专利名称：Rvp降低的加氧汽油组合物和方法
技术领域：
本发明涉及燃料，更特别地涉及加氧汽油，包括含乙醇的汽油。本发明提供一种具有降低的雷德蒸汽压(RVP)从而允许更高比例的低沸点组分调合到汽油中且不超过RVP限值的加氧汽油。本发明也提供一种降低加氧汽油的RVP的方法。
背景技术：
汽油是适合用在火花点火发动机中的燃料，其一般含有具有不同沸点且通常在大气压下在约^rc至约225°C范围的温度下沸腾的许多烃的混合物作为主组分。该范围是大约的，可以根据存在的烃分子、存在的添加剂或其它化合物(如果有)的实际混合物和环境条件而变化。通常，汽油的烃组分含有C4 Cltl烃。通常要求汽油满足一些物理和性能标准。为了合适地操作发动机或其它燃料燃烧设备可以执行一些特性。但是，因为如环境管理等其它原因，国家或地区规定设定了许多物理和性能特性。物理特性的例子包括RVP、硫含量、氧含量、芳烃含量、苯含量、烯烃含量、 蒸馏90%燃料的温度(T-90)、蒸馏50%燃料的温度(T-50)等。性能特性可以包括辛烷值 (也称为抗爆震指数)、燃烧性能和排放组分。例如，在美国许多地方销售的汽油的标准一般列在ASTM标准规定D 4814-Ola号 ("ASTM 4814”)中，该标准规定这里参考地引入。另外的联邦和州规定补充该标准。ASTM 4814中列出的对汽油的规定基于影响挥发度和燃烧的许多参数如气候、季节、地理位置和海拔而变化。因为该原因，依据ASTM4814生产的汽油分为发挥度类别AA、 A、B、C、D和E，和汽封保护类别1、2、3、4、5和6中，每个类别具有一套描述满足各个类别的要求的汽油的规定。该规定也列出了确定规定中参数的试验方法。例如，在相对暖和气候的夏天驾驶季节期间使用的调合的AA-2类汽油的最大蒸汽压必须为MkPa、蒸馏10体积％的组分的最大温度("Tltl”)必须为70°C、蒸馏50体积％ 的组分的温度范围("T5tl”)必须在77°C和121°C之间、蒸馏90体积％的组分的最大温度 ("T90")必须为190°C、蒸馏终点必须为190°C、蒸馏残余最大值为2体积％、“驾驶性能指数(driveability index) ”或“DI”最大温度为597°C，其中DI以1. 5倍的T10加3倍的T50 加T9tl计算，在56°C的试验温度下最大气/液比为20。ASTM 4814提出并在许多法规中共同规定的汽油的一个物理特性是RVP。RVP可以依据ASTM标准规定D 5191-04a( "D 5191”)测定，该规定这里参考地引入。RVP标准通常用在特定管辖范围中商业销售的汽油强迫满足的最大RVP限值表示。因为RVP随较轻质烃的比例增加而增加，所以这样的RVP限值显著地约束汽油中烃的组成。通常，为了生产具有降低的RVP的汽油，需降低如C4烃等较轻质烃的比例。降低这样的较轻质烃可以负面地影响汽油特性。例如，降低汽油燃料中丁烷量降低了该燃料的RVP，但是也降低了辛烷值。
通过约束汽油的组成，RVP限值也给精炼厂施加负担。一般地，精炼厂通过控制用来生产汽油的各种精炼物流的比例来调节汽油的组成。例如，为了生产具有较高沸点的汽油，精炼厂可能需要减少用来生产汽油的低沸点精炼物流的比例。为了生产满足适用的RVP 限值的汽油，精炼厂通常减少汽油中较轻质沸腾烃的比例。通常使用经验确定的RVP调合值控制或调节RVP。RVP调合值表示特定组成对特定混合物的RVP的贡献。对精炼厂的该 RVP约束的一个结果是用每桶石油可以精炼较少的汽油。这可以显著地影响可用来满足消费者要求的汽油供应。因为在汽油中越来越多地使用含氧化合物(oxygenates)，所以RVP限值的影响加强。在汽油中使用含氧化合物以增加化学氧含量。不幸地，当含氧化合物调合到燃料中时， 含氧化合物对RVP具有非线性影响。因此，对特定燃料中特定浓度的特定含氧化合物经验地确定含氧化合物的RVP调合值。许多法规对汽油有含氧化合物要求以促进更完全地燃烧。通常使用甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油含氧化合物。