СОСТАВ ТОПЛИВА Российский патент 2011 года по МПК C10G47/16 C10G45/08 C10G69/04 C10L1/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к составу топлива, используемого для двигателей с воспламенением от сжатия и более конкретно к составам топлива, которые являются превосходными как по расходу топлива, так и по свойствам защиты окружающей среды.

Уровень техники

Синтетические нефти, полученные в результате реакции Фишера-Тропша, имеют высокое цетановое число и почти не содержат серы или ароматических соединений, и, таким образом, ожидается, что их будут использовать в качестве чистого топлива для двигателей с воспламенением от сжатия. Однако синтетические нефти, полученные в результате реакции Фишера-Тропша, богаты парафинами и имеют меньшую теплоту сгорания на единицу объема, чем традиционные дизельные топлива на основе нефти, что возможно приводит к понижению расхода топлива. Нет известных способов для подавления понижения расхода топлива, связанного с использованием синтетической нефти Фишера-Тропша без неблагоприятного воздействия на выхлопной газ.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предназначено для решения предшествующих проблем и имеет цель, заключающуюся в предоставлении состава топлива посредством смешения его с составом углеводородной смеси на основе нефти с конкретными свойствами для подавления расхода топлива от понижения без неблагоприятного воздействия на выхлопной газ.

В результате обширного исследования и изучения, проведенного изобретателями, настоящее изобретение выполняли на основе их обнаружения, что смешение синтетической нефти, полученной в результате реакции Фишера-Тропша, с углеводородной смесью на основе нефти с конкретными свойствами дает возможность подавить понижение расхода топлива без неблагоприятного воздействия на выхлопной газ.

То есть в соответствии с настоящим изобретением предусмотрен состав топлива с точкой вспышки 45°С или выше, содержащий синтетическую нефть Фишера-Тропша и углеводородную смесь А на основе нефти, имеющую следующие свойства от (1) до (5) в количестве от 10 до 30 процентов по объему на основе общей массы состава:

(1) плотность при 15°С: 800 кг/см³ или более и 900 кг/м³ или менее;

(2) температура перегонки 10 объемных % (Т10): 150°С или выше и 200°С или ниже;

(3) температура перегонки 97 объемных % (Т97): 270°С или ниже;

(4) содержание ароматических соединений: 40 процентов по объему или более и 70 процентов по объему или менее; и

(5) содержание серы: 30 частей на миллион по массе или менее.

Настоящее изобретение также относится к предшествующему составу топлива, в котором углеводородная смесь А на основе нефти представляет собой фракцию, полученную посредством установки каталитического крекинга.

Настоящее изобретение также относится к предшествующему составу топлива, в котором углеводородная смесь А на основе нефти представляет собой фракцию, полученную гидродесульфуризацией фракции, полученной посредством установки каталитического крекинга при условиях, где температура реакции составляет 250°C или выше и 310°C или ниже, давление водорода составляет 5 МПа или выше и 10 МПа или ниже, LHSV составляет 0,5 ч^-1 или выше и 3,0 ч^-1 или ниже, и объемное отношение водород/углеводород составляет 0,15 или выше и 0,6 или ниже, используя катализатор, содержащий любой из Ni-W, Ni-Mo, Co-Mo, Co-W или Ni-Co-Mo.

Эффекты изобретения

Состав топлива по настоящему изобретению содержит синтетическую нефть Фишера-Тропша, смешанную с углеводородом на основе нефти с конкретными свойствами и посредством этого может понизить возможность понижения расхода топлива, вызванного посредством одной из характеристик синтетической нефти Фишера-Тропша, которая имеет более низкую теплоту сгорания на единицу объема, величина которой является меньшей, чем величины традиционных дизельных топлив на основе нефти, сохраняя превосходные свойства выхлопного газа синтетической нефти Фишера-Тропша.

Наилучший способ осуществления изобретения

Настоящее изобретение будет описано подробно ниже.

Состав топлива по настоящему изобретению содержит синтетическую нефть Фишера-Тропша (синтетическую нефть ФТ) и углеводородную смесь на основе нефти с конкретными свойствами.

Синтетическая нефть ФТ, упомянутая здесь, обозначает различные синтетические нефти, как, например, жидкие фракции, соответствующие лигроину, керосину и газойлю, произведенные посредством того, что смешанный газ, содержащий в основном водород и моноксид углерода (в дальнейшем он может часто упоминаться как «синтез-газ»), подвергают реакции Фишера-Тропша (ФТ); углеводородные смеси, произведенные посредством гидроочистки или гидрокрекинга, таких жидких фракций; и углеводородные смеси, произведенные посредством гидроочистки или гидрокрекинга жидких фракций и ФТ парафинов, полученных в результате реакции Фишера-Тропша.

Смешанный газ, который будет исходным сырьем для синтетической нефти ФТ, производится посредством окисления вещества, содержащего углерод, с использованием кислорода и/или воды, и/или двуокиси углерода и далее, если необходимо, посредством реакции изменения с использованием воды для того, чтобы регулировать заданные концентрации водорода и моноксида углерода.

