燃料或燃料添加剂组合物及其制备和使用的方法

文档序号:5103854阅读:287来源:国知局

专利名称::燃料或燃料添加剂组合物及其制备和使用的方法燃料或燃料添加剂组合物及其制备和使用的方法相关申请的交叉引用本申请要求2006年11月8日提交的名为"用作燃料或燃料添加剂的配方,,的美国临时专利申请No.60/864,928和2007年6月18日提交的名为"用作燃料或燃料添加剂的配方,,的美国临时专利申请No.60/944,576的权益,它们经此引用并入本文。领域所公开的实施方案涉及能用作常规化石基燃料替代品的燃料。其也可用作常规化石基燃料的添加剂,或代用燃料。背景已经开发出多种配方作为替代常规化石基燃料的代用燃料。加拿大专利1340871中公开了此类燃料的一个实例,其中将醇与醚和润滑剂如矿物油或植物油,如蓖麻油混合。也已经开发出用作将可再生碳源(如醇)与化石燃料组合的代用燃料的配方。加拿大专利2513001中公开了此类燃料的一个实例,其中将醇与石脑油和脂族酯混合。类似地,美国专利No.4,300,912公开了包含石脑油(20-60%)、曱醇(10-40%)、丁醇(20-40%)和胶体稳定剂的合成燃料配方,其通过将该配方在反应器中加热至300T随后使所得蒸气通过水冷式冷凝器并将液体燃料收集在储罐中而制成。美国专利No.5,575,822公开了多种燃料和燃料添加剂。该燃料的范围从二组分配方如10至大约42%碎(优选芋烯)和大约1至大约90。/。石脑油化合物,到更复杂的配方如10至大约16w/w。/。竽烯,大约19w/w。/。至大约45w/wO/。闪点为7"C至大约24X:的脂族烃、最优选VarnishMakersandPainters(VM&P)石脑油,大约20w/w。/o至大约40w/w。/。醇、最优选曱醇,大约9w/w。/。至大约36w/w。/。表面活性剂、最优选乙二醇醚EB,且优选的燃料包含大约11.4w/w。/。宇烯、大约40.7w/w%VM&P石脑油、大约15.5w/w。/。乙二醇醚EB、大约22w/w%曱醇和大约10.6w/w。/。蓖麻油。此类配方要求显著的燃料输送系统改良。使用曱醇的配方使常规燃料管线和密封件,如O形环降低品质。此外,甲醇是腐蚀性的,且蓖麻油在与甲醇混合时在燃料喷射器与汽化器中形成沉积物,这降低部件的使用寿命并造成不适当的维修费用。此外,VM&P石脑油的相对高的闪点造成差的冷启动。Whitworth的美国专利No.4,818,250和4,915,707描述了提纯宇烯用作燃料或燃料添加剂的方法。该方法包括蒸馏含宇烯的油,接着除去水。提出经蒸馏的竽烯与氧化抑制剂如对^^胺混合在以至多20体积%的量加入时作为汽油增量剂(gasolineextender)。遗憾地,在测力计中于动力负荷下的实际测试中,向无铅87辛烷值汽油中加入20%苧烯导致严重的提前点火,il^其作为汽油增量剂的实际价值造成严重问题。在美国专利No.5,186,722中公开了萜类化合物基燃料。公开了非常宽范围的辟烯、辟类化合物及其衍生物,包括竽烯、薄荷醇、里哪醇、辟品烯、莰烯和蒈烯。通过裂化/还原法或通过辐射制备该燃料。宇烯表现出通过该方法产生84%的l-曱基-4-(l-曱基乙基)苯。尽管该燃料优于Whitworth的燃料,但生产成^4目对高。Barton与同事研究了桉叶油作为燃料添加剂。Barton和Knight(1997,ChemistryinAustralia64(1):4國6确定了商业溶剂,且Barton和Tjandra(1988,Fluidphaseeqilibria44:117-123,1989,燃料68:11-17)确定了稳定化石油/乙醇混合燃料作为桉油素(来自桉叶油)潜在用途。其在包含极性和非极性组分(例如石油和乙醇)的混合燃料中充当共溶剂,由此防止相分离。桉油素是桉叶油的主要成分,占该油的大约80%。在其它研究中,使用桉叶油作为燃料。关于直馏(straight)桉叶油,性能非常好,只是存在启动冷发动机的问题,这可以通过添加20至30%醇或汽油来轻易地克月艮。已经将各种植物油添加到燃料配方中以提高润滑值。例如,美国专利No.5,730,029公开了在二冲程燃料中使用花生油,和具有高油酸含量(80%)的其它油。高润滑值与高闪点的结合允许在高发动机温度下润滑。该油的阻燃特征有助于提高功率。美国专利No.5,743,923公开了与醇和石油分馏馏出物一起使用花生油。美国专利申请系列号10/506963公开了一种燃料添加剂,其是包括充当表面活性剂的所选乙氧基化烷基酚、脂肪酸酰胺、石脑油和油酸的乳化组合物。优选的组合物包括按体积计的一份聚氧乙烯-壬基苯酚、两份椰油酸二乙醇酰胺、两份重石脑油和一份油酸。该发明还扩展到包括该组合物的烃类燃料。尽管如上所述,但尚未提供在不改变硬件或软件的情况下在马力和BTU输出方面有利地与现有燃料相匹敌的用在火花点燃式发动机(二冲程、四冲程和喷气式发动机)中的组合物。目的U服现有技术的缺陷。概述某些公开的实施方案涉及用作燃料或燃料添加剂的组合物。例如,特定公开的实施方案涉及提供在不改变硬件或软件的情况下用在火花点燃式发动机(二冲程和四沖程发动机)中的在马力与转矩方面有利地与现有燃料相匹敌的代用燃料与燃料添加剂的组合物。通过选择具体组分并将它们以规定的比率混合,所得组合物无论单独使用还是用作汽油添加剂在燃烧时降低了有害排放,同时增加气态氧的排放。此外,通过选择具体组分,提供了含有至多大约56%的生物衍生组分(其都是易于再生的)的生物燃料或燃料添加剂。最后,其余大约44%可以在最低精制程度下制备。在一个实施方案中,该组合物包含中闪点至低闪点石脑油;至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团(-OH)的比率的醇;至少一种润滑油;和至少一种含氧天然芳族化合物,其中该含氧天然芳族化合物(i)具有大约60'C至大约160。