КЕРОСИНОВОЕ БАЗОВОЕ ТОПЛИВО Российский патент 2013 года по МПК C10L1/04 C10L10/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новому керосиновому базовому топливу, его получению из керогеновых материалов, применению керосинового базового топлива в качестве компонента смешения и к способам, включающим применение керосинового базового топлива в энергетических установках, особенно в авиационных двигателях, таких как реактивные двигатели и (аэро)дизельные двигатели.

Уровень техники

Битуминозные сланцы представляют собой высокодисперсную осадочную породу, содержащую значительное количество керогена, смеси твердых углеводородов. Недавно битуминозные сланцы привлекли значительное внимание в качестве энергетического ресурса, так как существенно повысилась стоимость традиционных источников нефти.

Традиционно битуминозные сланцы добывали для использования в качестве низкосортного топлива для выработки энергии и с целью нагревания, и в качестве исходного материала в химической и строительной промышленности. При нагревании до достаточно высокой температуры образуется так называемое сланцевое масло и горючий сланцевый газ, как описано, например, в Ульмановской энциклопедии (Ullman's Ecyclopedia of Industrial Chemistry), 5-e издание, том 18A, VCH Publishers, 1991, c.101-126.

Другим подходом к получению полезных материалов из керогена, входящего в состав битуминозных сланцев, является способ переработки в естественном залегании с использованием скважинных нагревателей, которые подробно описаны, например, в патентах США №: US-A-2634961, US-A-2732195, US-A-2780450, US-A-2789805, US-A-2923535, US-A-4886118, US-A-2914309, US-A-4344483, US-A-4067390, US-A-4662439, US-А-4384613 и в европатенте EP-A-1276959. В этом способе перерабатываются углеводороды, содержащиеся в подземном пласте, и образуется углеводородный флюид за счет пиролиза углеводородов, присутствующих в пласте.

При традиционном риформинге сланцевого масла образуются жидкие продукты, которые имеют температуры кипения в диапазоне керосиновых топлив. Однако было установлено, что эти продукты имеют лишь ограниченную применимость в качестве топлив, в связи с их низкой термической стабильностью и небольшой высотой некоптящего пламени.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении установлено, что продукты пиролиза керогена в битуминозном сланце могут быть превращены в керосиновое базовое топливо, обладающее высокой термической стабильностью, высоким энергосодержанием и относительно низкой плотностью.

Настоящее изобретение относится к керосиновому базовому топливу, имеющему температуру начала кипения в диапазоне от 130 до 160°С и температуру конца кипения в диапазоне от 250 до 300°С, которые определены по стандарту ASTM, метод D86, и содержащему меньше чем 15% по массе ароматических соединений, и по меньшей мере, 80% по массе алифатических углеводородов, из которых, по меньшей мере, 20% по объему представляют собой н-парафины и, по меньшей мере, 25% по объему являются циклопарафинами, которые определены по стандарту ASTM, метод D2425.

Кроме того, изобретение относится к топливной композиции, содержащей от 0,1 до 99,9% по объему такого керосинового базового топлива и дополнительно, по меньшей мере, одну присадку.

Кроме того, изобретение относится к применению такого керосинового базового топлива с целью увеличения термической стабильности топливной композиции и применение такого керосинового базового топлива в качестве компонента смешения.

Более того, изобретение относится к способу эксплуатации реактивного двигателя или двигателя компрессионного воспламенения (дизеля) и/или летательного аппарата, который приводится в действие одним или несколькими такими двигателями, причем этот способ включает введение топливной композиции, содержащей керосиновое базовое топливо, в указанный двигатель.

Осуществление изобретения

По тексту настоящей заявки термин "алифатические углеводороды" включает в себя парафины (н- и изо-строения), а также циклопарафины, иначе называемые нафтеновыми соединениями. Термин "нафтеново-ароматические соединения" описывает в изобретении алкилбензолы и высшие кольцевые ароматические системы с боковыми алкильными цепочками. Моноароматические соединения представляют собой соединения, имеющие одну ароматическую кольцевую структуру, тогда как диароматические соединения имеют две ароматические кольцевые структуры, в то время как триароматические соединения имеют три ароматические кольцевые структуры. Используемый в изобретении термин "базовое топливо" определяет топливный компонент, который может быть использован или в чистом виде с присадкой, или в качестве компонента смешения.

