新型单相水性烃基燃料及其制备方法以及此方法中所使用的组合物的制作方法

专利名称：：新型单相水性烃基燃料及其制备方法以及此方法中所使用的组合物的制作方法新型单相水性烃基燃料及其制备方法以及此方法中所使用的组合物相关申请的交叉引用本发明要求于2006年12月20日提交的第11/642,402号美国临时申请的权益。4^>开的领域本发明公开内容一般涉及烃基燃料的领域。更详细地，本发明公开内容涉及具有改善的性能、加工和^藏特性的单相水性烃基燃料、用于制备这种烃基燃料的方法、此方法中所形成的中间体及此方法中所使用的组分。背景一些现有技术方法提供了经处理的烃基燃料(treatedhydrocarbon-basedfuel)。这些方法中很多利用了微乳技术来制备经处理的燃料。这些微乳是两相系统，并且有许多缺点。由于环境因素(诸如但不限于温度)的变化，微乳在贮藏过程中随着时间的过去通常经历相分离。一旦相分离发生，微乳燃料要么不能使用，要么遭受显著的性能特性退化。微乳燃料在燃料组合物中包含显著量的可检测的水，这促成该燃料在贮藏过程中的不稳定性。此外，在没有相分离时，微乳燃料通常具有诸如BTU含量减少和闪点降低的缺点，两种缺点都影响微乳燃料的性能。现有技术中所述的很多微乳系统利用所添加的醇来改善微乳的形成。醇的使用可增加微乳燃料对于被燃料组分中的少量水或者由大气凝结引入的少量水所诱导的相变的每文感性，尤其当醇的浓度高于5%时。因此，本领域缺少具有改善的性能、加工和贮藏特性的经调节的烃基燃料(conditionedhydrocarbon-basedfijel)。本公开内容提供了这种烃基燃料。有意义的是，制备所公开的经调节的烃基燃料而不利用添加的醇组分且不含可检测的游离水含量。而且，仅利用包括氢、碳、氧和氮的有机组分还制备了半固体活化剂(semi-solidactivator)。而且，本公开内容提供了用于制备这种燃料的方法、此方法中所形成的中间体及此方法中所使用的组分。迄今为止，本领域中尚未意识到这些改进。附图简述图1显示了用相差显微术拍摄的放大倍数为ioox的、如本文公开的所制备的半固体活化剂的一个实施方案的照片。图2显示了用相差显微术拍摄的放大倍数为200X的、如本文公开的所制备的半固体活化剂的一个实施方案的照片。图3显示了如本文所述的配制后一个月的半固体活化剂的一个实施方案的照片。详述本公开内容描述了具有改善的性能、加工和贮藏特性的单相水性烃基燃料、用于制备这种烃基燃料的方法、在此方法过程中所形成的中间体及此方法中所使用的组分。新型半固体活化剂用于调节(condition)烃基燃料并且赋予了改善的燃料性质。如通过经调节的烃基燃料的超过120个实施方案的实验室试验所测量的，在经调节的烃基燃料中未检测出游离水。经调节的烃基燃料提供了BTU含量的增加以及硫含量的减少和芳族化合物含量的减少。经调节的烃基燃料比未经调节的烃基燃料燃烧得更完全，与未经调节的烃基燃料相比具有更高的功率输出，以及与未经调节的烃基燃料相比具有减少的排放。在经调节的烃基燃料的几种实施方案的试验过程中进行的排放的测量显示了较低的一氧化碳水平、减少的排放颗粒和其他排放特性的减少，这表明了与在同样的试验条件下试验的未调节的烃基燃料相比，经调节的烂基燃料经历了更完全的燃烧。因此，经调节的9烃基燃料在使用过程中提供了减少的颗粒污染物。本公开内容还描述了制备具有改善的性能、加工和贮藏特性的烃基燃料的方法。在一个实施方案中，经调节的烃基燃料通过使所述燃料受到半固体活化剂的作用并培育半固体活化剂和所述燃料而制备。培育时间可根据所使用的烃基燃料的类型、半固体活化剂的组成和/或其他变量而变化。本公开内容进一步描述了半固体活化剂，以及用于制备和再循环该半固体活化剂的方法。本公开内容进一步描述了在这些方法期间所制备的某些中间体。这些组分中的每一种在下面更详细地描述。烃基燃料本公开内容提供了一种具有改善的性能、加工和/或贮藏条件的改进的单相烃基燃料。改进的烃基燃料通过用新型半固体活化剂(下面所描述的)处理商业上可得的烃基燃料(本文称为"未改性烃基燃料，，)而制备。经处理的烃基燃料在很多方面中基本上等同于未改性烃基燃料。在一个实施方案中，#2柴油(未改性烃基燃料；命名为D)通过用如本文所述的半固体活化剂的处理1或处理2(命名为第1和第2)来处理。然后对经调节的#2柴油进行许多在本领域中常用的试验。结果在表l中列出。此外，也对未改性烃基燃料(命名为D)、使用Schon(美国专利第5,004,479号)中所述的方法制备成微乳的#2柴油(命名为ME)和用本文所述的半固体活化剂处理的ME燃料(命名为T-ME)进行相同的试验。用本公开内容的半固体活化剂处理的#2柴油(第1和第2)和用半固体活化剂处理的ME燃料(命名为T-ME)如下所述制备。表1中所述的试验根据如下所述的ASTM方法(所述方法中的每一种由此通过引用并入)进行ASTMD86,石油产品的蒸馏试-险ASTMD92,克利夫兰开杯法闪点和燃点试-验ASTMD93,(或ASTME134)彭斯克-马丁密闭式试验器的闪点试验ASTMD97，石油的倾点ASTMD130,石油产品的铜腐蚀ASTMD287,原油和石油产品的API比重试-验(比重计法)ASTMD445，40。