C的闪点;(ii)具有至少一个含氧官能团;且(iii)可溶于该组合物。一方面,该组合物包含大约44%至大约71%v/v的中闪点至低闪点石脑油、大约10%至大约34%v/v醇、大约0.5°/。至大约5%¥"润滑油、和大约0.3%至17%v/v的含氧天然芳族化合物。另一方面,该至少一种醇选自曱醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇及其组合。另一方面,该至少一种醇是(i)曱醇或乙醇或曱醇与乙醇的组合的其中之一;或(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的其中之一。另一方面,该含氧天然芳族化合物选自7jc杨酸曱酯、肉桂醛、水杨酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。另一方面,该含氧天然芳族化合物是7jC杨酸曱酯。另一方面,该润滑油是高闪点、高润滑性油。另一方面,该高闪点、高润滑性油4_花生油。另一方面,该醇是曱醇。另一方面,该醇是乙醇。另一方面,该组合物包含大约44%至大约71%v/v的中闪点至低闪点石脑油、大约35%至大约40%v/v丁醇或异丙醇或其混合物、大约0.5%至大约5%v/v润滑油、和大约0.3%至17%v/v的含氧天然芳族化合物。在另一实施方案中,提供了用作燃料或燃料添加剂的组合物,其包含闪点为大约-22*c至大约-50x:并包含短链烷烃、石蜡和环烷烃中的至少一种的石油馏出物;至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇;至少一种润滑油;和至少一种含氧天然芳族化合物,其中该含氧天然芳族化合物(i)具有大约60匸至大约160"C的闪点,(ii)具有至少一个含氧官能团,且(iii)可溶于该纟且合物。一方面,该纟且合物包含大约44%至大约71%v/v石油镏出物;大约10。/。至大约34。/ov/v醇,其中该醇是(i)曱醇或乙醇或曱醇与乙醇的组合的其中之一;或(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的其中之一;大约0.5%至大约5%v/v润滑油;和大约0.3%至17%¥"的7^酸甲酯、肉桂醛、7JO^酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。另一方面,该组合物包含大约59%v/v石油馏出物、大约34%v/v的曱醇或乙醇或其组合、大约0.5%v/v花生油、和大约6%v/v水杨酸甲酯。另一方面,该组合物包含大约44%至大约71%v/v石油馏出物、大约35%至大约40%v/v的丁醇、异丙醇或其混合物、大约0.5%至大约5%v/v润滑油、和大约0.3%至17%v/v的含氧天然芳族化合物。在另一实施方案中,提供用于减少氮氧化物排放的组合物,该組合物包^^石油馏出物、至少一种C1至C4醇、至少一种润滑油、和至少一种含氧天然芳族化合物,该含氧天然芳族化合物(i)具有大约50"C至大约160"C的闪点;(ii)具有至少一个含氧官能团;且(iii)可溶于该组合物。一方面,该组合物包含大约50%至大约70%v/v的中闪点石脑油、大约10%至大约45%v/v的具有不少于大约14个碳原子对大约11个羟基官能团的比率的醇、大约0.5%至大约2%7的高闪点、高润滑性油、和大约3%至10%v/v的含氧天然芳族化合物。另一方面,该组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29%v/v甲醇、大约0.5%v/v的高闪点、高润滑性油、大约10.5%v/v的丁醇或异丙醇、和大约6"/。v/v水杨酸甲酯。另一方面,该组合物包含大约54。/。v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v乙醇、大约0.5%v/v的高闪点、高润滑性油、大约10.5%v/v丁醇或异丙醇、和大约6。/。v/v7jC杨酸曱酯。另一方面,该组合物进一步包含汽油。另一方面,汽油占该组合物的大约10%至大约90%v/v。在另一实施方案中,提供一种方法,包括(i)制备包含中闪点至低闪点石脑油、醇(其中该醇具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率)、润滑油和含氧天然芳族化合物的纟且合物;(ii)将该组合物与大约0%至大约卯%v/v汽油混合以制备燃料;和(iii)用该燃料运行发动机。在该方法的一个方面中,该至少一种含氧天然芳族化合物(i)具有大约60"C至大约160t:的闪点,(ii)具有至少一个含氧官能团,且(iii)可溶于该组合物。在另一实施方案中,提供用作燃料或燃料添加剂的组合物,该组合物包含中闪点至低闪点石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和7jC^酸曱酯,其中该石脑油和该醇占该组合物的大约88%至大约96%v/v。在另一实施方案中,提供一种方法,包括(i)提供包含闪点不高于-22*€的石油馏出物、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分的组合物;和(ii)用该组合物作燃料。在该方法的一个方面中,该组合物进一步限定为包含大约50%至大约70。/ov/v石油馏出物、大约20。/o至大约35。/ov/v的该醇、大约0.3%至大约2。