專(zhuān)利名稱(chēng)：利用高鏈烷烴餾出燃料的柴油機(jī)噴射器結(jié)垢改善的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體地涉及適用于具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)的燃料組合物；并且更具體地涉及這些組合物中的高鏈燒烴(highly paraffinic)懼出組分的用途。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，消費(fèi)需求和立法要求已促進(jìn)柴油機(jī)技術(shù)進(jìn)步，導(dǎo)致能量效率和性能上的改善；以及排放水平的降低。這些進(jìn)步很大程度上是通過(guò)燃料在燃燒之前的細(xì)碎霧化實(shí)現(xiàn)的燃燒過(guò)程改善的結(jié)果。這種霧化典型地通過(guò)以下實(shí)現(xiàn)使用高壓燃料噴射系統(tǒng)和高度復(fù)雜的電子噴射器-通常相對(duì)于之前采用的那些具有噴射器孔的數(shù)目增多以及尺寸減小。
然而，關(guān)鍵地，在這些新的噴射器系統(tǒng)中，噴射器結(jié)垢或結(jié)焦的負(fù)面影響變得更顯著得多。當(dāng)沉積物在噴射器的內(nèi)部通道或表面中出現(xiàn)或者甚至可能在燃料輸送系統(tǒng)的其他部件中形成時(shí)發(fā)生結(jié)垢。這些沉積物隨著燃料的降解而增多，并且典型地呈現(xiàn)含碳焦炭狀殘?jiān)蛘衬z狀殘?jiān)男问?。這種阻塞或結(jié)垢導(dǎo)致更低的有效燃料傳遞和在燃燒之前與空氣的較差混合。這在具有非常小的孔的噴射器中進(jìn)一步惡化-其中沉積物對(duì)性能具有顯著影響的閾值尺寸大大減小。此外，在噴射器本體內(nèi)，活動(dòng)部件之間可能存在非常小的間隙；其中沉積物形成的影響可能導(dǎo)致噴射器粘住，尤其是在打開(kāi)位置。作為這些作用的結(jié)果，已經(jīng)知曉噴射器結(jié)垢導(dǎo)致多種問(wèn)題，如功率損耗、增高的排放水平和降低的燃料經(jīng)濟(jì)性。如之前討論的，高壓燃料噴射系統(tǒng)也是與這種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的最近性能改善的核心。在共軌系統(tǒng)中，例如，在被輸送至噴射器之前，燃料在高壓下儲(chǔ)存在中央蓄壓器軌中。然后任何未使用的受熱燃料返回到燃料箱，在那里然后它將按需要被引入回到蓄壓器軌中。經(jīng)由這個(gè)路線返回到燃料箱的燃料經(jīng)過(guò)測(cè)量具有超過(guò)100°c的溫度。在噴射器嘴處，燃料壓力通常超過(guò)1000巴；并且可以超過(guò)2000巴。此外，因?yàn)槿剂贤ㄟ^(guò)噴射器體自身循環(huán)，所以由于通過(guò)噴射器體從燃燒室傳導(dǎo)的熱導(dǎo)致它被進(jìn)一步加熱。在噴射器的噴嘴處燃料的溫度可以高達(dá)250-350°C。這些燃料輸送系統(tǒng)內(nèi)部的高壓也可能導(dǎo)致在燃料上產(chǎn)生另外的壓力源。因?yàn)樵诩馊肟诠战歉浇母咚賴娮炝髦谐霈F(xiàn)的極低靜壓力，所以在燃料中可能形成空化氣泡。拐角越尖并且速度越高，空化越可能出現(xiàn)。共軌柴油噴射器中空化氣泡的形成被良好記載。通常，這集中于對(duì)于機(jī)械損傷或?qū)娚淦餍阅艿挠绊懙臐撛诳赡?；然而，空化氣泡的?nèi)爆由于在這個(gè)事件過(guò)程中產(chǎn)生的格外高的壓力和溫度導(dǎo)致也必定對(duì)燃料的穩(wěn)定性具有影響。因此，共軌柴油機(jī)中的柴油燃料承受 超過(guò)1000巴的壓力；和 在噴射事件之前高達(dá)100°C的溫度并且可以被再循環(huán)回到燃料系統(tǒng)內(nèi)，從而增加燃料暴露于這些條件的時(shí)間。在通過(guò)噴射器嘴的過(guò)程中它可能進(jìn)一步經(jīng)歷空化，這可能潛在地引起燃料中的不穩(wěn)定。柴油機(jī)燃料越被加熱，它們變得越不穩(wěn)定，尤其是如果它們?cè)趬毫ο卤患訜?。因此，相?duì)于在較老技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)中所觀察到的情況，具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)通常展現(xiàn)出增加的燃料分解并且因此增加的噴射器結(jié)垢。