Вещества, содержащие углерод, которые могут быть использованы здесь, представляют собой в основном газовые компоненты, состоящие из углеводородов, которые являются газами при нормальных температурах, как, например, природный газ, сжиженный нефтяной газ, и газообразный метан, нефтяной битум, биомассу, кокс, отходы, как, например, строительные материалы и мусор, шлам, сырые нефти, которые трудно доступны обычным способом, и смешанный газ, полученный в результате того, что нетрадиционные нефтяные ресурсы подвергают воздействиям повышенных температур. Однако в настоящем изобретении не имеется конкретных ограничений на исходное сырье до тех пор, пока смешанный газ, содержащий в основном водород и моноксид углерода, может быть произведен.

Реакция Фишера-Тропша требует металлического катализатора. Предпочтительно использовать металлы Группы 8 периодической таблицы, как, например, кобальт, рутений, родий, палладий, никель и железо, более предпочтительно металлы Группы 8, Периода 4, как активный компонент катализатора. Альтернативно может быть использована смешанная группа металлов, содержащая эти металлы в соответствующих количествах. Эти активные металлы в основном используются в форме катализатора, произведенного посредством нанесения их на опору, как, например, глинозем, оксид титана и алюмосиликатный катализатор.

Альтернативно использование предшествующих активных металлов в сочетании со вторым металлом может улучшить характеристики полученного в результате катализатора. Примеры второго металла включают щелочные или щелочноземельные металлы, как, например, натрий, литий и магний, цирконий, гафний и титан, которые будут использованы в зависимости от целей, как, например, повышения скорости превращения моноксида углерода или возможности роста цепи (α), которая представляет собой индекс количества произведенного парафина.

Реакция Фишера-Тропша представляет собой синтетический способ производства жидких фракций и парафина ФТ с использованием смешанного газа, как исходного сырья. В основном предпочтительно регулировать отношение водорода к моноксиду углерода в смешанном газе для того, чтобы производить синтетический способ эффективно. В основном молярное отношение смеси водорода к моноксиду углерода (водород/моноксид углерода) составляет предпочтительно 1,2 или более, более предпочтительно 1,5 или более, более предпочтительно 1,8 или более. Отношение также составляет предпочтительно 3 или менее, более предпочтительно 2,6 или менее, более предпочтительно 2,2 или менее.

Температура реакции, при которой выполняется реакция Фишера-Тропша с использованием предшествующего катализатора составляет предпочтительно 180°C или выше и 320°C или ниже, более предпочтительно 200°C или выше и 300°С или ниже. При температуре реакции ниже, чем 180°C, моноксид углерода с трудом реагирует, приводя в результате к тенденции, что выход углеводорода понижается. При температуре реакции выше, чем 320°C, газ, как например, метан, образуется возрастающим образом, приводя в результате к уменьшению эффективности производства жидких фракций и парафина ФТ.

Здесь нет конкретного ограничения на часовую объемную скорость газа по отношению к катализатору. Однако является предпочтительным 500 ч^-1 или более и 4000 ч^-1 или менее, более предпочтительно 1000 ч^-1 или более и 3000 ч^-1 или менее. Часовая объемная скорость газа менее, чем 500 ч^-1, по-видимому, понижает производство жидкого топлива, в то время как часовая объемная скорость газа более чем 400 ч^-1 вызывает необходимость увеличить температуру реакции и увеличить количество газа, который должен быть произведен, приводя в результате к понижению выхода предназначенного продукта.

Здесь нет конкретного ограничения на давление реакции (парциальное давление синтез-газа, составленного из моноксида углерода и водорода). Однако оно предпочтительно составляет 0,5 МПа или выше и 7 МПа или ниже, более предпочтительно 2 МПа или выше и 4 МПа или ниже. Если давление реакции ниже чем 0,5 МПа, выход жидкого топлива имеет тенденцию понижаться. Если давление реакции выше чем 7 МПа, оно является неэкономичным с точки зрения выгоды, потому что величина капитальных затрат на оборудование будет повышаться.

Если необходимо, жидкие фракции и парафин ФТ, произведенные посредством вышеописанной реакции ФТ, могут быть подвергнуты гидроочистке или гидрокрекингу любым подходящим способом с тем, чтобы отрегулировать характеристики перегонки или состав, чтобы достичь целей изобретения. Гидроочистка или гидрокрекинг могут быть выбраны в зависимости от целей, и настоящее изобретение не ограничено выбором либо одного, либо обоих из них до такой степени, чтобы состав топлива по настоящему изобретению был произведен.

Катализаторы, используемые для гидроочистки, являются в основном теми, которые содержат активный металл для гидрирования, нанесенный на пористую опору, но настоящее изобретение не ограничено этим до тех пор, пока те же самые эффекты будут получены.

Пористая опора представляет собой предпочтительно неорганический оксид. Конкретные примеры включают глинозем, оксид титана, оксид циркония, оксид бора, кремнезем, цеолит и тому подобное.

Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат, примеры которого включают цеолиты типа фоязит, пентиасил и морденит. Предпочтительными являются цеолиты типа фоязит, бета, и морденит и особенно предпочтительными являются цеолиты типа Y и бета. Цеолиты типа Y являются предпочтительно сверхстабильными.

Предпочтительными для активного металла являются те, которые следуют двум типам (активный металл типа А и активный металл типа В).