C和IO(TC下的运动粘度试验ASTMD482，石油产品的灰分ASTMD976,馏分燃料的计算十六烷指数ASTMD2155,液体石油产品的自燃温度试验ASTMD2500，石油的浊点FIA-GC，石蜡、烯烃、芳族化合物用于水容量试验的ASTM方法包括(或者包括等效方法)ASTMD1796-68,通过离心测试原油和燃冲牛油中的水和沉淀ASTMD95-709,通过蒸馏测试石油产品和沥青材并+中的水ASTMD1744-64,通过卡尔.费歇尔试剂测试液体石油产品中的水在选择表l中所试验的燃料样品之前，研究未改性烃基燃料(D)、经调节的烃基燃料(第1、第2和T-ME)和微乳燃料(ME)的热稳定性的另外试验根据以下ASTM方法来进行ASTMD1015-74和1016-74，烃的冰点试验(经改性用于柴油乳剂)ASTMD1479-64,可溶性切削油的乳剂稳定性试验(经改性用于柴油乳剂)和/或处理2产生的经调节的烃基燃料(第1和第2)相比时，闪点(如通过ASTMD92和93测量)、铜片腐蚀(ASTD130)、API比重(ASTMD287)、粘度(在40。C和IO(TC测量)(ASTMD445)、水含量(如通过离心分离测量)(ASTMD1796-68)、卡尔'费歇尔分析(ASTMD1744-64)和蒸馏百分比(ASTMD482)、灰分含量(ASTMD482)、浊点(ASTMD2500)、自燃温度(ASTMD2125)、石蜡含量(FIA-GC)和萘含量与未改性2号柴油燃料(D)没有显著不同。当与由Schon方法所制备的微乳燃料(ME)相比时，燃料特性显著不同于在未改性2号柴油燃料(D)和经调节的烃基燃料(第1和第2)中测量的那些特性。除与经调节的烃基燃料(第1和第2)相比微乳燃料(ME)的水含量更高之外，微乳和改性烃基燃料之间的其他显著差异包括以下(i)经调节的燃料(第1和第2)的分馏初沸点类似于未改性烃基燃料(D)的分镏初沸点，而微乳燃料(ME)的分馏初沸点在水(包括存在于微乳中的水的分离的4效相)的该温度发生；(ii)微乳燃料(ME)的BTU含量显著少于未改性烃基燃料(D)、经调节的烃基燃料(第1和第2)和经处理的微乳燃料(T-ME);(iii)微乳燃料(ME)的粘度显著高于经调节的烃基燃料(第1和第2)的粘度，后者的粘度与未改性烃基燃料(D)的粘度没有显著不同；(iv)经调节的烃基燃料(第1和第2)的浊点与未改性烃基燃料(D)的浊点相同，然而微乳燃料(ME)的浊点明显更高。这些差异部分解释了当使用现有技术的微乳燃料时遇到的贮藏和稳定性问题，且表明经调节的烃基燃料、用于制备这些燃料的方法及如在现有说明书中所述的在这些方法中使用的组分的新颖性。经调节的烃基燃料不是微乳，尽管所述的方法可用于改善微乳燃料的燃料特性及它们性能。经调节的烃基燃料的特征在于燃料中支持燃烧的更易于利用的氧组分，而不加入不希望的燃料氧化物质(oxygenate)诸如醇、曱基3又丁基醚或有机金属盐。特别地，在经调节的烃基燃料(第l和第2)中，未检测到比在未改性烃基燃料(D)中所发现的水平更大水平的水。明显地，如由Schon的方法制备的未处理的微乳燃料(表1中的ME)包含显著量的水(比由卡尔'费歇尔分析所测量的未改性烃基燃料(D)大396.9%)，这如在本公开内容中所述的用半固体活化剂处理后(T-ME)减少了16.8%。经调节的微乳燃料(T-ME)中水的水平(如由卡尔.费歇尔分析测量)仍显著高于未改性烃基燃料(D)和经调节的烃基燃料(第1和第2)。如上所述，增加的水含量与燃料使用和贮藏中的很多缺点相关。此外，尽管用本公开内容的半固体活化剂处理的经调节的烃基燃料(第1和第2)的闪点具有基本上类似于未改性烃基燃料(D)的闪点，但是微乳燃料制剂(ME)的闪点远远低于可接受的限度。本公开内容提供了消除这些缺点的经调节的烃基燃料。此外，经调节的烃基燃料显示了改善的性能特性。如表1中所示，经调节的烃基燃料(第1和第2)的BTU含量在用如本公开内容中所述的半固体活化剂处理后增加。相反，与未改性烃基燃料(D)相比，微乳燃料(ME)显示出BTU产量减少17.5%。用本公开内容的半固体活化剂处理微乳燃料(ME)使BTU含量略微增力口(虽然到低于在未改性烃基燃料(D)中的水平)。经调节的烃基燃料(第1和第2)的硫含量和芳族化合物含量减少，而倾点和十六烷指数增加。而且，可无限期地贮藏经调节的烃基燃料，而不存在现有技术中已知的与基于微乳的燃料有关的问题。因此，经调节的烃基燃料可用与未改性烃基燃料相同的方法来处理。任何烃基燃料可与本公开内容一起使用。这包括可再生燃料和不可再生燃料两者。