雖然作為這些因素的結(jié)果的噴射器結(jié)垢在任何類(lèi)型的柴油燃料情況下都可能出現(xiàn)，但是一些燃料可能特別易于具有此問(wèn)題。例如，已發(fā)現(xiàn)含有生物柴油的燃料展現(xiàn)出增加的噴射器結(jié)垢。含有金屬物種的柴油燃料也會(huì)經(jīng)歷增加的沉積物形成。金屬物種可以是在添加劑組合物中故意加入到燃料中的，或者可以作為污染物物種存在。特別是過(guò)渡金屬導(dǎo)致增加的沉積物，尤其是銅和鋅物種。結(jié)合有高壓燃料噴射系統(tǒng)和通常也是更復(fù)雜的噴射器嘴設(shè)計(jì)的現(xiàn)代柴油機(jī)因此比利用較老柴油技術(shù)的柴油機(jī)對(duì)于噴射器結(jié)垢問(wèn)題更敏感；并且首先更可能經(jīng)歷顯著的噴射器結(jié)垢。通常，這些問(wèn)題通過(guò)在燃料組合物中使用專(zhuān)門(mén)的去垢添加劑解決。例如，PCT專(zhuān)利申請(qǐng)W02009/040586公開(kāi)了在柴油燃料中使用至少120ppm的含氮去垢添加劑以便通過(guò)減少噴射器結(jié)垢來(lái)改善柴油機(jī)中的高壓燃料系統(tǒng)的性能。然而，添加劑的使用對(duì)于燃料制劑涉及增加成本，并且對(duì)燃料性能或行為的其他方面也可能具有伴生的有害作用。PCT專(zhuān)利申請(qǐng)W02003/091364公開(kāi)了在柴油混合物中使用費(fèi)-托法(Fischer-Tropsch)衍生餾出物或瓦斯油燃料以便減少由于燃燒相關(guān)沉積物導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)垢。這個(gè)申請(qǐng)公開(kāi)對(duì)于在燃料中結(jié)合FT-衍生餾出物的結(jié)垢相關(guān)行為益處，其集中在燃燒相關(guān)的燃料效果。通常觀察到間接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)垢(甚至具體的噴射器結(jié)垢)與燃料的燃燒性質(zhì)相關(guān)。該申請(qǐng)中提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析表明，為了將燃料混合物的相對(duì)結(jié)垢行為降低至50% (即原油衍生和FT衍生的混合物組分的結(jié)垢行為之間的中間值)，需要顯著超過(guò)60體積％ (約70體積％)的FT衍生柴油的量。預(yù)期這樣的混合物具有顯著小于O. 790g. cm-3的密度，使得它不大可用作商業(yè)燃料(其中典型的商業(yè)規(guī)格需要
O.80g. cm—3 (在 15°C )或者甚至 O. 81g. cm—3 (在 15°C )的最小密度)。然而，本發(fā)明的發(fā)明人已確定，在高壓直接噴射柴油機(jī)的情況下，適量的高鏈烷烴懼出燃料(highly paraffinic distillate fuel)令人驚異地可以用來(lái)在減少噴射器結(jié)垢方面提供顯著改善的性能，同時(shí)依靠其較高的密度仍然提供商業(yè)上有用的混合物。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了柴油機(jī)燃料組合物中的高鏈烷烴餾出燃料用于在具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)中燃燒時(shí)減少噴射器嘴沉積物的形成的用途，其中所述餾出燃料具有低于O. I重量％的芳烴含量(aromatics content)、低于IOppm的硫含量和至少70重量％的鏈烷烴含量，使得所述柴油機(jī)燃料組合物具有70%以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于O. 815g. cm-3(在15。。)的密度。高鏈烷烴餾出燃料可以衍生自費(fèi)-托法、或可以是氫化可再生油(HRO)或這二者的組合。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了柴油機(jī)燃料組合物中的高鏈烷烴餾出燃料在具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)中的用途，其中所述餾出燃料具有低于0.1重量％的芳烴含量、低于IOppm的硫含量和至少70重量％的鏈烷烴含量，并且用于減少噴射器嘴沉積物的形成的目的以使所述柴油機(jī)燃料組合物具有60%以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于O. 80g.cm_3(在15°C )的密度。