專利名稱：具有良好運轉(zhuǎn)性能的充氧丁醇汽油組合物的制作方法
具有良好運轉(zhuǎn)性能的充氧丁醇汽油組合物
相關(guān)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?zhí)?1/355，224的權(quán)益,其內(nèi)容全部以引用方式并入本文。
發(fā)明背景
本發(fā)明涉及燃料，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。本發(fā)明提供了具有良好冷啟動和暖機運轉(zhuǎn)性能的充氧丁醇汽油。
汽油是適用于火花點火發(fā)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(nèi)的溫度下沸騰。該范圍是近似的，并且可根據(jù)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(huán)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(fā)動機或其它燃料燃燒設備的適當運轉(zhuǎn)，可能要實現(xiàn)某些特性。然而，許多物理和性能特性是因其它原因如環(huán)境管理而由國家或地區(qū)規(guī)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(qū)銷售的汽油的標準一般示于ASTM標準規(guī)范號D 4814(“ASTM D 4814”)中，其以引用方式并入本文。其它聯(lián)邦和州規(guī)定對該ASTM標準進行了補充。在歐洲許多地區(qū)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(guī)定基于許多影響揮發(fā)性和燃燒性的參數(shù)如氣候、季節(jié)、地理位置和海拔而變化。為此，根據(jù)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(guī)定，描述符合相應類別要求的汽油。這些規(guī)定還描述了用于測定說明書中參數(shù)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(jié)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(zhuǎn)性能指數(shù)”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(guān)鍵性品質(zhì)指標；恰當配制的汽油燃料能夠使冷發(fā)動機(即其溫度與其環(huán)境基本上相同并且沒有來自先前運行的殘余熱量的發(fā)動機)快速啟動，并且提供在所有氣候條件下均平穩(wěn)的驅(qū)動性能。啟動和驅(qū)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(fā)特性的控制，燃料揮發(fā)特性傳統(tǒng)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(nèi)的分布)。美國(ASTM)、歐洲(EN)和其它地區(qū)的產(chǎn)品規(guī)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(zhuǎn)性能指數(shù)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(yōu)勢車輛和條件下觀察的CS&W運轉(zhuǎn)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(fā)性規(guī)范修訂，以確保可接受的CS&W運轉(zhuǎn)性能。具體地，在美國采用的ASTM運轉(zhuǎn)性能指數(shù)被修改成以包括為如下的乙醇含量項
ASTM 運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(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(fā)現(xiàn)，乙醇項的包括對受控CS&W運轉(zhuǎn)性能測試中觀測的車輛性能產(chǎn)生改善的指數(shù)。 所述規(guī)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(jié)揮發(fā)性等級的DI最大值；DI高于規(guī)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(guī)范通過規(guī)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(zhuǎn)性能的中程揮發(fā)性。
然而，對照實驗表明，就包含高濃度丁醇異構(gòu)體的汽油共混物而言，CS&W運轉(zhuǎn)性能是有問題的。還發(fā)現(xiàn)，從燃料揮發(fā)性參數(shù)預測CS&W運轉(zhuǎn)性能的現(xiàn)有方法如上述運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(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(chǎn)具有高濃度的至少一種丁醇異構(gòu)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(shù)。
由于丁醇異構(gòu)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?nèi)剂系恼舭l(fā)特性。然而沒有表達的是，以改善冷啟動和暖機(CS&W) 運轉(zhuǎn)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(fā)改進的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)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(gòu)體(具體地為異丁醇)的汽油共混物的生產(chǎn)，以使丁醇汽油共混物的CS&W運轉(zhuǎn)性能和可再生組分最大化。
發(fā)明概述
在一個方面，本發(fā)明為生產(chǎn)具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)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(gòu)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(fā)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(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(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(gòu)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(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值規(guī)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(gòu)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(gòu)體的總濃度下，％、&2、&3、&4、&5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含至少一種丁醇異構(gòu)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(zhuǎn)性能測試量度的平均校正總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系；并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
