн. пример 5
Сравн. пример 6
Синтетическое базовое масло FT 4
70
40
Синтетическое базовое масло FT 5
40
10
Синтетическое базовое масло FT 6
100
Глубоко гидрированное технологическое масло
20
60
Технологическое масло, полученное из животного или растительного масла
10
Газойль гидроочистки
50
100
Композиция газойля для высокой степени сжатия
100
Плотность (15°С), кг/м<sup>3</sup>
785
798
804
768
831
796
Кинематическая вязкость (30°С), мм<sup>2</sup>/с
3,0
3,2
3,6
2,3
4,4
3,8
Температура воспламенения, °С
62
58
59
71
58
61
Содержание серы, млн.ч. по массе
<1
<1
4
<1
7
<1
Содержание кислорода млн.ч. по массе
<10
<10
55
120
110
<10
Параметры дистилляции, °С
Начальная точка кипения
178,0
169,0
165,0
159,0
178,0
164,0
температура 10% дистилляции
212,0
202,0
210,5
183,0
230,5
205,5
температура 50% дистилляции
249,0
264,0
262,0
249,0
292,0
250,0
температура 90% дистилляции
305,5
323,5
325,5
314,0
345,5
316,0
Конечная точка
341,0
355,5
358,0
334,0
368,5
354,0
E200-Eibp
Степень сжатия, об.%
13,8
16,0
13,8
46,0
10,2
16,6
Цетановое число
49,0
46,1
44,3
62,0
38,0
26,5
E280-E200
Степень сжатия, об.%
55,3
41,1
44,2
36,0
38,7
52,0
Цетановое число
70,8
66,2
65,0
81,0
58,0
41,8
Eep-E280
Степень сжатия, об.%
30,9
42,9
42,1
30,0
51,1
31,4
Цетановое число
58,6
56,0
55,6
82,0
49,5
54,3
Нормальные парафины, мас.%
43,3
27,3
32,7
37,6
25,6
12,2
Цетановый индекс
72,7
68,8
65,3
80,0
60,7
65,8
Цетановое число
64,2
58,8
58,1
81,7
55,7
43,4
Содержание ароматических соединений, об.%
<1
<1
9,1
<1
17,8
<1
Содержание нафтенов мас.%
<1
36,0
14,0
<1
40,3
12,0
Модуль объемной деформации, МПа
1320
1360
1390
1190
1460
1360
Температура помутнения, °С
-18,0
-12,0
-10,0
-10,0
-2,0
-12,0
Температура закупоривания, °С
-20,0
-15,0
-18,0
-12,0
-5,0
-15,0
Температура потери текучести, °С
-22,5
-17,5
-20,0
-15,0
-7,5
-20,0
Цвет (по Сейболту)
>+30
>+30
28
>+30
+21
>+30
Содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, мас.%
0,00
0,00
0,01
0,00
0,01
0,00
Пероксидное число, млн.ч. по массе
0
0
27
1
54
4
Диаметр пятна изнашивания (WS 1,4), мкм
350
340
330
420
450
360
Содержание нерастворимых, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,6
0,1
Содержание воды, млн.ч. по объему
12
2
19
47
44
6
Повыситель смазывающей способности, мг/л
150
150
150
150
70
150
Повыситель хладотекучести, мг/л
-
-
150
-
-
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Повыситель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 6
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Сравн. пример 4
Сравн. пример 5
Сравн. пример 6
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда
NO<sub>x</sub>, млн.ч.