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了柴油機(jī)燃料組合物中的高鏈烷烴餾出燃料在具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)中的用途，其中所述餾出燃料具有低于0.1重量％的芳烴含量、低于IOppm的硫含量和至少70重量％的鏈烷烴含量，并且用于減少噴射器嘴沉積物的形成的目的，使得所述柴油機(jī)燃料組合物具有50%以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于O. 79g.cm_3(在15°C )的密度。所述高鏈烷烴餾出燃料可以具有大于70的十六烷值。所述柴油機(jī)燃料組合物還可以包含石油衍生餾出燃料、生物衍生燃料或這二者的組合。所述柴油機(jī)燃料組合物可以具有30%的最小相對(duì)結(jié)垢行為。所述柴油機(jī)可以是共軌柴油機(jī)。所述燃料噴射系統(tǒng)可以具有一個(gè)或多個(gè)噴射器嘴。所述一個(gè)或多個(gè)噴射器嘴可以具有一個(gè)或多個(gè)孔，所述孔各自具有200 μ m的最
大當(dāng)量直徑。所述一個(gè)或多個(gè)孔各自可以具有150 μ m的最大當(dāng)量直徑。發(fā)明詳述本發(fā)明中使用的柴油機(jī)燃料組合物將包含衍生自不同來(lái)源的至少兩種中間餾出組分。這樣的餾出燃料通常在110°C至500°C，例如150°C至400°C的范圍內(nèi)沸騰。 合適的混合物組分柴油機(jī)燃料組合物包含以下各項(xiàng)的混合物 高鏈烷烴餾出燃料和以下各項(xiàng)中的至少一種
石油衍生的常壓餾出物或真空餾出物、裂化瓦斯油，或以任意比例的直餾餾分和煉油廠流如熱和/或催化裂解和加氫裂解餾出物的混合物； 可再生燃料例如，但不限于，生物燃料組合物或生物柴油組合物。可再生燃料混合料可以包含第一代生物柴油。第一代生物柴油典型地含有，例如，通過(guò)在催化劑存在下與醇(通常是一元醇)反應(yīng)獲得的植物油、動(dòng)物脂肪和用過(guò)的烹調(diào)脂的酯。高鏈烷烴餾出燃料可以是 費(fèi)-托法衍生燃料，如描述為GTL(氣體至液體)燃料、CTL(煤至液體)燃料、OTL (含油砂至液體)和BTL (生物質(zhì)至液體)的那些燃料，和/或 適于用作餾出燃料的可再生氫化植物油(HVO)。高鏈烷烴餾出燃料的特征在于具有 至少70重量％的鏈烷烴含量 低于O. I重量％的芳烴含量 低于IOppm的硫含量它可以還具有大于70的十六烷值。工業(yè)上使用FT法將衍生自煤、天然氣、生物質(zhì)或重油流的合成氣轉(zhuǎn)化成范圍為從甲烷至具有高于1400的分子量的物種的烴。雖然主要產(chǎn)物是直鏈鏈烷烴材料，但是其他物種如支鏈鏈烷烴、烯烴和氧化組分形成產(chǎn)品方案的一部分。精確的產(chǎn)品方案依賴于反應(yīng)器構(gòu)造、操作條件和所采用的催化劑，如從例如 Catal. Rev.-Sci. Eng.，23 (I & 2)，265-278 (1981)很明顯的。用于制備較重?zé)N的優(yōu)選反應(yīng)器是於漿床或管式固定床反應(yīng)器，同時(shí)操作條件優(yōu)選在160C-280C，在一些情況下210260C的范圍內(nèi)，以及18-50巴，在一些情況下20-30巴。
催化劑中的優(yōu)選活性金屬包括鐵、釕或鈷。雖然每種催化劑將給出其自身獨(dú)特的產(chǎn)品方案，但是在所有的情況下，產(chǎn)品方案含有一些需要進(jìn)一步提升為可用產(chǎn)品的蠟狀、高(級(jí))鏈烷烴物質(zhì)。FT產(chǎn)品可以轉(zhuǎn)化為系列最終產(chǎn)物，如中間餾出物、汽油、溶劑、潤(rùn)滑油類(lèi)等。這樣的轉(zhuǎn)化，其通常由一系列過(guò)程如加氫裂化、加氫處理和蒸餾組成，可以稱(chēng)為FT整理過(guò)程。本發(fā)明的FT整理過(guò)程使用由衍生自FT法的C5和高級(jí)烴組成的進(jìn)料流。該進(jìn)料分為至少兩個(gè)單獨(dú)的餾分，較重餾分和至少一個(gè)較輕餾分。較重餾分，也稱(chēng)為蠟，含有大量的在高于標(biāo)準(zhǔn)柴油(溫 度)范圍下沸騰的烴物質(zhì)。