/ov/v的高闪点、高润滑性油、和大约3%至6%v/v的作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。在该方法的另一方面中,该组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/ov/v甲醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6%v/v水杨酸曱酯。在该方法的另一方面中,该组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29%v/v乙醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6%v/v7JC杨酸甲酯。在该方法的另一方面中,该组合物包含大约45。/。v/v丁醇。在该方法的另一方面中,该组合物包含大约45。/。v/v异丙醇。在另一实施方案中,提供一种方法,包括提供包含闪点不高于-22t:的石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对l个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分的组合物5和用该组合物作燃料。在该方法的一个方面中,该组合物包含大约50%至大约70%v/v的中至^(氐闪点石脑油、大约20%至大约35%v/v的该醇、大约0.3%至大约2。/。v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3%至大约6%v/v的作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。在该方法的另一方面中,该组合物进一步包含大约10.5%v/v丁醇。在该方法的另一方面中,该组合物进一步包含大约10.5%v/v异丙醇。在另一实施方案中,提供了减少来自火花点火、汽油供燃料的发动机的排放物中的氮氧化物的方法。该方法包括(i)制备包含中闪点至低闪点石脑油、醇、润滑油和含氧天然芳族化合物的组合物;(ii)将所述组合物与大约0至大约90%v/v汽油混合以制备燃料;(iii)用所述燃料向发动机供燃料;和(iv)运行所iiiL动机,由此减少所&良动机排放物中的氮氧化物。在该方法的一个方面中,该醇具有大约1至大约4个員1个羟基官能团的比率,且所述至少一种含氧天然芳族化合物的特征在于其(i)具有大约50t:至大约160X:的闪点;(ii)具有至少一个含氧官能团;且14(iii)可溶于所述组合物。在另一实施方案中,提供了一种組合物作为燃料的用途,其中该组合物包含闪点不高于-22"C的石油馏出物、至少一种具有大约1至大约4个碳对1个鞋基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。在该用途的另一方面中,该组合物进一步限定为包含大约50%至大约70%v/v所述石脑油、大约20。/o至大约45。/。v/v的所述醇、大约0.3%至大约2%v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3至6%v/v的作为联合的共溶剂、火焰锌r抑制剂和抗腐蚀剂的组分。在该用途的另一方面中,该组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v曱醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6%v/v7jC杨酸曱酯。在该用途的另一方面中,该组合物包含大约10.5。/。v/v丁醇。在该用途的另一方面中,该组合物包含大约10.5%v/v异丙醇。在另一实施方案中,提供一种组合物作为燃料添加剂的用途,其中该组合物包含闪点不高于-22匸的石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锌,抑制剂和抗腐蚀剂的组分。在该用途的另一方面中,该组合物进一步限定为包含大约50%至大约70%v/v的所述石脑油、大约20%至大约45%v/v的所述醇、大约0.3%至大约2%v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3至大约6%v/v的作为联合的共溶剂、火焰^抑制剂和抗腐蚀剂的组分。在该用途的另一方面中,该组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v曱醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6%v/v7jc杨酸曱酯。在该用途的另一方面中,该组合物包含大约10.5。/ov/v丁醇。在该用途的另一方面中,该组合物包含大约10.5%v/v异丙醇。发明详述I.定义下面定义仅为帮助阅读者而提供。这些定义不应视为提供范围比本领域普通技术人员显而易见的要窄的定义。A.高润滑性油如下测定润滑性将4亳升混合在996亳升燃料中,向设计为靠油与燃料运行的950瓦特二沖程发电电动机供燃料,在最大载荷下以4,200RPMS运行该发动机四个半小时,测量压缩比,并评估发动机的汽缸壁的划痕与衬圏粘住(ringstick)。高润滑性油是指在试验条件下不会导致压缩比降低、不会产生"村圈粘住"且不会导致划痕的油。B.高闪点油高闪点(FP)油是指闪点为大约204X:(400°F)至大约343X:(650T)、更优选大约260"C(500°F)至大约288"C(550°F)、再更优选大约282X:(540°F)的油。