專利名稱：一種能減少排放的低排放無鉛汽油及給機(jī)動車發(fā)動機(jī)提供該燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少內(nèi)燃機(jī)中因汽油燃燒產(chǎn)生動力而產(chǎn)生的總烴、一氧化碳和氮氧化物排放的方法。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及少排放的無鉛汽油，其辛烷值少于86.7，硫含量低于約40ppmw。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種聯(lián)合工藝，其中減少排放地操作煉油廠以產(chǎn)生低排放無鉛汽油，并涉及以一種供給低排放無鉛汽油的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近幾年，世界范圍內(nèi)原油及其它液態(tài)烴原料和燃料供給的可獲得性受到越來越多的關(guān)注。燃料如汽油在內(nèi)燃機(jī)里燃燒而向大氣排放不希望的物質(zhì)也受到關(guān)注。
上述關(guān)注使得政府要求在對空氣污染敏感的地區(qū)如加州使用改良汽油。例如，加州制定了“階段2”加州改良汽油標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)題13 C.C.R，2250-2273部分(包括測試方法的改進(jìn)，2001年9月27日有效))。其中包含的汽油標(biāo)準(zhǔn)在此引為“加州改良汽油標(biāo)準(zhǔn)”。于2001年11月10日提出的ASTM D4814-01a標(biāo)準(zhǔn)也廣泛應(yīng)用于美國的汽油生產(chǎn)或銷售，在此引入作為參考。在世界其它地區(qū)，聯(lián)邦的、地區(qū)的及本地政府實(shí)體使用同樣的或其它標(biāo)準(zhǔn)。
更清潔燃燒的汽油一般需要更多的精煉以獲得理想的汽油性質(zhì)。典型地，目前生產(chǎn)的用于相對較低標(biāo)準(zhǔn)的汽油中，常規(guī)汽油的辛烷值大于87，優(yōu)質(zhì)汽油的辛烷值大于92。辛烷值指研究法辛烷值和馬達(dá)法辛烷值的平均值，即(R+M)/2。
制造更清潔燃燒的汽油一般需要精煉產(chǎn)生的高辛烷值調(diào)和組分。典型地，這種高辛烷值調(diào)和組分在烷基化和重整裝置中產(chǎn)生。有時也通過或作為選擇加入異丁烯或異丁烯與正丁烯的混合物來提高辛烷值。上述原料可單獨(dú)使用或同時使用以提高汽油辛烷值。
裝置操作如烷基化或重整裝置的能耗高且需要大量甲烷、煉油氣或其它能量來源。所需能量隨著裝置運(yùn)轉(zhuǎn)加重而提高。超負(fù)荷操作的結(jié)果是一些原料變成沒用的產(chǎn)物，且煉油廠排放增加。因此，高辛烷值調(diào)和組分的需要和改良汽油中特殊組成的要求最終需要更多的能量和原油或其它汽油組分，生產(chǎn)出比以前更多的所需汽油。
在改良汽油的生產(chǎn)中，也需要加入精煉段以生產(chǎn)理想數(shù)量的高辛烷值調(diào)和組分，脫除不需要的化合物，改良其它燃料調(diào)和組分，如通過C5烷烴的異構(gòu)化等，以滿足較嚴(yán)格的蒸餾和改良汽油的其它要求。和未改良汽油比較，生產(chǎn)改良汽油也提高了精煉費(fèi)用和所需的原油量。
當(dāng)考慮采用改良汽油以減少機(jī)動車排放時，既要考慮采用改良汽油的發(fā)動機(jī)向大氣排污，也要考慮生產(chǎn)這種燃料的煉廠向大氣增加的排放排放，特別是二氧化碳，它近來由于溫室效應(yīng)成為關(guān)注的主題。
發(fā)明概述在第一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的低排放無鉛汽油，其辛烷值(R+M)/2小于86.7，硫含量低于約40ppmw。
在另一個實(shí)施方案中本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的低排放無鉛汽油，其辛烷值(R+M)/2小于調(diào)整辛烷值，如定義。機(jī)動車發(fā)動機(jī)中的燃燒產(chǎn)生總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種排放，與可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油比較，其排放較少。在一些實(shí)施方案中，燃料包括一定量的一種或多種含氧化合物，選自乙醇、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚和叔戊基甲基醚。與可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油的燃燒比較，可減少排放的汽油在機(jī)動車發(fā)動機(jī)中的燃燒產(chǎn)生較少的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種排放。在優(yōu)選的情況下，與可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油的燃燒比較，至少減少了總烴、一氧化碳和氮氧化物中兩種。