用于本公开内容的适合的烃燃料包括但不限于柴油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、液压燃料(hydraulicfUel)、废油(诸如但不限于废机油)、来自烃精制工艺的废产物、花生油、豆油、其他植物油(诸如但不限于椰子油、芝麻籽油及类似植物油)。而且，烃基燃料可以是由本领域已知的方法制备的微乳燃料。在本公开内容的一个实施方案中，烃基燃料是柴油。尽管本公开内容不限于柴油，但是本公开内容中的实施例利用柴油以使得本公开内容的教导可^^皮清楚地理解。制备方法如上所述，本公开内容还提供了制备所述新型烃基燃料的方法。在一个实施方案中，该方法涉及将未改性烃基燃料暴露于半固体活化剂组合物、将水添加至所产生的混合物并培育混合物一段时间以便调节烃基燃料。如果需要的话，可在添加水后将羧酸组分加至混合物，并混合所得的溶液。在调节反应结束后，然后可通过本领域已知的方法去除半固体活化剂。如果需要的话，可重新配制(reformulate)半固体活化剂供另外使用，或者将其简单地弃去。有意义的是，在制备经调节的烃基燃料后可将半固体活化剂再循环，这相比于仅使用一次后就简单地弃去半固体活化剂可导致生产成本节省的显著可能性。在一个实施方案中，制备经调节的烃基燃料的方法可包括以下步骤。提供以下步骤仅用于示例性目的，并且应理解，可增加另外步骤并且可改变步骤的顺序和/或计时。此实施例中的制备步骤是在室温、在标准大气压下进行的。而且，下述方法被优化以便与柴油一起使用。如果需要的话，可对下述方法作出变更用于其他类型的燃料。在第一步骤中，将半固体活化剂(如本文所述制备)加至未改性烃基燃料。在一个实施方案中，以基于未改性烃基燃料的总重的10-50。/。(w/w)的比率加入半固体活化剂。一旦将半固体活化剂加至未改性烃基燃料，就将一定量的水加至混合物。可以以基于混合物的总重的0-50。/。(w/w)的比率加入水。进一步混合所得的制剂。只要混合条件足以混合该制剂的组分，就可使用多种混合条件。如果需要的话，可加入羧酸组分(如下文定义)。可在一个步骤中加入羧酸组分或以小的增量在一段时间内加入羧酸组分。在一个实施方案中，以基于半固体活化剂/烃基燃料混合物的总重的2.5-15。/。(w/w)的比率加入羧酸组分。可使用包含羧酸官能度的任何化学部分；然而，在一个实施方案中油酸被用作羧酸组分。如对本领域普通技术人员来说是明显的，该方法可以分批模式或以连续才莫式进4亍。例如，当4吏用连续流工艺(continuousflowprocess)时，在适当点通过混合步骤控制并监控未改性烃燃料、半固体活化剂、任选的羧酸滴定组分和任选的水的流速和量。一旦已经如本文所述制备了经调节的烃基燃料，则去除已用于调节烃基燃料的半固体活化剂。尽管可使用在本领域中已知的任何去除方法，但是在一个实施方案中，通过过滤去除半固体活化剂。选择去除工艺是为了不使半固体活化剂离解。在从经调节的烃基燃料去除后，半固体活化剂可以如本文所述重新配制并用于随后的反应以调节未改性烃基燃料。用于处理和调节烃基燃料的方法可进行一次或多于一次。如在表l中所示，当同批烃基燃料多次经受处理和调节反应时，可进一步增强燃料的某些性质。半固体活化剂的重新配制需要比最初配制半固体活化剂所需的少的能量和材料。重新配制在本说明书中的其他地方描述。重要的是，无论它必须被重新配制多少次，尚未观察到在重新配制半固体活化剂中有降解或其他困难。由此可见，半固体活化剂重新配制得越多，工艺变得越可负担，并且所制备的经调节的烃基燃料的值越大。半固体活化剂半固体活化剂包括烃基燃料、羧酸组分、胺组分和水。如在本说明书中所用，羧酸组分包括含有-COOH官能度(包括羧化物官能度)的任何分子，并且胺组分包括含有胺官能度(即氨水、NH3或其中一个或多个氢原子已被烃基团取代的NH3基团)的任何分子。在一个实施方案中羧酸组分为油酸并且在一个实施方案中胺组分为氨水。然而，可使用含有羧酸官能度或胺官能度的任何成分或化学部分，这落在本公开内容的范围内。在一个实施方案中，半固体活化剂缺少醇组分并且包括(i)至少35%重量的未改性烃基燃料；(ii)约0.5%重量至约20%重量的羧酸组分；(iii)约0.5%至20%重量的水；和(iv)至少0.5%重量至25%重量的胺组分。在半固体活化剂的配制方法的一个实施方案中，使用如下。在此方法中，油酸被用作羧酸组分并且胺组分为氨水。在此实例中，使用具有0.8134g/ml的密度的柴油。正如上述的调节反应，在室温和大气压下进行工艺，尽管可使用替代温度和压力。下述的工艺是规;漠可变的并且可一皮修改用于工业用途。将500m1(406.7克)烃基燃料加至适宜的容器中。向烃基燃料加入33.5m1(32.5克)油酸。以30-180转/分的速度将混合物混合15秒。将26.7ml水加至烃基燃料/油酸混合物并以30-180转/分的速度再将组分混合另外的15秒。混合后，将47.3ml氨水(按水的重量计为18%)力。至混合物并以60-240转/分的速度再将组分混合15秒。将另外47.3ml相同的氨水溶液加至混合物并以180-800转/分的速度将组分混合30秒。