气相燃烧方法和组合物的制作方法

专利名称：气相燃烧方法和组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷气式发动机、汽轮机、柴油机、汽油机和其它燃烧 系统的燃料组合物。更具体地说，本发明涉及新颖的气相燃烧方法， 其中与高热焓值金属燃料的结合能够改进燃烧过程，降低燃烧温度， 提高热效率、燃料的经济性、功率和减少排放物。
背景技术：
在烃燃料中，用作抗爆剂的各种各样的有机锰化合物(例如甲基环 戊二烯基锰三羰基-MMT等)是已知的。参见美国专利2818417号、 2839552号和3127351号(这些专利引入本文供参考)。在煤、柴油和喷 气航空燃料之类的较重质燃料中所使用的有机锰的化合物也是已知 的，并且认为有助于减少烟雾和固体颗粒的排放物。参见美国专利 3927992号、4240802号、4207078号和4240801号。
虽然有机锰的化合物具有抗爆和其它的优点，但是在烃燃料中它 的使用产生其它一系列的环境和实际问题。即在燃烧过程中金属基燃 料生成金属氧化物。在有机锰化合物的情况下，当在烃燃料中燃烧时, 这些金属化合物产生有害的重金属的锰氧化物(Mn304和Mn203)，这些 锰氧化物又覆盖在发动机零件、燃烧系统、汽轮机、排气系统的表面、 排放/排气处理催化剂等的上面，例如产生早期劳损、失效、过度磨损、 金属颗粒排放物、长期烃排放降解等。参见美国专利3585012号、 3442631号、3718444号和欧洲专利0235280号。有害金属的沉积是众所周知的，因此是金属化合物应用中的实际 问题。例如，长期以来，锰氧化物在喷气式发动机、汽轮机等上的沉 积一直是锰的化合物应用中一个主要障碍。由于锰沉积物的严重性， 因此己经开发出了各种各样的方法，以便从喷气式发动机除去这些氧
化物。参见美国专利3556846号、3442631号、3526545号、3506488
号。不幸的是，由于其无实用性，金属在这些方面的应用实质上已经 停止，并且其它的应用局限于很低浓度的金属。
美国专利4600408号(19S6年颁布)公开了一种用作抗爆剂的碳酸 烷基苯酯。美国专利4600408号指出了上述的有机锰氧化物的问题和 公开了它的组合物必须是无有机锰。
由于本领域内的技术人员己经放弃解决金属化合物燃烧的基本氧 化物无实用性的希望，并且相当长一段时间以来， 一直认为在未加铅 的汽油中有锰存在是非法的，专业人员就不愿意从铅添加物的应用中 分离MMT。例如参见欧洲专利申请91306278.2号，"非对称的碳酸二 烷基酯燃料添加剂"，通过揭示四乙铅、四甲铅和环戊二烯基三羰基 锰以相同的量结合在一起，认识到了这种现实，但是没有说明相互独 立地采用它们。

发明内容
本发明申请人发现了新的一类高能冷燃烧组合物和方法，其中发 生的新型燃烧被称为气相燃烧。
本发明申请人发明的实质在于发现了传统的燃烧方法和组合物所 存在问题的根源，例如，由于燃烧的燃烧速度和温度不是同时最佳化， 所以很少产生理想的燃烧。
通过有效地提高燃料的燃烧速度，同时降低燃烧温度，申请人不 仅控制或避免许多有害排放物的产生，而且也释出了燃料的热容量。当金属(参看下文)被引入时，它们变成了新的清洁的"高能"型冷燃烧 推进剂/燃料和燃烧方法的主体，结果这限制金属只是添加物或添加剂。
实质上，本发明申请人己经发现了新型燃烧的有关方法和组合物。 各种各样的方法和组合物主要包括某种化学结构/亚结构和/或机械结 构/亚结构，所述这些结构同时1)提高燃烧速度和2)降低燃烧温度，因
而发生被称为自由能的高释放速率，排放物伴随减少，功率提高、燃 料经济性增强，燃烧范围扩大等。
过渡金属和碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素和其混合物(下 文称"金属"或"金属粒子")是属于本发明申请人发明的气相燃烧的 核心。
这种燃烧不仅解决了不含金属的燃料需修正其非最佳化燃烧这一
长期需要解决的问题，而且也克服了长期需要解决的金属氧化物问题。
这两者是对相同问题的同一种解决方法，且代表了申请人的许多组合 物和与其相关之方法的核心。
净燃料只含独自地增强燃烧结构("ECS")和金属，这种燃料被称 为ECS燃料。ECS燃料可与几种传统燃料或助燃料组合，这种组合物 被称为ECS/助燃料。
其它的净燃料和方法包括具有降低汽化潜热("LHV")和/或提高 燃料速度，用或不用ECS化合物帮助实现这种要求的方法。这些燃料 被称为"改性燃料"或助燃料。改性燃料是可独立应用的燃料，所进 行的改进与申请人的发明目的相一致。这些燃料改进了 LHV和/或燃烧 速度("BV")。它们的改进是通过取代基重整/重组来实现，它包括组 分和蒸馏温度的改进。但是改性原料通常并不容易接受ECS和/或金属 添加物。
5说明书第4/110页
助燃料通常是传统燃料，在它们与ECS燃料加合前，可以进行改 性或不改性。
采用ECS燃料、ECS/助燃料、单独的改性助燃料的组合物和方法， 通过待审查的国际专利申请PCT/US 95/02691号和PCT/US 95/06758 号中的

图1-8的描述已被公开，其中的各个方面引入本文参考。
发明的详细说明
本发明属于已知的气相燃烧的稀有类型的燃烧。
本发明的整体是基于对燃烧的基本问题的这种发现和解决，本发 明只对燃料的多重性和与相同发现有联系的燃烧系统构成具有影响。 参见1995年3月2日申请的共同待审查的国际专利申请PCT/US 95/02691号和1995年5月31日申请的国际专利申请PCT/US 95/06758 号，它们引入本文参考。
本发明应用于含金属或不含金属的燃料。但是在本发明显著地改 进的燃烧条件下，就可以明确指明可使用过渡金属、碱金属、碱土金 属、卤素、IIIA族元素和其混合物(下文称"金属物质")，在燃烧过程 中这些金属形成整体和强有力的取代基，不仅是燃料添加剂。
在下文中，本发明主要涉及化学和物理两方面的热效率，例如， 燃烧过程的效率和所产生的有用的或净功(例如自由能)的能量。
申请人已经发现，与传统的或重组的燃料相比，本发明大大提高 了热和/或燃烧效率(例如飞行距离、燃料经济性、潜功、推进力、上升 高度、燃烧的完全性等都有提高)。
本文中所使用的包括ASTM标准的工业标准指的是美国试验及材 料协会公布的标准(1916， Race St.， Philadelphia, Pa.l9103)。申请人的发明在于提高i)含未加铅金属燃料的燃烧速度，使其高
于传统燃料的燃烧速度，这是通过a)提高层流的燃烧速度(通过ECS化
学的方法蒸馏改性和/或重组的方法)，b)提高湍流的燃烧速度(通过化学 禾口/或物理的方法)来实现的，和/或ii)通过化学方法，例如提高燃料的 汽化热等，或通过物理方法(例如先进的冷却系统、降低燃烧室进气温 度)来降低燃烧温度。
因此，要简单地实现本发明，就要统一到与提高LHV和BV多种 相互有关的化学和物理要素。
化学方法
申请人的发明包括提高LHV和BV的一类化学化合物的发现。在 燃烧过程中，当释放出某些游离基时，就实现了。
这些化合物被称为"增强燃烧结构"化合物或"ECS"化合物。
游离基
申请人已经发现，在燃烧过程中出现的某些分子力是造成热量迅 速扩散和未燃烧气体的反应中心的主要原因。这些力能提高燃烧速度。
某些分子的游离基据信能够达到这种结果，这些分子游离基包括 但不限于H、 H2、 O、 02、 CO、 F、 F2、 F3、 N、 B、 Be、 BO、 B2、 BF、 AL、 ALO、 CH3、 NH3、 CH、 C2H2、 C2H5、 Li、 ONH、 NH、 NO、 NH2、 OCH3(甲氧基)、OCH、OCH2和OH(羟基)。其它的ECS结构是C1、OCOO、 COOH、 C2H5OOC、 CH3CO、 OCH20、 OCHCO和CO丽2。
本发明的一个实施方案是在燃烧过程的最早的阶段(优选在点火 后和在燃烧前，例如未灼烧的后点火蒸气)自由地生成所述的游离基， 所述的游离基一般不稳定，并解离和有能化学地键合的一个或一个以上的自由的或未使用的价电子。优选当与金属化合物结合燃烧时，非 常希望它们用作主链燃烧反应中的链载体。
燃烧优选产生大量的解离游离基(例如OH、 CN、 CH、 NH等)和/
或不稳定的分子和/或在燃烧过程中随后再结合和解离的原子。这导致 延长燃烧，用来提高排气速度和/或增加有效工作流体。与传统的组合
物/方法相比，在排气速度方面提高为2%、 5%、 10%、 20%、 30%、 40%、 50%、 60%、 70%、 80%、 90%、 100%、 150%、 200%、 250%、 300%的
范围或更高。
申请人的提高排气速度表明显著地区别于现有技术，这是由于申 请人的高动能的游离基用作与金属结合。在本发明条件下，所述结合 的结果形成发光的气相燃烧(参见下文)。
为实现这个目的，申请人发现，所述游离基的形成热是重要的。 通常形成游离基的热量越低就越好。所述游离基的可接受的形成热一 般小于150、 125、 100、 90、 80、 75、 70、 60、 50、 40、 30、 20、 10、 5、 2千卡/摩尔。希望游离基的形成热小于为50千卡/摩尔或更小。在 这些范围外的游离基的形成热也可以接受，所希望的游离基的形成热 是34(CH3)、 26(C2H5)、 9.3(OH)、 2.0(0130)千卡/摩尔。
这样，优选在预燃烧的气相中产生大部分CH3、CO、OH和/或CH30 游离基重量百分数的ECS化合物。申请人优选的OH、 O、 CH3和CH30 游离基结构是常见的甲醇、碳酸二甲酯("DMC")和甲缩醛ECS化合 物(参见下文)。
活性的高动能的游离基是产生火焰的速度超过47、 48、 49、 50、 51、 52、 55 58、 60、 65、 70、 75、 80、 90 cm/秒或更高的那些游离 基(本生层流焰)。如本文所述，燃烧速度是用本生层流焰测量，单位是 cm/秒c控制含所述活性动能游离基的预/后点火预燃烧气体的扩散，提高 未燃烧气体的动量/粘性，使其尽可能接近燃烧气体的粘性。这又降低 了燃烧和未燃烧气体间的粘性阻力。这种阻力的排除或减少大大地提 高了燃烧速度。因此，通过后点火预燃烧气相的建立，实现了火焰前 沿头部的活性游离基的扩散，这是燃料和燃烧系统的一种功能。
关于未燃烧气体火焰传播速率，实质上是燃料-空气-剩余气体混合 物直接影响本发明的有利目的基本参数。因此，使包括在未燃烧气体 蒸气和/或火焰中产生的游离基在内的基本反应最大化以及使含有所述 游离基(如增加燃烧结构)的各种气体的质量和热扩散，以便产生高的燃 烧速度，这就是本发明所要说明的实施例。
具体实施方式
实施例1
一种高动能蒸气/气态的游离基组合物包括至少一种解离的基， 所述的解离基选自由下述基组成的组，这些基是H、 H2、 O、 02、 CO、
F、 F2、 F3、 N、 B、 Be、 BO、 B2、 BF、 AL、 ALO、 CH3、 NH3、 CH、 C2H2、 C2H5、 U、 ONH、 ON、 NH、 NH2、 OCH3、 OCH、 OCH2、 OH、 Cl、 CN和/或可选择性的下述基组成的组，这些基是OCOO、 COOH、 C2H5OOC、 CH3CO、 OCH20、 OCHCO或CONH2和其组合，其中所选 择基的形成热小于150、 125、 100、 90、 80、 75、 70、 60、 50、 40、 30、 20、 10、 5、 2千卡/摩尔或更小，优选小于50、 40、 30、 20、 10、 5、 2 千卡/摩尔，其速度可选择性的超过47、 48、 49、 50、 51、 52、 55、 58、 60、 65、 70、 75、 80、卯cm/秒或更高，更优选超过60、 65或70cm/ 秒，和可选择性的有至少一个自由的或未使用的价电子；所述的游离 基在燃烧的主链反应中可以称为链载体，在燃烧过程中，可以解离和 重新缔合。
实施例2
9一种气态的预燃烧燃料蒸气("燃料蒸气")或方法，其中实施例1
的动能游离基表示2%(wt)、 5%(wt)、 8%(wt)、 10°/。(wt)、 12%(wt)、 15%(wt)、 17%(wt)、 20%(wt)、 250/0(wt)、 30%(wt)、 40%(wt)、 5(3%(wt)、 60。/。(wt)或更多，优选为20。/。(wt)以上的预燃烧燃料蒸气。
实施例3
气态未燃烧的预燃烧燃料蒸气或方法1，其中所述的蒸气降低未 燃烧和燃烧气体之间的粘性阻力，可选择性降低燃烧温度，在最终的 氧化/燃烧前，通过所述游离基的随后的重新缔合/解离，以扩大燃烧范 围为特征的所述的蒸气提高了燃烧/未燃烧气体的速度；当所述蒸气含 过渡金属、碱金属、碱土金属、IIIA元素或混合物时，发光的气相燃 烧发生，产生亚微苯细粒的氧化物，与不含所述游离基或金属化合物 的传统的燃料蒸气的燃烧气体相比，提高了燃烧气体的排气速度。
ECS化合物
ECS化合物可以是固体、液体、气体或其混合物，并且可在不同 的燃料体系中采用。液体ECS化合物应是燃料可溶的并一般是在所有 燃料状态体系中应用。固体ECS化合物通常以固体燃料体系被采用， 但是通过适当的方法可以引入液态或气态体系。
ECS化合物可以选自醇类、胺类、酰胺类、草酸盐类、酯类、二 酯类、二醇类、醚类、醛类、酮类、二醇类、乙二醇醚类、过氧化物 类、酚类、羧酸类、乙酸、草酸、硼酸、过氧化物类、过氧化氢、酯 类、原酸酯类、醛酸类、酮酸类、含氧酸类、原酸类、酸酐类、乙酸 盐、原硼酸类、甲酸、硝酸盐、二硝酸盐、碳酸盐、二碳酸盐、硝基 醚类等。
非限制性的实例是氢、 一氧化碳、亚甲基二甲醚(也称为甲縮醛、 二甲氧基甲烷)、碳酸二甲酯(也称为二甲基碳酸酯"DMC")、碳酸二 乙酯、甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚(ETBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、二甲醚、其它的CVC6的低分
子量的醇类、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甲醚二乙醚、异丙醚、
二异丙醚(DIPE)、硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙垸、 一氧化二氮、氧化 二氮、氧化一氮、臭氧、水、气体水合物(甲烷水合物)、过氧化氢、氢 过氧化物类、氧和类似化合物。申请人认为，还有许多其它的化合物 没有被识别出，它们都具有ECS化合物的功能。
ECS化合物是含乙酯基、甲酯基、羰基、羰基二氧基、羧基、乙 草酰基、乙醛酰基、甲氧基、亚甲基二氧基、乙醇酰基和/或羟基成分 和/或基团的化合物。
含C-O或ON双键的ECS化合物是特别理想的化合物。这些化 合物的非限制性实例是草酸盐、碳酸盐、乙酰丙酮、丁二酮肟、乙二 胺四乙酸等等。
类似的ECS化合物的其它的非限制性实例是乙烯、丙烯、叔丁基 枯基过氧化物、丁烯、1，2-丁二烯、1,3-丁二烯、炔烃类包括乙炔、丙 炔、丁炔-1、戊炔-1、己炔-l;取代的肼包括甲肼、对称的二甲胺、非 对称的二甲肼、肼；乙烷、丙烷、丁垸、二硼烷、四硼垸、戊硼垸、 六硼烷、癸硼烷、氢硼化铝、氢硼化铍、氢硼化锂、硝酸铵、硝酸钾、 硝酸、铵叠氮化物、高氯酸铵、高氯酸锂、高氯酸钾、三氧化二氮、 二氧化氮、叠氮酸、氰气、氰氢酸、单乙苯胺、乙炔、硼氢化锂、氨、 苯胺、苯、丁硫醇、二硼垸、二甲胺、二亚乙基三胺、乙醇、乙胺、 乙二胺、环氧乙垸、乙二胺、硝酸乙酯、亚硫酸二甲酯、糠醇、唐烯、 肼、氢、硝酸异丙酯、异丙醇、锂、氢化锂、甲垸、甲缩醛、甲醇、 硝酸甲酯、甲胺、甲基乙炔、甲基乙烯乙炔、单乙苯胺、硝基甲垸、 硝基丙垸、硝化甘油、正-辛烷、丙垸、环氧丙垸、硝酸正丙酯、邻-甲苯胺、三乙胺、三甲胺、三硫代亚磷酸三甲酯、松节油、非对称二 甲肼、二甲代苯胺、2,3-二甲代苯胺、硼氢化锂、一甲肼、戊硼垸等。其它供选的ECS化合物包括二-叔丁基过氧化物、烷基过氧化物、 烷基过氧化氢、乙酰过氧化氢。过氧化物非限制性实例是叔丁基枯基 过氧化物，二(叔戊基)过氧化物、叔丁基过氧化氢、二(叔丁基)过氧化 氢、叔戊基过氧化氢、二叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢、乙酰基
叔丁基过氧化氢((CH3)3COOH)、环己基(乙酰基)过氧化氢、乙基(乙酰 基)过氧化氢(C2H500H)、 二乙酰基过氧化物、二乙基过氧化物、二甲 基过氧化物、甲基过氧化氢(CH300H)、乙酰基苯甲酰基过氧化物、乙 酰基过氧化物、甲酸、四羟甲基甲烷、甲酸正二乙酯、甲酸正二甲酯、 甲酰胺、甲酸甲酯、硝酸垸基酯(包括硝酸乙基己酯和硝酸异丙酯)、2,5-二甲基2,5- 二(叔丁基过氧)己垸、OHC(CH2)4CHO 、 CH3CHOHCHOHCH3 、 (CH3)3CCHOHCH3 、 CH2CH2C(CH3)(OH)CH3 、 (CH3)2COOH、 (CH3)3COOH、 CH3N02、 CH3CCCOH、 (CH3)CCH2-COH、 HOCH2CH2OCH2CH2OH、 HOCH2CH2OH、 OCH2CHCHO、 (CH3)3CCHO、 (CH3)3CCH(OH)CH3、 C5H402、 H02CCH2CH2C02C2H5、 C3H7COC02H、 C5H802、 CH3COCHO、乙二磺酸、甘油酸甲酯、二羟乙酸、二羟乙酸 苯酯、二甘醇醚、甲酸甲酯、甲酸异戊酯、1，2-乙二醇、二甲醚l，2-乙 二醇、亚硝酸亚乙酯、硝酸次亚酯、乙二醇二乙酸酯、甲酸乙酯、甲 酸、乙二醛、甘油酸、四乙氧基甲烷、三乙氧基甲烷、三甲氧基甲烷、 草酸、草酸酯、草酸二甲酯、草酸二丙酯；酚类包括2-甲氧基苯酚、 3-乙氧基甲苯；乙酰丙酮、乙酸酐、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二乙酸甲烷 二醇酯、乙酸戊酯、乙酸乙酰甲酯、乙酸、2，4-戊二酮、二乙酸甲醇酯、 乙酸乙酯、丙酸、环氧乙垸、环氧丙垸、硝酸铵、四氧化二氮等。
申请人认为，在燃烧过程中，有或变成强螯合剂的化合物也是ECS 的供选化合物。
有下述的结构且具有ECS化合物功能的化合物是理想的化合物， 这些结构是R-OO、 R-OO-R、 R-COOOCO-R、 R-COOCOO-R、 R-CO-R、 H3COR^C02-R)或R-CO-R，其中R可以是空隙结构。R可以是不同的， 相同的，或是本身的重复。R可以是2(R)、 3(R)、 4(R)，且其中R可以是H、乙酯基、甲酯基、caronyldiocy、羧基、二价碳基、乙草酰基、 乙氧基、亚乙二氧基、乙醇酰基、乙醛酰基、羟基、甲氧基甲基、乙 基、丙基、丁基、戊基、亚甲乙二氧基、丙酮基、乙酸基、乙酰基、 烷氧基、苯甲酸基、或苯甲酰基。
在各种体系中不同的ECS化合物显然会产生不同的效果。例如， 可以预料在醇类体系中，由于汽化潜热的不同，将得到更低醚类体系 的燃烧和排气温度。可以预料，与某些醚相比，在燃烧过程中更低分 子量的醇类和碳酸酯类可以加速分解。
申请人已经发现，含所述活性动能游离基的ECS化合物正值或低 的负值形成热是理想的。ECS化合物形成热的可接受的负的范围是大 约小于-200、 -180、 -160、 -150、 -145、 -130、 -120、 -100千卡/摩尔的 范围，更优选是小于-90、 -80、 -75、 -70、 -65千卡/摩尔的范围，和最 优选的是大约小于-60、 -55、 -50、 -45、 -40、 -35、 -30、 -20、 -10千卡/ 摩尔或在正值的范围。更接近正值或更高的正值是特优选的。
为了降低燃烧温度，希望气相结构和/或ECS化合物本身在化合物 的沸点处有高的汽化潜热(蒸发的热焓)，特别是等于或大于28.0 jk/mo1。蒸发的其它热焓(在沸点处)是等于或大于21、 22、 23、 24、 26、 27、 29、 30、 31、 32、 33、 34、 35、 36、 37、 38、 40、 42、 43、 45、 47jk/mol或更高。通常是越高越好。
蒸发的更高潜热还提高用冷进气作为燃料蒸发的容积效率，并且 增加能量密度。
所述的气相结构和/或ECS化合物本身特别需要具有高的火焰速 度。通常，在空气中燃烧时(它们自己结构的功能和按本生层流焰测量)， 火焰速度应当等于或超过40、 43、 45、 46、 48、 50、 52、 54、 56、 58、 60、 65、 70、 75、 80、 85、 90、 100、 110、 120、 130、 140、 150 cm/秒。
在点火前、点火后、预燃烧或在燃烧过程中，在由压力作用产生 显著动能游离基的温度下，希望气相的ECS化合物易于分解和/或解离。 还希望在低于、在正常或在高于上述正常的压力下发生分解。
非常希望解离对含在未燃烧气相中的在火焰前缘的头部的所述游 离基起迅速扩散、与金属燃烧以及由此发生气相燃烧起作用。
ECS化合物的沸点温度优选是低于350°C、 325°C、 300°C、 275°C、 250。C、 225°C、 200°C、 175°C、 170°C、 160°C、 150。C、 140°C、 130。C、 120°C、 110°C、 105。C和100°C。 ECS化合物在60°F下的汽化潜热优选 等于或大于75、 100、 110、 120、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170、 180、 190、 200、 210、 220、 230、 240、 250、 270、 290、 300、 325、 350、 375、 400、 425、 450、 475、 500 btu/lb或更高。ECS 化合物的汽化潜热与任何未调节的基本燃料或添加化合物的助燃料相 比一般优选至少是相同，但是更优为0.5%、 1.0%、 1.5%、 2.0%、 2.5%、 5.0%、 7.5%、 10%、 25%、 50%、 75%、 100%、 150%、 200%、 250%、 300%或更大。通常是差别越大越好。例如申请人已经发现，汽化潜热 的相对差别越大，进气就可以被冷却得更好，因此容积效率的提高也 就更大。
ECS化合物的火焰速度可以独立地或是在优选金属存在下测量。 金属存在下的ECS化合物的火焰速度一般要大于没有所述金属存在的 化合物的火焰速度。
优选的层流焰的传播速度一般超过30、 32、 34、 36、 37、 38、 39、 40、 41、 42、 44、 45、 47、 48、 49、 50、 51、 52、 53、 54、 55cm/秒。 越高越好。在本生层流焰测量的任何ECS化合物的火焰速度比基本燃 料或可添加所述ECS化合物的助燃料至少大0.05%-1.5%、 1.0-3.0%、2.0%-4.0%、 3.0%-6.0%、 5.0%-10%、 7%-20%、 8.0%陽30.0%、 10%-40%、 15o/o-60%、 30%-200%、 50%-300%或更多。
ECS化合物优选在稍高至中等高于起燃温度，但是低于燃烧温度 的温度下迅速分解。使用在更高或甚至更低的温度包括低于起燃熳度 的温度下分解。但是，在汽油的情况下，预点火应当避免，在喷气式 汽轮机燃料的情况下，希望在达165°C、 205°C、 220°C、 260°C 、 280 °C、 300°C、 320'C、 35(TC或更高的温度在液态或气态下燃料都有热稳 定性，燃料就可用作受热器。
在燃烧过程中没有完全消耗的ECS化合物当在燃烧后在大气中发 散时，优选迅速分解。分解的半衰期优选小于20、 15、 12、 11、 10、 9、 8、 7、 6、 5、 4、 3、 2、 1天，更优选小于24、 22、 20、 18、 16、 14、 12、 10、 8、 6、 4、 2小时或更短，半衰期最优选小于1.0、 0.5、 0.25小时或更短。
在正常处理和操作温度下，在液相或气相温度达约150°F、 250°F、 300°F、 350°F、 400°F、 450°F、 500。F、 550°F、 600。F、 650°F、 700°F时， 优选的ECS化合物是热稳定的，但是在气相温度大约超过上述温度或 在300°F-1100°F、 400°F-1000。F、 500。F-卯0。F、 650°F-800°F之间时易 分解，更优选在550。F-卯0。F之间。但是在这些温度之外和/或例如在喷 射过程中，压缩过程中，或在点火前、在点火后和/或燃烧时可以发生 分解。最佳的分解温度依情况而改变，取决于所采用的燃料和燃烧系 统。
ECS化合物优选分子结构较简单的。本申请的有机ECS化合物的 燃料链特征优选在一个链中的碳原子数为6、 5、 4、 3或优选更少的。 更优选3、2或一个碳原子。通常碳链长度越短越是优选的ECS化合物。
在液体燃料的应用方面，闪点为-15(TF、 -135°F、 -120°F、 -115°F、-20°F、 -25°F、陽辨、0°F、 40。F、 50°F、 170°F、 280°F左右的ECS化 合物是可接受的。在航空和其它相似的燃料中，希望闪点在3(TC、 38 °C、 40。C、 60。C、 70°C、 80°C、 90°C、 IO(TC、 105 °C、 ll(TC、 120。C、 130aC以上或更高。
在常温或操作温度下优选对助燃料的蒸气压的提高或闪点的降低 没有不利影响的ECS化合物。可接受的混合蒸气压为0.5-约50.0 psi 范围。更希望混合蒸气压范围为0.5-15.0、 0.5-12.0、 0.5-10.0、 0.5-9.0、 0.5-8.0、 0.5-7.0 psi，或0.5-6.0 psi，或0.5-5.0 psi，或0.5-3.0、 0.5-1.5、 0.5-1.0 psi、 0.05-0.5或更小的范围。单个的蒸气压范围是0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 4.5、 5.0、 5.4、 5.6、 5.7、 5.9、 6.1、 6.3、 6.6、 6.8、 6.9、 7.1、 7.2、 7.5、 7.6、 7.7、 8.1、 8.3 psi。混合蒸气压小于40、 35、 30、 25、 22、 20、 18、 16、 15、 14、 13.5、 13.0、 12.8、 12.5、 12.4、
12.2、12.0、 11.8、 11.5、11.2、11.0、 10.8、 10 5、 10.2、10.0、9.8、9.5、
9.4、9.2、9.1、9.0、8.8、8.5、8.3、 8.2、 8.1、8.0、7.9、7.8、7.7、7.6、
7.5、7.4、7.3、7.2、7.1、7.0、6.9、 6.8、 6.7、6.6、6.5、6.4、6.3、6.2、
6.1、6.0、5.9、5,8、5.7、5.6、5.4、 5.3、 5.2、5.1、5.0、4.9、4.8、4.7、
4.6、4.5、4.4、4.3、4.2、4.1、4.0、 3,9、 3.8、3.7、3.5、3,3、3.2、3.1、
3.0、2.9、2.8、2.5、2.2、2.0、1.9、 1.8、 1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、
l丄1.0、0.9、0.8、0.7、0.5、0.2psi是可接受的
蒸气压和闪点温度可以通过助溶剂和/或在下文中提出的盐的实 用加以调节或控制。
实施例4
一种ECS化合物包括最大碳链长度为5、 4、 3、 2、 l个碳原子， 负值形成热为-卯、-60千卡/摩尔或更小，包括正值形成热；熔点小于 20、 10、 5、 0、 -10、 -20、 -30、 -501:或更低；沸点温度大于25、 30、 40、 42、 43、 44、 60、 80、 90、 100、 110、 120、 140。C或更高；本生 层流焰速度超过40、 45、 48、 50、 55、 60、 65或70 cm/秒；在60°F的汽化潜热超过80、 90、 100、 120、 130、 133、 140、 143、 145、 148、 150、 152、 155、 160、 165、 170、 175、 180、 185、 190、 195、 200、 205、 210、 215、 220、 230、 235、 240、 250、 300、 380、 400、 450、 500 BTU/lb;在高达200。F、 250°F、 300°F、 350°F、 400°F、 450°F、 4750F、 500°F、 550°F、 600°F、 650°F、 700°F、 750°F的温度下液相或气相热稳 定，此后开始迅速分解成高动能的游离基，所述游离基包括选自由H、 H2、 O、 02、 CO、 F、 F2、 F3、 N、 B、 Be、 BO、 B2、 BF、 AL、 ALO、 CH3、 NH3、 CH、 C2H2、 C2H5、 Li、 ONH、 NH、 NH2、 OCH3、 OCH、 OCH2和OH及其混合物组成组中至少一种或一种以上的游离基。
