ТОПЛИВНЫЕ КОМПОЗИЦИИ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к топливным композициям, имеющим улучшенные свойства при низких температурах, которые представляют собой смеси минеральных средних дистиллятных топлив и возобновляемых топлив, и к способам получения таких композиций.

Уровень техники

Достаточные круглогодичные характеристики при низких температурах представляют собой главное требование к дизельному топливу. Из-за больших сезонных и географических разбросов температур, средние дистиллятные топлива смешиваются и регулируются для сведения к минимуму проблем при холодной погоде, таких как кристаллизация и отверждение топлива, которые влияют на вязкость топлива, на его летучесть и на его способность проходить через топливные фильтры.

Наиболее важные свойства топлив, относящиеся к их работоспособности при низких температурах, представляют собой температуру помутнения, температуру застывания и температуру забивания фильтра при низких температурах. Когда среднее дистиллятное топливо охлаждается, оно будет достигать своей температуры помутнения. Это температура, при которой парафиновый воск выпадает из раствора и начинает образовывать кристаллы воска в топливе. Рекомендуется, чтобы температура хранения топлива была выше его температуры помутнения. Когда топливо продолжает охлаждаться, оно, вероятно, достигнет своей температуры застывания. Это температура, при которой топливо не будет больше течь, или температура, при которой топливо образует гель или превращается в твердый продукт. Третье важное свойство среднего дистиллятного топлива представляет собой его температуру забивания фильтра при низких температурах, которая представляет собой самую низшую температуру, при которой топливо может фильтроваться и может использоваться в транспортных средствах без проблем.

Поскольку компонент с плохими свойствами при низких температурах будет преобладать в смеси, топливо будет улучшаться посредством добавления компонентов, которые имеют лучшие свойства при низких температурах. Термин ʺплохойʺ или ʺхужеʺ относится к более высокому значению температуры для температуры помутнения или температуры забивания фильтра при низких температурах, а термин ʺлучшийʺ относится к более низкому значению температуры для температуры помутнения или температуры забивания фильтра при низких температурах.

Описано несколько подходов для получения топлив для транспортных средств, которые имеют хорошую работоспособность при низких температурах. Патент США № 9006501B2 описывает способ получения смеси возобновляемых топлив, где исходные материалы биологического происхождения гидрирообрабатываются, и C14, C16 и C18 нормальные парафины (н-парафины) извлекаются из гидрирообработанного эффлюента и смешиваются с возобновляемым средним дистиллятом. В ходе этого процесса, н-парафины поставляются в смесь в таких количествах, что смесь не требует обработки для понижения температуры застывания, для достижения низкой температуры застывания. Этот способ осложняется потребностью в стадии извлечения C14, C16 и C18 н-парафинов.

Публикация заявки на патент США № 2008/0163542 A1 описывает синергическую композицию жидкого топлива, которая улучшает рабочие свойства топлива при низких температурах. Композиция содержит компонент на основе нефти и компонент возобновляемого топлива. Биодизельное топливо, этанол и биомасса рассматриваются как примеры источников возобновляемого топлива. Однако согласно ASTM D7467 только 6% - 20% биодизельного топлива можно использовать в дизельном оборудовании без модификации или только с малыми модификациями.

В целом известно также, что биодизельные топлива, например, сложные метиловые эфиры жирной кислоты (FAME), полученные с помощью процесса транс-эстерификации, изначально более чувствительны относительно работоспособности при низких температурах по сравнению с типичными топливами, полученными из нефти. В некоторых случаях сложные метиловые эфиры жирных кислот могут вызывать более высокие выбросы частиц и образование дыма при холодной работе двигателя. Объем сложных метиловых эфиров жирных кислот допустимый в дизельных топливах также может быть ограниченным. Европейские стандарты EN 16734 и EN 16709 указывают требования и методы исследования дизельных топлив, которые содержат сложные метиловые эфиры жирных кислот. Согласно EN 16734, B10 дизельное топливо представляет собой дизельное топливо, которое содержит только до 10% объем сложных метиловых эфиров жирных кислот. Согласно EN 16709, дизельные топлива с высоким содержанием сложных метиловых эфиров жирных кислот (B20 и B30) содержат только до 20% объем или 30% объем сложных метиловых эфиров жирных кислот.

EP1664249B1 описывает топливные композиции, полученные посредством смешивания полученных из нефти топлив на основе керосина и топлив на основе керосина, полученных с помощью способа Фишера-Тропша. Он описывает данные, что температура замерзания такой смеси ниже температур замерзания обоих компонентов смеси. Однако компоненты, используемые в этих топливных композициях, не представляют собой биотоплива.

Для получения топлив на биологической основе, работоспособных при низких температурах, необходимы альтернативные топливные композиции и типы смешивания, которые являются экономичными и не имеют объемных ограничений на количество топлива на биологической основе.

Температура помутнения топливной смеси представляет собой сильно нелинейную комбинацию температур помутнения исходных топлив. Согласно предыдущему уровню техники, смесь, как правило, будет иметь худшую температуру помутнения, чем средневзвешенное значение температур помутнения ее компонентов. Следовательно, хотя температуру помутнения топлива можно улучшить посредством добавления компонента, который имеет замечательно лучшие свойства при низких температурах, использование этого компонента вызовет увеличение затрат на производство.