下列是已知为高闪点润滑油的非穷举性例子菜籽油(canolaoil)、椰子油、玉米油、亚M油、橄榄油、花生油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花油和菜籽油。所选矿物油也具有合适高的闪点。C.高闪点、高润滑性油在本实施例中,将花生油添加到该组合物中。花生油的主要成分脂肪^棕榈酸(占大约1-14%)、油酸(占大约36-67%)和亚油酸(占大约14-46%)。大约30%至大约80%的油酸含量提供可接受的润滑值,大约40%至大约70%的油酸含量获得更可接受的值,大约65%至大约70%的油酸含量获得再更可接受的值。如本领域普通技术人员已知的那样,其它长链脂肪酸也提#适的润滑值。D.共溶剂添加到石脑油/醇混合物中时能使极性醇组分与非极性石脑油组分混合的任何化合物。该含氧天然芳族化合物可以充当共溶剂。经常将环状、杂环化合物,包括呋喃类,如四氢呋喃(THF)作为共溶剂添加到组合物中。已知可以将THF之类的共溶剂替换成所选环醚,包括二氧杂环己烷、环氧乙烷、氧杂环丁烷(trimethyloxide)和四氢吡喃。其中,二氧杂环己烷具有与THF类似的在水中的混溶性。用其它元素如石;^代氧也提^适的共溶剂,如四氢吡咯(吡咯烷)、四氢逸吩、四氢硒酚和四氢碲吩。由于吡咯烷与水混溶,已知它可用于替代THF。四氢瘗吩同样可用,但其具有恶臭味。E.含氧天然芳族化合物为天然产物_一可以例如但不限于M物中提取并具有连接到芳环体系(如苯环,包括取代苯环)上的至少一个羟基、羧酸、醛、酮、醚或酯官能团或其任意组合与所有组合的产物一—的任何化合物。该闪点优选为大约6ox:至大约16ox:,更优选大约90x:至iio"c,最优选ioic。不受制于工作原理,目前认为除其它化合物外,含氧天然芳族化合物如本领域技术人员已知那样充当联合的火焰锋抑制剂、抗腐蚀剂和共溶剂。含氧天然芳族化合物包括但不限于7K杨酸曱酯、丁香油酚、7jC杨酸、肉桂醛、百里酚、苯曱醛、7JC杨醛、丁香油酚和它们的合成或天然类似物和衍生物。目前优选的含氧天然芳族化合物是7JC杨酸曱酯。F.醇本实施例中的醇通常是低级貌基醇,如C1至C4醇,更具体为曱醇、乙醇(95%乙醇)、异丙醇和丁醇。如本领域普通技术人员已知的那样,适用于本发明的其它醇包括例如但不限于丙醇、戊醇和异戊醇。碳原子对羟基官能团的比率应该优选为大约4比1、更优选3比1、最优选2比1或1比1以促ii4水性环境中的溶解性,并促进该组合物的极性与非极性组分之间的混溶性。本领域普通技术人员进一步已知的是,提供大约1个碳对大约1个羟基官能团至大约4个碳对大约1个羟基官能团的比率的任何醇或醇混合物将是合适的。G.混合物A:混合物A包含大约78%的含氧天然芳族化合物,包括7JC^酸甲酯、肉桂醛和丁香油酚。H.冬青油冬青油是7jc杨酸曱酯。不受制于工作原理,目前认为水杨酸甲酯充当联合的火焰锋抑制剂、抗腐蚀剂和共溶剂。该产品可获自ROUGIERPHARMA(DIN00336211)。I.低闪点石脑油石脑油是一类不同挥发性可燃液体烃混合物,主要用作精炼厂中用于重整过程和石油化学工业中用于在蒸汽裂化器中制备烯烃的原料。其也用于化学工业中的溶剂用途。低闪点石脑油中石蜡、环烷烃和芳烃的含量低。其主要是短链烷烃,优选为C5和C6链烷烃,更优选主要为C5链烷烃,最优选包含大约60%v/v至大约70%v/vC5链烷烃。其也称为石油醚。为了用在气动引擎中,本文中的石脑油具有不高于大约-35"C,更优选具有大约-40C至大约-501:的闪点。J.中闪点石脑油为了用在气动引擎中,本文中的中闪点石脑油具17有不高于大约-22X:,更优选大约-25X:至大约-35X:的闪点,并由大约50%v/v至大约99%v/v石蜡和环烷烃以及不多于大约5°/。v/v的芳烃构成,优选由大约85%v/v至大约99%v/v石蜡和环烷烃以及不多于大约2%v/v的芳径构成,最优选由大约卯%v/v至大约98%v/v的石蜡和环烷烃以及不多于1.5%v/v的芳烃构成。下列是表示包括如限定用在本发明的石脑油的材料的非穷举性例子无铅汽油ColemanTM燃料Shellite中间愤出物石油馏出物K.中闪点至低闪点石脑油具有不高于大约-22X:的闪点、通常具有高到大约-221;且低到至少大约-sox:的闪点的任何石脑油,并可以为100%低闪点石脑油至100%中闪点石脑油。L.高闪点石脑油本文中的高闪点石脑油可以包括VM&P石脑油。高闪点石脑油具有大约7C至大约24C的闪点。M.石油馏出物本文中的石油馏出物是闪点为大约-22lC至大约-50匸的任何石油馏出物,并由短链烷烃(至多大约12个碳)、石蜡和环烷烃中的至少一种构成。优选存在不多于大约5。/。v/v的芳烃。II.描述已经开发出醇基燃料组合物,在实施方案中以例如已经开发和测试的丁醇、异丙醇、乙醇和甲醇-基燃料组合物为例。除非另行指明,各组分的百分lt&于体积v/v,无论该组分是液体还是固体。图1示出了通式。其是含有掺入的醇组分的柔性燃料(flexiblefuel)。这使其可以成为汽化式发动机中使用的87辛烷值汽油、和燃料喷射式发动机中使用的89辛烷值燃料与91辛烷值燃料的替代燃料。下表概述了所考虑组分的工作范围。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>ZeltexTM辛烷值分析器读数提供了93.5的研究法辛烷值和85.8的马达法辛烷值。还进行AirCareTM测试。在相同运行条件下测试相同汽车。结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在1987Honda1600发动机上针对汽油测试M7.5:汽油混合物。该发动M选择作为四汽缸汽车生产线(line)中更可靠和常用的发动机其中之一。