在另一方面，本發(fā)明為具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)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(gòu)體和任選的乙醇；所述丁醇汽油共混物具有與具體的ASTM D4814表I汽油蒸氣壓/揮發(fā)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(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(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(gòu)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(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值規(guī)定于 ASTM D 4814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(gòu)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(gòu)體的總濃度下，&1、&2、&3、&4、&5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含至少一種丁醇異構(gòu)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(zhuǎn)性能測試量度的平均校正總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系；并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
在另一方面，本發(fā)明為制備具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)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(gòu)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EN228汽油揮發(fā)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EIOO-BuOHO3i-Id2EIOO)的Effltltl 值，所述值高于如EN228表2中規(guī)定的汽油類別的ElOO的最小極限值；其中BuOH為所述丁醇汽油共混物中的至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃度；E100為在最高約100°C 溫度下蒸餾的丁醇汽油共混物的體積百分比；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(gòu)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(gòu)體的總濃度下，匕和b2為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的丁醇汽油共混物的線性組合值與此類共混物的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系，并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
在另一方面，本發(fā)明為具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的丁醇汽油共混物，所述共混物包含具體的EN228揮發(fā)性等級的汽油、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的共混物，所述丁醇汽油共混物具有與具體的EN228汽油揮發(fā)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EIOO-BuOH O3i-Id2EIOO)的Effltltl值，并且高于如EN228表2中規(guī)定的ElOO的最小極限值；其中BuOH為所述丁醇汽油共混物中的至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃度；E100為在最高約100°C溫度下蒸餾的丁醇汽油共混物的體積百分比；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(gòu)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(gòu)體的總濃度下，h和b2為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的丁醇汽油共混物的線性組合值與此類共混物的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系，并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
在另一方面，本發(fā)明為確定具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的丁醇汽油共混物的方法，所述方法包括(a)將汽油與丁醇和任選的乙醇共混；(b)測定燃料變量 E200、Tltl、T5tl 和 T9tl ; (c)將燃料變量輸入公式 &1Τ1(ι+&2Τ5(ι+&3Τ9(ι+&4Ε 0Η+Βιι0Η(&5-&6Ε200)中以計算丁醇汽油共混物的LBDI ;以及(d)將所述LBDI與具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI) 的最大極限值進行比較；其中如果LBDI低于ASTM D 4814表I中規(guī)定的汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值，則所述丁醇汽油共混物具有良好的冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能；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(gòu)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；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(gòu)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(gòu)體的總濃度下，ai、a2、a3、 a4、a5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的丁醇汽油共混物的線性組合值與此類共混物的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系。
