КОМПОЗИЦИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
DIESEL FUEL COMPOSITION

Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композициям газойля.
Уровень техники
Известные газойли обычно включают газойли, получаемые гидроочисткой или гидрообессериванием прямогонного газойля и прямогонного керосина, которые являются продуктами атмосферной перегонки сырой нефти. Такие газойли включают такие добавки, как присадки, повышающие цетановое число, и используемые при необходимости детергенты.
Следует отметить, что в последние годы большое значение для улучшения атмосферы и снижения нагрузки на окружающую среду приобретает очистка выхлопных газов дизельного двигателя. Предпринимались попытки решить эту проблему путем разработки газойлей, которые позволяют понизить содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах дизельного двигателя. Например, в патентном документе 1 заявлено, что может быть уменьшен выброс твердых частиц с выхлопными газами дизельного двигателя при использовании в дизельном двигателе горючего, в котором содержание серы и ароматических соединений, и соотношение изопарафинов и нормальных парафинов удовлетворяют конкретным условиям.
[Патентный документ 1] - Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-529213.
Описание изобретения
Тем не менее, нельзя считать, что даже эти традиционные газойли обладают соответствующими характеристики.
Например, снижается воспламеняемость, особенно во время зимнего периода или в районах с холодным климатом, что негативно влияет на коэффициент полезного действия топлива. Традиционные газойли перестают соответствовать определенным требованиям текучести в холодном состоянии, а упомянутая выше низкая воспламеняемость часто сопровождается снижением рабочих характеристик, включая запуск двигателя в холодном состоянии.
Применение более легкого газойля позволяет улучшить показатель температуры воспламенения и текучести в холодном состоянии. Применение более легкого газойля является также эффективным с точки зрения увеличения срока службы резиновых деталей. Однако только применение более легкого газойля может приводить к ухудшению важной характеристики нефтепродукта, используемого в качестве дизельного топлива, а именно снижению коэффициента полезного действия топлива и мощности двигателя.
Целью настоящего изобретения, которое было создано в связи с описанными выше проблемами, является разработка композиции газойля с отличной воспламеняемостью и текучестью в холодном состоянии, которая может быть успешно использована во время зимнего периода и в районах с холодным климатом. Другой целью изобретения является разработка композиции газойля, которая сохраняет соответствующие важные характеристики в качестве дизельного топлива, характеризуясь при этом улучшенными показателями воспламеняемости и текучести в холодном состоянии.
Для достижения заявленных выше целей, авторы настоящего изобретения сначала провели анализ составов газойля с помощью газовой хроматографии с времяпролетной масс-спектрометрией (далее обозначаемой сокращенно как ГХ-ВПМС), и изучили влияние состава композиций на показатели воспламеняемости и текучести в холодном состоянии. В результате было обнаружено, что показатели воспламеняемости и текучести в холодном состоянии для композиции газойля могут быть существенно улучшены в результате соблюдения специального условия для мольного отношения изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафином только с одной боковой цепью внутри указанных интервалов числа углеродных атомов, и на основе этого вывода было создано изобретение.
m
m
m
n
n
n
Более конкретно, изобретение предлагает композицию газойля, отличающуюся тем, что мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью внутри интервала C10-21 составляет 0,05-3,5, где  является целым числом 10-21, и мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью внутри интервала C22-25 составляет 0,1-10,0, где  является целым числом 22-25 (далее называемую "первой композицией газойля").
В результате соблюдения указанных выше условий для мольного отношения изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью, которые имеют одинаковое число углеродных атомов внутри соответствующих интервалов C10-21 и C22-25, можно значительно улучшить как показатель воспламеняемости, так и текучесть в холодном состоянии, и получить композицию газойля, которая может применяться во время зимнего периода и районах с холодным климатом.
Мольное отношение изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью для каждого интервала числа углеродных атомов может быть определено с помощью упомянутого выше метода ГХ-ВПМС. В методе ГХ-ВПМС сначала образец разделяют с помощью газовой хроматографии на составляющие компоненты, и разделенные компоненты ионизируют. Затем осуществляют разделение ионов по массам на основе того, что скорость полета при приложении фиксированного ускоряющего напряжения к иону различается в зависимости от массы иона, и на основе разницы времен поступлений ионов в детектор получают масс-спектр. Предпочтительно, чтобы методом ионизации в методе ГХ-ВПМС являлася полевая ионизация, так как она может препятствовать образованию фрагментарных ионов и, кроме того, повышает точность измерения мольного отношения изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью. Измерительные приборы и условия измерений согласно изобретению являются следующими.
Зона ГХ
Прибор: HP6890 Series GC System & Injector фирмы HEWLETT PACKARD
Колонка: Agilent HP-5 (30 мB 0,32 mmφ, 0,25 мкм-пленка)
Газ-носитель: He, 1,4 мл/мин (постоянная скорость потока)
Температура на входе: 320°C
Способ введения пробы: деление (отношение деления потока = 1:100)
Температура печи: поддерживая температуру 50°C в течение 5 минут, затем температуру повышают со скоростью 5°C/мин, поддерживая при 320°C в течение 6 минут.
Вводимый объем: 1 мкл
Зона ВПМС
Прибор: JMS-T100GC фирмы JEOL Corp.
Напряжение противоэлектрода: 10,0 кВ
Метод ионизации: FI+ (полевая ионизация)
Температура в зоне контакта с ГХ: 250°C
Интервал измеряемых масс: 35-500
На основе упомянутых выше данных измерений в результате вычисления отношения между общей интенсивностью изопарафинов только с одной боковой цепью и общей интенсивностью изопарафинов с двумя или более боковыми цепями для каждого компонента, имеющего одинаковое число углеродных атомов, можно получить мольное отношение изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью для каждого числа углеродных атомов. Мольные отношения могут также быть непосредственно определены из масс-спектров, но, с другой стороны, на основе данных масс-спектров может быть изображена графическая зависимость между временем удерживания при газовой хроматографии и интенсивностью для каждого компонента, имеющего одинаковое число углеродных атомов, и мольное отношение может быть определено как отношение площадей пиков для компонентов на кривой.
c
B
c
B
На чертеже изображена получаемая в результате газовой хроматографии графическая зависимость между временем удерживания и интенсивностью для компонентов, имеющих одинаковое число углеродных атомов. На чертеже пики для областей A, B и C являются пиками, соответствующими нормальным парафинам, изопарафинам только с одной боковой цепью, и изопарафинам с двумя или более боковыми цепями соответственно. Мольное отношение изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью, как указано согласно изобретению, вычисляют как отношение (S/S), которое является отношением площади пика S в области C к площади пика S в области B.
При традиционной разработке газойля принимают во внимание только отношение нормальных парафинов и изопарафинов, как описано в приводимом выше патентном документе 1, и композицию почти никогда не подвергают анализу с точки зрения числа боковых цепей в изопарафинах. В сравнении с известным уровнем техники впервые была создана описанная выше первая композиция газойля на основе знания авторов настоящего изобретения о том, что мольное отношение изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью является подходящим фактором, характеризующим воспламеняемость газойля и текучесть газойля в холодном состоянии, и что ГХ-ВПМС является подходящим методом измерения мольного отношения, и, кроме того, можно сделать вывод, что упомянутый выше эффект изобретения является в высшей степени непредсказуемым эффектом.
Предпочтительно, чтобы композиция газойля имела температуру помутнения топлива не выше чем 0°C и температуру застывания - не выше чем -7,5°C.
Предпочтительно, чтобы первая композиция газойля также имела цетановое число 65 или выше, содержание серы - не более чем 10 ppm по массе, содержание ароматики - не более чем 1% по массе, содержание нафтенов - не более чем 5% по массе и температуру забивания фильтра - не выше чем -5°C.
m
m
m
Кроме того, изобретение предлагает композицию газойля, отличающуюся тем, что мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью в интервале C10-23 ( является целым числом 10-23) составляет 0,05-4,0, и объем дистиллята при температуре отгонки 250°C (E250) составляет 15-65% (далее обозначаемую как "вторую композицию газойля").
В результате соблюдения указанных выше условий для мольного отношения изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью, которые имеют одинаковое число углеродных атомов внутри соответствующих интервалов C10-23, и для E250, можно значительно улучшить как показатель воспламеняемости, так и текучесть в холодном состоянии, и получить композицию газойля, которая может использоваться во время зимнего периода и районах с холодным климатом. Обладающая такими отличными свойствами упомянутая выше вторая композиция газойля является особенно подходящей в качестве дизельного топлива для летнего периода.
Метод измерения мольного отношения изопарафинов с двумя или более боковыми цепями к изопарафинам только с одной боковой цепью для каждого числа углеродных атомов является таким же, как и описанной выше в случае первой композиции газойля, и он не будет здесь описываться снова.