Неожиданно было обнаружено, что керосиновое базовое топливо согласно изобретению обладает очень высокой термической стабильностью по сравнению с композициями гидроочищенного керосина, произведенного из минерального сырья. Указанная стабильность является особенно высокой при повышенной температуре, такой как температура выше 340°С, что иллюстрируется Испытанием термического окисления реактивного топлива (JFTOT), которое проводится по стандарту ASTM, метод D3241. Это Испытание термического окисления реактивного топлива относится к процедуре оценки тенденции осаждения продуктов разложения топлива для газовых турбин внутри топливной системы.

Было обнаружено, что керосиновое базовое топливо согласно изобретению, при содержании около 20 мг/л стандартного антиоксиданта Ionox 75, выдерживает испытание по стандарту ASTM D3241 (описывающему процедуру JFTOT) в течение 2,5 часов при 260°С. Были проведены дополнительные испытания, чтобы количественно охарактеризовать термическую стабильность топлива за пределами стандартного испытания JFTOT при 260°С. Было установлено, что керосиновое базовое топливо согласно изобретению выдерживает испытание по стандарту ASTM D3241 (описывающему процедуру JFTOT) в течение 2,5 часов при 300°С, 320°С, 340°С, 360°С и даже выше 360°С. Выдерживание испытания соответствует трубной характеристике меньше чем 3 и перепаду давления на фильтре меньше чем 25 мм рт.ст. Наивысшая температура, при которой топливо проходит испытание JFTOT, обычно обозначается как "контрольная точка JFTOT". Было установлено, что керосиновое базовое топливо согласно настоящему изобретению, при содержании около 20 мг/л стандартного антиоксиданта Ionox 75, имеет контрольную точку JFTOT выше 340°С, выше 360°С и даже выше 370°С.

Кроме того, настоящее изобретение также обеспечивает применение керосинового базового топлива согласно изобретению для увеличения термической стабильности топливной композиции.

Предпочтительно керосиновое базовое топливо согласно изобретению содержит очень малое количество ароматических соединений. Предпочтительно содержание ароматических соединений составляет 5 масс.% или меньше моноароматических соединений. Более того, предпочтительно в ароматических соединениях содержится меньше, чем 0,1 масс.% диароматических соединений. В керосиновом базовом топливе согласно изобретению отношение моноароматических соединений к диароматическим соединениям предпочтительно составляет больше 9,0, которое определяют по стандарту ASTM, метод D6379.

Предпочтительно керосиновое базовое топливо содержит меньше, чем 0,001 масс.% триароматических или высших полиароматических соединений.

Таким образом, ароматические соединения предпочтительно, главным образом, состоят из моноароматических соединений. Предпочтительно большинство из них представляют собой алкилбензолы, которые иначе называются нафтеновыми моноароматическими соединениями. Соответственно, предпочтительно больше чем 50% ароматических соединений составляют нафтеноароматические соединения.

Как установлено в патенте США № US-A-2006/0138022, для реактивных топлив А и А-1 допустимая плотность при 15°С находится в диапазоне от 775 до 840 кг/м³ (что определяется по стандарту ASTM D1655). Обычно считается, что пониженная плотность снижает дальность полета для летательных аппаратов, ограниченных по объему.

Например, керосиновое топливо, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, которое содержит только н-парафины или изо-парафины, обычно имеет весьма низкую плотность, которая находится за пределом минимального требования. Объемное энергосодержание таких топлив можно считать также слишком низким. Неожиданно было обнаружено, что топливо согласно изобретению обладает высоким энергосодержанием при относительно низкой плотности, таким образом, преодолевается указанная выше проблема для керосинового топлива, произведенного в синтезе Фишера-Тропша. Поэтому это топливо можно использовать для смешивания с другими керосиновыми базовыми топливами, например, с теми, которые имеют (неприемлемо) высокую плотность и/или относительно низкое энергосодержание.

Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает применение керосинового базового топлива согласно изобретению в качестве компонента смешения. Например, керосиновое базовое топливо может быть использовано в качестве разбавителя в топливной композиции, содержащей керосиновое базовое топливо нефтяного происхождения, имеющей более высокую плотность и пониженное энергосодержание по сравнению с такими же характеристиками керосинового базового топлива согласно изобретению, чтобы получить топливную композицию, энергосодержание которой выше, чем у керосинового топлива нефтяного происхождения.