尽管它经过使用超过26,000公里的充分磨合,但它没有拆修过。移除所有污染控制手段,如催化转化器。用ZeltexTM辛烷值分析器测定辛烷值。用FerretTM排放物测试器实时测量排放物。测试配方同时收集来自样品的排放物,并通过气相色镨-质谙联用法和傅里叶变换红外光镨法分析。结果表明不存在臭氧、不存在芳族化合物和不存在曱醛。在排放物中,仅明显存在亚硝酸甲酯。M7.5组分百分数石脑油(中闪点)54甲醇29花生油4异丙醇10.5冬青油6辛烷值93.5M7.5:汽油50:50RPM扭矩HPHCCO02C02NOX运行时间125001152329.3085.5310.6372010.76HCCO02C02NOX运行时间1百分数2126127170862599校正312612717086.625100运行时间按分钟/升计气体排放物的百分比21校正至100%汽油运行时间的气体排放物的百分比M7.5:汽油75:25<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>运行时间按分钟/升计气体排放物的百分比校正至100%汽油运行时间的气体排放物的百分比实施例3在1987Honda1600发动机上针对89和92辛烷值汽油测试M7.5B。该发动枳被选择作为四汽釭汽车生产线(line)中更可靠和常用的发动机其中之一。尽管它经过使用超过26,000公里的充分磨合,但它没有拆修过。移除所有污染控制手段,如催化转化器。用ZeltexTM辛烷值分析器测定辛烷值。用FerretTM排放物测试器实时测量排放物。测试配方同时收集来自样品的排放物,并通过气相色镨-质镨联用法和傅里叶变换红外光谱法分析。结果表明不存在臭氧、不存在芳族化合物和不存在曱醛。在排放物中,仅明显存在亚硝酸曱酯。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>运行时间按分钟/升计气体排放物的百分比校正至100%汽油运行时间的气体排放物的百分比测试配方同时收集来自样品的排放物,并通过气相色镨-质i普联用法和傅里叶变换红外光镨法分析。结果表明不存在臭氧、不存在芳族化合物和不存在曱醛。在排放物中,仅明显存在亚硝酸曱酯。实施例4M7.5B<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>对掺有丁醇(M7.5B)的TerralineTMM进行的道路试验表明汽车行驶正常。首先使用87辛烷值汽油按以下路线驾驶汽车Chryslerminivan(燃料喷射式发动机),该路线包括50公里地带、停车标志、90公里地带和停车灯。从系统中抽走汽油,在系统中留下不超过估计.5升。将超过10升的1\17.58加入该系统。汽车正常启动。其随后在相同驾驶条件下进行测试,只是其进一步沿公路行驶,并通过将加速器踩到底来测试公路速度的加速,此外从停车灯起进行标准驾驶。驾驶者报告该燃料的行驶性能与汽油相同。实施例5<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>在汽化式发动机中非常贫燃地运行,并具有低排放,但与1\17.58或1\17.5相比功率较低。组分百分数石脑油(低闪点)70曱醇23花生油4丁醇—冬青油6在汽化式发动机中非常富燃地运行,并具有比M7.5B或M7.5高的排放。M32组分百分数石脑油(低闪点)59曱醇34花生油.4肉桂醛6运行与M7.5B—样好,具有与M7.5B和M7.5相当的排放。M21-W+混合物A组分百分数石脑油(中或低闪点)59甲醇34花生油.4丁醇—混合物A625结果基本与M21相同。<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>在汽化式发动机上非常好地运行。M3组分百分数石脑油(低闪点)52曱醇34花生油1异丙醇7但是其非常贫燃地运行。26<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>由于极性与非极性组分不混溶,无法测试。E40B<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>HC1CO.07C029.1024.1NOX2000Rpm2500扭矩133马力27功率低。实施例8:进一步测试包括选择一种乙醇组合物,并相对于87辛烷值汽油对其进行测试以测定排放物、运行时间,然后测定针对运行时间校正的排放物汽油HC12CO41C029.9021.2NOX3300Rpm2500扭矩150马力3031运行时间8.03分钟/升E7.5B混合物组分百分数石脑油(中FP)54乙醇29花生油.4丁醇10.5冬青油6针对运行时间校正HC00CO.08087C028.28.98024.24.6NOX20602256Rpm2500扭矩153马力30运行时间7.33分钟/升(91.3%的汽油)实施例9:如下在燃料喷射式发动机上测试异丙醇组合物:汽油32<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>实施例10:在燃料喷射式发动机上测试丁醇组合物。测试包括在测试开始时的87辛烷值汽油样品。汽油<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>B10B<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>HC3CO.05C029.2023.7NOX2700Rpm2500扭矩163马力32实施例11:改良该发动机以包括喷水系统(TECTANEH20喷射器),随后评估燃料的性能。