然后通过目测;险查检验制剂的一致性(consistency)。用柴油、油酸和氨水制备的半固体活化剂通常包括具有范围为0.5mm至1.5mm的尺寸的球形胶体。半固体活化剂的其他特性在关于这种制剂的化学的部分中描述。尽管在所公开的实例中已将油酸描述为羧酸组分，但是如果需要的话，可使用具有羧酸官能度的其他成分或化学部分。可使用的其他适合的羧酸组分包括但不限于其他脂肪酸和苯曱酸，所述其他脂肪酸诸如但不限于硬脂酸和亚油酸。当使用除油酸之外的其他羧酸时，申请人还未经历过经调节的烃基燃料的特性的显著变化。尽管在所公开的实例中已将氨7JC描述成胺组分，但是如上所述如果需要的话，可使用具有胺官能度的其他成分或化学部分。可使用的其他适宜的胺组分包括但不限于无水氨。半固体活化剂的组分的量可在如下所述的某些特定的范围内变化。可在羧酸对烃基燃料为0.67:1至0.83:l(w/w)的范围添加羧酸组分。在一个实施方案中，以羧酸对烃基燃料为0.80:l(w/w)的比率添加羧酸。可在胺组分对烃基燃料为0.075:1至0.125:l(w/w)的范围内添加胺组分。在一个实施方案中，以胺组分对烃基燃津+为0.010:1(w/w)的比率添加胺组分。可在水对烃基燃料为0.050:1至0.80:l(w/w)的范围内添加水。在一个实施方案中，以水对烃基燃料为0.066:l(w/w)的比率添加水。如下所述，如果需要的话，可改变半固体活化剂的组分的添加次序。如果需要的话，可将羧酸组分加至烃基燃料。没有注意到对于半固体活化剂的形成的不良影响。此外，如果需要的话，可在添加其他组分之前将水加至烃基燃料，尽管水趋于分凝(segregate)到烃基燃料的底部。此外，添加少量的烃基燃料、羧酸、水和氨(以那种次序)然后随机添加更少量的上述组分直至达到所需比率，这也产生功能性半固体活化剂。在一个实施方案中，将组分制成预混合料并且一起添加预混合料。这种方法简化了半固体活化剂的配制工艺。在一个实施方案中，以适宜的比例添加烃基燃料和羧酸组分，以形成第一预混合料，并且以适宜的比例添加水和氨组分，以形成第二预混合料。以作为混合速度的函数的可控的速率，可通过滴定将第二预混合料加至第一预混合料，或者可成批地添加第二预混合料。半固体活化剂在宽范围的温度和贮藏条件下是稳定的。某些半固体活化剂制剂在超过1年的贮藏过程中一直是稳定的，而没有活性的丧失或者外观的显著变化。图1-3显示了如本文公开的所制备的半固体活化剂的代表。图l显示了用相差显微术拍摄的放大倍数为100X的半固体活化剂的照片。半固体活化剂的粒状结构是明显的，单个颗粒的尺寸为约为2-5微米。图2显示了在200X放大倍数下的半固体活化剂的类似视图。图3显示了如本文所述的配制后一个月的半固体活化剂的照片。在顶层上观察到的过量液体是用于配制工艺的柴油。重新配制半固体活化剂如上所述，在调节反应过程中，将半固体活化剂任选地与一定量的水加至烃基燃料。尽管不限于具体的作用机理，但在最后步骤添加的水或包括在半固体活化剂中的水可使半固体活化剂混合物对一种或多种羧酸组分质子化，因此使与羧酸组分相关的偶极共振去稳定。由于这种工艺，氧可从半固体活化剂释出以结合入径基燃料。具体地，当羧酸组分溶解于烃基燃料中，它变得与胺组分和水缔合(associate),其中正电荷(邻近双键碳的H30+,即水合氢离子)分布在两个氧原子之间或在氧原子与铵离子之间。这种相互作用通过偶极结构的共振使羧酸水合氢离子和铵离子稳定。当结构被稳定时，极性基团向包含半固体活化剂的颗粒的中心内部对准并且非极性基团向未改性烃基燃料对准，以进一步与未改性烃基燃料相互作用。这种机理可解释经调节的烃基燃料的BTU含量的增加和/或烃基燃料的正常BTU含量的保持(retention)。半固体活化剂和改性烃基燃料的潜在化学机理的讨论以下讨论提出了制备所论述的改性烃基燃料的潜在机理。以下讨论实质上是示例性的，并且不应该被认为排除其他潜在机理。在一个实施方案中，当烃基燃料被半固体活化剂调节时，所得的经调节的烃基燃料显示体积增加以及氧含量与氢含量的增加(由增加的BTU含量所显示)。在以下讨论的一个具体示例性实施方案中，形成了水合氢离子。所述水合氢离子与烃基燃料中的适宜的官能团反应以最终形成所述官能团的醇衍生物。在一个实施方案中，所述官能团可以是但不限于，碳-碳双键(即烯基)或碳-碳三键(即炔基)。烯基或烷基可存在于烃基燃料的烃链中或存在于与烃基燃料的烃链締合的基团中。与烃基燃料的烃链締合的这些基团包括但不限于环烃和芳基，包括环烃和芳基的侧链。通过締合，这意味着与烃链键合。单个烃链可包含一个或多于一个这种官能团，和/或可包含这些官能团以各种比率的组合。如本文所用，烯基包括双烯、三烯和多烯，并且炔基包括类似的实施方案。总的结果是氧含量(通过醇中的氧)的增加和经调节的烃基燃料的体积的增加(通过水分子的结合，虽然经调节的烃基燃料中可检测的水含量没有增加)。由于在调节步骤过程中将水合氢离子结合到烃基燃料中，烃基燃料的体积在处理过程中增加，使得经调节的烃基燃料具有比未改性烃基燃料更大的体积。