实施例5
实施例4中的ECS化合物是燃料可溶的，并且可选择性地含有氧， 其含氧量按重量计为等于1%、 3%、 5%、 8%、 10%、 15%、 20%、 25%、 30%、 33%、 40%、 45%、 50%、 52%、 53%、 55%、 58%、 60%、 65%、 70%、 75%、 80%、 85%、卯％、 95%、 100°/。左右，ECS化合物的含氧 浓度优选大于25%(wt)。含氧浓度更优选大于40%(wt)。
申请人认为，ECS化合物之间可能有很大的变化，并且在某些净 燃料和/或助燃料的应用方面，某些ECS化合物不如其它的一些令人满 意，或都不满意。例如，几种在非调节的航空燃料、先进的喷气燃料 应用、柴油机燃料应用可能很有效，但是对机动车应用就不可接受。
其它的ECS化合物带来潜在的卫生公害。例如，在许多燃料中， 应用MTBE作燃料辛烷值改进剂，但是现在认为MTBE可能是致癌物 或致过敏物，而且在燃烧过程中它又相当稳定和有长的大气半衰期。 因此，在不含共ECS(CO-ECS)化合物以加速其大气分解的情况下，它 的长期环境效用受到限制。
用氧处理的更高辛烷值的ECS化合物例如MTBE、 ETBE、 TAME
改进了点火性。但是，这些化合物有中等的汽化潜热和燃烧速度。在本发明的各个方面，特别需要有在基团间、各种类间和化合物 间多重效用的存在。申请人打算在种类或功能这两方面起加倍作用。 例如，在金属ECS化合物的情况下，只要能实现本发明的目的，所述
的化合物可以起ECS化合物和金属的双重作用。
应用某些ECS化合物将用作助溶剂(参见下文)或是共ECS化合 物，有利于一种或几种ECS化合物的利用。共ECS化合物也可是助溶 齐'J。例如，必须通过掺入助溶剂，提高某些高BV/LHV ECS化合物的 闪点温度，降低RVP或降低燃烧温度。另外，也需要通过掺入助ECS 化合物DMC，提高存在的ECS化合物如MTBE的BV或LHV。
在各个ECS化合物间，ECS化合物的各种类间或单个和各种类之 间存在某些协同作用，提高了它们各自的能力。因此，可以考虑使用 较宽范围的混合物。例如，ECS化合物与硝酸烷基酯组合，特别是在 馏出燃料液中，组合物显示出了未预料到的燃烧改进效果。
本发明实际上是通过包括独立的燃料喷射的独立方法，将ECS化 合物、共ECS化合物、助溶剂和/或助燃料进行掺合。
采用互溶剂溶解不溶和半溶的ECS化合物。但是，优选ECS化合 物是在这些燃料中可溶解的。
实施例6
可溶ECS化合物的燃料熔点小于-10(TC、 -8(TC、 -55°C、 -20°C 、 -5°C、 10°C、 50°C、 -25°C、 -5°C、 0°C 、 5°C、 10°C，沸点不小于40。C、 60°C、 75°C、 85°C、 IO(TC、 150°C、 275°C、 485。C或更高。
还要求应用某种物理结构，以令人满意地提高ECS化合物的燃烧 速度和/或降低燃烧温度，例如提高雾化或喷射压力/方法。因此，这些要素或化合物/成分中，存在所述提高燃烧的结构，较 高的浓度和/或变成中间物和/或开始/预燃烧和/或燃烧结构/产物，特别 是在气相加料和/或在压縮蒸气、后点火、预燃烧和/或气相燃烧都能使 ECS化合物的燃烧速度得到提高。
作为未燃烧燃料蒸气的百分数，动能游离基的相对克分子或体积 越高越好。
因此，本发明的一个实施方案是采用足够量的增强燃烧结构，提 高未燃烧和燃烧气间的扩散速率。申请人发明的扩散方法是应用引入 独立的层流和/或湍流燃烧速度的提高方法，这可以是物理的或化学的
方法。或者这些方法可以不使用ECS化合物(参见下文)。
在压縮、点火和/或燃烧过程中，使用ECS化合物或其组合物时会 产生或形成ECS结构的话，在本发明的实施中，ECS化合物就不必包 含ECS结构。
这样，在本发明的实施中，在燃烧过程中提高ECS形成的任何化 合物被认为是ECS化合物。
在燃烧(包括在喷射区外的激发)前，或否则在燃烧区使蒸气很快扩 散的能够形成燃料蒸气小滴或喷射的燃料颗粒以激发燃烧的任何化学 或物理方法都是优选的。能够产生燃料颗粒"爆炸"的这些非限制性 ECS化合物是水、甲醇、过氧化氢、油菜籽油等。
因此，可以使用通过用乳化剂、添加剂、助溶剂、超声波混合或 其它方法/组合含水或其它ECS化合物的燃料，例如应用含水汽油、柴 油、石脑油、航空燃料、馏出液燃料、烷基化物、重整产品等。ECS化合物优选对密封材料或高弹性材料不腐蚀或没有不利的影 响。但是，可以应用腐蚀抑制添加剂。抑制剂的非限制性实例是"DCL
II"，购自杜帮公司，以约20-30 ppm浓度使用，尽管在上述范围外的 浓度可接受，还可使用其它的抑制剂。
在液体燃料中所采用的ECS化合物优选有低的熔点，熔点小于 320F、 -0。F、 -20。F、 -40。F、 -50。F、 -60。F、 -70。F、 -80。F、陽90。F，更优 选小于-100。F。如果情况许可，可使用更低温度。如果需要，可以采用 共ECS化合物和/或乙二醇甲醚之类的添加剂。再者，由ECS化合物引 起燃烧速度的提高和/或燃烧温度的降低，同样，闪点或蒸气压必然提 高，但必须低于最佳熔点，这可通过其它的助ECS化合物、添加剂或 助溶剂来调节。
实用的ECS化合物优选无毒或至少无剧毒或与有害的毒性无关。 虽然可以采用添加剂校正差的热稳定性，但是在低温下可泵送的化合 物还优选有适宜的点火性和热稳定性。
优选使用氧化的ECS化合物。使化合物中氧含量最大化一般是希 望的。按重量计，氧含量为0.0001-5.0%、 8.0%、 12.0°/。、 15.0%、 18.0%、 20.0%、 22.0%、 25.0%、 28.0%、 30.0%、 33.0%、 35.0%、 37.0%、 40.0%、 45.0%、 50.0%、 53.3%、 60.0%、 80.0%或更高。
在ECS燃料制备中，要使燃料最大化氧含量是一个目的。直到约 0.05%、 1.0%、 1.5%、 2.0%或更高的氧含量为止， 一般都没有发生有利 的结果。但是，在应用助燃料时，包括0.001%的更小的浓度都可接受。 希望的范围是按重量计氧含量为0.001-80.0%，其它的范围是按重量计 氧含量为0.001-50%、0.001-80.0%、0.001-15.0%、0.5%-1.5%、0.3%-2.70/0、 0.4%-1.80/0、 0.50/0-1.90/0、0.60/0-2.0%、0.70/0-2.10/0、0.8%-2.2%、0.9%-2.30/0、 1.0%-2.4%、 1.1%-2.5%、 1.2%-2.6%、 1.8%-2.2%、 2.0%-3.7%、 0.2%-0.9%、 1.0%-40/o、 2.0%-8.0%、 1.8%-12%、 2.0%-10.0%、 3.0%-30%、 5.0%-40%、2.0%-53%。其它浓度是按重量计氧含量为大于0.5%、0.9°/。、1.4%、1.9°/0、 2.4%、 2.9%、 3.4%、 3.5%、 4.2%、 4.7%、 5.2%、 5.9%、 6.3%、 6.6%、 7.4%、 7.5%、 7.8%、 9.2%、 10.1%、 14.3%、 18.4%、 23.2%、 36.3%或 更高。可使用按重计氧浓度小于0.1%、 0.3%、 0.7%、 1.1%、 1.2%、 1.9%、 2.0%、 2.3%、 2.7%、 3.30/0、 3.7%、 3.9%、 5.1%、 6.3%、 8.2%、 10.3%、 15.3%、 22.5%、 32.6%、 43,5%、 48.3%、 62.3%或更低。这些浓度包括 ECS燃料和ECS供燃料的组合。
在净燃料和火箭喷气燃料应用方面，适宜的氧浓度非常有意义。 在初始的助燃料应用方面，浓度是最普通的。但是，本发明的最大的 目的是包括有高浓度的氧能够与金属大量地反应。当需要时ECS燃料 不需要含氧。
金属的应用
在本发明的实施中，应用至少一种活性的过渡金属、碱金属、碱 土金属、卤素、IIIA元素或它们的混合物(下文中称"金属/含金属") 与ECS化合物一起包括在ECS燃料中。
本发明应用的金属的类型和量优选要求改进燃烧性能和降低污 染。通常发光的气相燃烧优选在金属燃烧时发生，例如燃烧不在金属 表面或不在覆盖金属的氧化物熔融层表面和/或内部发生。
气相燃烧的进一步特征是高燃烧速率和从金属表面扩展一些距离 的发光反应区的存在，其中生成亚微米范围的金属氧化物颗粒。这是 非常扩张的燃烧，可加快排气速度。
所优选应用的金属用作推进剂或助推剂，金属和/或含金属燃料的 氢含量应尽可能的极大。因此，希望使用金属的氢化物或其它类似的 化合物。也可使用含氢的盐类。实施例7
燃烧金属的气相方法，所述方法包括把增强燃烧结构的动能游 离基引入燃烧室；在所述游离基存在下，在低于所述金属的氧化物沸 点和优选地/可选择性地在所述金属或金属化合物的沸点以上点火和燃 烧可燃金属或金属化合物；燃烧所述金属；由此促进燃烧发生，极明 亮的发光反应区从金属的表面扩展一段距离；和其中由燃烧生成了低
到亚微米范围的金属氧化物颗粒和/或保持在气态。
实施例8
实施例39的气相方法，其中所述方法的排气以超过50、 52、 54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 80、 90、 100、 120、 130、 140、 150、 160、 170、 200 cm/秒或更高的高速进行；和其中的所述氧化物平 均粒径为小于3.0、 2.5、 2.0、 1.5、 1.0、 0.9、 0.8、 0.7、 0.6、 0.5、 0.4、 0.3、 0.2、 0.1、 0.09、 0.05、 0.04、 0.04微米或更小。
金属优选以气态引入燃烧器，但是只要能满足本发明的目的，固 态、雾状或粒状引入燃烧器也是可以的。在固态燃料应用方面，金属 可以以固态引入。在混合式的应用方面，金属以固态或液态引入。
可使用的金属包括燃烧产物有高的负值形成热的所有的非铅金属 和有关的化合物。使用的金属和/或金属化合物希望有高的燃烧热或热 值。非限制性的实例是A1、 B、 Br、 Bi、 Be、 Ca、 Cs、 Cr、 Co、 Cu、 Fr、 Ga、 Ge、 I、 Fe、 In、 Li、 Mg、 Mn、 Mo、 Ni、 Nb、 P、 K、 Pd、 Ru、 Na、 Sn、 Zn、 Pr、 Rh、 Si、 V。本发明所用的金属可以是有机金 属或无机金属化合物。
使用1A的碱金属、2A的碱土金属、3B、 4B、 5B、 6B、 7B、 8 族、1B、 2B的过渡元素和金属，7A的卣素和3A元素，包括它们的化 合物。特别地使用过渡金属和Cyclomatic/环戊二烯基化合物，包括羰 基的化合物。它们的制备在美国专利2818416号、3127351号、2818417200910149283.5 号、2839552号中公开(引入本文参考)。申请人已经发现，甲基环戊二 烯基三羰基基团很有效。
特别使用包括在4B、 5B、 6B、 7B、 8族中发现的金属或元素的非 限制的Cydomatic或环戊二烯基化合物包括的化合物。使用含一种金 属以上的金属化合物或金属混合物和/或它们的化合物。
在元素周期表的3A中发现了金属及其非限制性的化合物，硼和铝 是特别优选的。金属可用ECS化合物引入燃烧，或用许多其它方法引 入，包括通过可溶的化合物，共同的分散剂/溶剂、胶体介质、悬浮介 质，独立地喷射。
由于环境和卫生的关系，要有限制性地使用F、 Cl、 Br这些7A卤 素，例如氟代经类等。
由于环境和卫生关系，6A的硫素除了可使用氧外，禁止使用硫。
5A元素和化合物可以使用，由于环境关系，禁止使磷。
申请人认为，这些金属或金属化合物一般都溶于燃料，有与随意 选择的存在于燃烧中的液态烃相容的熔点和沸点范围。
这些有机金属化合物的非限性实例包括环戊二烯基甲基环戊二烯 基铁、二茂铁、甲基二茂铁和丁二烯铁三羰基、丁二烯铁三羰基、二 环戊二烯基铁和二环戊二烯基铁等化合物(参见美国专利2680号、 2804468号、3341311号)、Ni、环戊二烯基镍亚硝基、钼六羰基、环戊 二烯基钼羰基(参见美国专利3272606号、3718444号)、锝、镁、铑 的化合物(参见加拿大专利1073207)、 二硼烷、四硼烷、六硼垸和它们 的混合物。可使用这些金属的有机和无机物。美国专利2818416号公 开了许多这类化合物，例如三甲基铝、三乙基铝、二甲基铍、硼的水合物、硼的氢化物、硼酸酐、三乙基硼(C2H5)3B、硼与氢和锂的化合物、 戊硼烷、癸硼垸、硼嗪、铝的氢硼化物、铍的氢硼化物、铝的氢硼化
物和它们的混合物；轻金属化合物、(CH3)3NBH(CH3)3、 (CH3)2BI、 Be(C2H5)2、 C4H9B(OH)2、 AL(BH4)2、 Be(BH4)2、 LiBH4、 B(OC2H5)3、 (BO)3(OCH3)3、 Zn(CH3)2。很明显可使用多种金属的化合物。
三羰基Cyclomatic锰化合物优选是三羰基环戊二烯基锰化合物。 更优选甲基环戊二烯基锰化合物(MMT)。
可用的取代基的非限制性实例是链烯基、芳烷基、芳链烯基、环 烷基、环链烯基、芳基和链烯基基团。可用的三羰基Cyclomatic锰抗 爆化合物的说明性的和其它非限制性实例是三羰基苄基环戊二烯基 锰、三羰基1，2-二丙基3-环己基环戊二烯基锰、三羰基1，2-二苯基环戊 二烯基锰、三羰基3-亚丙烯基锰、三羰基2-甲苯基茚基锰、三羰基芴 基锰、三羰基2，3,4,7-丙基芴基锰、三羰基3-萘基芴基锰、三羰基4，5,6,7-四氢茚基锰、三羰基3,3-乙烯基-4,7-二氢茚基锰、三羰基2-乙基-3-((1-苯基乙烯基)-4,5,6,7-四氢茚基锰、三羰基3-(a-环己基乙烯基)-4， 7-二 氢茚基锰、三羰基1,2，3，4，5，6,7，8-八氢芴基锰等。也可以使用这些化合 物的混合物。所述的化合物一般都用本领域内已知的原方法制备。
申请人已经发现，钾、镁、锂、硼和它们有关的可燃烧的高能化 合物特别有效，因此是所希望的。Li和LiH之类的促进剂如果情况允 许也可以使用。
符合本发明要求的其它金属，它们的化合物和其组合物需进行相 同的常规试验。因此，在权利要求书中包括可应用实现本发明目的的 任意的金属。
燃烧温度优选也大于金属的(或金属化合物的)沸点温度。已经发现，在燃料组合物中更高的氧重量浓度，特别是提高燃烧 特性的更高的浓度，允许使用更高的金属浓度。ECS燃料、ECS/助燃 料和/或助燃料的更高的平均密度也与可使用的更高金属浓度和更高的 排气速度有关。发动机的燃烧热动力学和化学计量学规定了金属的上 限。
金属浓度基本上是变化的。非限制性实例包括0.001-7.50g基本金 属/加仑、O.OOl-lO.OOg基本金属/加仑以上、0細-15.00g基本金属/加 仑以上、0.001-20.0g基本金属/加仑以上、0.001-30.OOg基本金属/加仑 以上、0.001-50.00g基本金属/加仑以上或更多。在某些应用方面，可希 望金属浓度等于或大于1/64、 1/32、 1/16、 1/4、 3/8、 1/2、 5/8、 3/4、 1、
1.5、 2.0、 2.5、 2.6、 2.7、 2.8、 2.9、 3.0、 5.0、 7.5、 10、 15、 20、 25、 26、 27、 30、 33、 35、 40、 50、 55、 60、 65、 70、 80和95g/加仑。在 先进和/或火箭和/或推进剂的应用方面，基本金属浓度可以约为100、 150、 200、 225、 250、 300、 400、 200-500、 600、 800-1000.0 g/力口仑， 特别是在自燃的情况下。上述这些浓度范围也可以采用。
但是，对最传统的助燃料的各种应用，锰的浓度范围一般为约 0.001-5.00 g Mn/力卩仓、0.001-3.00 g Mn/力口仓、0.001-2.00 g Mn/力口仓、 0.001-1.00 gMn/加仑、0.001-0.50 gMn/加仑、0.001-0.375 g Mn/加仑、 0.001-0.25 g Mn/力口仓、0.001-0.125 g Mn/力口仓、0.001-0.0625 g Mn/力口仓、 0.034-0.125 gMn/加仑的组合物。
其它的金属或锰的浓度是1/128、 1/64、 1/32、 1/16、 3/32、 1/8、 5/32、 3/8、 1/4、 1/2、 3/4、 0.8、 0.825125、 1.0、 1.2、 1.3、 1.4、 1.5、
1.6、 L656、 1.75、 1.875、 l.卯、2.0、 2.25、 2.3、 2.4、 2.45、 2.5、 2.6、
2.7、 2.8、 2.9、 3.0、 3.1、 3.2、 3.3、 3.3125、 3.4、 3.5、 3.6、 3.7、 3.75、
3.8、 3.875、 3.9、 4.0、 4.1、 4.2、 4.3、 4.4、 4.5、 4.6、 4.7、 4.75、 4.875、
4.9、 5.0、 5.1、 5.2、 5.3、 5.4、 5.5、 5.6、 6.0、 6.1、 6.2、 6.3、 6.4、 6.5、 6.625、 6.6、 6.7、 6.8、 6.9、 7.0、 7丄7.2、 7.25、 7.3、 7.375、 7.4、 7.5、7.55、 7.6、 7.8、 7.875、 7.9、 8.0、 8.5、 8.75、 8.875、 9.0、 9.1、 9.25、 9.3、 9.375、 9.4、 9.5、 9.6、 9.7、 9.75、 9.8、 9.875、 9.9、 10.0、 10.125、 10.25、 10.375、 10.5、 10.6、 10.75、 10.875、 11.0、 11.1、 11.2、 11.3、 11.4、 11.5、 11.6、 11.7、 11.75、 11.8、 11.875、 11.9、 12.0、 12.2、 12.3、 12.375、 12.4、 12.5、 12,7、 12.75、 12.875、 12.9、 13.0、 13.1、 13.2、 13.25、 13.3、 13.375、 13.4、 13.5、 13.6、 13.7、 13.75、 13.8、 13.875、 13.9、 14.0、 14.1、 14,2、 14.3、 14.4、 14.5、 14.6、 14.7、 14.8、 14.9、 15.0、 16.0、 17.0、 18.0、 19.0、 20.0、 21.0、 22.0、 23.0、 24.0、 25.0、 26.0、 27.0、 28.0、 29.0、 30.0、 31.0、 32.0、 33.0、 34.0、 35.0、 36.0、 37.0、 38.0、 39.0、 40.0、 41.0禾口 0.001-50.0、 100.0、 200.0、 400.0、 500.0、 700.0、 800.0、 1200、 3500、或5000 g金属/加仑左右。全部的燃烧改 进的和化学计算量的基本金属都可以使用。
在柴油机燃料应用的情况下，按重量计锰浓度大于1%的燃料或也 使用约25-33 g/加仑。在汽油燃料的情况下，浓度希望大于1/64、 1/32、 或1/16 g/加仑。
范围的变化取决于具体的金属、燃料、燃料重量、调节、先进的 应用、热动力学和改进燃烧系统，以便增强本发明的加速低温高能特 性的程度。
本发明应用的金属也包括全部燃烧催化剂，所述的燃烧催化剂是 苦味酸亚铁、钾盐等。例如，所使用的钾盐包括Shall Chemical销售的 商标为"SparkA:d可SparkAde"的那些。
在燃料中所采用的这些盐的量为0.01、 0.4、 0.5、 0.75、 1.0、 2.0、 3.0、 4.0、 5.0份金属/百万份燃料，可使用1.0-4.0 ppm金属，浓度小于 16.0 ppm金属也可以使用。其它的钾盐或二茂铁在下述范围变化，即 0.10-8.0、 4.0-9.0、 5.0-12.0、 6.0-13.0、 7.0-14.0、 8.0-15.0 ppm金属/百 万分，9.0-16.0、 10.0-20.0、 11.0-22.0、 12.0-25.0、 13.0-30.0、 14.0-40.0、15.0-50.0、 16.0-60.0、 17.0-80.0、 18.0-100.0份金属或盐/百万份燃料。
在申请人的发明的应用中，明显可采用钾浓度大于3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0、 8.0、 9.0、 10.0、 11.0、 12.0、 13.0、 14.0、 15.0、 16.0、 17.0、 18.0、 19.0、 20.0、 21.0、 22.0、 23.0、 24.0、 25.0、 26.0、 27.0、 28.0、 29.0、 30.0ppm金属(或盐)，这取决于使用的ECS化学和物理方法，在 没有有害的金属氧化物形成时，可以采用所述的钾浓度或更高的浓度。
很明显，可以实施最大燃烧速度的金属浓度和/或本发明的其它目的。
按照本发明，本发明燃料包含至少一种Mn和/或其它非铅金属的 量，它构成了与燃料组合物、化学计算量、ECS化学、燃烧系统所要 求的效率和功率以及法律和/或环境因素一致的改进燃烧的量。
但是，很明显也可以使用不含金属的本发明燃料，例如改性的燃 料，即申请人的发明通过燃料取代基的改性，提高了燃烧速度和/或降 低燃烧温度。可以采用本文或共同待审査的申请中描述的化学和/或物 理方法，不含金属。
代替物或混合金属是实现在热量释放、燃烧速度、热效率、排放 物减少、能量产生等方面的综合改进的一个方案。申请人的发明在金 属代换和混合应用方面采取了宽的变化范围。参见美国专利3353938 号，3718444号，4139349号。在本发明的实施中优选使用有机金属化 合物。
实施例9
一种组合物是由点火或燃烧改进量的钾盐(例如壳牌化学品公司 的产品，商标为SparkAid)和至少一种有机锰化合物和至少一种ECS 化合物组成。应用的金属优选有负值形成热的氧化物且应形成热应当超过(例
如更负)下述值的金属，其形成热是约-1000、-0000、 -50000、 -100000—-150000gr卡/摩尔。更优选超过-200000、 -225000、 -250000、 -275000、 -300000、 -325000、 -350000、 -400000gr卡/摩尔和更大(更 负)。
较好的是较低分子量的金属。本发明使用的金属可接受的分子量 是小于100、 80、 72、 70、 60、 59、 55、 36、 34、 32、 30、 28、 26、 24、 22、 20、 18、 16、 14、 12、 10、 8、 6、 4的那些金属；更可接受的分子 量是小于59、 56、 32;更好的分子量是小于27、 24;更优选的分子量 是小于15的那些；再好的分子量小于14;最好是分子量小于6的那些。
申请人使用气态和固态的金属和/或它们的化合物。金属的燃烧产 物优选对环境有利例如低毒或无毒。
申请人认为有许多金属可在本发明的实施中使用。申请人引入参 考1995化学橡胶公司CRC "化学和物理手册"有机金属化合物物理常 数那一章(和/或其它有关的章)。而且，特别地引入满足本发明标准 的燃料可溶的金属。
非铅金属的其它非限制性实例已经在说明书中列出。增加非铅二 元金属化合物的非限制性实例。使用三元金属和包括盐的更高的化合 物。使用三元羧的盐。使用金属的高氯酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸 盐、氢氧化物和其它的。希望使用金属的氢氧化物。所使用的盐也包 括含可置换氢的酸式盐。
应用氧化了的含金属化合物，包括氧化了的有机金属化合物也在 本发明的范围和实用之内。使用本身是ECS化合物的金属化合物表示 一种实施方案。非限制性实例是锂、碘、硼基的ECS化合物。所使用的氧化了的有机金属化合物是金属甲氧基、二甲氧基、三 甲氧基、乙氧基、二乙氧基、三乙氧基、草酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、 三碳酸盐和相似结构，包括它们的混合物。这些氧化了的有机金属化
合物可与附加的ECS化合物(例如DMC)合用或在没有附加的ECS 化合物(例如DMC)下使用。
因此，本发明所采用的有机金属化合物含氧，包括化合物的混合 物作为净燃料，其中可选择地添加ECS化合物、助燃料、或附加的金 属。
采用与Ml-OCH3有相似一个或多个结构的同系物或类似物的金 属化合物也在本发明的实用范围内，其中Ml是一价或一价以上的金 属，其中过剩的价由氧双键和/或一个或多个甲基、氢、羟基、乙氧基、 乙酯基、甲酯基、羰基、羰酰二氧基、羧基、甲氧基、异硝基、肪基、 亚甲二氧基、和/或它们的组合所占据；有M2-[OCH3]2结构的金属化合 物，其中M2是是二价或可以是二价以上，其中过剩的价被氧双键和/ 或一个或多个甲基、氢、羟基、乙氧基、乙酯基、甲酯基、羰基、羰 酰二氧基、羧基、甲氧基、异硝基、肪基、亚甲二氧基、和/或它们的 组合占据(一个说明实例包括硼酸三甲酯[BH(OCH3)2];有M3-[OCH3]3 结构的金属化合物，其中M3是三价或可以是三价以上的金属，其中过 剩的价是被氧单键或氧双键和/或一个或多个甲基、氢、乙氧基、乙酯 基、甲酯基、羰基、羰酰二氧基、羧基、甲氧基、异硝基、肪基、亚 甲二氧基或它们的组合占据；有M4-[OCH3]4结构的金属化合物，其中 M4是四价或可以四价以上的金属，其中过剩价被氧单键或双键和/或被 一个或多个甲基、氢、羟基、乙氧基、乙酯基、甲酯基、羰基、羰酰 二氧基、羧基、甲氧基、异硝基、肪基、亚甲二酰基或它们的组合占 据。
在上述的实例中，使用M1-M4可以含一种或多种金属，可以是相同的或不同的金属。含多个相同金属的所述结构的非限制性实例是四 甲氧基二硼。
所使用的其它的氧化了的有机金属结构是Ml-0(CO)0-M2，其中 Ml或M2是相同或不同的一价或可以是一价以上的金属，其中过剩价 可以被附加的金属占据，和/或Ml或M2是单键氧或双键氧取代，禾口/ 或被一个或多个甲基、氢、羟基、乙氧基、乙酯基、甲酯基、羰基、 羰酰二氧基、羧基、甲氧基、异硝基、肪基、亚甲二酰基，和/或它们 的组合取代。Ml可被单键氧和/或一个或多个甲基、氢、羟基、乙氧基、 乙酯基、甲酯基、羰基、羰酰二氧基、羧基、甲氧基、异硝基、肪基、 或亚甲二氧基取代。非限制性实例是碳酸锂[Li202(CO)]、碳酸钾 [K202(CO)]、碳酸钠、碳酸铯、碳酸铜、碳酸铷、碳酸氢锂、碳酸氢钠、 碳酸氢钾、碳酸钾钠等。
使用C3和C4加其它的金属结构。例如，使用M ' l-CH2-CH2-0-CH2-CH2-M' 2结构，其中M' 1和M' 2可以是相同或 不同的金属，或M' 1或M' 2可以是氢或原子或基团(与上述的那些 相似)，且是一价。
使用的其它结构是金属酮、酯、醇、酸等。非限制性的实例是M 'l-C-OH3，其中M' 1是一个或多个三价金属；其它的结构是M' 1-C204，其中M' l是二价金属。还使用Ml-C-C-0-C-C-M2结构，其 中M1和M2可以是相同，或不同的金属，或M2是氢或一价的原子。
所述氧化了的有机金属化合物特别优选有上述所列举的包括用于 ECS化合物燃料性质。例如更高的汽化热、高的燃烧速度、分解特性 (例如在后点火预燃烧温度分解成增强燃烧或游离基结构)，在正常 的处理温度是热稳定的等；和有金属的高热量和能量释放特征等。
值得注意的是，本发明所用金属用互溶剂(如果需要)引入液体燃料体系。或供选择地用包括液化或气化的独立的方法引入燃烧器/燃 烧室。
本发明所用净氧化了的有机金属以批量生产是较兼价的。 实施例10
一种降低气相燃烧温度的方法和组合物，所述方法包括门把平