Активный металл типа А представляет собой по меньшей мере один тип металла, выбранного из группы, состоящей из Группы 8 Периодической таблицы. Предпочтительным является по меньшей мере один тип, выбранный из группы, состоящей из Ru, Rh, Ir, Pd и Pt, и более предпочтительным является Pd и/или Pt. Активный металл может быть сочетанием таких металлов, как, например, Pt-Pd, Pt- Rh, Pt-Ru, Ir-Pd, Ir-Rh, Ir-Ru, Pt-Pd-Rh, Pt-Rh-Ru, Ir-Pd-Rh и Ir-Rh-Ru. Катализатор из благородного металла, образованный из этих металлов, может быть использован после того, как его подвергают обработке предварительным восстановлением потоком водорода. В основном, катализатор нагревают до температуры 200°C или выше в соответствии с заданными процедурами, подвергая циркуляции газ, содержащий водород, так чтобы активный металл на катализаторе восстанавливался и таким образом проявлял активность гидрирования.

Активный металл типа B содержит предпочтительно один тип металла, выбранного из группы, состоящей из Групп 6A и 8 Периодической таблицы, желательно двух или более типа металлов, выбранных из них. Примеры этих металлов включают Co-Mo, Ni-Mo, Ni-Co-Mo и Ni-W. Когда используется катализатор в виде сульфида металла, образованный из этих металлов, он должен быть подвергнут процессу предварительной сульфуризации.

Источником металла может быть традиционная неорганическая соль или комплексное соединение соли. Способом нанесения может быть любой способ нанесения, который обычно используется для катализаторов гидрирования, как, например, способы пропитки и ионообмена. Когда наносится множество металлов, они могут быть нанесены одновременно с использованием их смешанного раствора или последовательно с использованием одного раствора, содержащего каждый металл. Раствор металла может быть водным раствором или раствором, использующим органический растворитель.

Температура реакции, при которой производится гидроочистка, с использованием катализатора, составленного из активного металла типа А, составляет предпочтительно 180°C или выше и 400°C или ниже, более предпочтительно 200°C или выше и 370°C или ниже, более предпочтительно 250°C или выше и 350°C или ниже, более предпочтительно 280°C или выше и 350°C или ниже. Температура реакции выше чем 370°C не является предпочтительной, потому что выход средней фракции чрезвычайно понижается, что является результатом роста побочной реакции, в которой жидкая фракция или парафин ФТ подвергаются крекингу до фракции лигроина. Температура реакции ниже чем 270°C также не является предпочтительной, потому что спирты не удаляются и таким образом остаются в системе реакции.

Температура реакции, при которой гидроочистка осуществляется с использованием катализатора, состоящего из активного металла типа B, составляет предпочтительно 170°C или выше, и 320°C или ниже, более предпочтительно 175°C или выше и 300°C или ниже, более предпочтительно 180°C или выше и 280°C или ниже. Температура реакции выше чем 320°C не является предпочтительной, потому что выход средней фракции понижается, что является результатом роста побочной реакции, в которой жидкая фракция или парафин ФТ подвергается крекингу до фракции лигроина. Температура реакции ниже чем 170°C также не является предпочтительной, потому что спирты не удаляются и таким образом остаются в системе реакции.

Давление водорода, при котором гидроочистка осуществляется с использованием катализатора, состоящего из активного металла типа А, составляет предпочтительно 0,5 МПа или выше и 12 МПа или ниже, более предпочтительно 1,0 МПа или выше и 5,0 МПа или ниже. Хотя более высокое давление водорода облегчает реакцию гидрирования, в общем, имеется оптимальная точка в экономическом смысле.

Давление водорода, при котором гидроочистка осуществляется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа B, составляет предпочтительно 2 МПа или выше и 10 МПа или ниже, более предпочтительно 2,5 МПа или выше и 8 МПа или ниже, более предпочтительно 3 МПа или выше и 7 МПа или ниже. Хотя более высокое давление водорода облегчает реакцию гидрирования, в общем, имеется оптимальная точка в экономическом смысле.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой гидроочистка выполняется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа А, составляет предпочтительно 0,1 ч^-1 или более и 10,0 ч^-1 или менее, более предпочтительно 0,3 ч^-1 или более и 3,5 ч^-1 или менее. Хотя более низкая LHSV является выгодной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что она требует чрезвычайно большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным затратам на оборудование.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой гидроочистка выполняется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа В, составляет предпочтительно 0,1 ч^-1 или более и 2 ч^-1 или менее, более предпочтительно 0,2 ч^-1 или более и 1,5 ч^-1 или менее, более предпочтительно 0,3 ч^-1 или более и 1,2 ч^-1 или менее. Хотя более низкая LHSV является выгодной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что она требует чрезвычайно большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным затратам на оборудование.

Отношение водород/нефть, при котором гидроочистка выполняется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа А, составляет предпочтительно 50 NL/L или более и 1000 NL/L или менее, более предпочтительно 70 NL/L или более и 800 NL/L или менее. Хотя более высокое отношение водород/нефть облегчает реакцию, в общем имеется оптимальная точка в экономическом смысле.

Отношение водород/нефть, при котором гидроочистка осуществляется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа В, составляет предпочтительно 100 NL/L или более и 800 NL/L или менее, более предпочтительно 120 NL/L или более и 600 NL/L или менее, более предпочтительно 150 NL/L или более и 500 NL/L или менее. Хотя более высокое отношение водород/нефть облегчает реакцию, в общем, имеется оптимальная точка в экономическом смысле.