Предпочтительно керосиновое базовое топливо согласно изобретению имеет плотность при 15°С, по меньшей мере, от 0,770 г/см³ до приблизительно 0,840 г/см³, в соответствии с ASTM D1655. Предпочтительно топливо согласно изобретению имеет относительную плотность при 15°С приблизительно между 0,775 и 0,810 г/см³, более предпочтительно относительную плотность при 15°С приблизительно между 0,780 и 0,805, и наиболее предпочтительно относительную плотность при 15°С приблизительно 0,785 и 0,800.

Следовательно, керосиновое базовое топливо согласно изобретению предпочтительно имеет плотность от 775 до 810 кг/м³ при 15°С, что определяется по стандарту ASTM D4502. Более предпочтительно плотность составляет меньше чем 805, еще более предпочтительно ниже 801, еще более предпочтительно ниже 799, и наиболее предпочтительно ниже 795 кг/м³ при 15°С, что определяется по стандарту ASTM D4502.

Керосиновое базовое топливо согласно изобретению может применяться в качестве легкого топливного компонента, таким образом, обеспечивается использование его высокого энергосодержания для летательных аппаратов, которое не ограничивается объемом. Это обеспечивает полеты повышенной дальности при той же самой массе топлива, или уменьшение прочности, требуемой для типичных летательных аппаратов в связи с массой топлива. Последний фактор может позволить дополнительно снижать массу, таким образом, снова удлиняется возможная дальность полета.

Предпочтительно керосиновое базовое топливо согласно изобретению имеет чистую теплоту сгорания, превышающую 43,0 МДж/кг, что определяется по стандарту ASTM, метод D4809, более предпочтительно равную или выше 43,1 МДж/кг, еще более предпочтительно выше 43,2 МДж/кг.

Предпочтительно керосиновое базовое топливо согласно изобретению содержит меньше чем 2 масс.%, более предпочтительно меньше, чем 1,8 масс.%, еще более предпочтительно меньше чем 1,7 масс.% олефинов, что определяется по стандарту ASTM, метод D1319.

Кроме того, керосиновое базовое топливо согласно изобретению предпочтительно имеет температуру затвердевания ниже -40°С, более предпочтительно температура затвердевания составляет ниже -45°С, еще более предпочтительно ниже -50°С и еще более предпочтительно ниже -55°С, что определяется по стандарту ASTM, метод D2328.

Благодаря высокому содержанию парафинов, керосиновое базовое топливо настоящего изобретения может иметь отличные характеристики сгорания. Речь идет о хороших свойствах при использовании транспортного топлива для двигателей с воспламенением от сжатия. Поэтому керосиновое базовое топливо предпочтительно имеет цетановое число (ASTM D976) выше 40, предпочтительно выше 41, более предпочтительно выше 43, еще более предпочтительно выше 45, еще более предпочтительно выше 48 и более предпочтительно выше 50.

Кроме того, керосиновое базовое топливо согласно изобретению может быть использовано в качестве части сырьевой смеси для использования в оборудовании, приводимом в действие углеводородным топливом, таком как походная газовая плитка, цепная пила, генератор и т.п. Топливо согласно изобретению может быть использовано в различных агрегатах, работающих на углеводородном топливе. Более того, высокая температура вспышки и высокое энергосодержание при пониженной плотности также может обеспечить пригодность керосинового базового топлива настоящего изобретения для использования в дизельных двигателях, таким образом, расширяется область применения топлива. Кроме того, эти преимущества могут быть использованы в дизельном топливе для обычных транспортных средств и вездеходов. Керосиновое базовое топливо согласно изобретению может смешиваться с традиционным нефтяным топливом с высоким содержанием ароматических углеводородов или с высокопарафинистым топливом, произведенным в синтезе Фишера-Тропша, в зависимости от требуемых свойств.

Характеристики сгорания топлива настоящего изобретения могут включать высоту некоптящего пламени выше 25 мм. Предпочтительно керосиновое базовое топливо имеет высоту некоптящего пламени выше 25 мм, что определяется по стандарту ASTM, метод D1322, и температуру вспышки выше 40°С, что определяется по стандарту ASTM, метод D93. Предпочтительно высота некоптящего пламени составляет выше 30 мм, более предпочтительно выше 35 мм, и еще более предпочтительно выше 38 мм, что определяется по стандарту ASTM, метод D1322.

Использование высокопарафинистого, керосинового базового топлива в топливных композициях для отопления, освещения жилых помещений и кулинарии обеспечивает исключительно малые выбросы NO_x и сажи, тогда как низкое содержание ароматических и отсутствие полиароматических соединений обеспечивает безопасное обращение, например, в воздушных отопительных агрегатах, которые обычно применяются в Японии.