体积增加的量可随在上述的调节工艺过程中添加的水的量而变化。添加的水越多，膨胀将越大。在许多实施方案中，体积增加为至少约1%、至少约2.5%、至少约5%、至少约10%、至少约20%、至少约30%或至少约40%。体积增加的总量可以根据可用于与未改性烃基燃料中的水合氢离子相互作用的官能团的可用性和/或所产生的水合氢离子的量而变化。以下实例提供了在经调节的烃基燃料中所观察到的体积增加的说明，并且说明了这种体积增加的重要性。在以下实例中，假定10%的体积增加。在此实例中，1加仑未改性烃基燃料用本文所述的半固体活化剂处理；1加仑相同的未改性烃基燃料留着不处理。在用半固体活化剂处理未改性烃基燃料后，经调节的烃基燃料的体积已增加了10%,总体积为l.l加仑。如本文所述，经调节的烃基燃料具有增加的BTU含量并且可被燃烧，伴随颗粒污染物的减少。额外的0.1加仑经调节的烃基燃料表示由于本文所述的处理方法而可用的额外能量。相比之下，用现有技术的微乳工艺处理的未改性烃基燃料也显示了体积增加。然而，如本文所述，相比于用微乳处理之前的未改性烃基燃料，微乳燃料实际上具有减少的BTU含量(BTU含量的减少与添加到燃料中的水的量大致成比例)。因此，可利用来使用的能量并没有增加(事实上可能存在净能量损耗)。然而，用本文所述的方法，将导致体积增加的结合水结合到烃基燃料的烃链结构中。因此，氧对于燃烧和增加的能量(BTU)输出是有用的。由于经调节的烃基燃料的增加的氧含量和氪含量，所以相比于未改性烃基燃料，需要更少的外部空气(即氧)用于经调节的烃基燃料的更完全燃烧。此外，由于更少的空气用于燃烧过程，所以产生更少的颗粒污染物(其部分地由空气中的氮化合物与烃基燃料中的烃链之间的反应产生)。因此，本文所述的经调节的烃基燃料显示了更高的BTU含量、由于处理的增加的体积、增加的氩含量和可用氧含量，这导致经调节的烃基燃料中烃组分的更完全燃烧、更少的颗粒污染物和每加仑如本文所述产生的经调节的烃基燃料的更大的值。半固体活化剂的形成的化学及其对烃基燃料的作用可能与增加官能团的碳的亲电性的基本部位杂原子(basicsiteheteroatom)的质子化有关。增加碳基团(carbongroup)的亲电子特性可使水能够与官能团的碳反应以形成半固体活化剂或烃基燃料中的额外的羧酸、半固体活化剂或烃基燃料中的水合氲离子、和/或烃基燃料中的长链醇。此外，可增加帮助随后燃烧工艺的氧的可用性。如上所述，包含易于反应的碳的官能团可包括碳原子之间的双键或三《建。补充的反应(complementaryreaction)涉及水性4妄离子NH+4和水，其可作为酸和碱，其中铵离子将其额外的质子给予氬氧离子OH,以形成较弱的碱NH3和较弱的酸H20。因此，在羧酸的存在下，水可倾向于形成水合氢离子+&0，并且羧酸可倾向于形成羧酸盐离子。羧酸盐离子倾向于是极性的，以便可倾向于从非极性烃燃料中分离，而水合氢离子是较低极性的或甚至是非极性的，因此这些将倾向于与非极性烃燃料反应和混合，并可倾向于与烃基燃料的烃链中的官能团或烃基燃料的烃链締合的官能团反应。这种机理将解释半固体活化剂的重新配制关系，并且还可解释在处理节，在半固体活化剂的存在下，水合氢离子将倾向于与烃形成稳定的键。羧酸与胺形成可能是亲水的并可倾向于与水形成締合的极化官能团。当水存在时，除其他官能团之外，反应还产生碳鐵离子、铵离子和水合氢离子。在活化剂中，极性离子基团倾向于远离非极性基团，形成小球或微粒样结构，所述结构在内部具有离子基团、在外部表面上具有高表面积，所述外部表面包含非极性基团且与燃料相接触。此处水合氢离子是特别感兴趣的，因为它比其他离子官能团的极性小且可与质子接受体反应，所述质子接受体诸如但不限于烃基燃料中的上述官能团(即烯烃、炔烃等)，如在下述实例中说明(选自JohnR.Holum的OrganicChemistry:ABriefCourse(有机化学简明教程)的第3章)。为了说明性目的，这是以分步方法提出的。步骤l.催化剂(半固体活化剂)将质子给予官能团，所述官能团在此以烯烃来说明；烯烃与水合氢离子(其是形成有机阳离子即碳鑰离子的催化剂)反应，并且-CH2得到质子(H+)并成为-CH3+，如下R-Ch<CH2R-CHCH3+HH步骤2.水分子上电子密度高的部位被吸引到碳鐵离子，形成质子化形式的醇H力^T"^R-CHCH3步骤3.质子转移至水分子(其从独立源加入)，并使水合氢离子催化剂恢复<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>步骤4.去除半固体活化剂，并且燃料已被如下调节<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>用半固体活化剂。。