Термин "E250" согласно изобретению означает объем дистиллята при температуре отгонки 250°C, вычисленный из кривой разгонки, полученной методом согласно японскому промышленному стандарту JIS K 2254 "Нефтепродукты. - Методы испытания разгонкой. - Метод при обычном давлении".
Предпочтительно, чтобы вторая композиция газойля имела цетановое число 65 или выше, содержание серы - не более чем 10 ppm по массе, содержание ароматики - не более чем 1% по массе, содержание нафтенов - не более чем 5% по массе, и температуру забивания фильтра - не выше чем -5°C.
Согласно изобретению предлагается композиция газойля с отличными показателями воспламеняемости и текучести в холодном состоянии, которая подходит для использования во время зимнего периода и в районах с холодным климатом. Кроме того, согласно изобретению предлагается композиция газойля, которая сохраняет соответствующие важные характеристики в качестве дизельного топлива, имея при этом улучшенные показатели воспламеняемости и текучести в холодном состоянии.
Краткое описание чертежей
На чертеже представлен пример полученной с помощью ГХ-ВПМС графической зависимости при газовой хроматографии между временем удерживания и интенсивностью для компонентов, имеющих одинаковое число углеродных атомов.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Далее будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Композиция газойля согласно первому варианту осуществления изобретения характеризуется тем, что она удовлетворяет обоим следующим условиям (A-1) и (B-1).
m
m
m
(A-1) Мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью в интервале C10-21 составляет 0,05-3,5, где  является целым числом 10-21.
n
n
n
(B-1) Мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  одной боковой цепью в интервале C22-25 составляет 0,1-10,0, где  является целым числом 22-25.
m
m
m
Что касается условия (A-1), то мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью в интервале C10-21 должно составлять, как упомянуто выше, 0,05-3,5, но предпочтительно - 0,1-3,2, более предпочтительно - 0,15-2,8 и еще более предпочтительно - 0,2-2,5, где  является целым числом 10-21. Мольное отношение ниже, чем 0,05, приведет к уменьшению объемного тепловыделения, понижая тем самым коэффициент полезного действия топлива на единицу объема. Мольное отношение больше, чем 3,5, приведет к снижению воспламеняемости.
n
n
n
Что касается условия (B-1), то мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью в интервале C22-25 должно составлять, как упомянуто выше, 0,1-10,0, но предпочтительно - 0,3-9,0, более предпочтительно - 0,4-8,0 и еще более предпочтительно - 0,5-7,0, где  является целым числом 22-25. Мольное отношение ниже, чем 0,1, приведет к неудовлетворительной эксплуатации автомобиля при низких температурах, в то время как мольное отношение больше, чем 10,0 повысит вязкость и будет препятствовать нормальному управлению впрыском.
Содержание ароматики в композиции газойля согласно первому варианту осуществления конкретно не ограничивается, но с точки зрения регулирования образования ТЧ и других подобных веществ предпочтительно, чтобы оно составляло не более чем 15% по объему, более предпочтительно - не более чем 10% по объему, еще более предпочтительно - не более чем 5% по объему и наиболее предпочтительно - не более чем 1% по объему от общей массы состава. "Содержание ароматики" для цели изобретения означает объемный процент (% по объему) содержания ароматики, измеренный согласно методике, приведенной в издаваемом Японским нефтяным институтом журнале Journal of The Japan Petroleum Institute, JPI-5S-49-97 "Методы определения типа углеводорода. - Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии".
Не существует конкретных ограничений на содержание нафтенов в составе газойля согласно первому варианту осуществления, но с точки зрения регулирования образования ТЧ и других подобных веществ предпочтительно, чтобы оно не превышало 50% по объему, более предпочтительно - не превышало 30% по объему, еще более предпочтительно - не превышало 15% по объему и наиболее предпочтительно - не превышало 10% по объему от общей массы состава. "Содержание нафтенов" для цели изобретения означает массовый процент содержания нафтенов, измеренный по стандарту ASTM D2425 "Стандартный метод определения типов углеводородов в газойле с помощью масс-спектрометрии".
Для того чтобы обеспечить удовлетворительную очистку с помощью устройства доочистки выхлопных газов в автомобиле, работающем на дизельном топливе, предпочтительно, чтобы содержание серы в композиции газойля согласно первому варианту осуществления составляло не более чем 10 ppm по массе, более предпочтительно - не более чем 5 ppm по массе, еще более предпочтительно - не более чем 3 ppm по массе, и наиболее предпочтительно - не более чем 1 ppm по массе от общей массы композиции. "Содержание серы" для цели изобретения означает значение, измеренное по промышленному стандарту Японии JIS K 2541 "Метод определения содержания серы".
Сырье для композиции газойля согласно первому варианту осуществления конкретно не ограничивают при условии, что композиция газойля удовлетворяет упомянутым выше условиям (A-1) и (B-1), и любой вид сырья из числа нефтяных газойлей, нефтяных керосиновых топлив, синтетических газойлей и синтетических керосиновых топлив может быть использован сам по себе, или в виде комбинаций двух или более видов сырья. Когда два или более видов сырья используют в комбинации, нет необходимости в том, чтобы каждый из видов сырья сам по себе удовлетворял условиям (A-1) и (B-1), так как достаточно, если составленная из них композиция газойля удовлетворяет условиям (A-1) и (B-1).
В качестве конкретных примеров исходных нефтяных газойлей, которые используют в изобретении, могут быть упомянуты прямогонный газойль, получаемый на установках для атмосферной перегонки сырой нефти; вакуумный газойль вакуумной перегонки прямогонного тяжелого жидкого топлива или нефтяных остатков, получаемых на установках для атмосферной перегонки; гидроочищенный газойль, полученный путем гидроочистки прямогонного газойля или вакуумного газойля; гидрообессеренный газойль, полученный путем гидрообессеривания прямогонного газойля или вакуумного газойля в одну или несколько стадий в более жестких условиях, чем при обычной гидроочистке; и гидрокрекированный газойль, полученный путем гидрокрекинга различных типов упомянутых выше газойлей.
В качестве конкретных примеров нефтяных керосинов могут быть упомянуты прямогонный керосин, полученный на установках для атмосферной перегонки сырой нефти; вакуумный керосин из вакуумной перегонки прямогонного тяжелого жидкого топлива или нефтяных остатков, получаемых на установках для атмосферной перегонки; гидроочищенный керосин, полученный гидроочисткой прямогонного керосина или вакуумного керосина; гидрообессеренный керосин, полученный гидрообессериванием прямогонного керосина или вакуумного керосина в одну или более стадий при более жестких условиях, чем при обычной гидроочистке; и гидрокрекированный керосин, полученный гидрокрекингом различных типов упомянутых выше керосинов.
-1
-1
-1
-1
Когда в качестве сырья для этого варианта осуществления используют нефтяной газойль или нефтяной керосин, условия переработки при получении исходных нефтяных фракций могут быть выбраны по обстоятельствам. Предпочтительно, чтобы парциальное давление водорода при гидрообессеривании, например, составляло, по меньшей мере, 1 МПа, более предпочтительно - по меньшей мере, 3 МПа, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 5 МПа. Нет конкретного ограничения по верхнему пределу парциального давления водорода, но с точки зрения длительности срока службы реактора в условиях воздействия повышенного давления предпочтительно, чтобы оно не превышало 10 МПа. Предпочтительно, чтобы реакционная температура при гидрообессеривании составляла 300°C или выше, более предпочтительно - 320°C или выше, и наиболее предпочтительно - 340°C или выше. Нет конкретного ограничения на верхний предел реакционной температуры, но с точки зрения длительности срока службы реактора в условиях воздействия высокой температуры предпочтительно, чтобы она не превышала 400°C. Предпочтительно, чтобы объемная скорость жидкости при гидрообессеривании составляла не более 6 ч, более предпочтительно - не более 4 ч, и наиболее предпочтительно - не более 2 ч. Нет конкретного ограничения на нижний предел для объемной скорости жидкости, но с точки зрения дрейфового течения предпочтительно, чтобы она составляла, по меньшей мере, 0,1 ч. Тип катализатора, используемого для гидрообессеривания, конкретно не ограничивают, но могут быть упомянуты комбинации 2-3 различных металлов из числа Ni, Co, Mo, W, Pd и Pt. В частности, предпочтительными являются Co-Mo, Ni-Mo, Ni-Co-Mo и Ni-W катализаторы, среди которых более предпочтительными являются Co-Mo и Ni-Mo катализаторы с точки зрения универсальности их применения.