附圖
簡述
圖I為低丁醇汽油運轉(zhuǎn)性能的總加權(quán)缺點平均校正的自然對數(shù)對ASTM DI的曲線圖。
圖2為低丁醇汽油運轉(zhuǎn)性能的總加權(quán)缺點平均校正的自然對數(shù)對LBDI的曲線圖。
圖3為低丁醇汽油運轉(zhuǎn)性能的總加權(quán)缺點平均校正的自然對數(shù)對Effltltl的曲線圖。
圖4為圖2中所繪制數(shù)據(jù)的再次作圖，不同的是y軸上繪制平均校正總加權(quán)缺點， 而不是它們的對數(shù)變換。
圖5為圖3中所繪制數(shù)據(jù)的再次作圖，不同的是y軸上繪制平均校正總加權(quán)缺點， 而不是它們的對數(shù)變換。
發(fā)明詳述
除非另行定義，否則本文所用的所有科技術(shù)語的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的一樣。如發(fā)生矛盾，以本專利申請(包括其定義)為準。此外，除非上下文另有所需，單數(shù)術(shù)語將包括復數(shù)并且復數(shù)術(shù)語將包括單數(shù)。為所有目的，所有的出版物、 專利、以及本文提及的其它參考資料均全文以引用方式并入本文。
為了進一步限定本發(fā)明，本文提供了以下術(shù)語和定義。
如本文所用，術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或它們的任何其它變型將被理解為是指包括指定的整數(shù)或整數(shù)組但不排除任何其它整數(shù)或整數(shù)組。例如，包含一系列元素的組合物、混合物、工藝、方法、制品或設備不必僅限于那些元素，而可包括其它未明確列出的元素，或此類組合物、混合物、工藝、方法、制品或設備所固有的元素。此外，除非另外特別說明，否則“或”是指包含性的或，而不是指排他性的或。例如，以下任何一種情況均滿足條件A或B :A是真實的(或存在的)且B是虛假的(或不存在的)，A是虛假的(或不存在的)且B是真實的(或存在的)，以及A和B都是真實的(或存在的)。
如本文所用，如整個說明書和權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“由...組成”或諸如 “由...組成”的不同時態(tài)的變型表明包括任何列舉的整數(shù)或整數(shù)組，但是無附加整數(shù)或整數(shù)組可加入到指定的方法、結(jié)構(gòu)或組合物中。
如本文所用，如整個說明書和權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“基本上由...組成”或其變型表明包括任何列舉的整數(shù)或整數(shù)組，并且任選地包括未顯著改變指定的方法、結(jié)構(gòu)或組合物的基本或新穎特性的任何列舉的整數(shù)或整數(shù)組。
同樣，涉及元素或組分實例(即次數(shù))的數(shù)目在本發(fā)明元素或組分前的不定冠詞 “一個”或“一種”旨在是非限制性的。因此，應將“一個”或“一種”理解為包括一個或至少一個，并且元素或組分的詞語單數(shù)形式也包括復數(shù)指代，除非有數(shù)字明顯表示單數(shù)。
如本文所用，術(shù)語“發(fā)明”或“本發(fā)明”為非限制性術(shù)語，并且不旨在意指本發(fā)明的任何單獨實施方案，而是涵蓋如專利申請所述的所有可能的實施方案。
如本文所用，用術(shù)語“約”修飾本發(fā)明的成分或反應物的數(shù)量時是指數(shù)值量的變化，它們可能發(fā)生在，例如，典型的測量和用于制備濃縮液或?qū)嶋H使用溶液的液體處理操作中；這些程序中的偶然誤差中；制造、來源、或用于制備組合物或?qū)嵤┓椒ǖ某煞值募兌鹊牟町愔械?。術(shù)語“約”還包括由于產(chǎn)生自特定起始混合物的組合物的不同平衡條件而不同的量。無論是否通過術(shù)語“約”來修飾，權(quán)利要求包括量的等同量。在一個實施方案中，術(shù)語“約”是指在報告數(shù)值10%范圍內(nèi)；在另一個實施方案中，是指在報告數(shù)值5%范圍內(nèi)。
如本文所用，術(shù)語“基本”和“基本上”是指允許至多10%，優(yōu)選至多5%的偏差。
如本文所用，術(shù)語“醇”是指羥基化合物系列中的任一種，其中最簡單的衍生自飽和烴，具有通式CnH2n+10H。醇的實例包括乙醇和丁醇。
如本文所用，術(shù)語“丁醇”是指單獨或其任何混合物形式的正丁醇、2-丁醇、異丁醇、叔丁醇。例如，丁醇可源自生物(即生物丁醇)。生物源是指可發(fā)酵生產(chǎn)。參見例如美國專利7，851，188，其全文以引用方式并入本文。
如本文所用，術(shù)語“可再生組分”是指非來源于石油或石油產(chǎn)品的組分。
如本文所用，術(shù)語“燃料”是指可用于產(chǎn)生能量以可控方式產(chǎn)生機械功的任何材料。燃料的實例包括但不限于生物燃料(即以某種方式來源于生物質(zhì)的燃料)、汽油、汽油基料、柴油和噴氣燃料。應當理解，適宜燃料的具體組分和許用可根據(jù)季節(jié)和地區(qū)導向而變化。
如本文所用，術(shù)語“燃料共混物”或“共混的燃料”是指包含至少一種燃料和一種或多種醇的混合物。
如本文所用，術(shù)語“汽油” 一般是指可任選包含少量添加劑的液體烴的揮發(fā)性混合物。該術(shù)語包括但不限于常規(guī)的汽油、充氧汽油、新配方汽油、生物汽油(即以某種方式來源于生物質(zhì)的汽油)、費-托(Fischer-Tropsch)汽油、以及它們的混合物。此外，術(shù)語“汽油”還包括汽油共混物、多種汽油共混物、共混汽油、汽油共混原料、多種汽油共混物原料、 以及它們的混合物。應當理解，適宜汽油的具體組分和許用可根據(jù)季節(jié)和區(qū)域?qū)蚨兓?br> 如本文所用，術(shù)語“汽油共混物”或“共混的汽油”是指包含至少汽油和/或汽油基料以及一種或多種醇的混合物。汽油共混物包括但不限于適于在機動車發(fā)動機中燃燒的無鉛汽油。10
如本文所用，術(shù)語“美國材料與試驗協(xié)會”和“ASTM”是指為包括燃料在內(nèi)的廣泛范圍的材料、產(chǎn)品、體系和服務制定并且公布無償共有技術(shù)標準的國際標準組織。
如本文所用，術(shù)語“辛烷值”是指燃料在火花點火內(nèi)燃機中自燃抗性的量度，或指燃料以可控方式燃料趨勢的量度。辛烷值可為研究法辛烷值(RON)或馬達法辛烷值(MON)。 RON是指通過在可控條件下，在可變壓縮比下使燃料測試發(fā)動機中運轉(zhuǎn)，并且將結(jié)果與異辛烷和正庚烷混合物的那些結(jié)果進行比較而確定的量度。MON是指采用與RON測試中所用那些相類似的測試，但是采用預熱的燃料混合物，更高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并且根據(jù)壓縮比調(diào)節(jié)點火定時而確定的量度。RON和MON分別根據(jù)ASTM D2699和ASTM D2700中所述的標準測試方法確定。