7
13
12
87
135
144
Дым БСЕ
0
0
0
0,4
2,1
1,6
КПД топлива
96
94
88
100
94
132
Период эффективной задержки воспламенения, °СА
1,2
1,8
1,9
-3,9
-2,1
3,7
Опыт по сгоранию в дизеле
NO<sub>x</sub>
88
92
94
100
115
136
Дым
89
97
98
100
130
149
КПД топлива
97
95
91
100
95
100
Опыт по легкости запуска двигателя при низких температурах, -10°С
Прошло
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Прошло
Примеры 7-9 и сравнительные примеры 7-9
Смешивали базовые масла с характеристиками, представленными в таблице 7, с получением композиций газойля, представленных в таблице 8 (примеры 7-9 и сравнительные примеры 7-9). Синтетические базовые масла FT 7-9 представляют собой смеси углеводородов, полученных конверсией природного газа в воск или среднюю фракцию по реакции FT с последующим гидрированием. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) меняются, образующиеся базовые масла отличаются долей содержания насыщенных углеводородов. Глубоко гидрированное базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительным гидрированием базового масла газойля с дальнейшим снижением содержания серы и ароматических соединений. Технологическое масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидрированием пальмового масла (всех компонент), использованного как сырье, с удалением посторонних веществ. Газойль гидроочистки соответствует коммерчески доступному газойлю, который используется в зимний период. Топливо для высокой степени сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием синтетических масел FT, базового масла гидроочистки и глубоко гидрированного базового масла в подходящих количествах, для дизельного двигателя с высокой степенью повышения давления. Поэтому данное топливо удовлетворяет требованиям к композициям газойля настоящего изобретения, за исключением доли каждой фракции в смеси и их цетанового числа. Композиции примеров 7-9 и сравнительных примеров 7-9 получали смешиванием данных базовых масел в подходящих количествах или при использовании любых базовых масел как целого.
Добавки, использованные в данных примерах, были следующими:
улучшатель смазочной способности: смесь карбоновых кислот, главным образом, содержащая линолевую кислоту;
детергент: смесь алкенилсукцинимидов
добавка, улучшающая хладотекучесть: смесь сополимеров этиленвинилацетат.
В таблице 8 представлены доли компонентов композиций газойля, полученных таким образом, и плотность при 15°С, кинематическая вязкость при 30°С, температура воспламенения, содержание серы, содержание кислорода, параметры дистилляции, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматических соединений, содержание нафтеновых соединений, модули объемной деформации, температура помутнения, температура закупоривания, температура потери текучести, цвет, содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, содержание нерастворимых и пероксидное число после испытания на окислительную стойкость, диаметр пятна изнашивания HFRR и содержание воды в каждой композиции.
Композиции газойля, использованные в примерах 7-9, были получены смешиванием 20 процентов по массе или более синтетических базовых масел FT, как указано в таблице 8. Кроме того, как видно из таблицы 8, композиции газойля, удовлетворяющие свойствам, определенным в настоящем документе, были легко получены, независимо от обстоятельств, в примерах 7-9, где синтетические базовые масла FT смешивали в интервале величин, определенном в настоящем документе. С другой стороны, как видно из сравнительных примеров 7-9, где композиции были получены без использования вышеуказанных конкретных базовых масел, и композицию готовили с использованием конкретных базовых масел, которые, однако, по составляющей доле каждой фракции или т.п. не удовлетворяли определению настоящего изобретения, композиции газойля, как предполагается настоящим изобретением, не были обязательно получены.
x
x
Далее, были проведены следующие различные опыты с использованием композиций газойля примеров 7-9 и сравнительных примеров 7-9. Все результаты представлены в таблице 9. Как видно из таблицы 9, композиции газойля примеров 7-9 показали отличные результаты, касающиеся NO, дыма, КАД топлива и периода эффективной задержки зажигания во время сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда, и NO, дыма, КПД топлива и легкости запуска при низких температурах топлива во время нормального сгорания, по сравнению с композициями газойля сравнительных примеров 7-9. Поэтому композиции газойля примеров 7-9 очевидно являются высококачественными газойлями, которые могут достигать высокого уровня как отличных практических эксплуатационных свойств в условиях зимнего сезона, так и безопасных для окружающей среды свойств, которые могут быть применены к сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда, причем действие и свойства трудно обеспечить при использовании традиционных композиций газойля.