Катализаторы, используемые для гидрокрекинга, являются в основном теми, которые содержат активный металл для гидрирования, нанесенный на опору со свойствами твердой кислоты, но настоящее изобретение не ограничивается этим до тех пор, пока те же самые эффекты не будут получены.

Что касается опоры со свойствами твердой кислоты, они представляют собой аморфные и кристаллические типы цеолита. Конкретные примеры включают алюмосиликатные, магниевосиликатные, циркониевосиликатные и титаносиликатные катализаторы, которые имеют аморфный тип и цеолиты типа фоязит, беты, MFI и морденит, предпочтительно типа Y и типа бета. Цеолиты типа Y являются предпочтительно сверхстабильными.

Предпочтительными активными металлами являются те, которые следуют двум типам (активный металл типа А и активный металл типа В).

Активный металл типа А представляет собой по меньшей мере один тип металла, главным образом выбранный из группы, состоящей из Групп 6A и 8 Периодической таблицы. Он представляет собой предпочтительно по меньшей мере один тип металла, выбранный из группы, состоящей из Ni, Со, Mo, Pt, Pd и W. Катализатор из благородного металла, образованный из этих металлов, может быть использован после того, как он будет подвергнут обработке предварительным восстановлением потоком водорода. В основном, катализатор нагревается до температуры 200°C или выше в соответствии с заданными процедурами, подвергая циркуляции газ, содержащий водород так, чтобы активный металл на катализаторе восстанавливался, и таким образом проявлял активность гидрирования.

Активный металл типа В может быть сочетанием этих металлов, как, например, Pt-Pd, Co-Mo, Ni-Mo, Ni-W и Ni-Co-Mo. Когда катализатор, образованный из этих металлов, используется, он должен быть подвергнут процессу предварительной сульфуризации перед использованием.

Источником металла может быть традиционная неорганическая соль или сложное соединение соли. Способом нанесения может быть любой способ нанесения, который был обычно использован для катализаторов гидрирования, как например, способы пропитки и ионообмена. Когда множество металлов наносится, они могут быть нанесены одновременно с использованием их смешанного раствора, или последовательно с использованием одного раствора, содержащего каждый металл. Раствор металла может быть водным раствором или раствором с органическим растворителем.

Температура реакции, при которой гидрокрекинг осуществляется с использованием катализатора, состоящего из активного металла типа А и активного металла типа B, составляет предпочтительно 200°C или выше и 450°C или ниже, более предпочтительно 250°C или выше и 430°C или ниже, более предпочтительно 300°C или выше и 400°C или ниже. Температура реакции выше чем 450°C не является предпочтительной, потому что выход средней фракции чрезвычайно понижается, что является результатом роста побочной реакции, в которой жидкая фракция или парафин ФТ подвергаются крекингу до фракции лигроина.

Температура реакции ниже чем 200°C также не является предпочтительной, потому что активность катализатора чрезвычайно понижается.

Давление водорода, при котором гидрокрекинг осуществляется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа А и активного металла типа B, составляет предпочтительно 1 МПа или выше и 20 МПа или ниже, более предпочтительно 4 МПа или выше и 16 МПа или ниже, более предпочтительно 6 МПа или выше и 13 МПа или ниже. Хотя более высокое давление водорода облегчает реакцию гидрирования, реакция крекинга происходила бы медленнее и таким образом требовала бы регулирования в продолжение этого посредством повышения температуры реакции, что приводит к короткому сроку службы катализатора. Поэтому имеется, в общем, оптимальная точка в экономическом смысле.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой гидрокрекинг осуществляется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа А, составляет предпочтительно 0,1 ч^-1 или выше и 10,0 ч^-1 или ниже, более предпочтительно 0,3 ч^-1 или выше и 3,5 ч^-1 или ниже. Хотя более низкая LHSV является выгодной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что она требует чрезвычайно большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным затратам на оборудование.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой гидрокрекинг осуществляется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа В, составляет предпочтительно 0,1 ч^-1 или выше и 2 ч^-1 или ниже, более предпочтительно 0,2 ч^-1 или выше и 1,7 ч^-1 или ниже, более предпочтительно 0,3 ч^-1 или выше и 1,5 ч^-1 или ниже. Хотя более низкая LHSV является выгодной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, потому что она требует чрезвычайно большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным затратам на оборудование.

Отношение водород/нефть, при котором гидрокрекинг выполняется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа А, составляет предпочтительно 50 NL/L или более и 1000 NL/L или менее, более предпочтительно 70 NL/L или более и 800 NL/L или менее, более предпочтительно 400 NL/L или более и 1500 NL/L или менее. Хотя более высокое отношение водород/нефть облегчает реакцию, в общем имеется оптимальная точка в экономическом смысле.

Отношение водород/нефть, при котором гидрокрекинг осуществляется с использованием катализатора, составленного из активного металла типа В, составляет предпочтительно 150 NL/L или более и 2000 NL/L или менее, более предпочтительно 300 NL/L или более и 1700 NL/L или менее, более предпочтительно 400 NL/L или более и 1500 NL/L или менее. Хотя более высокое отношение водород/нефть облегчает реакцию, в общем, имеется оптимальная точка в экономическом смысле.

Реактор для гидрирования может иметь любую конструкцию, и одна или множество реакционных колонн могут быть использованы. Водород может быть дополнительно подан между множеством реакционных колонн. Реактор может иметь оборудование для удаления сульфурированного водорода и перегонную колонну для фракциональной перегонки гидрированных продуктов для производства желательных фракций.