Кроме того, керосиновое базовое топливо идеально подходит для устройств отопления жилых помещений, таких как испарительные горелки и нагнетательные струйные горелки, снабженные пламенным детектором. Эти детекторы представляют собой средство безопасного контроля постоянного давления пламени. В основе многих пламенных детекторов, эксплуатируемых в настоящее время, лежат оптические измерения (например, фотоэлементы), причем детектируется сигнал при определенной длине волны излучения, в частности излучения испускаемого пламенем топлив, произведенных из минеральной нефти, в желтой и/или красной области видимого спектра. Керосиновое базовое топливо позволяет использовать такие устройства без необходимости переформулирования топлива, о чем сообщалось для отопительного топлива, произведенного в синтезе Фишера-Тропша.

Кроме того, керосиновое базовое топливо согласно изобретению предпочтительно содержит до 15 ppm серы, более предпочтительно меньше чем 10 ppm, еще более предпочтительно, меньше чем 5 ppm, наиболее предпочтительно меньше чем 3 ppm серы. Кроме того, керосиновое базовое топливо согласно изобретению предпочтительно содержит до 10 ppm азота или меньше, более предпочтительно меньше чем 8 ppm азота и еще более предпочтительно меньше чем 5 ppm азота.

Хотя керосиновое базовое топливо согласно изобретению может быть произведено из других углеводородных продуктов, таких как некоторые типы минеральной нефти, битуминозных песков или аналогичных продуктов, компонент керосинового базового топлива согласно изобретению предпочтительно производят из керогена битуминозных сланцев. Более предпочтительно керосиновое базовое топливо согласно изобретению производят из пиролизного продукта превращения керогена в естественном залегании (на месте), что может привести к снижению средней молекулярной массы и к меньшему содержанию олефинов, по сравнению с обычным сланцевым маслом. Термин "пиролизный продукт" в изобретении относится к флюиду, полученному в ходе пиролиза углеводородов. Используемый в изобретении термин "зона пиролиза" относится к объему пласта, содержащего углеводороды, которые реагируют или взаимодействуют с образованием пиролизного продукта. Этот пиролизный продукт может быть получен или в процессе на месте залегания, где тепло генерируется в пласте, содержащем кероген, чтобы получить пиролизный продукт, или при разложении керогенового материала в печи на поверхности. Предпочтительно пиролизный продукт получают в процессе на месте залегания, так как тогда продукт содержит меньшее количество высокомолекулярных компонентов, которые необходимо подвергать дополнительному превращению, чтобы получить продукт, кипящий в керосиновом диапазоне. Дополнительное преимущество заключается в том, что состав пиролизного продукта, полученного в процессе на месте залегания, лучше подходит в качестве исходного материала. Керосиновое базовое топливо может содержать одно или несколько соединений металлов, таких как соли или соединения кальция, магния и марганца, и соединений, содержащих бор. Соединения кальция, магния и марганца могут присутствовать в количестве от 20 до 40 весовых ч./млрд, тогда как соединения бора могут присутствовать в количестве от 50 до 500 весовых ч./млрд. Наличие этих соединений может улучшать некоторые свойства, например характеристики, связанные со стабильностью.

Примером такого процесса является способ, описанный в документе EP-A-1276959, где подробно описана система подвода тепла и продуктивные скважины с углеводородным флюидом, для использования в способе согласно изобретению, и пиролизные продукты, имеющие низкое содержание олефинов (например, меньше 10% по массе) и небольшое среднее число атомов углерода например, меньше 35), которые могут быть получены в процессе пиролиза на месте залегания.

Керосиновый продукт может быть получен, например, путем фракционирования с последующей гидроочисткой пиролизного продукта.

Гидроочистка может включать гидрокрекинг для того, чтобы отрегулировать диапазон кипения, как описано, например, в документах GB-B-2077289 и EP-A-0147873, и гидроизомеризацию. За счет последнего процесса могут быть улучшены характеристики текучести на холоде базового топлива, так как увеличивается доля разветвленных парафинов.

Кроме того, могут быть использованы другие виды обработки после синтеза, такие как полимеризация, алкилирование, дистилляция, крекинг-декарбоксилирование, изомеризация и гидрориформинг, чтобы модифицировать свойства продуктов, полученных на месте залегания, как например описано в документе WO/2007111642.

