具有良好運轉性能的充氧丁醇汽油組合物制造技術

本發明專利技術公開了汽油共混物以及生產汽油共混物的方法，所述共混物包含低濃度的丁醇異構體并且具有良好的冷啟動和暖機運轉性能特性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有良好運轉性能的充氧丁醇汽油組合物相關專利串請的交叉引用本專利申請要求2010年6月16日提交的美國臨時專利申請號61/355，224的權益,其內容全部以引用方式并入本文。專利技術背景本專利技術涉及燃料，更具體地涉及充氧汽油，包括含有丁醇和任選的乙醇的汽油。本專利技術提供了具有良好冷啟動和暖機運轉性能的充氧丁醇汽油。汽油是適用于火花點火發動機的燃料，并且其一般包含多種烴的混合物作為主要組分，所述烴具有不同的沸點并且通常在大氣壓下在約79° F至約437° F范圍內的溫度下沸騰。該范圍是近似的，并且可根據所存在的烴分子、所存在的添加劑或其它化合物(如果存在的話)的實際混合物以及環境條件而變化。通常，汽油的烴組分包含C4-Cltl烴。汽油通常需要符合某些物理和性能標準。為了獲得發動機或其它燃料燃燒設備的適當運轉，可能要實現某些特性。然而，許多物理和性能特性是因其它原因如環境管理而由國家或地區規定設定的。物理特性的實例可包括雷德蒸氣壓、硫含量、氧含量、芳烴含量、苯含量、烯烴含量、蒸餾90%燃料時的溫度(T90)、蒸餾50%燃料時的溫度(T50)等。性能特性可包括辛烷值、燃燒特性和排放組分。例如，在美國許多地區銷售的汽油的標準一般示于ASTM標準規范號D 4814(“ASTM D 4814”)中，其以引用方式并入本文。其它聯邦和州規定對該ASTM標準進行了補充。在歐洲許多地區銷售的汽油的標準一般示于歐洲標準EN228 2008中，其以引用方式并入本文。示于ASTM D 4814中的汽油規定基于許多影響揮發性和燃燒性的參數如氣候、季節、地理位置和海拔而變化。為此，根據ASTM D 4814制造的汽油分為蒸氣壓/蒸餾AA、A、 B、C、D和E，和防氣阻等級1、2、3、4、5和6，每個等級具有一套規定，描述符合相應類別要求的汽油。這些規定還描述了用于測定說明書中參數的測試方法。例如，共混以在相對溫暖氣候下用于夏日駕駛季節期間的AA-2類汽油必須具有的最大蒸汽壓為7. 8psi，蒸餾其組分的10體積％的最高溫度(“T10”)為158° F，蒸餾其組分的50體積％的溫度范圍(“T50”)介于170° F和250° F之間，蒸餾其組分的90體積％的最高溫度(“了90”)為374° F，蒸餾終點為437° F，蒸餾殘余物最多為2體積％，如下所述的“運轉性能指數”或“DI ”最高為1250。冷啟動和暖機(CS&W)性能為汽油馬達燃料的關鍵性品質指標；恰當配制的汽油燃料能夠使冷發動機(即其溫度與其環境基本上相同并且沒有來自先前運行的殘余熱量的發動機)快速啟動，并且提供在所有氣候條件下均平穩的驅動性能。啟動和驅動性能應不存在缺陷，如啟動時間長、熄火以及加速時暫時性響應性降低或暫停響應。汽油的CS&W性能受燃料揮發特性的控制，燃料揮發特性傳統上包括蒸氣壓，尤其是蒸餾特性(即組分沸騰溫度在整個燃料沸騰范圍內的分布)。美國(ASTM)、歐洲(EN)和其它地區的產品規范采用這些單獨特性的限制，并且采用特性組合限制(例如，ASTM運轉性能指數初始由三個蒸餾溫度的線性組合組成)，其標示其中使用燃料的優勢車輛和條件下觀察的CS&W運轉性能。將生物組分引入汽油共混池中(在美國，最顯著的是10體積％的乙醇)促使汽油揮發性規范修訂，以確保可接受的CS&W運轉性能。具體地，在美國采用的ASTM運轉性能指數被修改成以包括為如下的乙醇含量項ASTM 運轉性能指數(DI) = I. 5T10+3T50+T90+2. 4EtOH (式 I)其中T1Q、T5tl和T9tl為標準ASTM D86蒸餾測試中蒸餾10體積％、50體積％和90體積％燃料時觀察到的溫度，以° F為單位，并且EtOH為燃料中的乙醇濃度，以體積百分比為單位。