用于通过抽提蒸馏分离交通工具的机载燃料的系统和方法与流程

优先权要求

本申请要求于2017年2月28日提交的美国专利申请号15/445,257的优先权，将其整个内容通过引用结合于此。

背景

交通工具如小汽车、卡车、船、全地形车辆等典型地使用内燃发动机用于供能。这些发动机在运行期间消耗燃料如汽油、柴油或其他类型的燃料。燃料可以以自燃特征值(auto-ignitioncharacteristicvalue)如辛烷值或十六烷值为特征。

概述

在一个方面，一种系统包括混合器，所述混合器被配置成将燃料流(燃料流股，fuelstream)与溶剂混合以形成混合流(混合流股，mixedstream)，所述溶剂对于所述燃料流的第二组分比对于所述燃料流的第一组分具有更高的亲和力。所述系统包括第一分离器，所述第一分离器被配置成将所述混合流分离成(i)包含所述燃料流的第一组分的第一燃料级分和和(ii)包含所述燃料流的第二组分的混合级分(基于所述第一燃料级分和所述混合级分的挥发性差异)。所述系统包括第二分离器，所述第二分离器被配置成将所述混合级分分离成包含所述燃料流的第二组分的第二燃料级分和溶剂级分。

实施方案可以具有以下特征中的一个或多个。

所述第一燃料级分与所述第二燃料级分具有不同的自燃特征值。

所述混合器被配置成将所述燃料流与来自所述第二分离器的所述溶剂级分的至少一部分混合。

所述系统包括第一加热器，所述第一加热器被配置成加热所述混合流。所述第一分离器被配置成分离经加热的混合流。所述第一加热器包括换热器，所述换热器被配置成通过与来自所述第一分离器的所述第一燃料级分进行交换来加热所述混合流。

所述系统包括第二加热器，所述第二加热器被配置成加热所述混合级分。所述第二分离器被配置成分离经加热的混合级分。所述第二加热器包括换热器，所述换热器被配置成通过与来自所述第二分离器的所述第二燃料级分进行交换来加热所述混合级分。

所述第一分离器包括闪蒸分离器。

所述第二分离器包括闪蒸罐、膜和吸附单元中的一种或多种。

所述系统包括控制器，所述控制器被配置成基于交通工具的发动机的运行特性来控制所述第一分离器和所述第二分离器中的一个或多个。所述发动机的运行特性包括以下各项中的一种或多种：发动机负荷(engineload)、发动机扭矩和发动机转速(发动机速度，enginespeed)、燃料汽液比(fuelvapor-liquidratio)、燃料气阻指数(fuelvaporlockindex)、燃料驾驶性指数(fueldrivabilityindex)、燃料t90或t95特性、燃料润滑性、燃料粘度以及发动机转速扭矩比(enginespeed-torqueratio)。所述控制器被配置成控制所述第一分离器和所述第二分离器中的一个或多个以向所述发动机提供具有目标自燃特征值的燃料。所述控制器被配置成控制所述第一分离器、所述第二分离或它们两者的温度和压力中的一种或多种。所述系统包括在所述混合器和所述第一分离器之间流体连接的孔口。所述控制器被配置成基于所述发动机的运行特性控制所述孔口以改变所述混合流的体积流率(流量或流速，flowrate)。

所述系统包括：第一燃料箱，所述第一燃料箱与所述第一分离器连接并且被配置成储存所述第一燃料级分；和第二燃料箱，所述第二燃料箱与所述第二分离器连接并且被配置成储存所述第二燃料级分。

在一个方面，一种方法包括：将燃料流与溶剂混合以形成混合流，所述溶剂对于所述燃料流的第二组分比对于所述燃料流的第一组分具有更高的亲和力；将所述混合流分离成(i)包含所述燃料流的第一组分的第一燃料级分和(ii)包含所述燃料流的第二组分的混合级分(基于所述第一燃料级分和所述混合级分的挥发性差异)；以及将所述混合级分分离成包含所述燃料流的第二组分的第二燃料级分和溶剂级分。