В соответствии с настоящим изобретением керосиновое базовое топливо целесообразно может содержать, по меньшей мере 60 масс.%, предпочтительно, по меньшей мере 65 масс.%, более предпочтительно, по меньшей мере 68 масс.%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 69 масс.% парафиновых компонентов. Из них предпочтительно, по меньшей мере 40 масс.% представляют собой нафтеновые, то есть циклические парафиновые компоненты, причем остаток предпочтительно составляют нормальные и изо-парафины.

Кроме того, настоящее изобретение дополнительно предоставляет топливную композицию, содержащую от 0,1 до 99,9% по объему керосинового базового топлива, а также, по меньшей мере, одну присадку. Кроме того, могут присутствовать другие виды базового топлива. Более предпочтительно, керосиновое базовое топливо присутствует в топливной композиции в количестве от 0,1 до 81% или от 5 до 99,9% по объему, наиболее предпочтительно, в количестве от 30 до 65% по объему. Кроме того, изобретение обеспечивает применение керосинового базового топлива в топливной композиции, содержащей керосиновое топливо на основе нефти, керосиновое топливо, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, или другое базовое топливо. Топливная композиция может содержать 5% по объему или больше, предпочтительно 10% по объему или больше, или более предпочтительно 25% по объему или больше керосинового базового топлива согласно изобретению. Это керосиновое базовое топливо также может быть использовано как единственное базовое топливо в керосиновом топливе.

Компоненты керосинового базового топлива (или их большая часть, например, 95 масс.% или больше) предпочтительно имеют температуру кипения в диапазоне керосинового топлива, то есть от 130 до 300°С. Предпочтительно, 90% по объему керосинового базового топлива выкипают при температуре (Т90) в диапазоне от 180 до 220°С, предпочтительно от 180 до 200°С.

В контексте настоящего изобретения термин "применение" топливного компонента в топливной композиции означает введение компонента в композицию, обычно в виде смеси (то есть, физической смеси) с одним или несколькими другими топливными компонентами, обычно до введения композиции в двигатель. Топливные композиции, предоставляемые настоящим изобретением, могут быть использованы в авиационных двигателях, таких как реактивные двигатели или аэродизельные двигатели, а также в других подходящих источниках энергии.

Собственно каждое базовое топливо может содержать смесь из двух или более различных топливных компонентов и/или может содержать присадку, как описано ниже.

Кроме того, настоящее изобретение предоставляет способ эксплуатации реактивного двигателя или двигателя с воспламенением от сжатия (дизеля) и/или летательного аппарата, который приводится в действие одним или несколькими такими двигателями, причем способ заключается во введении в указанный двигатель топливной композиции, содержащей керосиновое базовое топливо согласно изобретению.

Кроме того, в настоящем изобретении также разработан способ получения топливной композиции, причем способ включает смешивание керосинового топлива нефтяного происхождения с компонентом керосинового базового топлива согласно изобретению. Керосиновое базовое топливо согласно изобретению предпочтительно содержит меньше чем 2 масс.% олефинов, предпочтительно меньше чем 1,8 масс.% олефинов (ASTM D1319).

Дополнительно в настоящем изобретении разработан способ эксплуатации реактивного двигателя или дизельного двигателя и/или летательного аппарата, который приводится в действие одним или несколькими указанными двигателями, причем способ заключается во введении в указанный двигатель топливной композиции, согласно настоящему изобретению.

Кроме того, в настоящем изобретении разработан способ получения топливной композиции, причем способ включает смешивание керосинового топлива, произведенного на основе нефти, с керосиновым базовым топливом.

Предпочтительно керосиновое базовое топливо имеет кинематическую вязкость при -20°С (ASTM D445) от 1,2 до 8,0 мм²/с.

Предпочтительно весовое отношение нафтенов к нормальным и изопарафинам будет находиться в указанном выше диапазоне. Фактическое значение этого отношения можно установить, в частности, путем процесса гидроконверсии, который используется для получения керосина из керогена или из синтетической нефти на месте.

Содержание ароматических соединений в керосиновом базовом топливе, которое определяется по стандарту ASTM D4629, предпочтительно будет меньше 25 масс.%, более предпочтительно меньше 20 масс.%, и более предпочтительно меньше 15 масс.%, еще более предпочтительно меньше 10 масс.% и более предпочтительно меньше 9 масс.%.

Предпочтительно керосиновый компонент согласно настоящему изобретению может иметь кинематическую вязкость при -20°С от 1,2 до 6 мм²/с, предпочтительно от 2 до 5, более предпочтительно от 2 до 3,5 мм²/с; содержание серы 20 масс. ppm или меньше, предпочтительно 5 масс. ppm или меньше.