均粒径不超过70、 60、 50、 40微米或更小的燃料蒸气引入吸气式的燃 烧系统中；所述燃料蒸气包含l)至少一种可溶性燃料化合物或选自过 渡金属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素和它们组合的组的元 素，这些氧化物的形成热是负值和可以包括或超过(例如更低值)约 -10000、 -20000、 -30000、 -40000、 -50000、 -100000、 -150000、 -200000、 -225000、 -250000、 -300000、 -350000、 -400000、 gr卡/摩尔，上述元 素或化合物的热值可以超过2000、 4000、 4500、 5000或更高千卡/kg(参 见下文)和2)至少一种ECS化合物，其特征是在60°F时汽化潜热超过 约110、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 148、 150、 152、 155、 157、 160、 170、 200、 230、 250、 275、 300、 325、 350、 375、 400、 450、 500 btu/lb以上)或在它的沸点时供选择地超过约27、 28、 29、 30、 31 或32jk/mol，层流燃烧速度超过约48、 49、 50或更高cm/秒和在达约 100°C、 15(TC、 200°C、 250°C、 275°C、 300°C 、 325°C、 350°C 、 400°C 、 450°C、 500°C、 550°C、 60(TC或更高温度时在气相中可以是热稳定的， 3)可选择的助燃料；ii)制成的所述燃料蒸气的最大火花能为0.3、 0.25、
0. 22、 0.20、 0.19、 0.18、 0.17、 0,15、 0,13、 0.10、 0.08、 0.05 mJ或更 小，和点火未燃烧的燃料蒸气分解成活性的高动能的游离基，在25°C 下的形成热小于150、 120、 100、 90、 80、 70、 60、 50、 40、 30、 20、 10、 o千卡/摩尔或更小，因此所述游离基与基本的过渡金属、碱金属、
碱土金属、卤素、niA元素或其组合的克当量之比等于或超过i : 20、 l : 10、 l:5、 l:2、 l : l、 1.5 : l、 2 : l、 3l、 5 : l、 10 : l、 15 :
1、 20 : i、 30 : i、 50 : i、 75 : i、 ioo : i、 150 : i、 200 : 1、 250 : 1、 500 : 1、 1000 : 1、 5000 : 1、 10000 : 1，所述的游离基可以是解离的
31游离基(非限制性实例包括OH、 CN、 CH和NH和继续燃烧过程中随 后再缔合的一些基)；iii)以足以产生发光气相燃烧的方式使所述游离 基在火焰前缘头部扩散。
实施例10a
上述的实施例10中所述燃烧的特征是，在低于1400。F、 1390°F、
1375。F、 1350°F、 1325°F、 1300°F、 1275°F、 1250°F、 1200°F、 1100。F 或1000。F的温度下，提高了排气速度。
实施例11
实施例10的组合物是没有或基本上没有多核芳香烃、铅、硫、钡、 氯或氟，和可以没有或可以基本上没有氯化溶剂，溴和/或磷，或有助 于产生氟代烃、碳氟化合物、含氯氟烃、氯氟代烃的任何化学物质。
实施例12
实施例10的组合物，其中ECS化合物与金属化物之比(克/克)或
活性基与基本金属之比(克/克)大约等于或小于i : iooo-i :i、 i : 500-1 : l、 l : ioo-i : l、 l : 50-1 : l、 i : 40-1 : l、 l : 30-1 : l、 l : 20-1 : l、 i : io-i : l、 l : 5-1 : l、 l : 4-i : l、 l : 3-i : l、 l : 2-i : l、 3 : 5-1 : l、 2 : 3-1 : l、 l : l-3 :2、 l : l-5 : 3、 l : l-2 : l、 ll-7 : 3、 l : l陽3 : l、 i : l陽4 : l、 i : l-5 : l、 i : i隱io :、i1-15 : i、 i : 1-20 : i、 i : 1-30 : i、 i : 1-50 : i、 l : 1-75 : i、 i : i-ioo : i、 i : 1-150 :i、 i : 1-200 : i、 i : 1-250 : i、 i : l墨500 : i、 i : i-iooo : l、 i : 1-5000 : i、 i : i-ioooo : i、或使反应最佳化的其它比率。
实施例12a
上述各实施例中ECS化合物是DMC和金属可以是Mn。 实施例13
上述的方法或组合物包括ECS化合物(DMC)和金属(有机锰)化合物，Ecs化合物与基本金属之比(克/克)的范围约等于或小于iooooo: l-i : i、 ioooo : i-i : i、 sooo : 1-1 : i、 2500 : 1-1 : i、 2000 : 1-200 : 1、 3000 : i-1000 : 1、 2500 : 1-500 : i、 2000 : 1-50 : 1、 1500 : i"oo : 1、 1250 : 1-1 : 1、 1000 :1、 1:1、 750 : 1-50 : 1，其它可用的范围是 500 : 1-20 : 1、 250 : 1-15 : 1、 200 : 1-3 : 1、 50 : 1陽5 : i、 20 : l-io :
l、 20 ::1-1 : 1禾Q 15 : 1-1:1，各浓度是10000:1、 6000 : 1、5500 : 1、
5000 :1、4800:1、 4500I 、 40001、 3800:1、 3600 : 1、3400 : i、
3200 :1、3000:1、 2800二 1、 2600 :1、 24001、 2200 : 1、2000 : 1、
1850 :1、1750:1、 1550二 1、 1500 二1、 1450:1、 1425 : 1、1400 : 1、
13801、1350 1、 1340:1、 1325 :1、 1320 ,:1、 1300 : 1、1280 : 1、
1260 :1、1250 1、 1200:1、 U80 :1、 1150 ::1、 1125 1、i訓1、
1075 :1、1050:1、 900 :1、 800 : 1、750 : 1、650 : 1、 600 :1、 575 二
1、 5501、500! 1、 450 二I、 350 : 1、300 : 1、250 : 1 、 2001、 180 :
1、 175:1、170:1、 165 :1、 160 ■■ 1、155 1、150 1、 1451、 140
1、 1351、1301、 125 二1、 120 : 1、1151、110: 1、 105:1、 100 :
1、 95 :1、90 :1、 85 : 1、80 : 1、 75:1、 70 :1、 65 : 1、 60 ::1、 55 :
1、 50 :1、45 :1、 40 : 1、35 : 1、 30:1、 25 :1、 22 : 1、 20 ::1、 18 :
1、 17 :1、15 :l、 12 : l、10 : 1、 8 ::1、 5 : 1、3 : 1、 2 : 1、1 : 1或
提供最大燃烧的方法或组合物的比。其它的范围是4800 : 1-15 : 1、 1200 : 1-10 : 1、600 : 1-5 : 1、3001-5 : i、iso : 1-50 : i、600 : 1-30 : 1、 500: 1-50: 1。使用的ecs与金属之比可以高于或低上述列出的这 些比例。
实施例14
一种ECS燃料组合物包括 一种ECS化合物，优选碳酸二甲酯 (DMC)、至少一种燃料可溶的金属(优选cyclomatic锰化合物)，其中ECS
化合物与基本元素之比按份计等于或小于2500 : i、等于或小于600 : i、等于或小于400 : i、 300 : i、 175 : 1、 150 : 1、 125 : 1、 100 : 1、 75 :1、 60 : 1、 50 : 1、 40 : 1、 30 :1、 20 : 1、 10 : 1。实施例15
一种ECS燃料包括-ECS化合物(优选碳酸二甲酯)、至少一种燃 料可溶的过渡金属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素或其混合 物(优选cyclomatic锰化合物)、可以包含助燃料、其中碳酸二甲酯与基
本金属之比在ioooo : i-i : 500、 2500 : i-i : ioo、 1200 : i-i : i范围 内，更优选小于600: 1-1 : i(或组合物的最大作用的其它比)、可以包 含一种盐、VPR或FPI溶剂或盐、 一种抗氧化剂、凝固点添加剂、抗 冰添加剂、金属减活剂、腐蚀抑制剂，将湿控制添加剂、间滑剂或摩 擦改良、抗磨损添加剂、燃烧室或沉积控制添加剂、抗水解剂、pH控 制添加剂、收湿剂、松解控制或防止方法，以提高闪点，降低蒸气压 或提高前端的速度(如果需要)、认为的其它添加剂或本文中公开的其它
添加剂和它们的混合物；闪点可以为至少38'C，或RVP小于20、 15、 12、 10、 9.5、 9.0、 8.5、 8.0、 7.5、 7.0、 6.5psi，在38。C时的最大蒸气 压可以是21kPa;最小的热稳定性可以满足ASTM1655标准、燃烧热 或相当容量可以等于或超过42.8MJ/kg;最大的冻结温度可以是-4(TC、 -47°C、 -50°C;最大总酸度可以是O.lmgKOH/g;或可以认为是一个或 n个ASTM工业或政府燃料标准；上述燃料特征是能够实现发光的气 相燃烧。
实施例16
上述实施例15的组合物，助燃料可以符合符合工业和/或ASTM 标准，而其中的生成物ECS/助燃料，由于较低热值ECS化合物的影响， 热值低于只用助燃料的工业品或ASTM，或低于43.0、 42.8、 42.5、 42.0、 41.5、 41.0、 40.5、 40.0、 39.0、 38.0、 37.0、 36.0、 35.0 kJ/kg，或小于 18720、 18000、 17900、 17500、 17000、 16500、 16000、 15500、 15000 或更低BTu/lb，或比用传统方法测量的助燃料的热值小0.1、 0.5、 1.0、 2.0、 3.0、 5.0、 10.0、 15.0、 20.0、 25.0、 30.0、 35.0、 40.0、 50.0%;与 只用更高热值的助燃料相比上述燃料的特征是提高燃料的经济性，热 能、功效、飞行范围、推力或寿命。实施例17
一种可以是实施15的组合物的燃料组合物包括航空汽油基础燃
料、最小的辛垸值或特性值为87或130(ASTM909)，蒸馏部分T-10加 T-50部分是307°F， T-40温度是167°F和T-90温度小于250 °F，燃料 最大硫含量为0.05。/。(wt)或无硫，禾口 ECS化合物(优选DMC)的燃烧改 进量；上述生成的燃料的汽化潜热超过120、 125、 130、 135、 140、 142、 143、 144、 145、 146、 147、 148、 149、 150、 151、 152、 153、 154、 155、 156、 157、 158、 159、 160、 162、 165 BTu/lb,因此生成的燃料 可以有等于或超过下述值的层流燃烧速度，这些值是40、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52cm/秒;(除非实施例25c直接说明外) 化合物或元素可以包含过渡金属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族 元素或它们的混合物；所述组合物的特征以是燃烧热小于43.0、 42.8、 42.5、 42.0、 41.5、 41.0、 40.5 kJ/kg，或小于18000、 17900、 17500、 17000、 16500、 16000、 15500、 15000或更小BTu/lb。
实施例18
任意地含有上述组合物15的燃料组合物，该组合物含有代表燃 料中0.01%至10.0% (wt)氧的ECS化合物(优选DMC);含过渡金 属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素或混合物的化合物或单质， 其浓度为0.01至约1.0、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 4.5、 5.0克元素/gal;
以及助燃料；该燃料任意地具有下述一个或多个性质密度范围为约
880至800 kg/cm3 (可任意地超过880、 900、 910、 920、 930、 950 kg/cm3 或更多)，4(TC时的粘度范围为2.5至1.0cSt，十六烷指数为40至70, 芳烃体积含量范围为大约0至35%、 0%至20.0%、 0%至15%或0%至 10%，条件是3-环+芳族成分不超过0.16% (体积)；T10馏份温度为 大约l卯至230°C， T50馏份温度为大约220至280°C ， T90馏份温度 大约为260至34(TC，浊点温度为-10、 -28、 -32。C或高于千分之最小环 境温度6"C，硫的含量不超过250卯m、200卯m、 100卯m、50ppm、40ppm、 30卯m、 20ppm、 5ppm或不含硫，本生层流燃烧速度至少为37、 38、 39、 40、 41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52cm/sec或更大，汽化潜热至少为105、 110、 115、 116、 117、 118、 119、 120、 121、 122、 123、 124、 125、 130、 135 BTU/lb或更多；所述组合物的 特征在于具有燃烧热小于常规、重整、低硫或任何ASTM柴油机燃料， 或小于43.0、 42.8、 42.5、 42.0、 41.5、 41.0、 40.5kJ/kg或小于18,000、 17,900、 17，500、 17，000、 16,500、 16,000、 15,500、 15,000 BTU/lb或更 小；所述方法的特征在于能够获得相对于单独助燃料降低的颗粒辐射 或改进的燃料经济。
可以推断，除了汽化热，应用航空汽油一般可满足ASMD910的 要求，特别是无铅汽油。但是，与发明申请的其它实施方案不同，不 太优选的航空汽油可含有微量的铅，而申请的优选实施方案不含铅。
实施例19
任意地包括实施例15的燃料组合物，该组合物含有代表燃料中 0.01%至40.0%或0.01%至2.0%、 3.0%、 4.0%、 5.0%、 7.5%、 10.0%、 15.0%、 20.0%、 25.0%、 30.0%、 35.0% (wt)或更多氧的ECS化合物 (优选DMC);含过渡金属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素 或混合物的改进燃烧剂量的化合物或单质，其浓度为0.01至约1,5、2.0、 2.5、 3.0、 4.0、 5.0、 7.5、 10.0、 15.0、 20.0、 30.0克/gal或更大;柴油 机助燃料；该燃料任意地具有下述一个或多个性质API范围为约41.1 至45.4，任意的硫含量不超过500、 300、 250、 200、 150、 50、 40、 20、 10、 5ppm (wt)或不含硫，任意不含氮及任意的芳烃体积含量范围为 0至5%、 1%至10%、 0%至15%、 0至20%、 0至35%或不含芳烃，任 意的PNA体积o/。不超过0.03、 0.02、 O.Ol或不含PNA，任意的十六烷 指数大于32、 34、 36、 38、 40、 43、 45、 47、 50 (或小于38、 36、 34、 32或更小)，任意的IBP大约为165°F+/- 150。F;任意的95%馏份范 围为460。F至540。F;本生层流燃烧速度至少为38cm/sec，汽化潜热至 少为105 BTU/lb;所述方法的特征在于能够获得相对于单独助燃料降 低的颗粒辐射或改进的燃料经济。
36实施例20
用于航空汽油发动机的燃料组合物，该组合物含有代表燃料中
0.01%至10.0% (wt)氧的DMC化合物，至少一种溶于过渡金属、碱 金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素或混合物的燃料，其浓度为0.001 至约2.5、 5.0、 10.0、 15.0、 20.0克/gal;航空汽油助燃料；该燃料任意 地具有下述一个或多个性质最小爆震十六垸指数为80或IOO和最小 功率值为87或130,含铅，最大的T10蒸馏温度为75°C，最小T40温 度为75。C，最大T50温度为105°C，最小T90温度为135°C，最大最 后温度为135°C，其中T10和T50温度总和为最小135°C，最高含硫量 为0.05 wt%，任意的最小燃烧净热小于18,720、 18,000、 17,500、 17，000、 16，500、 16,000、 15,500、 15,000、 14，500、 14，000 BTU/lb或更小(通 过传统方法测定)，汽化潜热超过140、 150、 155或160 BTU/lb。
实施例21
用于航空汽油发动机的燃料组合物，该组合物含有代表燃料中
0.01°/。至15.0% (wt)或更多氧的DMC，代表大约0.001至0.5、 0.625、 0.75、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 10.0、 15.0、 20.0克Mn/gal燃料 的有机镁，以及ASTM或其它具有最小燃烧热约为18,000、 1S，500或 18,720 BTU/lb的航空助燃料；其中由于DMC的稀释作用，所述的所 得燃料燃烧热低于18,000、 17,950、 17,750、 17,500、 17,000、 16,500、 16,000、 15，500、 15，000、 14,500、 14,000、 13，500 BTU/lb;所述组合物 的特征在于..与单独航空助燃料的更高的燃烧热相比，燃烧所述燃料 的航空发动机的飞行距离增加。
实施例22
任意地包含上述组合物15的喷气涡轮燃料组合物，该组合物含 有代表燃料中0.01%至40.0% (wt)氧的ECS化合物(优选DMC); 含过渡金属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素或混合物的化合 物或单质，其浓度为0.001至5.0、 10.0、 20.0、 50.0、 100.0、 150.0、 200.0或250.0克/gal，航空喷气涡轮助燃料；其中该燃料具有下述性质
37总的芳烃体积浓度不超过25%或22%,最高含硫量不超过0.3、0.2、0.1°/。 (wt)或不含硫，最大T-10温度为205°C，最大最后沸点温度为38°C， 15。C时的密度范围为约751至840 kg/cm3或任意地超过840、 850、 860、 880、卯0kg/cm3或更多，最低凝固点为-40。C、 -5°。或-57°(:，最小净燃 烧热为42.8kJ/kg或者燃烧热小于42.8、 42.0、 41.5、 41.0、 40.5、 40.0、 39.5、 39.0、 38.0、 37.0、 36.0、 35.0、 34.0、 32.0、 30.0、 28.0、 26.0、 24.0kJ/kg或更小，最小汽化潜热为IIO、 115、 118、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155 BTU/lb或更多；任意的金属减活剂；任意 的抗氧化剂；任意的洗涤剂或洗涤剂/分散剂；以及任意的其它满足 ASTM 1655的Jet A、 Jet A-l或Jet-B最终燃料要求的燃料；其中所述
组合物的特征在于与单独的助燃料相比，具有增加的升力、推力和/
或操作范围。
实施例23
任意地含有上述组合物15的2号燃料油组合物，该组合物含有 代表燃料中0.01%至40.0% (wt)氧的ECS化合物(优选DMC)，含 过渡金属、碱金属、碱土金属、卤素、IIIA族元素或混合物的化合物 或单质，2号燃料油助燃料；所述组合物的特征在于在4(TC下测定 的动力粘度既不小于1.9 mmVs又不大于3.4 mm2/s，最小T-卯温度为 282°C，最大T-90温度为338°C，最大含硫量为0.05%质量，3号最大 铜汽提速度，闪点为38。C， LHV为至少90、 95、 100、 105、 110、 115、 120、 125、 130、 135BTU/lb，任意含有助溶剂和/或金属盐，燃烧热约 为43.0kJ/kg或燃烧热小于42.8、 42.0、 41.5、 41.0、 40.5、 40.0、 39.5、 39.0、 38.0、 37.0、 36.0、 35.0、 34.0、 32.0、 30.0、 28.0、 26.0、 24.0或 更小；所述燃料的特征在于具有大于单独助燃料的功效。
实施例24
燃料组合物，该组合物含有比助燃料热值低的ECS燃料；该ECS
燃料任意地代表至少0.01、 0.5、 1,0、 1.5、 2.0、 2.1、 2.2、 2.5、 2.7、 3.0、 3.5、 3.7、 4.0、 4.5、 5.0、 8.0、 10.0、 12.5、 15.0、 18.0、 20.0、 22.0、25.0、 30.0、 35.0、 38.0、 40.0、 45.0、 49.0、 50.0、 51.0、 55.0、 60.0、 65.5、 70.0、 75.0、 80.0、 85.0、 90.0、 95.0、 99.0% (体积)的组合物； 本发明或本发明人的待审国际专利申请PCT/US95/02691 、 PCT/US95/06758中提出的助燃料，其中所述的助燃料任意地与工业和/ 或ASTM规格标准相符；正如在本发明或所述的待审申请中的描述， 可任意地具有T-90、 T-50、 T-IO、 BV或LHV修饰/调节；所述ECS/ 助燃料任意地包含本发明或本发明人的待审国际申请 PCT/US95/02691、 PCT/US95/06758中描述的添加剂、盐、助溶剂；任 意的汽化潜热超过IOO、 110、 115、 120、 125、 130、 135、 140、 142、 142、 143、 144、 145、 146、 147、 148、 149、 150、 151、 152、 152、 153、 154、 155、 156、 157、 158、 159、 160、 162、 165 BTU/lb;任意 的本生层流燃烧速度等于或大于33、 34、 35、 36、 37、 38、 39、 40、 41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52、 53、 54、 55、 56、 57、 58、 59、 60、 65 cm/sec;所述ECS/助溶剂任意地具有小于单 独的助燃料和小于工业或ASTM燃料标准的热值，或小于43.0、 42.8、 42.5、 42.0、 41.5、 41.0、 40.5、 40.0、 39.0、 38.0、 37.0、 36.0、 35.0、 33.0、 30.0、 28.0、 26.0kJ/kg，或小于18,720、 18,000、 17,900、 17,500、 17,000、 16，500、 16，000、 15,500、 15,000、 14，500、 14,000、 13,500、 13,000、 12,500 BTU/lb或更小；所述组合物任意地与工业、政府或ASTM 燃料标准相符(燃烧热除外)；所述ECS/助燃料进一步的特征在于 与单独的更高热值的助燃料相比，当其燃烧时具有增加的废气以及提 高的燃料经济、能量、功效、飞行范围、推力或升力。
实施例25
实施例24的组合物，其中ECS燃料代表0.01至99.0% (体积) 的ECS/助燃料组合物，ASTM或汽提的助燃料代表其余部分；其中如 通过传统的方法测定，所得燃料的燃烧热或BTU/lb量小于单独的助燃 料；因此所述组合燃料的功效、燃料经济、升力范围或推力不小于助 燃料，或任意地大于助燃料的0.5%。
39实施例26
上述实施例的ECS/助燃料组合物，其特征在于不含ECS化合物或 不含ECS化合物和金属物(ECS燃料成分)；上述燃料的进一步特征 在于与单独的最小的工业或ASTM标准基础燃料或助燃料相比，具 有升高的LHV和/或BV。
优选的实施方案构成了不含ECS燃料成分或不含ECS化合物的燃 料，该燃料的LHV和/或BV大于传统的燃料。正如本发明和本申请发 明人的所述待审申请中所述，该实施方案是通过蒸馏温度、燃烧温度 和燃料成分调整而实现的。
在一个实施方案中，应用ECS/助燃料组合，其中由传统方法或简 单地增加组合物成分的公知BTU值而测定的热量/BTU量小于最小的 ASTM、政府、工业或其它标准。由此，本申请的ECS/助燃料的热值 约为0.01、 0,25、 0.5、 0.75、 1.0、 1.15、 1.25、 1.5、 1.75、 2.0、 2.5、 3.0、 5.0、 7.5、 10.0、 12.5、 15.0、 17.5、 20.0、 22.5、 27.5、 30.0、 32.5、 35.0、 37.5、 40.0、 42.5、 45.0、 47.5、 50.0、 52.5、 55.0、 57.5、 60.0、 52.5、 65.0%或更大，低于最小的现有工业、政府或ASTM热或热量标 准。
某些ECS化合物的热量为
BTU/lb @ 60°F BTU/gal @ 60°F
水0
DMC6,28056,100
甲醇8,57056,800
乙醇11,50076,000
MTBE15,10093，500
TAME15,690100,600
汽油18,000-19,000109,000-1 19,000由此可见，与汽油相比，ECS化合物具有降低的热值。但由于本 申请的燃烧组合物和方法增加了排气速度，所以可获得相同或更低
BTU燃料的更大的功效。这表明对现有技术燃料燃烧的理解具有巨大偏差。
本发明发现含较低BTU的ECS/助燃料组合具有大约与含更大 BTU的ASTM燃料相当的功效或者大于含更大BTU的ASTM燃料的 功效。参见下列表A。
表A
实施例ECS/助燃料组合的 ECS/助燃料组合物中的ECS百分比
燃烧等价的BTU/热 5% 20% 40°/。
60% 80%
达到相当功效时ECS/助燃
料组合物中的ASTM标准
燃料的BTU"/。近似值 97.5%5-90% 75-85% 70-76% 68-73%
由此可见，ECS燃料的浓度越高，作为组合燃料燃烧热函数的功 效越大。因此，随着组合燃料中的ECS燃料增加，任何ECS/助燃料组 合的最大功效是最大的。
实施例27
ECS/助燃料组合物，其中所述ECS燃料具有比助燃料低的BTU 量，ECS/助燃料具有比单独助燃料低的BTU量；所述燃料的特征在于 与单独的助燃料相比，该燃料具有更大的功效、燃料经济、飞行范围、 能量或推力。
助燃料和ECS/助燃料
本申请的助燃料一般是含碳或含氢或其它的化合物、或含烃和/或 其它的化合物，包括混合物、能够燃烧的燃料。本申请的助燃料的详 细说明描述在待审国际专利申请PCT/US95/02691禾Q PCT/US95/06758
41中，这些文献在此引作参考。
正如本发明所述，助燃料的实例可延伸到改进的燃料("改进燃 料")，区别在于助燃料包括与ECS燃料组合，而改进燃料(指那些
具有改进LHV、 BV、蒸馏特性和/或结构的燃料)不必要包括与ECS 化合物或金属物组合。由此，在本发明中，改进燃料可被助燃料所代 替。
在本发明的特别实施方案中，助燃料可在ECS/助燃料组合中用作 微量、基本上微量、大量或基本上大量的成分。ECS燃料与助燃料的 比例可在1000:1、 100:1、 90:1、 75:1、 50:1、 40:1、 30:1、 25:1、 20:1、 15:1、 12:1、 10:1、 8:1、 6:1、 5:1、 4:1、 3:1、 2:1、 1:1、 1:2、 1:3、 1:4、 1:5、 1:6、 1:7、 1:8、 1:10、 1:15、 1:20、 1:40、 1:50或1:100之间变化。
本发明的一个特别目的在于使由ECS/助燃料燃烧得到的总ECS 燃料蒸汽达到最大。由此，ECS蒸汽可表示下列质量百分比的组合物 0.001至约0.5、 1.0、 1.2、 1.5、 1.7、 2.0、 2,1、 2.5、 3.0、 3.4、 3.5、 3.7、 4.0、 4.2、 4.7、 5.0、 7.0、 9.0、 10.0、 12.0、 15.0、 20.0、 25.0、 30.0、 35.0、 40.0、 45.0、 50.0、 55.5、 60.0、 70.0、 80.0、卯.O或99.999。
在初始申请中，由于现有的燃料、分布和燃烧体系，ECS燃料成 分将表示微量成分。
优选地，当用于现有体系时，本申请的ECS燃料、助燃料或ECS/ 助燃料满足助燃料的ASTM、政府和/或工业要求，具有最小的任意燃 烧热。