本發(fā)明其它實(shí)施方案還涉及減少內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種排放的方法，其中生產(chǎn)辛烷值(R+M)/2小于86.7的少排放無鉛汽油，它與可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油相比，在發(fā)動機(jī)中燃燒產(chǎn)生的含總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種的排放減少；而且在此方法中至少100輛的車組或發(fā)動機(jī)使用減少排放的無鉛汽油做燃料。
本發(fā)明別的方案還涉及一種給減少向大氣排放的機(jī)動車加注燃料的方法，該法包括a)通過操作煉油廠生產(chǎn)辛烷值(R+M)/2小于86.7的少排放無鉛汽油，它與可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油相比，在發(fā)動機(jī)中燃燒產(chǎn)生的含總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種的排放得到減少，和操作生產(chǎn)辛烷值最低為87汽油的煉油廠比較，在煉油廠中生產(chǎn)這種減少排放的無鉛汽油所需原料減少，排放減少；及
b)用減少排放的無鉛汽油給機(jī)動車加注燃料，機(jī)動車和生產(chǎn)這種減少排放汽油的操作煉油廠排放的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種的排放總量少于用辛烷值最低為87的汽油做燃料的機(jī)動車和生產(chǎn)辛烷值最低為87的汽油的操作煉油廠的排放。
附圖簡述

圖1為所測試的燃料與機(jī)動車排放的一氧化碳排放的關(guān)系圖；圖2為所測試的燃料與機(jī)動車排放的總烴排放的關(guān)系圖；圖3為所測試的燃料與機(jī)動車排放的氮氧化物排放的關(guān)系圖；圖4顯示對所測試的每種燃料，車組的總烴、一氧化碳和氮氧化物平均排放量。
優(yōu)選實(shí)施方案描述汽油是熟知的燃料，正如1994年2月22日J(rèn)essup提出的美國專利US 5,288,393所公開，它一般由大氣壓下沸點(diǎn)為較窄溫度范圍如77°F(25℃)～437°F(225℃)的烴混合物組成。汽油一般由芳烴、烯烴和烷烴的混合物組成，雖然某些汽油也包括添加物料如酒精(如乙醇)或其它含氧化合物(如甲基叔丁基醚)所含的雜原子。汽油也包括各種添加劑，如洗滌劑、防凍劑、破乳劑、緩蝕劑、染料、改變沉淀物結(jié)構(gòu)的添加劑以及在法規(guī)允許地區(qū)使用的抗爆劑如四乙基鉛。典型地，無鉛汽油含鉛的濃度不大于0.05g/gallon(0.013g/L)。無鉛汽油的辛烷值(R+M)/2一般為，常規(guī)汽油至少為87，優(yōu)質(zhì)汽油至少為92。
這種汽油一般用來給內(nèi)燃機(jī)做燃料，驅(qū)動機(jī)動車和用于其它適于這種發(fā)動機(jī)使用的目的。這種汽油也用于其它類型的內(nèi)燃機(jī)，如均相電子壓縮打火發(fā)動機(jī)，其中染料和空氣在壓縮前以一種均相混合物形式注入。為本申請之目的，“汽油”一般是指對機(jī)動車消費(fèi)者有用的物料，而不包括用作進(jìn)一步加工的原料或在出售給消費(fèi)者前調(diào)和為燃料混合物。
目前在美國銷售的大部分用于機(jī)動車發(fā)動機(jī)的汽油的辛烷值(R+M)/2對常規(guī)汽油至少為87，對優(yōu)質(zhì)汽油至少為92。該辛烷值等級對抗爆和防機(jī)動車發(fā)動機(jī)自動打火是必需的。正如本領(lǐng)域所熟知的，一般要根據(jù)大氣壓的高低和氣候變化，在標(biāo)稱辛烷值基礎(chǔ)上調(diào)整辛烷值。例如，在美國西部山區(qū)最高地區(qū)使用的84.5辛烷值燃料和在海平面使用其它類似辛烷值為89燃料的性能相同。氣候變化也使辛烷值有高達(dá)1個單位的降低。在本申請中，當(dāng)辛烷值被指定為“調(diào)整辛烷值”時，它指減少了辛烷值增量的辛烷值87，以補(bǔ)償高度和/或氣候的變化，使汽油在所處高度和氣候下具有相同的性能。典型地，可采用ASTM D4814-01a提供的表格或地圖上給定地理地區(qū)的數(shù)據(jù)，它提供了辛烷值與標(biāo)稱海平面數(shù)值的減少量與地區(qū)和/或季節(jié)的函數(shù)關(guān)系。