Предпочтительно керосиновое топливо содержит не больше чем 3000 масс. ppm серы, более предпочтительно не больше чем 2000 масс. ppm, или не больше чем 1000 масс. ppm, или не больше чем 500 масс. ppm серы.

Собственно керосиновое топливо может быть с присадкой (содержать присадку) или без присадки. Если в топливо введена присадка, например, на нефтеперерабатывающем заводе или на более поздних этапах распределения топлива, оно может содержать небольшие количества одной или более присадок, которые выбирают, например, из антистатических добавок (например, STADIS™ 450 (от фирмы Octel)), антиоксидантов (например, замещенных трет-бутилфенолов), присадок, деактивирующих металлы (например, N,N'-дисалицилиден-1,2-пропандиамин), присадок, предотвращающих образование льда в топливной системе (например, монометиловый эфир диэтиленгликоля), ингибиторов коррозии и присадок, улучшающих смазывающую способность (например, APOLLO™ PRI 19 (от фирмы Apollo), DCI 4A (от Octel), NALCO™ 5403 (от Nalco)), или присадок, улучшающих термическую стабильность (например, АРА 101™ (от фирмы Shell)), которые соответствуют международным техническим условиям на гражданское и/или военное реактивное топливо.

Если не указано другое, концентрация каждого такого дополнительного компонента (активного материала) в топливной композиции с присадкой находится на уровне, который требуется или допускается в международных технических условиях на реактивное топливо.

В этой заявке количества (концентрации, в % по объему, масс. ppm, масс.%) компонентов относятся к активному материалу, то есть, исключая летучие растворители и разбавляющие материалы.

Настоящее изобретение можно выгодно использовать, когда топливная композиция применяется или допускается к применению в реактивном двигателе, в дизельном двигателе с непосредственным впрыском, например в роторном насосе, встроенном насосе, насосном агрегате, электронном блоке инжектора или типа с общей топливной магистралью, или в дизельном двигателе с предкамерным впрыском. Изобретение может иметь особое значение для двигателей с роторным насосом, в других дизельных двигателях, которые основаны на механическом срабатывании топливных инжекторов и/или системе предварительного впрыска низкого давления. Топливная композиция может быть подходящей для использования в дизельных двигателях большого и/или малого объема.

Настоящее изобретение может обеспечить ряд благоприятных эффектов, в том числе хороший режим двигателя при низкой температуре.

Примеры

Настоящее изобретение далее будет описано с помощью примера.

Керосиновое базовое топливо примера 1 и сравнительного примера 1, содержит около 20 мг/л присадки Ionox 75 (RDE/А/609) в качестве антиоксиданта, допустимого для реактивного топлива.

Таблица 1 Топливо Описание Пример 1 Керосиновое базовое топливо, содержащее 19 мг/л антиоксиданта Ionox 75 (RDE/A/609) Сравнительный пример А Минеральное масло на основе гидроочищенного реактивного топлива с 19 мг/л антиоксиданта Ionox 75 (RDE/A/609) Сравнительный пример В Сланцевое масло, произведенное из керосинового базового топлива 2, подвергнутого пиролизу на поверхности и глубокой гидроочистке

Основные характеристики керосинового базового топлива примера 1 и топлива, сравнительного примера А, произведенного из нефти, измеренные с использованием стандартных методов ASTM, принятых в технических условиях на реактивное топливо, приведены соответственно в таблицах 2 и 3.

Керосиновое базовое топливо примера 1 представляет собой широкую керосиновую фракцию (в диапазоне от С7 до С20), которое сопоставляется с топливом сравнительного примера А, произведенным из нефти, с более типичным диапазоном выкипания от 130 до 260°С, реактивное топливо А-1.

Керосиновое базовое топливо является высокопарафиновым (больше 85% парафинов, из которых больше чем 30 масс.% нафтенов (циклопарафинов), а остаток представляет собой нормальные и изопарафины и приблизительно 4% моноароматические соединения). Состав определяется по методу, описанному в документе WO 2007/071634.