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда
x
Опыт проводили с использованием экспериментального двигателя, где на основе ранее упомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, была изменена форма поршней всех цилиндров, чтобы изменить степень сжатия до 16, и была частично изменена регулирующая часть насоса для впрыска топлива электронного регулирования с обычным направляющей-распределителем топлива, чтобы обеспечить возможность контроля длительности впрыска. Опыт проводили в стационарных условиях (1200 об/мин, 25% эквивалентной нагрузки (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной), время впрыска топлива: 30°СА перед верхней мертвой точкой, условия впуска: постоянные при нормальной температуре) с измерением NO, дыма и КПД топлива, а также периода эффективной задержки воспламенения. Период эффективный задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, необходимого до начала воспламенения, из времени, необходимого до окончания воспламенения топлива. Если эта величина является положительной, это означает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени для смешивания с воздухом, и, таким образом, сгорание с воспламенением от сжатия однородного заряда протекало более эффективно. Однако если эта величина является отрицательной, это означает, что горение начинается до завершения впрыска топлива, что приводит к горению в условиях недостаточного смешивания с воздухом и сопровождается избыточным образованием дыма. КПД топлива определяли по относительной величине результата для каждой композиции по сравнению со сравнительным примером 7, который принимали за 100 (более низкая величина указывает на более хороший результат).
Испытание двигателя осуществляли в соответствии с поданным документом 29 «Технический стандарт на 13-режимный метод испытания на выброс отработанных газов для транспортных средств с дизельным двигателем», пересмотренным бывшим Министерством транспорта Японии.
Опыт по сгоранию в дизеле
x
Был использован коммерчески доступный двигатель 1 без изменения степени сжатия или системы впрыска и работал при 3200 об/мин-80% эквивалентной нагрузке (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной) с измерением NO, дыма и КПД топлива. Результаты опытов с топливом сравнительного примера 7 были приняты за 100, а результаты опытов с другими топливами были оценены в сравнении с результатами сравнительного примера 7 (более низкие величины свидетельствуют о более хороших результатах).
Легкость запуска двигателя при низких температурах
Двигатель с таким же изменением степени сжатия, что и в вышеописанном коммерчески доступном двигателе 1, был установлен на транспортное средство 1, рассмотренное ниже. На беговом барабане, способном контролировать окружающую температуру, тестировали каждую из композиций газойля при комнатной температуре путем (1) впрыскивания (промывания) в топливную систему тестируемого дизельного транспортного средства оцениваемого топлива; (2) спуска впрыснутого топлива; (3) замены главного фильтра новым и (4) подачи оцениваемого топлива в топливный бак в определенном количестве (1/2 от объема бака тестируемого транспортного средства). Опыт продолжали путем (5) быстрого охлаждения окружающей температуры от комнатной температуры до -5°С; (6) поддерживания температуры -5°С в течение одного часа; (7) постепенного охлаждения со скоростью 1°С/ч до достижения заранее заданной температуры (-15°С) и (8) включения мотора после того, как заданную температуру сохраняли в течение одного часа. Если двигатель не заводился даже через 10 секунд, запуск двигателя повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, и топливо оценивали как «Не прошло» в данный момент. Если двигатель заводился в течение 10 секунд, запуск двигателя повторяли дважды с интервалом 30 секунд, автомобиль оставляли неподвижным в течение 3 минут, а затем разгоняли до 60 км/ч в течение 15 секунд, и он двигался с малой скоростью. Когда наблюдали неполадки в работе (неравномерная работа, «дергание», снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя) при разгоне транспортного средства до 60 км/ч и движении с данной скоростью в течение 20 минут, то композицию газойля оценивали как «Не прошла» в данный момент. Если двигатель работал до конца без каких-либо дефектов, композицию газойля оценивали «Прошла».