上面討論的技術(shù)指標(biāo)和辛烷值要求需要對大多數(shù)煉廠的調(diào)和汽油進(jìn)行改良。具體來說，為滿足加州改良汽油技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)常需要調(diào)整汽油中烯烴含量，調(diào)整汽油的烷烴含量，調(diào)整汽油的芳烴含量，等等。當(dāng)然，也需要調(diào)整汽油的辛烷值，以滿足最低辛烷值要求，也要調(diào)整T10、T50和T90技術(shù)指標(biāo)以及本領(lǐng)域所熟知的Reid蒸氣壓和其它技術(shù)指標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，將辛烷值(R+M)/2小于86.7的減少排放的無鉛汽油用于內(nèi)燃機(jī)能獲得足夠的性能和減少的排放，它在內(nèi)燃機(jī)中燃燒產(chǎn)生的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種排放少于用于內(nèi)燃機(jī)中可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油。辛烷值最低為87的無鉛汽油和減少排放的無鉛汽油都如理想地符合規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，如加州改良汽油技術(shù)指標(biāo)或ASTM D4814-01a或其它本地燃料制造者或使用者所要求的技術(shù)指標(biāo)。在許多情況下發(fā)現(xiàn)總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少兩種，而且有時三種都等于或少于可比的辛烷值為87+的無鉛汽油的排放。
談到“可比”燃料或汽油是指與減少排放的無鉛汽油有相同組成性質(zhì)的燃料或汽油。可以認(rèn)為，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的排放減少可用許多汽油改良方法實(shí)現(xiàn)，但僅為對比起見，采用減少排放的無鉛汽油實(shí)現(xiàn)的排放減少最適合通過與相同或相似組成的汽油比較來測定，其中在本發(fā)明對比燃料中只改變辛烷值、硫含量或氧含量或三者。對比汽油的一些組成變化一般認(rèn)為是需要的，以此改變顯示的性質(zhì)，但組成變化一般較小。例如，如本領(lǐng)域熟知，這種變化的類型和大小可通過相應(yīng)于較低辛烷值汽油要求的煉廠調(diào)和過程進(jìn)行確定。
典型地，減少汽油的無鉛汽油燃燒的排放中總烴和一氧化碳量低于辛烷值最低為87的無鉛汽油燃燒的排放。理想地，減少排放的無鉛汽油的辛烷值約為80-86.7。辛烷值約為86或更低，有時優(yōu)選約為80-約83.5。
減少排放的無鉛汽油含有一種或多種含氧化合物，通常用來將氧引入汽油。合適的含氧化合物有乙醇、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、叔戊基甲基醚等或它們的組合物。典型地，含氧化合物的量要足夠提供汽油所需的氧，數(shù)量約為約0.1wt％-約10wt％。優(yōu)選量為約0.3wt％-約5.0wt％，理想為約2wt％-約5wt％。在含氧化合物中，乙醇和甲基叔丁基醚為優(yōu)選，而其中乙醇最為優(yōu)選。當(dāng)用乙醇時，加入的量一般為汽油的約0.1-約10vol.％。這些數(shù)量可根據(jù)未來汽油技術(shù)指標(biāo)規(guī)定等而改變。降低辛烷值的整個范圍可用于含或不含含氧化合物的汽油。
減少排放的無鉛汽油中硫含量小于約40ppmw(重量百萬分濃度)是進(jìn)一步的理想。優(yōu)選地，存在的硫含量小于約30ppmw，理想小于約15ppmw，更理想小于約10ppmw，最理想小于約5ppmw。
減少排放的無鉛汽油按所述辛烷值范圍和所選含氧化合物量以及低的硫含量生產(chǎn)。含氧化合物或低硫含量，再加低辛烷值，可得到理想的結(jié)果。本發(fā)明的許多汽油都在加州改良汽油法規(guī)之內(nèi)，并符合ASTM D4814-01a及其他聯(lián)邦、州和地方汽油技術(shù)指標(biāo)。特別地，汽油中乙醇含量要求達(dá)10vol.％或更高。