本文所述的燃料類別由ASTM D 4814和EN228中描述的汽油規(guī)范來定義，并且根據(jù)影響揮發(fā)性和燃燒性的許多參數(shù)如氣候、季節(jié)、地理位置和海拔而變化。根據(jù)ASTM D 4814制得的汽油分為蒸氣壓/蒸餾等級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(guī)定，描述符合相應類別要求的汽油。根據(jù)EN228生產(chǎn)的汽油分為揮發(fā)性等級A、B、C/C1、D/D1、E/E1和F/F1，每個等級具有一套規(guī)定，描述符合相應類別要求的汽油。
根據(jù)科學研究協(xié)作委員會(Coordinating Research Council) (CRC)冷啟動和暖機運轉(zhuǎn)性能工序名稱CRCE-28-94，汽油共混物的總加權(quán)缺點是冷啟動和暖機運轉(zhuǎn)性能的量度。在該方法中，受過訓練的評定員將車輛從冷啟動驅(qū)動，經(jīng)由一系列加速/減速操作，對操作期間觀察到的任何運轉(zhuǎn)性能故障(熄火、怠速不穩(wěn)定、回火、暫停響應、暫時性響應性降低、喘振)給出嚴重性評級(輕微、中度、重度、極度)。嚴重性評級用于計算測試條件下車輛的總加權(quán)缺點(TWD)。TWD值越高，汽油共混物的CS&W運轉(zhuǎn)性能就越差。
汽油是本領(lǐng)域熟知的，并且一般包含烴的混合物作為主要組分，所述烴具有不同的沸點，通常在大氣壓下在約79° F至約437° F范圍內(nèi)的溫度下沸騰。此范圍是近似的， 并且可根據(jù)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(huán)境條件而變化。充氧汽油是一種或多種汽油共混原料與一種或多種充氧劑的共混物。充氧劑是包含約99重量％碳、氫和氧的化合物或化合物的混合物，并且氧構(gòu)成它們的至少約5重量％。典型的充氧劑為醇、醚、以及它們的混合物。
汽油共混原料可由單一組分產(chǎn)生，如得自精煉廠烷化反應單元或其它精煉流的產(chǎn)品。然而，通常使用多于一種的組分來共混汽油共混原料。將汽油共混原料混合以獲得符合所期望物理和性能特性并且符合管理機構(gòu)要求的汽油，并且可涉及少許共混組分。例如， 汽油共混原料可具有二至四種共混組分，或可具有多種共混組分如多于四種組分。
汽油和汽油共混原料任選地可包含其它化學物質(zhì)或添加劑。例如，可加入添加劑或其它化學物質(zhì)來調(diào)節(jié)汽油性能以符合管理機構(gòu)要求，增加或提高所期望的特性，降低不可取的有害效應，調(diào)節(jié)性能特征，或換句話講改進汽油的特性。此類化學物質(zhì)或添加劑的實例包括洗滌劑、抗氧化劑、穩(wěn)定性增強劑、破乳劑、腐蝕抑制劑、金屬減活化劑等等?？墒褂枚嘤谝环N的添加劑或化學物質(zhì)。
如本文所用，術(shù)語“調(diào)節(jié)”包括改變組分濃度，除去組分，加入組分，或它們的任何組合，以改善沸騰特性/揮發(fā)性。
有用的添加劑和化學物質(zhì)描述于Colucci等人的美國專利5，782，937中，其以引用方式并入本文。此類添加劑和化學物質(zhì)還描述于Wolf的美國專利6，083，228和Ishida 等人的美國專利5，755，833中，將所述兩篇文獻以引用方式并入本文。汽油和汽油共混原料還可包含常用于將添加劑遞送到燃料中的溶劑或載體溶液。此類溶劑或載體溶液的實例包括但不限于礦物油、醇、芳烴油、合成油、以及多種本領(lǐng)域已知的其它物質(zhì)。
適用于本發(fā)明方法中的汽油共混原料通常為用于制備供火花點火發(fā)動機或燃燒汽油的其它發(fā)動機消耗的汽油的共混原料。適宜的汽油共混原料還包括硫含量低的共混原料，期望它們符合地區(qū)要求，例如具有按重量計小于約150，小于約140，小于約130，小于約 120，小于約110，小于約100，小于約90，小于約80，小于約70，小于約60，小于約50，小于約40，或小于約30份每一百萬份的硫。此類適宜的汽油共混原料還包括具有低芳烴含量的共混原料，期望它們符合管理機構(gòu)要求，例如具有按體積計小于約8000，小于約7750，小于約7500，小于約7250，或小于約7000份每一百萬份的苯，或例如具有小于約3體積％ 5，小于約34體積％，小于約33體積％，小于約32體積％，小于約31體積％，小于約30體積％， 小于約29體積％，小于約28體積％，小于約27體積％，小于約26體積％，或小于約25體積％的存在的所有芳族物質(zhì)。
充氧劑如乙醇也可與汽油共混原料共混。在該情況下，所得汽油共混物包含一種或多種汽油共混原料與一種或多種其它適宜充氧劑的共混物。在另一個實施方案中，一種或多種丁醇異構(gòu)體可與一種或多種汽油共混原料以及任選與一種或多種適宜充氧劑如乙醇共混。在該實施方案中，一種或多種汽油共混原料、一種或多種丁醇異構(gòu)體以及任選的一種或多種其它適宜充氧劑可以任何順序共混。又如，可將丁醇如異丁醇、正丁醇或叔丁醇與其它適宜充氧劑一起加入，在其它適宜充氧劑之間加入，或在加入汽油共混原料中之前與其它適宜充氧劑共混。又如，可在多個不同位置或在多個階段中加入一種或多種其它適宜充氧劑和丁醇。另如，可將丁醇如異丁醇與其它適宜充氧劑一起加入，在其它適宜充氧劑之前加入，或在加入汽油共混原料中之前與其它適宜充氧劑共混。在一個實施方案中，將丁醇如異丁醇加入充氧汽油中。在另一個實施方案中，可將一種或多種其它適宜充氧劑和丁醇同時共混到汽油共混原料中。
在任何此類實施方案中，可在銷售鏈內(nèi)的任何點處加入一種或多種丁醇異構(gòu)體和任選的一種或多種其它適宜充氧劑。例如，可將汽油共混原料運送至終端，并然后在終端將丁醇和任選的一種或多種其它適宜充氧劑單獨或以組合方式與汽油共混原料共混。又如， 可在精煉廠將一種或多種汽油共混原料、一種或多種丁醇異構(gòu)體和任選的一種或多種其它適宜充氧劑共混。也可在銷售鏈的任何點處，加入任何組分或添加劑。此外，可在精煉廠、 終端、零售點、或銷售鏈中的任何其它適宜點處，實施本發(fā)明的方法。
在本發(fā)明的一個實施方案中，汽油共混物的總加權(quán)缺點低于約40，低于約35，低于約30，低于約25，低于約20，低于約15，或低于約10。
當丁醇包含于另外情況下呈現(xiàn)滿足當前ASTM和EU揮發(fā)性規(guī)范極限值的許多可能的汽油/丁醇共混物中時，冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能可能顯著降低。然而，已令人驚奇并且出乎意料地發(fā)現(xiàn)，當丁醇包含于汽油/ 丁醇共混物中時，本文所述方法避免了與CS&W 運轉(zhuǎn)性能相關(guān)的不利劣化。
具體地，采用工業(yè)標準方法(例如ASTM標準蒸餾和蒸氣壓燃料復核試驗CRC E28 標準冷啟動和暖機運轉(zhuǎn)性能測試)，對異丁醇濃度范圍為0-24體積％的十五種ASTM A級燃料進行了揮發(fā)特性和CS&W性能測試。在40° F下，在12輛輕型汽車的每一輛中，測定所有十五種燃料的CS&W性能，并且將測試的三分之一進行重復，以獲得統(tǒng)計學強度。共進行 240次CS&W評價(每輛車20次)。這些測試的結(jié)果示于下表I和表2中。
在由科研協(xié)作委員會(CRC程序CM-138-02，記錄為CRC報告號638)實施的類似程序后，將這些測試圖案化；CRC程序的目的在于確定低含量乙醇(小于10體積％)汽油的揮發(fā)性/組成對CS&W運轉(zhuǎn)性能的影響。其中將乙醇“抵消”項加入ASTM運轉(zhuǎn)性能指數(shù)DI 的先前定義中的上文公式I確定的主體CRC程序確實描述了包含如此低濃度乙醇的汽油共混物的CS&W運轉(zhuǎn)性能。圖I為汽油中多種低濃度異丁醇共混物的總加權(quán)缺點平均校正的自然對數(shù)對那些共混物ASTM DI的曲線圖。圖I呈現(xiàn)了測試并且采用公式I量度的低丁醇燃料運轉(zhuǎn)性能結(jié)果。由圖示以及計算出的擬合統(tǒng)計值R2顯而易見，公式I無法描述低含量丁醇燃料的CS&W運轉(zhuǎn)性能。
