具有对CO2排放低影响的燃料组合物且特别是其在新的车辆中的用途
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202380039670.1 | 申请日 | 2023-05-12 |
| 公开(公告)号 | CN119213101A | 公开(公告)日 | 2024-12-27 |
| 申请人 | 道达尔能源一技术; | 申请人类型 | 其他 |
| 发明人 | L·瑟韦; | 第一发明人 | L·瑟韦 |
| 权利人 | 道达尔能源一技术 | 权利人类型 | 其他 |
| 当前权利人 | 道达尔能源一技术 | 当前权利人类型 | 其他 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：法国库尔贝瓦 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | C10L1/02 | 所有IPC国际分类 | C10L1/02 ; C10L1/06 ; C10L1/182 ; C10L10/00 ; C10L10/10 ; C10L1/185 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 16 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京市柳沈律师事务所 | 专利代理人 | 邢岳; |
| 摘要 | 本 发明 涉及 燃料 组合物，所述燃料组合物包含：(i)85至98重量％的 烃 混合物，所述烃混合物包含：a)8至40重量％的芳族化合物；b)50至90重量％的含有至少4个 碳 原子 的非环状链烷烃；和c)2至15重量％的环烷属烃；以及(ii)2至15重量％的 乙醇 ，该组合物具有在15℃下根据标准EN ISO 12185测量的在720至745kg/m3的范围内的 密度 。该组合物用于为火花点火式 发动机 提供动 力 ，并且尤其是作为用于配备有新发动机的车辆的“OEM”燃料。 | ||
| 权利要求 | 1.燃料组合物，包含： |
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| 说明书全文 | 具有对CO2排放低影响的燃料组合物且特别是其在新的车辆中的用途 [0003] 在欧洲销售的用于火花点火式发动机中的汽油型燃料(尤其是用于汽车车辆中的那些)必须满足标准EN 228的规范，其定义了许多判据(criteria)，例如，大于85的马达法辛烷值(MON)和至少95的研究法辛烷值(RON)。以本身公知的方式，辛烷值衡量在火花点火式发动机中使用的燃料的对自动点火(自燃，auto‑ignition)的抗性。 [0004] 这些燃料适合用于大多数的汽车发动机。 [0005] 然而，当汽油燃料是所谓的“首次加注燃料(first fill fuel)”(即，用于为新发动机、例如典型地新车配备的发动机提供动力的燃料)时，则适用特殊的要求。 [0006] 新发动机指在制造之后尚未使用过的发动机。 [0007] 特别地，在汽车车辆组装线的末端处，新车中的油箱用首次加注燃料全部地或部分地填充，这对应于在车辆投入使用时为发动机提供动力的最初(very first)的燃料。 [0008] 这些首次加注燃料必须满足非常特定的技术要求。 [0009] 第一组要求是在车辆不滚离(roll off)组装线的情况下由车辆的多次启动和停止导致的，并且其应当在不产生任何发动机污垢(积垢，fouling)的情况下实施。在这些条件下，首次加注燃料必须保护新发动机，保证其清洁度(洁净度，cleanliness)及正常工作，直到将车辆交付给首位客户。 [0010] 此外，在已经将其制造出之后，汽车车辆在其首次投入使用之前通常会在世界各地储存和运输。因此，首次加注燃料在被车辆的最终用户消耗之前在车辆中储存持续长的时间，经常是若干个月。因此，首次加注的燃料应具有优越的长期储存稳定性、尤其是氧化稳定性。 [0011] 另外，车辆经常是在距离其制造位置非常远的销售地点投入使用：这可能是在不同的大陆上，具有根本上不同的气候条件。然而，最终用户启动车辆不应造成困难。为此，首次加注燃料应使得车辆能够立即启动并平稳运行，无论其销售地点在炎热地区还是在非常寒冷的国家。 [0012] 最后，由于发动机在组装线上启动和停止若干次直至其最终销售，因此，在组装线上工作的操作者尤其地暴露于由燃料燃烧而产生的排放物。出于该原因，首次加注燃料具有高的安全水平也是重要的。特别是，由一些汽车制造商强制推行的健康、安全和环境的限制可为严格的，以避免燃料对于不得不定期处理其的操作者的任何毒性。 [0013] 因此，首次加注燃料要比在加油站(service station)销售的常规燃料经受高得多的技术、物流及环境的要求。 [0014] 另外，对于所有车辆(尤其是旨在用于使用者应用的那些)，存在朝着使用由基于植物的基质(base，基料)、并且尤其是所谓的“生物来源的”基质配制的燃料的增长的趋势，以便满足环境问题并限制化石资源的使用。因此，当前的环境问题促使使用者寻找更加环境友好的燃料。 [0015] 然而，使用来自生物来源的基质的燃料组合物不得损害燃料性能。 [0016] 因此，需要开发用于为火花点火式发动机提供动力的新的燃料组合物，其满足现代车辆的要求，同时由可再生来源的基质和/或化合物(也称为生物来源的化合物)配制。 [0017] 还需要配制满足首次加注燃料的特定要求的燃料，其也可由生物来源的基质配制。 [0018] 如现有技术中众所周知的，典型地将辛烷(值)改善剂添加剂(octane improver additive)(或辛烷(值)提升剂(octane booster))添加至汽油类型的燃料组合物。特别是包含铁、铅或锰的有机金属化合物是众所周知的辛烷(值)改善剂(octane improver)。 [0019] 因此，四乙基铅(TEL)已被广泛用作高度有效的辛烷(值)改善剂。然而，在世界大部分地区，TEL和其它有机金属化合物现在仅可以非常小的量用在燃料中(如果有的话)，因为它们可为有毒的、损坏发动机并且对环境有害。 [0020] 基于非金属的辛烷(值)改善剂包含氧化合物(例如醚类和醇类)和芳族胺类。然而，这些添加剂也存在许多缺点。例如，N‑甲基苯胺(NMA)(其为一种芳族胺)必须以相对高的处理率(treatment rate)(1.5至2％的添加剂质量/燃料基质质量)使用，以对燃料的辛烷值具有显著影响。NMA也可为有毒的。 [0022] 文献WO2010/014501描述了无铅汽油燃料组合物，其包含至少45体积％的支化的链烷烃、至多34体积％的一种或多种单‑和二‑烷基化苯、5至6体积％的至少一种具有3至5个碳原子(表示为C3‑C5)的线型链烷烃、以足以使AKI(即抗爆指数)(即(RON+MON)/2)增加为(increase...of)至少93的量的一种或多种具有2至4个碳原子(表示为C2‑C4)的链烷醇。这些组合物据称具有高的扭矩和最大的功率。 [0023] 因此，寻求具有良好固有性质的燃料组合物，即，不需要必须添加辛烷(值)改善剂添加剂(例如以上所述的那些)。 [0025] 因此，本发明的一个目的是燃料组合物，其包含： [0026] (i)85至98重量％的烃混合物(烃类混合物，mixture of hydrocarbons)，所述烃混合物包含： [0027] a)8至40重量％的芳族化合物； [0028] b)50至90重量％的含有至少4个碳原子的非环状链烷烃；和 [0029] c)2至15重量％的环烷属烃(naphthene)；以及 [0030] (ii)2至15重量％的乙醇， [0031] 该组合物具有在15℃下根据标准EN ISO 12185测量的在720至745kg/m3的范围内的密度。 [0032] 这些组合物旨在用于为火花点火式发动机(或汽油发动机)提供动力。这些发动机可发现于配备有内燃式发动机(内燃机)的任何车辆中，包括常规车辆以及可再充电的和不可再充电的混合电动车辆和双燃料车辆。根据本发明的组合物也用于为双燃料压燃式发动机提供动力。 [0033] 根据本发明的燃料组合物符合标准EN 228的规范。特别是，其具有高的RON和MON辛烷值。 [0034] 根据本发明的组合物特别适合用于其中限制和要求极其高的用途，例如在配备有新发动机的车辆中。因此，根据本发明的组合物特别地构成高性能的所谓的首次加注燃料。 [0035] 它们是极其储存稳定的并且可承受非常宽的温度变化。它们可在从炎热到非常寒冷的区域的宽范围的气候条件下使用。它们不污染(foul)发动机并且具有良好的安全性质。 [0036] 根据本发明的组合物对于在配备有新发动机的车辆中以外的用途，例如，所谓的使用者用途，尤其是对于轻型车辆(或LDV)也提供了显著的优点。