实施方案可以具有以下特征中的一个或多个。

所述第一燃料级分与所述第二燃料级分具有不同的自燃特征值。

将燃料流与溶剂混合包括将所述燃料流与所述溶剂级分混合。

所述方法包括在交通工具的运行期间对所述交通工具机载(车载，on-board)的所述混合流进行分离。

所述方法包括加热所述混合流。将所述混合流分离包括将经加热的混合流分离。加热所述混合流包括通过与所述第一燃料级分进行交换来加热所述混合流。

所述方法包括加热所述混合级分。将所述混合级分分离包括将经加热的混合级分分离。加热所述混合级分包括通过与所述第二燃料级分进行交换来加热所述混合级分。

所述方法包括基于交通工具的发动机的运行特性来控制所述混合流和所述混合级分中的一个或多个的分离。所述发动机的运行特性包括以下各项中的一种或多种：发动机负荷、发动机扭矩和发动机转速、燃料汽液比、燃料气阻指数、燃料驾驶性指数、燃料t90或t95特性、燃料润滑性、燃料粘度以及发动机转速扭矩比。控制所述混合流和所述混合级分中的一个或多个的分离包括控制所述分离以向所述发动机提供具有目标自燃特征值的燃料。控制所述混合流和所述混合级分中的一个或多个的分离包括控制所述混合流和所述混合级分中的一个或多个的流率。控制所述混合流和所述混合级分中的一个或多个的分离包括控制所述分离的温度或压力。

所述方法包括将所述第一燃料级分和所述第二燃料级分中的一种或多种储存在交通工具上安置的相应燃料箱中。

所述方法包括向交通工具的发动机提供所述第一燃料级分和所述第二燃料级分中的一种或多种。

所述方法包括将所述第一燃料级分和所述第二燃料级分中的一种或多种储存在分离罐中。

本文描述的机载燃料分离系统可以具有以下优点中的一个或多个。使用所述机载燃料分离系统可以减少燃料消耗、燃料成本和来自交通工具的二氧化碳排放，并且可以通过提供与交通工具发动机的运行特性良好匹配的燃料来增强发动机的效率。例如，实施方式可以基于发动机负荷或运行条件向发动机供应具有特别优化的自燃特征值的燃料。所述机载燃料分离系统可以使交通工具驾驶员可以购买具有低自燃特性的燃料，其典型地比具有高自燃特性的燃料廉价，同时仍然使交通工具可以使用购买燃料以及该燃料的经分离的较高值级分两者。使用所述机载燃料分离系统可以减少对高辛烷燃料的需求，从而促进较低辛烷燃料的生产增加，所述较低辛烷燃料的加工不太复杂并且通常导致较低的温室气体排放。所述机载燃料分离系统能够实现将燃料流分离成多种级分而不需要额外的能量用于分离过程。

附图简述

图1是包括机载燃料分离系统的交通工具的示意图。

图2a和2b是机载燃料分离系统的示意图。

图3是流程图。

图4至6是示出了运行机载燃料分离系统的结果的曲线图。

详述

本文描述了一种燃料分离系统，其可以机载地安装在具有内燃发动机的交通工具，如小汽车、卡车、船或利用发动机产生动力的其他交通工具上。机载燃料分离系统可以基于燃料流的特性如自燃特征值(如研究法辛烷值(ron)或十六烷值)将燃料流分离成两个或更多个个体级分流。为了分离燃料流，将溶剂加入到燃料流中。溶剂对于燃料流的某些组分具有亲和力，并且使那些组分的挥发性相对于燃料流中的其余组分的挥发性改变。然后可以使用抽提蒸馏(萃取精馏，extractivedistillation)过程将这些组分分离成多个燃料级分。然后可以将溶剂从其具有亲和力的燃料级分移除并返回到机载燃料分离系统以重复使用。

参照图1，交通工具系统100包括安装在交通工具102上的机载燃料分离系统108。在图1的实例中，交通工具102显示为汽车；然而，交通工具102可以包括汽车、摩托车、全地形车辆(atv)、航海交通工具(例如，船或其他类型的航海交通工具)或空中交通工具(例如，飞机、超轻型飞机、或无人驾驶飞机或其他类型的空中交通工具)，无论是有人还是无人的。更通常地，如本文中使用的术语“交通工具”是指由烃液态燃料如汽油、石脑油、柴油或其他这样的燃料获得有动力的运动的任何设备。交通工具可以是包括设计成使用具有自燃特征值如在汽油燃料情况下的研究法辛烷值(ron，有时也称为辛烷值)或在柴油燃料情况下的十六烷值的燃料的发动机的任何设备。

交通工具102包括与机载燃料分离系统108流体连接的燃料输入104，由此向分离系统108提供燃料流106，例如，在交通工具102的运行期间。燃料流106中的燃料可以例如是汽油(例如，91ron汽油、95ron汽油或具有其他ron的汽油)、轻直馏石脑油(lsrn)、柴油或其他类型的用于内燃发动机的燃料。在一些实例中，在燃料输入部104和机载燃料分离系统108之间流体连接燃料箱(未示出)，例如，以容纳特定体积的燃料。在一些实例中，燃料流106可以变化地从燃料箱循环(例如，泵送)到机载燃料分离系统108，例如如对于交通工具102的运行合适时。在一些实例中，交通工具102的燃料轨道可以用于燃料流106的循环。