Способ реакции для реактора гидрирования может быть способом с фиксированным слоем. Водород может быть подан в исходное сырье способом прямотока или параллельного потока. Альтернативно способ реакции может быть сочетанием способов противотока и прямотока с множеством реакционных колонн. Способ подачи исходного сырья представляет собой в основном нисходящий поток и является предпочтительно прямоточным способом потока газ-жидкость. Газообразный водород может быть подан, как закалочная среда, в среднюю часть реактора с целью удаления тепла реакции или повышения парциального давления водорода.

Состав топлива по настоящему изобретению представляет собой состав с точкой вспышки 45°C или выше, содержащий вышеописанную синтетическую нефть Фишера-Тропша и углеводородную смесь А на основе нефти со следующими свойствами от (1) до (5), в количестве от 10 до 30 процентов по объему, на основе общей массы состава:

(1) плотность при 15°С: 800 кг/см³ или выше и 900 кг/м³ или ниже;

(2) температура перегонки 10 объемных % (T10): 150°C или выше и 200°C или ниже;

(3) температура перегонки 97 объемных % (T97): 270°C или ниже;

(4) содержание ароматических соединений: 40 процентов по объему или выше и 70 процентов по объему или ниже; и

(5) содержание серы: 30 частей на миллион по массе или ниже.

Плотность, используемая здесь, обозначает плотность, измеренную в соответствии с JIS K 2249 «Определение плотности сырой нефти и нефтепродуктов и таблицы измерения нефти, основанные на упомянутой температуре (15°C). Температура перегонки 10% и температура перегонки 97%, используемые здесь обозначают величины, измеренные в соответствии с JIS K 2254 «Определение характеристик перегонки нефтепродуктов». Содержание ароматических соединений, используемое здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии со способом адсорбции флуоресцентным индикатором JIS K 2536 «Способ испытания компонентов жидких нефтепродуктов».

Содержание углеводородной смеси А на основе нефти составляет по необходимости 10 процентов по объему или более, предпочтительно 12 процентов по объему или более, более предпочтительно 15 процентов по объему или более, на основе общей массы состава. Содержание углеводородной смеси А на основе нефти менее чем 10 процентов по объему не является предпочтительным, потому что получающееся в результате топливо не будет достаточно показывать эффект улучшения расхода топлива. Содержание углеводородной смеси А на основе нефти составляет по необходимости 30 процентов по объему или менее, предпочтительно 28 процентов по объему или менее, более предпочтительно 25 процентов по объему или менее, на основе общей массы состава. Содержание углеводородной смеси А на основе нефти более чем 30 процентов по объему не является предпочтительным, потому что выхлопной газ будет подвергнут неблагоприятному воздействию.

Углеводородная смесь А на основе нефти состава топлива по настоящему изобретению предпочтительно представляет собой фракцию, полученную посредством установки для каталитического крекинга.

Установка для каталитического крекинга, упомянутая здесь, обозначает блок для производства материала базового бензина с высоким октановым числом посредством каталитического крекинга фракции с точкой кипения выше, чем газойль, в присутствии твердого катализатора, который в основном является аморфным алюмосиликатным катализатором или цеолитным катализатором. Установка для каталитического крекинга, по существу, состоит из реактора и регенератора катализатора. Условия реакции являются теми, в которых температура в реакторе составляет от 470 до 550°C, температура в регенераторе составляет от 650 до 750°C, давление в реакторе составляет от 0,08 до 0,15 МПа, и давление в регенераторе составляет от 0,09 до 0,2 МПа. Примеры процессов каталитического крекинга включают эрлифт теплоносителя, Houdriflow, UOP, Shell с 2 стадиями, Flexicracking, Orthoflow, Texaco, Gulf, ultracat крекинг, Arco крекинг, HOC и RCC способы. Однако в настоящем изобретении нет конкретных ограничений на условия процесса или операции установки для каталитического крекинга. Поэтому любая традиционная установки для каталитического крекинга может использоваться.

Альтернативно углеводородная смесь А на основе нефти состава топлива по настоящему изобретению является предпочтительно фракцией, полученной гидродесульфуризацией фракции, полученной посредством установки для каталитического крекинга.

Гидродесульфуризация фракции, полученной посредством установки для каталитического крекинга, осуществляется при условиях, в которых температура реакции составляет 250°C или выше и 310°C или ниже, давление водорода составляет 5 МПа или выше и 10 МПа или ниже, LHSV составляет 0,5 ч^-1 или выше и 3,0 ч^-1 или ниже, и отношение объема водород/углеводород составляет 0,15 или выше и 0,6 или ниже, используя катализатор, содержащий любой из Ni-W, Ni-Mo, Со-Mo, Co-W или Ni-Co-Mo.

Содержание серы в составе топлива по настоящему изобретению составляет предпочтительно 10 частей на миллион по массе с целью уменьшения количества вредного выхлопного газа, выходящего из двигателя, и улучшения производительности устройства для последующей обработки выхлопного газа. Содержание серы, упомянутое здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2541 «Определение содержания серы в сырой нефти и нефтепродуктах».