雖然在單個機(jī)動車中使用本發(fā)明的減少排放的無鉛汽油，能有效地減少其排放，但把該汽油用于一個車組更有效。據(jù)此，許多機(jī)動車和單個機(jī)動車一樣，排放得到減少。車組用來指使用本發(fā)明中減少排放的無鉛汽油的任何基本數(shù)量的機(jī)動車(如100輛或更多機(jī)動車)。術(shù)語“燃料”或“加燃料”這里用來指給機(jī)動車提供低排放無鉛汽油及燃料燃燒驅(qū)動機(jī)動車。
進(jìn)一步，可能希望減少在一個地區(qū)的污染，通過多個配送網(wǎng)絡(luò)，將減少排放的無鉛汽油配送到市場，由此配送給所選車組或任何使用的機(jī)動車消費(fèi)者，從而減少在該地區(qū)的排放。在這樣的情況下，可減少該地區(qū)的機(jī)動車排放。
也應(yīng)注意，給機(jī)動車加注燃料產(chǎn)生的排放來自機(jī)動車排放本身，也來自生產(chǎn)機(jī)動車燃料汽油的煉廠。根據(jù)本發(fā)明，對一定量汽油原料，要求汽油辛烷值越低，煉廠就能生產(chǎn)越多的汽油。因此，煉廠的運(yùn)轉(zhuǎn)在操作上有變化，至少在流化催化裂化裝置、重整裝置、烷基化裝置、異構(gòu)化裝置及其它本領(lǐng)域所熟知的類似裝置中一種。煉廠這種運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)果還在于為減少高辛烷值調(diào)和組分的生產(chǎn)，加熱燃料和別的操作減少。典型地，辛烷值減小越多，一定量原料產(chǎn)生的汽油量增加越多，煉廠排放減少越多。典型地，煉廠排放主要是二氧化碳，而最近幾年，減少二氧化碳排放的方法受到廣泛的關(guān)注。
在計算機(jī)模擬的操作煉油廠中，以每天800,000桶辛烷值為87的汽油量為基礎(chǔ)，對同量的同一原料，改變操作煉油廠以生產(chǎn)辛烷值為86的汽油，則每天能生產(chǎn)另外35,280加侖汽油，同時每年減少煉廠排放的二氧化碳17,000,000多磅，每年減少天然氣燃料6,000,000多磅。這樣煉廠就基本減少了輕烴或其它燃料，基本降低了二氧化碳向大氣的排放量。由于精煉在減少排放排放的條件下操作，而且用少一些的原料生產(chǎn)出本發(fā)明的汽油，因此取得可觀的效益，減少了排放。同樣，如此生產(chǎn)減少了進(jìn)入大氣的排放總量，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動車發(fā)動機(jī)使用較低辛烷值的汽油。關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)該注意到，即使機(jī)動車發(fā)動機(jī)使用較低辛烷值的汽油產(chǎn)生的排放量與辛烷值87及更高的燃料相同，進(jìn)入大氣的排放仍然減少，因為煉廠的排放減少，效益提高。
實(shí)施例將較低辛烷值(小于86.7)汽油和辛烷值最小為87的汽油對比，對三種機(jī)動車進(jìn)行了排放測定試驗。被測試的汽油列于表1。這些汽油從煉油廠物流或與煉油廠物流相同的組成制備而來。使用的煉油廠物流有異構(gòu)物料、重質(zhì)重整產(chǎn)品和催化裂化石腦油、重質(zhì)殘油和輕質(zhì)烷基化油，其中甲苯可替代輕質(zhì)重整產(chǎn)品，混合異己烷可替代輕質(zhì)殘油。輕質(zhì)重整產(chǎn)品一般認(rèn)為主要是C7-C8，其中主要為甲苯，因此甲苯可替代它。同樣混合異己烷被認(rèn)為與輕質(zhì)殘油相近。注意被測試的燃料中烯烴含量相對較低。這是因為很難找到合適的硫含量低同時烯烴含量較高的調(diào)和原料。低烯烴含量不認(rèn)為對測試結(jié)果的有效性有根本的影響。被測試的汽油設(shè)計為有相近的可比辛烷值、硫含量和氧含量。乙醇是被測試燃料的含氧化合物，提供的是商用燃料級原料。如下所述燃料性質(zhì)設(shè)計為符合加州改進(jìn)汽油法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，燃料4例外。術(shù)語“燃料”在這里與術(shù)語“汽油”同義。燃料1和6的標(biāo)準(zhǔn)辛烷值為87+。燃料1有相對高的硫含量(70ppmw)和87.4辛烷值，燃料6的硫含量較低(＜5)，辛烷值為87.2。低辛烷值燃料2-5的硫含量減少到小于5ppmw以提前滿足更低硫含量法規(guī)。燃料4的辛烷值為83.1，但也有338℃的90°F蒸餾溫度，這超過了加州改進(jìn)汽油法規(guī)，但符合其它地區(qū)要求。燃料5與足量的乙醇調(diào)和，使燃料含2wt.％氧。另外制備的兩個被測試燃料7和8的辛烷值分別為85.8及85.3，硫含量分別為37ppmw及72ppmw。
表1燃料性質(zhì)(第一列)