Термин "исходный синтетический газойль" относится к исходному газойлю, получаемому путем химического синтеза с использованием в качестве сырья природного газа, асфальта или угля. Методы химического синтеза включают непрямое и прямое сжижение, и в качестве традиционного метода синтеза может быть упомянут синтез Фишера-Тропша; однако исходный синтетический газойль, используемый для изобретения, не ограничивается только газойлем, получаемым этими методами. Большинство синтетических газойлей состоят в основном из насыщенных углеводородов, и в частности из нормальных парафинов, изопарафинов и нафтенов. Другими словами, обычно синтетические газойли почти не содержат ароматических компонентов. Таким образом, предпочтительно, чтобы исходный синтетический газойль использовали тогда, когда требуется снижение содержания ароматики в композиции газойля.
Термин "исходный синтетический керосин" относится к исходному керосину, получаемому путем химического синтеза с использованием в качестве сырья природного газа, асфальта или угля. Методы химического синтеза включают непрямое и прямое сжижение, и в качественого метода синтеза может быть упомянут синтез Фишера-Тропша; однако исходный синтетический керосин, используемый для изобретения, не ограничивается только керосином, получаемым этими методами. Большинство синтетических керосинов состоят в основном из насыщенных углеводородов, и в частности из нормальных парафинов, изопарафинов и нафтенов. Другими словами, обычно синтетические керосины почти не содержат ароматических компонентов. Таким образом, предпочтительно, чтобы исходный синтетический керосин использовали тогда, когда требуется снижение содержания ароматики в композиции газойля.
Композиция газойля согласно первому варианту осуществления может содержать одну или более упомянутые выше нефтяные фракции и/или синтетические фракции, но с точки зрения снижения содержания серы и содержания ароматики, увеличивающих вредное воздействие на окружающую среду, предпочтительно, чтобы композиция в качестве основных компонентов содержала фракцию синтетического газойля и/или фракцию синтетического керосина. Предпочтительно, чтобы общее содержание фракции синтетического газойля и/или фракции синтетического керосина составляло, по меньшей мере, 20% по объему, более предпочтительно - по меньшей мере, 30% по объему, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 40% по объему, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 50% по объему от общей массы композиции.
Композиция газойля первого варианта осуществления может состоять только из упомянутого выше исходного газойля и/или исходного керосина, но если необходимо, то она может также содержать присадку, улучшающую текучесть в холодном состоянии. В качестве присадок, улучшающих текучесть в холодном состоянии, могут быть упомянуты, в частности, присадки, включающие соединения линейного строения, такие как сополимеры этилена и ненасыщенных эфиров, обычно сополимер этилена и винилацетата, или амиды алкенилянтарной кислоты, эфир полиэтиленгликоля с дибегеновой кислотой и другие подобные соединения, и тандемные полимеры, состоящие из сополимеров алкилфумарата или алкилитаконат-ненасыщенного эфира, или присадки, содержащие полярные азотсодержащие соединения, состоящие из продуктов реакции кислот, таких как фталевая кислота, янтарная кислота, этилендиаминтетрауксусная кислота или нитрилуксусная кислота, или ангидридов этих кислот, с гидрокарбил-замещенными аминами, или другие подобные соединения, и любое из этих соединений может быть использовано само по себе или в комбинациях двух или более этих соединений. Среди них, с точки зрения универсальности применения, предпочтительными являются добавки из сополимера этилена и винилацетата и присадки, улучшающие текучесть в холодном состоянии, содержащие полярные азотсодержащие соединения, в то время как с точки зрения интенсификации очистки от кристаллов парафинов и предотвращения седиментации парафинов в виде хлопьев, более предпочтительными являются присадки, содержащие азотсодержащие соединения.
Предпочтительно, чтобы содержание присадки, улучшающей текучесть в холодном состоянии, составляло 50-500 мг/л, и более предпочтительно - 100-300 мг/л в расчете на общую массу композиции. Если содержание присадки, улучшающей текучесть в холодном состоянии, будет составлять величину ниже нижнего предела, то она будет недостаточно влиять на улучшение текучести в холодном состоянии. Содержание присадки, улучшающей текучесть в холодном состоянии, превышающее верхний предел, обычно не обеспечивает какого-либо дополнительного эффекта улучшения текучести в холодном состоянии, пропорционального повышенному содержанию.
Композиция газойля первого варианта осуществления может дополнительно содержать присадку, улучшающую смазывающие свойства. В качестве присадок, улучшающих смазывающих свойства, могут быть использованы один или более из эфирных, карбоновых, спиртовых, фенольных, на основе аминов или других типов присадок, улучшающих смазывающие свойства. Предпочтительными среди них с точки зрения универсальности применения являются эфирные и карбоновые присадки, улучшающие смазывающие свойства. Эфирная присадка, улучшающая смазывающие свойства, является предпочтительной с точки зрения обеспечения дополнительного эффекта при увеличении концентрации присадки и дополнительного снижения величины HFRR WS1,4 (характеристика смазывающей способности дизельного топлива, получаемая на испытательном стенде при высокочастотном возвратно-поступательном движении в виде следов износа), в то время как карбоновая присадка является предпочтительной с точки зрения высокого положительного эффекта в ответ на увеличение концентрации, что позволяет уменьшать количество присадки, улучшающей смазывающие свойства.
В качестве примеров эфирных присадок, улучшающих смазывающие свойства, могут быть упомянуты эфиры глицерина с карбоновыми кислотами, и в частности эфиры глицерина линолевой кислоты, олеиновой кислоты, салициловой кислоты, пальмитиновой кислоты, миристиновой кислоты и гексадеценовой кислоты, любая одна или более из которых могут быть использованы исходя из обстоятельств.
Предпочтительно, чтобы содержание присадки, улучшающей смазывающие свойства, составляло 25-500 мг/л, более предпочтительно - 25-300 мг/л и еще более предпочтительно - 25-200 мг/л в расчете на общую массу композиции. Если содержание присадки, улучшающей смазывающие свойства, будет составлять величину ниже нижнего предела, то эффект добавления присадки на улучшение текучести в холодном состоянии будет недостаточным. Содержание присадки, улучшающей смазывающие свойства, превышающее верхний предел, обычно не обеспечивает какого-либо дополнительного эффекта улучшения текучести в холодном состоянии, пропорционального повышению концентрации.
Композиция газойля первого варианта осуществления может также содержать другие добавки в дополнение к упомянутой выше присадке, улучшающей текучесть в холодном состоянии или присадке, улучшающей смазывающие свойства. В качестве таких добавок могут быть упомянуты детергенты, такие как производные алкенилянтарной кислоты и аминные соли карбоновых кислот, фенольные, на основе аминов и другие типы антиоксидантов, вещества, инактивирующие металлы, такие как производные салицилидена, размораживающие добавки, такие как эфиры полигликолей, ингибиторы коррозии, такие как алифатические амины и эфиры алкенилянтарной кислоты, присадки для снятия статических зарядов, такие как анионные, катионные и амфотерные поверхностно-активные вещества, окрашивающие вещества, такие как азокрасители, и противовспениватели на основе кремния или других типов. Эти добавки могут быть использованы сами по себе или в комбинациях двух или более. Количества вводимых добавок могут быть выбраны по обстоятельствам, но предпочтительно, чтобы общее количество таких добавок не превышало, например, 0,5% по массе, и более предпочтительно - не превышало 0,2% по массе относительно состава газойля. Применяемый здесь термин "общее количество вводимых добавок" относится к количеству добавок, добавляемых в качестве активных компонентов.
С точки зрения дополнительного улучшения рабочей характеристики, предпочтительно, чтобы композиция газойля первого варианта осуществления в дополнении к упомянутым выше условиям (A-1) и (B-1) удовлетворяла также следующим условиям.
Предпочтительно, чтобы температура помутнения топлива композиции газойля первого варианта осуществления не превышала 0°C, более предпочтительно - не превышала -2°C, еще более предпочтительно - не превышала -5°C, и наиболее предпочтительно - не превышала -8°C. Температура помутнения топлива 0°C или ниже будет приводить к улучшению растворения парафина, который налип на фильтр инжектора топлива автомобиля, работающего на дизельном топливе. Термин "температура помутнения топлива" согласно изобретению означает температуру помутнения топлива, измеренную в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 2269 "Методы определения температуры застывания сырой нефти и нефтепродукта и температуры помутнения нефтепродукта".