Следовательно, имеется необходимость в способе получения топлива посредством смешивания компонентов экономичным путем. В дополнение к этому, имеется необходимость в топливной смеси, которая имеет хорошие свойства при низких температурах и является менее дорогостоящий при производстве.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа и средств для уменьшения недостатков, обсуждаемых выше. Настоящее изобретение относится к способу получения смеси дизельного топлива/дизельной топливной смеси, имеющей улучшенные свойства при низких температурах; к способам понижения температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива и к смесям дизельного топлива/дизельным топливным смесям, содержащим смесь возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллятного топлива. В дополнение к этому, настоящее изобретение относится к использованию возобновляемого топлива, как правило, гидрообработанного возобновляемого среднего дистиллята, для улучшения свойств при низких температурах топливной композиции, содержащей минеральный средний дистиллят.

Настоящее изобретение основано на исследованиях, которые оценивают свойства при низких температурах минеральных средних дистиллятов, возобновляемых топлив и их смесей. Обнаружено, что сочетание минерального среднего дистиллятного топлива с возобновляемым топливом дает в результате улучшение температуры помутнения и температуры забивания фильтра при низких температурах конечного смешанного топлива. Также обнаружено, что температура помутнения и температура забивания фильтра при низких температурах определенных смесей ниже, чем линейные оценки для смеси, оцениваемые на основе температур помутнения топлив, и ниже, чем температура помутнения или температура забивания фильтра при низких температурах обоих компонентов смеси.

Более конкретно, настоящую смесь дизельного топлива можно описать как содержащую смесь возобновляемого топлива, такого как гидрообработанный возобновляемый средний дистиллят, и минерального среднего дистиллятного топлива, в которой возобновляемое топливо и минеральное среднее дистиллятное топливо присутствуют при отношении объемных количеств от 10:90 до 90:10, и смесь дизельного топлива содержит 10-25% масс н-парафинов в диапазоне C14-C20 и такое количество изопарафинов в диапазоне C14-C20, что отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 меньше 2,2. Экспериментально показано, что эта смесь дизельного топлива имеет температуру помутнения, которая ниже, чем средневзвешенное значение температур помутнения минерального среднего дистиллята и возобновляемого топлива.

Синергическое воздействие, описанное в настоящем документе, является неожиданным. Обычно смешивание дает в результате температуру помутнения или температуру забивания фильтра при низких температурах, которая выше (то есть хуже), чем значение для каждого индивидуального компонента. Это повышает затраты на производство, поскольку производить топлива, которые имеют лучшие свойства при низких температурах, дороже. Но по настоящему изобретению, производство среднего дистиллята может использовать описанное поведение при смешивании, используя менее дорогостоящие компоненты с худшими температурами помутнения для достижения целевой температуры помутнения.

Кроме того, по настоящему изобретению, количество возобновляемого компонента или биокомпонента в топливной композиции не должно ограничиваться максимум 7% объем согласно стандарту EN 590:2013, как это требуется для биодизельных топлив типа сложных эфиров, например, сложных метиловых эфиров жирных кислот. Хотя можно рассматривать более высокие количества сложных метиловых эфиров жирных кислот, они требуют дополнительных предосторожностей, поскольку они могут влиять на стабильность топлива, на свойства при низких температурах, на разжижение масла в двигателе и образование осадка в системах впрыска топлива.

Настоящее изобретение показывает, что является возможным подмешивание биокомпонентов в минеральные средние дистиллятные топлива с возобновляемыми топливами, такими как гидрообработанные возобновляемые средние дистилляты, для улучшения работоспособности при низких температурах у смешанного топлива. Это показано в экспериментальной части, где измеренные свойства при низких температурах у смешанного топлива лучше, чем средневзвешенные значения свойств при низких температурах у его компонентов.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет описано более подробно посредством предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые сопроводительные чертежи, в которых

Фигура 1 показывает поведение температуры помутнения минеральных дизельных смесей, она показывает вычисленные температуры помутнения смесей как линию и измеренные значения как ромбики. Ось Y представляет собой температуру помутнения (T; °C), и ось X представляет собой увеличение процентного содержания (% объем от общего объема смеси) минерального дизельного топлива с худшей температурой помутнения;

Фигура 2 показывает температуры помутнения смеси дизельного топлива 7 с возобновляемым топливом F и Возобновляемым топливом G, она показывает вычисленные температуры помутнения смесей как линию и измеренные значения как ромбики для возобновляемого топлива F (температура помутнения -2°C) и квадратики для возобновляемого топлива G (температура помутнения -28°C). Ось Y представляет собой температуру помутнения (T; °C), и ось X представляет собой увеличение процентного содержания (% объем от общего объема смеси) возобновляемых топлив;

Фигура 3 показывает поведение температуры помутнения смеси возобновляемого топлива с температурой помутнения -28°C и минерального дизельного топлива с температурой помутнения -5,5°C. Ось Y представляет собой температуру помутнения (T; °C) и ось X представляет собой отношение (% масс от общего содержания парафинов) изопарафинов и н-парафинов.