由所有CS&W測試的車隊數(shù)據(jù)，計算出圖中的總加權(quán)缺點(TWD)平均校正的自然對數(shù)。它們代表所用共12輛車中燃料的無偏平均性能。15種燃料和12輛車的所有組合共計進行180次測試。然而，還進行60次附加測試，其為180次測試中的一些測試的平行測定。 因此，共進行240次測試。校正平均為每種燃料的最小平方平均，將每種燃料均衡，仿佛對每種燃料_車輛組合進行了相同次數(shù)的測試。這提供了對12輛車平均化的每種燃料的無偏 TWD。
對如公式I中所示的常規(guī)運轉(zhuǎn)性能指數(shù)DI進行下列擴展/修改。下文公式2a和 2b示出低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)或LBDI，其為ASTM DI的修改形式，并且是溫度、醇濃度和E200 的線性組合。
LBDI = a1T10+a2T50+a3T90+a4Et0H+Bu0H(a5-a6E200)(公式 2a)
其中LBDI為改進的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)；T1(I、T5(I和T9tl分別為蒸餾10體積％、50體積％ 和90體積％的共混物的溫度；EtOH和BuOH分別為共混物中的乙醇和丁醇的體積百分比； E200為在最高200° F溫度下蒸餾的共混物的體積百分比；并且在小于20體積％，小于19 體積％，小于18體積％，小于17體積％，小于16體積％，小于15體積％，小于14體積％， 小于13體積％，小于12體積％，小于11體積％，小于10體積％，小于9體積％，小于8體積％，小于7體積％，小于6體積％，或小于5體積％的乙醇濃度下，在小于30體積％，小于29體積％ ,小于28體積％ ,小于27體積％ ,小于26體積％ ,小于25體積％ ,小于24體積％，小于23體積％，小于22體積％，小于21體積％，小于20體積％，小于19體積％，小于18體積％，小于17體積％，小于16體積％，小于15體積％ ,小于14體積％，小于13體積％，小于12體積％，小于11體積％，小于10體積％，小于9體積％，小于8體積％，小于 7體積％，小于6體積％，或小于5體積％的丁醇濃度下，以及在小于35體積％，小于30體積％，小于25體積％，小于20體積％，小于15體積％，小于10體積％的乙醇與丁醇的總濃度下，ai、a2、a3、a4、a5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含丁醇和任選乙醇的汽油共混物的上述線性組合值與此類共混物的平均測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系。 在一個實施方案中，所述共混物不含乙醇。
在一個實施方案中，可在共混汽油、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體與任選的乙醇以形成丁醇汽油共混物之前，測定低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)。在另一個實施方案中，可在共混汽油、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體與任選的乙醇以形成丁醇汽油共混物之后，測定低13丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)。如果之后測定LBDI，則可任選調(diào)節(jié)汽油的量、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的量、乙醇、或它們的任何組合，使得LBDI具有等于線性組合B1T1Ja2IVa3T9ci+ a4Et0H+Bu0H(a5-a6E200)的值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值。在另一個實施方案中，可在共混汽油、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體與任選的乙醇以形成丁醇汽油共混物期間，測定低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)。如果在共混期間測定LBDI，則可任選調(diào)節(jié)汽油的量、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的量、乙醇、或它們的任何組合，使得LBDI 具有等于線性組合aJ^a^+a^+aJtOH+BuOH^-a^OO)的值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值。當然，低含量丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)可測定一次或多于一次，并且可在共混丁醇汽油共混物的各個階段包括但不限于丁醇汽油共混物制備之前、期間和之后測定。
當乙醇濃度小于10體積％時，ai、a2、a3、和a4分別約等于I. 5、3、1和2. 4，并且公式2a變?yōu)?br> LBDI = I. 5T10+3T50+T90+2. 4EtOH+BuOH(a5_a6E200)(公式 2b)
此外，當乙醇濃度小于10體積％并且丁醇濃度小于20體積％時，B1, a2、a3、a4、a5 和a6分別約等于1·5、3、1、2·4、16和O. 3，并且公式2a和2b變?yōu)?br> LBDI = I. 5T10+3T50+T90+2. 4Et0H+Bu0H(16_0· 3E200)(公式 2c)
或換句話講
LBDI = DI+Bu0H(16-0. 3E200)(公式 2d)
其中DI為上述ASTM DI。如從所述公式形式看出的，當不存在丁醇時，LBDI簡化為常規(guī)的ASTM DI,因此對DI確定的相同規(guī)范限制適用于LBDI。
在歐洲應用中，EN228汽油規(guī)范通過規(guī)定標準蒸餾測試中在100°C下蒸餾的燃料分數(shù)ElOO的最小值，控制達到良好CS&W運轉(zhuǎn)性能的中程揮發(fā)性。測試還已示出，現(xiàn)有規(guī)范和極限值ElOO不適用于低丁醇含量的汽油。因此，本發(fā)明將“有效E100”定義為線性組合 Eff100 = ElOO-BuOH(brb2E100)(公式 3a)
其中Effltltl為表示“有效E100”的新改進的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)；ElOO為標準蒸餾測試中觀察到的在100°c下蒸餾的燃料體積百分比，并且BuOH同樣為體積百分比形式的燃料丁醇含量；所有三個量均以體積百分比為單位；并且在小于20體積％，小于19體積％，小于18 體積％，小于17體積％，小于16體積％，小于15體積％，小于14體積％，小于13體積％， 小于12體積％，小于11體積％，小于10體積％，小于9體積％，小于8體積％，小于7體積％，小于6體積％，或小于5體積％的乙醇濃度下，在小于30體積％，小于29體積％，小于28體積％ ,小于27體積％ ,小于26體積％ ,小于25體積％ ,小于24體積％ ,小于23體積％，小于22體積％，小于21體積％，小于20體積％，小于19體積％，小于18體積％，小于17體積％，小于16體積％，小于15體積％，小于14體積％，小于13體積％，小于12體積％，小于11體積％，小于10體積％，小于9體積％，小于8體積％，小于7體積％，小于6 體積％，或小于5體積％的丁醇濃度下，以及在小于35體積％，小于30體積％，小于25體積％，小于20體積％，小于15體積％，小于10體積％的乙醇與丁醇的總濃度下，Id1和b2為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含丁醇和任選乙醇的汽油共混物的上述線性組合值與此類共混物的平均測量的總加權(quán)缺點的自然對數(shù)之間的基本線性關(guān)系。在一個實施方案中，所述共混物不含乙醇。