Предпочтительно, чтобы температура помутнения топлива при медленном охлаждении композиции газойля первого варианта осуществления не превышала 0°C, более предпочтительно - не превышала -2°C, еще более предпочтительно - не превышала -5°C, и наиболее предпочтительно - не превышала -8°C. Температура помутнения топлива при медленном охлаждении 0°C или ниже будет приводить к улучшению растворения парафина, который налип на фильтр инжектора топлива автомобиля, работающего на дизельном топливе. Термин "температура помутнения топлива при медленном охлаждении" согласно изобретению означает величину, измеренную описанным ниже способом. В частности, образец помещают в контейнер для образцов с алюминиевой нижней поверхностью до уровня 1,5 мм, и пропускают свет с высоты 3 мм от низа контейнера. Затем образец медленно охлаждают со скоростью 0,5°C/мин от температуры, по меньшей мере, на 10°C выше, чем упомянутая выше температура помутнения топлива, и регистрируют температуру, при которой количество отраженного света составляет не более чем 7/8 пропускаемого света (температуру помутнения топлива при медленном охлаждении) в единицах 0,1°C.
С точки зрения обеспечения соответствующей текучести в топливопроводе автомобиля, работающего на дизельном топливе, предпочтительно, чтобы температура застывания композиции газойля первого варианта осуществления не превышала -7,5°C, более предпочтительно - не превышала -10°C, еще более предпочтительно - не превышала -15°C, и наиболее предпочтительно - не превышала -20°C. Термин "температура застывания" согласно изобретению означает температуру застывания, измеренную в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 2269 "Методы определения температуры застывания сырой нефти и нефтепродукта и температуры помутнения нефтепродукта".
С точки зрения воспламеняемости предпочтительно, чтобы цетановый индекс композиции газойля первого варианта осуществления составлял, по меньшей мере, 65, более предпочтительно - по меньшей мере, 70, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 73, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 75.
С точки зрения воспламеняемости предпочтительно, чтобы цетановое число состава газойля первого варианта осуществления составляло, по меньшей мере, 65, более предпочтительно - по меньшей мере, 70, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 73, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 75.
"Цетановый индекс" и "цетановое число" согласно изобретению являются значениями, измеренными в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 2280 "Нефтепродукты. - Дизельные топлива. - Методы определения октанового числа и цетанового числа и метод вычисления цетанового индекса".
Предпочтительно, чтобы температура забивания фильтра композиции газойля первого варианта осуществления не превышала -5°C, более предпочтительно - не превышала -6°C, еще более предпочтительно - не превышала -7°C, и наиболее предпочтительно - не превышала -8°C, так как это способствует предотвращению забивания фильтра, установленного в инжекторе топлива автомобиля, работающего на дизельном топливе. "Температура забивания фильтра" согласно изобретению является значением, измеряемым в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 2288 "Нефтепродукты. - Газойли. - Методы определения температуры забивания фильтра".
2
2
2
2
2
2
2
2
Предпочтительно, чтобы кинематическая вязкость при 30°C композиции газойля первого варианта осуществления составляла, по меньшей мере, 1,7 мм/с, более предпочтительно - по меньшей мере, 2,0 мм/с, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 2,3 мм/с, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 2,5 мм/с, и предпочтительно - не более чем 5,0 мм/с, более предпочтительно - не более чем 4,7 мм/с, еще более предпочтительно - не более чем 4,5 мм/с и наиболее предпочтительно - не более чем 4,3 мм/с. Величина кинематической вязкости при 30°C, которая меньше упомянутого выше нижнего предела, при относительно высокой температуре при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе, может приводить к сбою при запуске двигателя или нестабильному вращению двигателя во время работы на холостом ходу. С другой стороны, величина кинематической вязкости при 30°C, которая выше упомянутого выше верхнего предела, будет приводить к увеличению объема черного дыма в выхлопных газах. "Кинематическая вязкость при 30°C" согласно изобретению является значением, измеряемым на основе японского промышленного стандарта JIS K 2283 "Сырая нефть и нефтепродукты. - Методы определения кинематической вязкости и метод расчета индекса вязкости".
Предпочтительно, чтобы температура вспышки композиции газойля первого варианта осуществления составляла 45°C или выше, более предпочтительно - 50°C или выше, еще более предпочтительно - 53°C или выше, и наиболее предпочтительно - 55°C или выше, с точки зрения безопасности во время работы. "Температура вспышки" согласно изобретению является значением, измеряемым на основе японского промышленного стандарта JIS K 2265 "Сырая нефть и нефтепродукты. - Методы определения температуры вспышки".
Что касается дистилляционных свойств композиции газойля первого варианта осуществления, то предпочтительно, чтобы начальная температура кипения (далее "НТК") составляла 140°C или выше, более предпочтительно - 145°C или выше, еще более предпочтительно - 150°C или выше и наиболее предпочтительно - 155°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 195°C, более предпочтительно - не выше чем 190°C, еще более предпочтительно - не выше чем 185°C и наиболее предпочтительно - не выше чем 180°C. Если НТК будет ниже вышеупомянутого нижнего предела, то легкая фракция будет частично переходить в газообразное состояние, и содержание несгоревших углеводородов в выхлопных газах будет увеличиваться с более широкой областью отпотевания в двигателе автомобиля, работающего на дизельном топливе, что в результате будет приводить к снижению пусковых качеств в горячем состоянии и снижению стабильности вращения двигателя на холостом ходу. С другой стороны, если НТК будет выше указанного верхнего предела, то будет снижаться пусковая характеристика в холодном состоянии и эксплуатационные качества автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура, при которой отгоняется 10% (далее сокращенно "T10") композиции газойля первого варианта осуществления, составляла 165°C или выше, более предпочтительно - 170°C или выше, еще более предпочтительно 175°C или выше, и наиболее предпочтительно - 180°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 205°C, более предпочтительно - не выше чем 200°C, еще более предпочтительно - не выше чем 195°C и наиболее предпочтительно - не выше чем 190°C. Если T10 будет ниже упомянутого выше нижнего предела, то легкая фракция будет частично переходить в газообразное состояние, и содержание несгоревших углеводородов в выхлопных газах будет увеличиваться с более широкой областью отпотевания в двигателе автомобиля, работающего на дизельном топливе, что будет приводить к сниженным пусковым качествам в горячем состоянии и более низкой стабильности вращения двигателя на холостом ходу. С другой стороны, если T10 будет выше указанного верхнего предела, то будут снижаться пусковая характеристика в холодном состоянии и эксплуатационные качества автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура, при которой отгоняется 50% (далее сокращенно "T50") композиции газойля первого варианта осуществления, составляла 200°C или выше, более предпочтительно - 205°C или выше, еще более предпочтительно 210°C или выше, и наиболее предпочтительно - 215°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 260°C, более предпочтительно - не выше чем 255°C, еще более предпочтительно - не выше чем 250°C, и наиболее предпочтительно - не выше чем 245°C. Величина T50 ниже вышеупомянутого нижнего предела будет приводить к более низкому уровню расхода топлива, более низкой эффективной мощности двигателя, ухудшению пусковых качеств топлива в горячем состоянии и вращательной устойчивости двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе. С другой стороны, T50 выше указанного верхнего предела будет приводить к повышению количества твердых частиц (далее "ТЧ"), выбрасываемых из двигателя автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура, при которой отгоняется 90% (далее сокращенно "T90") композиции газойля первого варианта осуществления, составляла 265°C или выше, более предпочтительно - 270°C или выше, еще более предпочтительно - 275°C или выше, и наиболее предпочтительно - 280°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 335°C, более предпочтительно - не выше чем 330°C, еще более предпочтительно - не выше чем 325°C, и наиболее предпочтительно - не выше чем 320°C. Величина T90 ниже вышеупомянутого нижнего предела будет приводить к более низкому уровню расхода топлива, более низкой эффективной мощности двигателя, ухудшению пусковых качеств топлива в горячем состоянии и вращательной устойчивости двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе. Кроме того, если композиция газойля содержит присадку, улучшающую текучесть в холодных условиях, то будет снижаться положительный эффект присадки на температуру забивания фильтра. С другой стороны, величина T90 выше указанного верхнего предела будет повышать количество ТЧ, выбрасываемых из двигателя автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура выкипания (далее сокращенно "ТВ") композиции газойля первого варианта осуществления составляла 310°C или выше, более предпочтительно - 315°C или выше, еще более предпочтительно - 320°C или выше, и наиболее предпочтительно - 325°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 355°C, более предпочтительно - не выше чем 350°C, еще более предпочтительно - не выше чем 345°C, и наиболее предпочтительно - не выше чем 340°C. Величина ТВ ниже вышеупомянутого нижнего предела будет приводить к более низкому уровню расхода топлива, более низкой эффективной мощности двигателя, ухудшению пусковых качеств топлива в горячем состоянии и вращательной устойчивости двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе. Кроме того, если композиция газойля содержит присадку, улучшающую текучесть в холодных условиях, то будет снижаться положительный эффект присадки на температуру забивания фильтра. С другой стороны, величина ТВ выше указанного верхнего предела будет приводить к повышению количества ТЧ, выбрасываемых из двигателя автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Термины "НТК", "T10", "T50", "T90" и "ТВ", используемые согласно изобретению, являются величинами, измеренными по промышленному стандарту Японии JIS K 2254 "Нефтепродукты. - Методы испытания отгонкой. - Метод при обычном давлении".