如果我們認(rèn)為典型柴油沸騰范圍為160-370C，則這意味著需要將所有比370C更重的物質(zhì)借助于通常稱(chēng)為加氫處理，例如，力口氫裂化的催化過(guò)程轉(zhuǎn)化為較輕的物質(zhì)。用于此步驟的催化劑是雙功能型催化劑；即它們含有對(duì)于裂解和對(duì)于氫化有活性 的部位。對(duì)于氫化有活性的催化金屬包括第VIII族貴金屬，如鉬或鈀，或者硫化的第VIII族賤金屬(base metal),例如鎳、鈷,其可以包括或可以不包括硫化的第VI族金屬，例如 鑰。用于這些金屬的載體可以是任何高熔點(diǎn)氧化物，如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、氧化釩和其他第III族、第IV族、第VA族和第VI族氧化物，單獨(dú)地或與其他高熔點(diǎn)氧化物組合。備選地，載體可以部分地或完全地由沸石組成。用于加氫裂化的工藝條件可以在寬范圍內(nèi)變化，并且通常在大量實(shí)驗(yàn)之后費(fèi)力地進(jìn)行選擇以優(yōu)化中間餾出物的收率。用于加氫裂化的工藝條件
—條件寬的范圍優(yōu)選的范圍
溫度，V丨 50-450340-400
壓力，巴(barg)10-20030-80氫氣流速，
,,100-2000800-1600
m3n/m3進(jìn)料
>370°C材料的轉(zhuǎn)化率，
30-8050-70
_質(zhì)量％___氫化可再生油(HRO)是指通過(guò)任意合適的植物或動(dòng)物衍生油的化學(xué)重整生產(chǎn)的可再生餾出燃料(或綠色或可再生柴油)?；瘜W(xué)地，它必需伴有油的催化氫化，其中將甘油三酯部分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烷烴。(甘油三酯的甘油鏈也將被氫化為相應(yīng)的烷烴)。該過(guò)程從油去除氧化物；并且產(chǎn)物是與GTL柴油化學(xué)上等同有效的澄清且無(wú)色的鏈烷烴。柴油組合物可以含有以上柴油組分的任意或全部的混合物。本發(fā)明的柴油組合物還可以包含一種或多種添加劑，如在柴油中通常發(fā)現(xiàn)的那些。這些包括，例如，抗氧化劑、分散劑、去污劑、臘防沉降劑(wax anti-setting agent)、低溫流動(dòng)性改進(jìn)劑、十六烷值增進(jìn)劑、去霧劑、穩(wěn)定劑、破乳劑、消泡劑、防腐劑、潤(rùn)滑性改進(jìn)齊U、染料、標(biāo)記物、燃燒促進(jìn)劑、金屬鈍化劑、除臭劑、減阻劑和導(dǎo)電性改進(jìn)劑。尤其是，本發(fā)明的組合物還可以包含一種或多種已知的改善具有高壓燃料系統(tǒng)的柴油機(jī)的性能的添加劑。
本發(fā)明可應(yīng)用于具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的用于重型載重車(chē)和客車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)。它對(duì)于其中噴射器嘴具有一個(gè)或多個(gè)直徑小于200 μ m、或者更具體地小于150 μ m的孔的高壓燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)有特別的應(yīng)用。(這與其中相當(dāng)?shù)臉休S型孔的直徑為至少大約750 μ m尺寸的間接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的老技術(shù)相反)。噴射器結(jié)垢的測(cè)量歷史上，在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的過(guò)程中未原位測(cè)量較老技術(shù)柴油機(jī)中的噴射器嘴結(jié)垢。例如，用于間接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CEC F-23-01PeugeotXUD-9噴射器結(jié)垢測(cè)試通過(guò)在將噴嘴從發(fā)動(dòng)機(jī)取出之后進(jìn)行的氣流測(cè)試來(lái)確定噴射器嘴阻塞的程度。