Кинематическая вязкость при 30°C состава топлива по настоящему изобретению составляет предпочтительно 1,6 мм²/с или более, более предпочтительно 1,65 мм²/с или более. Когда кинематическая вязкость составляет менее чем 1,6 мм²/с, будет трудно управлять синхронизацией системы впрыскивания топлива у стороны впрыскивания топливного насоса и уменьшать смазываемость у каждой части топливного насоса, которым оборудован двигатель. Принимая во внимание, верхний предел кинематической вязкости при 30°C составляет предпочтительно 5,0 мм²/с или менее, более предпочтительно 4 мм²/с или менее. Когда кинематическая вязкость превышает 5,0 мм²/с, система впрыскивания топлива дестабилизируется в связи с ростом его сопротивления и таким образом концентрации NO_x и РМ в выхлопном газе увеличиваются. Кинематическая вязкость, упомянутая здесь, обозначает кинематическую вязкость, измеренную в соответствии с JIS K 2283 «Определение кинематической вязкости сырой нефти и нефтепродуктов и расчет индекса вязкости из кинематической вязкости».

Состав топлива по настоящему изобретению предпочтительно выражает нейтральность, как результат испытания на кислую или щелочную реакцию. Когда результат испытания не является нейтральным, он повышает возможность того, что влияние коррозии на части металла, вызванной полученным в результате топлива, будет значительным. Результат испытаний на кислую или щелочную реакцию, упомянутый здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2252 «Способ испытания нефтепродуктов на кислую или щелочную реакцию».

Коррозионная активность по меди в составе топлива по настоящему изобретению составляет предпочтительно 1 или менее, более предпочтительно 1а. Если коррозионная активность по меди не составляет 1 или менее, она будет увеличивать возможность того, что влияние коррозии на части металла, вызванной полученным в результате топливом, будет значительным, и таким образом возникнут проблемы, относящиеся к стабильности или хранению. Коррозионная активность по меди, упомянутая здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2513 «Коррозионная активность нефтепродуктов посредством пробы медной пластинкой».

Точка вспышки состава топлива по настоящему изобретению составляет предпочтительно 45°C или выше. Точка вспышки ниже чем 45°С не является предпочтительной с точки зрения безопасности. Поэтому точка вспышки составляет предпочтительно 47°C или выше, более предпочтительно 49°C или выше. Точка вспышки, упомянутая здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2265 «Определение точки вспышки сырой нефти и нефтепродуктов».

Коксовый остаток в 10% остатка перегонки состава топлива по настоящему изобретению составляет предпочтительно 0,1 процента по массе или менее, более предпочтительно 0,05 процентов по массе или менее, с целью предотвращения засорения фильтра шламом. Коксовый остаток в 10% остатка перегонки, упомянутый здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2270 «Определение коксового остатка в сырой нефти и нефтепродуктах».

Если необходимо, состав топлива по настоящему изобретению предпочтительно смешивают с добавкой для улучшения текучести на холоде, добавками, улучшающими смазываемость, и другими добавками в подходящих количествах.

Состав топлива по настоящему изобретению может быть смешан с добавкой для улучшения текучести на холоде, в зависимости от температуры окружающей среды, где используется состав. Количество добавки для улучшения текучести на холоде, которую необходимо смешать, составляет предпочтительно 50 мг/л или более и 1000 мг/л или менее, более предпочтительно 100 мг/л или более и 800 мг/л или менее в единицах концентрации активных компонентов.

Не имеется конкретных ограничений на добавку для улучшения текучести на холоде, которая, поэтому, может быть одним или более типов добавок для улучшения текучести на холоде, включая ненасыщенные эфирные сополимеры этилена, как, например, сополимеры этиленвинилацетата; алкениламиды янтарной кислоты; линейные соединения, как, например, эфиры дибехиниловой кислоты из полиэтиленгликолей; полярные соединения азота, составленные из продуктов реакций кислот, как, например, фталевой кислоты, этилендиаминтетраацетиловой кислоты и нитрилоацетиловой кислоты или ангидриды этих кислот и гидрокарбиловых замещенных аминов; и гребнеобразные полимеры, составленные из ненасыщенных сополимеров сложных эфиров алкилфумаратов или алкилитаконатов. Среди этих добавок для улучшения текучести на холоде предпочтительными являются добавки сополимера этиленвинилацетата, потому что они могут быть использованы для многих целей. Поскольку имеющиеся в продаже продукты, упомянутые как добавки для улучшения текучести на холоде, часто встречаются в форме, в которой активные компоненты, способствующие текучести при низкой температуре (активные компоненты) растворяются подходящим растворителем. Поэтому вышеупомянутое количество добавок для улучшения текучести на холоде обозначает количество активных компонентов (концентрацию активных компонентов), когда такие имеющиеся в продаже продукты добавляют к составу топлива по настоящему изобретению.

Состав топлива по настоящему изобретению предпочтительно смешивают с добавкой для улучшения смазываемости с целью предотвращения износа топливного насоса. Количество добавки для улучшения смазываемости составляет предпочтительно 20 мг/л или более и 200 мг/л или менее, более предпочтительно 50 мг/л или более и 180 мг/л или менее, в единицах концентрации активного компонента. Когда добавка для улучшения смазываемости смешивается в количестве в пределах этих диапазонов, добавка для улучшения смазываемости может эффективно осуществлять ее эффективность. Например, в дизельном двигателе, оборудованном топливным насосом распределительного типа, добавка для улучшения смазываемости может подавлять от возрастания крутящий момент на ведущем валу и может уменьшить износ каждой части насоса во время работы двигателя.