汽油喷射器关闭喷射器打开HC00CO19.36C029.910.1021.29NOX34002500Rpm25002500扭矩150154马力3030M7.5B混合物组分百分数35<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>实施例12:如下使用一种所选组合物测试一系列含氧天然芳族化合物:<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>实施例13:针对所选的许多组合物评估排放物与运行时间。结果用于评估各种燃料组合物中各含氧天然芳族化合物的效力。汽油<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>实施例14:制备并测试多种组合物以评估可用的各组分的百分数范围。首先要指出,中闪点石脑油可互换使用,或也可以使用两种的任意混合物。因此,闪点为大约-22lC至大约-50X:并包含短链烷烃、石蜡与环烷烃中的至少一种的任何石油馏出物被认为也可以替代石脑油。通过用87辛烷值汽油替代石脑油进行研究。尽管汽油已知含有多种添加剂,典型汽油的主体由每分子5至12个碳原子的烃类组成,因此典型汽油的主体可以^Ml认为是石油馏出物。该燃料的組成和结果如下汽油7.5B<table>tableseeoriginaldocumentpage44</column></row><table>扭矩150马力30尽管该组合物的优点不如在组合物中使用石脑油那么大,但仍然减少72%烃、减少45。/。一氧化碳、减少7%二氧化碳、增加60%氧气并减少23%NOx。要指出,该发动机没有平稳运行,燃料消耗高,即使功率输出低也如此。结论是,闪点为大约-22t:至大约-50"C并包含短链烷烃、石蜡与环烷烃中的至少一种的任何石油馏出物都可以替代石脑油。含有极少醇或不含醇的组合物可用作燃料,但是,排放物没有显著优于来自汽油的排放物。显著减少排放物所需的最低醇含量为大约20%,但是,少至10%的醇仍提供某些优点。最大醇含量为大约45%。受试的甲醇基燃料为大约23%曱醇至大约34%曱醇。将曱醇与异丙醇或丁醇混合能使醇含量高达大约45%(大约35%甲醇和大约10%异丙醇或丁醇)。注意,本文中混合筒单地指制备^^有曱醇与异丙醇或丁醇的组合物。如果使用低闪点石脑油,甲醇含量在大约5%异丙醇或丁醇存在下可以提高至大约37%。同样已知的是,丁醇和异丙醇的任何组合与甲醇一起4吏用可以提>^基^目同的结果。受试的乙醇基燃料从大约16%乙醇至34%乙醇。将乙醇与异丙醇或丁醇混合能使醇含量高达42%(大约34%乙醇和大约8%异丙醇或丁醇)。注意,本文中混合筒单地指制W有乙醇与异丙醇或丁醇的组合物。同样已知的是,丁醇和异丙醇的任何组合与乙醇一起使用可以提供基4^目同的结果。同样已知的是,乙醇和曱醇的任何组合,其中总百分比从大约16%至大约34%,可以与异丙醇和/或丁醇一起使用以提供基^目同的结果。受试的异丙醇基燃料从大约27%至大约40%异丙醇。类似地,测试含有至多大约40%丁醇的丁醇基燃料。已知的是,可以使用异丙醇与丁醇的任何组合以提供基4^目同的结果。受试的各种燃料组合物中的石脑油含量为44%至大约71%。可以使用更高的石脑油含量,但是随着石脑油含量提高,在排放物方面超越汽油的优势变小。受试的含氧芳族化合物的含量为低至0.25%至高达大约17%。缺少含氧芳族化合物的异丙醇基燃料可用作燃料,但是该燃料是腐蚀性的。对于丁醇基燃料可以预计到类似的结果。在这些燃料中,需要备选的防腐蚀剂。制备缺少含氧芳族化合物的乙醇基燃料。已发现需要三甲基戊烷以使该组合物可用在机动车发动机中。此外,缺少含氧芳族化合物的导致燃料是腐蚀性的。因此,需要备选的抗腐蚀剂。受试的花生油含量为大约0.5-2%。如本领域技术人员已知的那样,可以使用更高的量,例如高至大约5%花生油。也测试了酯交换的花生油,并认为它在燃料喷射式系统中可能优于花生油。任何其它合适的植物油经过酯交换也类似地可能优于未经酯交换的植物油。前面是本发明的实施方案的描述。如本领域技术人员已知的那样,可预计不会改变本发明范围的变化方案。这包括但不限于醇的不同组合、不同的醇异构体和含氧天然芳族化合物的衍生物和类似物。权利要求1.一种用作燃料或燃料添加剂的组合物,包含中闪点至低闪点石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种润滑油、和至少一种含氧天然芳族化合物,其中所述含氧天然芳族化合物(i)具有大约60℃至大约160℃的闪点,(ii)具有至少一个含氧官能团,且(iii)可溶于所述组合物。2.权利要求1的组合物,包含大约44%至大约71%v/v的中闪点至l氐闪点石脑油、大约10%至大约34%v/v醇、大约0.5%至大约5%v/v润滑油、和大约0.3%至17%v/v的含氧天然芳族化合物。3.权利要求1或2的组合物,其中所述至少一种醇选自曱醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇及其组合。4.权利要求1至3任一项的组合物,其中所述至少一种醇是(i)曱醇或乙醇或曱醇与乙醇的组合的其中之一;或(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的其中之一。5.权利要求1至4任一项的组合物,其中所述含氧天然芳族化合物选自水杨酸甲酯、肉桂醛、7jc杨酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。6.权利要求1至5任一项的组合物,其中所述含氧天然芳族化合物是水杨酸曱酯。7.权利要求1至6任一项的组合物,其中所述润滑油是高闪点、高润滑性油。