机载燃料分离系统108基于例如燃料流的特定特性将燃料流106分离成两个或更多个的个体级分流。在一些实例中，燃料流106可以被分离成各自具有不同自燃特征值(例如，ron、十六烷值或其他值)的级分。在一些实例中，燃料流106可以被分离成芳烃级分、含氧物级分(oxygenatefraction)或具有其他特性的级分。

机载燃料分离系统可以包括一个或多个分离单元，如闪蒸分离器(例如，闪蒸罐、蒸馏塔、紧凑蒸馏单元或其他类型的蒸馏分离器)，其可以将燃料流106分离成多个级分。在一些实例中，分离单元可以在多种压力、多种温度或这两者下运行，以实现所需的分离特性、分离级分的特定流率、分离级分的特性或其他结果。

在图1的实例中，多个燃料级分导管110、112将机载燃料分离系统108分别流体连接至分级燃料箱114、116。例如，燃料级分导管110可以将机载燃料分离系统108流体连接至分级燃料箱114以储存具有特定自燃特征值的由机载燃料分离系统108输出的燃料级分，而燃料级分导管112可以将机载燃料分离系统108流体连接至分级燃料箱116以储存具有不同自燃特征值的由机载燃料分离系统108输出的另一燃料级分。在一个具体实例中，分级燃料箱114可以储存由机载燃料分离系统108输出的燃料级分，该燃料级分与由机载燃料分离系统108输出且储存在分级燃料箱116中的另一燃料级分相比具有更高的ron或十六烷值。在一些实例中，可以将多于两个的分级燃料箱流体连接至机载燃料分离系统108，这例如取决于机载燃料分离系统108的分离级数。

在图1的实例中，分级燃料箱114、116通过分级燃料供应管线118和120以及控制阀122流体连接至发动机124(例如，内燃汽油、石脑油或柴油发动机)。例如，分级燃料箱114(例如，其储存较高ron的燃料级分)通过供应管线118流体连接至发动机124，而分级燃料箱116(例如，其储存较低ron的燃料级分)通过供应管线120流体连接至发动机124。基于例如动态(例如，瞬时或实时)的驾驶状况，如转速vs.扭矩状况，可以控制(例如，通过交通工具控制系统，未示出)控制阀122以将储存在分级燃料箱114、116中的一个的特定燃料级分供应至发动机124。所供应的燃料级分可以具有对于动态(例如，瞬时或实时)的驾驶状况优化的自燃特征值(如，ron或十六烷值)。例如，可以响应于高负荷发动机状况和高速发动机状况中的一种或多种而将较高ron的燃料级分(例如，储存在箱114中的)循环至发动机124。可以响应于低负荷发动机状况和低速发动机状况中的一种或多种而将较低ron的燃料级分(例如，储存在箱116中的)循环至发动机124。

在一些实例中，可以将分别来自分级燃料箱114、116的燃料流118和120各自供给至发动机124。在一些实例中，可以将燃料流118、120混合并且可以将该混合燃料直接注入到发动机124中。在一些实例中，可以将燃料流118、120各自直接注入到发动机124。在一些实例中，可以端口注入一种燃料流(例如，燃料流118)，并且可以将另一燃料流(例如，燃料流120)直接注入到发动机124的气缸中。将燃料流直接注入到发动机中可以有助于避免在向发动机124提供合适燃料方面的时滞，因为时滞可能由于已经在阀122后面的燃料管线中的燃料导致。在一些方面，用于燃料流118和120的燃料路径保持尽可能地短。

本文描述的机载燃料分离系统108可以有助于降低燃料消耗、成本和co2排放中的一种或多种。例如，取决于发动机运行要求(例如，动态的或实时的)，可以将具有最小适当自燃特征值(例如，ron或十六烷值)的燃料级分供应至发动机124。例如，机载燃料分离系统108可以储存用于高负荷和高速运行状况的相对高ron的燃料级分(例如，在分级燃料箱114中)；和用于低负荷和低速运行状况的相对低ron的燃料级分(例如，在分级燃料箱116中)。