當乙醇濃度小于5體積％并且丁醇濃度小于20體積％時，Id1和b2分別等于大約2.3和O. 034，并且公式3a變?yōu)?br> Eff100 = EIOO-BuOH(2. 3-0. 034E100)(公式 3b)
再次，當不存在丁醇時，新指數(shù)Effltltl還原成常規(guī)形式，并因此對Eltltl確定的現(xiàn)有極限值適用于Effltltl。
在不同情況下，通過將受試燃料的蒸餾測試數(shù)據(jù)插入到公式中并且計算新的指數(shù)值，來應用指數(shù)。就LBDI而言，接著將由公式2a-2c計算出的結(jié)果值與ASTM D 4814_08a表 I中規(guī)定的對該燃料等級給出的DI規(guī)范最大極限值進行比較。如果計算出的LBDI低于適當揮發(fā)性等級的規(guī)定的DI最大值，則所述燃料具有可接受的CS&W性能。同樣，就Effltltl而言，將由公式3a-3b中測試數(shù)據(jù)計算出的值與EN 228表2中規(guī)定的該燃料等級的最小ElOO 值進行比較。如果Effltltl的計算值高于適當揮發(fā)性等級的ElOO規(guī)定最小值，則所述燃料將具有可接受的CS&W性能。
如圖2和圖3中所示，在將低丁醇燃料CS&W運轉(zhuǎn)性能結(jié)果關(guān)聯(lián)時，公式2a_2d和 3a-3b顯著比公式I更加有效。圖2和圖3分別確定公式2a_2d和3a_3b在從揮發(fā)性和組成特性描述低丁醇汽油CS&W運轉(zhuǎn)性能方面的功效。為展示ASTM D 4814和EN228的當前規(guī)范極限值適用于新指數(shù)，分別將圖2和圖3的數(shù)據(jù)重新繪制于圖4和圖5中，但沒有對數(shù)變形。已指定具體符號也不同的這些曲線圖，來表示所測燃料的丁醇濃度。
圖4中的數(shù)據(jù)涉及具有至多24體積％的異丁醇濃度，包括作為基準點的O體積％ 的i-BuOH常規(guī)燃料，并且還涉及可接受至不可接受范圍內(nèi)的運轉(zhuǎn)性能。包括低于和高于 1250的DI極限值的常規(guī)燃料。由于可變范圍非常全面，可推斷，當采用LBDI作為指數(shù)時， A級燃料的現(xiàn)有最大DI極限值1250也適于包含至多24體積％異丁醇的燃料。顯而易見的是，可采用1250LBDI作為極限配制包含至多24體積％異丁醇的燃料，并且獲得與標示 1250DI的常規(guī)無丁醇燃料同樣低的缺點水平。類似地，LBDI高于1250的丁醇燃料具有更高的不可接受程度的缺點，正如與DI高于1250的常規(guī)無丁醇燃料一樣。
對于歐洲式規(guī)范和圖5指數(shù)，可獲得類似的推斷。含丁醇燃料和無丁醇燃料完整范圍的數(shù)據(jù)同樣涉及可接受(E100高于46體積％的常規(guī)燃料)至不可接受(E100低于46 體積％的常規(guī)燃料)的運轉(zhuǎn)性能范圍。圖5示出，當將異丁醇燃料共混至Effltltl大于或等于46體積％時，運轉(zhuǎn)性能缺點正與共混至大于或等于46體積％確定ElOO極限值的常規(guī)無丁醇燃料一樣低。所述數(shù)據(jù)還表明，確定的最小46體積％的極限值可能是過度限制性的， 因為顯然，Eff100低達40體積％左右的常規(guī)燃料和含丁醇燃料也表現(xiàn)出非常低的運轉(zhuǎn)性能缺點。
根據(jù)本發(fā)明，圖2和圖3還可用于計算包含丁醇和任選乙醇的新型汽油共混物的 TWD。所述方法將涉及將汽油與丁醇和任選的乙醇共混；測定所述汽油共混物的E200、T10, T50 和 T90 值，將 E200、T10、T50 和 T90 值輸入公式 a1T10+a2T50+a3T90+a4Et0H+Bu0H(a5-a6E200)中， 采用上述適當公式2a-d，來計算汽油共混物的LBDI，并且利用圖2使汽油共混物的LBDI值相關(guān)聯(lián)以計算汽油共混物的TWD。計算出的汽油共混物的TWD可用于預測燃料的冷啟動和暖機運轉(zhuǎn)性能。
作出圖2和圖3曲線圖的數(shù)據(jù)分別示于表I和表2中。TWD為至多約20的燃料被認為是能提供可接受的運轉(zhuǎn)性能特性。表I中的數(shù)據(jù)不準確地表明，燃料3、4、6、7、9、13和18的DI將提供可接受的運轉(zhuǎn)性能特性，但是它們的LBDI相反示出，它們的運轉(zhuǎn)性能特 性不可接受，或在一種情況下僅是難以確定的兩可情況。表2中的數(shù)據(jù)不準確地表明，燃料 3、4、6、7和18的E100將提供可接受的運轉(zhuǎn)性能特性，但是EfflOO相反示出，它們是不可接 受的，或在一種情況下僅是難以確定的兩可情況。表權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的丁醇汽油共混物的方法，包括(a)提供至少一種生物源丁醇異構(gòu)體；以及(b)將所述丁醇異構(gòu)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/蒸餾等級相對應的蒸氣壓；其中所述丁醇汽油共混物具有等于所述線性組合&1Τ1(ι+&2Τ5(ι+&3Τ9(ι+&4Ε ΟΗ+ΒιιΟΗ(&5-&6 Ε200)的低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值；其中T10為蒸餾10體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T50為蒸餾50體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T90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的體積百分比濃度；BuOH為所述丁醇汽油共混物中的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃度；Ε200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；所述具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值規(guī)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％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度下、以及在小于約35體積％的乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度下，ai、a2、a3、a4、a5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含所述至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的所述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(zhuǎn)性能測試量度的平均校正總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系；并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述丁醇汽油共混物包含至多約27體積％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體，并且其中所述丁醇汽油共混物的可再生組分為最大化的，同時保持良好的CS&W運轉(zhuǎn)性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述共混物包含至多約15體積％的乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體為異丁醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度小于所述共混物的約30體積％。