目前對(duì)于高壓燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)如共軌柴油機(jī)，作為噴射器結(jié)垢的結(jié)果的性能劣化可以以多種方式確定，例如 通過(guò)在受控發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試中的功率輸出的測(cè)量-其中之后將功率損失歸因于噴射器結(jié)垢； 通過(guò)在受控發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試中經(jīng)過(guò)噴射器的燃料流動(dòng)的直接測(cè)量-其中之后將流動(dòng)損失歸因于噴射器結(jié)垢。典型地，更容易測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出參數(shù)，而用于燃料流動(dòng)測(cè)量所需的設(shè)備不總是可獲得的，或者不足夠精確。前一種情況下的機(jī)制是隨著噴射器孔由于沉積物而變得更小，所以燃料流動(dòng)降低并且因此發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出也降低。然而，通常，當(dāng)需要在精確水平下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，功率測(cè)量結(jié)果由于可以導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率上的輕微變化的其他變量而顯示一些分散(度)。因此，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)燃料流速是用于噴射器結(jié)垢測(cè)量的更)可靠參數(shù)，具有更小的分散(度)。準(zhǔn)確且可靠的燃料流速測(cè)量需要復(fù)雜的儀器和細(xì)致的運(yùn)用，如應(yīng)用于這些測(cè)試。燃料流動(dòng)依賴于軌道壓力、噴射持續(xù)時(shí)間(脈沖長(zhǎng)度)、燃料溫度以及噴射器嘴孔的尺寸和形狀。如果在整個(gè)測(cè)試的運(yùn)行時(shí)間上軌道壓力、噴射持續(xù)時(shí)間和燃料溫度保持恒定，則燃料流動(dòng)上的任何減少可以直接歸因于噴射器嘴孔由于沉積物導(dǎo)致的變窄。本發(fā)明的發(fā)明人使用用于評(píng)價(jià)噴射器嘴結(jié)垢的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)共軌柴油機(jī)測(cè)試(稱(chēng)為CEC F-98-08DW10測(cè)試)的改進(jìn)版來(lái)評(píng)價(jià)要考察的燃料混合物的相對(duì)性能。對(duì)該方法所做的修改集中于使用改進(jìn)的測(cè)試循環(huán)和不同的發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型。此外，直接測(cè)量燃料流速(而不是從發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出推斷)，并且不使用鋅鹽以模擬高結(jié)垢燃料。在實(shí)施例中詳細(xì)描述了改進(jìn)的測(cè)試條件。對(duì)于燃料混合物的相對(duì)噴射器結(jié)垢行為的量化相對(duì)結(jié)垢行為的含義是定量地描述混合物相對(duì)于構(gòu)成它的組分的結(jié)垢行為的噴射器結(jié)垢行為的一種方式。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它將任意混合物的結(jié)垢行為表示為混合物組分的結(jié)垢行為之間的差異的百分?jǐn)?shù)。這樣，預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于不同發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型確定的或使用不同測(cè)試方法確定的結(jié)垢行為的定量比較。代數(shù)學(xué)上，對(duì)于二元體系這可以表示為
相對(duì)結(jié)垢行為(%) = F'丁 —Fr XlOOf
\FX-FY\其中