(》和水处理I<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>具有OH和H的改性烃燃料<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>具有双键的未改性烃燃料燃料中烯烃至醇的转化可以是很多可能存在的反应(即生成燃料中的另外羧酸以及其他氧合烃形式的反应的可能性)中的一种。水合氢离子的其他来源也是可能的。现有技术知晓形成水合氢离子的方法。例如，水合氢离子可因酸在水的存在下反应而形成，或者可因烃基燃料的烃链上可利用的有用的H离子而形成。这类反应的益处与将短链醇诸如曱醇、乙醇或异丙醇等添加至燃料中相反，所述益处是本文所述的反应产生更长链的醇，其长度与包含有与水合氢离子反应的官能团的烃链成比例。短醇添加剂在燃料中不可溶，而在水中可溶性较高。更长的醇类在所述燃料中可溶性较高，而在水中可溶性较低，并且在半固体活化剂中比在所述燃料中可溶性低。当将半固体活化剂加至烃基燃料如柴油中，并将过量水加至混合物中时，过量的水合氢离子到达烯烃的双键/三键，并形成醇。水合氢离子催化剂可继续与燃料中的烯烃/炔烃(或其他适宜的官能团)反应，直到过量的水被吸收，并且在某种程度上，水合氢离子总体被耗尽。在那时，水已通过形成更长链的醇来使燃料氧合。在经调节的烃基燃料中以勻相方式制备的更长链的醇的重要性是多方面的。用更长链的醇不太可能发生与添加剂短链醇有关的腐蚀问题。粘度变化不存在。因此，可在用于泵送现有燃料的现有管道中长距离泵送这种燃料，而没有以任何方式更改管道的费用。由于用活化剂处理而在燃料中形成的更长链的醇和其他功能性氧合基团的更多非极性性质，燃料的氧合作用比用氧化物质更稳定。氧化物质在燃料中完全混溶，因为它们在化学上比添加剂更类似于初始燃料。表l一五种柴油的燃料分析<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>权利要求1.一种经调节的单相烃基燃料，其通过用半固体活化剂和水培育未改性烃基燃料而制备，所述经调节的单相烃基燃料具有小于或等于所述未改性烃基燃料的水含量的用卡尔·费歇尔分析可检测的水含量，且所述半固体活化剂缺少醇组分并包括(i)至少35％重量的所述未改性烃基燃料；(ii)约0.5％重量至约20％重量的羧酸组分；(iii)约0.5％重量至20％重量的水；和(iv)至少0.5％重量至25％重量的胺组分。2.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述经调节的烃基燃料具有用卡尔费歇尔分析可检测的水含量，所述水含量比所述未改性烃基燃料的水含量小1%至10%。3.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述烃基燃料选自由柴油、生物柴油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、废油、植物油、水烃基燃料微乳组成的组。4.根据权利要求3所述的经调节的烃基燃料，其中所述废油为液压油、废马达油、精制工艺的油副产物或前述的组合。5.根据权利要求3所述的经调节的烃基燃料，其中所述植物油为花生油、豆油、椰子油、芝麻籽油或前述的组合。6.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述烃基燃料为水-烃基微乳燃料且所述水-烃基微乳燃料显示用所述半固体活化剂处理后的选自由下述组成的组的至少一种特征(i)具有用卡尔.费歇尔分析可检测的水含量，所述水含量小于或等于用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料的水含量，(ii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的稳定性，(iii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的体积，(iv)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的BTU含量，(v)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的十六烷指数含量，(vi)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的倾点，(Vii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基^f敖乳燃料相比减少的疏含量，(Viii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比减少的芳族化合物含量；(ix)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的氧含量；(x)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比增加的氢含量；(xi)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比减少的燃烧时颗粒污染物的排放，和(xii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述水-烃基微乳燃料相比减少的燃烧时非颗粒污染物的排放。