但是，许多法规禁止或严格地限制使用MTBE和类似的醚。因为对使用MTBE的限制，所以在汽油中通常使用具有较低有利的RVP的其它含氧化合物。因为许多因素，包括许多法规对在汽油中使用高至10体积％的乙醇所提供的税收减免，所以广泛地使用乙醇作为汽油含氧化合物。授权给^^！！^肚等的美国专利6，258，987 和授权给&0 等的美国专利6，540, 797讨论了在汽油中调合乙醇，这里参考地引入它们。 不幸地，允许调合到汽油中的许多含氧化合物具有显著的有害作用，包括引起运输和处理困难的对水的亲合性，和当与含氧化合物调合时汽油RVP的增加。对水的亲合性引起运输和处理困难。RVP增加使得生产处于适用的RVP限值内的汽油的困难被放大。乙醇同时表现出前述两种影响。需要一种减小将含氧化合物调合到汽油中可以产生的有害影响的组合物或方法。 特别地，需要抵抗可归因于将含氧化合物调合到汽油中的至少一部分RVP增加。本发明人已经发现，某些化合物用于与典型的加氧汽油调合时可以表现出预料不到的低RVP调合值。令人吃惊地，在一些情况中，这些化合物甚至可以表现出负的RVP调合值。本发明减小了可归因于含氧化合物调合到汽油中的RVP增加，使得精炼厂在汽油调合原料(blend stock)中可使用较高比例的低沸点烃，从而增加精炼厂的汽油精炼能力。 可以使用本发明降低加氧汽油的RVP。在调合RVP值超过适用的最大RVP限值的加氧汽油的一些情况中，可以使用本发明制备符合RVP限值的加氧汽油。
发明内容
本发明人已经发现使用如这里进一步描述的RVP降低化合物可以对加氧汽油具有令人吃惊的RVP降低效果。这样的RVP降低化合物可以与含氧化合物相互作用以降低含氧化合物与汽油调合原料调合所预期的RVP增加。在一些情况中，RVP降低化合物的影响如此剧烈以致RVP降低化合物表现出负的RVP调合值。本发明提供一种加氧汽油，其可以满足适用的RVP限值且仍可以包括比可能情况更大量的较轻质组分。本发明允许精炼厂使用较大比例的原油用于汽油，从而增加汽油的供应。本发明也提供一种降低加氧汽油的RVP的方法。这样的降低可以在终点(terminal)进行，并可以帮助降低达到放弃对汽油的需要，否则可以具有超过规定的RVP。本发明也给具有最大RVP限值的法规提供一种方法，该方法在加氧汽油的生产中降低对用于含氧化合物调合的汽油调合原料的RVP约束。在一个实施方案中，本发明人提供一种含有汽油调合原料、合适的含氧化合物和有效量的RVP降低化合物的汽油。优选地，RVP降低化合物具有小于约21kPa的RVP调合值，更优选小于约0. OkPa0任选地，汽油调合原料和合适的含氧化合物的混合物的RVP值为至少约47.5kPa。优选地，合适的含氧化合物是醇类，更优选乙醇。RVP降低化合物可以选自2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1，3_丙二醇、2，3_ 丁二醇、乙酸和它们的组合。优选存在大于2体积％的合适的含氧化合物。优选地，存在小于15体积％的RVP降低化合物。 可以使用大于一种的合适的含氧化合物。可以使用大于一种的RVP降低化合物。在另一个实施方案中，提供一种降低加氧汽油的RVP的方法。该方法包括将汽油调合原料与一种或更多种合适的含氧化合物调合以形成加氧汽油的步骤，和将加氧汽油与一种或更多种RVP降低化合物混合的步骤，其中至少一种RVP降低化合物具有小于约 21kPa,优选小于约0. OkPa的RVP调合值。合适的含氧化合物可以是醇，优选乙醇，RVP降低化合物可以选自2-丙醇、1- 丁醇、2- 丁醇、叔丁醇、1，3-丙二醇、2，3- 丁二醇、乙酸和它们的组合。调合或混合步骤中的一步或两步可以在终点进行。任选地，调合步骤可以与混合步骤同时进行。优选存在大于2体积％的合适的含氧化合物。优选地，存在小于15体积％ 的RVP降低化合物。在另一个实施方案中，提供一种在具有预定的最大RVP限值的加氧汽油的生产中降低对汽油调合原料的RVP约束的方法。