對前六種燃料，在三種機(jī)動車上對每種燃料采用聯(lián)邦測試程序(FTP)進(jìn)行同樣的的排放測試。FTP(聯(lián)邦測試方法)這里指聯(lián)邦法規(guī)章程，40卷，“環(huán)境保護(hù)”，B部分，“1977年及以后新輕型機(jī)動車和新輕型貨車的排放標(biāo)準(zhǔn)”；測試程序，在此引入，全部作為參考。測試的機(jī)動車是有加州低排放機(jī)動車(LEV)證書的1998 HondaAccord，有國家低排放機(jī)動車(NEV)證書的1999 Dodge Caravan，和2000 Ford Explorer。表2列出了各種燃料試驗的總烴、一氧化碳和氮氧化物的排放測試結(jié)果。
表2機(jī)動車排放數(shù)據(jù)(第一行)排放*機(jī)動車 Odometer 燃料 THC CONOx) 測試日期Ford Explorer 44991 1 0.080 1.207 0.036 03/08/2002Ford Explorer 45002 1 0.089 1.075 0.039 03/09/2002Ford Explorer 45020 2 0.088 0.962 0.038 03/10/2002Ford Explorer 45030 2 0.076 0.874 0.037 03/11/2002Ford Explorer 44929 3 0.084 1.099 0.030 03/04/2002Ford Explorer 44939 3 0.077 1.005 0.029 03/05/2002Ford Explorer 44961 4 0.088 0.872 0.031 03/06/2002Ford Explorer 44971 4 0.090 0.882 0.028 03/07/2002Ford Explorer 45051 5 0.088 1.042 0.036 03/20/2002Ford Explorer 45061 5 0.080 1.086 0.038 03/21/2002Ford Explorer 45184 6 0.085 1.166 0.023 04/02/2002Ford Explorer 45195 6 0.091 0.959 0.023 04/03/2002Honda Accord84530 1 0.097 2.177 0.126 03/10/2002Honda Accord84540 1 0.101 2.197 0.119 03/11/2002Honda Accord84561 2 0.071 1.693 0.082 03/12/2002Honda Accord84572 2 0.077 1.653 0.079 03/13/2002Honda Accord84448 3 0.086 2.305 0.101 03/05/2002Honda Accord84459 3 0.083 2.095 0.090 03/06/2002Honda Accord84472 4 0.089 1.467 0.090 03/07/2002Honda Accord84483 4 0.086 1.555 0.087 03/08/2002Honda Accord84591 5 0.070 1.390 0.108 03/20/2002Honda Accord84601 5 0.065 1.289 0.106 03/21/2002Honda Accord84649 6 0.079 2.122 0.067 04/02/2002Honda Accord84661 6 0.079 1.969 0.070 04/03/2002Honda Accord84620 7 0.088 2.186 0.076 03/29/2002Honda Accord84631 7 0.093 2.118 0.073 04/01/2002Honda Accord84690 8 0.081 1.830 0.099 04/17/2002Honda Accord84701 8 0.076 1.715 0.100 04/18/2002Dodge Caravan 65053 1 0.104 0.585 0.163 03/08/2002Dodge Caravan 65064 1 0.105 0.546 0.145 03/09/2002Dodge Caravan 65084 2 0.110 0.814 0.147 03/10/2002Dodge Caravan 65095 2 0.100 0.789 0.156 03/11/2002Dodge Caravan 64990 3 0.089 0.633 0.134 03/04/2002Dodge Caravan 65001 3 0.086 0.649 0.156 03/05/2002Dodge Caravan 65022 4 0.090 0.396 0.106 03/06/2002Dodge Caravan 65032 4 0.088 0.419 0.120 03/07/2002Dodge Caravan 65121 5 0.092 0.515 0.135 03/20/2002Dodge Caravan 65131 5 0.088 0.541 0.125 03/21/2002Dodge Caravan 65150 6 0.087 0.669 0.108 04/02/2002Dodge Caravan 65161 6 0.093 0.683 0.113 04/03/2002*所有排放表示為每英里克。