7.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述烃基燃料为柴至少一种特征(i)具有用卡尔.费歇尔分析可检测的水含量，所述水含量小于或等于用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油的水含量，(ii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的稳定性，(iii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的体积，(iv)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的BTU含量，(v)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的十六烷指数含量，(vi)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的倾点，(vii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比减少的硫含量，(viii)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比减少的芳族化合物含量；(ix)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的氧含量；(x)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比增加的氢含量；(xi)与用所述半固体活化剂处理之前的所述柴油相比减少的燃烧时颗粒污染物的排放，和(xii)与用所述半8.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述经调节的烃基燃料显示改善的性能特征。9.根据权利要求8所述的经调节的烃基燃料，其中所述性能特征选自由改善的燃料效率、增加的体积、增加的BTU含量、减少的颗粒污染物的排放和减少的非颗粒污染物的排放组成的组。10.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述经调节的烃基燃料具有与所述未改性烃基燃料基本上相同的水不混溶性。11.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述羧酸组分为脂肪酸。12.根据权利要求11所述的经调节的烃基燃料，其中所述脂肪酸为油酸、^J旨酸或亚油酸。13.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述羧酸组分为苯曱酸。14.根据权利要求1所述的经调节的烃基燃料，其中所述胺组分为氨水或无水氨。15.—种用于调节烃基燃料的半固体活化剂，所述半固体活化剂包括(i)至少35%重量的未改性烃基燃料；(ii)约0.5°/。重量至约20%重量的羧酸组分；(iii)约0.5%重量至20%重量的水；和(iv)至少0.5°/。重量至25%重量的胺组分。16.根据权利要求15所述的半固体活化剂，其中所述羧酸组分为脂肪酸。17.根据权利要求16所述的半固体活化剂，其中所述脂肪酸为油酸、石更脂酸或亚油酸。18.根据权利要求15所述的半固体活化剂，其中所述羧酸组分为苯曱酸。19.根据权利要求15所述的半固体活化剂，其中所述胺组分为氨水或无水氨。20.根据权利要求15所述的半固体活化剂，其中所述烃基燃料选自由柴油、生物柴油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、废油、植物油、水烃基燃料微乳组成的组。21.—种组合物，其包括以组合形式的烃基燃料和半固体活化剂，所述半固体活化剂包括(i)至少35%重量的未改性烃基燃料；(ii)约0.5%重量至约20%重量的羧酸组分；(iii)约0.5%重量至20%重量的水；和(iv)至少0.5%重量至25%重量的胺组分。22.根据权利要求21所述的组合物，其中所述羧酸组分为脂肪酸。23.根据权利要求22所述的组合物，其中所述脂肪酸为油酸、硬脂酸或亚油酉交。24.根据权利要求21所述的组合物，其中所述羧酸组分为苯曱酸。25.根据权利要求21所述的组合物，其中所述胺组分为氨水或无水氨。26.根据权利要求21所述的组合物，其中所述烃基燃料选自由柴油、生物柴油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、废油、植物油、水烃基燃料微乳组成的组。