可以推断，为了满足最小的ASTM和/或政府标准，ECS/助燃料需 要调整或修饰。例如，如果ECS/助燃料必需满足最小的ASTM燃烧热 且DMC为ECS化合物，那么应当需要高热值成分。在其它情况下，为使加入的ECS燃料仍满足ASTM或政府标准， 必需修饰基础助燃料。
本申请优选的助燃料一般是传统的燃料，但应当将燃料配制成具 有高的燃烧速度或比常规或重整燃料具有更高的汽化潜热。参见引作 参考的待审国际专利申请PCT/US95/02691和PCT/US95/06758及下文。
为了降低LHV，本申请的助燃料和ECS/助燃料可调整或配制成能 够降低或控制T-90、 T-50或T-10的蒸馏温度。
本申请的助燃料和ECS/助燃料可典型地被配制成低的或非常低的 燃烧辐射。
例如，本发明的一个特别的目的在于助燃料被形成和/或ECS/助燃 料组合物被形成或被制成能够最大程度地降低下列成分的排放NOx、 CO、 C02、 HC、颗粒物质、毒性物质、形成前体的活性臭氧、多核芳 烃、苯、丁二烯、甲醛、乙醛、有规排放、被认为是潜在有害的无规 排放和/或能造成癌症或环境危害的物质(现已公知或将来能被确认的 物质)。然而，基础燃料的构成需要通过ECS燃料的辐射特征而调节。 因此较高浓度的被认为是有害的成分是可以接受的。
事实上，本发明避免了向本申请燃料中有意加入公知的对环境有 害的物质，如硫、铅、钡、氯、氟等。
还可以推断，本申请的助燃料和/或ECS/助燃料可被制成能够将颗 粒排放降低到最大可能的范围。平均颗粒尺寸需要不大于10.0、 7.5、 6.0、 5.0、 3.0、 2.5、 2.0、 1.5、 1.0或0.5微米或更小。本发明的迸一步 的目的是将颗粒降低至最大可能的范围。较高的BV降低了颗粒、NOx排放。芳烃浓度的降低也减少了颗粒 物质。
本申请的助燃料和ECS/助燃料可含有含量降低的芳烃。芳烃体积 浓度范围一般为小于或等于55、 50、 45、 42、 40、 37、 35、 30、 27、 25、 20、 18、 17、 16、 15、 14、 13、 12、 10、 9、 8、 7、 6、 5、 4、 3、 1% (体积)，或者不含芳烃。小于40、 35、 30、 27、 25、 23、 20、 19、 18%或更小的范围是更加所需要的。正如所述，实际的情况是降低芳烃 的浓度。
在可行的范围内，除了LHV、燃烧速度、对环境有害的成分、热 值(如果必要的话)，本申请的助燃料和ECS顺燃料应当具有ASTM、 军用或工业标准范围内可能高的密度。特别是在一些高级应用中，密 度大于这类标准是特别考虑的，例如，密度超过775至840、 800至880, 或超过835、 840、 850、 860、 870、 880、 885、 890、 895、 900、 950、 1,000、 1，050、 1,100、 1,150、 1,200 kg/m3或更大是特别考虑的。只要 达到本发明增加燃烧速度的目的，中等、低和很低的密度也是可以考 虑的。
本申请助燃料和ECS/助燃料的粘度一般必须满足可接受的标准。 为了保证蒸汽相燃烧，高粘性燃料应当适当雾化，这是非常重要的。 但由于某些ECS化合物(特别是DMC)的粘性裂解特征，本申请的发 明允许使用高粘性燃料，而这在其它情况下可能是不能接受的。
换句话说，本申请发现了某些ECS化合物(特别是DMC)具有 降低粘性流动摩擦的趋势。由此可推断，助燃料具有工业标准上限的 粘度，或者是该粘度高于ASTM、政府或高于要求。
例如，可推断-20'C(ASTM445)下的Jet A助燃料的粘度大于6.0、 7.0、 8.0、 8.1、 8.2、 8.5、 9.0、 9.5、 10.0、 12.0、 15.0、 16.0 mm2/sL或更大，或者在-30F下大于13.5、 14.0、 14.5、 15.0、 15.5、 16.0、 17.0、 18.0、 19.0、 20.0、 21.0、 23.0 Cs;或对于1腸GT，汽油涡轮助燃料在40 。C下具有的最大动力粘度超过1.5、 1.7、 2.0、 2.4、 2.6、 3.0、 4.0、 5.0、 7.0mm2/s (ASTMD 445)，对于2-GT，超过2.5、 3.0、 3.5、 3.8、 4.1、 4.2、 4.5、 5.0、 6.0 mm2/s (ASTM D 445);或对于低硫或有规l-D， 柴油机燃料油在4(TC下的最大动力粘度超过1.2、 1.8、 2.0、 2.4、 2.6、 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0mm2/s (ASTMD445)或更大，或对于低硫或 有-见2-D，超过3.3、 3.6、 3.9、 4.1、 4.2、 4.5、 5.0、 6.0、 7.0、 8.0、 9.0 mm2/s (ASTMD 445)或更大，或对于4-D，超过15.0、 18.0、 20.0、 22.0、 24.0、 24.5、 25.0、 26.0、 30.0、 40.0、 45.0、 50.0、 60.0 mm2/s (ASTM D 445)或更大；或低辐射柴油机助燃料在4(TC下具有的粘度超过1.2、 1.5、 1.8、 2.4、 2.5、 2.8、 3.0、 3.2、 3.5、 3.8、 4.2、 4.8、 5.5 cSt或更大 (其中1 mm2/s=lcSt);或对于1号，燃料油助燃料在4(TC下具有的 粘度超过1.2、 1.8、 2.1、 2.3、 2.5、 3.0、 3.4、 3.5、 4.0、 5.0、 5.5、 6.0、 6.5、 8.0、 10.0mm2/s或更大(ASTMD 445)，或对于2号，40。C下的 粘度超过2.2、 2.6、 3.0、 3.4、 3.5、 4.0、 5,0、 5.5、 6.0、 6.5、 8.0、 10.0 mm2/s或更大(ASTMD 445)，对于4号(轻)，40。C下的粘度超过 3.5、 4.0、 5.0、 5.5、 5.6、 6.0、 6.5、 8,0、 10.0、 12.0、 15.0、 20.0、 25.0 mm2/s或更大(ASTMD 445)，对于4号，4CTC下的粘度超过8.0、 12.0、 15.0、 18.0、 20.0、 24.0、 25.0、 26.0、 30.0、 35.0、 40,0 mm2/s (ASTMD 445)或更大，对于5号(轻)，IO(TC下的粘度超过4.5、 5.0、 6.0、 7.0、 8.9、 9.0、 9.1、 9.2、 9.3、 9.5、 10.0、 11.0、 12.0、 14.0、 14.5、 14.9、 15.0、 16,0、 18.0、 19.0、 20、 21.0、 22.0、 25.0 mm2/s或更大(ASTMD 445)，对于5号(重)，IO(TC下的粘度超过6.0、 7.5、 9.0、 11.0、 14.9、 15.0、 15.2、 15.5、 15.7、 16.0、 16.5、 17.0、 18.0、 19.0、 20.0、 21.0、 22.0、 25.0、 30.0mmVs或更大(ASTMD 445)，对于6号燃料油，100 。C下的粘度超过20.0、 25.0、 30.0、 35.0、 40.0、 45.0、 50.0、 50.5、 51.0、 52.0、 53.0、 54.0、 55.0、 57.0、 60、 65.0、 70.0、 75.0、 80.0 mm2/s或更 大(ASTMD 445);对于满足ISO DIS 8217和/或BS MA 100标准和/ 或其它工业标准的重柴油机、机车或海水发动机助燃料在5(TC下的粘
45度超过150、 200、 250、 300、 350、 400、 450、 500、 510、 520、 530、 550、 600、 650 cSt或更大。
可以推断，本申请ECS/助燃料的粘度将符合ASTM、政府或其它 标准。
实施例28
上述所有实施例的燃料ECS/助燃料组合物，其中助燃料粘度超过 最大可能的ASTM、工业或政府标准；其中ECS/助燃料组合的特征在 于其满足相同的ASTM、工业或政府标准。
可以推断，本申请ECS燃料、ECS/助燃料组合物和/或本申请重整 助燃料的自点火温度满足可接受的ASTM或工业标准。调节燃料成分 是为了满足这类标准。
在ECS/助燃料组合物中加入ECS燃料具有降低火花点火延滞期 的趋势。优化组合燃料的燃烧可能需要降低火花送进，这是本发明的 重要实施方案。
实施例29
操作使用ECS/助燃料组合物(与本发明实施例的组合物一致)的 发动机的方法，所述方法的特征在于在火花点火发动机、燃烧器或 其它发动机(包括喷气发动机、涡轮发动机)中燃烧所述燃料，其中 相对于单独的助燃料，其点火延滞期至少降低0.001至0.5、 0.01至2.0、 0.01至3.0、 0.01至5.0、 0.01至7.0、 0.01至8.0、 0.01至10.0、 0.01 至15.0、 0.01至20.0、 0.01至25.0、 0.01至30.0、 0.01至35.0、 0,01 至40.0、 0.01至45.0、 0.01至50.0、 0.01至55.0、 0.01至60.0、 0.01 至65.0、 0.01至70.0、 0.01至75.0、 0.01至80.0、 0.01至85.0、 0.01
至卯.0%或更多；且其中如果应用的话，可由此调节火花送进。实施例30
实施例29的方法，其中与单独的助燃料相比，空气燃料比至少降 低5、 10、 15、 20、 25、 30、 35、 40、 45、 50、 55、 60、 65、 70%或更 多；另外，空气-燃料比可包括大约5.85至6.45、 6.45至8.03、 7.55至 10.45、 8.85至12.5。
实施例31
燃烧ECS/助燃料的方法，其中发动机为内燃机，发动机的压縮比 至少为8.5、 9.0、 9.5、 10.0、 10.5、 11.0、 11.5、 12.0、 12.5、 13.0、 13.5、 14.0、 14.5、 15.0、 15.5、 16.0、 16.5、 17.0、 17.5、 18.0、 18.5、 19.0、 19.5、 20.0、 22.0、 24.0、 25.0、 30.0、 35.0、 40.0、 50.0或更大。
本申请助燃料的非限定性实例包括含碳、含氢、含碳氢或非碳氢
的燃料，另外的固体、气体燃料包括氢气、石油气、液化石油气、
LPG丙垸、LPG-丁垸、天然气、天然气液体、甲烷、乙烷、丙烷、正 丁垸、丙垸-丁垸混合物、燃料甲醇(如M80、 M卯或M85燃料)、 燃料乙醇、生物量燃料、植物油/酯燃料、菜籽甲酯、大豆脂肪酸酯、 水合含碳燃料(包括水合汽油、石脑油、燃料油和柴油，如Gunnerman A-55/D-55)、马达汽油(满足ASTM标准)、航空汽油燃料(包括80 级、100级、10011级)(满足ASTM标准)、常规马达汽油、重整汽 油(满足美国Clean Air Act第211 (k)章，California Air Resources Board, 瑞典/欧洲EPEFET标准或其它标准)、低蒸汽压汽油、TalbertE-汽油、 垸基化或取代烷基化燃料、主要重整燃料、异辛垸燃料、主要异辛垸 燃料、残液、石蜡燃料、主要石蜡燃料(包括任意的正丁烷、异戊烷、 甲苯、C7-do烯烃)、煤油、宽范围沸点燃料、气体涡轮燃料(包括 0-GT、 l-GT、 2-GT、 3-GT、 4-GT)(满足ASTM标准)、航空喷气 涡轮燃料(包括JP-4、 JP-5、 JP-7、 JP-8、 JP-9、 JP-10、 TS、 JetA-l、 Jet A、 Jet B)(满足ASTM标准)、军用航空汽油(包括JP-8、 JP-8+100、 适用于U-2/TR-l飞机的JPTS精炼煤油燃料)、导弹燃料、固体或液 体火箭燃料、单基推进剂、多基推进基燃料、双组分火箭燃料、气油
47涡轮发动机燃料(包括0-4级)、成层加料发动机燃料、柴油机燃料(包
括低硫l-D级、低硫2-D级、l-D级、2-D级和4-D级(满足ASTM 标准)和旧的级别C-B型T-T型、R-R型、S-M型)、重整柴油机燃 料(满足CARB或瑞典标准)、低/无硫氢处理过的低/无芳族蒸馏燃料、 甲苯燃料、主要甲苯燃料、石脑油燃料、主要石脑油燃料、燃料油(包 括I级、2级、4级(轻)、4级、5级(轻)、5级(重)、6级)、 用于海洋或铁路的重柴油机燃料(包括符合ISO DIS 8217和BSMA 100 的那些燃料)、各种蒸馏物燃料、蒸馏物燃料、主要蒸馏物燃料、残 留类型的油、循环油、轻质循环油、轻质循环气油、重质循环油、加 热用油、重质循环气油、真空油、燃烧油、炉油、煤液体、SRC-II中 等蒸馏煤燃料、接近煤液体、粉状煤、煤衍生物、煤、固体燃料、焦 油砂燃料、页岩油、肼、氨乙炔、、任何其它烃或非烃燃料和/或满足 ASTM标准、军用或国际标准、EPA许可标准、CARB或瑞典欧洲标 准的燃料，或满足任何现存或未来的工业和/或任何政府标准或规范的 燃料，包括其混合物；以及任意的非铅和低硫或无硫和/或含低磷或无 磷燃料；其中在燃烧时存在发光蒸汽相燃烧。
实施例32
上述实施例，其中由ECS燃料或组合的ECS/助燃料产生的蒸汽驱 动着排代等于或超过150、 180、 200、 220、 270、 300、 320、 330、 350、 355、 360、 400、 444、 457、 480、 500、 550、 600、 650、 700、 750、 800、 850、 900、 950、 1000、 1100、 1200、 1300、 1400、 1500、 1600、 1700、 1800、 2000、 2200、 2400、 2600、 2800、 3000、 3500、 4000、 5000、 6000、 7000、 8000、 9000、 10000、 15000、 20000、 25000、 30000、 40000、 50000、 60000、 70000、 80000、卯OOO、 100000立方英寸或当 量的发动机或更大的发动机，其载荷条件为中等至中等偏高至高载荷 (例如，设想350立方英寸发动机排代("CID")当量，其载荷大于 14,0、 15.0、 16,0、 17.0、 18.0、 19.0、 20.0、 21.0、 22.0、 23.0、 24.0、 25.0、 26.0、 27.0、 28.0、 29.0、 30.0或35.0 ihp,或另外地，载荷超过 0,04、 0.043、 0.0456、 0.0514、 0.054、 0.057、 0.06、 0.063、 0.066、 0.069、
480.71、 0.74、 0.77、 0.8、 0.84、 0,086、 0.10、 0.11、 0.12、 0.13、 0.14、 0.15、 0.16、 0.17、 0.18、 0.19、 0.20、 0.25、 0.30、 0.35、 0.40 ihp/cid 或更大)；由此，燃料经济和/或热效率比单独的助燃料工作要增加 0.5%、 1.0o/o、 1.5%、 2.0%、 2.5%、 3.0%、 3.5%、 4.0%、 4.5%、 5.0%至 20.0%或更多(优选2.0%至30.0%)。
在本申请发明的特别实施例中，在高载荷至非常高的载荷条件下 操作燃烧系统。在这种载荷条件下，本申请的发明能够很好地适应更 大的发动机。
实施例33
组合物，上述燃烧发动机或选自下述的燃烧器的蒸汽组合物火
箭发动机、Brayton循环发动机、气油涡轮发动机、航空喷气涡轮发动 机、柴油机(直接喷射、汽轮充电、贫燃料燃烧、回荡、可变阀门定 时和提升)发动机、海底发动机、机车发动机、航空气体发动机、汽 油/机动发动机(非限定性实施例包括低发射、超低发射、可变阀门 计时和提升、直接燃料喷射、三路催化剂体系、贫燃料燃烧发动机)、 油燃烧、残留物燃烧、油炉、高性能燃烧(例如含有火焰包围物，其 放热速率为10,000,000 BTU/ft3-hr)、气体燃烧、气体炉、内压縮发动 机、火花点火内燃机、贫燃料燃烧、快速燃烧、外燃烧Stirling或Rankine 发动机、Otto循环发动机、Miller循环发动机、两缸发动机、四缸发动 机或催化系统。
在本发明的实施方案中，本发明发现，当ECS化合物选择为DMC 时，则需要将燃料配制成尽可能接近中性pH。碱性pH也是可以接受 的，但中性和/或很小的酸性pH是需要的。更大酸性是可能的，但必 需满足ASTM燃料限制和燃烧系统，特别是那些操纵航空涡轮的燃料， 这种燃料的最大酸性可为0.1 mg KOH/g或当量。
如果应用的话，本发明考虑了 ASTM或其它工业限制。如果没有这些限制，基于燃料或燃烧系统的约束，pH值不会超过可接受的限制。 实施例34
上述燃料组合物，其中ECS化合物为DMC，所述组合物的pH为 中性或弱酸性，或任意地具有pH小于9.0、 8.9、 8.8、 8.7、 8.6、 8.5、 8.4、 8.3、 8.2、 8.1、 8.0 (水)、7.9、 7.8、 7.7、 7.6、 7.5、 7.4、 7.3、 7.2、 7.1、 7.0 (中性)、6.9、 6.8、 6.7、 6.5 (水)、6.4、 6.3、 6.2、 6.1、 6.0、 5.9、 5.8、 5.7、 5.6、 5.5、 5.4、 5.3、 5.2、 5.1、 5.0、 4.5、 4.0、 3.5、 3.0、 2.5、 2.0或更小。pH值小于8.0、 7.0、 6.5且大于5.0、 5.5或6.0 为更优选。
还可以考虑到，本申请的改进助燃料含有如本发明或待审国际专 利申请PCT/US95/02691和PCT/US95/06758中描述的必要添加剂。
汽化潜热增量
考虑到环境和工业，作为主要目的和本发明的实施方案，本申请 的烃燃料、ECS/助燃料、改进燃料(如下文所述)应当被制成具有最 大汽化潜热("LHV")。
在进一步的实施方案中，本申请的助燃料或改进燃料(如下文所 述)应当被制成具有高于现有ASTM、常规或重整燃料(本发明未调 整的"基础燃料")的LHV值。换句话说，本申请发明的一个基准在 于将LHV值增加到至本发明为止现存于其它燃料中的LHV值之上。
在本发明进一步的多组分燃料的实施方案中，这类改进可通过重 整现有组分或在制造所述燃料的过程中加入可得到的组分而达到。
然而，在另一个实施方案中，通过向这类燃料中掺入ECS结构和 /或ECS燃料，可达到这种目的。
50本发明发现，LHV临界值的提高大大地取决于燃料组合物、燃烧 系统的类型。
但是，与未调整的基础燃料相比，LHV至少增加0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 4.5、 5.0、 6.0、 6.5、 7.0、 7.5、 8.0、 8.5、 9.0、 9.5、 10.0、 12.5、 15.0、 17.5、 20.0、 22.5、 25.0、 27.5、 30.0、 35.0、 40.0、 50.0、 55.0、 60.0%或更多是可以考虑并且是需要的。为了比较LHV的 差异，本申请的基础燃料可为ASTM、工业或到本发明为止相当的燃 料。
人们已经意识到，以单位重量为基础，重燃料(如柴油机燃料、 喷气航空燃料、气体涡轮燃料等等) 一般比较低分子量的汽油具有更 低的平均汽化潜热。燃料的沸点温度越高，其单位重量的平均LHV越低。
根据基础燃料或助燃料或改进燃料，必须将具有汽化潜热小于大 约40、 50、 60、 70、 80、 90、 100、 110、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170、 175、 180BTU/lb，或小于650、 700、 750、 760、 770、 780、 790、 800、 810、 820、 830、 840、 850、 860、 880、 900、卯5、 910、 915、 920、 925 BTU/gal的成分或低于未调整基 础燃料的汽化潜热的成分的体积浓度降低，或从组合物中分离出来； 另外可增加或包括具有LHV大于基础燃料的平均汽化潜热的燃料成 分；由此，新的重整燃料大于未调整的基础燃料。
如本申请及待审国际专利申请 PCT/US95/02691 和 PCT/US95/06758中所述，本发明发现，改进燃料、助燃料的优化重整 不仅包括降低终点和T-90蒸馏温度且调节具有燃料取代基修饰(如降 低硫、芳烃、烯烃等)的T-50温度，而且同时需要优选地提高平均LHV 并将任意的基础燃料BV值提高至少0.5%、 1.0%、 2.0%、 3.0%、 4.0%、 4.5%、 5.0%、 10%。如果不同时提高LHV和BV值，将不能获得本发明的全部效果。
例如，在沸点为约60'C至约ll(TC的烃燃料中，为了获得提高的 LHV值，以环垸烃、链烯烃、垸烃的顺序排列是优选的。从约12CTC-160 °C，本发明发现优选以芳烃、链烯烃、环烷烃、垸烃的顺序排列。本 发明还意识到，随着沸点升高，芳烃的LHV降低。在大约7(TC至大约 13(TC之间，链烯烃和环垸烃的优先顺序是大约相同的。在大约160°C -180匸至大约300°(:之间，以二环烷烃、芳烃和烷烃的顺序排列是优先 的。
为了增加其汽化潜热，形成基础燃料的优选实例是典型地通过分 离更高沸点的材料(例如具有低汽化潜热和/或低燃烧速度的材料)， 直至所述氧/金属游离的基础烃组合物的平均汽化潜热等于或大于500、 550、 600、 630、 650、 680、 700、 730、 750、 780、 800、 820、 830、 840、 850、 860、 870、 880、 890、 ■、卯5、 910、 915、 920、 925、 930、 940、 950、 970、 990、 1000、 1050、 1100、 1150、 1200、 1250、 1300、 1350 BTU/gal或更大为止。汽化潜热大于650、 740、 790、 800、 830、 860、 880、 900、 910 BTU/gal或更大是必须的。
另外，基础助燃料的汽化潜热应当超过100、 110、 115、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170、 175、 180、 185、 190、 195、 200、 205、 210 BTU/gal或更大。
尽管改进燃料或助燃料的汽化潜热一般没有上限，但应当控制经 济成本和其它实际因素。由此，本发明欣赏增加20°/。至40%以上可作
为实际的界限。
能够达到增加汽化潜热的燃料的构成应当与其它因素相符，包括 公知的某些化合物的有害释放特征、蒸馏的要求、热量和加热要求、燃烧速度的改进等等。
例如，尽管苯和二甲苯可提高LHV，但它们对环境有害是公知的。 正如本发明所指出的，降低芳烃对环境是有些益处的(如降低碳的形
成)，但也降低LHV。由此，芳烃的降低应当将减少更高沸点的芳烃 与不降低芳烃的沸点相吻合，高沸点芳烃具有高的LHV。
因此，根据燃料组合物和燃料的类型，调节/形成获得提高LHV 的改进、助燃料组合物(如不含ECS化合物和/或金属的组合物)的最 终形成助燃料的LHV应当等于或大于约55、 60、 65、 70、 75、 78、 80、 82、 85、 87、 88、 89、 90、 91、 92、 93、 94、 95、 97、訓、103、 105、 107、 110、 113、 115、 117、 120、 122、 125、 127、 130、 131、 134、 135、 136、 137、 138、 139、 140、 141、 142、 143、 144、 145、 146、 147、 148、 149、 150、 151、 152、 153、 154、 155、 156、 157、 158、 159、 160、 161、 163、 165、 166、 167、 170、 175 BTU/lb或更大(或 相当)，或者其量大于现有ASTM基础燃料。此范围之外的汽化潜热 也是可接受的。
然而，在机车汽油情况下，本发明发现汽化潜热优选等于或超过 115、 120、 125、 130、 133、 134、 135、 137、 140、 142、 145、 146、 147、 148、 149、 150、 151、 152、 153、 154、 155、 160、 165、 170、 175 BTU/lb或更大，特别优选大于140、 145、 146、 147、 148、 149、 150、 151、 152、 153、 154、 155、 160、 165、 170BTU/lb。
在航空汽油情况下，汽化潜热等于或超过100、102、105、107、
110、112、 115、 117、 120、 122、 125、 127、 128、129、130、131、
132、133、 134、 135、 136、 137、 138、 139、 140、141、142、143、
144、145、 146、 147、 148、 149、 150、 151、 152、153、154、155、
156、 157、 158、 159、 160、 165、 170、 175 BTU/lb或更大是可接受的， 超过135、 140、 145、 150、 152、 154、 155、 158、 160、 165 BTU/lb或
53更大是更加需要的。
在柴油机燃料情况下，汽化潜热等于或超过85、 90、 95、 100、 102、 104、 105、 106、 107、 108、 109、 110、 111、 112、 115、 117、 120、 122、 125、 127、 128、 129、 130、 131、 132、 133、 134、 135、 136、 137、 138、 139、 140、 141、 142、 143、 144、 145、 146、 147、 148、 149、 150BTU/lb或更大是可接受的，超过IIO、 115、 120、 125-130BTU/lb或更大是特别需要的。
在喷气航空涡轮燃料情况下，LHV应当等于或超过30、 35、 38、 40、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52、 54、 55、 56、 57、 58、 59、 60、 61、 62、 63、 64、 65、 66、 68、 70、 72、 74、 76、 78、 80 cal/gram.;另外，它们应当等于或超过55、 60、 65、 70、 75、 80、 85、 90、 95、 100、 102、 104、 105、 106、 107、 108、 109、 110、 111、 112、 115、 117、 120、 122、 125、 127、 128、 129、 130、 131、 132、 133、 134、 135、 136、 137、 138、 139、 140、 141、 142、 143、
144、 145、 146、 147、 148、 149、 150、 155、 160、 165 BTU/lb。超过 85、卯、95、 100、 110、 115、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165 BTU/lb是更加需要的。超过120、 125、 130、 135、 140、
145、 150、 155、 160、 165 BTU/lb是优选的。
重柴油和燃料油的LHV应当超过45、 50、 55、 60、 65、 70、 75、 80、 82、 85、 87、 90、 95、 96、 97、 98、 100、 105、 107、 110、 112、 115、 117、 120、 122、 125、 127、 130 BTU/lb或更大。超过100、 102、 110BTU/lb是需要的。
在构成或重整本申请改进或助燃料中，根据各种基础燃料，也需 要将其比热制成等于或大于0.35、 0.36、 0.37、 0.38、 0.39、 0.40、 0.41、 0.42、 0.43、 0.44、 0.45、 0.46、 0.47、 0.48、 0.49、 0.50、 0.51、 0.52、 0.53、 0.54BTU/lb。F或更大的燃料。优选比热为0.46 BTU/lb。F以上的燃料。
LHV增加将对应着燃烧温度降低。所需的降低范围约为10F至
500F，降低为5。F至50。F也是可接受的。
在重要的实施方案中，通过构成组合物而降低燃烧温度，从而避 免或降低燃烧室的沉积。由此可推断降低燃烧室沉积的组合物应当包 括沉积添加剂。
本申请发现，如果LHV同时增加，由于终点和/或T-90温度降低， 功效将不会受损失。