表3和圖1、2、3顯示了這些結(jié)果對每種燃料/機(jī)動車的平均值。車組平均排放(即三種機(jī)動車上每種排放的平均)示于圖4中。除此，只用1998 Honda Accord對燃料7和8進(jìn)行了相同的FTP測試。單個車的測試結(jié)果包括在表2中，較低辛烷值燃料結(jié)果的變化趨勢示于圖1、2、3中。
表3 平均排放試驗結(jié)果平均排放*汽車 燃料 THC CONoxFord Explorer1 0.08451.14100.0375Ford Explorer2 0.08200.91800.0375Ford Explorer3 0.08051.05200.0295Ford Explorer4 0.08900.87700.0295Ford Explorer5 0.08401.06400.0370Ford Explorer6 0.08801.06250.0230Honda Accord 1 0.09902.18700.1225Honda Accord 2 0.07401.67300.0805Honda Accord 3 0.08452.20000.0955Honda Accord 4 0.08751.51100.0885Honda Accord 5 0.06751.33950.1070Honda Accord 6 0.07902.04550.0685Honda Accord 7 0.09052.15150.0745Honda Accord 8 0.07851.77250.0995Dodge Caravan1 0.10450.56550.1540Dodge Caravan2 0.10500.80150.1515Dodge Caravan3 0.08750.64100.1450Dodge Caravan4 0.08900.40750.1130Dodge Caravan5 0.09000.52800.1300Dodge Caravan6 0.09000.67600.1105*所有排放表示為每英里克。
所有低硫低辛烷值汽油(燃料2-5)與低硫(小于5ppmw)或高硫(70ppme)且最小辛烷值為87的汽油相比，車組產(chǎn)生的的總烴和一氧化碳排放的平均值要小或無明顯差別。這是沒有預(yù)料到的，因為低辛烷值汽油應(yīng)引起爆炸即自動點(diǎn)火誘導(dǎo)燃燒。這種自動點(diǎn)火燃燒會引起燃料/空氣的混合物不均勻，從而在試驗冷卻階段增加一氧化碳和總烴排放，而且提高局部溫度和壓力，增加NOx。對NOx，低硫、辛烷值最小為87的汽油(燃料6)排放最低，高硫、辛烷值最小為87的汽油(燃料1)排放最高，而低辛烷值汽油位于二者之間。
對燃料5進(jìn)行了進(jìn)一步試驗。它含有2％氧(乙醇)但其它與燃料2基本相同。燃料5除加有乙醇和為保持蒸汽壓而除去了異構(gòu)體外和燃料2的產(chǎn)生基本相同。乙醇燃料(燃料5)的平均CO排放比燃料2少得多，但總烴和NOx沒有大的區(qū)別。用不同硫含量的燃料對Honda Accord做的附加測試測得對這種特殊發(fā)動機(jī)，變化趨勢是CO排放隨著辛烷值的提高而提高，隨著乙醇的加入而降低，隨著90％蒸餾溫度的提高而降低，硫的影響相對較小且其相互作用為辛烷值的函數(shù)。
對總烴排放，注意到一般趨勢為總烴排放隨辛烷值提高而提高。統(tǒng)計顯示硫和辛烷值間存在相互影響。事實(shí)上，這可解釋為硫?qū)Φ托镣橹灯秃透咝镣橹灯陀胁煌绊?。統(tǒng)計地觀察到含硫僅37ppmw的低辛烷值汽油比含硫5ppmw、最小辛烷值為87的燃料產(chǎn)生更多的總烴排放。在統(tǒng)計分析時考慮辛烷值/硫的相互作用就確認(rèn)了總烴排放隨辛烷值的提高而提高。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析也顯示了對于NOx排放，辛烷值和硫含量之間存在大的相互作用。也得出NOx隨辛烷值的提高而提高。統(tǒng)計上乙醇提高NOx排放量。對低辛烷值燃料，所有NOx排放量介于兩種87辛烷值燃料之間，其中一種為高硫含量，另一種為低硫含量。低辛烷值燃料的NOx排放顯示與加州二階段汽油(燃料1和6)基本不同。
圖1顯示了各測試機(jī)動車中各種燃料的一氧化碳排放。圖2顯示了總烴排放，圖3顯示的是氮氧化物排放，而圖4顯示的是車組平均排放量。