该方法包括将汽油调合原料与一种或更多种合适的含氧化合物调合、以形成RVP限值大于预定的最大RVP限值的加氧汽油的步骤，和添加有效量的一种或多种RVP降低化合物、以形成RVP值小于或等于预定的最大RVP限值的汽油的步骤。调合步骤和添加步骤可以同时进行。合适的含氧化合物优选为乙醇。RVP降低化合物可以选自2-丙醇、1- 丁醇、2- 丁醇、叔丁醇、1，3-丙二醇、2，3- 丁二醇、乙酸和它们的组合。优选存在大于2体积％的合适的含氧化合物。优选地，存在小于15体积％的RVP降低化合物。如这里进一步描述的，相对吸光度是确认特别有效的RVP降低化合物的有用方式。也可以使用相对吸光度确认使用RVP降低化合物时特别地会降低RVP的加氧汽油。在任一个实施方案中，可以选择汽油调合原料、一种或多种合适的含氧化合物和一种或多种 RVP降低化合物，使得汽油调合原料、合适的含氧化合物与RVP化合物的混合物具有小于约 0. 045的归一化相对吸光度。优选地，汽油调合原料与合适的含氧化合物的调合物具有大于约0. 05的归一化相对吸光度。
图1是描绘具有两种不同含氧化合物的加氧汽油的相对吸光度作为重量％的函数图。图2是具有几种RVP降低化合物的加氧汽油的相对吸光度的条形图。图3是描绘具有42kPa基础RVP的无铅普通汽油的RVP作为该汽油中乙醇的体积百分比的函数图。
具体实施方式
汽油在本领域中是熟知的，一般含有具有不同沸点且通常在大气压下在约^rc至约225°C范围的温度下沸腾的烃的混合物作为主组分。该范围是大约的，可以根据存在的烃分子、存在的添加剂或其它化合物(如果有)的实际混合物和环境条件变化。加氧汽油是汽油调合原料与一种或多种含氧化合物的调合物。汽油调合原料可以用单一组分如来自炼厂烷基化单元的产品或其它精炼物流来生产。但是，汽油调合原料更通常使用大于一种的组分调合。使汽油调合原料调合成满足所需要的物理和性能特性和满足规定的要求，其可以包含几种组分，例如三种或四种，或可以包含许多组分，例如十二种或更多种。汽油和汽油调合原料任选地可以包括其它化学品或添加剂。例如，可以添加添加剂或其它化学品以调节汽油的性能以满足规定的要求，增加或提高期望的性能，降低不期望的有害的影响，调节性能特性，或以其他方式改变汽油的特性。这样的化学品或添加剂的例子包括清洁剂、抗氧剂、稳定性提高剂、破乳剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂等。可以使用大于一种的添加剂或化学品。有用的添加剂和化学品描述在授权给Colucci等的美国专利第5，782，937号中， 这里参考地引入。这样的添加剂和化学品也描述在授权给Wolf的美国专利第6，083，228 号和授权给Ishida等的美国专利第5，755，833号，这两篇专利这里参考地引入。汽油和汽油调合原料也可以含有常常用来将添加剂递送到燃料中的溶剂或载体溶液。这样的溶剂或载体溶液的例子包括但不局限于矿物油、醇、羧酸、合成油和本领域知道的许多其它物质。适合本发明组合物的汽油调合原料通常是可用来制备在火花点火发动机或燃烧汽油的其它发动机中消耗的汽油的调合原料。合适的汽油调合原料包括满足ASTM 4814的汽油用调合原料和用于重新配制的汽油的调合原料。合适的汽油调合原料也包括可以期望满足地区要求的具有低硫含量，例如具有小于约150ppmv硫，更优选小于约IOOppmv硫，更优选小于约SOppmv硫的调合原料。这样的合适的汽油调合原料也包括可以期望满足规定要求的具有低芳烃含量，例如具有小于约8000ppmv苯，更优选小于约7000ppmv苯，或作为进一步的例子具有小于约35体积％总芳烃含量，更优选小于约25体积％总芳烃含量的调合原料。如这里使用的，“总芳烃含量”是指存在的所有芳烃物质的总量。如这里使用的，“含氧化合物”是指仅含有碳、氢和一个或多个氧原子的C2 C8化合物。例如，含氧化合物可以是醇、酮、酯、醛、羧酸、醚、醚醇、酮醇和多元醇。