Таблица 8
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Сравн. пример 7
Сравн. пример 8
Сравн. пример 9
Синтетическое базовое масло FT 7
60
30
Синтетическое базовое масло FT 8
40
20
Синтетическое базовое масло FT 9
100
Глубоко гидрированное технологическое масло
20
60
Технологическое масло, полученное из животного или растительного масла
20
Газойль гидроочистки
50
100
Композиция газойля для высокой степени сжатия
100
Плотность (15°С), кг/м<sup>3</sup>
777
792
797
768
822
790
Кинематическая вязкость (30°С), мм<sup>2</sup>/с
2,5
2,7
2,8
2,3
3,2
3,1
Температура воспламенения, °С
60
61
59
71
55
58
Содержание серы, млн.ч. по массе
<1
<1
4
<1
7
<1
Содержание кислорода млн.ч. по массе
<10
<10
51
120
104
<10
Параметры дистилляции, °С
Начальная точка кипения
170,0
152,0
156,0
159,0
166,0
158,0
температура 10% дистилляции
197,0
187,0
192,0
183,0
194,0
193,5
температура 50% дистилляции
233,5
246,5
243,0
249,0
264,0
242,5
температура 90% дистилляции
305,5
317,0
322,0
314,0
328,5
306,0
Конечная точка
346,5
344,5
350,0
334,0
352,0
341,0
E200-Eibp
Степень сжатия, об.%
25,3
24,7
26,1
46,0
20,6
26,4
Цетановое число
48,0
44,0
45,2
62,0
35,5
27,9
E280-E200
Степень сжатия, об.%
48,7
40,8
39,0
36,0
35,7
50,4
Цетановое число
67,2
64,2
66,6
81,0
59,6
40,2
Eep-E280
Степень сжатия, об.%
26,0
34,5
34,9
30,0
43,7
23,2
Цетановое число
55,7
54,0
54,7
82,0
46,9
55,3
Нормальные парафины, масс.%
49,6
27,8
32,6
37,6
25,8
12,2
Цетановый индекс
70,0
65,4
61,9
80,0
56,1
65,9
Цетановое число
59,8
55,3
57,0
81,7
57,6
42,0
Содержание ароматических соединений об.%
<1
<1
9,0
<1
18,1
<1
Содержание нафтенов мас.%
11,5
34,4
13,8
<1
27,7
11,5
Модуль объемной деформации, МПа
1300
1340
1380
1190
1410
1300
Температура помутнения, °С
-18,0
-18,0
-15,0
-10,0
-8,0
-18,0
Температура закупоривания, °С
-20,0
-20,0
-21,0
-12,0
-14,0
-21,0
Температура потери текучести, °С
-27,5
-27,5
-27,5
-15,0
-21,0
-27,5
Цвет (по Сейболту)
>+30
>+30
28
>+30
+21
>+30
Содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, мас.%
0,00
0,00
0,01
0,00
0,01
0,00
Пероксидное число, млн.ч. по массе
4
3
7
1
51
4
Диаметр пятна изнашивания (WS 1,4) мкм
360
340
360
420
460
360
Содержание нерастворимых, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,4
0,1
Содержание воды, млн.ч. по объему
15
9
18
47
41
6
Повыситель смазывающей способности, мг/л
150
150
150
150
70
150
Повыситель хладотекучести, мг/л
-
-
150
-
150
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Повыситель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 9
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Сравн. пример 7
Сравн. пример 8
Сравн. пример 9
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда
NO<sub>x</sub>, млн.ч.
11
7
9
87
129
142
Дым БСЕ
0
0
0
0,4
1,1
1,9
КПД топлива
95
91
88
100
97
137
Период эффективной задержки воспламенения, °СА
1,7
2,1
2,2
-3,9
-2,2
3,6
Опыт по сгоранию в дизеле
NO<sub>x</sub>
91
91
93
100
116
134
Дым
86
95
95
100
128
141
КПД топлива
96
87
88
100
96
99
Опыт по легкости запуска двигателя при низких температурах, -15°С
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Не прошло
Прошло
Примеры 10-12 и сравнительные примеры 10-12
Смешивали базовые масла с характеристиками, представленными в таблице 10, с получением композиций газойля, представленных в таблице 11 (примеры 10-12 и сравнительные примеры 10-12). Синтетические базовые масла FT 10-12 представляют собой смеси углеводородов, полученных конверсией природного газа в воск или среднюю фракцию по реакции FT с последующим гидрированием. Поскольку условия реакции (степень изомеризации) меняются, образующиеся базовые масла отличаются долей содержания насыщенных углеводородов. Глубоко гидрированное базовое масло представляет собой углеводородное базовое масло, полученное дополнительным гидрированием базового масла газойля с дальнейшим снижением содержания серы и ароматических соединений. Технологическое масло, полученное из животных или растительных масел, представляет собой масло, полученное гидрированием пальмового масла (всех компонент), использованного как сырье, с удалением посторонних веществ. Газойль гидроочистки соответствует коммерчески доступному газойлю, который используется в зимний период. Топливо для высокой степени сжатия представляет собой топливо, полученное смешиванием синтетических масел FT, базового масла гидроочистки и глубоко гидрированного базового масла в подходящих количествах, для дизельного двигателя с высокой степенью повышения давления. Поэтому данное топливо удовлетворяет требованиям к композициям газойля настоящего изобретения, за исключением доли каждой фракции в смеси и их цетанового числа. Композиции примеров 10-12 и сравнительных примеров 10-12 получали смешиванием данных базовых масел в подходящих количествах или при использовании любых базовых масел как целого.