在一些实例中，可以从系统100去除分级燃料箱114和116中的一个或两者，并且因此，根据发动机运行状况(例如，转速vs.扭矩、发动机地图操作点等等)，可以将燃料级分中的一个(例如，较高ron的级分或较低ron的级分)实时地从机载燃料分离系统108循环至发动机124(例如，在发动机124运行以向交通工具102提供动力期间)。在这些实例中，可以在燃料输入104和机载燃料分离系统108之间仅流体连接交通工具102上的燃料储存箱(例如，标准交通工具燃料箱)。以这种构造，可以将机载燃料分离系统108整合到包括单个燃料箱的常规交通工具102中。

图2a是将燃料流106分离成多个级分的示例性机载燃料分离系统200的示意图，各个级分含有具有不同自燃特征值(例如，不同的ron或十六烷值)的燃料。为了实现分离，将对于具有特定特性的燃料流106的组分(例如，高ron燃料或低ron燃料)具有亲和力的溶剂加入至燃料流106。溶剂的加入增加了燃料组分之间(如高ron和低ron组分之间)的挥发性差异。特别地，将溶剂加入至燃料流106，使溶剂对于其有亲和力的燃料流106的那些组分的挥发性变化(例如，增大或减小)。然后基于那些组分和燃料流中的其他组分的挥发性差异，可以通过抽提蒸馏将那些组分与燃料流的其余部分分离。

机载燃料分离系统200包括燃料分离子组件250(由虚线指示)。在换热器210处加热接收到燃料分离子组件250中的燃料流106。换热器202可以是板框式换热器、壳管式换热器、翅片管式换热器或其他类型的换热器。在换热器210处通过与作为从燃料分离器212输出的第一燃料级分214进行交换而加热燃料流106，这在以下段落中讨论。换热器210使用第一燃料级分214中的蒸气作为热源而将燃料流106加热至稍低于第一燃料级分214的温度的温度，如在第一燃料级分214的温度的约5℃以内或约10℃以内。在一些实例中，除了换热器210以外，还可以存在另外的加热部件，如电加热单元、加热带或其他类型的加热部件。另外的加热部件可以用于例如交通工具正在起动的“冷起动”情形。例如，在冷起动情形中，第一燃料级分214可能最初不是热得足以向换热器210提供足够的热量来加热燃料流108。在此情形下，可以使用另外的加热部件直到第一燃料级分214达到足够高的温度。

在混合器206中将从换热器210输出的经加热的燃料流106与溶剂混合。在一些实例中，溶剂是从燃料分离子组件250中的下游部件返回的再循环流204。在一些实例中，从另一来源如储罐供应溶剂。混合物中的溶剂与燃料的体积比可以例如为约0.1至约0.3，如0.1、0.15、0.2、0.25、0.3或其他值。溶剂对于燃料流106中的某些组分如具有高自燃特征值的组分或具有低自燃特征值的组分具有高亲和力。示例性溶剂可以包括三甘醇、碳酸丙二酯、苯酚或四甘醇。

燃料与溶剂的混合流208从混合器206输出并且流入到燃料分离器212如蒸馏塔或闪蒸罐中。燃料分离器212将燃料与溶剂的混合流208分离成两个级分流：作为蒸气流输出的第一燃料级分214，和作为液体流输出的包含燃料与溶剂的混合级分216。第一燃料级分214中的燃料与混合级分216中的燃料具有不同的自燃特征值。例如，第一燃料级分214中的燃料可以具有比混合级分216中的燃料更高的自燃特征值，或者第一燃料级分214中的燃料可以具有比混合级分中的燃料更低的自燃特征值。

在一些实例中，混合流208进入燃料分离器212中的流率或压力可以通过孔口如阀门、固定孔口、可变孔口或其他流动控制装置进行控制，例如，以获得第一燃料级分214和第二燃料级分220中的所需自燃特征值的燃料。例如，混合流208的流率可以为约1升/小时(l/h)至约50l/h。

燃料分离器212可以在约70℃至约200℃，如约70℃、约90℃、约100℃、约120℃、约140℃、约160℃、约180℃、约200℃或其他温度的温度下运行。燃料分离器212的温度可以是足以获得第一燃料级分214和第二燃料级分220中的所需自燃特征值的燃料的温度(在以下段落中描述)。另外的热源213如废气或热冷却剂可以将热量直接递送至燃料分离器212以使燃料分离器212达到所需温度。