8.权利要求7的组合物,其中所述高闪点、高润滑性油是花生油。9.权利要求1至8任一项的组合物,其中所述醇是曱醇。10.权利要求1至8任一项的組合物,其中所述醇是乙醇。11.权利要求1的组合物,包含大约44%至大约71%v/v的中闪点至低闪点石脑油、大约35%至大约40%v/v丁醇或异丙醇或其混合物、大约0.5%至大约5%v/v润滑油、和大约0.3%至17%的含氧天然芳族化合物。12.—种用作燃料或燃料添加剂的组合物,包含闪点为大约-22*C至大约-50"C并包含短链烷烃、石蜡和环烷烃中的至少一种的石油馏出物;至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇;至少一种润滑油;和至少一种含氧天然芳族化合物,其中所述含氧天然芳族化合物(i)具有大约60t:至大约160C的闪点,(ii)具有至少一个含氧官能团,且(iii)可溶于所述组合物。13.权利要求12的组合物,其中所述含氧天然芳族化合物选自7jc杨酸曱酯、肉桂醛、7JC杨酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。14.权利要求12或13的组合物,其中所述至少一种醇是(i)曱醇或乙醇或曱醇与乙醇的组合的其中之一;或(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的其中之一。15.权利要求12至14任一项的组合物,其中所述润滑油是花生油。16.权利要求12至15任一项的组合物,包含大约44%至大约71°/。v/v石油馏出物;大约10。/o至大约34。/。v/v醇,其中所述醇是(i)曱醇或乙醇或曱醇与乙醇的组合的其中之一;或(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的其中之一;大约0.5%至大约5%v/v润滑油;和大约0.3y。至17。/。v/v的7jc杨酸曱酯、肉桂醛、7JC杨酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。17.权利要求16的组合物,包含大约59%v/v石油馏出物、大约34%v/v的曱醇或乙醇或其组合、大约0.5%v/v花生油、和大约6。/。v/v7jC^酸甲酯。18.权利要求13的组合物,包含大约44%至大约71%v/v石油馏出物、大约35。/。至大约40。/。v/v的丁醇、异丙醇或其混合物、大约0.5%至大约5%v/v润滑油、和大约0.3%至17%v/v的含氧天然芳族化合物。19.一种用于减少氮氧化物排放的组合物,所i^iE合物包^^石油馏出物、至少一种C1至C4的醇、至少一种润滑油、和至少一种含氧天然芳族化合物,所述含氧天然芳族化合物(i)具有大约50X:至大约160"C的闪点;(ii)具有至少一个含氧官能团;且(m)可溶于所iiia合物。20.权利要求19的组合物,包含大约50%至大约70%v/v的中闪点石脑油、大约10%至大约45%v/v的具有不少于大约14个碳原子对大约ll个羟基官能团的比率的醇、大约0.5%至大约2%v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3%至10%v/v的含氧天然芳族化合物。21.权利要求20的组合物,其中所述含氧天然芳族化合物选自7jc杨酸曱酯、肉桂醛、7jc杨酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。22.权利要求21的组合物,包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29%v/v曱醇、大约0.5%v/v的高闪点、高润滑性油、大约10.5%v/v的丁醇或异丙醇、和大约6。/。v/v7jC杨酸曱酯。23.权利要求21的组合物,包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v乙醇、大约0.5%¥的高闪点、高润滑性油、大约10.5%¥丁醇或异丙醇、和大约6。/。v/v7jC杨酸曱酯。24.权利要求1至23任一项的组合物,进一步包含汽油。25.权利要求24的组合物,其中汽油占所述组合物的大约10%至大约90%v/v。26.—种方法,包括(i)制备包含中闪点至低闪点石脑油、醇、润滑油和含氧天然芳族化合物的组合物,其中所述醇具有大约1至大约4个碳原子对1个幾基官能团的比率;(ii)将所iiia合物与大约0%至大约90%v/v汽油混合以制备燃料;和(iii)用所述燃料运行发动才几。27.权利要求26的方法,其中所述至少一种含氧天然芳族化合物(i)具有大约6ox:至大约16ox:的闪点,(ii)具有至少一个含氧官能团,且(iii)可溶于所述组合物。28.—种用作燃料或燃料添加剂的组合物,所述组合物包含中闪点至低闪点石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和7jc杨酸甲酯,其中所述石脑油和所述醇占所述组合物的大约88%至大约96%v/v。29.权利要求28的组合物,进一步包含汽油。30.—种方法,包括(i)提供包含闪点不高于-22iC的石油馏出物、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分的《且合物;和(ii)用所述组合物作燃料。31.权利要求30的方法,其中所述组合物进一步限定为包含大约50%至大约70%v/v石油馏出物、大约20%至大约35%v/v的所述醇、大约0.3%至大约2%v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3。