Таблица 2 Данные хроматографического анализа (GCxGC) состава топлива (не учтены компоненты с содержанием меньше 0,003 масс.%) Сводка GCxGC-   Пример 1 Сравнительный пример А (реактивное топливо А-1) Число атомов углерода   От 7 до 20 От 7 до 15 н-Парафины масс.% 29,44 20,45 Изопарафины масс.% 25,98 23,12 Нафтеновые (циклопарафины) масс.% 31,23 27,39 Динафтеновые масс.% 8,63 7,05 Моноароматические масс.% 4,19 15,90 Диароматические масс.% 0,01 3,01 Нафтено-моноароматические масс.% 0,53 3,07 Нафтено-диароматические масс.% 0 0 Триароматические масс.% 0 0 Отношение нафтеновые/н-/изо-парафины   1:0,94:0,83 1: 0,75: 0,84 Отношение изо-/н-парафины   0,88 1,13

Таблица 2а Данные о содержании н-парафинов и циклопарафинов, полученные в соответствии с ASTM D2425 Соединение Пример 1 Сравнительный пример 1 (реактивное топливо А-1) н-парафины [об.%] 66 н.о. циклопарафины [об.%] 31,9 н.о.

Керосиновые базовые топлива были подвергнуты ряду типичных испытаний, причем данные сопоставлены со свойствами керосиновых продуктов пиролиза битуминозного сланца на поверхности с последующей очисткой (смотрите таблицу 3).

Таблица 3 Результаты испытаний керосинового базового топлива: сопоставление с компонентом реактивного топлива, произведенным из сланцевого масла Характеристика Метод Пример 1 Сравнительный пример В (Paraho II) Цвет по Сейболту D156 25 Нет данных Общее кислотное число (мг КОН/г) D3242/IP 354 <0,001 0,01 Общая сера (масс.%) ISO20884/IP497 0,0003 0,002 Содержание серы (масс.%) IP336 <0,01 Нет данных Меркаптановая сера (масс.%) D3227 <0,0003   Ароматические (об.%) определены методом FIA D1319 3,2 21,3 Дистилляция D86     Температура начала кипения, °С   155,6 178 10% отбора, °С   166,7 Нет данных 20% отбора, °С   171,1 Нет данных 50% отбора, °С   186,1 201 90% отбора, °С   218,9 Нет данных Температура конца кипения, °С   251,7 257 Остаток (об.%)   0,5 Нет данных Потери (об.%)   0,5 Нет данных Температура вспышки по Абелю, °С IP 170 41,5   Плотность при 15°С (кг/м³) D4052 777,3 -804,4 Текучесть       Температура застывания (°С) D2386 -53,5 -52 Вязкость при -20°С(сСт) D445 3,347 4,19 Стабильность (термическая)       JFTOT при 260°С D3241 <1 2 Потеря напора, (мм рт.ст.)   <1 Нет данных Визуальная оценка труб   1 Нет данных Сгорание       Удельная энергия¹, МДж/кг D3338 43,7 42,82 Высота некоптящего пламени (мм) D1322 39 20,2 Содержание нафталина (об.%) D1840 0   Фактические растворенные смолы (мг/100 мл) D381 <1 Нет данных *(MSEP), без **(SDA) D3948 100 Нет данных Медная пластина IP 154 1А   Диаметр² пятна износа по методу BOCLE (мм) D5001 0,86   Проводимость (pS/м) при 23°С D2624/IP274 0   Азот, ч/млн   0,31 Нет данных Коррозия меди при 100°С   1А 1А Цетановое число, расчет   47,8 (D976) Нет данных * - микросепарометрия; ** - антистатической присадки; 1: Чистая теплота сгорания; 2: Среднее из 2 испытаний

В следующем испытании (таблица 4) продемонстрирована термическая стабильность керосинового базового топлива согласно изобретению. Подобная термическая стабильность не была достигнута для реактивного топлива А-1, произведенного из минеральной нефти, в сравнительном примере А. Первое испытание представляет собой испытание с кислородным баллоном.

Таблица 4 Результаты дополнительного испытания "авиационного топлива" для примера 1 Характеристика Способ Единицы Результат Стабильность (термическая)       Контрольная точка JFTOT D3241 (°С) 380 или выше Температура испытания (°С)   Оценка Результат 340   <2 или 2 удовлетворительно 350   <2 или 2 удовлетворительно 360   1 удовлетворительно 380   <2 удовлетворительно

Из приведенных выше примеров видно, что керосиновое базовое топливо согласно изобретению обладает хорошей характеристикой термической стабильности наряду с другими свойствами, такими как низкая плотность и высокое энергосодержание.