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括共混足夠體積的輕質(zhì)烴以將LBDI值調(diào)節(jié)至低于 DI的所述最大極限值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中當所述乙醇濃度小于約10體積％時，-aj 為約 I. 5 ；_a2為約3 ;_a3為約I;并且 -a4 為約 2. 4。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中當所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度小于約20 體積％時，a5為約16 ;并且a6為約O. 3。
9.具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的丁醇汽油共混物，包含適宜量的共混于汽油中的至少一種生物源丁醇異構(gòu)體和任選的乙醇，其中所述丁醇汽油共混物具有與具體的ASTM D4814表I汽油蒸氣壓/蒸餾等級相對應的蒸氣壓；其中所述丁醇汽油共混物具有等于所述線性組合％Τ1(ι+&2Τ5(ι+&3Τ9(ι+&4Ε 0Η+Βιι0Η(&5-&6Ε200)的低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(LBDI)值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的規(guī)定的最大極限值；其中T10為蒸餾10體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T50為蒸餾50體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T90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的體積百分比濃度；BuOH為所述丁醇汽油共混物中的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃度；Ε200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；所述具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值規(guī)定于ASTM D 4814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％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度下、以及在小于約35體積％的乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度下，ai、a2、a3、a4、a5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含所述至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的所述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(zhuǎn)性能測試量度的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系；并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的丁醇汽油共混物，包含至多約27體積％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體，并且其中所述丁醇汽油共混物的可再生組分為最大化的，同時保持良好的CS&W運轉(zhuǎn)性能。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的丁醇汽油共混物，包含至多約15體積％的乙醇。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的丁醇汽油共混物，其中乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度小于約30體積％。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的丁醇汽油共混物，其中所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體為異丁醇。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的丁醇汽油共混物，還包含足夠體積的輕質(zhì)烴以將LBDI值調(diào)節(jié)至低于DI的所述最大極限值。
15.用于生產(chǎn)具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的丁醇汽油共混物的方法，包括(a)提供至少一種生物源丁醇異構(gòu)體；以及(b)將所述丁醇異構(gòu)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EN228汽油揮發(fā)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所述線性組合ElOO-BuOHOd1-I32EIOO)的Effltltl值， 所述值高于EN228表2中規(guī)定的該汽油類型的ElOO的最小極限值；其中BuOH為所述丁醇汽油共混物中的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃ElOO為在最高約100°C溫度下蒸餾的丁醇汽油共混物的體積百分比；并且在小于約20體積％的乙醇濃度下、在小于約30體積％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度下、以及在小于約35體積％的乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度下，K和b2系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含所述至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的丁醇汽油共混物的線性組合值與此類共混物的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系，并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括共混足夠體積的輕質(zhì)烴以將Effltltl值調(diào)節(jié)至高于ElOO的最小極限值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中當所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度小于約 20體積％時，bi為約2. 3 ;并且b2為約O. 034。