燃料組分X展現(xiàn)出最差情形的結(jié)垢行為Fx(通過(guò)定義，設(shè)定為100% )；燃料組分Y展現(xiàn)出最好情形的結(jié)垢行為Fy(通過(guò)定義，設(shè)定為0% )；并且燃料混合物XY展現(xiàn)出結(jié)垢行為Fx^因此任意XY混合物的相對(duì)結(jié)垢行為表示為I Fx-Fy I的百分?jǐn)?shù)。假設(shè)混合物的結(jié)垢行為可以內(nèi)插在單個(gè)組分的結(jié)垢行為之間，則預(yù)期結(jié)垢行為的范圍表示為O至100%的百分?jǐn)?shù)值。例如，在示例性二元系統(tǒng)中，其中內(nèi)插是線性的，則在混合物包含大約50%的每個(gè)組分的情況下，將預(yù)期看到50%的相對(duì)結(jié)垢行為。在相對(duì)結(jié)垢行 為與相對(duì)組成不顯著一致的情況下，混合物在結(jié)垢行為方面的響應(yīng)明顯不是線性的；并且顯著的協(xié)同或?qū)剐詸C(jī)制變得明顯。由于這種定量是相對(duì)于單個(gè)混合物組分的行為的，所以絕對(duì)值不是關(guān)鍵的。因此任何合適方法如本申請(qǐng)中描述的方法或者本領(lǐng)域已知的其他方法足以用于表征混合物樣品的結(jié)垢行為的目的。在需要的情況下，結(jié)垢行為值或指數(shù)應(yīng)當(dāng)初始地相對(duì)于起始或未結(jié)垢情況進(jìn)行表示或者通過(guò)其歸一化。高壓燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中的GTL-原油衍生柴油混合物的噴射器結(jié)垢行為在每個(gè)實(shí)施例中，在低于65體積％的GTL柴油的添加水平下觀察對(duì)噴射器結(jié)垢行為的顯著效果。關(guān)鍵地，這種效果表明在大于O. 79g. cm-3的燃料混合物密度下，大約30至70%的相對(duì)結(jié)垢行為的減少。即使在大于O. 81g. cm—3的燃料混合物密度(相當(dāng)于約30體積％的GTL含量)下，這種效果仍是顯著的，具有30 %至幾乎50 %的相對(duì)結(jié)垢行為的減少。在大于O. 82g. cm-3的燃料混合物密度(相當(dāng)于約15體積％的GTL含量)，這種效果保持為顯著的，具有幾乎30 %的相對(duì)結(jié)垢行為的減少。這種效果是高度非線性的，并且看起來(lái)表明在10至60體積％范圍內(nèi)的濃度下，混合物中的GTL柴油與原油衍生柴油對(duì)噴射器結(jié)垢的強(qiáng)協(xié)同效果。這種效果在燃料混合物密度超過(guò)O. 79g. cm_3的情況下，更優(yōu)選在它超過(guò)O. 80g. cm_3的情況下，并且最優(yōu)選在它超過(guò)
O.81g. cm-3的情況下，具有顯著的商業(yè)價(jià)值。這后兩個(gè)閾值在不同領(lǐng)域的商業(yè)柴油燃料規(guī)
格中建立。不希望受理論限制，本發(fā)明的發(fā)明人推測(cè)，對(duì)于噴射器結(jié)垢，特別是對(duì)于具有小噴射器孔尺寸(直徑小于200 μ m)的高壓燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的這種額外的高度協(xié)同效果是由于GTL柴油一些性質(zhì)導(dǎo)致的，所述這些性質(zhì)與燃燒不相關(guān)，而是涉及在壓力下針對(duì)作為在燃燒之前在燃料傳送系統(tǒng)中分解的結(jié)果的沉積物形成的增加的穩(wěn)定性。已知的是，壓力可以顯著影響化學(xué)動(dòng)力學(xué)；并且可以合理預(yù)期，在高壓直接噴射系統(tǒng)中燃料在一定高壓下暴露延長(zhǎng)的期間通常導(dǎo)致顯著促進(jìn)沉積物形成的一些相關(guān)分解。當(dāng)這與新技術(shù)的直接噴射噴射器嘴的減小孔直徑結(jié)合時(shí)，表現(xiàn)為噴射器結(jié)垢的這種機(jī)制的增高靈敏度變得明顯。從現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩者非常清楚，對(duì)于其中噴射器孔尺寸更大的間接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)未觀察到這種靈敏度；并且在燃燒之前燃料沒(méi)有經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的高壓。已知的是，當(dāng)與原油衍生的柴油比較時(shí)，GTL柴油表現(xiàn)出一些增加的熱穩(wěn)定性。然而，這通常在溫度顯著地超過(guò)在燃燒之前在高壓燃料輸送系統(tǒng)中觀察到的溫度下是明顯的。這里相當(dāng)令人感興趣的是，壓力可以在結(jié)垢機(jī)制中發(fā)揮的明顯作用；以及此外的當(dāng)以相對(duì)較低水平與原油衍生的柴油混合時(shí)，GTL柴油對(duì)這種機(jī)制可以具有這樣強(qiáng)的非線性效果的觀察結(jié)果。