如有必要，它应符合标准EN 228的规范。 [0037] 根据特别有利的实施方式，根据本发明的组合物可全部地或部分地由生物质并且尤其是由植物来源的基质和/或化合物制备。特别是，根据本发明的组合物可含有至少30重量％的一种或多种生物来源的基质，优选地至少50重量％，更优选地至少80重量％，并且还更好地至少90重量％的一种或多种生物来源的基质。根据一种特定的实施方式，根据本发明的组合物完全地由生物来源的化合物组成(含量大于99.9重量％)。 [0038] 因此，与化石基质相比，其提供非常大的二氧化碳(CO2)当量的增益，与不含有衍生自生物质的烃的常规燃料(例如化石(石油)来源的基于烃的燃料)相比，大约至少20％。 [0040] 本发明的另一个目的是上文中定义的燃料组合物为火花点火式发动机提供动力的用途。 [0041] 根据一种特别有利的实施方式，根据本发明的组合物用作用于新发动机的首次加注的燃料，即，作为“首次加注”燃料。换言之，该组合物用于为汽车车辆中的新发动机提供动力。 [0042] 本发明的其它目的、特征、方面和优点将在阅读如下描述和实例时更加清晰地显现。 [0043] 在下文中，并且除非另有指示，否则，值的范围的界限都包括在该范围内，尤其是在如下表述中：“在…和…之间”“在…至…的范围内”以及“范围为…至…”。 [0045] 最后，以本身已知的方式，CN化合物指在其化学结构中含有N个碳原子的化合物。 [0046] 燃料组合物 [0047] 根据本发明的组合物包含烃混合物(i)，其含有： [0048] a)8至40重量％的芳族化合物； [0049] b)50至90重量％的含有至少4个碳原子的非环状链烷烃；和 [0050] c)2至15重量％的环烷属烃。 [0051] 这些含量以重量表示，相对于所述烃混合物(i)的重量。 [0052] 所述烃混合物(i)相对于所述燃料组合物的总重量占85至98重量％、优选地相对于所述燃料组合物的总重量占88至95重量％。 [0053] 所述芳族化合物(一种或多种)(i)a)优选地选自包含7至12个碳原子的烷基苯。烷基苯，以本身已知的方式，指其中一个或多个氢原子被一个或多个烷基基团取代的苯衍生物。 [0054] 所述芳族化合物(一种或多种)可特别地选自甲苯、乙苯、二甲苯(并且尤其是1,2‑二甲基苯或邻二甲苯、1,3‑二甲基苯或间二甲苯和1,4‑二甲基苯或对二甲苯)、1‑乙基‑3‑甲基苯、均三甲苯(1,3,5‑三甲基苯)、1‑乙基‑3,5‑二甲基苯、及其混合物。 [0055] 芳族化合物的混合物是特别优选的，并且更特别地是包含8至10个碳原子的烷基苯的混合物，例如乙苯、二甲苯(并且尤其是1,2‑二甲基苯或邻二甲苯、1,3‑二甲基苯或间二甲苯和1,4‑二甲基苯或对二甲苯)、1‑乙基‑3‑甲基苯、均三甲苯(1,3,5‑三甲基苯)和1‑乙基‑3,5‑二甲基苯。 [0056] 相对于所述烃混合物(i)的重量，所述芳族化合物(i)a)的含量占8至40重量％、优选地10至30重量％、并且更好地12至25重量％。 [0057] 根据本发明的组合物进一步包含含有至少4个碳原子的非环状链烷烃(i)b)。 [0058] “链烷烃”，以本身已知的方式，指支化的烷烃(也称为异链烷烃或异烷烃)和未支化的烷烃(也称为正链烷烃或正烷烃)。 [0059] 链烷烃优选地选自包含5至12个碳原子、更优选地5至9个碳原子的那些。 [0060] 链烷烃可选自正链烷烃(或正构链烷烃，即线型烷烃)和异链烷烃(即支化的烷烃)。 [0061] 选自以上所述的那些的正链烷烃和异链烷烃的混合物是特别优选的，优选地包含主要比例的异链烷烃，其中，异链烷烃的量对正链烷烃的量的重量比大于或等于6、优选地大于或等于8、并且还更好地大于或等于10。根据一种优选的实施方式，该比值在8至20、优选地10至18、并且还更好地12至15的范围内。 [0062] 所述烃混合物(i)有利地含有3至10重量％的正链烷烃和40至87重量％的异链烷烃。 [0063] 优选地，相对于所述烃混合物(i)的重量，链烷烃(i)b)的含量范围为60至90质量％、更优选地70至85重量％。 [0064] 根据本发明的组合物进一步含有环烷属烃(i)c)。 [0065] “环烷属烃(naphthene)”，以本身已知的方式，指含有5至12个碳原子的环状烷烃(cyclic alkane)(或环烷烃(cycloalkane))。优选地，环烷属烃选自含有5至12个碳原子、并且更优选地6至9个碳原子的环状烷烃。 [0066] 优选地，相对于所述烃混合物(i)的重量，环烷属烃(i)c)的含量范围为2至10重量％、更优选地3至6重量％。 [0067] 根据一种优选的实施方式，所述烃混合物(i)的至少20重量％衍生自植物原材料的加工。因此，所述混合物(i)有利地全部地或部分地由生物来源的烃构成，并且优选地，完全地由生物来源的烃构成。基于植物的原材料可例如选自谷物类(小麦、玉米)、油菜籽、向日葵、大豆、棕榈油、甘蔗、甜菜、植物废弃物例如木材废弃物、稻草(straw，秸秆)、甘蔗渣、葡萄酒渣、用过的烹饪植物油、藻类和木质纤维素材料。 [0068] 根据本发明的组合物还含有乙醇。 [0069] 根据一种优选的实施方式，使用植物来源的乙醇(也称为生物乙醇)。 [0070] 例如，生物乙醇可使用常规的或基因修饰的酵母菌株由糖(主要是葡萄糖)的发酵来生产。不同的植物原材料可用于生产生物乙醇，包括甘蔗、玉米、大麦、土豆废弃物、甜菜和酒糟(wine residue)例如葡萄酒渣(grape marc)。 [0071] 相对于所述燃料组合物的总重量，所述组合物具有范围为2至15重量％、优选地5至12重量％的乙醇含量。 [0072] 根据一种有利的实施方式，相对于所述燃料组合物的总重量，根据本发明的组合物包含至多2重量％的烯烃、优选地至多1.5重量％的烯烃、更优选地至多1重量％的烯烃、甚至更优选地至多0.5重量％的烯烃。 [0073] 根据一种优选的实施方式，根据本发明的组合物包含至多0.1重量％的苯。换言之，相对于所述组合物的总重量，其苯含量小于或等于0.1重量％。 [0074] 根据本发明的组合物可进一步包含一种或多种醚。醚(也称为醚氧化物或烷氧基烷基)为式R‑O‑R’的化合物，其中R和R’可相同或不同，代表烷基，典型地C1至C5基团。 [0075] 特别地将提及经常并入到燃料组合物中的如下的醚：甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚(ETBE)、叔戊基甲基醚(TAME)、叔戊基乙基醚(TAEE)、及其混合物。 [0076] 所述组合物具有在15℃下根据标准EN ISO 12185测量的在720至745kg/m3的范围3 内的密度。优选地，所述密度在720至730kg/m的范围内。 [0077] 根据一种优选的实施方式，根据本发明的组合物具有根据标准EN ISO 3405测量的大于190℃、优选地大于或等于195℃的最终蒸馏点(终末蒸馏点，final distillation point)。 [0078] 如上所述的组合物一般具有大于或等于95、优选地大于或等于99、并且更优选地大于或等于100的研究法辛烷值(RON)，根据标准EN ISO 5164测量所述RON。 [0079] 其一般具有大于或等于85、优选地大于或等于88、并且更优选地大于或等于90的马达法辛烷值(MON)，根据标准EN ISO 5163测量所述MON。 [0080] 上述值与所述组合物的固有辛烷值有关，即，在不添加补充化合物(例如尤其是辛烷(值)提升添加剂)的情况下。 [0081] 除了上述基质化合物以外，根据本发明的燃料组合物还可包含一种或多种选自在汽油燃料中通常使用的那些的添加剂。 [0082] 特别地，根据本发明的组合物可包含至少一种确保进气回路(intake circuit)的清洁度的洗涤剂添加剂。例如，这样的添加剂可选自任选地被聚异丁烯(多异亚丁基)基团取代的琥珀酰亚胺、聚醚胺、甜菜碱、曼尼希碱和季铵盐，例如在文献US4171959和WO2006135881中描述的那些。 [0083] 所述组合物还可包含至少一种润滑性添加剂或抗磨剂，尤其是(但不限于)选自脂肪酸及其酯或酰胺衍生物，尤其是甘油单油酸酯(glycerol monooleate)以及单环和多环的羧酸衍生物。这样的添加剂的实例在如下文献中给出：EP680506、EP860494、WO98/04656、EP915944、FR2772783、FR2772784。 [0085] 上述添加剂在所述燃料组合物中的每种添加的量可为10至5000重量ppm、优选地50至1000重量ppm。 [0086] 根据优选的实施方式，所述组合物包含添加剂料包，即至少两种不同的添加剂的组合，所述添加剂有利地选自洗涤剂添加剂、润滑性添加剂、抗气门沉陷(valve anti‑recession)添加剂和抗氧化添加剂。这些添加剂有利地选自上文中列出的那些。 [0087] 根据本发明的燃料组合物具有一般小于或等于5mg/L的铅含量(例如，以四乙基铅的形式存在)，并且优选地为无铅的，即其不含有铅或含铅化合物。 [0088] 燃料组合物的制备 [0089] 根据本发明的组合物可通过简单地混合其组分来制备。 [0090] 非限制性的实施方式包括如下步骤： [0091] 1)制备烃混合物(i)，其包含8至40重量％的芳族化合物、50至90重量％的含有至少4个碳原子的非环状链烷烃、和2至15重量％的环烷属烃；并然后 [0092] 2)将85至98重量％的所述混合物(i)与2至15重量％的乙醇混合。 [0093] 所述烃混合物(i)优选地以至少20重量％包含一种或多种生物来源的基质，即该烃的至少20重量％已经由植物原材料获得。更优选地，所述烃混合物(i)以至少30重量％、更优选地至少50重量％、并且还更好地至少70重量％包含一种或多种生物来源的基质。这些量以相对于所述烃混合物(i)的总重量表示。 [0094] 所述烃混合物(i)可进一步包含非生物来源的烃，例如化石(石油)来源的烃，优选地以较小(minor)的量，典型地小于80重量％、优选地小于70重量％、更优选地小于50重量％、较好地小于30重量％。这些量以相对于所述烃混合物(i)的总重量表示。 [0095] 根据一种特别优选的实施方式，所述烃混合物(i)完全地由一种或多种生物来源的基质构成。 [0096] 作为优选的生物来源的基质，可尤其地使用由生物质生产的、通过已知的催化转化方法转化为生物烃的那些。 [0097] 类似的，乙醇优选地为生物乙醇。 [0098] 因此，根据本发明的组合物可完全地由植物原材料制备。 [0099] 用途 [0100] 本发明的另一个目的是如上所述的组合物为火花点火式发动机提供动力的用途。发动机可为直接喷射类型或间接喷射类型。 [0101] 所述燃料组合物可有利地用于为常规的汽车车辆发动机(所谓的“使用者(consumer)”)和高功率火花点火式发动机(例如汽车竞赛车辆发动机)这两者提供动力。这可尤其是在竞赛车辆(环路(circuits)或拉力赛(rallies))中使用的自然吸气式或涡轮增压式发动机、或者混合动力发动机，即，耦接至可再充电的(或PHEV，代表“插电式混合动力电动车辆”)或不可再充电的(或HEV，代表“混合动力电动车辆”)的电动马达的内燃式发动机。 [0102] 根据一种优选的实施方式，根据本发明的组合物用作“首次加注”燃料，即作为用于包含新发动机的车辆中的首次加注的燃料。换言之，所述组合物用于为车辆的新发动机提供动力，尤其是汽车车辆或其它车辆(重型货车、公共交通车辆或其它)，优选地汽车车辆。 [0103] 本发明的另一个目的是如上所述的组合物对减少通过根据标准ISO 14040‑44的生命周期分析(life cycle analysis)测量的当量二氧化碳排放的用途。该减少典型地相对于化石参照物(尤其是当量的基于石油的燃料组合物)确定。 [0104] 下文中的实施例仅旨在说明本发明而不应理解为限制其范围。实施例 [0105] 已经使用包含22重量％的衍生自生物醇的加工的生物来源的烃的基质B实施下文中的实施例，所述生物醇衍生自生物质的加工。 [0106] 基质B具有如下组分： [0107] [表1] [0108]化合物 含量(重量％) 烯烃 0.40 C6‑C11芳族化合物 15.2 C5‑C9正链烷烃 5.2 C5‑C11异链烷烃 75.5 环烷属烃 3.7 [0109] 已通过混合如下制备燃料组合物C： [0110] ‑89.58重量％的基质B，和 [0111] ‑10.42重量％的生物乙醇。 [0112] 该组合物具有在15℃下根据标准EN ISO 12185测量的722kg/m3的密度。 [0113] 其根据标准EN ISO 3405测量的最终蒸馏点为195℃。 [0114] 其具有100.4的研究法辛烷值(RON，根据标准EN ISO 5164测量)和91.5的马达法辛烷值(MON，根据标准EN ISO 5163测量)。 [0115] 相比于当量的石油来源的燃料组合物(即包含89.58重量％的化石烃和10.42重量％的生物乙醇)，如上所述的组合物C导致CO2当量的21％的增益。该增益已通过根据标准ISO 14040‑44的生命周期分析计算。 |
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