在一些实例中，燃料分离器212在环境压力如约1巴下运行。在一些实例中，燃料分离器212在真空下(例如，在低于环境压力的压力下)运行以回收在混合流208中增加的高挥发性组分。例如，燃料分离器212可以在约0.1巴至约1巴，如约0.1巴、约0.2巴、约0.3巴、约0.4巴、约0.5巴、约0.6巴、约0.7巴、约0.8巴、约0.9巴、约1.0巴或其他压力下运行。在一些实例中，燃料分离器212可以在显著高于环境压力的压力下运行以获得所需的流股条件或燃料质量。例如，燃料分离器212可以在多至约10巴如约2巴、约4巴、约6巴、约8巴、约10巴或其他压力的压力下运行。

燃料分离器212可以是闪蒸组件，其基于混合流中的分级组分的相对挥发性将燃料与溶剂的混合流208分离成至少两个单独的级分(例如，第一燃料级分214和混合级分216)。特别地，混合流108中的溶剂对该混合流中的燃料中的某些组分具有亲和力。溶剂对于这些组分的亲和力引起这些组分的挥发性变化。在一个实例中，溶剂的存在可以降低燃料中的低ron组分的挥发性。当在燃料分离器212中蒸馏混合流208时，低ron组分的减小的挥发性防止这些组分蒸发。这些低挥发性的低ron组分连同溶剂一起保持液态并且形成混合级分216。溶剂对于其没有亲和力的燃料的组分(例如，较高ron的组分)不受影响。这些较高ron的组分因此具有比低ron组分更高的挥发性，并且被蒸发而形成第一燃料级分214。

在一些实例中，闪蒸组件可以包括一个或多个闪蒸罐，其安装有筛网或类似内部结构以防止或减少液滴(雾)被第一燃料级分214携带。在一些实例中，闪蒸组件可以是紧凑蒸馏单元，其填充有结构化的或随机的填充物或者塔板，以改善分离并且防止或减少到第一燃料级分214中的雾携带。在一些实例中，闪蒸组件中的闪蒸罐的数量可以由例如以下各项决定：燃料流106的组分(例如，直链烷烃、支链烷烃、环状烷烃、烯烃、芳烃)及其相对挥发性，燃料流106的添加剂如含氧物的挥发性，第一燃料级分214和混合级分216中的燃料的所需自燃特征值，第一燃料级分214和混合级分216的相对流率或其他特征，或者它们的组合。尽管从燃料分离器212显示了两个输出流(例如，第一燃料级分214和混合级分216)，但是可以从燃料分离器212输出多于两个的输出流(例如，基于燃料分离级、闪蒸罐等的数量)。

在换热器210中通过与燃料流108进行交换，将基本上仅含有燃料的第一燃料级分214冷凝为液体。可以将冷凝的第一燃料级分214储存在分级燃料箱或标准交通工具燃料箱中，或者可以实时地循环至发动机。在换热器218中通过与从回收单元222输出的第二燃料级分220进行交换来加热含有燃料和溶剂的混合级分216。换热器218可以将混合级分216加热至稍低于第二燃料级分220的温度的温度，如在第二燃料级分220的温度的约5℃以内或约10℃以内。在一些实例中，除了换热器218以外，还可以存在另外的加热部件，如电加热单元、加热带或其他类型的加热部件。另外的加热部件可以用于例如交通工具正在起动的“冷起动”情形。例如，在冷起动情形中，第二燃料级分220可能最初热得不足以向换热器218提供足够的热量来加热混合级分216。在此情形下，可以使用另外的加热部件直到第二燃料级分220达到足够高的温度。

将经加热的混合级分216供给到回收单元222如闪蒸罐、膜、基于吸附的分离器或其他类型的回收单元中。回收单元222将混合级分216中的溶剂与燃料分离。分离的燃料作为第二燃料级分220输出。可以将溶剂作为再循环流204返回到混合器206以重复用于另外的分离，或者可以将其储存或丢弃。

在一些实例中，混合级分216进入回收单元222的流率或压力可以通过孔口如阀门、固定孔口、可变孔口或其他流率控制装置控制。例如，混合级分216的流率可以为约0.5l/h至约20l/h。

回收单元222可以在约110℃至约280℃如约110℃、约130℃、约150℃、约160℃、约180℃、约200℃、约220℃、约240℃、约260℃、约280℃或其他温度的温度下运行。在一些实例中，另外的热源223如废气可以将回收单元222加热至所需温度。