Настоящее изобретение относится к керосиновому базовому топливу. Керосиновое базовое топливо имеет температуру начала кипения в диапазоне от 130 до 160°С и температуру конца кипения в диапазоне от 250 до 300°С, определяемые по стандарту ASTM, метод D86, и содержащее меньше чем 15 масс.% ароматических соединений, и по меньшей мере, 80 масс.% алифатических углеводородов, из которых, по меньшей мере, 20 об.% представляют собой н-парафины и по меньшей мере, 25 об.% представляют собой циклопарафины, содержание которых определено по стандарту ASTM, метод D2425, причем керосиновое базовое топливо произведено из керогена битуминозного сланца путем получения из пиролизного продукта превращения керогена на месте залегания и имеет температуру затвердевания меньше -40°С, определенную по стандарту ASTM, метод D2386. Кроме того, изобретение относится к применению этого базового топлива в композициях реактивного топлива, а также к применению в качестве компонента смешения в композиции реактивного топлива. Заявлен также способ эксплуатации ряда двигателей. Технический результат - топливо имеет хорошую термическую стабильность, низкую плотность, высокое энергосбережение. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 табл. 3 пр.

1. Керосиновое базовое топливо, имеющее температуру начала кипения в диапазоне от 130 до 160°С и температуру конца кипения в диапазоне от 250 до 300°С, определяемые по стандарту ASTM, метод D86, и содержащее меньше чем 15 мас.% ароматических соединений, и, по меньшей мере, 80 мас.% алифатических углеводородов, из которых, по меньшей мере, 20 об.% представляют собой н-парафины и, по меньшей мере, 25 об.% представляют собой циклопарафины, содержание которых определено по стандарту ASTM, метод D2425, причем керосиновое базовое топливо произведено из керогена битуминозного сланца путем получения из пиролизного продукта превращения керогена на месте залегания и имеет температуру затвердевания меньше -40°С, определенную по стандарту ASTM, метод D2386.

2. Керосиновое базовое топливо по п.1, в котором ароматические соединения включают в себя моноароматические соединения и диароматические соединения, причем отношение моноароматических соединений к диароматическим соединениям превышает 9,0, что определяется по стандарту ASTM, метод D6379.

3. Керосиновое базовое топливо по п.1, в котором более 50% ароматических соединений представляют собой нафтено-ароматические соединения.

4. Керосиновое базовое топливо по п.1, имеющее плотность от 775 до 801 кг/м³ при 15°С, определяемую по стандарту ASTM, метод D4502.

5. Керосиновое базовое топливо по п.1, имеющее чистую теплоту сгорания более 43,0 МДж/кг, что определяется по стандарту ASTM, метод D4809.

6. Керосиновое базовое топливо по п.1, содержащее меньше чем 2 мас.% олефинов, что определяется по стандарту ASTM, метод D1319.

7. Керосиновое базовое топливо по п.1, имеющее высоту некоптящего пламени выше 25 мм, определенную по стандарту ASTM, метод D1322, и температуру вспышки выше 40°С, определенную по стандарту ASTM, метод D93.

8. Керосиновое базовое топливо по п.1, содержащее до 10 млн^-1 серы и до 10 млн^-1 азота.

9. Керосиновое базовое топливо по п.2, в котором более 50% ароматических соединений представляют собой нафтено-ароматические соединения.

10. Керосиновое базовое топливо по п.2, имеющее плотность от 775 до 801 кг/м³ при 15°С, определяемую по стандарту ASTM, метод D4502.

11. Керосиновое базовое топливо по п.3, содержащее меньше чем 2 мас.% олефинов, что определяется по стандарту ASTM, метод D1319.

12. Керосиновое базовое топливо по п.4, имеющее чистую теплоту сгорания более 43,0 МДж/кг, что определяется по стандарту ASTM, метод D4809.

13. Керосиновое базовое топливо по п.5, имеющее высоту некоптящего пламени выше 25 мм, определенную по стандарту ASTM, метод D1322, и температуру вспышки выше 40°С, определенную по стандарту ASTM, метод D93.

14. Композиция реактивного топлива, содержащая от 0,1 до 99,9 об.% керосинового базового топлива по любому из пп.1-13 и дополнительно, по меньшей мере, одну присадку.

15. Применение керосинового базового топлива по любому из пп.1-13 для повышения термической стабильности композиции реактивного топлива.

16. Применение керосинового базового топлива по любому из пп.1-13 в качестве компонента смешения в композиции реактивного топлива.

17. Способ эксплуатации реактивного двигателя или двигателя с воспламенением от сжатия (дизель) и/или летательного аппарата, который приводится в действие одним или несколькими указанными двигателями, заключающийся во введении в указанный двигатель топливной композиции, содержащей керосиновое базовое топливо по любому из пп.1-13.