Что касается смазывающей способности композиции газойля первого варианта осуществления, то предпочтительно, чтобы значение HFRR WS1.4 составляло не более чем 500, более предпочтительно - не более чем 460, еще более предпочтительно - не более чем 420, и наиболее предпочтительно - не более чем 400. Если значение WS1.4 будет удовлетворять этому условию, то будет возможно в достаточной мере обеспечить смазывающую способность в топливном насосе автомобиля, работающего на дизельном топливе. Термин "значение HFRR WS1.4" согласно изобретению является параметром для оценки смазывающей способности газойля, и он означает величину, измеряемую по стандарту Японии нефтяного института JPI-5S-50-98 "Газойли. - Метод испытания смазывающей способности", публикуемого Японским нефтяным институтом.
Композиция газойля согласно второму варианту осуществления изобретения характеризуется тем, что она удовлетворяет обоим следующим условиям (A-2) и (B-2).
m
m
m
(A-2) Мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью в интервале C10-23 ( является целым числом 10-23) составляет 0,05-4,0.
(B-2) Объем дистиллята при температуре отгонки 250°C (E250) составляет 15-65%.
m
m
m
Что касается условия (A-2), то мольное отношение изопарафинов с числом углеродных атомов  и двумя или более боковыми цепями к изопарафинам с числом углеродных атомов  и одной боковой цепью в интервале C10-23 ( является целым числом 10-23), как упомянуто выше, должно составлять 0,05-4,0, но предпочтительно - 0,1-3,5, более предпочтительно - 0,15-3,0, и еще более предпочтительно - 0,2-2,7. Мольное отношение ниже, чем 0,05 уменьшит объемное тепловыделение, тем самым понижая коэффициент полезного действия топлива на единицу объема. Мольное отношение больше, чем 4,0 ухудшит воспламеняемость.
Что касается условия (B-2), то величина E250 для композиции газойля второго варианта осуществления должна составлять, как упомянуто выше, 15-65%, но предпочтительно, чтобы она составляла 20-60%, более предпочтительно - 23-55%, и еще более предпочтительно - 25-50%. Если величина E250 будет меньше, чем 15%, то будет недостаточным срок службы резиновых деталей, используемых в автомобиле, работающем на дизельном топливе. Если величина E250 будет больше, чем 60%, нельзя будет сохранить на необходимом уровне рабочую характеристику, включающую расход топлива, эффективную мощность двигателя, пусковые качества топлива в горячем состоянии и вращательную устойчивость двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе.
Не существует конкретных ограничений на содержание ароматики в композиции газойля второго варианта осуществления, но с точки зрения подавления образования ТЧ и других подобных веществ, предпочтительно, чтобы оно составляло не более чем 15% по объему, более предпочтительно - не более чем 10% по объему, еще более предпочтительно - не более чем 5% по объему и наиболее предпочтительно - не более чем 1% по объему от общей массы состава.
Не существует также конкретных ограничений на содержание нафтенов в композиции газойля второго варианта осуществления, но с точки зрения подавления образования ТЧ и других подобных веществ, предпочтительно, чтобы оно не превышало 50% по объему, более предпочтительно - не превышало 30% по объему, еще более предпочтительно - не превышало 15% по объему и наиболее предпочтительно - не превышало 10% по объему, от общей массы состава.
Кроме того, не существует конкретных ограничений на содержание серы в композиции газойля второго варианта осуществления, но предпочтительно, чтобы оно составляло не более чем 10 ppm по массе, более предпочтительно - не более чем 5 ppm по массе, еще более предпочтительно - не более чем 3 ppm по массе и наиболее предпочтительно - не более чем 1 ppm по массе от общей массы состава, так как это способствует поддержанию на соответствующем уровне характеристики функционирования устройства доочистки выхлопных газов в автомобиле, работающем на дизельном топливе.
Сырье для композиции газойля согласно второму варианту осуществления конкретно не ограничивают при условии, что композиция газойля удовлетворяет упомянутым выше условиям (A-2) и (B-2), и любой из числа нефтяных газойлей, нефтяных керосиновых топлив, синтетических газойлей и синтетических керосиновых топлив может быть использован сам по себе, или в комбинациях двух или более. Когда два или более видов сырья используют в комбинации, нет необходимости в том, чтобы каждый из видов сырья сам по себе удовлетворял условиям (A-2) и (B-2), так как достаточно, если составленная из них композиция газойля удовлетворяет условиям (A-2) и (B-2).
Нефтяной газойль, нефтяной керосин, синтетический газойль и синтетический керосин, используемые в качестве сырья для второго варианта осуществления, являются такими же, как и в случае первого варианта осуществления, и не будут здесь описываться еще раз.
Композиция газойля согласно второму варианту осуществления может содержать упомянутые выше один или более видов нефтяного сырья и/или синтетического сырья, но с точки зрения снижения содержания серы и содержания ароматики, которые оказывают отрицательное влияние на окружающую среду, предпочтительно, чтобы она содержала исходный синтетический газойль и/или исходный синтетический керосин в качестве основных компонентов. Предпочтительно, чтобы общее содержание исходного синтетического газойля и/или исходного синтетического керосина составляло, по меньшей мере, 20% по объему, более предпочтительно - по меньшей мере, 30% по объему, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 40% по объему, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 50% по объему от общей массы композиции.
Композиция газойля второго варианта осуществления может быть полностью составлена из вышеупомянутого исходного газойля и/или исходного керосина, но в случае необходимости она может дополнительно содержать присадку, улучшающую текучесть в холодном состоянии. В качестве присадок, улучшающих текучесть в холодном состоянии, могут быть использованы такие же присадки, как и те, которые были упомянуты при описании первого варианта осуществления. Может быть использована только одна присадка, улучшающая текучесть в холодном состоянии, или может быть использована комбинация двух или более присадок. С точки зрения универсальности применения, предпочтительными присадками, улучшающими текучесть в холодном состоянии, являются добавки сополимера этилена и винилацетата и присадки, содержащие полярные азотсодержащие соединения, в то время как с точки зрения повышения эффективности очистки от кристаллов парафинов и предотвращения седиментации парафинов в виде хлопьев, более предпочтительными являются присадки, содержащие полярные азотсодержащие соединения.
Предпочтительно, если содержание присадки, улучшающей текучесть в холодном состоянии, составляет 50-500 мг/л, и более предпочтительно - 100-300 мг/л в расчете на общую массу композиции. Если содержание присадки, улучшающей текучесть в холодном состоянии, будет составлять величину ниже нижнего предела, то будет недостаточным эффект добавления присадки на улучшение текучести в холодном состоянии. Содержание присадки, улучшающей текучесть в холодном состоянии, превышающее верхний предел, обычно не обеспечивает какого-либо дополнительного эффекта улучшения текучести в холодном состоянии, пропорционального повышению концентрации.
Композиция газойля второго варианта осуществления может дополнительно содержать присадку, улучшающую смазывающие свойства. В качестве присадок, улучшающих смазывающие свойства, могут быть использованы одна или более из эфирных, карбоновых, спиртовых, фенольных, или на основе аминов присадок, которые были упомянуты в качестве примеров при описании первого варианта осуществления. Предпочтительными для использования среди них с точки зрения универсальности применения являются эфирные и карбоновые присадки, улучшающие смазывающие свойства. Эфирная присадка, улучшающая смазывающие свойства, является предпочтительной с точки зрения обеспечения дополнительного эффекта при увеличении концентрации присадки и дополнительного снижения величины HFRR WS1,4, в то время как карбоновая присадка является предпочтительной с точки зрения высокого положительного эффекта в ответ на увеличение концентрации, что позволяет уменьшать количество присадки, улучшающей смазывающие свойства.
Предпочтительно, если содержание присадки, улучшающей смазывающие свойства, составляет 25-500 мг/л, более предпочтительно - 25-300 мг/л и еще более предпочтительно - 25-200 мг/л в расчете на общую массу композиции. Если содержание присадки, улучшающей смазывающие свойства, будет составлять величину ниже нижнего предела, то эффект добавления присадки на улучшение текучести в холодном состоянии будет недостаточным. Содержание присадки, улучшающей смазывающие свойства, превышающее верхний предел, обычно не обеспечивает какого-либо дополнительного эффекта улучшения текучести в холодном состоянии, пропорционального повышению концентрации.