在一些实例中，回收单元222在环境压力如约1巴下运行。在一些实例中，发动机的运行特性包括以下各项中的一种或多种：发动机负荷、发动机扭矩和发动机转速、燃料汽液比、燃料气阻指数、燃料驾驶性指数、燃料t90或t95特性、燃料润滑性、燃料粘度以及发动机转速扭矩比，回收单元222在真空下(例如，在低于环境压力的压力下)运行以回收混合流208中的增加的高挥发性组分。例如，回收单元222可以在约0.1巴至约1巴如约0.1巴、约0.2巴、约0.3巴、约0.4巴、约0.5巴、约0.6巴、约0.7巴、约0.8巴、约0.9巴、约1.0巴或其他压力下运行。在一些实例中，回收单元222可以在显著高于环境压力的压力下运行以获得所需的流股条件或燃料质量。例如，回收单元222可以在多至约10巴如约2巴、约4巴、约6巴、约8巴、约10巴或其他压力的压力下运行。

参照图2b，示例性机载燃料分离系统200’包括燃料分离子组件250’，其将燃料流106分离成多个级分，各个级分含有具有不同自燃特征值(例如，不同的ron或十六烷值)的燃料。在燃料分离子组件250’中，如在先前段落中结合图2a所述的，在换热器210处加热燃料流106。在混合器206中将从换热器210输出的经加热的燃料流106与溶剂混合。

在另一换热器252中通过与机载热源如废气或热冷却剂进行交换来加热从混合器206输出的混合流208。换热器252将混合流208加热至比燃料分离器212运行的温度更高的温度，因为燃料分离器212中的混合流206的挥发引起混合流的冷却。

燃料分离器将混合流206分离成第一燃料级分214和混合级分216，如在先前段落中所述。在换热器218中通过与从回收单元222输出的第二燃料级分220进行交换来加热混合级分216。然后在另一换热器254中通过与机载热源如废气或热冷却剂进行交换来进一步加热从换热器218输出的混合级分216。换热器254将混合级分216加热至比回收单元222运行的温度更高的温度，因为回收单元222中的混合级分216的挥发引起混合级分的冷却。

将经加热的混合级分216供给到回收单元222中，该回收单元222将混合级分216分离成燃料级分和溶剂，如在先前的段落中所述的。

在一些实例如图2a和图2b的实例中，溶剂具有比混合级分216中的燃料更高的沸点。例如，具有高沸点的溶剂可以用于燃料如汽油和石脑油。在这些实例中，回收单元222在低于溶剂的沸点且高于燃料的沸点的温度下运行。溶剂因此作为液体输出，并且燃料作为形成第二燃料级分220的蒸气输出。第二燃料级分220可以用于在换热器218中加热混合级分216，并且可以在换热器218中通过与混合级分216进行交换而冷凝为液体。可以将液态第二燃料级分220储存在分级燃料箱或标准交通工具燃料箱中，或者可以实时地循环至发动机。

在一些实例中，溶剂具有比混合级分216中的燃料更低的沸点。例如，具有低沸点的溶剂可以用于燃料如柴油和中间馏出物。在这些实例中，回收单元在高于溶剂的沸点且低于燃料的沸点的温度下运行。燃料因此作为形成第二燃料级分220的液体输出，并且溶剂作为蒸气输出。在一些情况下，蒸发的溶剂可以在换热器218中通过与混合级分216进行交换而冷凝为液体。在一些情况下，蒸发的溶剂可以在另一部件中冷凝为液体。

在一些实例中，在机载燃料分离系统的运行期间可能发生溶剂损耗，并且溶剂可以加以选择以避免对发动机或对环境的不利影响。例如，可以使用不含硫或氮的溶剂。在一些实例中，溶剂可以含有氧以提高燃料的自燃特征值。在一些实例中，溶剂可以加以选择以提高燃料润滑性、粘度或这两者，如对于用于柴油发动机的燃料。在一些实例中，溶剂可以与燃料混溶；在一些实例中，溶剂可以不与燃料混溶。

在一个具体实例中，可以使用三甘醇作为用于汽油分离的溶剂。三甘醇对于汽油的高ron组分如甲基叔丁基醚(mtbe)具有亲和力，并且具有比汽油更高的沸点。将三甘醇加入到燃料流降低了燃料的高ron组分的挥发性。因此，低ron组分在燃料分离器212中从溶剂-燃料混合物分离并且形成第一燃料级分，而高ron组分在回收单元222中作为蒸气从溶剂移除。

更通常地，在一些实例中，可以使用具有高沸点和高极性的溶剂，使得溶剂可以改变柴油燃料中的芳烃分子的挥发性，由此将芳烃分子与其他柴油组分分离以产生所需的十六烷。

在一些实例中，特定溶剂对于燃料的某些组分的挥发性的影响可以通过计算在有溶剂和没有溶剂的情况下各组分的活度系数来确定。组分(或有溶剂的组分)的活度系数可以基于混合物内的组分的平衡条件计算。如果有溶剂的组分的活度系数与没有溶剂的组分的活度系数的比率大于1，则通过加入溶剂提高了组分的挥发性。如果所述比率小于1，则通过加入溶剂降低了组分的挥发性。