Фигура 4 показывает поведение температуры помутнения смеси возобновляемого топлива с температурой помутнения -2°C и минерального дизельного топлива с температурой помутнения -5,5°C. Ось Y представляет собой температуру помутнения (T; °C) и ось X- представляет собой отношение (% масс от общего содержания парафинов) изопарафинов и н-парафинов в диапазоне C14-C20 в указанной смеси дизельного топлива.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к топливным композициям, где улучшение свойств при низких температурах конечной смешанной топливной композиции достигается посредством смешивания компонента минерального среднего дистиллята с компонентом возобновляемого топлива. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения смеси дизельного топлива/дизельной топливной смеси, имеющей улучшенные свойства при низких температурах; к способам понижения температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива и к смесям дизельного топлива/дизельным топливным смесям, содержащим смесь компонента возобновляемого топлива и компонента минерального среднего дистиллятного топлива.

Термин ʺсвойства при низких температурахʺ, используемый в настоящем документе, относится к температуре помутнения и к температуре забивания фильтра при низких температурах топлива. Температура помутнения минерального среднего дистиллятного топлива представляет собой температуру, при которой самые тяжелые н-парафины не являются больше растворимыми, но преципитируют из топлива, придавая ему мутный вид. Температура помутнения соответствует самой нижней температуре хранения для топлива, когда оно еще пригодно для использования, и представляет собой один из важных параметров в спецификации продукта. Температуру помутнения можно оценивать, например, с использованием метода, определенного в ASTM D2500, D5771, D5772, D5773, D7689 или EN 23015. Температура забивания фильтра при низких температурах для топлива представляет собой температуру, при которой и ниже которой воск в топливе будет давать сильные ограничения при протекании через фильтр. Температура забивания фильтра при низких температурах, как считается, хорошо коррелирует с работоспособностью транспортного средства при низких температурах. Температура забивания фильтра при низких температурах нефтяных топлив, как правило, оценивается с использованием ASTM D6371 или EN 116. Как температура помутнения, так и температура забивания фильтра при низких температурах измеряются и приводятся как температура (T, здесь °C).

Термин ʺминеральныйʺ, используется в настоящем документе для обозначения компонентов или композиций, которые встречаются в природе и получаются из невозобновляемых источников. Примеры таких невозобновляемых источников включают нефть или сланцевую нефть и их сочетания. Термин ʺминеральныйʺ также относится к отходам невозобновляемых источников.

Средний дистиллят, как правило, представляет собой дизельное топливо или керосин. По настоящему изобретению, минеральный средний дистиллят предпочтительно представляет собой минеральное дизельное топливо. Дизельное топливо в целом представляет собой любое жидкое топливо, используемое в дизельных двигателях, где зажигание топлива имеет место без искры, в результате сжатия входной воздушной смеси, а затем впрыска топлива. Наиболее распространенный тип дизельного топлива представляет собой конкретный фракционный дистиллят нефтяного топливного масла. Характеристики дистилляции определяют, как испаряется топливо, когда оно распыляется в камере сгорания дизельного двигателя. Стандарты (например, EN590) включают информацию относительно типичных кривых дистилляции.

Чтобы отличить их от возобновляемых дизельных топлив, не получаемых из нефти, получаемое из нефти дизельное топливо, упоминается в настоящем документе как ʺминеральное дизельное топливоʺ или ʺминеральный средний дистиллятʺ. Оно может также называться, например, нефтяное дизельное топливо, ископаемое дизельное топливо или нефтяной дистиллят. Минеральное дизельное топливо может содержать атмосферные или вакуумные дистилляты. Дистиллят может содержать газойль от крекинга или смесь в любой пропорции прямоточных дистиллятов или дистиллятов от термического или каталитического крекинга. Дистиллятное топливо может подвергаться дополнительной переработке, например, обработке водородом или с помощью другого процесса для улучшения свойств топлива. Как правило, минеральное дизельное топливо содержит н- и изопарафины при 10-70% масс, нафтены при 10-50% масс, моноароматичесие соединения при 5-30% масс, диароматические соединения при 0-10% масс и другие ароматические соединения при 0-5% масс.

По настоящему изобретению, компонент гидрообработанного возобновляемого среднего дистиллята предпочтительно содержит гидрообработанное растительное масло, гидрообработанный животный жир, гидрообработанный рыбий жир, гидрообработанное рыбье масло, гидрообработанное масло водорослей, гидрообработанное микробное масло, гидрообработанное масло на основе дерева и/или других растений, гидрообработанные рециклируемые отходы и/или остатки или их сочетание, или состоит из них. Предпочтительно, свежие исходные материалы возобновляемого топлива выбирают из растительных масел/жиров, животных жиров/масел, рыбьих жиров/масел, жиров, содержащихся в растениях, выведенных посредством генных манипуляций, рециклированных жиров пищевой промышленности и их сочетаний. Гидрообработка растительных масел или животных жиров представляет собой процесс альтернативный эстерификации при получении средних дистиллятных топлив на биологической основе. Гидрообработанные возобновляемые средние дистиллятные топлива упоминаются также как ʺгидрообработанные топлива на основе растительных маселʺ, ʺгидрообработанные возобновляемые дизельные топливаʺ, ʺвозобновляемые топливаʺ, "возобновляемые дизельные топлива" или "возобновляемые компоненты дизельного топлива" вместо ʺбиодизельного топливаʺ, которое сохраняется для сложных метиловых эфиров жирных кислот (FAME). Химически гидрообработанные возобновляемые средние дистилляты представляют собой смеси парафиновых углеводородов и содержат очень низкие количества серы и ароматических соединений. Свойства при низких температурах гидрообработанных возобновляемых средних дистиллятов можно регулировать, чтобы удовлетворить локальным требованиям посредством регулировки количества изопарафинов посредством жесткости процесса или с помощью дополнительной каталитической переработки.