在增加LHV的同时，多沸点燃料受益于最终沸点、T-90沸点和 T-50的降低。这类燃料包括航空和机车汽油、气油涡轮燃料、燃料油、 柴油机燃料、喷气航空燃料等等。
在重要的实施方案中，含金属或非金属的汽油具有足够的升高 LHV，废催化剂的进口温度被降低到了足以避免催化剂堵塞、OBM II 监视器失效等的程度。可以推断，在本发明的实施方案中，催化剂进 口的温度为大约1400。F或更低，包括1350F。、1300。F。、1250。F、1200。F、 H50。F 、 H00。F、 1050。F或更低，其它温度足以保证可接受的催化剂 活性，而避免了具有类似氧化镁的堵塞。
由此，在本发明的实施方案中，为了降低燃烧温度并任意地保证 BV高于未经改进的重整或标准燃料，可采用改进烃助燃料的方法，包 括改进T-90、 T-50或T-10蒸馏温度和/或取代基成分，从而将低燃烧 速度和低LHV烃降低至最大的程度。
因此可推断，在构成本申请改进燃料中，不采用本申请发明的其 它方式，只是控制这类燃烧温度，可降低由过高排放温度引起的辐射
55和/或控制含少量金属镁燃料中的洗煤沉积。 实施例35
避免堵塞或被氧化镁包覆排出催化剂或OBD II监视器或监视系 统的方法，所述方法包括将足够量的含有1/128至1/32克Mn/galMMT 的高汽化潜热ECS燃料与常规无铅或重整无铅汽油混合，其中所述燃 料的燃烧和排出温度被降低到足够的程度，催化剂进口废气的温度小 于1400°F，更优选小于1350、 1300、 1250、 1200°F。
实施例36
避免氧化物堵塞或包覆排出催化剂的方法，所述方法包括改进 常规或含有最高为1/32科Mn/galMMT的重整汽油的T-90汽油温度， 其中LHV被增加到足够的量，催化剂进口废气的温度小于1400°F。
在本发明的一个独立的实施方案中，形成了具有更高汽化潜热的 燃料。但是，在本发明优选的实际操作中，在所述高LHV改进或助燃 料中同时采用了 ECS化合物和/或金属物。
实施例37
烃燃料组合物，该组合物选自现有的助燃料或基础燃料("未调 节的基础燃料")，其中所述的燃料被另外构成、形成或重整，其汽 化潜热至少增加了 1%、 1.5%、 2%、 2.5°/。、 3%、 4%、 5°/。、 6°/。、 7%、 8%或更多；且其中所述的LHV的增加是在不使用ECS化合物和/或金 属化合物获得的。
实施例38
实施例37，其中所得组合物的汽化潜热大于原先的未调节基线组 合物，其中所述的另外重整的组合物("LHV提高的助燃料组合物") 与至少一种ECS化合物和/或金属化合物掺混，因此所得组合的组合物 满足ASTM、政府和/或工业标准。
56实施例39
燃料组合物，该组合物含有常规或重整汽油、任意的氧化物，T-90 馏份不大于290°F、 280°F、 270°F、 260°F，汽化潜热在130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170BTU/lb以上；MMT任意地高达1/64、 1/32克/gal;燃烧速度任意地超过48、 49、 50、 51、 52、 53、 54 cm/sec; 所述燃料的特征在于与未调节的燃料或与没有最小LHV的调节T90 燃料相比，燃烧经济被提高了 (优选至少0.5%或更多)。
实施例40
实施例39的方法，其中燃料另外包含降低装料温度量的燃烧室沉 积控制添加剂。
实施例41
实施例39的方法，其中与含有相同量金属物、但具有降低的T-90 和升高的LHV的净燃料相比，其燃料经济提高了。
实施例42
上述实施例，其中调节T-卯燃料的汽化潜热和/或燃烧速度比未调 节的燃料提高0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 4.5、 5.0%。
实施例43
上述实施例，其中燃料的T-卯温度为低于310°F，更优选低于 305°F、 300。F、 295叩、290。F、 285°F、 280。F、 275°F、 270。F、 265°F、 260°F、 255°F、 250°F、 245°F或更低；且包括1/32克Mn/gal量的MMT; 以及任意地采用了足够量的燃烧室沉积控制添加剂；因此装料温度降 低了；其中与相同的未调节燃料相比，燃料经济至少提高了 0.2、 0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2,5、 3.0%或更多。
燃烧速度增量本发明的重要目的和实施方案是将本申请的助燃料、ECS/助燃料、 改进燃料(见下文)构成或形成具有最大参数的燃料。本发明的实施 方案还在于将本申请的助燃料构成或形成可达到最大火焰速度的燃
料。本发明发现C2至C6炔烃能够提供附加的燃烧速度；C4至C6烯 烃和deolefms是具有吸引力的，它们能够提供高的速度；C3环垸烃和 苯也是吸引人的；吸引力胶差的是石蜡、C7和芳烃。典型地，碳链的 长度越短(如C6、 C5、 C4、 C3或更低)，燃烧速度越高。
对于相同链长的碳原子而言，正炔烃优选于正烯烃，也优选于正 烷烃。不饱和烃的燃烧速度高于相同链长的饱和烃的燃烧速度。在含 有一个饱和键的不饱和烃中，燃烧速度相对于分子量的增加而降低。 石脑油和芳烃具有与石蜡类似的速率。
还可以推断，本申请的改进燃料或助燃料具有很低的汽化发射， 因此蒸汽压很低。
一般的燃料和燃烧系统
本发明实施方案中考虑的燃烧器包括几何燃烧器(管状、环状、 管-环状、球状)、空气动力学燃烧器(扩散火焰、预混、分步、催化) 和应用燃烧器(飞机、工业、机车)。
在本发明实施方案中，优选使用扩散火焰燃烧器，其中本发明的 燃烧火焰进一步通过气体喷气扩散、在先液滴蒸发、加速燃烧和/或喷 雾扩散而传播。
由此，在实施方案中，使用与ECS燃料组合的扩散火焰燃烧器； 因而燃烧辐射改进，燃烧加速和/或燃烧温度降低。
本申请的发明特别适用于涡轮应用，尤其是在航空气体涡轮、工 业气体涡轮、海洋气体涡轮等应用中。用于本发明的燃料的物理状态包括沸点范围宽和窄的液体、半液 体、接近液体、半固体、固体和气体燃料及混合物。
本申请的净燃料实例(如ECS化合物和金属物)另外的推进和环 境作用，这不仅仅限于内燃机、航空喷气涡轮机、窑炉、燃烧器、通 气推进系统或火箭发动机。
本申请的净燃料是单独的载体燃料，可用于任何燃烧系统；但是
改进现有燃烧器需要适应这类应用的燃烧最佳动力学和热力学。
掺入在先的燃烧系统也是本发明的一个实施方案，所述燃烧系统 能够在较高压力和/或改进由使用本申请燃料引起的热效力的条件下较 好地转化较高量的自由能。系统的改进和新的设计能够优化本申请发
明的纯ECS燃料、接近纯ECS燃料、大量纯ECS燃料或少量纯ECS 燃料的优点。
在本发明的实施方案中，在本申请的燃料中掺入了这类在先的燃 烧系统。
在本申请发明的重要实施方案中，在含有或不含有燃烧改进量无 铅金属物的条件下，使用ECS化合物或混合物。但使用含有至少一种 无铅金属物的ECS化合物或混合物("ECS燃料")是优选的实施方 案。在另一实施方案中，本申请的ECS燃料可含有至少一种另外的氧 化剂和/或至少一种添加推进剂或助燃料。
在助燃料的实例中(例如，ECS燃料与氢和/或基于烃的燃料)， RVP降低是重要的实施方案。但是，最终燃料可包括RVP范围为0.01 psi至1000.0 psi、 2.0 psi至200.0 psi、 2.0 psi至40.0 psi、 1.0 psi至20.0 psi、 1.0 psi至10.0 psi、 1.0 psi至8.0 psi、 1.0 psi至7.5 psi、 l.Opsi至7.0psi、 1.0 psi至6.5 psi、 1.0 psi至6.0 psi、 1.0 psi至3.0 psi、 1.0 psi 至2.0psi或更低的燃料。
例如，对于重整汽油，冬用RVP值的范围为11.5psi至12.0psi， 而夏用RVP值的范围为6.5 psi至6.9 psi。
在一个重要的实施方案中，优化指定最小闪点温度的燃料中的闪 点，如航空、涡轮和海洋发动机中的应用等。为了降低RVP禾B/或增加 闪点，使用助溶剂、调节烃馏份(以增加闪点)、盐、肥皂和气体添 加剂也是可取的。参见下文"Mitigation Practice"。
正如所述，在本申请助燃料中主要采用了降低芳烃浓度的方法， 也采用了降低烯烃浓度的方法。
所采用的烯烃浓度大约等于或小于40、 37、 35、 33、 32、 31、 30、 29、 28、 27、 26、 25、 24、 22、 21、 20、 19、 18、 17、 16、 15、 14、 13、 12、 11、 10、 9、 8、 7、 6、 5、 4、 3、 2、 1°/。(体积)或不含烯烃。 不含C4至C5的烯烃是优选的烯烃。在重整汽油中，采用了浓度范围 为2.0至12.0、 3.0至10.0、 4.0至8.0% (体积)的烯烃。不含烯烃的 组合物也是可采用的。
本申请发明以纯ECS燃料、基本上纯ECS燃料、大量纯ECS燃 料为实例，包括含有大于50% (体积)ECS化合物的组合物。本发明 还以基本上大量ECS燃料、少量或基本上少量的ECS燃料为少量，例 如大于0.5%、 1.0%、 1.5%、 1.8%、 2.0%、 2.7%、 3.0%、 3.5%、 3.7%、 4.0%、 5%、 10%、 15%、 20%、 25%、 30%、 40% (体积或重量)的ECS 燃料，这里的ECS燃料一般含有助燃料("基础燃料或助燃料")。
在本申请发明的实例中，含有Mn的最优选的ECS燃料包括二甲 基碳酸酯、甲醇、氢、甲縮醛、甲烷水合物、肼甲醛混合物。
60然而，随着最终燃料中ECS燃料体积浓度百分数的增加，燃烧和 辐射也显著地增加。
在更特别的本发明或待审国际专利申请的助燃料或改进燃料的应 用中，公开了任何相关助燃料均可适当地应用于任何其它助燃料或改 进燃料(如一类助燃料的抗氧化剂或洗涤剂可与其它类的助燃料一起 使用)。类似地， 一种对环境有利的燃料实例也可应用于其它燃料。
本申请发明的助燃料或改进燃料一般是对环境具有尽可能吸引力
的燃料，它们满足现有和未来的常规标准，包括California Air Resources Board标准、EPA标准。
本发明意识到，尽可能推广的本申请燃料(包括航空涡轮助燃料 或改进燃料)将不含铅或基本上不含铅。但是，组合物中可含有与 ASTM、军用或国际标准相一致的已知添加剂。
本申请的航空涡轮燃料可满足ASTM标准或基本上与ASTM标准 相符。当今的ASTM燃料标准D 1655-93 (包括将来的版次)、相关的 早先标准、相关的ASTM标准、试验方法、军用和国际标准在此引作 参考。
本申请降低的燃烧温度在高空和/或高马赫速度下的喷气航空应 用中特别有用，在这种情况下，极端的发动机温度限制了燃烧系统的 操作和设计。实际上，本发明发现可显著地降低发动机燃烧温度，降 低的数量级为25°F至400°F或更大。
实施例44
利用ECS燃料(与本发明的氧化实例组合物一致)操作发动机的 方法，所述方法的特征在于在火花点火发动机或其它发动机中燃烧所述的燃料，其中与单独的传统燃料相比，其点火延滞期至少减少5.0、
10.0、 15.0、 20.0、 25.0、 30.0、 35.0、 40.0、 45.0、 50.0、 55.0、 60.0、 65.0、 70.0、 75.0、 80.0、 85.0、 90.0%或更多;如果应用的话，将由此 调节火花送进。
实施例45
实施例44的方法，其中与单独的传统燃料(汽油15、喷气涡轮 燃料14-16等)相比，其空气燃料比至少降低25、 30、 35、 40、 45、 50、 55、 60、 65、 70%或更多；另夕卜，空气-燃料比包括大约5.85至6.45、 6.00至8.03、 7.55至10.45、 8.85至12.5。
实施例46
实施例44的方法，其中发动机的压缩比至少为8.5、9.0、9.5、 10.0、 10.5、 11.0、 11.5、 12.0、 12.5、 13.0、 13.5、 14.0、 14.5、 15.0、 15.5、 16.0、 16.5、 17.0、 17.5、 18.0、 18.5、 19.0、 19.5、 20.0、 22.0、 24.0、 25.0、 30.0。
实施例47
在一定温度下操作喷气涡轮发动机的方法，该方法包括将任意 地含有0.1至大约5.0、 10.0、 15.0、 20.0、 30.0、 40.0、 50.0、 60.0% (wt) 氧的ECS燃料(优选至少一种含氧ECS化合物或金属物)与航空助燃 料混合，其中所述的所得燃料在液态和220°C、 260°C、 280°C、 300°C、 320°C、 35(TC或更高温度下的气态中是热稳定的，所述的所得燃料的 LHV超过120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170 BTU/lb或更大，在液态或气态的该燃料用作冷却发动机的主要受热器，
所述燃料任意地含有抗氧化剂、消泡剂、金属减活剂和/或洗涤剂/分
散剂，其含量应当能够改进热稳定性；在于极端温度和/或极端高度、 高马赫数下的所述喷气涡轮发动机中燃烧所述燃料，所述马赫数超过 1.0、 1.5、 2.0、 2.25、 2.5、 2.75、 3.0、 3,25、 3.5、 3.75、 4.0、 4.25、 4.5、 4.75、 5.0、 5.25、 5.5、 5.75、 6.0、 6.25、 6.5，所述极端高度为海平面
62以上30,000、 40,000、 50,000、 60，000、 70,000、 80,000、 90,000、 100,000、 110,000、 120,000、 130,000、 150,000、 170,000、 200,000、 250,000、 300，000、 350,000英尺，所述发动机和燃烧温度降低25°f至300。F、50。f至350°F、 75。f至375。F、 100。f至400。F、 125。f至450。F、 150°f至500°F、 175°f 至550°F、 200。f至600。F、 225°f至750°F、 250°f至900°F，或者另外， 气体进口涡轮温度不超过1500°K、 1400°K、 1300°K、 1200°K、 U50。K、 1100°K、 1050°K、 1000°K、 950°K、 900°K、 850。K、 800°K、 750°K、 700°K、 650°K、 600。K或更低(优选低于1200°K)，或者比当今最好 的公知方法，温度降低至少0.5%至25.0%;因此涡轮进口压力增加0.5% 至80.0%或更多。
实施例48
航空涡轮燃料组合物，该组合物含有ECS燃料(优选一种含至 少一种氧化ECS化合物(如DMC)和金属物(如MMT));任意地 含有0.1至95%或大约5.0、 10.0、 15.0、 20.0、 30.0、 40.0、 50.0、 60.0%
(wt)氧； 一种航空助燃料；所述燃料的特征在于在液态和22(TC、 260 °C、 280°C、 30(TC、 320°C、 35(TC或更高温度下的气态中是热温度的； 所述特征具有LHV超过120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170 BTU或更高，能够吸收热量(如热容)，用作冷却发 动机的主要受热器；所述燃料任意地含有抗氧化剂、消泡剂、金属减 活剂和/或洗涤剂/分散剂，其含量应当能够改进热稳定性；任意地满足 ASTM或军用燃料标准(任意地除燃烧热之外)。
实施例49
航空喷气涡轮燃料，该燃料含有0.01。/。至40.0。/。重量的DMC中 的氧(更优选0.5%至5.0%、 0.5%至10.0%)和至少一种代表0.001至 20.0gr/gal (更优选0.01至7.5、 10.0gr/gal，特别优选0.1至3.0gr/gal) 的镁金属物；所述燃料具有的总芳烃体积浓度不超过25%(更优选22% 或更少)，最大硫含量不超过0.3% (wt)(优选0.2、 0.1、 0.02或不 含硫)，最大T-10温度为205°C，最大最终沸点温度为30(TC (更优选小于290°C、 285°C、 280°C、 275°C、 270°C、 265°C)，最小闪点为 38°C， 15。C下的密度为775至840kg/m3，或任意地超过840、 850、 860、 880、 900kg/m3或更大，最小凝固点为-4(TC，燃烧净热约为35.0、 36.0、 37.0、 38.0、 39.0、 40.0、 41.0、 42.0、 42.8、 43.0、 44.0 kJ/kg，汽化潜 热超过卯、95、 100、 110、 115、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170、 175 BTU/lb;因此，组合的燃料满足ASTM 1655 的JetA、 Jet A-l或JetB最终燃料要求。
实施例50
气体涡轮燃料组合物，该组合物含有代表燃料中0.01%至40.0% 氧(wt)的DMC,至少一种浓度为0.01至大约7.5、 10.0、 15.0、 20.0、 40.0gr/gal的金属物，以及选自O-DT、 l-GT、 2-GT、 3-GT或4-GT气
体涡轮燃料油的气体油涡轮助燃料；所述燃料的特征在于具有闪点为 38'C至66°C, 4(TC下的最小动力学粘度范围为1.3至5.5 mm2/s(ASTM D 445)，含硫量任意地不超过2500、 2000、 1500、 500、 400、 300、 200、 100、 50、 20卯m wt (或不含硫)，与未调节的燃料相比，T90 温度任意地降低至少2(TC;所述燃料的特征在于具有本生层流燃烧速 度为至少32、 33、 34、 35、 36、 38、 40、 42、 43、 44 cm/sec，汽化潜 热至少为80、 85、卯、95、 100、 105、 110、 115BTU/lb;所述燃料的 另外特征在于降低涡轮进口气体的温度至大约85(TC、 SO(TC、 750。C或 70CTC、 650°C、 625°C、 600°C 、 55(TC或更低，650°C、 625°C、 600°C 或更低为优选，和/或与单独的助燃料相比，进口压力增加(优选至少 2.0%、 3.0%、 4.0%或更大)；任意的有害沉积、污染和涡轮片上的锈 蚀被降低或受到了控制；以及任意地减少了燃烧所述组合物主要燃烧 区中碳的形成；其中游离碳的形成也被减少，内部的线性温度降低， 涡轮寿命比正常寿命提高至2、 3、 4倍或更多。
实施例51
生物柴油机燃料组合物，该组合物含有1.0%至95% (体积)生 物柴油(生物酯、C18+脂肪酸甲酯、菜籽酯等等)，1.0%至95% (体
64积)柴油机燃料油糊等同物(常规或重整燃料油，包括石脑油)。任
意的0.5%至90% (体积)垸基化物，1.0%至90.0% (体积)至少一种 ECS化合物，以及任意的改进燃烧量的金属物；其条件是全部成分等 于100%。
本申请的柴油机燃料、助燃料包括现有或未来的瑞典环境1级和
2级燃料、CARB重整燃料和EPA重整燃料。
本申请的燃料包括将来的重整柴油机燃料。优选的实施方案是低/ 无硫、低/无芳族氢处理过的燃料，特别是那些没有润滑能力问题的类 似或低硫燃料。
重要的实施方案包括在低/无硫燃料中包括提高润滑能力的添加剂。
本申请优选具有低硫浓度的柴油机助燃料，其中的硫浓度等于或 低于600、 500、 400、 300、 200、 150、 100、 60、 50、 45、 40、 30、 25、 20、 15、 10、 9、 8、 7、 6、 5、 2ppm或不含硫。优选的浓度为50ppm
或以下。
柴油机燃料包括那些具有低芳烃含量的组合物，其中芳烃含量等 于或低于60%、 50%、 47%、 45%、 40%、 35%、 30%、 28%、 25%、 22%、 20%、 18%、 15%、 12%、 10°/。、 7%、 6%、 5%、 4%、 3%、 2% (体积) 或不含芳烃。为了推广可行，本申请优选不使用2和3环以上的芳烃。
尽管当NO,排放基本上被降低时，本发明的实例特别采用了氮， 但是优选的燃料可不含氮。
本申请的柴油机燃料的十六垸指数等于或大于40、 41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52、 53、 54、 55、 56、 57、 58、59、 60、 61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71、 72、 73、 4、 75、 76、 77、 78、 79、 80、 81、 82、 83、 84、 85、 86、 87、 88、 89、 90或更大。超过45的十六烷指数和55是优选的。
为了增加燃料速度和/或降低燃烧温度，本申请主要考虑了取代柴 油机燃料的形成，特别是那些比洁净燃料或未调节的燃料的燃烧速度 增力卩0.5%、 1.0%、 1.5%、 2.0%、 2.5%、 3.0%、 3.50/0、 4.0%、 4.5%、 5%、 8.0%、 10%、 15%、 20%或更多的燃料。
形成层流本生火焰速度增加至39、 40、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52、 53、 54、 55、 56、 57、 58、 59、 60 cm/sec或更大的 燃料也是需要的。
实施例52
燃料组合物，该组合物含有代表燃料中0.01%至10.0% (wt)氧 的DMC，至少一种浓度为0.001至约2.5 gr/gal的金属物，柴油机基础 助燃料；其中组合的燃料的特征在于任意地具有含硫量不超过250ppm、 200ppm、 150ppm、 100ppm、 75ppm、 50ppm、 40ppm、 30ppm、 20ppm、 10ppm、 5ppm或不含硫；密度范围为约880至800 kg/m3; 40'C下的粘 度范围为2.5至l.OcSt;十六垸指数为40至70;芳烃体积含量范围约 为0至35%、 0至20.0%、 0至15°/0、 0至10%或更小，条件是3-环+ 芳烃不超过0.16% (体积)；T10馏份温度为约190至230°C， T50馏 份温度为约220至280°C， T90馏份温度为约260至340°C ，浊点温度 为-l(TC、 -28°(:或-32匸(高于千分之最小环境温度6'C);本生层流燃 烧速度至少为35、 36、 37、 38、 39、 40、 41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48cm/sec，汽化潜热至少为85、 90、 95、 90、 100、 105、 110、 115、 120BTU/lb;任意的热值小于43、 42、 41、 40、 39、 38、 37 kJ/kg。
实施例53
低辐射柴油机燃料，该燃料含有任意的改进燃烧量的ECS化合
66物；任意的改进燃烧量的金属物；柴油机助燃料；所述燃料的特征在 于所具有的最大含硫量不大于1100ppm、 800卯m、 440卯m、 300ppm、 250ppm、 200ppm、 150ppm、 100ppm、 50ppm、 10ppm、 5ppm或不含 硫；密度为800、 805、 810、 814、 815、 839、 840 kg/m3或更高；40°C 下的粘度为1.8、 2.4、 2.5cSt或更低;十六烷指数为46.2、 51.2、 52.1、 53.5、 57.5、 57.8或更高；芳烃体积浓度为27.1、 2.45、 14.5、 1.1、 21.6%
(体积)或更低，条件是3-环+芳烃为0.16、 0.02% (体积)或更低； 对于蒸馏馏份，其中IBP范围为188.5、 213、 153、 215、 195°C，小于 180'C为优选，T10馏份温度范围为221、 215.5、 198、 227、 21(TC， T50馏份温度范围为272.5、 247.5、 249、 249、 227°C， T90馏份温度 范围为321、 272.5°C，低于285、 336、 271、 273为优选，FBP温度范 围为348.5、 299、 360、 285、 300。C;浊点为-10。C、 -28°C、 -32。C; CFPP 为-ll。C、 -34°C、 -34°C;任意的热值为42.8、 43,3、 43.3 MJ/kg或更低; 任意的本生层流燃烧速度为至少37、 40、 42、 45、 47 cm/sec或更高(另 外，具有燃烧温度高于基础常规或重整柴油机燃料)；其中汽化潜热 大于80， 85，卯，95， 100， 105， 110， 115， 120， 130 btu/lb(英热量 单位/磅)。
实施例54
一种再配制的柴油包含再配制的低排气污染性柴油组合物，其
中APT是在41.1-45.4范围内，硫含量不超过10wt ppm，或无硫，任 意性地不存在氮，芳族烃含量为20、 15、 10、 5.0vol。/。或更低，PNAvol% 为0.02或更低，或无PNA，最低十六烷指数为35、 38、 39、 40、 42、 43、 45、 47、 50、 55， IBP为约215 。F、 265。F 、 300。F 、 320。F 、 345。F 、 365。F 、 385°F或更高，95%馏分"45。F 、 525。F 、 500。F 、 475°F或 更高，燃烧改进量的锰或其它金属化合物；任意性的ECS化合物。
实施例55
液体燃料，包括燃料可溶的ECS化合物，在0.01%-5.0wt%氧(更 优选0.5%-2.5%)下；至少一种锰金属化合物，占0.001-2.8gr/gal(优选0.065-1.0gr/gal，最优选0.1-0.5gr/gal);柴油助燃料；该燃料的特征在 于硫含量不高于250ppm、 100ppm、 50ppm、 5ppm或无硫；密度为 880-800kg/m3;在40°C下粘度为2.5-l.OcSt;十六烷指数为40 — 60;按 体积计的芳族烃含量是约0-20.0%(包括3环芳族烃不超过0.16vol%); TIO分馏温度为约190-230°C， T50分馏温度为约220 —280°C，禾n T90 分馏温度为约260 — 34(TC和浊点温度CC)为-10、 -28或-32;本生层流 燃烧速度为至少34cm/sec或更高，挥发潜热为至少95BTU/lb或更高。
实施例56
液体燃料，包括DMC，在0.01%-5.0wt%氧(更优选0.5°/o-2.5%) 下；至少一种锰金属化合物，占0.001-2.8gr/gal(优选0.065-l,0gr/gal， 最优选0.1-0.5gr/gal);和柴油助燃料基料；其中组合燃料的特征在于具 有API氛围为约41.1-45.4，硫含量不高于10 wt卯m(任意性无硫和无 氮)，不存在氮，和按体积计的芳族烃含量是约0-20.0%, PNAvoP/。为 0.02%或更低，十六烷指数高于45， IBP为365 °F， 95%分馏温度为 460°F-540°F;本生层流燃烧速度为至少36cm/sec，挥发潜热为至少 100BTU/lb。
实施例57
包括燃烧室沉积物控制/减少剂和非必要的喷油器、进气阀沉积物 控制剂，金属减活剂或抗氧化剂的柴油燃料组合物。
金属化合物在柴油/馏出燃料中的元素浓度是等于或大于 0.015625， 0.03125， 0.0625， 0.125， 0.25， 0.275, 0.375， 0.50， 0.625， 0.75， 0.875， 1.0， 1.125， 1.25， 1.375， 1.5， 1.625， 1.874， 2.0， 2.125， 2.25， 2.375， 2.5， 2.625， 2.75， 2.875 g元素金属/gal。更高的值也是 可以考虑的。理想的范围包括约0.001-约1.50 g元素金属/gal。其它理 想的范围包括约0.001-约0.50 g元素金属/gal组合物。较低的浓度范围 0.001-约0.25g/gai也是可以考虑的。高于0.0625 g元素金属/gal的范 围同样是可以考虑的。通常，在燃料经济或能量有显著改进之前，锰浓度必须超过1/64， 1/32， 1/16， 3/32， 1/8， 5/32， 7/32，或1/4 g元素 金属/gal 。可考虑3.0， 3.5， 4.0， 5.0， 7.0, 8.0， 10.0g或更高的元素 范围。
如以上所指出的，对于优越的ECS化合物在燃料组合物中所含 02浓度越高，可允许的元素金属浓度越高。同样对于重质燃料组合物， 改进了燃烧速度和/或降低了燃烧温度，可提高锰浓度。