Добавки, использованные в данных примерах, были следующими:
улучшатель смазывающей способности: смесь карбоновых кислот, главным образом, содержащая линолевую кислоту;
детергент: смесь алкенилсукцинимидов
добавка, улучшающая хладотекучесть: смесь сополимеров этилен-винилацетат.
В таблице 11 представлены доли компонентов композиций газойля, полученных таким образом, и плотность при 15°С, кинематическая вязкость при 30°С, температура воспламенения, содержание серы, содержание кислорода, параметры дистилляции, цетановый индекс, цетановое число, содержание ароматических соединений, содержание нафтеновых соединений, модули объемной деформации, температура помутнения, температура закупоривания, температура потери текучести, цвет, содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, содержание нерастворимых, пероксидное число после испытания на окислительную стойкость, диаметр пятна изнашивания HFRR и содержание воды в каждой композиции.
Композиции газойля, использованные в примерах 10-12, были получены смешиванием 20 процентов по массе или более синтетических базовых масел FT, как указано в таблице 11. Кроме того, как видно из таблицы 11, композиции газойля, удовлетворяющие свойствам, определенным в настоящем документе, были легко получены, независимо от обстоятельств, в примерах 10-12, где синтетические базовые масла FT смешивали в интервале величин, определенном в настоящем документе. С другой стороны, как видно из сравнительных примеров 10-12, где композиции были получены без использования вышеуказанных конкретных базовых масел, и композицию готовили с использованием конкретных базовых масел, которые, однако, по составляющей доле каждой фракции или т.п. не удовлетворяли определению настоящего изобретения, композиции газойля, как предполагается настоящим изобретением, не были обязательно получены.
x
x
Далее, были проведены следующие различные опыты с использованием композиций газойля примеров 10-12 и сравнительных примеров 10-12. Все результаты представлены в таблице 12. Как видно из таблицы 12, композиции газойля примеров 10-12 показали отличные результаты, касающиеся NO, дыма, КПД топлива и периода эффективной задержки зажигания во время сгорания с воспламенением от сжатия однородного заряда, и NO, дыма, КПД топлива и легкости запуска двигателя при низких температурах во время нормального сгорания, по сравнению с композициями газойля сравнительных примеров 10-12. Поэтому композиции газойля примеров 10-12 очевидно являются высококачественными газойлями, которые могут достигать одновременно высокого уровня как отличных практических эксплуатационных свойств в условиях зимнего сезона, так и безопасных для окружающей среды свойств, которые могут быть отнесены к сгоранию с воспламенением от сжигания однородного заряда, причем действие и свойства трудно обеспечить при использовании традиционных композиций газойля.