/。至6。/。v/v的作为^i合的共溶剂、火焰锌:抑制剂和抗腐蚀剂的组分。32.权利要求30或31的方法,其中所述组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v甲醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6。/ov/v7jC杨酸甲酯。33.权利要求30或31的方法,其中所述组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v乙醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6。/。v/v7jC杨酸曱酯。34.权利要求30的方法,其中所述组合物包含大约45%v/v丁醇。35.权利要求30的方法,其中所述组合物包含大约45%v/v异丙醇。36.—种方法,包括^:供包含闪点不高于-22X:的石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对l个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分的组合物;和用所述组合物作燃料。37.权利要求32的方法,其中所述组合物包含大约50%至大约70%v/v的中至低闪点石脑油、大约20°/0至大约35%v/v的所述醇、大约0.3%至大约2。/。v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3。/。至大约6。/。v/v的作为联合的共溶剂、火焰锌,抑制剂和抗腐蚀剂的组分。38.权利要求37的方法,其中所述组合物进一步包含大约10.5%v/v丁醇。39.权利要求37的方法,其中所述组合物进一步包含大约10.5%v/v异丙醇。40.—种减少来自火花点火、汽油供燃料发动机的排放物中的氮氧化物的方法,所述方法包括(i)制备包含中闪点至低闪点石脑油、醇、润滑油和含氧天然芳族化合物的组合物;(ii)将所迷组合物与大约0至大约卯%v/v汽油混合以制备燃料;(iii)用所述燃料向发动机供燃料;和(iv)运行所iiJL动才几,由此减少所^动机排放物中的氮氧化物。41.权利要求40的方法,其中所述醇具有大约1至大约4个碳对1个羟基官能团的比率,且所述至少一种含氧天然芳族化合物的特征在于其(i)具有大约50X:至大约160匸的闪点;(ii)具有至少一个含氧官能团;且(iii)可溶于所iiia合物。42.组合物作为燃料的用途,所述组合物包含闪点不高于-22C的石油馏出物、至少一种具有大约1至大约4个碳对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。43.权利要求42的用途,其中所述组合物进一步限定为包含大约50%至大约70%v/v所述石脑油、大约20%至大约45%v/v的所述醇、大约0.3%至大约2%v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3至6%v/v的作为联合的共溶剂、火焰^^抑制剂和抗腐蚀剂的组分。44.权利要求42或43的用途,其中所述组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/。v/v曱醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6。/。v/v7K杨酸曱酯。45.权利要求42至44任一项的用途,其中所述组合物包含大约10.5%v/v丁醇。46.权利要求42至44任一项的用途,其中所述组合物包含大约10.5%v/v异丙醇。47.组合物作为燃料添加剂的用途,所述组合物包含闪点不高于-22x:的石脑油、至少一种具有大约1至大约4个>^对1个幾基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。48.权利要求47的用途,其中所述组合物进一步限定为包含大约50%至大约70%v/v的所述石脑油、大约20%至大约45%v/v的所述醇、大约0.3%至大约2%v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3至大约6%v/v的作为联:合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。49.权利要求47或48的用途,其中所述组合物包含大约54%v/v中闪点石脑油、大约29。/ov/v曱醇、大约10.5%异丙醇或丁醇、大约0.5%v/v花生油、和大约6。/。v/v7JC杨酸曱酯。50.权利要求49的用途,其中所述组合物包含大约10.5%v/v丁醇。51.权利要求49的用途,其中所iy且^b包含大约10.5。/。v/v异丙醇。全文摘要提供可用作燃料或燃料添加剂的组合物的实施方案。该组合物的某些公开实施方案包含中至低闪点石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种润滑油、和至少一种含氧天然芳族化合物,其中该含氧天然芳族化合物具有大约60℃至大约160℃的闪点,具有至少一个含氧官能团,且可溶于该组合物。文档编号C10L1/18GK101548000SQ200780041605公开日2009年9月30日申请日期2007年11月8日优先权日2006年11月8日发明者安妮·M·弗拉纳根,胡贝特·布克斯申请人:创新溶液现代公司
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