По настоящему изобретению, отношение изомеризации возобновляемого топлива, такого как гидрообработанный возобновляемый средний дистиллят, предпочтительно равно, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно, по меньшей мере, 60%. Можно достигнуть отношений изомеризации более 80%, но у этого есть недостатки, такие как увеличение ресурсов, необходимых в ходе производства. Предпочтительно, отношение изомеризации возобновляемого топлива, такого как гидрообработанный возобновляемый средний дистиллят, меньше 69%, при этом преимущественные диапазоны составляют от 50 до 69 и от 60 до 69%, соответственно. Более высокое отношение изомеризации, как правило, улучшает свойства при низких температурах, но такой гидрообработанный возобновляемый средний дистиллят потребляет больше ресурсов в ходе его получения. Отношение изомеризации означает общую сумму изопарафинов (% масс) деленную на общую сумму парафинов (% масс). Поскольку гидрообработанные возобновляемые средние дистилляты представляют собой углеводороды, их можно использовать в качестве обычных средних дистиллятных топлив. Спецификации сложных метиловых эфиров жирных кислот (EN 14214, ASTM D6751) неприменимы для гидрообработанных возобновляемых средних дистиллятов и, следовательно, нет ограничений объемного процента относительно того, сколько гидрообработанных возобновляемых средних дистиллятов можно смешивать с дизельным топливом.

Конкретно, настоящее изобретение относится к топливной композиции, которая содержит компонент возобновляемого топлива, который смешивают с компонентом минерального среднего дистиллятного топлива, они представляют собой главные компоненты настоящей смеси дизельного топлива. Определенные количества изопарафинов и н-парафинов в диапазоне C15-C18 создают смеси, имеющие хорошие свойства при низких температурах, учитывая ресурсы, используемые в ходе их получения. Настоящее изобретение относится к смеси дизельного топлива, содержащей смесь возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллятного топлива, в которой возобновляемое топливо и минеральное среднее дистиллятное топливо присутствуют при отношении объемных количеств от 10:90 до 90:10, и смесь дизельного топлива содержит 10-25% масс н-парафины в диапазоне C14-C20 и такое количество изопарафинов в диапазоне C14-C20, что отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 меньше 2,2.

В одном из вариантов осуществления, отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 составляет от 1,1 до 2,2. Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения. Массовые процентные отношения, приведенные в настоящем документе для парафинов, относятся к % масс от общей массы смешанного топлива.

В одном из вариантов осуществления, в композиции количество каждого C15-C18 изопарафина равно или больше 2,2% масс от общей массы топливной композиции, и количество каждого C15-C18 н-парафина равно или больше, чем 1,9% масс от общей массы топливной композиции. Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

Предпочтительно, количество каждого C15-C18 н-парафина меньше 10% масс от общей массы топливной композиции, более предпочтительно, меньше 9,6% масс, а наиболее предпочтительно равно или меньше, чем 7,9% масс. Как упоминается в настоящем документе, C15-C18 парафины представляют собой парафины (прямоцепные или разветвленные алканы), имеющие углеродное число 15, 16, 17 или 18. Углеродное число обозначает количество атомов углерода в каждой молекуле парафина. Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

В одном из вариантов осуществления, количество, по меньшей мере, одного C15-C18 изопарафина равно или больше чем 3,0% масс от общей массы топливной композиции, и количество, по меньшей мере, одного C15-C18 н-парафина равно или больше чем 2,2% масс от общей массы топливной композиции. Это композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

В одном из вариантов осуществления, предпочтительную топливную композицию получают, когда удовлетворяется следующее уравнение для н-парафинов: массовое процентное отношение разности массового процентного отношения н-парафина в диапазоне C16-C18 с наибольшим массовым процентным отношением и н-парафина в диапазоне C16-C18 с самым маленьким массовым процентом, деленной на массовое процентное отношение н-парафина в диапазоне C16-C18 с самым большим массовым процентом, равно или больше чем 0,26, а предпочтительно, равно или меньше, чем 0,45. В другом варианте осуществления, количества н-парафинов C16 и C17 удовлетворяют неравенству 0,26 < (C16-C17)/C16<0,45. Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

В одном из вариантов осуществления, предпочтительную топливную композицию получают, когда удовлетворяется следующее уравнение для изопарафинов: разность массового процентного отношения количества изопарафинов в диапазоне C15-C18 с самым большим массовым процентным отношением и массового процентного отношения изопарафина в диапазоне C15-C18 с самым маленьким массовым процентом, деленная на массовое процентное отношение изопарафина в диапазоне C15-C18 с самым большим массовым процентом, равна или больше чем 0,49, а предпочтительно равна или меньше, чем 0,63. В другом варианте осуществления, углеродные числа C15 и C18 количеств изопарафина удовлетворяют неравенству 0,49 < (C18-C15)/C18<0,63. Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

В одном из вариантов осуществления, разница между температурой помутнения и/или температурой забивания фильтра при низких температурах компонента возобновляемого топлива и компонента минерального среднего дистиллята равна или меньше, чем 17°C, а более предпочтительно, эта разница находится в пределах между 0 и 13,1°C. Эта разница обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения. Как правило, температура помутнения и температура забивания фильтра при низких температурах смеси ниже, чем вычисленные (средневзвешенные значения) температуры помутнения. Свойства при низких температурах компонента возобновляемого топлива могут быть лучше, чем свойства при низких температурах компонента минерального среднего дистиллята. Таким же образом, компонент минерального среднего дистиллята может иметь лучшие свойства при низких температурах чем у компонента возобновляемого топлива в смеси.