27.—种用于制备经调节的烃基燃料的方法，所述方法包括以下步骤a.混合未改性烃基燃料和半固体活化剂组合物，所述半固体活化剂包括(i)至少35%重量的所述未改性烃基燃料；(ii)约0.5%重量至约20%重量的羧酸组分；(iii)约0.5%重量至20%重量的水；和(iv)至少0.5%重量至25%重量的胺组分；b.将水加至步骤(a)的混合物中；c.培育步骤(b)的混合物达一段时间；以及d.在所述培育后去除所述半固体活化剂。28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括在步骤(c)后添加羧酸组分。29.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括在步骤(d)后重新配制所述半固体活化剂组分。30.根据权利要求27所述的方法，其中所述半固体活化剂以基于所述烃基燃料的总重的约10%至50。/c)(w/w)的比率添加，并且所述水以基于半固体活化剂/烃基燃料混合物的总重的约0%至50。/。(w/w)的比率添加。31.根据权利要求28所述的方法，其中所述羧酸组分以基于半固体活化剂/烃基燃料/水混合物的总重的2.5%-15。/。(w/w)的比率添加。32.根据权利要求28所述的方法，其中所述羧酸组分为脂肪酸。33.根据权利要求28所述的方法，其中所述脂肪酸为油酸、硬脂酸或亚油酸。34.根据权利要求28所述的方法，其中所述羧酸组分为苯曱酸。35.根据权利要求27所述的方法，其中所述胺组分为氨水或无水氨。36.根据权利要求27所述的方法，其中所述烃基燃料选自由柴油、生物柴油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、废油、植物油、水烃基燃料微乳组成的组。37.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括在步骤d后添加水组分。38.—种在制备经调节的烃基燃料过程中形成的中间体，所述中间体具有包含在所述烃基燃料中的烃链上的碳鑰离子，所述碳鑰离子产生含有醇部分的改性烃链，所述改性烃链在长度上与所述烃链是成比例的，所述中间体通过所述烃链上的烯烃或炔烃部分与水合氢离子反应而形成。39.根据权利要求38所述的中间体，其中所述经调节的烃燃料通过如下步骤制备a.混合未改性烃基燃料和半固体活化剂组合物，所述半固体活化剂包括(i)至少35%重量的所述未改性烃基燃料；(ii)约0.5%重量至约20%重量的羧酸组分；(iii)约0.5%重量至20%重量的水；和(iv)至少0.5%重量至25%重量的胺组分；b.将水加至步骤(a)的混合物中；c.培育步骤(b)的混合物达一段时间；以及d.在所述培育后去除所述半固体活化剂。40.根据权利要求38所述的中间体，其中所述经调节的烃基燃料选自由柴油、生物柴油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、废油、植物油、水烃基燃料微乳组成的组。41.根据权利要求38所述的中间体，其中所述改性烃链在所述烃基燃料中可溶性较高。42.—种经调节的单相烃基燃料，其通过未改性烃基燃料、半固体活化剂和水之间的反应而制备，所述反应的特征在于产生水合氬离子，所述水合氢离子与所述未改性烃基燃料締合的碳-碳双键或三键起化学反应，以便断裂所述碳-碳双键或三键，从而导致在所述碳-碳双键或三键的部位产生醇基团，其中所述经调节的单相烃基燃料通过如下特征中的至少一种来表征(i)具有与所述未改性烃基燃料相比增加的BTU含量，(ii)具有与所述未改性烃基燃料相比增加的氧含量，(iii)具有与所述未改性烃基燃料相比增加的氢含量，(iv)具有与所述未改性烃基燃料相比体积的增加；(v)具有用卡尔费歇尔分析可^r测的水含量，所述水含量小于或等于所述未改性烃基燃料的水含量；(vi)具有与所述未改性烃基燃料相比减少的燃烧时颗粒污染物的排放，(vii)具有与所述未改性烃基燃料相比减少的燃烧时非颗粒污染物的排放，(ix)具有与所述未改性烃基燃料相比减少的硫含量，和(x)具有与所述未改性烃基燃料相比减少的芳族化合物含量。全文摘要本发明公开内容描述了经调节的单相烃基燃料、用于制备这种燃料的方法和此方法中所使用的组分。所述经调节的烃基燃料是具有改善的性能、加工和贮藏特性的单相水性燃料。还提供了利用半固体活化剂制备经调节的烃基燃料的方法。所得经调节的烃基燃料具有比未改性烃基燃料更大的体积、比未改性烃基燃料的BTU含量更大的BTU含量、比未改性烃基燃料更少的颗粒排放和更少的非颗粒排放、以及比未改性烃基燃料的水含量更少的水含量。文档编号C10L1/10GK101679889SQ200780050808公开日2010年3月24日申请日期2007年12月17日优先权日2006年12月20日发明者A·J·苏拉奇,马修·苏拉奇申请人:朱蒂·库珀;A·J·苏拉奇