优选使用ECS化合物和元素金属，尤其当T-90温度降低时，会 发生协同效应。不同的燃料规定，操作条件，环境要求，和燃烧体系 将决定最终组合物的构成。
在实施本发明时，30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48、 50的十六烷值是需要的。40、 42、 44、 46、 48、 50、 52、 54或更高的 十六烷值是优选，尤其在低硫No.l-D和低硫No.2-D燃料。在实施本 发明时最佳的十六烷值是高于48、 50、 52、 54、 56、 58。首先应考虑 十六烷值大于50、 55、 60、 65、 70、 75、 80的再配制柴油燃料。当使 用低硫柴油燃料Grade No. D-l和No. D-2时，最低十六烷指数值是随 芳族烃组分的量而定的，不超过40、 35、 30、 27、 25、 22、 20%(由ASTM D 976测量)，此外，芳族烃含量不超过35%(体积)(由ASTMD1319测
应该指出的是，使用ECS基柴油燃料的实践一般会改进点火质量， 进而积极地影响冷启动、预热、燃烧粗暴性、加速、空转下沉积物形 成和轻负载操作以及排烟浓度。
实施例58
一种组合物，包括符合ASTM 975规定的柴油燃料(或燃油，航空 涡轮燃料，或气体油)，燃烧改进量的碳酸二甲基酯和四乙二醇，和三 羰基环戊二烯基合锰化合物(浓度为约0.001-约2.5gr Mn/gal);所得到的燃料燃烧将导致改进的热效率和/或燃料经济性，并满足最低闪点温 度。
实施例59
No.2柴油燃料组合物，包括小比例的燃烧改进量的碳酸二甲基酯 和三羰基cydomatic锰化合物和主要比例的基础柴油燃料，以使所得 到的燃料具有42 — 50(优选高得多)的十六烷值，芳族烃含量低于28 vol。/。(优选低于20%，更优选低于15%，最优选低于10%)， T-90温度 为560。F-600。F(更优选540°F ， 520°F ， 500°F或更低)，硫含量为 0.08-0.12%(质量)(更优选0.05%或无硫)，API比重为32-37(更高则是更 优选的)，和最低闪点温度为130。F(任意性地通过使用助溶剂或盐获 得)。
实施例60
No.l柴油燃料组合物，含有小比例的燃烧改进量的碳酸二甲基酯 和三羰基cyclomatic锰化合物和主要比例的基础柴油燃料，以使所得 到的燃料具有48 — 54(优选高得多)的十六垸值，芳族烃含量占10vol% 或更低，T-90温度为460。F-520。F(更优选低于425°F或更低)，硫含量 为0.08-0.12%(质量)(更优选0.05%或无硫)，API比重为40-44(更高则是 更优选的)，和最低闪点温度为120°F。
在本发明的实施中，可以使用点火促进剂(单独或与ECS化合物混 合)，尤其用于需要较高温度点火的燃料中，这将延长它们的点火时间。
实施例61
低排气污染性No. 2级柴油燃料，包含最低十六垸值为52，最高 燃料硫含量为350卯m(更优选低于0.05%(质量))，芳族烃含量低于 30%(体积)(更优选低于15%)，燃烧改进量的碳酸二甲基酯和燃烧改进 量的三羰基cyclomatic锰化合物。
70实施例62
低排气污染性柴油燃料，包含最低十六烷值为52，最高燃料硫含 量低于100ppm，芳族烃含量为12%， T-90温度为475 。F，溴值为0.10， 燃烧改进量的碳酸二甲基酯(在0.5-4.0wt%氧范围内)，和燃烧改进量 的三羰基cyclomatic锰化合物。
柴油燃料，不含倾点下降剂，倾点通常比浊点低3°C(5°F)—15°C (25°F)。
在本发明的实施中，38'C的最低闪点对于柴油级No. l-D和52'C 对于级别2-D和4-D来说是优选的。然而，在本发明的实施中超出这 些温度的闪点也可以考虑。
在本发明的实施中，500ppm的硫含量是可以接受的，然而，较低 的浓度是更优选的。最优选的浓度是50ppm或更低。0.05%或更低的硫 含量也是优选的。0.05%(质量)或更低的硫浓度在低硫级别l-D和2-D 中是需要的。
在本发明的实施中，在10%蒸馏残留物中测得的碳残留量(按质量 百分数)应该一般是在l-D燃料中不超过0.15和在No.2-D燃料中不超 过0.35。然而，较低质量浓度是更优选的。
在本发明的实施中，使用ASTMD 482的、按质量计的灰分最高 百分数是0.01%，只是Grade No. 4-D除外，它是0.10%。较低灰分百 分数是优选的。然而，本申请人的发明的较低燃烧温度趋向于减轻与 灰分有关的问题。
在馏出燃料中选用的添加剂包括点火质量改进剂，氧化抑制剂， 杀生剂，防锈剂，金属减活剂，倾点下降剂，防乳化剂，烟雾抑制剂， 洗涤分散剂，导电性改进剂，染料，防冻剂及减少和/或控制发动机和燃烧沉积物(包括燃料喷油器、燃烧室和进气阀的沉积物)的添加剂。
然而， 一个特别的实施方案是使用燃烧室防沉积添加剂，尤其减 少现存燃烧室沉积物的那些。应该指出的是某些防沉积添加剂，用来 控制喷油器和进气阀的沉积物，却对燃烧室沉积物的控制或减少有损 害作用，因而不是所需要的。
烟雾抑制剂，包括钡的有机化合物，尤其碳酸钡高碱性钡磺酸盐， N-亚磺酰基苯胺，是可以考虑的，以及其它。
柴油燃料的添加剂的例子在表1中分类和功能列出。与使用各种 添加剂的任何体系一样，必须避免在各添加剂之间的不相容性，因为 这将产生不希望有的燃料效果。
表1
商品柴油燃料添加剂一功能和类型
类别或功能 普通添加剂类型
1. 点火质量改进剂-提高十六烷 值，从而促使更快的启动和 较少的白烟
2. 氧化抑制剂-最大程度地减少
氧化和粉末和沉淀形成，改 进贮存期
3. 杀生剂-抑制靠烃为食的细菌 和真菌的生长，有助于防止 这些微生物引起的滤油器堵
烷基硝酸酯类
垸基胺和含胺的配合物
j化合物，醚/乙二醇，季铵化合物
4. 防锈剂-最大程度减少燃料体 系和贮存设备中锈的形成
5. 金属减活剂-使铜离子减活 化，它是强力氧化催化剂
有机酸和胺盐，广泛使用的类型是基于二聚 亚油酸
N,N-二亚水杨基-l,2-丙垸二胺
726. 倾点下降剂-通过改进蜡晶体 生长、结构和聚结来降低倾 点和改进低温流动性
7. 防乳化剂和去雾剂-改善水与 馏出燃料的分离，并防止浑 浊。
8. 烟雾抑制剂-通过催化碳物质 更完全燃烧或通过帮助保持 燃料喷射型式来最大程度地 减少排气烟雾
9. 洗涤-分散剂-促进发动机燃 料清洁，有助于防止喷油器 沉积物形成和喷嘴粘附，干 扰沉淀和聚结，从而保持最 佳的滤油特性
10. 导电性改进剂-改进静电荷 的耗散
11. 染料-各种确定目的，包括税 务状况
12. 防冻剂-降低少量水的冻点 来防止燃料管路堵塞
一般由聚合物组成，如聚烯烃，聚丙烯酸酯， 聚甲基丙烯酸酯，改性聚苯乙烯，乙烯-乙 酸乙烯共聚物和乙烯-氯乙烯共聚物 表面活性物质，提高水/油分离速率。通常 为复合的混合物
催化剂类型一般是高碱性钡化合物。由洗涤 剂帮助的喷射型式的维持
这些通常是表面活性物质。它们通常是含有 胺和其它官能团的聚合物
胺盐，金属盐，和聚合物化合物 油可溶的固体和液体染料
低分子量醇类(乙醇，丙醇，和/或甲醇)，和
乙二醇单甲醚或二乙二醇单甲基醚
注释 一些物质也可能作为多功能或多用途添加剂出售，发挥一 种以上的功能。
通常与排气污染的影响相关的燃料性能是芳族烃含量，挥发性， 比重，粘度，十六烷值，和特定元素(例如氢和硫)的存在。提高的芳族 烃含量将产生更多的颗粒(尤其可溶的有机颗粒)和烃排放物。
然而，通过提高燃烧速度和/或降低燃烧温度，大大减轻了加剧烃 组分即芳族烃等的问题实质。因此，应该需要考虑的是，芳族烃，烯 烃，苯，丁二烯，甲醛，乙酲，二和三芳族烃等只能以不被认为对环
境有害的量存在。
73柴油的烃类排放的减轻是主要目标，因为申请人不相信现有技术 完全知道柴油HC排放的光化学反应活性。
低蒸汽压组分(例如T-50和T-90点)的较高蒸馏温度一般导致较高 的颗粒物排放，虽然对于芳族烃和挥发性上的典型变化，挥发性影响 常常是小的。燃料比重，粘度，十六烷值，和氢含量常常与挥发性和 芳族烃含量有关。
业已发现有利的是保持局部碳/氧比低于0.5，作为另外控制颗粒 物排放的有效措施。
现已相信，NOx和CO—般不受柴油燃料的改进的影响。归因于 改进的燃烧速度和降低的燃烧温度，NOx和CO排放量显著减少。这 也是与现有技术的又一个显著区别。
实施例63
在本申请人的发明中考虑的汽车汽油包括常用无铅的，再配制无 铅的，包括符合U.S. Clean Air Act ; 211(K)要求的那些，低RVP燃料， 低/无硫，低辛院，中等辛烷，高辛烷汽油，高LHV禾n/或BV汽油， 先进的雾化、汽化、喷油器蒸发汽油，和类似物，和/或任何符合AS丁M 和/或其它法规标准，现有和未来标准和两者结合的汽油。
实施例64
实施例63的方法减少大气中潜在致癌醚浓度；该方法包括将含有 MTBE的燃料与助ECS化合物和非必要的燃烧改进金属化合物一起燃 烧。
实施例65
一种改进的MTBE燃料组合物，包括低/无硫的烃基燃料，MTBE， 和非必要的燃烧速度大于MTBE的ECS化合物(优选20%, 30%， 40%，
7450%， 60%或更高，DMC是优选的)；燃料的总的氧wt。/o不超过3.7Q/。， 3.5%， 3.0%， 2.7%， 2.5%， 2.25%， 2.2%， 2.0%， 1.9%， 1.8%， 1.5%， 1.20/0， MO/o， 1.0%， o.8%， 0.7%, 0.5%;非必要的燃烧速度改进量的 金属化合物，(MMT和/或由ShelChemical Corporation销售的、已知 为SparkAid的钾盐)和/或非必要的燃烧改进量的锰金属化合物；该燃 料另外体现特征为其LHV超过133， 135， 140， 142， 145， 146， 147， 148， 149， 150， 151， 152， 153， 154btu/Ib或更高，和BV超过44， 46， 48， 50， 52cm/sec或更高，任意性的最高T-90温度为320， 310， 300， 295 。F或更低；任意性的T-50温度等于或超过170， 170， 180， 185, l卯，195， 200 。F。
实施例66
提高做功潜力、燃料经济，减少用普通的或再配制的汽油操作的 机器的燃烧排气污染物的方法，氧化备选(oxygenate optional),包括 降低汽油的沸点，以使其沸点在T-90馏分下是不高于320。F， 315°F ， 310。F ， 305T ， 300°F ， 295°F ， 290°F ， 280oF ， 270°F ，或260°F 或更低，而同时将燃料的LHV值提高到至少130， 135， 140， 145， 150， 155， 160， 165， 170btu/lb(或比未调节的燃料高至少2.0%);任意性地 将MMT混合入组合物中，至多1/64或1/32 grmn/gal;任意性的燃烧 速度超过48， 49， 50， 51， 52， 53， 54cm/sec;其中该燃料具有比未 调节的常规的或再配制的汽油高的LHV和/或BV，和任意性地高于含 有1.0% —2.0%， 1.5%， 2.1%， 2.7%,或2.0%—5.0% wty。氧的MTBE 的同样未调节燃料；在汽油机中燃烧该组合物；据此燃料经济得到改 进，与单独的未调节燃料，或有锰的未调节助燃料，或有缺少LHV 的同样T90增势(优选的增势是0.5， 1.0， 1.5， 2.0， 2.5%或更高)的助 燃料，或含锰的、有缺少LHV的同样T90增势的助燃料相比而言。
实施例67
普通的或再配制的无铅燃料组合物，包括低于300， 250， 200， 150， 100， 60， 50， 20， 10， 5ppm的硫，或无硫；按体积计低于50%，45%, 40%， 35%， 30%， 27%, 25%， 22%， 20%, 18%, 16%， 15%， 12%， 10%， 9%， 8%, 7%， 6%， 5%， 4%或更低的基本上无多核的芳 族烃浓度，或无芳族烃的组合物；低于20%， 15%， 13%， 12%， 11%， 10%， 9%， 8%, 7%， 6%， 5%， 4%， 3%， 2%， 1%(包括3.0-5.0%的 范围)的非OrC5烯烃浓度，或无烯烃；0.2%， 0.3%， 0.4%， 0.5%， 0.6%， 0.7%， 0.8%， 0.9%， 1.0%(体积)或更低的苯浓度，包括无苯的组合物； 低于12.0， 11.5， 11.0， 10.0， 9.0， 8.5， 8.0， 7.5， 7.0， 6.9， 6.5， 6.0， 5.5psi和在ll.5-I2.0psi或6.5-6.9psi范围内的RVP; 0.5wt% —5.0wt°/o 或3.7wt%， 0.6wt%—3.0wt%， 0.7wt% — 2.7wt%， 1.8wt°/。一2.2wt。/。的氧， 部分地或全部由至少一种ESC化合物(优选DMC)提供；燃烧改进量的 至少一种金属化合物，包括Mn浓度为1/128 —3/8gr/gal(l/128—1/8是 优选的)或至多1/64， 1/32， 1/16， 1/8。 1/4， 3/8的三羰基cyclomatic 锰化合物；至少一种燃烧增进沉积物控制剂，选自燃烧室沉积物控制 剂，进气口喷油器、进气阀沉积物控制剂，和混合物；任意性的抗氧 化剂或其它这里所提供的添加剂；该组合物具有低于1120、 960(低于 930是优选的)的驱动能力指数；任意性的等于或低于350。F， 340°F ， 330°F ， 320°F ， 310°F ， 305°F ， 300。F ， 295。F或290°F的t-90 温度；等于或超过170°F ， 175°F ， 180°F ， 190°F ， 200°F或210。F 的t-50温度；其T-10温度低于160°F ， 140°F ，或120°F ;挥发潜 热等于或高于130， 135， 140， 145， 147， 150， 151， 152， 152， 155， 160， 165btu/lb或另外高于860， 900， 910btu/gal;最低本生层流焰燃 烧速度为40， 43， 45， 48， 49， 50, 51， 52， 53， 54， 55， 56， 58， 60， 65， 70， 75， 80， 90cm/sec(优选45， 48， 50， 60cm/sec或更高)； 任意性的最高发热量低于44， 43， 42， 41， 40， 39， 38， 37， 36kJ/kg。
正如这里所说明的，目的是通过改进T-90和/或终沸点蒸馏馏分来 改进燃烧速度/燃烧温度。
目的在于，本发明的汽油，包括再配制的汽油，具有由(1.5XU+(3 XT5o) + (T卯)定义的驱动能力指数低于1370， 1330， 1300， 1295， 1275，1236， 1200， 1190， 1180， 1170， 1160， 1155, 1150， 1140， 1130， 1120， 1100， 1090， 1080， 1075， 1050， 1000， 975， 960， 950， 945， 940， 935， 930， 925， 920， 910, 900， 875， 850， 840， 825， 800或 更低。优选的是T5o温度同时等于或超过150, 155， 160， 165， 170， 175， 180， 185， 190， 195°F。可接受的T5G范围包括190 —210°F 。也 优选的是，T-10蒸馏馏分是160， 155， 150， 145， 140， 135， 130， 125， 120， 115， 110， 105， 100， 98， 96， 95， 94， 93， 92， 91， 90， 89， 88， 87， 85， 80。F或更低。可接受的T90范围包括280 — 300。F。
本发明设想广谱的燃料油用作助燃料，包括燃烧器燃料，燃油， 燃料油，石油和石油润滑油，以及符合ASTMD 396标准的那些燃油， 禾口/或在各种类型的燃料燃烧设备中、在各种气候和操作条件下使用的 燃料。非限制性例子包括ASTM 1 —5级。
沸点改进是本发明的又一优选实施方案，尤其当导致提高的LHV 和/或BV时(参见我们的待审查的国际专利申请No. PCT/US95/02691 和No. PCT/US95/06758)。
实施例167
No. 2燃油，在40。C下测量的动力粘度既不低于1.9也不高于 3.4(mm2/s)，最低T-90温度为282°C ，最高T-90温度为338°C ，最高硫 含量为0.05°/。质量，最高铜片腐蚀速率为No.3，燃烧改进量的ECS化 合物(优选DMC);和非必要的是金属化合物，闪点为38。C， LHV为至 少90， 95， 100， 105， 110， 115， 120， 125， 130， 135BTU/lb;该燃 料任意性地含有助溶剂和/或金属盐。
实施例168
No. 6燃油，在IO(TC下使用ASTM D 445测量的动力粘度既不低 于15.0也不高于50.0(mm2/s),和燃烧改进量的ECS化合物，非必要的 是金属化合物。实施例169
167和168的实施例，其中终沸点和/或T-90分馏温度被降低至少 30°C，使用沸点改进剂；从而改进LHV。
实施例170
在锅炉中燃烧器的操作，使用ASTM级燃油，含有燃烧改进量的 碳酸二甲酯和燃烧改进用的金属化合物，其中锅炉的预计燃烧效率被 提高至少1.0°/0 — 20%。
可以想到，在符合ISO DIS 8217和BS MA 100标准的机车和船用 燃料中含有比大多数燃料更高浓度的硫，申请人的发明目的在于改变
燃烧温度，减轻硫腐蚀和减少其它污染物的产生。 实施例171
改善重型柴油机，机车或船用发动机，尤其超过450、 500、 900、 1200、 3800、 20,000立方英寸或更高的一类发动机的蒸汽的燃烧的方 法；其中蒸汽是从占燃料中0.01。/。一40wt。/。氧的DMC得到的，和重型 柴油机、机车或船用发动机助燃料符合ISO DIS 8217禾口/或BSMA 100 标准规定；其中该组合物含有0.01 — 3.0质量％的硫浓度，在5(TC下具 有10 — 500厘池的粘度；从而该蒸汽的燃烧将会有减少的腐蚀作用， 减少的颗粒物排放和/或与单独的助燃料相比的改进燃料消耗。
实施例172
火箭燃料推进剂，包括至少一种ECS化合物和推进改进量的金 属化合物。
实施例173
172的实施例，其中组合物另外包括氧化剂和推进剂。
78实施例174
火箭燃料组合物，包括过氧化氢和金属化合物，以及非必要的
DMC。 实施例175
改进燃料组合物，包括过氧化氢，氧化剂和金属化合物，和非必 要的DMC。
实施例176
175的火箭燃料组合物，其中金属化合物选自三羰基环戊二烯基 锰，锝，铼，铝，铍或硼化合物，包括戊硼烷，癸硼垸，硼嗪，氢化 硼，三甲基铝，硼氢化铍，二甲基铍，硼氢化锂，它们的类似物和混 合物。
实施例177
实施例173和175的实施例，其中氧化剂的非限制性例子包括氧， 硝酸，混合的硝酸硫酸结合物，氟，四氧化氮，过氧化氢，高氯酸钾， 高氯酰氟，五氯化溴，三氟化氯，ON 7030，臭氧，二氟化氧，RFNA(在 各种浓度下)，WFNA，四硝基甲烷，氟，三氟化氯，高氯酰氟，亚硝 酰氟，硝酰氟，三氟化氮， 一氧化二氟，氟酸盐，氯的氧化物，现有 技术中已知的其它氧化剂，和类似物。
实施例178
火箭燃料组合物，包括碳酸二甲酯，肼，和三羰基环戊二烯基锰。 实施例179
火箭燃料组合物，包括碳酸二甲酯和选自硝酸或硫酸的氧化剂， 金属化合物包括在内或不包括在内；和非必要的助推进剂。
实施例180
79火箭燃料，包括碳酸二甲酯，肼或取代的肼，和/或过氧化氢，和 /或金属化合物。
实施例181
火箭燃料，包括碳酸二甲酯，肼，和煤油；和非必要的金属化合物。
实施例182
火箭燃料，包括碳酸二甲酯，氢，金属化合物和非必要的氧化剂。 实施例183
火箭燃料，包括碳酸二甲酯，金属化合物，非必要的氧化剂或推 进剂。
火箭燃料要求的推进剂列于本人的待审査的申请中。本人的待审 查的国际专利申请No. PCT/US95/02691和No. PCT/US95/06758中的喷
气机燃气涡轮发动机用燃料和相关的涡轮机系统，汽轮机燃油和系统， 汽轮机燃料和系统，柴油机用燃油和系统，实施例试验，实施例试验 燃料，试验方法，表和数据的分析，试验2 "图l一6"的叙述，图1-6, 7，8的概述，汽油组合物，机械装置，航空汽油，燃油，火箭燃料应用， 燃烧温度改进实施章节和所有其它章节都被引入本文供参考。
添加剂
这里所列出的添加剂实施是本发明的重要组分。特别要考虑的是， 在本人的关于燃料组合物的待审查国际专利申请No. PCT/US95/02691 和No. PCT/US95/06758中列举的添加剂，添加剂方法，润滑剂和类似 物，都被引入本文供参考。本意是在各种燃料类型之间所公开的添加 剂可以相互变换。然而，本领域普通专业人员将认识到某些添加剂更 适合用于一组燃料中。申请人的发明考虑采用大范围的添加剂和浓度，包括但不限于以 下(大致的添加剂浓度)抗氧化剂(8-40mg/kg)，抗凝结用蜡
(跳200mg/kg)，消泡剂(2-5mg/kg)，抗阀座后退剂(100-200mg/kg)，管 道减阻剂(2-20mg/kg)，柴油洗涤剂(10-300mg/kg)，汽油洗涤剂，防乳 化齐(J(3-12mg/kg)，柴油流动改进剂(50-1000mg/kg)，沉积物控制剂 (50-3000mg/kg)，润滑改进剂(25-1000mg/kg)，抗静电剂(2-20mg/kg)， 稳定齐U(50-200mg/kg),防冻剂(0.1-2.0vo10/0)，腐蚀抑制剂(4-50mg/kg)， 燃烧室沉积改进剂(50-3000mg/kg),金属减活齐U(4-12mg/kg)，染料 (2-20mg/kg)，十六烷值/辛烷值改进剂(200-2000mg/kg)。其它考虑使用 的添加剂包括燃烧改进剂，杀生剂，减阻剂，去浊剂，金属清除剂， 摩擦改性剂，防磨损剂，抗淤渣添加剂。
申请人的抗静电添加剂的例子包括可溶性铬物质，聚合硫，氮化 合物，和季铵物质。 一般考虑在非常冷的环境温度下和/或在中等挥发
度的燃料如航空煤油中使用。
金属减活剂的非限制性例子包括8-羟基喹啉，乙二胺四乙酸，卩-酮酯类如乙酰乙酸辛酯和类似物，N,N'-二亚水杨基-l,2-丙烷二胺，如 N,N^二亚水杨基-l,2-丙垸二胺，N,N、二亚水杨基-l，2-乙烷二胺或 N，N、二亚水杨基-l,2-环己烷二胺，N,N"-二亚水杨基-N'-甲基-二亚丙基 三胺，0.1國5.8，7.5， 10.0， 12.0， 15.0， 18.0,22 mg/L或更高，或1.0-8.0mg/L， 2.0-10.0， 5.0-15.0(不包括溶剂的重量)。浓度也在4-12， 5-30ppm范围 内。可以考虑为保持热稳定性所需要的其它浓度。
金属减活剂的其它非限制性例子包括钝化型噻二唑如Ethyl Corp. 生产的HITEC 314。
减阻剂的非限制性例子包括高分子量(l，OOO,OOO)聚异丁烯和聚ct-烯烃。
81染料的非限制性例子包括偶氮化合物和/或蒽醌。
防乳化剂的非限制性例子包括复合非离子表面活性剂，烷氧基化 聚二醇和芳基磺酸盐，和混合物(若使用，典型的处理率为洗涤剂的 10-20%)。其它非限制性例子包括对-异丁基苯酚，对-二异丁基苯酚， 对-己基苯酚，对-庚基苯酚，对-辛基苯酚，对-三亚丙基苯酚，对-二亚
丙基苯酚，氨中和的磺化烷基苯酚，BASF-Wyandotte Chemical Company的氧化垸基化二醇，专利产品，包括由Petrolite Corp.销售的 TALOD 286K， TALOD 286。
腐蚀抑制剂的非限制性例子包括使用羧酸，胺，和羧酸的胺盐。 Mobile Chemical Corp.销售的"Mobiladd F-800"，一种润滑剂和腐蚀 抑制剂的结合物。
抗氧化剂的非限制性例子包括受阻酚类，2，6-二叔丁基-4-甲基苯 酚(15-40mg/1， 25mg/l，或更高)，亚苯基二胺，芳族二胺，或有空间位 阻酚和胺基团的芳族二胺和烷基苯酚的混合物。
抗氧化剂的用量为至多24.0mg/L活性成分(包括溶剂的重量)。此 类抗氧化剂选自N,N-二异丙基对-亚苯基然，最低75%2,6-二叔丁基苯 酚加上最高25。/。叔丁基和三叔丁基苯酚，最低72% 2,4-二甲基-6-叔丁 基-苯酚加上最高28%单甲基和二甲基叔丁基苯酚，最低55% 2,4-二甲 基-6-叔丁基苯酚加上最高45%混合叔丁基和二叔丁基苯酚。
在本发明中可以使用的附加抗氧化剂包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯 酚，6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚，2，6-二叔丁基苯酚，最低75%2，6-二叔 丁基-苯酚加上最高25%叔丁基苯酚和三叔丁基苯酚，最低72% 6-叔 丁基_2,4-二甲基苯酚，28%最高叔丁基甲基苯酚和叔丁基二甲基苯酚， 最低55%6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚加上最高45%叔丁基苯酚和二叔丁 基苯酚的混合物，60-80%的2,6-二烷基苯酚加上20-40%的2,3,6-三烷基苯酚和2,4,6-三烷基苯酚的混合物，最低35%的2,6-二叔丁基-4-甲基 苯酚加上最高65%的甲基-，乙基-，和二甲基-叔丁基苯酚的混合物， 最低60%的2，4-二叔丁基苯酚加上最高40%的叔丁基苯酚类的混合物， 最低30°/。的2,3，6-三甲基苯酚和2,4，6-三甲基苯酚的混合物加上最高 70°/。的二甲基苯酚的混合物，最低55% 丁基化乙基苯酚加上最高45% 丁基化甲基-和二甲基-苯酚，最低45%的4,6-二叔丁基-2-甲基苯酚、最 低40%的6-叔丁基-2-甲基苯酚和最高15%的其它丁基化苯酚的混合 物。对于每5000gd燃料来说抑制剂的浓度同样是不高于l.Olb，但不 包括溶剂的重量，抑制剂是2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚，2，6-二叔丁基 -4-甲基苯酚，2,6-二叔丁基苯酚，75%的2,6-二叔丁基苯酚、10-15%的 2,4,6-三叔丁基苯酚和10-15%邻-叔丁基苯酚，最低72%2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚加上最高28%单甲基和二甲基叔丁基苯酚，最低60%的 2，4-二叔丁基苯酚加上40%的叔丁基苯酚和2,4,6-三叔丁基苯酚的混合 物；4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚，2-叔丁基苯酚，和它们的混合物；2,6-二叔丁基对-甲苯酚；和苯基二胺，如N,N-二仲叔丁基-对亚苯基二胺； N-异丙基亚苯基二胺；和N，N'-二亚水杨基-l,2-丙院二胺；和叔丁基化 苯酚和/或芳族胺抗氧化剂的混合物。它们的浓度水平是为保持或确保 热稳定性所必要的那些。
这些添加剂的添加剂浓度，优选建议高于工业范围，尤其当ECS 或金属化合物的性质或浓度保证这些用途时。
防冻剂的非限制性例子包括异丙醇，己二醇，二丙二醇，二醇类， 甲酰胺，咪唑啉和羧酸类。
防止阀座后退的添加剂的非限制性例子包括长链链烯基磺酸钠或 钾，长链链烷酸钠或钾，或钠盐或钾盐在油中的微分散液。
分散剂包括无灰分的琥珀酰亚胺或聚合甲基丙烯酸酯，包括链烯 基琥珀酸酯，氨、甲基胺、2-乙基己基胺、正癸基胺的链烯基琥珀酰亚胺(参见US专利3,172,892， 3,202,678， 3,219,666， 4，234，435)。其它分 散剂包括Texaco，s CleanSystem3，高分子量聚异丁烯取代的胺衍生物 TFA-4681,燃料可溶的盐，酰胺，酰亚胺，"i唑啉，和长链脂族烃取代 的二羧酸的酯或它们的酸酐，连接有聚胺的长链脂族烃，由长链脂族 烃取代的苯酚与醛(优选甲醛)的縮合反应得到的Marmich縮合产物，或
类似的添加剂在为保持燃料喷射器和进气阀清洁时考虑使用。申请人 选用任何可以购买到的分散剂，包括无灰分的分散剂。
申请人的发明考虑使用化油器、进气口喷油器和进气阀沉积物控 制添加剂。非限制性例子包括酰胺类，胺类，胺羧酸盐，链烯基琥珀 酰亚胺，聚丁烯琥珀酰亚胺，聚链烯基琥珀酰亚胺(Ethyl Petroleum Additives, Inc., HITEC 4450),聚醚胺，聚醚酰胺-胺，聚链烯基胺， 聚醚胺(Oronite Chemical Co. OGA-480),聚异丁烯基胺(Oronite Chemical Co. OGA-472),聚丁烯胺，聚醚-胺，和聚烯轻胺，有或没有 载体液体。此类物质能够以50_500磅/千桶的处理浓度引入，更常常 在100 — 2001b/千桶范围内。