考慮這些數(shù)據(jù)表明，降低汽油辛烷值沒有負(fù)面影響，辛烷值的降低使得所測試的燃料和機(jī)動車的排放排放減少。因此，降低汽油辛烷值對汽油在內(nèi)燃機(jī)中燃燒產(chǎn)生的排放的減少有利。這種燃料很容易生產(chǎn)，除了辛烷值在特殊的州或地方法規(guī)中具管制特點(diǎn)外都符合所有美國聯(lián)邦、州、地區(qū)和加州汽油要求。因此這種排放上的改進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)。雖然通過減小辛烷值和使用低硫含量汽油實(shí)現(xiàn)了最大的改進(jìn)，但也理想添加含氧化合物以降低一氧化碳排放，符合調(diào)整的法規(guī)。顯示乙醇能減少汽油燃燒產(chǎn)生的CO排放。
上面別的討論顯示，生產(chǎn)汽油的煉廠排放的二氧化碳量由于相對一定原料提高了汽油產(chǎn)量而得到大大減少。還表明由于生產(chǎn)辛烷值小于87的汽油，天然氣或其它燃料產(chǎn)量保持不變。
總之，本發(fā)明的汽油可在煉廠生產(chǎn)，它可在低排放排放條件和更有效的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，對一定量的原料，生產(chǎn)更多的汽油，同時排放減少。已表明本發(fā)明的汽油和現(xiàn)在使用的標(biāo)準(zhǔn)汽油比較，在內(nèi)燃機(jī)中燃燒減少了排放排放。這是令人驚奇和出乎意料的，因為已普遍接受的慣例要求常規(guī)汽油最小辛烷值為87，優(yōu)質(zhì)汽油最小辛烷值至少為91，更典型為92。
通過優(yōu)選的實(shí)施方案，對本發(fā)明進(jìn)行了如此描述，但謙遜地說，上述實(shí)施方案本質(zhì)上為闡述性的，而不僅限于此，許多改變和修飾都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的低排放無鉛汽油，其辛烷值(R+M)/2小于86.7，硫含量小于約40ppmw。
2.按權(quán)利要求1所述的汽油，其中辛烷值約為80-約86。
3.按權(quán)利要求1所述的汽油，其中辛烷值約為80-率83.5。
4.按權(quán)利要求1所述的汽油，其中硫含量小于約10ppmw。
5.按權(quán)利要求1所述的汽油，其中汽油包含選自乙醇、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚和叔戊基甲基醚的含氧化合物，其量為足以在汽油中提供約0.5-約10wt.％的氧化含量。
6.按權(quán)利要求5所述的汽油，其中含氧化合物為乙醇且燃料含約0.3-約0.5wt.％的氧。
7.按權(quán)利要求1、3或6任一項所述的汽油，其中硫含量小于約5ppmw。
8.一種用于內(nèi)燃機(jī)的低排放無鉛汽油，其辛烷值(R+M)/2小于調(diào)整的辛烷值，所述的汽油在內(nèi)燃機(jī)中燃燒時產(chǎn)生總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種的排放，與用于內(nèi)燃機(jī)中可比的最小辛烷值87的無鉛汽油相比，排放量不大于辛烷值最少為87的可比的無鉛汽油。
9.按權(quán)利要求8所述的低排放無鉛汽油，其中低排放無鉛汽油符合ASTM D4814-01a。
10.按權(quán)利要求8所述的低排放無鉛汽油，其中總烴和一氧化碳排放少于辛烷值最小為87無鉛汽油燃燒產(chǎn)生的總烴和一氧化碳排放。
11.按權(quán)利要求8所述的低排放無鉛汽油，其中辛烷值為80-83.5。
12.一種減少內(nèi)燃機(jī)動車發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種排放的方法，包括a)生產(chǎn)辛烷值(R+M)/2為約80-86.7的減少排放的無鉛汽油，所述的汽油與可比的辛烷值最小為87的無鉛汽油比較，減少了在發(fā)動機(jī)中燃燒產(chǎn)生的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種排放；及b)用這種減少排放的無鉛汽油給發(fā)動機(jī)提供燃料。
13.按權(quán)利要求12所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的辛烷值小于調(diào)整的辛烷值。
14.按權(quán)利要求12或13所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的硫含量小于約5ppmw。