Топливная композиция может представлять собой композицию углеводородного топлива, которая может также содержать обычно используемые добавки. Объем суммы компонентов возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята, как правило, составляет, по меньшей мере, 98%, предпочтительно, по меньшей мере, 99%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 99,9% от общего объема топливной смеси, остаток представляет собой обычно используемые добавки. Компонент минерального среднего дистиллята может содержать несколько минеральных компонентов, и компонент возобновляемого топлива может содержать несколько возобновляемых компонентов. Предпочтительно, компонент возобновляемого топлива представляет собой гидрообработанный возобновляемый средний дистиллят, и компонент минерального среднего дистиллята представляет собой минеральное дизельное топливо.

Согласно конкретному варианту осуществления, объем суммы компонентов возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята составляет, по меньшей мере, 90% объем, предпочтительно, по меньшей мере, 93% объем. Этот тип смеси может содержать другие компоненты совместимые с дизельными двигателями, такие как сложные метиловые эфиры жирных кислот (FAME), до 10% объем, предпочтительно, до 7% объем. Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения и делает возможным использование большего разнообразия компонентов в смеси.

Топливо может содержать примерно 100% возобновляемого топлива; однако по настоящему изобретению, компоненты возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята смешивают в объемном процентном отношении меньше, чем 100% (возобновляемое топливо: минеральный средний дистиллят; 100:1). Предпочтительно, компоненты возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята смешивают при объемном процентном отношении меньше, чем 90:10 (возобновляемое топливо: минеральный средний дистиллят). В одном из вариантов осуществления, компоненты возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята смешивают при объемном процентном отношении 20:80 до 80:20 (возобновляемое топливо: минеральный средний дистиллят). Эта композиция обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения. В другом варианте осуществления, компоненты возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята смешивают при объемном процентном отношении от 20:80 до 60:40. Эта композиция обеспечивает еще лучшие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

В другом варианте осуществления, смесь дизельного топлива содержит изопарафины в диапазоне C14-C20, от 22% масс до 55% масс от общей массы топливной смеси. Это обеспечивает хорошие свойства при низких температурах при низком потреблении ресурсов в ходе получения.

Кроме того, настоящее изобретение относится к использованию гидрообработанных возобновляемых топлив для улучшения свойств при низких температурах топливной композиции, содержащей минеральный средний дистиллят. Содержание гидрообработанного возобновляемого топлива в смеси минеральных средних дистиллятов можно определить с помощью методов с использованием изотопа ¹⁴C, которые позволяют специалистам в данной области различать ископаемый и возобновляемый углерод. Принципы этого метода можно найти в стандарте ASTM D6866.

Любое смешанное топливо, как описано выше, можно получить с помощью способа, который описывается далее. Таким образом в настоящем документе предлагается способ получения смеси дизельного топлива, имеющий улучшенные свойства при низких температурах, включающий выбор возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллятного топлива, имеющих температуры помутнения, которые отличаются друг от друга не более чем на 17°C, предпочтительно, не более чем на 13°C; и смешивание возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллятного топлива при отношении объемных количеств от 10:90 до 90:10 с образованием смеси дизельного топлива, где смесь дизельного топлива содержит 10-25% масс н-парафинов в диапазоне C14-C20 и такое количество изопарафинов в диапазоне C14-C20, что отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 меньше 2,2, предпочтительно, оно составляет от 1,1 до 2,2; и смесь дизельного топлива имеет температуру помутнения, которая ниже, чем средневзвешенное значение температур помутнения минерального среднего дистиллята и возобновляемого топлива.

В одном из вариантов осуществления, предлагаются способ и применение для понижения температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива, включающие: определение температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива; выбор возобновляемого топлива, имеющего такую температуру помутнения, которая отличается не более чем на 17°C, предпочтительно, не более чем на 13°C от температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива; и смешивание возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллятного топлива при отношении объемных количеств от 10:90 до 90:10 с образованием смеси дизельного топлива, имеющей температуру помутнения, которая ниже, чем температура помутнения минерального среднего дистиллятного топлива, где смесь дизельного топлива содержит 10-25% масс н-парафинов в диапазоне C14-C20 и такое количество изопарафинов в диапазоне C14-C20, что отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 меньше 2,2, с образованием смеси дизельного топлива, имеющей температуру помутнения, которая ниже, чем температура помутнения минерального среднего дистиллята.