洗漆剂的非限制性例子包括琥珀酰亚胺，长链脂族聚胺，长链 Mannich(曼尼其)碱，无灰分的聚合物分散剂，含氮的无灰分的分散剂， 尤其聚乙烯胺如聚乙烯四胺和聚乙烯六胺的聚烯烃取代琥珀酰亚胺是 最需要的。具有至少一个伯胺基的胺的链烯基琥珀酰亚胺是需要的。 特别优选的是聚乙烯胺与不饱和多羧酸或酸酐的反应产物。含有金属 的离子或非离子表面活性剂，包括镁月桂盐，是可以考虑使用的。
其它无灰分分散剂包括链烯基琥珀酸酯和含有1-20个碳原子和 l-6个羟基的二酯。参见US专利3,331,776， 3,381,022和3,522,179。
其它非限制性无灰分分散剂，为链烯基琥珀酸酯-酰胺混合物，烃 基取代的苯酚、甲醛或甲醛前身物和胺的曼尼其缩合物，如在US# 3,442,808， 3,803,039中公开的那些都是可以考虑的。本申请人知道现有技术中有许多无灰分分散剂(参见US专利3,957,845; 3,697,574; 3，413，347; 3,533,945; 4,857,214; 3,666，730; 3，909,215)和专利产品分 散剂，包括Chevron OFA 425B，并考虑在实施本发明时使用它们。任 何商业途径可购买的洗涤剂，洗涤剂/分散剂都是在本发明的范围内。 保持燃料喷射器和进气阀清洁的实施中可考虑类似的添加剂。
烟雾抑制剂，包括钡的有机化合物，尤其碳酸钡高碱性钡磺酸盐， N-亚磺酰基苯胺，是可以考虑的，以及其它。虽然环境因素将决定选 择和浓度水平。
举例的柴油燃料添加剂在上表1中非常给出了类型和功能。与其 中使用各种添加剂的任何体系一样，必须小心避免各添加剂之间的不 相溶性和可能产生不希望有的燃料效应的未曾预料的相互作用。
一般常识，燃料含有其它沉积物控制添加剂，其非限制性例子包 括聚醚胺，聚链烯基琥珀酰亚胺，或聚链烯基琥珀酰亚胺，碳酸烃基 酯，如聚丁烯醇，聚丁烯氯甲酸盐，在无机或其它载体中配制的聚丁 烯胺，在聚醚载体中再配制的聚异丁烯胺，和单组分聚醚胺，和类似 物。在说明书中列出了其它几种并在汽油和其它助燃料中考虑使用。
申请人的发明认为，可接受的沉积物控制添加剂将符合工业和法 规标准，包括CARB 10,000英里(mile) BMW IVD和Chrysler PFI保持
清洁试验。因此，所考虑的在所有阀门上的平均沉积物对于BMW试 验来说不能超过100mg，在任何一个喷油器内按流动损失测量有不高 于5%堵塞。
一个优选的实施方案是避免使用IVD添加剂或PFI添加剂，它们 在燃烧室沉积物控制或减少方面不会有任何损害作用。
申请人指出，燃烧室添加剂不是新型的并已经用于保持燃料体系
85清洁达一段时间，在这里，特别在其中ECS燃料是小组分的改性的， 助燃料，和/或助燃料应用中是可以选用的。
所需CCD添加剂的非限制性例子包括Shell VEKTRON ORIC添 加剂(辛垸值需求增势控制)或ORR添加剂(辛垸值需求减势)和/或类似 添加剂包装品，或Oronite CCD(燃烧室沉积)添加剂包装品，Texaco CleanSystem3或Ethyl equivalent H汀ec添加剂包装品。控制燃烧室沉 积物的其它措施任意性地包括低分子量表面活性剂和基于聚丁烯的高 分子量聚合物分散剂。间或使用高浓度的聚醚-胺，二醇硼酸酯和二氯 乙烯。添加剂浓度水平可在从中等至极高，取决于所使用的添加剂/添 加剂包装品和助燃料的效率。
申请人特别建议使用新的一类添加剂，它能够控制或减少燃烧室 沉积物，和它在汽油的情况下能够降低辛垸值需求增势(ORI)，特别是 随着时间的推移，减少现有沉积物和/或使ORI低于空缺该添加剂的透 明基础燃料的那些添加剂。
一般认为，某些沉积物添加剂，它们控制歧管、喷油器和进气阀 沉积物，可能有害于燃烧室沉积物的控制，因而是不希望有的。
然而，对于申请人发明的提高的燃烧速度和温度降低方面的给定 性质，能够使用不是特别好的普通添加剂，没有显著危害性的燃烧室 沉积物。
因此，优选的是，申请人的燃烧室沉积物控制添加剂，PFI(进气 口喷油器)和IVD(进气阀沉积物)添加剂，和其浓度，能够有效地控制 个优选减少现有的燃烧室沉积物。
本发明的一个特别的目的是使用包括或不包括IVD和PFI添加剂 的防沉积物添加剂，即另外使用添加剂或代替IVD/PFI或防燃烧室沉
86积物添加剂(CCD)。
下面列出的是提高了燃烧速度和/或改进LHV和同时有利于助燃 料的改良特性的各种添加剂包装品。
实施例184
清洁的燃烧添加剂包装品，包括l)ECS化合物(0.1-99.99wt。/。)； 2)至少一种有机锰化合物(优选MMT)和/或其它燃烧改进金属化合物 (或它们的混合物)(0.01-99.0wt。/o);和3)燃烧室沉积物控制/减少添加 剂(0.01-95.0wt。/0)，包括但不限于商品禾口/或专利添加剂如Shell VEKTRO ORIC添加剂或ORR添加剂，Oronite Corporation CCD添加 剂包装品，Texaco CleanSystem3,或Ethyl equivalent HiTec添加剂；禾口 非必要的4)金属减活剂(0.1%-90.0 1%);该包装品任意性地具有特征为 LHV超过30, 50, 80， 110， 130， 135, 145， 147， 148， 150， 151， 152， 155， 157， 160, 165, 170BTU/lb，或更高。
实施例185
用于烃燃料的添加剂包装品包括l)至少一种ECS化合物 (0.1-99.5wt%); 2)至少一种三羰基环戊二烯基锰(0.1%-99.5%);和3)至 少一种金属减活剂(不限于8-羟基喹啉，乙二胺四乙酸，(3-酮酯如乙酰 乙酸辛酯，N,N'-二亚水杨基-l，2-丙烷二胺，N，N'-二亚水杨基-I，2-丙烷 二胺，N，N、二亚水杨基-l，2-乙烷二胺或N,N、二亚水杨基-l,2-环己垸二 胺，N,N"-二亚水杨基-N'-甲基-二亚丙基三胺)(0.1-99.5wt。/o);和非必要 的4)至少一种抗氧化剂(0.1。/。-99.5wt。/。)， 5)至少一种洗涤剂/分散剂 (0.1-99.5wt%)， 6)至少一种点火促进剂，过氧化合物，有机硝酸盐，钾 盐，包括由Shell Chemical销售的那些，已知为"SparkAid or AparkAde" (0.1%-99.5wt%)， 7)至少一种防乳化剂(0.1。/。-99.5wt。/0)，或8)至少一种 闪点改迸(PFI)或蒸汽压降低助溶剂或盐(0.P/。-99.5wt。/。)；该包装品任意 性地具有特征为其LHV超过10， 20， 25， 30， 43， 48， 50， 60， 65， 72， 80， 85， 90， 95， 100， 110， 130， 133， 135， 140， 142， 145,147， 148， 150， 151， 152， 155， 157， 160， 165， 170 BTU/lb或更高。 实施例186
185的添加剂包装品，包括l)DMC，占组合物的1.0-99.0wt%; 2)三羰基环戊二烯基锰，占0.01%-40.0wt%; 3)N,N'-二亚水杨基-l，2-丙垸二胺，占0.001%-15.0wt%;非必要的4) 2,6-二叔丁基-4-甲基苯 酚，占0.01% —40.0wt%， 5)四亚乙基五胺的聚异丁烯基琥珀酰亚胺或 对_(聚异丁烯基)_苯酚、甲醛和三亚乙基四胺的曼尼其縮合产物，占 0.01%-35wt%， 6) 二叔丁基过氧化物或2-乙基己基硝酸酯，占0.01% 一60.0%， 7) Akzo ArmogardD5021防乳化剂，占0.01-25.0wt%， 8)4-甲基-2-戊酮，占0.01%-90wt%;前提条件是所有组分总和等于100wt%。
实施例187
减少NOx排放的方法，包括将燃烧改进量的金属化合物和ECS 化合物，和金属减活剂，和非必要的助燃料进行混合；让该燃料燃烧， 据此NOx排放量被减少至少2.0%、 5.0%、 7.0%、 10.0%、 15,0%、 20.0%、 25.0%或更高，与助燃料添加剂包装品相比而言。
实施例188
用于烃燃料的添加剂包装品，包括1)至少一种ECS化合物 (0.1-99.0wt%); 2)至少一种三羰基环戊二烯基锰(0.05-40.0wt。/。)； 3)至少 一种点火促进剂，例如，过氧化物化合物，有机硝酸盐，钾盐，包括 由Shell Chemical销售的那些，已知为"SparkAid or AparkAde" (0.02%-80.0wt%)，该包装品任意性地具有4)至少一种防乳化剂 (0.01%-30.0wt%)， 5)至少一种闪点改进(PFI)或蒸汽压降低助溶剂或盐 (0.0001%-70.0wt%); 6)至少一种金属减活剂(0.1-40.0wt。/。)， 7)至少一种 洗涤齐U/分散剂(0.01-60.0wt0/。)，或8)至少一种抗氧化剂(0.1-40.0wto/。)； 该包装品任意性地具有特征为其LHV超过20， 30， 35， 40， 45， 55， 63， 80， 90， 100， 110， 120， 133， 140， 142， 145， 147， 148， 150， 151， 152， 155， 157， 160， 165， 170 BTU/lb或更高。
88实施例189
用于烃燃料的添加剂包装品，包括1)至少一种ECS化合物
(0.1-99.0wt%); 2)至少一种三羰基环戊二烯基锰(0.05-99.0wt。/o); 3)至少
一种洗涤齐U/分散剂(0.01-99.0wto/o);和非必要的一种或多种以下组分
4)至少 一 种抗氧化剂(0.1-99.0wt%) ， 5)至少 一 种点火促进剂 (0.02°/o-99.0wt%)， 6)至少一种防乳化剂(0.01 %-99.0wt%)， 7)至少一种 闪点改进(PFI)或蒸汽压降低助溶剂或盐(0.0O0P/。-99.(hvt。/。)； 8)至少一 种金属减活剂(0.1-99，0wt。/Q);该包装品任意性地具有特征为其LHV超 过15， 20， 25, 30， 40， 45， 50， 55， 60， 70， 80， 85， 95， 100， 120， 133， 140， 142， 145， 147， 148， 150， 151， 152， 155， 157, 160， 165， 170BTU/lb或更高。
实施例190
用于烃燃料的添加剂包装品，包括1)至少一种ECS化合物 (0.1-99.0wt%); 2)至少一种三羰基环戊二烯基锰(0.05-99.0wt。/o);禾口 3)
至少一种抗氧化剂(0.01-99.0wt。/。)；和非必要的一种或多种以下组分
4)至少 一 种洗涤剂/分散剂(0.1 -99.0wt%) ， 5)至少 一 种点火促进剂 (0 02%-99.0wt°/。) ， 6)至少 一种防乳化剂(0 01 %-99.Owt%) ， 7)至少 一种 闪点改进(PFI)或蒸汽压降低助溶剂或盐(0.0001。/。-99.0wt。/。)； 8)至少一 种金属减活剂(0.1-99.0wt。/。)；该包装品任意性地具有特征为其LHV超 过20， 30， 35， 40， 45， 55， 63， 80，卯，100， 110， 120， 133, 140， 142， 145， 147， 148， 150， 151， 152， 155， 157， 160， 165， 170BTU/Ib 或更高。
实施例191
清洁燃烧添加剂，包括1)至少一种ECS化合物(0.1-99.0wt。/。)； 2)至少一种有机锰化合物(优选MMT)和/或其它燃烧改进用金属化合物 (或其混合物)(0.01-99.0wt%); 3)至少一种抗氧化剂(0.01-80.0wt。/。)； 4) 金属减活剂(0.1-99.0wt0/0)， 5)洗涤剂或洗涤齐!j/分散剂(0.1-90.0wtyo);非必要的6)稳定剂(0.01-99.0wt。/。)；该包装品任意性地具有特征为其LHV 超过15， 20， 30， 35， 40， 45， 55， 63， 80， 90， 100， 110， 120， 133， 140, 142， 145， 147， 148， 150， 151， 152， 155， 157， 160， 165， 170 BTU/lb或更高。
进一步认为，此清洁燃烧添加剂包装品另外任意性地含有一种或 多种防喷油器和/或进气阀沉积物添加剂。
各每种化合物的浓度或各添加剂和/或添加剂包装品的性能从整 体上应该符合最低工业标准或法规标准的要求。 一般认为，所用浓度 可以超过或低于添加剂制造商建议的浓度。
在实施本发明时，申请人发现某些卤素清除剂与某些金属(优选钾) 混合会加剧阀门的粘附。因此，十分关键的是在使用之前应测定添加 剂和ECS金属化合物之间的相容性。
然而，添加剂和润滑剂的实际使用，尤其在减少或控制燃烧室沉 积物的助燃料实际使用中，是本发明的主要实施方案。
实施例192
由少量的至少一种金属化合物(例如包括三羰基环戊二烯基锰化 合物)和主要量的燃烧室沉积物控制添加剂或添加剂包装品(如Texeco CleanSystem3添加剂)组成的一种组合物。
实施例193
实施例192的组合物，其中燃烧室沉积物控制添加剂包括，或另 外包括至少一种ECS化合物，优选DMC。
实施例194
实施例192的组合物，另外包括喷油器和/或进气阀沉积物控制添加剂；其中这些添加剂是相同的或不同的添加剂。 实施例195
一种组合物，包括至少一种三羰基环戊二烯基锰和/或其它认识改 进用的金属化合物，燃烧室沉积物减少剂，和非必要的喷油器和/或进 气阀沉积物控制添加剂；其中这些添加剂是相同的或不同的添加剂。
实施例196
引入实施例192-195的燃料组合物的方法，其中添加剂包装品以 一种促使在内燃机内燃烧的燃料中沉积物减少的量使用；其中压縮比 被提高到超过平均常规压縮比的压缩比，或压縮比等于或高于8.6:1， 8.7:1， 8.8:1， 8.9:1， 9.0:1， 9.1:1， 9.2:1， 9.3:1， 9.4:1， 9.5:1， 9.6:1， 9.7:1， 9.8:1， 9,9:1， 10.0:1， 10.2:1或更高。
实施例197
引入实施例192-196的燃料组合物的方法，其中添加剂包装品以 一种促使在内燃机内燃烧的燃料中沉积物减少的量使用；其中抗爆传 感器不会阻碍火花提前来避免爆震，据此燃料经济和/或动力被改进至 少0.5%， 1.0%， 1.5%， 2.0%, 3.0%， 5.0%或更多，与透明的燃料相比 而言。
实施例198
197的组合物，其中锰浓度是等于某一量，该量使得添加剂包装 品的处理水平至少等于本文列出的燃料的最低金属化合物浓度。
实施例199
197的组合物，其中沉积物控制添加剂的用量应使得在燃料被处 理之后燃烧室、喷油器和/或进气阀沉积物得到控制、改善或减少，禾口/ 或其中被处理的燃料符合法规或最低法定标准。申请人试图在本文的实施例中广泛使用IVD、PFI和ORI(或CCD) 对比添加剂。
实施例200
一种燃料组合物，包括ECS燃料(包括ECS化合物、优选DMC， 和至少一种燃烧改进金属化合物，优选MMT);助燃料；喷嘴沉积控 制添加剂；加料阀沉积控制添加剂；和燃烧室沉积控制添加剂；其中 所述沉积控制添加剂可以相同或为多种化合物，和/或其中所述化合物 改变或降低存在的燃烧室沉积物，同时优选增强燃烧室效率(但不要 求)。
添加剂(包括沉积控制添加剂)优选起到增强ECS和金属化合物 燃烧化学的的作用，与仅增强申请人的助燃料的燃料或燃烧性能相反， 这代表申请人发明的突出热力学和燃烧目的。
因此，当与助燃料并用(不需要另外的添加剂)时，在给定仅含 ECS金属化合物的燃料的突出吸引燃烧特性的条件下，燃烧室沉积物 基本上被控制
当与助燃料混合时，较大浓度(以总燃料的百分比表示)的ECS 金属化合物燃料降低燃烧室沉积。
然而，如上所述，期望纯ECS燃料含沉积物控制添加剂，包括喷 嘴、进料阀和/或燃烧室防沉积添加剂。试图使用润滑剂、抗氧剂、防 腐剂和其它已知添加剂。
蜡晶体改进剂(蜡抗沉降剂)或中等蒸馏物流动改进剂的非限制 性例子包括无灰低分子量共聚物并包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物。试图 将冷流动改进剂特别作为燃料温度降低剂与柴油燃料，特别是具有低 硫和/或低芳烃浓度的那些柴油燃料一起使用。Betz Process Chemicals
92出售了一种极好的冷流动改进添加剂。在实施本发明中，特别尝试冷 流动改进剂。
消泡剂的非限制性例子包括聚硅氧垸基化合物。
十六垸改进剂的非限制性例子包括过氧化物或有机硝酸酯，包括 二叔丁基过氧化物、过氧化乙酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧乙酸酯、
氢过氧化枯烯、烷基过氧化物、烷基过氧化氢、2,5-二甲基2，5 二(叔
丁基过氧)己烷、叔丁基枯基过氧化物、二(叔戊基)过氧化物、叔丁基 过氧化氢、叔戊基过氧化氢、硝酸烷基酯、硝酸环己基酯、硝酸甲氧 基丙基酯、通过硝化燃料油制得的混合硝酸酯、硝酸正辛酯、硝酸正
癸酯、硝酸乙基-己基酯、硝酸异丙基酯，其中硝酸2-乙基己基酯是合 适的，和混合物，其浓度为O.Ol、 10、 25、 50、 75、 100、 150、 200、 250、 500、 750、 800、 900、 1000、 1100、 1200、 1250、 1300、 1400、 1500、 1600、 1750、 1900、 2000 ppm或更大浓度是可接受的。其它浓 度包括高达燃料的约0.35、 0.40、 0.45、 0.55、 0.60、 0.65、 0.70、 0.75、 0.80、 0.9、 1.0、 1.1、 1.2、 1.3、 1.4、 1.5Xvol.或更多。
其它十六烷改进剂包括Arco的过氧化物基二垸基过氧化物改进 剂，它在燃料组合物中可包括高达约0.3、 0.4、 0.5、 0.6、 0.7、 0.8、 0.9、 1.0、 1.1、 1.2、 1.3、 1.4、 1.5Xvol.或更大体积。
这些促进剂在申请人发明的组合物中是特别需要的，并特别尝试 在非柴油燃料中使用。
目前出售了多种有专利权的长链极性化合物，尝试将其用于实施 本发明。还尝试使用多功能添加剂混合物，这些混合物可包含对其起 稳定作用的洗涤剂、十六垸/辛垸改进剂、燃烧室沉积物控制剂、燃料 稳定剂、消泡剂、除臭剂、防乳化剂、防腐剂、润滑添加剂、和/或溶 剂。润滑添加剂在低/无硫柴油/馏出燃料，以薄膜设备、弹性体和其它 损害。
在实施本发明本发明中较低的燃烧温度意想不到地起到降低形成 的燃料喷嘴部件沉积物的作用。
实施例201
在比缺少ECS化合物，金属化合物，和PFI沉积物控制添加剂的 同样燃料低至少5(TC的燃烧温度下操作发动机的方法，其中在该操作 之后的降温操作导致在进气口喷油器的针尖或针尖附近保留的燃料有 降低的温度的转变而另外发生高温保温温度的转变；其中减少形成的 能够在剩余燃料自氧化、化学重排和/或降解中结合的自由基；和/或其 中减少粘性沉积物和/或起沉积物前体作用的降解燃料；其中控制燃料 喷嘴沉积物和/或限流低于10.0%、 9.0%、 8.0%、 7.0%、 6.0%、 5.0%、 4.0%、 3.0%、 2.0%或更低；或另外对柴油燃料使用Peugeot XUD-9A/L 试验测量喷嘴焦化，显示当针阀升程为0.3 mm时，空气流速超过180、 190、 200、 210、 220、 230、 250、 260 ml/min.。
申请人的发明还意想不到地降低了在柴油燃料体系中使用这些添 加剂时通常出现的NOx排除物和颗粒物升高。
实施例202
实施例194的方法，其中添加剂非必要地含有进料沉积物控制添 加剂和/或燃烧室沉积物控制添加剂，其中所述添加剂用于含柴油助燃 料和平衡的燃烧和温度降低量的ECS化合物和金属化合物的组合物 中，其中与用于仅透明柴油助燃料(无ECS化合物和金属化合物)的 所述沉积物控制添加剂相比，所述操作发动机导致Nox和/或颗粒排除 物。
94申请人注意到本发明的增强燃烧和温度降低性能意想不到地增强
了 PFI、 IVD、 CCD添加剂和添加剂混合料的操作性能。 实施例203
在内燃烧室中使用CCD、 IVD或PFI添加剂的方法所述方法包 括同时喷射包括少量至少一种高燃烧速度(和/或低燃烧引发温度)的 ECS化合物、至少一种释放高能量的金属化合物化合物和少量CCD、 IVD或PFI化合物和混合物，和低硫改进或常规助燃料的雾化蒸气； 在所述燃烧室中燃烧所述蒸气，其中发生高动能金属化合物蒸气相燃 烧；与使用所述沉积物控制添加剂，无所述ECS化合物和金属化合物 相比，由此改进或降低存在的燃烧室沉积物和/或类似地始终避免进料 阀沉积物。
进一步尝试配制本发明的添加剂混合料以避免进料阀发粘和曲轴 箱润滑油污染。
实施例204
203的方法，其中所述发动机通过实验室试验或其它试验，其中 测量的燃烧室沉积物或等同物显示低于300、 250、 220、 200、 180、 160、 140、 120、 100、 80、 60、 40、 20、 10、 5.0、 3.0、 2.5、 2.0、 1.75、 1.5、 1.25、 1.0、 0.75、 0.6、 0.5、 0,4、 0.3、 0.25、 0.2、 0.15、 0.125、 0.11、 0.10、 0.09、 0.08、 0.075、 0.06、 0.05、 0.002、 0.01 g沉积物或更少。 优选的沉积物重量对于每个燃烧室或等同物低于1.5、 0.9、 0.6、 0.3、 0.15、 0.10g。
实施例205
上面实施例的方法，其中以足够的浓度使用进料阀沉积物、燃料 喷嘴口沉积物和胶体控制添加剂，其中进料阀沉积物在BMW 3181试 验(BMW IVD试验)中低于100、 90、 80、 70、 60、 50、 40 mg，禾口 其中当使用2.2升Chryler发动机(CRC PFI试验)时喷嘴口沉积物在10,000里时不超过10%、 9%、 8%、 7%、 6%或5%或更低的限度， 和其中最大的胶质限度为70、 65、 60、 55、 50、 45、 40、 35、 30、 25、 20、 15、 10、 5.0 mg/100 ml或更低的洗涤物，禾口/或5.0、 4.5、 4.0、 3.5、 3.0、 2.5、 2.0、 1.5、 1.0、 0.5 mg/100 ml或更低的未洗涤物。
实施例206
实施例205的方法，其中发动机为其压縮比为如下值的汽油或内
燃烧室发动机:9.6:1、 9.7:1、 9.8:1、 9.9:1、 10.0:1、10.1:1、10.2:1、10.3:1、
10.4:1、10.5:1、10.6:1、10.7:1、10.8:1、 10.9:1、11.0:1、11.1 1、11.2.1、
11.3:1、11.4:1、11.5:1、11.6:1、11.7:1、 11.8:1、11.9:1、12.01、12.11、
12.2:1、12.3:1、12.4:1、12.5:1、12.6:1、 12.7:1、12.8:1、12.91、13.01、
13.1:1、13.2:1、13.3:1、13.4:1、13.5:1、 13.6:1、14.0:1、14.11、14.21、
14.3:1、14.4:1、14.5:1、14.6:1、14.7:1、 14.8:1、14.9:1、15.0.1、15.5.1、
16.0:1、16.5:1、17.0:1、17.5:1、18.0:1、 18.5.1:1、19.0:1、19.51、20.0:1、20.5:1、21.0:1、21.5:1、22.0:1、22.5:1、 23.0:1、23.5:1、24.5:1、25.0:1、
30.0:1、 35.0:1、 40.0:1、 50.0:1、 70.0:1和其中的压縮比禾口/或更大。 实施例207
上面的方法和汽油组合物，其中组合物的(R+M)/2辛垸值为85、 86、 87、 88、 89、 90、 91、 92、 93、 94、 95、 96、 97、 98、 99、 100、 101、 102、 103、 104、 105、 106、 107。
实施例208
汽油方法，其中发动机设计为用其辛垸值等于或超过如下值的汽 油进行操作82、 83、 84、 85、 86、 87、 88、 89、 90、 91、 92、 93、 94、 95、 96、 97、 98、 99、 100、 101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108 (R+M)/2或更大。
实施例209
汽油方法，其中发动机操作包括使用电子防爆传感器以延迟火花，
96其中在相当于5，000、 10,000、 15,000、 20,000、 30,000、 50,000英里或 更长后，对透明燃料通过至少0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0
或4.5的辛烷值或更大的值改进了火花延迟和燃烧效率。
实施例210
实施例209的方法，其中对仅透明燃料改进了使用具有燃烧室沉 积物控制添加剂的申请人的燃料组合物的发动机加速度1.0%、 2.0%、 3.0%至10%、 4.0%至15.0%或更大。
ECS化合物在其纯形式中含添加剂，以按需要避免腐蚀并保持因 形成过氧化物造成的稳定性等。非限制性的例子包括苯酚基和胺基稳 定剂如UOP7和UOP5。其它非限制性稳定剂包括脂族或环脂族胺如 N-环己基-N,N-二甲基胺，对于另外的例子参见US 3,909,215和EP 188,042。浓度可根据相应的稳定性进行变化。例如，ETBE和二异丙 基醚与MTBE相比具有更强的形成过氧化的趋势，因此可需要更大的 浓度。
对于碳酸酯，特别是DMC，当暴露在水中较长时间是，因水解会 出现分解为甲醇，由此导致产生腐蚀。因此，特别尝试水降低抑制剂、 盐、助溶剂、防乳化剂、抗氧剂、稳定剂、防腐剂等。
缓和试验
尝试申请人的纯ECS燃料、纯助燃料(无ECS禾口/或金属化合物)、 和/或ECS、助燃料混合物、标准燃料、改进燃料将使用某些缓和试验， 以便(例如)降低蒸汽压力或蒸汽压力降(VPR)、升高闪点温度或闪 点升高(FPI)、避免吸湿/相分离等。
低分子量ECS纯化合物是吸湿的并在暴露于水中或含水的燃料体 系中趋于相分离。因此控制相分离的助溶剂是合适的。在某些情况下，某些碳酸酯(即碳酸二甲酯和二乙酯)当暴露于 类似环境中时趋于水解。低分子量ECS纯、醚、碳酸酯、酮等不利地 增加蒸汽压或降低闪点温度。它们的用途还可降低造成驱动性问题或
技术偏差的T-50温度。T-50与使用恒沸助溶剂的最终熔点调节的相关 性是本领域已知，参见本人的EPO专利8690642.6。
在实施本发明中，尝试特别在比汽油重的燃料，如涡轮喷气发动 机、气体油涡轮机、柴油燃料等中用不同和独特类助溶剂和方式缓和 蒸汽压和闪点问题。
通常助溶剂优选为ECS化合物或具有ECS燃烧/温度或BV增强 属性。优选的助溶剂使LHV和/或BV升高。
申请人的优选助溶剂(尽管不要求)应可燃。尝试使用无机和/或 有机化合物。
尝试用优选的FPI助溶剂升高闪点0.1、 0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 3.5、 4.0、 5.0、 6.0、 10.0、 15.0、 20.0、 25.0、 30.0、 35.0、 40.0°C
或更高。升高3。C或更高是优选的。尝试用FPI助溶剂将闪点升至最小 ASTM或政府的规定。VPR助溶剂将降低RVPO.l、 0.2、 0.3、 0.4、 0.5、 0.6、 0.7、 0.8、 0.9、 1.0、 1.1、 1.5或更大的psi。 VPR助溶剂将使RVP 降至ASTM或政府规定的范围内。
申请人所需的助溶剂的熔点为对于20、 10、 0、 -5、 -10、 -15、 -20、 -25、 -30、 -35、 -40、 -50、 -60、 -70、 -80、 -90、 -100、 -130、 -14(TC或 更低。优选的是具有熔点低于-5"C，更优选低于-50、 -60、 -70、 -80、
-9(rc或更低熔点的那些助溶剂。
特别尝试将具有高熔点的FPI助溶剂与助溶剂，包括低熔点助溶 剂(特别是恒沸温度溶剂)混合。尝试用醇和基于烃的溶剂。优选的
98抑制剂是符合ASTM规则D4171要求的乙二醇单甲醚。优选的浓度范 围为约0.1至约0.15% vol.。然而也可使用超出此范围的浓度。另外的 防冻添加剂包括包括Phillips PFA 55 MB @ 0.15 vol.%和 MIL-I-27686@ 0.15 vol. Max.