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжигания однородного заряда
x
Опыт проводили с использованием экспериментального двигателя, где на основе ранее упомянутого коммерчески доступного двигателя 1, описанного ниже, была изменена форма поршней всех цилиндров, чтобы изменить степень сжатия до 16, и была частично изменена регулирующая часть насоса для впрыска топлива электронного регулирования с обычным направляющей-распределителем топлива, чтобы обеспечить возможность контроля длительности впрыска. Опыт проводили в стационарных условиях (1200 об/мин, 25% эквивалентной нагрузки (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной), время впрыска топлива: 30°СА перед верхней мертвой точкой, условия впуска: постоянные при нормальной температуре) с измерением NO, дыма и КПД топлива, а также периода эффективной задержки воспламенения. Период эффективный задержки воспламенения представляет собой величину, полученную вычитанием времени, необходимого до начала воспламенения, из времени, необходимого до окончания воспламенения топлива. Если эта величина является положительной, это означает, что почти все впрыснутое топливо имело достаточно времени для смешивания с воздухом, и, таким образом, сгорание при компрессионном зажигании однородным зарядом протекало более эффективно. Однако, если эта величина является отрицательной, это означает, что горение начинается до завершения впрыска топлива, что приводит к горению в условиях недостаточного смешивания с воздухом и сопровождается избыточным образованием дыма. Топливную экономичность определяли по относительной величине результата для каждой композиции по сравнению со сравнительным примером 7, который принимали за 100 (более низкая величина указывает на более хороший результат).
Испытание двигателя осуществляли в соответствии с поданным документом 29 «Технический стандарт на 13-режимный метод испытания на выброс отработавших газов для транспортных средств с дизельным двигателем», пересмотренным бывшим Министерством транспорта Японии.
Опыт по сгоранию в дизеле
x
Был использован коммерчески доступный двигатель 1 без изменения степени сжатия или системы впрыска, он работал при 3200 об/мин - 80% эквивалентной нагрузке (подводимая мощность в калориях между топливами была постоянной) с измерением NO, дыма и КПД топлива. Результаты опытов с топливом сравнительного примера 10 были приняты за 100, а результаты опытов с другими топливами были оценены в сравнении с результатами сравнительного примера 10 (более низкие величины свидетельствуют о более хороших результатах).
Легкость запуска двигателя при низких температурах
Двигатель с таким же изменением степени сжатия, что и в вышеописанном коммерчески доступном двигателе 1, был установлен на транспортное средство 1, рассмотренное ниже. На беговом барабане, способном контролировать окружающую температуру, тестировали каждую из композиций газойля при комнатной температуре путем (1) впрыскивания (промывания) в топливную систему тестируемого дизельного транспортного средства оцениваемого топлива; (2) спуска впрыснутого топлива; (3) замены главного фильтра новым и (4) подачи оцениваемого топлива в топливный бак в определенном количестве (1/2 от объема бака тестируемого транспортного средства). Опыт продолжали путем (5) быстрого охлаждения окружающей температуры от комнатной температуры до -15°С; (6) поддерживания температуры -15°С в течение одного часа; (7) постепенного охлаждения со скоростью 1°С/ч до достижения заранее заданной температуры (-25°С) и (8) включения двигателя после того, как заданную температуру сохраняли в течение одного часа. Если двигатель не заводился даже через 10 секунд, запуск двигателя повторяли дважды с интервалом в 30 секунд, и топливо оценивали как «Не прошло» в данный момент. Если двигатель заводился в течение 10 секунд, запуск двигателя повторяли дважды с интервалом 30 секунд, автомобиль оставляли неподвижным в течение 3 минут, а затем разгоняли до 60 км/ч в течение 15 секунд, и он двигался с малой скоростью. Когда наблюдали неполадки в работе (неравномерная работа, «дергание», снижение скорости транспортного средства или остановка двигателя) при разгоне транспортного средства до 60 км/ч и движении с данной скоростью в течение 20 минут, то композицию газойля оценивали как «Не прошла» в данный момент. Если двигатель работал до конца без каких-либо дефектов, композицию газойля оценивали «Прошла».