机载燃料分离系统200包括控制系统230，其可通信地连接至燃料分离子组件250。控制系统230可以是机械、气动、机电、或基于微处理器的控制系统、或其他类型的控制系统或者它们的组合。控制系统230可以接收与包括机载燃料分离系统的交通工具发动机的发动机运行特性相关的输入。示例性发动机运行特性包括例如发动机负荷、发动机扭矩、发动机转速和燃料规格如汽液比、气阻指数、驾驶性指数、t90或t95特性、燃料润滑性、燃料粘度或发动机转速扭矩比等等。

基于发动机运行特性，控制系统230可以确定要送到发动机的燃料的类型，如高或低ron燃料的量以及燃料的相关ron值。例如，在高负荷下，高辛烷(例如，长点火延迟)燃料适合于汽油发动机以避免爆震和发动机损坏。在一些实例中，控制系统230可以具有用于发动机的高或低ron燃料的恰当量(以及相关ron值)的估算值，例如，基于诸如出厂设置、驾驶历史或这两者的因素或其他因素。在一些实例中，控制系统230可以具有规定用于某些发动机运行特性的高或低ron燃料的量或者具体ron值的预测能力。

燃料分离子组件250的运行特性可以影响在第一和第二燃料级分214、220中的燃料的自燃特征。控制系统230可以将控制信号发送到燃料分离子组件250以引起燃料分离子组件的一个或多个运行特性进行调整以获得用于给定组的发动机运行特性的恰当类型的燃料。可以进行调整以影响第一和第二燃料级分214、220中的燃料的自燃特征的运行特性的实例可以包括例如燃料分离器212、回收单元222中的一个或多个的运行压力、温度或这两者，以及各个换热器202、210、218加热其相应流108、208、216的温度。可以进行调整以影响第一和第二燃料级分214、220中的燃料的自燃特征的运行特性的其他实例可以包括例如燃料流106、214、220中的一个或多个的流率、压力和温度，其可以通过控制孔口如阀门213、固定孔口或可变孔口的操作来调整。在一些实例中，如当燃料分离器212包括紧凑蒸馏单元时，可以进行调整以影响第一和第二燃料级分214、220中的燃料的自燃特征的运行条件可以包括例如再沸器的温度、冷凝器的温度、蒸馏单元中的平衡级的数量、回流比、从冷凝器抽出的冷凝物的量或其他特性。

在一个具体实例中，在恒定压力下升高燃料分离器212的温度增大第一燃料级分中的燃料的ron，但是减小第一燃料级分的流率。相反地，降低燃料分离器的温度减小第一燃料级分中的燃料的ron，但是增大第一燃料级分的流率。

在一些实例中，控制系统230可以控制燃料分离子组件250的运行的其他方面。例如，控制系统230可以控制在用于混合级分216的导管中的孔口，如阀门、固定孔口或可变孔口(未示出)，使得可以允许最低水平的液体保留在燃料分离器212中，由此有助于阻止蒸气进入到混合级分216中。

在一些实例中，控制系统230可以监测第一和第二燃料级分214、220中的燃料的特性，如冷起动、汽液比、气阻指数、驾驶性指数、润滑性、粘度或其他特性。如果第一或第二燃料级分214、220中的燃料的特性改变超过阈值，则控制系统230可以调整燃料分离子组件250的运行特性或者可以引起将燃料添加剂(如腐蚀抑制剂、抗爆剂、含氧物、抗氧化剂、清洁剂、润滑增强剂或其他类型的添加剂)引入到燃料级分中以使特性保持在阈值范围内。

在一些实例中，第一燃料级分214、第二燃料级分220或它们两者在相应的换热器210、218中没有完全被冷凝为液体。在这些实例中，可以将部分冷凝的燃料级分214、220进一步冷却以更彻底地使燃料级分214、220中的任何残留蒸气冷凝。在一些情况下，可以将部分冷凝的燃料级分214、220中的蒸气分离并且利用进入发动机的进气口循环至发动机。在一些情况下，二次换热器(未示出)如冷却线圈、散热器等可以例如利用作为交通工具空调系统的一部分的冷制冷剂将燃料级分214、220进一步冷却。在一些情况下，可以增大部分冷凝的燃料级分214、220的压力以使燃料级分214、220进一步冷凝。