因此，这是一个按相同或不同比例使用具有不同凝固点、闪点和/ 或蒸汽压、LHV和燃烧速度的实施方案。 一种组合包括将具有中等至 高闪点的一种或多种中等至高凝固点助溶剂与低至极低凝固点助溶剂 混合，如此所得混合物为具有中等高至高闪点和低凝固点的混合物。
在其中FPI助溶剂具有高熔点的情况下，
在实施本发明中，可以使用防冻剂，包括醇、助溶剂等，特别是 当ECS化合物或助溶剂不具有足够低的熔点和/或当最终燃料倾点或凝 固温度太高时。
申请人的助溶剂将具有高于70、 80、 90、 100、 110、 120、 300°C 或更高的沸点。沸点高于130、 160、 190、 200、 220、 240、 260、 270
x:或更高是优选的。
助溶剂所需的闪点温度为-80、 -31、 -20、 -15、 -10、 -5、 0、 5、 15、 20、 25、 30、 35、 38、 40、 50、 58、 60、 65、 70、 75、 80、 85、 90、 95、 100、 120、 130、 140、 150、 160、 170、 180、 200、 220、 250、 300、 360。C左右。优选的闪点温度为-100、 -80、 -60、 -30、 0、 40、 60、 80、 100、 120、 130、 140、 150、 170。C和更高。优选的是那些高于80、 100、 120、 150、 17(TC的助溶剂。助溶剂作为ECS化合物可具有相同的闪点 特性。
所需的助溶剂具有超过18、 20、 21、 23、 24、 25、 27、 29、 30、 31、 33、 35、 37、 39、 41、 43、 45、 47、 49、 51、 53、 55、 57、 59、62、 65 vapH(Tb)KJ mor1 (或相当量)或此外大于120、 123、 125、 125、 126、 127、 128、 129、 130、 131、 132、 133、 134、 135、 136、 137、 138、 140、 142、 145、 147、 150、 152、 155、 157、 160、 162、 165、 170BTU/lb的汽化潜热。助溶剂的LHV优选大于可以向其中加入的任 何助燃料。然而，LHV必须被用途的其它方面平衡，例如所得燃料的 LHV、 ECS化合物(若有)的LHV效果、闪点和/或蒸汽压大小等。 优选的BV等于或高于28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 50、 55、 60 cm/sec (层状本生火焰)。
在蒸汽压lmm下的优选助溶剂温度应超过20、 40、 6(TC 。更优 选的温度是超过80、 29、 100、 120、 130、 140、 150、 18(TC或更高的 那些温度。
在FPI和VPR应用中，特别是当ECS化合物应用时，助溶剂在温 度约或高于-20、 -10、 0、 20、 30、 40、 50、 60、 65、 70、 75、 80、 85、 90、 95、 100、 110、 120、 130、 140、 150、 160、 170、 180。C下优选具 有约1 mm的蒸汽压。参见1960-1970， 1995化学橡胶公司CRC "化 学物理手册"。
申请人的助溶剂可选自非常宽的燃料化学。申请人所需的助溶剂 是具有低于22、 20、 18、 16、 14、 13、 12、 11、 10或9个碳原子的那 些溶剂，其中具有低于8、 7、 6、 5、 4、 3、 2或更少碳原子的那些溶 剂优选的。当尝试那些超出此范围的溶剂并且它们是可接受的时，那 些在链中具有6、 5、 4或更少碳原子的助溶剂也是可优选的。含氧的 助溶剂是合适的。含OH基团的助溶剂也是合适的。申请人已发现具有 部分包括CH3C02和/或OH的分子结构的助溶剂也是合适的。
氮基化合物可以接受(取决于其用途)。尝试使用非碳基溶剂。
尝试使用可被形容性溶剂溶解的固体助溶剂。助溶剂的化学结构不受限制，可以为环、双环、芳烃、非芳烃、支化或直链，或其结合。
助溶剂优选是热稳定的，在通常的操作温度下不分解(见上述ECS 标准)，或造成助燃料破坏(例如生成胶质、腐蚀等)。此外，其蒸
发或燃烧产品的半衰期需要非常短，优选少于如8、 5、 4天或更短， 更优选少于如24、 18、 12、 8、 4、 3、 2、 1小时或更短，最优选少于 如60、 45、 30、 15分钟或更短。
对于这里尝试的助溶剂实际上不必包括ECS化合物和/或金属化 合物。
在ECS化合物与助溶剂之间需要存在协同关系。因此，特别尝试 助溶剂混合料的各种变化。可用不同的助溶剂和其混合物(非必要地 与或不与ECS化合物一起)满足不同要求。
换言之，可使用一种或助溶剂(对于相分离控制)、 一种或多种 助溶剂(对于FPI或VPR)，或一种或多种助溶剂(对于降低凝固温 度)。尽管对化合物中溶剂的类型、数量或范围无限制，但申请人认 识到不同的燃料将得出对不同助溶剂混合物的不同需要。实际上，单 组分助溶剂混合物是优选的。
助溶剂实际上还可通过使用重质石脑油(包括芳族石脑油)补充 或替代。因此，在一个实施方案中，对于FPI或VPR，除了助溶剂外， 还使用重质至中等重质烃(包括石脑油)。
使用助溶剂优选不增加熔点/凝固点温度，或降低或破坏燃料稳定 性、腐蚀、弹性体损害、挥发性排除物、毒性排除物、毒性燃烧排除 物，或降低燃烧速度和LHV's。使用助溶剂不导致形成胶质或氧化也 是优选的。
101然而，在这些情况下(例如当凝固点不足够低时)，尝试使用
另外的助溶剂、取代助溶剂或其它添加剂或方式。
可通过使用辅助添加剂，如腐蚀抑制剂，抗氧剂等校正弹性体溶 涨或破坏、腐蚀或燃料降解。然而，申请人的优选助溶剂不造成这些 问题。
若非必要地使用助燃料和/或水，则助溶剂用目标ECS化合物溶解 是合适的。具有限制水溶解性的助溶剂或非溶剂是优选的。
申请人已发现非挥发性的不产生离子的助溶剂对于降低蒸汽压和 /或升高闪点是合适的。
申请人已发现烃可溶的可燃二醇、酮、和其乙酸酯和酯是合适的。 乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸，包括其乙酸酯、酯和醚也是合适的。 乙烯、丁烯、丙烯、己烯、戊烯是可接受的。
申请人的助溶剂的非限制性例子包括醇、二醇、酮、酯、苯酚、 縮醛、酰基卤、酸和酸衍生物(醛酸、脂族二羧酸、脂族单羧酸、脂
族多羧酸、氨基酸、hydroamic、羟基酸、亚氨酸、酮酸、硝肟酸、原 酸、过酸等)、乙酸、乙酸酐、乙酸酯、醛、脂族烃(包括高沸点石 脑油)、酰胺、脒、偕胺肟、酸酐、芳族烃、叠氮化物、吖嗪、壬二 酸酯、偶氮化合物、甜菜碱、溴乙醛、溴代乙垸、溴代乙烯、溴代乙 酸、溴代丁烷、溴代丁烯、溴代丁烯、溴醚、二溴化合物、丁酸、丁 酸、丁酸酯、酯、正酯、醚、二醇、乙二醇、二甘醇、二甘醇醚、二 甘醇乙酸酯、丙二醇、丙二醇酯/醚、 一縮二丙二醇、二醇醚、三甘醇 (包括乙酸酯、二乙酸酯、酯、醚和其胺)、四甘醇(包括乙酸酯、 二乙酸酯、酯、醚和其胺)、二縮三丙二醇、三縮四丙二醇、 一缩二 丁二醇、二缩三丁二醇、三縮四丁二醇、五甘醇(包括乙酸酯、二乙
102酸酯、酉旨、醚和其胺)、甘油酸、甘油、甲酸酯、甲醇、卡必醇、腈、 乙酸酯、乙二醇二元酸酯、酯、水合物、氢化物、氢过氧化物、异羟 肟酸、酰亚胺、亚氨酸、亚胺、乙烯酮、内酰胺、内酯、甘醇酸、丁 酸、庚酸、戊酸、异己酸、硝肟酸、亚硝肟酸、辛酸、辛酸的酯、翁 类化合物、正酸、正硼酸酯、辛炔、辛烯、辛酮、肟、草酸酯、草酸、 乙酸、乙酸酯、壬酸酯、丙酸、丙酸酯、戊酸、丙二酮、丙酮、乙烯、 丙烯、丁烯、戊烷、戊烯、己烯、戊酸酯、丁酸、草酸酯、丁酸酯、 戊酸、戊酸酯、戊二酸、戊二酸酯、2-或3-戊酮、己酸、己酸酯、庚酸、 庚酸酯、甲酸酯、二醇酯、辛烯、辛酮、草酸、草酸酯、己酸酯、己 酮、甲苯溴化物、甲苯甲酚、甲苯二甲氨基化合物、甲苯醚、甲苯烃
氧基、戊二醛、过氧化物、呋喃、2-呋喃酸的酯、糠醛、丙烯、丙烯酸、
丙烯酸的酯、醚、丁烯二酸、溴代醇、乙三醇、丙三醇、丁三醇、戊
三醇、萘、己三醇、庚三醇、辛三醇、硝基苯、碘代苯、2-硝基苯酚等。
另外的非限制性例子(还包括同系物和其类似物)为三甘醇、3-氨丙基醚三甘醇、三甘醇二乙酸酯、单丁基醚三甘醇、单甲基醚三甘 醇、单丙基醚三甘醇、四甘醇、二丁氧基四甘醇、二乙酸酯四甘醇、 氨丙基醚四甘醇、单丁基醚四甘醇、单甲基醚四甘醇、二甲基醚四甘 醇、二乙基醚四甘醇、单乙基醚四甘醇、单丙基醚四甘醇、四亚乙基 五胺、二缩三丙二醇、三缩四丙二醇、 一縮二丙二醇、丙二醇单甲醚、 乙二醇单甲醚、乙二醇单丙基醚、丙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、 丙二醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单丁基醚、 一縮二丙二醇 单丁基醚、二缩三丙二醇单甲基醚、丙二醇、乙二醇、己二醇、 一縮 二丙二醇、二甘醇、二縮三丙二醇、四甘醇、己二醇、三縮四丙二醇、 聚乙二醇(200、 300、 400、 600、 1000、 1500、 1540、 4000、 6000 Ashland Chemical)、聚乙二醇3350 (Spectrum)、聚丙二醇(P400、 P1200、 P2000、 P4000 Ashland Chemical)、环己胺、二丁胺、二乙胺、二亚乙 基三胺、二乙基乙醇胺、二异丙醇胺、吗啉、三乙胺、三亚乙基四胺、 三异丙醇胺、甲苯、氨甲基丙醇、环氧丙烷、丙二醇、碳酸1，2-二丙二 醇酯、水杨酸、丁二酸、酒石酸、单宁酸、2，2，4-三甲基戊垸、二甲基苯、二甲基甲酰胺、n-甲基-2-吡咯垸酮、戊醇(伯)、环己醇、2-乙基 己醇、甲基戊醇、四氢糠醇、EXANOL酯醇(Eastman Chemical)、 UCAR Filmer IBT (Union Carbide Corp.)、乙酸戊酯、二价酸酯。酯 溶剂EEP (Ashland Chemical)、乙酸2-乙基己酯、二醇醚乙酸酯(DB、 DE、 DPM、 EB、 EE、 PM、 Ashland Chemical)、乙酸异丁酯、异丁酸 异丁酯、丙酸正丙酯、环己酮、2-己酮、3-己酮、2-甲基-3-戊酮、3-甲 基-2-戊酮、4-甲基-2-戊酮、3,3-二甲基-2-丁酮、双丙酮醇、二异丁基 酮、乙基甲基酮、颇哪醇、methone、 3,3-二苯基2-丁酮、l-羟基2-酮、 3-羟基-(dl)2-丁酮、2-甲基2-丁酮、肟2-丁酮、2-丁酮、2-甲基丙酸、 环戊酮、环丙基甲基酮、2-四氢呋喃基甲醇、环己酮、异佛尔酮、甲基 戊基酮、甲基异戊基酮、丙酮基丙酮、乙酸酐、苄醇(tx-羟基甲苯) 和各种变体、三异丁烯、四异丁烯、亚2-丙烯基二乙酸酯、丙酮醇、 l-(4-甲氧基苯基)-2-丙酮、异丁酰苯、丙酮基苯、乙酸丁酯、C-4, C-4+ 脂肪醇、丁酸正丁酯、十六垸醇、环己烷、环己醇、环己酮、邻苯二 甲酸二乙酯、2,5-二甲氧基四氢呋喃、对-二嗯垸、1，3-二嗯垸、1,4-二ff 垸、5-羟基-2-甲基-l,3-二tf烷、二醇亚甲基醚、碳酸亚丙基酯、碳酸亚 亚丙基酯、甘油、1，2，3-丙三醇、庚烷、正己垸、2-甲基戊垸、3-甲基 戊烷、甲基环戊烷、1,4-苯二醇、异戊基二醇、甲基乙基酮、4-甲基-2-戊酮、甲基丙基酮、二异丙基酮、l-或2-或3-或4-或5-羟基2-戊酮、 二异丙基酮、甲基丙基酮、双丙酮醇、异戊基苯基酮、2-戊酮、双丙酮 醇、异戊基苯酚酮、正丁基苯酚酮、异丁基苯酚酮、2-丁基苯酚酮、异 丙基丙酮、2-或3-或4-甲氧基苯酚、二水合草酸、戊烷、苯酚、3-甲氧 基苯酚、1，2或1,3或1,4或2,4或2,5或2,6或3,4或3,5-二甲基苯酚、 l-辛烯、2-甲基丙酸异丁酯、2-苯氧基乙醇、二乙基卡必醇、甲基卡必 醇、丁基卡必醇、甲基乙基甲醇、乙二醇、乙酸亚乙基酯、乙酸乙酯、 苯乙酮、乙酸苄基酯、1，3或1,4或2,3 丁二醇、甲醛、甲酰胺、原乙 酸三乙基酯、原乙酸三甲酯、草酸酯(草酸二乙酯)、甲基过氧化氢、 乙基过氧化氢、过氧化乙酰、过氧化乙基、过氧化二(叔丁基)、乙酸酐、 乙酸2-乙基丁酯、乙酸甲苯酯、乙醇酸甲酯、苯氧基乙酸甲酯、腈酸、 丁酸、丁酸、2-丁基丁酸、2-乙基丁酸、叔丁基丁酸、丁基腈、丁酸丙
104、乙 酰基丙酮、苯甲酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸异戊
酉旨、丁酸丙酯、丁酸己酯、2-甲基(d)丁酸、2-甲基(dl)丁酸、3-甲基丁 酸乙酯、3-甲基丁酸甲酯、3-甲基丁酸异丙酯、2，2-二甲基丁酸、丁酸 烯丙酯、丁酰胺、N，N-二甲基丁酸、丁酸酐、丁酸丁酯、丁酸戊酯、 丁酸丙酯、二乙基乙酸、2-甲基-(d)丁酸、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙 酉旨、二乙基乙缩醛、乙酸酯、乙酰丙酮、丙酸2,2-二甲基醚酯、丙酸 2-氧代乙酯、丙酸2-氧代甲酯、2-氧代异丁基丙酸、2-氧代异丙基丙酸、 丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸、甘油酸、1,2-二甲氧基乙烷、 1，2-乙二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，2，3-丁三醇、1，2，4-丁三醇、戊 二酸、戊二酸酐、戊二腈、1,5-戊二醛、戊二醛、2,4-戊二酮 (CH3COCH2COCH3) 、pentanic acid、乙酰丙酸(CH3COCH3COC02H)、 癸酸二甲酯、辛二酸、1,2，3-戊三醇、2,3,4-戊三醇、甲酰胺、溴乙酸、 乙酰胺、丙酮酸、甲氧基乙酸、丙酰胺、烯丙基溴、二乙基乙缩醛丙 烯醛、二乙酸酯丙烯醛、丙烯醛、1,2-丙二醇、1，3-丙二醇、甘油、二 甲基醚甘油、乙酰丙酰、乙酰丙酮、丙酸、甲氧基乙酸、丙酰胺、马 来酸酐、顺巴豆酸、草酸二甲酯、异丁酸、羟基异丁酸、乙二醇、二 甘醇、二甘醇二乙酸酯、二甘醇二乙基醚、二甘醇二油酸酯、二甘醇 单丁基醚、二甘醇单(2-羟丙基)醚、二甘醇单丁基醚、二甘醇单丙基醚、 二甘醇单甲基醚、二甘醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单乙基醚、乙三醇、 丙三醇、丁三醇、戊三醇、己三醇、庚三醇、1,2,3-丁三醇、2,3,4-戊三 醇、1,2，3-戊三醇、1，2,3-丙三醇、二氧基戊烷、2，4-二氧基戊垸、己三 醇、三甘醇丁基醚、丙酸、丙酸酐、丙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸戊酯、 丙酸辛酯、庚二酸、癸二酸、壬二酸、甲基丙烯酸、二溴丁垸(例如
1，2; dl-2,3; 1，4;内消旋-2,3;等)、三溴丁烷(例如U，2; 1,2,2; 2'2，3;
等)、二乙酰胺、二(2-溴乙基)醚、2-乙基己醇、糠醇、2-丙酮、2-丙 烯-l-醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、戊二酸、戊二酸二乙酯、戊二酸二甲 酯、戊二酸二腈、2，3-戊二酮、2，4-戊二酮、1，2,3-戊三醇、戊酸、戊酸 甲酯、戊酸丁酯、戊酸乙酯、戊酸糠醇酯、戊酸己酯、戊酸腈、戊酸 腈、戊酸辛酯、戊酸戊酯、甲醇、丁基甲醇、二乙基甲醇、甲基正丙 105基甲醇、二甲基异丁基甲醇、乙基异丙基甲醇、乙基异丙基甲基甲醇、 二异丙基甲醇、三乙基甲醇、异戊基甲醇、二甲基正丙基甲醇、2-丁基 甲基甲醇、甲基异丁基甲醇、二乙基甲基甲醇、甲基丙基酮、甲氧基 乙酸、乙酰乙酸、乙酸甲酯、乙酸叔戊酯、乙酸乙酯、二乙酸甘醇酯、
碳酸1，2-丙烯醇酯、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、己二腈、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三亚乙基四胺、苯甲醛、汽油、苯、甲苯、苯甲醇、乙酸丁酯、 二甲基苯胺、二正丙基苯胺、甲基异丁基酮、正戊基氰化物、碳酸二 正丁酯、二乙基乙酸、二乙基甲酰胺、二异丁基酮、苯甲酸乙酯、苯 乙酸乙酯、十七垸醇、3-庚醇、乙酸正庚酯、正己基醚、己基异丙基醚、 4-甲基正戊酸、邻氨基苯乙醚、十四醇、三亚乙基四胺、2,6，8-三甲基 4-壬酮、乙二醛、1，2-乙二醇碳酸酯、1,2-乙二醇二乙酸酯、1，2-乙二醇 二甲基醚、1，2-乙二醇二硝酸酯、n，n-二甲基甲酸、n,n-二乙基甲酸、甲 酸丁基酯、甲酸异戊酯、甲酸辛基酯、甲酸戊酯、甲酸丙酯、甲酸异 丁酯、乙酸炔丙基酯、2-甲氧基乙醇、环戊酮、环丙基甲基酮、丙烯酸 乙酯、3-甲基-2-丁酮、苯酚、2-或3-或4-甲氧基苯酚、丙酸酐、环己 酮、4-甲基-3-戊烯-2-酮、2-或3-己酮、[2、 3或4]-甲基-[2或3]-戊酮、 2-庚酮、甲基苯基酮、二乙基苯和奥。
特别尝试宽范围的包括混合两种或多种助溶剂的助溶剂混合物。 因此，可以按相同或不同比例并用任何两种或多种助溶剂。
在一个实施方案中，将高闪点助溶剂与醇和/或其它助溶剂混合以 控制水解和/或吸湿相分离。在另一实施方案中，可降低蒸汽压或升高 闪点等的助溶剂或助溶剂混合物还可起到溶解不溶性或中等混溶助溶 剂和/或ECS化合物(若使用)的互溶剂的作用。
申请人认识到，存在宽范围的组合和混合物和比例，如此达到申 请人的多个目的。因此，在本发明的一个特别的实施方案中，在任何 一类的各助溶剂之间、多类助溶剂之间、多类助溶剂与ECS化合物之 间、助溶剂与助燃料之间、助溶剂、ECS化合物和助燃料之间和/或类
106似物存在助溶剂组合和混合物。 实施例211
中等至高闪点燃料包括改进燃烧量的ECS化合物(优选DMC)，
非必要的金属化合物和至少一种升高闪点的可燃助溶剂。
实施例212
一种助溶剂组合物，或ECS化合物/助溶剂组合物，其特征在于溶 于液态烃中、可燃、熔点低于20、 10、 5、 0、 -5、 -10、 -20、 -30、 -40、 -50、 -60、 -70、 -80或-90°<:;沸点等于或高于100、 110、 120、 130、 140、 150、 160、 170、 180、 l卯、200、 210、 220、 230、 240、 250、 270、 280、 300°C;非必要地溶于水；其层流燃烧速度超过30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48、 50、 52、 54、 56、 58、 60 cm/sec;汽 化潜热超过23、 25、 27、 29、 31、 33、 35、 37、 39、 41、 43、 45、 47、 49、 51、 53、 55、 57、 59、 62、 65 vapH(Tb)/KJ mo厂1 (或相当量)；在 温度高于-30、 -25、 -20、 -15、 -10、 0、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 卯、100、 110、 120、 130、或14(TC时非必要的低于1 mm的蒸汽压； 和非必要的闪点温度至少为40、 60、 80、 100、 120、 130、 150、 170、 180、 200、 220、 250。F或更高；和非必要的凝固点等于或低于30、 20、 10、 0、 -10、 -20、 -30、 -40(-40°C) 、 -50、 -60、 -80、 -90。F或更低； 所述组合物的特征在于升高烃燃料闪点。
实施例213
燃料组合物包括金属化合物和ECS助溶剂或助溶剂混合料；其
特征在于具有的LHV超过140、 143、 147、 150、 155、 160、 170、 180、 190、 200 BTU/lb或更大，和非必要的燃烧速度超过38、 40、 42、 44、 46、 48、 50、 52、 54 cm/sec或更大。
实施例214
一种高闪点、低凝固温度助溶剂或溶剂混合物包括 一种或多种熔点大于-50、 -40、 -30、 -20、 -10、 0、 10、 20、 30、 40、 50、 6(TC的
高闪点助溶剂；和一种可溶于燃料的可燃凝固点降低剂或助溶剂，它 们选自丁基卡必醇、甲醇(包括二异丙基、二亚甲基正丙基、异戊基 等)、l-辛烯、4-辛烯、l-辛炔、4-辛炔、二醇醚、乙二醇、二甘醇、 二异丙酮、甲基丙基、二丙酮醇、异丙基丙酮、二异丁基酮、环己酮、 异佛尔酮或其它具有中等至中等高闪点和低至极低凝固点的其它助溶 齐U，或其混合物；如此该组合物的闪点超过60、 80、 100(38°C)、 120、 140、 160、 180、 200、 180、 200、 220、 240、 260°F,和其凝固温度等 于或低于-10、 -20、 -30、 -40(-40°C) 、 -50、 -60、 -80、 -90。F或更低。
实施例215
实施例214，其中至少一种助溶剂化合物为四甘醇、三甘醇、1-辛烯、高闪点酮、异丙基丙酮、二异丙基丙酮、二异丙基双丙酮、二 乙酸二甘醇酯、或乙二醇二乙酸酯化合物、苯酚(包括其衍生物)或 混合物；如此得到的燃料其平均LHV为至少28、 30、 32、 34、 35、 38、 40、 42 vapH(Tb)/KJ mo1—1 (或相当量)。
实施例216
实施例214的组合物，还含有ECS化合物(优选DMC)和非必 要的金属化合物；如此组合物的闪点等于或超过50、 60、 70、 80、 90、 100、 130、 150。F或更高，和凝固点低于-40。F (-40。C) 、 -47°F (-44 °C) 、 -50°F (-46。C)或更低，和非必要的汽化潜热等于或超过28、 30、 32、 34、 38、 40、 45 vapH(Tb)/KJ mo厂1 (或相当量)。
实施例217
实施例216,其中ECS化合物与助溶剂的体积比为20:1、 15:1、 10:1、 8:1、 7:1、 6:1、 5:1、 4:1、 3:1、 2:1、 1:1、 1:2、 1:3、 1:4、 1:5、 1:6、 1:8、 1:10，其中比例大于1:1是合适的(比例2:1、 3:1是合适的， 优选比例为10:1、 8:K 6:1、 5:1、 4:1)
108实施例218
将上述实施例和助燃料与实施例217结合；如此得到的燃料满足
控制RVP和闪点的ASTM和/或政府规定。 实施例219
实施例218,其中阻燃料为常规或重配汽油，其蒸汽压RVP超过 8.0、 8.5、 9.0、 9.5、 10.0、 11.0、 11.5、 12.0psi或更大，和随后与助溶 剂或助溶剂的混合物混合(如上所述)，得到的燃料的RVP等于或低 于8.0、 7.5、 7.0、 6.5psi或更低。
实施例220
航空涡轮喷气发动机助燃料，包括JetA、 A-1或B;或W-D柴油， 低硫或标准级；或燃气轮机燃料油弁1-GT、 @ 2-GT;所述阻燃料还包 括闪点低于38。C的改进燃烧量的ECS化合物(优选DMC)，和非必 要的至少一种金属化合物(优选MMT)，和闪点温度升高量的助溶剂 (优选闪点超过IOO、 120、 140、 160、 180、 200、 220、 240、 260、 280、 300°F的可溶于燃料的多烯二醇、酮、乙酸乙酯、苯酚、和/或酯)， 其中所得燃料特征在于其闪点温度为至少100°F (38°C)。
实施例221
弁2-D柴油燃料油阻燃料，标准级或低硫；所述燃料还包括闪点低 于52。C的改进燃烧量的ECS化合物(优选DMC)，非必要的至少一 种金属化合物和闪点温度升高量的助溶剂，其中所得燃料特征在于其 闪点温度为至少52。C;非必要地降低了浊点或凝固点；或非必要地改
进了粘度。 实施例222
#4-D柴油燃料油阻燃料，标准级或低硫；#4、 #5轻质或#5重质 燃料油；或#3 GT气轮机燃料油；所述燃料还包括闪点低于55。C的改 进燃烧量的ECS化合物(优选DMC)， 一种金属化合物、和非必要的
109一种金属化合物和闪点温度升高量的助溶剂，其中所得燃料特征在于 其闪点温度为至少55°C。
实施例223
#4- GT气轮机燃料油阻燃剂；所述燃料还包括闪点低于66X:的改 进燃烧量的ECS化合物(优选DMC)，和非必要的一种金属化合物和 闪点温度升高量的助溶剂，其中所得燃料特征在于其闪点温度为至少 66。C。
实施例224
航空汽油助燃料，所述燃料还包括闪点低于66'C的改进燃烧量的 DMC或其它包括那些具有混合蒸汽压大于7.0 psi (49 kPa)的ECS 化合物，和其中三缩ECS非必要具有的层流燃烧速度超过超过航空汽 油(报告值为44.8 cm/sec)或为45、 46、 47、 48、 49、 50 cm/sec，或 更大；非必要的金属化合物；降低蒸汽压量的助溶剂，其中所述得到 的航空汽油燃料其特征在于具有的蒸汽压至少5.5 psi (38 kPa)，但不大 于7.0psi(49kPa)，和其中所得燃料满足所有ASTMD910规定。
实施例225
船舶气轮机助燃料；所述燃料还包括改进燃烧量的ECS化合物， 优选DMC，和非必要的金属化合物，和升高闪点温度量的助溶剂或助 溶剂混合物，所述所得燃料其特征在于具有的闪点温度为至少60°C。
实施例226
上述例子，其中助溶剂由至少一种可溶于燃料的可燃三甘醇、四 甘醇(包括其混合物)组成。
实施例227
上述实施例，其中所得燃料另外具有的特征在于满足目前和未来 ASTM、工业或政府标准。应注意不限于这里给出的种类和化合物。常规试验检验满足权利 要求的结构和性能限定。
在本发明另一实施方案中，使用盐以条件蒸汽压和/或升高闪点温 度。尝试可将某些盐直接用于燃料中或通过互溶剂(例如助溶剂)间 接溶解。
大多数盐溶于水溶液中，本发明包括通过分别喷射、乳液或助溶 剂使用直接在燃料中的溶液的方法。
然而，直接溶解性实际上所是更优选的。还尝试通过酮、二醇、 醚、醇等的互溶解性。
所需的盐是那些对给定燃料的燃烧或排除物无不利影响并且在相 对于申请人的ECS和非必要的金属化合物的低浓度下降低蒸汽压和/ 或增强燃烧的盐。
非限制性例子包括钙盐(如Ca(N03)2、 CaBr2)、钡、硼盐(例如 H3B〇3)、钾盐(例如KN03、 KBr03、 KN02、 KHC03、 K2C204、 KI、 KH、 K2W04、 KOH)、锂盐(例如LiN03、 LiBr、 Lil、 LiOH)、铁盐、 铝盐、钴、镁盐(例如Mg(N03)2、 MgBr2)、钠(例如NaN03、 NaOH、 NaN02、 NaHC03、 NaBr03、 NaBr、 Nal、 Na2C03、 Na2W04)、铵盐 (例如NH4N03、 NH4Br、 NH4I)、镍盐(如Ni(N03)2和锌盐(Zn(N03)2)。
申请人已发现燃料可溶Al、 Mg、 Li、 Mn、 Na、 Sr盐是合适的。 在下面的权利要求中还尝试能够降低蒸汽压或升高闪点的其它盐。
在较高浓度下，应避免含硫或钡的盐。还应符合环境要求。申请人的优选盐是那些可以足够浓度加入的盐，这样通过加入
0.5、 1.0、 2.0、 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 8.0、 10.0克分子/升使蒸汽压在燃 料组合物的初始沸点温度下降低5.0、 10、 20、 30、 40、 50、 100、 150、 200、 300 mm。优选的蒸汽压降低大于20 mm。优选的浓度为低于4.0、 3.0、 2.5、 2.0、 1.5、 1.0克分子/升。其它量范围0.001至30.0克分子/ 升(更优选0.01至5.0克分子/升)。
实施例228
一种燃料组合物，包括降低蒸汽压量的至少一种在烃燃料中的可 溶盐，其中所述盐可以0.5克分子/升燃料的浓度处理，由此在环境温 度或甚至更高的燃料蒸发温度下降低蒸汽压至少1.0、 2.0、 5.0、 7.5、 10.0、 15.0 mm。
实施例229
上面的实施例，其中所述组合物还含有降低蒸汽压或升高闪点量的盐。
实施例230
在烃溶剂中使用的物质组合物包括ECS化合物；环戊二烯基锰
三羰基；和一种或多种如下物质任何燃料添加剂、VPR/FPI助溶剂或 ±卜。
本领域技术人员将认识到在不离开本发明精神和范围下可进行很 多变化和替换。
11权利要求
1.一种用于烃中的物质组合物，包括1)至少一种ECS化合物；2)至少一种三羰基环戊二烯基锰化合物；3)至少一种金属减活剂；4)一种抗氧剂；5)一种洗涤剂；6)一种促进剂；7)一种防乳化剂或8)一种闪点改进(PFI)或蒸汽压降低助溶剂；所述混合料非必要的特征在于具有的LHV超过50BTU/lb。
2. —种用于烃中的物质组合物，包括l)一种ECS化合物；2)— 种三羰基环戊二烯基锰化合物；3) —种洗涤剂或洗涤剂/分散剂；所述 混合料非必要的特征在于具有的LHV超过50 BTU/lb。
全文摘要
本发明涉及气相燃烧方法和组合物II，特别涉及喷气式发动机、汽轮机、柴油机、燃油和汽油燃烧系统用的低温金属气相燃烧方法，特别涉及含有金属燃料的方法和组合物，该燃料由能够提高燃烧速度和降低燃烧温度的燃烧结构组成。
文档编号C10L10/00GK101643672SQ20091014928
公开日2010年2月10日 申请日期1996年6月7日 优先权日1995年6月7日
发明者威廉·C·奥尔 申请人:威廉·C·奥尔