Композиция газойля второго варианта осуществления может также содержать другие добавки в дополнение к упомянутой выше присадке, улучшающей текучесть в холодном состоянии, или присадке, улучшающей смазывающие свойства. В качестве таких добавок могут быть упомянуты детергенты, такие как производные алкенилянтарной кислоты и аминные соли карбоновых кислот, фенольные, на основе аминов и другие типы антиоксидантов, вещества, инактивирующие металлы, такие как производные салицилидена, размораживающие добавки, такие как эфиры полигликолей, ингибиторы коррозии, такие как алифатические амины и эфиры алкенилянтарной кислоты, присадки для снятия статических зарядов, такие как анионные, катионные и амфотерные поверхностно-активные вещества, окрашивающие вещества, такие как азокрасители, и противовспениватели на основе кремния или других типов. Эти добавки могут быть использованы сами по себе или в комбинациях двух или более. Количества вводимых добавок могут быть выбраны по ситуации, но предпочтительно, чтобы общее количество таких добавок не превышало, например, 0,5% по массе, и более предпочтительно - не превышало 0,2% по массе относительно состава газойля. Применяемый здесь термин "общее количество вводимых добавок" относится к количеству добавок, добавляемых в качестве активных компонентов.
С точки зрения дополнительного улучшения рабочей характеристики, предпочтительно, чтобы композиция газойля второго варианта осуществления в дополнении к упомянутым выше условиям также удовлетворяла следующим условиям (A-2) и (B-2).
С точки зрения воспламеняемости предпочтительно, чтобы цетановый индекс композиции газойля второго варианта осуществления составлял, по меньшей мере, 65, более предпочтительно - по меньшей мере, 70, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 75, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 80.
С точки зрения воспламеняемости предпочтительно, чтобы цетановое число композиции газойля второго варианта осуществления составляло, по меньшей мере, 65, более предпочтительно - по меньшей мере, 70, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 75, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 80.
Предпочтительно, чтобы температура помутнения топлива при медленном охлаждении композиции газойля второго варианта осуществления не превышала 0°C, более предпочтительно - не превышала -1°C, еще более предпочтительно - не превышала -2°C, и наиболее предпочтительно - не превышала -3°C. Температура помутнения топлива при медленном охлаждении 0°C или ниже будет приводить к улучшению растворения парафина, который налип на фильтр инжектора топлива автомобиля, работающего на дизельном топливе.
С точки зрения обеспечения соответствующей текучести в топливопроводе автомобиля, работающего на дизельном топливе, предпочтительно, чтобы температура застывания композиции газойля второго варианта осуществления не превышала -2,5°C, и более предпочтительно - не превышала -5,0°C.
Предпочтительно, чтобы температура забивания фильтра композиции газойля второго варианта осуществления не превышала -1°C, более предпочтительно - не превышала -2°C, еще более предпочтительно - не превышала -3°C, и наиболее предпочтительно - не превышала -4°C, так как это способствует предотвращению забивания фильтра, установленного в инжекторе топлива автомобиля, работающего на дизельном топливе.
2
2
2
2
2
2
2
2
Предпочтительно, чтобы кинематическая вязкость при 30°°C композиции газойля второго варианта осуществления составляла, по меньшей мере, 2,0 мм/с, более предпочтительно - по меньшей мере, 2,2 мм/с, еще более предпочтительно - по меньшей мере, 2,4 мм/с и наиболее предпочтительно - по меньшей мере, 2,5 мм/с, и предпочтительно - не более чем 4,2 мм/с, более предпочтительно - не более чем 4,0 мм/с, еще более предпочтительно - не более чем 3,9 мм/с и наиболее предпочтительно - не более чем 3,8 мм/с. Величина кинематической вязкости при 30°C, которая меньше упомянутого выше нижнего предела, при относительно высокой температуре при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе, может приводить к сбою при запуске двигателя или нестабильному вращению двигателя во время работы на холостом ходу. С другой стороны, величина кинематической вязкости при 30°C, которая выше упомянутого выше верхнего предела, будет приводить к увеличению объема черного дыма в выхлопных газах.
Предпочтительно, чтобы температура вспышки композиции газойля второго варианта осуществления составляла 60°C или выше, более предпочтительно - 65°C или выше, еще более предпочтительно - 70°C или выше, и наиболее предпочтительно - 75°C или выше, с точки зрения безопасности во время работы.
Что касается дистилляционных свойств композиции газойля второго варианта осуществления, то предпочтительно, чтобы начальная температура кипения ("НТК") составляла 155°C или выше, более предпочтительно - 160°C или выше, еще более предпочтительно - 165°C или выше и наиболее предпочтительно - 170°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 225°C, более предпочтительно - не выше чем 220°C, еще более предпочтительно - не выше чем 215°C и наиболее предпочтительно - не выше чем 210°C. Если НТК будет ниже вышеупомянутого нижнего предела, то легкая фракция будет частично переходить в газообразное состояние, и содержание несгоревших углеводородов в выхлопных газах будет увеличиваться с более широкой областью отпотевания в двигателе автомобиля, работающего на дизельном топливе, что в результате будет приводить к снижению пусковых качеств в горячем состоянии и снижению стабильности вращения двигателя на холостом ходу. С другой стороны, если НТК будет выше указанного верхнего предела, то будет снижаться пусковая характеристика в холодном состоянии и эксплуатационные качества автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура, при которой отгоняется 10% (далее сокращенно "T10") композиции газойля второго варианта осуществления, составляла 175°C или выше, более предпочтительно - 180°C или выше, еще более предпочтительно 185°C или выше, и наиболее предпочтительно - 190°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 270°C, более предпочтительно - не выше чем 265°C, еще более предпочтительно - не выше чем 260°C и наиболее предпочтительно - не выше чем 255°C. Если T10 будет ниже упомянутого выше нижнего предела, то легкая фракция будет частично переходить в газообразное состояние, и содержание несгоревших углеводородов в выхлопных газах будет увеличиваться с более широкой областью отпотевания в двигателе автомобиля, работающего на дизельном топливе, что будет приводить к сниженным пусковым качествам в горячем состоянии и более низкой стабильности вращения двигателя на холостом ходу. С другой стороны, если T10 будет выше указанного верхнего предела, то будут снижаться пусковая характеристика в холодном состоянии и эксплуатационные качества автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура, при которой отгоняется 50% (далее сокращенно "T50") композиции газойля второго варианта осуществления, составляла 230°C или выше, более предпочтительно - 235°C или выше, еще более предпочтительно 240°C или выше, и наиболее предпочтительно - 245°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 300°C, более предпочтительно - не выше чем 295°C, еще более предпочтительно - не выше чем 290°C, и наиболее предпочтительно - не выше чем 285°C. Величина T50 ниже вышеупомянутого нижнего предела будет приводить к более низкому уровню расхода топлива, более низкой эффективной мощности двигателя, ухудшению пусковых качеств топлива в горячем состоянии и вращательной устойчивости двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе. С другой стороны, T50 выше указанного верхнего предела будет приводить к повышению количества твердых частиц (далее "ТЧ"), выбрасываемых из двигателя автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура, при которой отгоняется 90% (далее сокращенно "T90") композиции газойля второго варианта осуществления, составляла 285°C или выше, более предпочтительно - 290°C или выше, еще более предпочтительно - 295°C или выше, и наиболее предпочтительно - 300°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 335°C, более предпочтительно - не выше чем 330°C, еще более предпочтительно - не выше чем 325°C, и наиболее предпочтительно - не выше чем 320°C. Величина T90 ниже вышеупомянутого нижнего предела будет приводить к более низкому уровню расхода топлива, более низкой эффективной мощности двигателя, ухудшению пусковых качеств топлива в горячем состоянии и вращательной устойчивости двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе. Кроме того, если композиция газойля содержит присадку, улучшающую текучесть в холодных условиях, то будет снижаться положительный эффект присадки на температуру забивания фильтра. С другой стороны, величина T90 выше указанного верхнего предела будет повышать количество ТЧ, выбрасываемых из двигателя автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Предпочтительно, чтобы температура выкипания (ТВ) композиции газойля второго варианта осуществления составляла 305°C или выше, более предпочтительно - 310°C или выше, еще более предпочтительно - 315°C или выше, и наиболее предпочтительно - 320°C или выше, и предпочтительно - не выше чем 355°C, более предпочтительно - не выше чем 350°C, еще более предпочтительно - не выше чем 345°C, и наиболее предпочтительно - не выше чем 340°C. Величина ТВ ниже вышеупомянутого нижнего предела будет приводить к более низкому уровню расхода топлива, более низкой эффективной мощности двигателя, ухудшению пусковых качеств топлива в горячем состоянии и вращательной устойчивости двигателя на холостом ходу, при использовании масла в автомобиле, работающем на дизельном топливе. Кроме того, если композиция газойля содержит присадку, улучшающую текучесть в холодных условиях, то будет снижаться положительный эффект присадки на температуру забивания фильтра. С другой стороны, величина ТВ выше указанного верхнего предела будет приводить к повышению количества ТЧ, выбрасываемых из двигателя автомобиля, работающего на дизельном топливе.