15.按權(quán)利要求12所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的辛烷值為約80-約83.5。
16.按權(quán)利要求15所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的硫含量小于約5ppmw。
17.按權(quán)利要求12所述方法，其中減少排放的無鉛汽油包含選自乙醇、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚和叔戊基甲基醚的含氧化合物，其量為含氧化合物的約0.3-5wt.％。
18.按權(quán)利要求12所述方法，其中至少100輛內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的車隊以減少排放的無鉛汽油為燃料。
19.按權(quán)利要求18所述方法，進(jìn)一步包括為加油站網(wǎng)絡(luò)提供減少排放的無鉛汽油，以向消費(fèi)車輛供給減少排放的無鉛汽油的步驟。
20.一種給具有減少大氣總排放的機(jī)動車提供燃料的方法，包括a)操作煉油廠生產(chǎn)辛烷值(R+M)/2小于86.7的低排放無鉛汽油，它與可比的辛烷值最低為87的無鉛汽油相比，在發(fā)動機(jī)中燃燒產(chǎn)生的含總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種的排放得到減少，和生產(chǎn)辛烷值最低為87的汽油的煉廠比較，在煉油廠中生產(chǎn)的這種減少排放的無鉛汽油所需原料少，排放少；及b)用減少排放的無鉛汽油給機(jī)動車加注燃料，來自這種汽油在機(jī)動車中燃燒以及生產(chǎn)這種汽油煉廠的總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少一種總的排放少于來自辛烷值最低為87的汽油做燃料在機(jī)動車中燃燒，以及生產(chǎn)辛烷值最低為87的汽油的煉廠的排放。
21.按權(quán)利要求20所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的辛烷值小于調(diào)整的辛烷值。
22.按權(quán)利要求20或21所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的辛烷值為約80-83.5。
23.按權(quán)利要求21或22所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的硫含量小于40ppmw。
24.按權(quán)利要求21或22所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的硫含量小于15ppmw。
25.按權(quán)利要求21或22所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的硫含量小于5ppmw。
26.按權(quán)利要求21或22所述方法，其中減少排放的無鉛汽油的硫含量小于15ppmw，并包含一種或多種選自乙醇、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚和叔戊基甲基醚的含氧化合物，其量為約0.1-約10wt.％。
27.按權(quán)利要求12或20所述方法，其中總烴、一氧化碳和氮氧化物中至少兩種與可比的辛烷值最小為87的汽油燃燒比較得到減少。
全文摘要
一種減少排放的無鉛汽油，具有至少其中之一，辛烷值小于約86.7，硫含量小于約40ppmw，可任選含有含氧化合物，與辛烷值最小為87的汽油比較可減少排放。為單輛車和車組提供了一種減少機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的排放的方法。也公開了一種利用配送網(wǎng)絡(luò)減少排放的方法，及通過煉廠及機(jī)動車的結(jié)合減少排放的系統(tǒng)。
文檔編號C10L1/02GK1518586SQ02809218
公開日2004年8月4日 申請日期2002年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月2日
發(fā)明者萊斯利·R·沃爾夫, 托馬斯·J·邦德, 杰拉德·S·雷恩, 詹姆士·J·西姆尼克, 道格拉斯·N·朗德爾, 弗蘭克·S·杰瑞, 羅伯特·J·舍弗爾, 詹姆士·P·烏伊萊因, 弗蘭克·J·斯羅卡, 艾倫·A·科津斯基, 林德賽·F·斯各特, 理查德·A·克雷奇默, A 克雷奇默, F 斯各特, J 斯羅卡, J 舍弗爾, J 西姆尼克, J 邦德, P 烏伊萊因, S 杰瑞, S 雷恩, A 科津斯基, 斯 N 朗德爾, 萊斯利 R 沃爾夫 申請人:Bp北美公司