В одном из вариантов осуществления, настоящее изобретение относится к способу и применению для понижения температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива, включающим: определение температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива; выбор возобновляемого топлива, имеющего следующие свойства: (i) температуру помутнения, которая отличается не более чем на 17°C, предпочтительно, не более чем на 13°C от температуры помутнения минерального среднего дистиллятного топлива; (ii) количество н-парафинов, достаточное для получения смеси дизельного топлива, содержащей 10-25% масс н-парафинов в диапазоне C14-C20, когда возобновляемое топливо смешивается с минеральным средним дистиллятным топливом; и (iii) количество изопарафинов в диапазоне C14-C20 достаточное для получения смеси дизельного топлива, имеющей отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 от 1,1 до 2,2, когда возобновляемое топливо смешивается с минеральным средним дистиллятным топливом; и смешивание возобновляемого топлива с минеральным средним дистиллятным топливом при отношении объемных количеств от 20:80 до 80:20 с образованием смеси дизельного топлива, имеющей температуру помутнения, которая ниже, чем температура помутнения минерального среднего дистиллята.

В одном из вариантов осуществления, настоящее изобретение относится к способу использования для понижения температуры помутнения возобновляемого топлива, включающему: определение температуры помутнения возобновляемого топлива; выбор минерального среднего дистиллятного топлива, имеющего температуру помутнения, которая отличается не более чем на 17°C, предпочтительно, не более чем на 13°C, от температуры помутнения возобновляемого топлива; и смешивание возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллятного топлива при отношении объемных количеств от 10: 90 до 90:10 с образованием смеси дизельного топлива, имеющей температуру помутнения, которая ниже, чем температура помутнения возобновляемого топлива, где смесь дизельного топлива содержит 10-25% масс н-парафинов в диапазоне C14-C20 и такое количество изопарафинов в диапазоне C14-C20, что отношение суммы количеств % массовых изопарафинов в диапазоне C14-C20 к сумме количеств % массовых н-парафинов в диапазоне C14-C20 меньше, чем 2,2, предпочтительно, составляет от 1,1 до 2,2, с образованием смеси дизельного топлива, имеющей температуру помутнения, которая ниже, чем температура помутнения возобновляемого топлива.

Смесь дизельного топлива, которую можно получить с помощью способа или применения, как описано выше, которая, как показано экспериментально, имеет улучшенные свойства при низких температурах по сравнению с ее компонентами.

Примеры

Следующие далее примеры приводятся для лучшего иллюстрирования заявляемого изобретения и не должны интерпретироваться как ограничивающие рамки настоящего изобретения. До той степени, до которой рассматриваются конкретные материалы, это делается исключительно для целей иллюстрирования и не предназначено для ограничения изобретения. Специалист в данной области может разработать эквивалентные средства или реагенты без задачи создания предмета изобретения и без отклонения от рамок изобретения. Будет понятно, что можно осуществить много вариантов процедур, описанных в настоящем документе, при этом по-прежнему оставаясь в границах настоящего изобретения. Авторы считают, что такие варианты должны включаться в рамки изобретения. Массовые процентные отношения, приведенные относительно парафинов, относятся к % масс от общей массы топливной смеси. Проценты объемные, приведенные относительно компонентов топлива, относятся к % объем от общего объема топливной смеси.

Сравнительный пример 1

Для понижения температуры помутнения минерального среднего дистиллята (компонента ископаемого топлива), имеющего температуру помутнения -5,5°C, на -0,5 до -6°C, необходимо добавить к компоненту ископаемого топлива второй компонент топлива с более низкой температурой помутнения. Как правило, когда два или больше компонентов топлива с различными температурами помутнения смешивают вместе, конечная смесь имеет более высокую температуру помутнения, чем ожидалось бы на основе средневзвешенного значения температур помутнения компонентов. Когда 20% объем компонента возобновляемого топлива (возобновляемое топливо G) с температурой помутнения -28°C смешивают с ископаемым компонентом, который имеет температуру помутнения -5,5°C, достигается температура помутнения 6,6°C. Разница температур помутнения между этим компонентом возобновляемого топлива и компонентом ископаемого топлива больше 17°C, что делает их сравнительным примером. Массовые процентные отношения н-парафинов смешанных топлив измеряются с помощью газовой хроматографии и показаны в Таблице 1, ниже.

В смеси, общий % масс н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляет 9,18%, общий % масс изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляет 26,09% и отношение н-парафины/изопарафины в смеси составляет 2,84. Температура помутнения смеси может понижаться еще больше, когда количество возобновляемого топлива с температурой помутнения -28°C увеличивается в смеси до 40% объем, 60% объем и 80% объем. Температуры помутнения получаемых в результате смесей при различных объемных процентных отношениях показаны на Фигуре 2. Фигура 3 показывает соотношение между температурой помутнения и отношением парафинов для смесей. Однако для всех отношений возобновляемого топлива и ископаемого топлива температуры помутнения смесей выше, чем вычисленные как средневзвешенное значение температуры помутнения компонентов (Фигура 2). Это соответствует предсказаниям текущей практики.

Массовые процентные отношения н-парафинов компонентов топлива перед смешиванием измеряются с помощью газовой хроматографии и показаны в Таблице 1. Массовые процентные отношения н-парафинов в композициях смешанных топлив измеряют с помощью газовой хроматографии (Таблица 2). Массовые процентные отношения изопарафинов в топливах, которые должны смешиваться, измеряют с помощью газовой хроматографии (Таблица 3). Массовые процентные отношения изопарафинов в композициях смешанных топлив измеряют (Таблица 4). В рассмотренных выше смесях, кумулятивные суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 9,18-7,78% масс, кумулятивные суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 26,09-72,46% масс и отношения кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 2,84-9,31% масс.