Что касается смазывающей способности композиции газойля второго варианта осуществления, то предпочтительно, чтобы значение HFRR WS1.4 составляло не более чем 500, более предпочтительно - не более чем 460, еще более предпочтительно - не более чем 420, и наиболее предпочтительно - не более чем 400. Если значение WS1.4 будет удовлетворять этому условию, то будет возможно в достаточной мере обеспечить смазывающую способность в топливном насосе автомобиля, работающего на дизельном топливе.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение будет далее описано более подробно на основе примеров и сравнительных примеров, предполагая при этом, что эти примеры ни в коей мере не ограничивают изобретение.
Примеры 1-2, сравнительные примеры 1-3
Для примеров 1-2 и сравнительных примеров 1-3 были приготовлены композиции газойля, состав и свойства которых приведены в таблице 1. Композиции газойля примеров 1 и 2 представляли собой топлива, полученные путем гидропереработки парафиновой и средней фракций, синтезированных из природного газа по реакции Фишера-Тропша. Композиция газойля сравнительного примера 1 представляла собой топливо, полученное путем гидропереработки парафиновой и средней фракций, синтезированных из природного газа с помощью реакции Фишера-Тропша, но степень гидропереработки была ниже, чем для композиций газойлей примеров 1 и 2. Композиция газойля сравнительного примера 2 представляла собой топливо, полученное путем дополнительной гидропереработки топлива из сырой нефти, которое получали с помощью обычной гидроочистки с дополнительной обработкой для снижения содержания серы и содержания ароматики. Композиция газойля сравнительного примера 3 представляла собой топливо из сырой нефти, полученное обычной гидроочисткой.
Композиции газойля примеров 1-2 и сравнительных примеров 1-3 подвергали следующим испытаниям.
Испытание на воспламеняемость
Для того чтобы подтвердить воспламеняемость в холодном состоянии, измеряли белый дым в холодном состоянии у описанного ниже автомобиля, работающего на дизельном топливе, на беговом барабане с регулируемой температурой окружающей среды.
Тип двигателя: дизель с расположенными последовательно 4 цилиндрами, оборудованный промежуточным холодильником, с наддувом
Степень сжатия: 18,5
Максимальная мощность: 125 кВт/3400 об/мин
Максимальный крутящий момент: 350 Нм/2400 об/мин
Соответствие стандартам: соответствовал стандартам 1997 года по выхлопным газам
Назначение: 4AT
Установка для дополнительной обработки выхлопных газов: катализатор окисления.
Для реального эксплуатационного испытания автомобиля в холодных условиях топливную систему автомобиля, работающего на дизельном топливе, сначала заполняли оцениваемым топливом (каждой композицией газойля) при комнатной температуре. Заполняющее топливо извлекали, главный фильтр заменяли новым фильтром, и затем загружали в топливный бак заданный объем оцениваемого топлива (1/2 объема топливного бака испытуемого транспортного средства). Затем быстро понижали окружающую температуру от комнатной температуры до 5°C, и после выдержки при 5°C в течение 1 часа, ее медленно понижали до -10°C при скорости охлаждения 1°C/ч, поддерживали температуру -10°C в течение 1 часа и начинали проведение эксплуатационного испытания. Случаи, при которых запуск двигателя не достигался даже в результате двойного повторения 10-секундного проворачивания коленчатого вала при интервалах в 30 секунд, регистрировали как неизмеримые. Когда запуск двигателя достигался, повторяли 5 раз методику, в соответствии с которой работу на холостых оборотах продолжали в течение 30 секунд, и затем полностью нажимали педаль управления подачей топлива в течение 5 секунд и измеряли объем возникающего белого дыма с помощью устройства, измеряющего трансмиссию. Для оценки воспламеняемости для каждой композиции газойля вычисляли среднее значение 5 измерений и регистрировали его как относительную величину по отношению к 100, которое является средним значением для сравнительного примера 3. Результаты приведены в Таблице 1.
Следующие два автомобиля A и B, работающие на дизельном топливе, использовали на беговом барабане с регулируемой температурой окружающей среды для реального эксплуатационного испытания в холодных условиях.
Технические данные транспортного средства A
Максимальная нагрузка: 2 т
Тип двигателя: дизель с расположенными последовательно 4 цилиндрами
Рабочий объем цилиндра двигателя: 4,3 л
Топливный насос: последовательный
Соответствие стандартам: соответствовал временным стандартам для выхлопных газов (базовое транспортное средство)
Установка для дополнительной обработки выхлопных газов: установка для снижения выброса ТЧ, разработанная токийским столичным муниципалитетом (соответствующая категории 4).
Топливо, используемое для установки для снижения выброса ТЧ: газойль с низким содержанием серы (содержание серы: <50 ppm по массе).
Технические данные транспортного средства B
Тип двигателя: дизель с расположенными последовательно 4 цилиндрами, оборудованный промежуточным холодильником, с наддувом
Рабочий объем цилиндра двигателя: 3,0 л
Топливный насос: система впрыска с общим нагнетательным трубопроводом
Соответствие стандартам: соответствовал долговременным стандартам для выхлопных газов
Установка для дополнительной обработки выхлопных газов: катализатор окисления.
Для реальных эксплуатационных испытаний в холодных условиях топливную систему автомобиля, работающего на дизельном топливе, сначала заполняли оцениваемым топливом (каждой композицией газойля) при комнатной температуре. Заполняющее топливо извлекали, главный фильтр заменяли новым фильтром, и затем загружали в топливный бак заданный объем оцениваемого топлива (1/2 объема топливного бака испытуемого транспортного средства). Затем быстро понижали окружающую температуру от комнатной температуры до 5°C, и после выдержки при 5°C в течение 1 часа, ее медленно понижали до -10°C при скорости охлаждения 1°C/ч, поддерживали температуру -10°C в течение 1 часа, и начинали проведение эксплуатационного испытания. Эксплуатационное испытание состояло из "запуска двигателя", "5-минутной работы на холостом ходу", "ускорения до 50 км/ч" и "1 часа эксплуатации при 50 км/ч", и на основе условий эксплуатации оценивали прохождение или неудачу испытания. В частности, оценка "удовлетворительно" (S) выставлялась в том случае, когда не было проблем с запуском двигателя, работой на холостых оборотах или ускорении, и работа при скорости 50 км/ч сохранялась на протяжении всего периода эксплуатации. Оценка "пригодно" (A) выставлялась в случаях, когда возникали незначительные проблемы, но эксплуатация могла быть продолжена, например, когда двигатель не запускался с первого раза, или когда скорость транспортного средства временно снижалась во время эксплуатации, но затем снова восстанавливалась. Оценка "неудовлетворительно" (B) выставлялась в случаях, когда эксплуатация была невозможна, например, в случае отказа при запуске двигателя (отсутствия запуска даже после 5 повторений 10-секундных проворачиваний коленчатого вала при 30 секундных интервалах), потери холостых оборотов или остановки двигателя. Результаты приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Пример 1
Пример 2
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Отношение (парафины с двумя или более боковыми цепями/парафины только с одной боковой цепью)(мольное отношение)
C10
0,27
0,29
0,05
2,32
0,03
C11
0,40
0,43
0,06
3,60
0,04
C12
0,54
0,47
0,05
3,51
0,04
C13
0,77
0,76
0,07
4,01
0,27
C14
0,79
0,73
0,12
2,81
0,40
C15
0,93
0,81
0,16
3,02
0,54
C16
1,06
1,32
0,17
2,02
0,77
C17
1,05
1,24
0,17
1,02
0,78
C18
0,89
0,88
0,18
0,62
0,93
C19
1,16
0,99
0,18
0,27
1,06
C20
1,15
1,70
0,17
0,18
1,40
C21
1,40
1,01
0,59
0,06
2,34
C22
2,34
1,42
0,21
0,04
2,11
C23
2,11
1,30
0,16
0,02
1,31
C24
1,31
2,41
0,08
0,01
0,71
C25
0,71
6,63
0,07
0,01
1,16
Содержание серы (ppm по массе)
<1
<1
<1
<1
4
Содержание ароматики (% по объему)
<0,1
<0,1
<0,1
<0,1
19,9
Содержание нафтенов (% по объему)
<0,1
<0,1
<0,1
51,0
34,9
Плотность при 15°C (кг/м<sup>3</sup>)
771
768
771
812
828
Кинематическая вязкость при 30°C (мм<sup>2</sup>/с)
2,8
2,3
2,8
3,5
3,7
Свойства при отгонке
Температура отгонки 10% (°С)
197,7
183,5
210,5
178,5
195,1
Температура отгонки 50% (°С)
260,9
248,5
282,5
261,5
260,9
Температура отгонки 90% (°С)
308,4
314,0
341,5
323,0
309,1
Цетановое число
79
74
80
57
56
Цетановый индекс
85
80
84
61
59
Температура застывания (°C)
-7,5
-25,0
-10,0
-5,0
-7,5
Температура забивания фильтра (°C)
-8,0
-20,0
-1,0
-6,0
-8,0
Температура помутнения топлива (°C)
-8,0
-19,0
1,0
-5,0
-8,0
Воспламеняемость
83
87
90
105
100
Текучесть в холодном состоянии
Транспортное средство A
A
S
B
B
A
Транспортное средство B
A
S
B
B
A
Примеры 3-4, сравнительные примеры 4-5
Для примеров 3-4 и сравнительных примеров 4-5 были приготовлены композиции газойля, состав и свойства которых приведены в Таблице 2. Композиции газойля примеров 3 и 4 представляли собой топлива, полученные путем гидропереработки парафиновой и средней фракций, синтезированных из природного газа по реакции Фишера-Тропша. Композиция газойля сравнительного примера 4 представляла собой топливо, полученное путем гидропереработки парафиновой и средней фракций, синтезированных из природного газа с помощью реакции Фишера-Тропша, но степень гидропереработки была ниже, чем для композиций газойлей примеров 3 и 4. Композиция газойля сравнительного примера 5 представляла собой топливо, полученное путем дополнительной гидропереработки топлива из сырой нефти, которое получали с помощью обычной гидроочистки с дополнительной обработкой для снижения содержания серы и содержания ароматики.