發現，乙醇項的包括對受控CS&W運轉性能測試中觀測的車輛性能產生改善的指數。 所述規范確定了 D4814表I中每個蒸氣壓/蒸餾等級的DI最大值，從而確定了 D4814表 4中每個季節揮發性等級的DI最大值；DI高于規范最大值的燃料預計具有降低的CS&W性倉泛。在歐洲應用中，EN228汽油規范通過規定標準蒸餾測試中必須在100°C下蒸餾的燃料最小體積百分比E100，控制達到良好CS&W運轉性能的中程揮發性。然而，對照實驗表明，就包含高濃度丁醇異構體的汽油共混物而言，CS&W運轉性能是有問題的。還發現，從燃料揮發性參數預測CS&W運轉性能的現有方法如上述運轉性能指數(式I)對于高丁醇共混物而言是無效的。Baustian在2009年4月28日提交的美國專利申請12/431，217中公開了生產具有高濃度的至少一種丁醇異構體的汽油共混物的方法，所述方法包括保持至少35體積％的在最高約200° F溫度下蒸餾的共混物體積分數。由于丁醇異構體在汽油中點附近沸騰，因此一般理解，丁醇能夠以較低的濃度與汽油共混，而不顯著改變燃料的蒸發特性。然而沒有表達的是，以改善冷啟動和暖機(CS&W) 運轉性能的方式在各種條件下共混異丁醇，同時使可再生燃料組分共混最大化。因此，高度期望開發改進的運轉性能指數和方法，以提供還可包含較低含量的至少一種生物源丁醇異構體(具體地為異丁醇)的汽油共混物的生產，以使丁醇汽油共混物的CS&W運轉性能和可再生組分最大化。專利技術概述在一個方面，本專利技術為生產具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉性能的丁醇汽油共混物的方法，所述方法包括(a)將至少一種生物源丁醇異構體和任選的乙醇與汽油共混以形成丁醇汽油共混物，所述丁醇汽油共混物具有與具體的ASTM D4814汽油蒸氣壓/揮發性等級相對應的蒸氣壓；其中所述丁醇汽油共混物具有等于線性組合 4Et0H+Bu0H(a5-a6E200)的低丁醇運轉性能指數(LBDI)值，所述值低于具體汽油類別的運轉性能指數(DI)的最大極限值；其中=Tltl為蒸餾10體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T5(I 為蒸餾50體積％的丁醇汽油共混物的溫度；Τ9(Ι為蒸餾90體積％的丁醇汽油共混物的溫度；EtOH為所述丁醇汽油共混物中的乙醇體積百分比濃度；BuOH為所述丁醇汽油共混物中的至少一種生物源丁醇異構體的體積百分比濃度；E200為在最高約200° F溫度下蒸餾的丁醇汽油共混物的體積百分比；具體汽油類別的運轉性能指數(DI)的最大極限值規定于 ASTM D 4814-08a表I中；并且在小于約20體積％的乙醇濃度下、在小于約30體積％的至少一種生物源丁醇異構體濃度下、以及在小于約35體積％的乙醇與至少一種生物源丁醇異構體的總濃度下，％、&2、&3、&4、&5和a6為系數，所述系數經選定以提供包含至少一種丁醇異構體和任選乙醇的丁醇汽油共混物的線性組合值與得自此類共混物的CS&W運轉性能測試量度的平均校正總加權缺點的對數之間的基本線性關系；并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權缺點小于約40。在另一方面，本專利技術為具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉性能的丁醇汽油共混物，所述共混物包含具體的ASTM D4814蒸氣壓/蒸餾等級的汽油；至少一種生物源丁醇異構體和任選的乙醇；所述丁醇汽油共混物具有本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：JJ鮑斯蒂安，LR烏爾夫，
申請(專利權)人：布特馬斯先進生物燃料有限責任公司，
類型：
國別省市：