Пример 1

Когда 20% объем возобновляемого топлива (Возобновляемое топливо F), которое имеет температуру помутнения -2°C, перемешивают с 80% объем ископаемого компонента, которое имеет температуру помутнения -5,5°C, достигается температура помутнения более низкая, чем температура помутнения любого из компонентов. Это синергическое воздействие достигается, когда отношение кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 1,6. Кумулятивная сумма н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 13,6% масс. Кумулятивная сумма изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 21,87% масс.

Пример 2

Когда 40% объем возобновляемого топлива (Возобновляемое топливо F), которое имеет температуру помутнения -2°C, перемешивают с 60% объем ископаемого компонента, которое имеет температуру помутнения -5,5°C, достигается температура помутнения более низкая, чем температура помутнения любого из компонентов. Это синергическое воздействие достигается, когда отношение кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19, и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 1,9. Кумулятивная сумма н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 17,6% масс. Кумулятивная сумма изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 33,11% масс.

Пример 3

Когда 60% объем возобновляемого топлива (Возобновляемое топливо F), который имеет температуру помутнения -2°C, перемешивают с 40% объем ископаемого компонента, которое имеет температуру помутнения -5,5°C, достигается температура помутнения более низкая, чем температура помутнения любого из компонентов. Это синергическое воздействие достигается, когда отношение кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 2,05. Кумулятивная сумма н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 21,55% масс. Кумулятивная сумма изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19, и C20 в смеси составляет 44,4% масс.

Пример 4

Когда 80% объем возобновляемого топлива (Возобновляемое топливо F), которое имеет температуру помутнения -2°C, перемешивают с 20% объем ископаемого компонента, которое имеет температуру помутнения -5,5°C, достигается температура помутнения более низкая, чем температура помутнения любого из компонентов. Это синергическое воздействие достигается, когда отношение кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 2,18. Кумулятивная сумма н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 25,5% масс. Кумулятивная сумма изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 в смеси составляет 55,6% масс.

Следующие далее таблицы приводят данные Сравнительного примера 1 и Примеров 1-4. Массовые процентные отношения н-парафинов в топливах, которые должны смешиваться, измеряются с помощью газовой хроматографии и показаны в Таблице 1. Массовые процентные отношения н-парафинов в композициях смешанных топлив измеряют с помощью газовой хроматографии (Таблица 2). Массовые процентные отношения изопарафинов в топливах, которые должны смешиваться, измеряют с помощью газовой хроматографии (Таблица 3). Массовые процентные отношения изопарафинов в композициях смешанных топлив измеряют (Таблица 4).

Таблица 1. % масс н-парафинов в компонентах топлива.

Таблица 2. % массовый н-парафинов в композициях смешанных топлив.

Таблица 3. % массовый изопарафинов в компонентах топлива.

Таблица 4. % массовый изопарафинов в композициях смешанных топлив.

В этих примерах композиция ископаемого компонента такая, что кумулятивная сумма изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляет 10,63% масс, кумулятивная сумма изопарафинов C8,C9, C10, C11, C12 и C13 составляет 6,45% масс, кумулятивная сумма изопарафинов C21, C22, C23, C24, C25 и C26 составляет 3,13% масс, кумулятивная сумма н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляет 9,63% масс, кумулятивная сумма 4-парафинов C8, C9, C10, C11, C12 и C13 составляет 3,84% масс, кумулятивная сумма н-парафинов C21, C22, C23, C24, C25 и C26 составляет 2,58% масс.

Сравнительный пример 2

Когда 20% объем, 40% объем, 60% объем и 80% объем компонента возобновляемого топлива с температурой помутнения -35°C смешивают с компонентом ископаемого топлива с температурой помутнения 5,5°C, все полученные температуры помутнения смесей выше, чем вычисленные с помощью средневзвешенного значения температур помутнения компонентов. Это соответствует предсказаниям текущей практики. В рассмотренной выше смеси, кумулятивные суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 8,41-4,50% масс. Кумулятивные суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 26,25-76,25% масс. Отношения кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 3,1-17,0. Массовые процентные отношения изо- и н-парафинов в композициях смешанных топлив измеряют с помощью газовой хроматографии.

Сравнительный пример 3

Когда 20% объем, 40% объем, 60% объем и 80% объем компонента возобновляемого дизельного топлива с температурой помутнения -27°C смешивают с компонентом ископаемого топлива с температурой помутнения -5,5°C, все полученные температуры помутнения смесей выше, чем вычисленные с помощью средневзвешенного значения температур помутнения компонентов. Это соответствует предсказаниям текущей практики. В рассмотренной выше смеси, кумулятивные суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 9,16-7,70% масс, кумулятивные суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 26,00-75,22% масс и отношения кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 2,6-6,8. Массовые процентные отношения изо- и н-парафинов в композициях смешанных топлив измеряют с помощью газовой хроматографии.