Композиции газойля примеров 3-4 и сравнительных примеров 4-5 подвергали следующим испытаниям.
Испытание на воспламеняемость
Для того чтобы подтвердить воспламеняемость в холодном состоянии, измеряли белый дым в холодном состоянии у описанного ниже автомобиля, работающего на дизельном топливе, на беговом барабане с регулируемой температурой окружающей среды.
Технические данные транспортного средства
Тип двигателя: дизель с расположенными последовательно 4 цилиндрами, оборудованный промежуточным холодильником, с наддувом
Степень сжатия: 18,5
Максимальная мощность: 125 кВт/3400 об/мин
Максимальный крутящий момент: 350 Нм/2400 об/мин
Соответствие стандартам: соответствовал стандартам 1997 года по выхлопным газам
Назначение: 4AT
Установка для дополнительной обработки выхлопных газов: катализатор окисления.
Для реального эксплуатационного испытания автомобиля в холодных условиях топливную систему автомобиля, работающего на дизельном топливе, сначала заполняли оцениваемым топливом (каждой композицией газойля) при комнатной температуре. Заполняющее топливо извлекали, главный фильтр заменяли новым фильтром, и затем загружали в топливный бак заданный объем оцениваемого топлива (1/2 объема топливного бака испытуемого транспортного средства). Затем быстро понижали окружающую температуру от комнатной температуры до 10°C, и после выдержки при 10°C в течение 1 часа, ее медленно понижали до 0°C при скорости охлаждения 1°C/ч, поддерживали температуру 0°C в течение 1 часа, и начинали проведение эксплуатационного испытания. Случаи, при которых запуск двигателя не достигался даже в результате двойного повторения 10-секундного проворачивания коленчатого вала при интервалах в 30 секунд, регистрировали как неизмеримые. Когда запуск двигателя достигался, повторяли 5 раз методику, в соответствии с которой работу на холостых оборотах продолжали в течение 30 секунд, и затем полностью нажимали педаль управления подачей топлива в течение 5 секунд, и измеряли объем возникающего белого дыма с помощью устройства, измеряющего трансмиссию. Для оценки воспламеняемости для каждой композиции газойля вычисляли среднее значение 5 измерений и регистрировали его как относительную величину по отношению к 100, которое является средним значением для сравнительного примера 5. Результаты приведены в Таблице 2.
Испытание на запуск двигателя в нагретом состоянии
Для того чтобы оценить характеристику запуска двигателя в нагретом состоянии для каждой композиции газойля, проводили испытание на запуск двигателя в нагретом состоянии при использовании транспортного средства с описанном ниже дизельным двигателем на беговом барабане с регулируемой температурой и влажностью окружающей среды следующим образом. После подачи 15 л испытуемого топлива в транспортное устройство двигатель запускали, и он постоянно работал на холостых оборотах. Устанавливали температуру окружающей среды 25°C до стабилизации комнатной температуры испытания, и останавливали двигатель при стабилизации температуры на выходе топливного насоса, работающего на холостых оборотах двигателя. После выдерживания остановленного двигателя в течение 5 минут его запускали, и в случаях, когда двигатель запускался нормально, температуру окружающей среды повышали до 30°C и затем до 35°C и повторяли методику предыдущего испытания. Для этого испытания оценка "выдержал" (A) означала нормальный запуск двигателя и оценка "отказ" (B) означала неудачу при запуске двигателя. Результаты приведены в Таблице 2.
Технические данные транспортного средства
Максимальная нагрузка: 4 т
Тип двигателя: дизель с расположенными последовательно 6 цилиндрами
Рабочий объем цилиндра двигателя: 8,2 л
Топливный насос: распределитель высокого давления
Соответствие стандартам: соответствовал долговременным стандартам для выхлопных газов (Предназначения префектуры для транспортных средств с низкой токсичностью выхлопа).
Установка для дополнительной обработки выхлопных газов: катализатор окисления.
Испытание на набухание резины
Для подтверждения воздействия газойля на используемые в двигателе резиновые детали, уплотнительные кольца и другие подобные детали испытание на набухание проводили с помощью следующей методики. Объектом оценки была резиновая деталь, сделанная из нитрилового каучука (среднего нитрилового каучука), в котором центральное значение для массы связанного акрилонитрила, составляющего соединения каучука, составляло между 25% и 35% от общей массы, и испытуемый образец нагревали и выдерживали при 100°C, после чего испытуемую резиновую деталь вымачивали в газойле в течение 70 часов в соответствии со стандартом MIL R6855. Измеряли изменение объема испытуемой резиновой детали после 70 часов и оценивали срок службы резиновой детали. Результаты приведены в Таблице 2. Оценка "A" в колонке "Испытание на набухание резины" в Таблице 2 указывает, что изменения объема, твердости и предела прочности на разрыв до и после испытания находились в интервале ±10%, оценка "B" указывает, что они находились в интервале от ±10% до ±20%, и оценка "C" указывает, что они составляли ±20% или более.
Таблица 2
Пример3
Пример4
Сравни-тельный Пример 4
Сравни-тельный Пример 5
Отношение (парафины с двумя или более боковыми цепями/парафины только с одной боковой цепью)(мольное отношение)
C10
0,28
0,27
0,04
0,02
C11
0,45
0,40
0,08
0,03
C12
0,59
0,54
0,06
0,04
C13
0,85
0,76
0,14
0,07
C14
0,90
0,63
0,13
0,13
C15
0,97
0,87
0,11
0,31
C16
1,07
1,06
0,13
0,70
C17
1,07
1,05
0,07
0,92
C18
1,10
0,89
0,13
1,07
C19
1,17
1,16
0,11
1,10
C20
1,19
1,15
0,11
1,17
C21
1,60
1,40
0,04
1,40
C22
2,66
2,34
0,05
1,06
C23
2,31
2,11
0,06
1,19
Содержание серы (ppm по массе)
<1
<1
<1
<1
Содержание ароматики (% по объему)
<0,1
<0,1
<0,1
<0,1
Содержание нафтенов (% по объему)
<0,1
<0,1
<0,1
60,0
Плотность при 15°C (кг/м<sup>3</sup>)
773
776
786
812
Кинематическая вязкость при 30°C (мм<sup>2</sup>/с)
2,9
3,3
4,7
3,5
Свойства при отгонке
Температура отгонки 10% (°С)
203,5
220,5
255,5
218,0
Температура отгонки 50% (°С)
263,0
271,5
280,0
271,0
Температура отгонки 90% (°С)
309,5
311,0
327,5
323,0
E250 (%)
35,5
28,7
8,7
33,9
Цетановое число
80
82
87
64
Цетановый индекс
84,3
87,1
86,3
64,6
Температура застывания (°C)
-5,0
-5,0
2,5
-12,5
Температура забивания фильтра (°C)
-4,0
-4,0
-1,0
-8,0
Температура помутнения топлива (°C)
0,0
-1,0
4,0
-6,0
Воспламеняемость
93
89
87
100
Испытание на запуск двигателя в нагретом состоянии
A
A
B
B
Испытание на набухание резины
A
A
C
B