Добавка для улучшения смазываемости может быть, но без ограничения, любой одной или более, выбранной из добавок для улучшения смазываемости на основе карбоновой кислоты, сложного эфира, спирта и фенола. Среди этих добавок для улучшения смазываемости предпочтительными являются добавки для улучшения смазываемости на основе карбоновой кислоты и сложного эфира.

Добавка для улучшения смазываемости на основе карбоновой кислоты может быть линолевой кислотой, олеиновой кислотой, салициловой кислотой, пальмитиновой кислотой, миристиновой кислотой или гексадециленовой кислотой или смесью двух или более этих карбоновых кислот.

Примеры добавок для улучшения смазываемости на основе сложных эфиров включают карбоновые кислотные сложные эфиры глицерина. Карбоновая кислота, формирующая карбоновый кислотный сложный эфир, может быть одним или более типов. Конкретные примеры карбоновой кислоты включают линолевую кислоту, олеиновую кислоту, салициловую кислоту, пальмитиновую кислоту, миристиновую кислоту и гексадециленовую кислоту.

Для того чтобы дополнительно повысить свойства состава топлива по настоящему изобретению, другие известные добавки к жидкому топливу (далее упоминаемые как «другие добавки» для удобства), описанные ниже, могут быть добавлены по одной или в сочетании. Примеры других добавок включают добавки для повышения цетанового числа, как, например, сложные эфиры азотной кислоты, включающие алкилнитраты, имеющие от 6 до 8 атомов углерода, и органические перекиси; детергенты, как, например, соединения имидов, алкенилсукцинилимиды, сложные эфиры янтарной кислоты, сополимеризованные полимеры и обеззоленные диспергирующие вещества; фенольные и аминные антиоксиданты; металлические деактиваторы, как, например, производные салицилидена; антикоррозионные вещества, как, например, алифатические амины и алкенильные сложных эфиры янтарной кислоты; антистатические добавки, как, например, анионные, катионные и амфотерные поверхностные активные вещества; красящие вещества, как, например, азокраситель; и вещества для удаления пены на основе кремния.

Количества других добавок могут быть произвольно выбраны. Однако количество каждой из других добавок составляет предпочтительно 0,5 процентов по массе или менее, более предпочтительно 0,2 процента по массе или менее, на основе общей массы состава.

Применение в промышленности

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрен состав топлива, который может подавлять понижение расхода топлива, сохраняя превосходные свойства выхлопного газа синтетической нефти Фишера-Тропша.

[Примеры]

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно посредством следующих примеров и сравнительных примеров, которые не должны быть рассмотрены как ограничивающие объем изобретения.

[Примеры 1 и 2, и Сравнительные Примеры от 1 до 3]

Как указано в Таблице 1 ниже, состав топлива по Примерам 1 и 2 получали с использованием нефтяной углеводородной смеси А (упоминаемой, как «базовый материал А» в Таблице 1) и фракции газойля синтетической нефти Фишера-Тропша (упоминаемой, как «GTL газойль» в Таблице 1) в соответствии с настоящим изобретением.

Состав топлива по Примеру 1 получали в результате смешения 15 процентов по объему базового материала А и 85 процентов по объему GTL газойля, как указано в Таблице 1.

Состав топлива по Примеру 2 получали в результате смешения 25 процентов по объему базового материала А и 75 процентов по объему GTL газойля, как указано в Таблице 1.

GTL газойль и имеющийся в продаже №2 газойль были использованы, как Сравнительные Примеры 1 и 2 соответственно. Как указано в Таблице 1, состав топлива в Сравнительном Примере 3 получали посредством смешения 85 процентов по объему GTL газойля и 15 процентов по объему легкого рециклового газойля, произведенного посредством установки для каталитического крекинга (упомянутого, как «LCO» в таблице).

Каждые свойства составов топлива в Примерах и Сравнительных Примерах указаны в Таблице 2.

Характеристики топлив измерены следующими способами.

Плотность, используемая здесь, обозначает плотность, измеренную в соответствии с JIS K 2249 «Определение плотности сырой нефти и нефтепродуктов и таблицы измерения нефти на основе температуры ссылок (15°С)».

Кинематическая вязкость, используемая здесь, обозначает кинематическую вязкость, измеренную в соответствии с JIS K 2283 «Определение кинематической вязкости сырой нефти и нефтепродуктов и расчет индекса вязкости по кинематической вязкости».

Точка вспышки, используемая здесь, обозначает величину, измеренную в соответствии с JIS K 2265 «Определение точки вспышки сырой нефти и нефтепродуктов».

Содержание серы, используемое здесь, обозначает содержание по массе на основе общей массы состава газойля, измеренной в соответствии с JIS K 2541 «Определение содержания серы в сырой нефти и нефтепродуктах».

Характеристики перегонки, используемые здесь, обозначают величины, измеренные в соответствии с JIS K 2254 «Определение характеристик перегонки нефтепродуктов».

Содержание ароматических соединений, используемое здесь, обозначает процентное содержание по объему (объемные %) содержания ароматических компонентов, измеренное в соответствии с JPI-5S-49-97 «Определение углеводородных типов нефтепродуктов - высокоэффективная жидкостная хроматография», описанная в JPI Стандарте и Способе Ручных Испытаний для Нефтепродуктов, опубликованная в Japan Petroleum Inst.