18.具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的丁醇汽油共混物，包含具體的EN228揮發(fā)性等級的汽油、至少一種生物源丁醇異構(gòu)體與任選乙醇的共混物，所述丁醇汽油共混物具有與具體的EN228表2汽油揮發(fā)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所述線性組合EIOO-BuOHO3i-Id2EIOO)的Effltltl值， 并且高于如EN228表2中規(guī)定的ElOO的最小極限值；其中BuOH為所述丁醇汽油共混物中的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃度；E100為在最高約100°C溫度下蒸餾的丁醇汽油共混物的體積百分比；并且在小于約.20體積％的乙醇濃度下、在小于約30體積％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度下、以及在小于約35體積％的乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度下，h和b2為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含所述至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的所述丁醇汽油共混物的線性組合值與此類共混物的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性的關(guān)系；并且其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約40。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的丁醇汽油共混物，其中當所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度小于約20體積％時，Id1為約2. 3 ;并且b2為約O. 034。
20.確定具有良好冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能的汽油共混物的方法，包括(a)將汽油與丁醇和任選的乙醇共混；(b)測定燃料變量E200、T10、T50和T90；(C)將所述燃料變量輸入公式aJ^+aJw+aJw+aJtOH+BuOHfes-aeEZOO)中以計算所述丁醇汽油共混物的LBDI ;以及(d)將所述LBDI與具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值進行比較；其中如果所述LBDI低于ASTM D 4814表I中規(guī)定的汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值，則所述丁醇汽油共混物具有良好的冷啟動和暖機(CS&W)運轉(zhuǎn)性能；其中T10為蒸餾10體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T50為蒸餾50體積％的丁醇汽油共混物的溫度；T90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的體積百分比濃度；BuOH為所述丁醇汽油共混物中的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的體積百分比濃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；在小于約20體積％的乙醇濃度下、在小于約30體積％的所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體濃度下、以及在小于約35體積％的乙醇與所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的總濃度下，ai、a2、a3、a4、a5和a6為系數(shù)，所述系數(shù)經(jīng)選定以提供包含所述至少一種丁醇異構(gòu)體和任選乙醇的所述丁醇汽油共混物的線性組合值與此類共混物的平均校正測量的總加權(quán)缺點的對數(shù)之間的基本線性關(guān)系。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述丁醇汽油共混物的總加權(quán)缺點小于約15。
22.
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在共混所述汽油、所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體和任選的乙醇以形成所述丁醇汽油共混物之前，測定所述低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù) (LBDI)。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在共混所述汽油、所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體和任選的乙醇以形成所述丁醇汽油共混物之后，測定所述低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù) (LBDI);并且任選地，調(diào)節(jié)所述汽油的量，所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的量，所述乙醇， 或它們的任何組合，使得所述LBDI具有等于所述線性組合&1Τ1(ι+&2Τ5(ι+&3Τ9(ι+&4Ε ΟΗ+ΒιιΟΗ(& 5-a6E200)的值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在共混所述汽油、所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體和任選的乙醇以形成所述丁醇汽油共混物期間，測定所述低丁醇運轉(zhuǎn)性能指數(shù) (LBDI);并且任選地，調(diào)節(jié)所述汽油的量，所述至少一種生物源丁醇異構(gòu)體的量，所述乙醇， 或它們的任何組合，使得所述LBDI具有等于所述線性組合&1Τ1(ι+&2Τ5(ι+&3Τ9(ι+&4Ε ΟΗ+ΒιιΟΗ(& 5-a6E200)的值，所述值低于具體汽油類別的運轉(zhuǎn)性能指數(shù)(DI)的最大極限值。
全文摘要
本發(fā)明公開了汽油共混物以及生產(chǎn)汽油共混物的方法，所述共混物包含低濃度的丁醇異構(gòu)體并且具有良好的冷啟動和暖機運轉(zhuǎn)性能特性。
文檔編號C10L1/06GK102939362SQ201180029115
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者J.J.鮑斯蒂安, L.R.烏爾夫 申請人:布特馬斯先進生物燃料有限責任公司