現(xiàn)在將參考以下非限制性實(shí)施例描述本發(fā)明。實(shí)施例I在新式客車(chē)共軌渦輪柴油機(jī)上進(jìn)行這里描述的共軌柴油噴射器嘴結(jié)垢測(cè)試。表I :裝置和條件的測(cè)試說(shuō)明
發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型具有新式高壓共軌直接噴射燃料系統(tǒng)的四缸、Γ 2.2升梅賽德斯奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)--
權(quán)利要求
1.柴油機(jī)燃料組合物中的高鏈烷烴餾出燃料用于在具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)中燃燒時(shí)減少噴射器嘴沉積物的形成的用途，其中所述餾出燃料具有低于O. I重量％的芳烴含量、低于IOppm的硫含量和至少70重量％的鏈烷烴含量，使得所述柴油機(jī)燃料組合物具有70%以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于O. 815g. cm_3(在15°C )的密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述柴油機(jī)燃料組合物具有60%以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于O. 80g. cm_3 (在15°C )的密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述柴油機(jī)燃料組合物具有50%以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于O. 79g. cm_3(在15°C )的密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述高鏈烷烴餾出燃料衍生自費(fèi)-托法、氫化可再生油(HRO)或這二者的組合。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述高鏈烷烴餾出燃料具有大于70的十六烷值。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述柴油機(jī)燃料組合物包含石油衍生餾出燃料、生物衍生燃料或這二者的組合。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述柴油機(jī)燃料組合物具有30 %的最小相對(duì)結(jié)垢行為。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述柴油機(jī)是共軌柴油機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中所述高壓燃料噴射系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)噴射器嘴，所述噴射器嘴各自具有一個(gè)或多個(gè)最大當(dāng)量直徑為200 μ m的孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高鏈烷烴餾出燃料的用途，其中每一個(gè)所述孔具有150μ m的最大當(dāng)量直徑。
全文摘要
本發(fā)明提供柴油機(jī)燃料組合物中的高鏈烷烴餾出燃料用于在具有高壓燃料噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)中燃燒時(shí)減少噴射器嘴沉積物的形成的用途，其中所述餾出燃料具有低于0.1重量％的芳烴含量、低于10ppm的硫含量和至少70重量％的鏈烷烴含量，使得所述柴油機(jī)燃料組合物具有70％以下的相對(duì)結(jié)垢行為和大于0.815g.cm-3(在15℃)的密度。
文檔編號(hào)C10L1/08GK102947426SQ201180030122
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者保羅·沃納·沙伯格, 阿德里安·詹姆斯·韋拉爾斯 申請(qǐng)人:薩索爾技術(shù)(控股)有限公司