Сравнительный пример 4

Когда 20% объем, 40% объем, 60% объем и 80% объем компонента возобновляемого дизельного топлива с температурой помутнения -23°C перемешивают с компонентом ископаемого топлива с температурой помутнения -5,5°C, все полученные температуры помутнения смесей выше, чем вычисленные с помощью средневзвешенного значения температур помутнения компонентов. Это соответствует предсказаниям текущей практики. В рассмотренной выше смеси, кумулятивные суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 9,61-9,53% масс, кумулятивные суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 25,66-73,76% масс и отношения кумулятивной суммы изопарафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 и кумулятивной суммы н-парафинов C14, C15, C16, C17, C18, C19 и C20 составляют 2,7-7,7. Массовые процентные отношения изо- и н-парафинов в композициях смешанных топлив измеряют с помощью газовой хроматографии.

Сравнительный пример 5

Смешивают две смеси минеральных дизельных топлив, имеющих различные температуры помутнения. Температуры помутнения смесей измеряют с помощью метода, определенного в EN 23015 и EN 116. Измеренные значения температур помутнения смесей минеральных дизельных топлив представлены в Таблице 5 и на Фигуре 1, соответственно. Вычисленные линейные значения в Таблице 5 основываются на линейном поведении, это означает средневзвешенное значение температур помутнения компонентов. Линейное поведение представляет собой среднее значение температур помутнения, и, другими словами, его получают посредством присвоения весовых коэффициентов температурам помутнения компонентов согласно проценту объемному компонентов в смеси. Анализ показывает, что преобладает худшая температура помутнения компонента.

Таблица 5. Температуры помутнения смесей минеральных дизельных.

Фигура 1 показывает, что компоненты с худшими значениями температуры помутнения преобладают в смесях минеральных дизельных топлив. Термин ʺхудшийʺ означает более высокое значение температуры для температуры помутнения или температуры забивания фильтра при низких температурах, и термин ʺлучшийʺ означает более низкое значение температуры для температуры помутнения или температуры забивания фильтра при низких температурах.

Пример 5

Композиции возобновляемых гидрообработанных растительных масел с различными свойства при низких температурах смешивают с минеральным дизельным топливом при различных объемах. Температуры помутнения и/или температуры забивания фильтра при низких температурах смесей измеряют с помощью методов, определенных в EN 23015 и EN 116, и они показаны в Таблице 6. Можно увидеть, что смешивание дает более низкие, то есть, лучшие, измеренные температуры помутнения и температуры забивания фильтра при низких температурах, чем ожидается при вычислении средневзвешенного значения температур помутнения компонентов. В некоторых случаях, смесь имеет еще лучшие свойства при низких температурах чем свойства при низких температурах ее индивидуальных компонентов. Измеренные температуры помутнения даже более чем на 3°C лучше по сравнению вычисленными средневзвешенными значениями свойств при низких температурах. Также, температуры забивания фильтра при низких температурах у смесей лучше, чем у чистого минерального топлива.

Таблица 6. Температуры помутнения и температуры забивания фильтра при низких температурах смесей минерального дизельного топлива и возобновляемого дизельного топлива на основе гидрообработанного растительного масла.

В противоположность значению температуры помутнения, значение температуры забивания фильтра при низких температурах можно улучшить с помощью добавок, улучшающих текучесть при низких температурах, которые, как правило, представляют собой полиэтиленвинилацетаты, то есть, поли-EVA. Другие типичные добавки представляют собой агенты для улучшения смазываемости и агенты для улучшения электропроводности. Дизельное топливо 6 и Дизельное топливо 8 содержат агенты для улучшения текучести при низких температурах.

Пример 6

Семь процентов сложного метилового эфира жирной кислоты добавляют к 100% возобновляемого дизельного топлива на основе гидрообработанного растительного масла (Возобновляемое топливо E) или к его смеси с минеральным дизельным топливом (Дизельное топливо 6). Измеряют температуры помутнения и вычисляют средневзвешенное значение температуры помутнения Дизельного топлива 6 и смеси Возобновляемого топлива E с добавлением сложного метилового эфира жирной кислоты.

Таблица 7. Температуры помутнения и вычисленные средневзвешенные значения температур помутнения минерального дизельного топлива (Дизельное топливо 6) и смеси возобновляемого дизельного топлива на основе гидрообработанного растительного масла (Возобновляемое топливо E) с добавлением сложного метилового эфира жирной кислоты.

В Примере 7, разница температур помутнения между Дизельным топливом 6 и Возобновляемым топливом E составляет 5°C. Результаты показывают, что сложный метиловый эфир жирной кислоты как смешиваемый компонент вызывает ухудшение температуры помутнения, но смешивание согласно настоящему изобретению может ослабить это воздействие. Следовательно, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, при смешивании до 7% объем сложного метилового эфира жирной кислоты со смесью топлива из возобновляемого топлива и минерального среднего дистиллята по п.1, можно достигнуть температуры помутнения, которая ниже, чем средневзвешенное значение для ее компонентов. Указанная температура помутнения может быть даже ниже, чем у любого индивидуального компонента.

Специалисту в данной области будет очевидно, что при развитии технологии, концепция настоящего изобретения может осуществляться различными путями. Предметы описанных выше вариантов осуществления могут объединяться с любыми изменениями или любым образом. Это относится и к предмету всех зависимых пунктов формулы изобретения, которые могут использоваться в любом сочетании для ограничения независимых пунктов формулы изобретения. Настоящее изобретение и варианты его осуществления не ограничиваются примерами, описанными выше, но могут изменяться в рамках формулы изобретения.