在一些实例中，监测系统240可以监测在燃料分离子组件250的运行期间的溶剂损耗的量。例如，监测系统可以测量再循环流204、第一燃料级分214或它们两者的流率。如果任一流股的流率下降到低于相应的阈值，则可以将另外的添加剂引入到再循环流204中以补偿溶剂损耗。

在一些实例中，可以从燃料分离子组件去除换热器210、218、252、254中的一个或多个。然而，换热器的移除可能对燃料分离器212、回收单元222或它们两者施加更大的加热需求。在一些实例中，燃料分离器212、回收单元222或它们两者可以在减压(如低于环境压力的压力)下运行以减少加热需求。在一些实例中，换热器210、218、252、254中的一个或多个可以至少部分地通过与来自交通工具的废气或热冷却剂的废热进行交换而提供加热，由此减少来自交通工具的运行的能量浪费。

在一些实例中，例如，当交通工具处于空闲状态时，可以将燃料级分中的一个或多个储存在燃料分离器212、回收单元222或它们两者中。

参照图3，在用于机载燃料分离的一种示例性方法中，在换热器或其他类型的加热部件中加热燃料流(300)。将经加热的燃料流与溶剂混合(302)并且进一步加热(304)。进一步加热(304)可以是在换热器(例如，如图2b所示)中，或者通过将热量直接引入到燃料分离器(例如，如图2a所示)进行。溶剂对于燃料流的某些组分具有亲和力，并且相对于燃料流中的其余组分的挥发性，引起那些组分的挥发性升高或降低。

在燃料分离器中将燃料与溶剂的混合物分离成第一燃料级分和混合级分(306)。混合级分含有燃料和溶剂。第一燃料级分中的燃料与混合级分中的燃料具有不同的自燃特征值。例如，第一燃料级分中的燃料可以具有比混合级分中的燃料更高的自燃特征值。将第一燃料级分冷凝为液体(308)并且储存在分级燃料箱或标准交通工具燃料箱中或者直接循环至发动机。

将混合级分加热(310)并且在回收单元中分离成第二燃料级分和溶剂(312)。将第二燃料级分冷凝为液体(314)并且储存在分级燃料箱或标准交通工具燃料箱中或者直接循环至发动机。制备溶剂用于重复使用(316)，例如，用于与进入的燃料流混合(302)，或将其储存或丢弃。

实施例-燃料的分离

运行图2a所示的机载燃料分离系统以在环境条件(1巴和23℃)下处理流率为10升/小时的95ron沙特阿拉伯汽油。使用三甘醇作为溶剂。溶剂的流率在汽油流率的10-25体积％的范围内。使用单个闪蒸罐作为燃料分离器和回收单元中的每一个。第一和第二燃料级分的ron特性作为燃料分离器(图2a和2b中的212)的运行温度的函数测量。还测量了溶剂损耗。

参照图4，第一燃料级分(“hiron”)和第二燃料级分(“loron”)的ron(左轴)和流率(右轴)作为燃料分离器的温度的函数测量。第一燃料级分的流率显示为线400，并且第二燃料级分的流率显示为线402。将燃料分离器的温度保持在102℃，并且将回收单元的温度保持在160℃。燃料分离器和回收单元两者都在环境压力下运行。通过汽油组分的体积共混来估算第一和第二燃料级分的ron。这些结果证实，升高燃料分离器的温度可以增大第一燃料级分的ron，但是以第一燃料级分的较低流率为代价。相反地，在较低温度下运行燃料分离器对于第一燃料级分实现较高的流率，但是获得较低的ron。在该实施例中，第二燃料级分的ron基本上独立于燃料分离器的温度，并且燃料分离器的温度对第二燃料级分的流率的影响与对第一燃料级分的影响总体上相反。

参照图5，相对于在分离过程期间的溶剂损耗对第一和第二燃料级分的ron(左轴)和流率(右轴)作图。第一燃料级分的流率显示为线500，并且第二燃料级分的流率显示为线502。通过测定第一和第二燃料级分中的溶剂与再循环流中的溶剂的比率来测量溶剂损耗。这些结果显示在分离过程期间总体上少量的溶剂损耗，表明第一和第二燃料级分基本上仅含有燃料。这些结果还表明，当第一燃料级分含有较高ron的燃料时，发生较少的溶剂损耗。

参照图6，对于燃料分离器的多个温度，相对于回收单元的温度对ron作图。这些结果显示，在回收单元和燃料分离器两者中的较高温度产生较高ron的燃料。

其他实施方式也在所附权利要求的范围内。