因为一些原因， 包括广泛的可得到性，所以乙醇是优选的含氧化合物。如这里使用的，“合适的含氧化合物” 是指具有至少44. SkPa的RVP调合值且可溶在生产的特定加氧汽油中的含氧化合物。优选地存在大于约2体积％的含氧化合物。"RVP调合值”或“调合RVP ”是组合物在调合到燃料混合物中时的有效RVP。调合 RVP值表示组合物对混合物的RVP的贡献，使得混合物的RVP等于每种组分的调合RVP乘以该组分的体积分数的和。例如，对于[A]与[B]的燃料混合物，RVP = ([A]的调合RVPX [A] 的体积分数+[B]的调合RVPX [B]的体积分数)。如这里使用的，如果化合物的混合物在所关注的温度范围上(如无另外指出，为约_40°C至混合物的初始沸点)，在期望的浓度下表现出单一液相，那么该化合物可溶于第二种化合物。如这里使用的，“RVP降低化合物”是指仅包括碳和氢以及一个或多个杂原子的C2 C8化合物，每个杂原子选自氧和氮，当调合到选择的加氧汽油中时该化合物可溶在选择的加氧汽油中并降低选择的加氧汽油的RVP。RVP降低化合物的有效量是对于特定的RVP 降低化合物浓度、使加氧汽油的RVP降低至少0. 34kPa的用量。RVP可以依据ASTM D 5191 确定，使用充分的测定用于统计学意义上的确定。优选地，RVP降低化合物的总浓度小于约 15体积％，更优选小于约10体积％，最优选不大于约5体积％。RVP降低化合物可以是醇、酮、酯、羧酸、醚、醚醇、酮醇、多元醇、胺、胺醇和它们的组合。RVP降低化合物的例子包括2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、2-丁酮、3-甲基-2-丁酮、4-甲基-2-戊酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸、二异丙基醚、甲基叔丁基醚、2-乙氧基乙醇、4-甲基-4-羟基-2-戊酮、1，3-丙二醇、2，3- 丁二醇、2-乙基己醇、三乙胺和它们的组
口 O对降低加氧汽油的RVP特别有效的RVP降低化合物可以通过确定加氧汽油与RVP 降低化合物的混合物的归一化相对吸光度来确认。另外，特别顺应这样的特别有效RVP降低的合适含氧化合物，则可以通过确定加氧汽油(没有RVP降低化合物)的归一化相对吸光度来确以。不限制于任何特定理论，认为在加氧汽油中RVP降低化合物与含氧化合物相互作用并增加含氧化合物留在液相中的趋势，从而降低加氧汽油的RVP。相对吸光度是可以用来确认特别顺应于该相互作用(其产生RVP协同降低)的合适含氧化合物和RVP降低化合物的分析技术。相对吸光度使用两点基线方法、示差方法和红外定量分析技术，如在ASTM Standard Practices for General Techniques of Infared Quantitative Analysis Specification E 168-99( "E 168，，)中描述的，这里参考地引入。使用从混合物的吸光度谱图减去没有任何合适含氧化合物的加氧汽油的吸光度谱图得到的示差谱图、和使用两点基线方法，计算3680CHT1 3550CHT1波段区域与 3680cm"1 βΙΟΟοπΓ1波段区域的比，来确定含有RVP降低化合物和加氧汽油的混合物的相对吸光度。由于使用不同的汽油调合原料，所以使用所述的示差谱图使变化性最小。使用从加氧汽油的吸光度谱图减去没有合适含氧化合物的加氧汽油的吸光度谱图得到的示差谱图、和使用两点基线方法，计算3680CHT1 3550cm—1波段区域与3680CHT1 3100CHT1波段区域的比，来确定加氧汽油的相对吸光度。下表I显示出具有不同浓度的两种含氧化合物在满足ASTM D4814的可替代无铅普通汽油中所得的几种加氧汽油的相对吸光度。图1显示出该数据的图。
权利要求