Реакция, используемая здесь, обозначает реакцию, измеренную в соответствии с JIS K 2252 «Способ испытания нефтепродуктов на кислую и щелочную реакцию».

Коррозионная активность по меди, используемая здесь, обозначает классификацию коррозионной активности, измеренной в соответствии с JIS K 2513 «Коррозионная активность нефтепродуктов посредством пробы медной пластинкой».

(Испытание выхлопного газа транспортного средства)

Расход топлива и выхлопной газ измеряли с использованием транспортного средства, оборудованного дизельным двигателем (Транспортное средство 1), описанного ниже. Испытания с использованием транспортного средства проводили в соответствии с Приложением 27 «10/15 Процедура Испытаний Режима Выделений Выхлопа для Дизельных Автомобилей» в «Стандарте Испытаний Научно-исследовательского Института Безопасности Вредного Воздействия Уличного Движения Автомобилей», контролируемого Министерством Земли, Инфраструктуры и Транспорта Японии. С учетом расхода топлива, величина пробега на единицу объема в Сравнительном Примере 1 была определена, как 100, которая затем сравнивалась с результатами других примеров, которые будут определены количественно. С учетом величин, касающихся свойств выхлопного газа, результат испытаний в Сравнительном Примере был определен как 100, который затем сравнивался с результатами других примеров, которые будут определены количественно. Результаты потребления топлива и выхлопного газа приведены в Таблице 2.

(Технические требования на транспортное средство): Транспортное средство 1;

Тип двигателя: однорядный 4-цилиндровый дизельный двигатель с нагнетателем с внутренним охлаждением;

Рабочий объем: 3 л;

Степень сжатия: 18,5;

Максимальная мощность: 125 кВт/3400 об/мин;

Максимальный крутящий момент: 350 Нм/2400 об/мин;

Принятое регулирование: 1997 Регулирование Выделения Выхлопного газа;

Вес транспортного средства: 1900 кг;

Передача: 4-скоростная автоматическая передача;

Система последовательной обработки выхлопных газов: окислительный катализатор.

Подтверждено результатами, приведенными в Таблице 2, что использование составов топлива по Примерам 1 и 2 в соответствии с настоящим изобретением может улучшить расход топлива без неблагоприятного воздействия на свойства выхлопного газа фракции газойля синтетической нефти Фишера-Тропша. Принимая во внимание, что составы топлива Сравнительных Примеров от 1 до 3 были недостаточными по расходу топлива или свойствам выхлопного газа, определяли возможность того, что накладные расходы на окружающую среду будут увеличены.

Таблица 1       Базовый материал А GTL
Газойль Имеющийся в продаже №2 Газойль LCO Характеристи-
ки перегонки Изначальная температура кипения (IBP) °C 152,0 159,5 157,5 167,5   Т10 °C 167,0 183,5 182,0 189,0   Т30 °C 172,5 214,0 242,2 208,5   Т50 °C 181,0 248,5 277,0 236,5   Т90 °C 194,0 314,0 338,5 315,5   Т97 °C 198,0 329,5 359,0 334,5   ЕР °C 216,0 334,0 364,0 344,5 Плотность @15°С кг/м³ 828 768 820 894 Содержание серы   частей на миллион по массе 27 1 9 120 Состав Общее содержание ароматических соединений Объемные % 53,4 0,1 17,7 66,0 Точка вспышки   °С 45 56 54 66

Изобретение относится к составу топлива, используемого для двигателей с воспламенением от сжатия, и более конкретно к составам топлива, которые являются превосходными как по расходу топлива, так и по свойствам защиты окружающей среды. Описан состав топлива с точкой вспышки 45°С или выше, содержащий синтетическую нефть Фишера-Тропша и углеводородную смесь А на основе нефти, имеющую следующие свойства от (1) до (5) в количестве от 10 до 30 процентов по объему на основе общей массы состава: (1) плотность при 15°С: 800 кг/см³ или выше и 900 кг/м³ или ниже; (2) температура перегонки 10 объемных % (Т10): 150°С или выше и 200°С или ниже; (3) температура перегонки 97 объемных % (Т97): 270°С или ниже; (4) содержание ароматических соединений: 40 процентов по объему или выше и 70 процентов по объему или ниже; и (5) содержание серы: 30 частей на миллион по массе или ниже. Технический результат - состав топлива, который имеет возможность подавлять понижение расхода топлива, сохраняя превосходные свойства выхлопного газа синтетической нефти Фишера-Тропша. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав топлива с точкой вспышки 45°С или выше, содержащий синтетическую нефть Фишера-Тропша и углеводородную смесь А на основе нефти, имеющую следующие свойства от (1) до (5) в количестве от 10 до 30 об.% на основе общей массы состава:
(1) плотность при 15°С: 800 кг/см³ или выше и 900 кг/м³ или ниже;
(2) температура перегонки 10 об.% (Т10): 150°С или выше и 200°С или ниже;
(3) температура перегонки 97 об.% (Т97): 270°С или ниже;
(4) содержание ароматических соединений: 40 об.% или выше и 70 об.% или ниже; и
(5) содержание серы: 30 ч./млн по массе или ниже.

2. Состав топлива по п.1, в котором углеводородная смесь А на основе нефти представляет собой фракцию, полученную посредством установки каталитического крекинга.