Таблица 11
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Сравн. пример 10
Сравн. пример 11
Сравн. пример 12
Синтетическое базовое масло FT 10
70
40
Синтетическое базовое масло FT 11
20
80
10
Синтетическое базовое масло FT 12
100
Глубоко гидрированное технологическое масло
20
Технологическое масло, полученное из животного или растительного масла
10
Газойль гидроочистки
50
100
Композиция газойля для высокой степени сжатия
100
Плотность (15°С), кг/м<sup>3</sup>
768
774
789
768
810
779
Кинематическая вязкость (30°С), мм<sup>2</sup>/с
2,1
2,1
2,1
2,3
2,2
2,2
Температура воспламенения °С
54
55
55
71
53
53
Содержание серы, млн.ч. по массе
<1
<1
4
<1
7
<1
Содержание кислорода млн.ч. по массе
<10
<10
51
120
102
<10
Параметры дистилляции, °С
Начальная точка кипения
154,5
151,0
152,0
159,0
161,0
150,0
температура 10% дистилляции
186,5
176,5
183,0
183,0
179,0
180,0
температура 50% дистилляции
209,0
208,0
211,0
249,0
219,0
207,0
температура 90% дистилляции
276,5
311,5
301,0
314,0
316,0
305,0
Конечная точка
318,0
346,0
338,0
334,0
354,0
350,0
E200-Eibp
Степень сжатия, об.%
46,2
45,0
43,4
46,0
36,2
45,6
Цетановое число
46,5
48,0
44,4
62,0
35,7
29,6
E280-E200
Степень сжатия, об.%
40,9
30,0
37,3
36,0
36,4
31,5
Цетановое число
66,9
64,6
64,2
81,0
59,2
44,4
Eep-E280
Степень сжатия, об.%
12,9
25,0
19,3
30,0
27,4
22,8
Цетановое число
58,5
55,0
54,7
82,0
49,5
55,2
Нормальные парафины, мас.%
39,8
27,3
30,5
37,6
26,2
22,6
Цетановый индекс
65,7
59,5
55,2
80,0
49,1
57,5
Цетановое число
56,1
55,0
54,1
81,7
50,1
40,5
Содержание ароматических соединений об.%
<1
<1
8,9
<1
17,9
<1
Содержание нафтенов мас.%
<1
11,2
13,6
<1
27,2
16,8
Модуль объемной деформации, МПа
1310
1310
1330
1190
1360
1310
Температура помутнения, °С
<-25
-25,0
-25,0
-10,0
-14,0
-26,0
Температура закупоривания, °С
<-35
-33,0
-30,0
-12,0
-21,0
-31,0
Температура потери текучести, °С
<-45
-35,0
-35,0
-15,0
-32,5
-35,0
Цвет (по Сейболту)
>+30
>+30
29
>+30
+27
>+30
Содержание углеродистого остатка в остатке 10% дистилляции, мас.%
0,00
0,00
0,01
0,00
0,01
0,00
Пероксидное число, млн.ч. по массе
1
3
6
1
51
1
Диаметр пятна изнашивания (WS 1,4) мкм
360
360
360
420
450
360
Содержание нерастворимых, мг/100 мл
0,1
0,1
0,1
0,2
0,2
0,1
Содержание воды, млн.ч. по объему
3
8
19
47
21
17
Повыситель смазывающей способности, мг/л
150
150
150
150
150
150
Повыситель хладотекучести, мг/л
-
-
300
-
300
-
Детергент, мг/л
-
-
100
-
-
-
Повыситель цетанового числа, мг/л
-
-
-
-
-
-
Таблица 12
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Сравн. пример 10
Сравн. пример 11
Сравн. пример 12
Опыт по сгоранию с воспламенением от сжатия однородного заряда
NO<sub>x</sub>, млн.ч.
13
14
9
87
141
155
Дым БСЕ
0
0
0
0,4
1,5
2,2
КПД топлива
93
94
90
100
97
137
Период эффективной задержки воспламенения, °СА
1,9
1,7
1,5
-3,9
-0,3
3,4
Опыт по сгоранию в дизеле
NO<sub>x</sub>
89
90
91
100
167
138
Дым
97
94
95
100
113
142
КПД топлива
95
93
92
100
96
100
Опыт по легкости запуска двигателя при низких температурах, -25°С
Прошло
Прошло
Прошло
Не прошло
Не прошло
Прошло
Краткое описание чертежа
На чертеже дан схематический вид, иллюстрирующий пример устройства, использованного для измерения модуля объемной деформации композиции газойля.
Цифровые обозначения
1. Емкость определенного объема
2. Впускной клапан
3. Выпускной клапан
4. Температурный датчик
5. Датчик давления
6. Поршень
100. Композиция газойля.