1.一种对加氧汽油进行调合以满足预定的雷德蒸汽压(RVP)限值的方法，所述方法包括如下步骤(a)提供汽油调合原料；(b)任选地向所述调合原料中添加添加剂；(c)添加至少一种含氧化合物以形成汽油-含氧化合物调合物；(d)测量所述汽油-含氧化合物调合物的红外吸收光谱；(e)通过向所述汽油-含氧化合物调合物中添加至少一种具有RVP调合值的RVP降低化合物而形成汽油-含氧化合物-RVP降低剂调合物来降低所述汽油-含氧化合物调合物的 RVP ；(f)测量所述汽油-含氧化合物-RVP降低剂调合物的红外吸收光谱；(g)重复步骤(e)和(f)，直至所述汽油-含氧化合物调合物的红外吸收光谱和所述汽油-含氧化合物-RVP降低剂调合物的红外吸收光谱之差落在与所述预定的RVP限值对应的比率之内。
2.一种对加氧汽油进行调合以满足预定的RVP限值的方法，所述方法包括如下步骤(a)提供汽油调合原料；(b)任选地向所述汽油调合原料中添加添加剂；(c)通过向所述汽油调合原料中添加至少一种RVP降低化合物而形成汽油-RVP降低剂调合物来降低所述汽油调合原料的RVP ；(d)测量所述汽油-RVP降低剂调合物的红外吸收光谱；(e)添加至少一种含氧化合物以形成汽油-RVP降低剂-含氧化合物调合物；(f)测量所述汽油-RVP降低剂-含氧化合物调合物的红外吸收光谱；(g)重复步骤(e)和(f)，直至所述汽油-RVP降低剂调合物的红外吸收光谱和所述汽油-RVP降低剂-含氧化合物调合物的红外吸收光谱之差落在与所述预定的RVP限值对应的比率之内。
3.一种对加氧汽油进行调合以满足预定的RVP限值的方法，所述方法包括如下步骤(a)提供汽油调合原料；(b)任选地向所述调合原料中添加添加剂；(c)测量所述汽油原料的红外吸收光谱；(d)添加至少一种具有RVP调合值的RVP降低化合物和至少一种含氧化合物的预调合物以形成汽油-RVP降低剂-含氧化合物调合物；(e)测量所述汽油-RVP降低剂-含氧化合物调合物的红外吸收光谱；(f)重复步骤(d)和(e)，直至所述汽油调合原料的红外吸收光谱和所述汽油-RVP降低剂-含氧化合物调合物的红外吸收光谱之差落在与所述预定的RVP限值对应的比率之内。
4.权利要求1 3中任一项的方法，其中在不同的位置或相同的位置处添加所述至少一种含氧化合物和所述至少一种RVP降低化合物。
5.权利要求1 3中任一项的方法，其中在多个阶段中添加所述至少一种含氧化合物和所述至少一种RVP降低化合物。
6.权利要求1 3中任一项的方法，还包括将包含经验地收集的RVP值的RVP数据在含氧化合物的浓度范围和在汽油调合原料的范围内用于RVP降低化合物。
7.权利要求1的方法，其中相对于RVP落在预定限值内的所述加氧汽油-RVP降低化合物调合物，所述至少一种含氧化合物的浓度为约1体积％至约10体积％。
8.权利要求7的方法，其中所述至少一种含氧化合物是乙醇。
9.权利要求7的方法，其中所述至少一种含氧化合物选自乙醇、乙酸、2-丙醇、1-丁醇、 2-丁醇。
10.权利要求1 3中任一项的方法，其中所述至少一种RVP降低化合物选自1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇。
11.权利要求1 3中任一项的方法，其中所述至少一种RVP降低化合物选自2-丙醇、 1，3-丙二醇、2，3-丁二醇和乙酸。
12.权利要求1 3中任一项的方法，其中所述至少一种RVP降低化合物选自2-丁酮、3-甲基-2-丁酮、4-甲基-2-戊酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二异丙基醚、甲基叔丁基醚、2-乙氧基乙醇、4-甲基-4-羟基-2-戊酮、1，3-丙二醇、2，3- 丁二醇、2-乙基己醇和三乙胺。
13.权利要求1 3中任一项的方法，其中所述至少一种RVP降低化合物选自酮、酯、羧酸、醚、醚醇、酮醇、多元醇、胺和胺醇。
14.权利要求1的方法，其中相对于RVP落在预定限值内的所述加氧汽油-RVP降低化合物调合物，所述至少一种RVP降低化合物的浓度为约1体积％至约5体积％。
15.权利要求1 3中任一项的方法，其中所述RVP降低化合物具有小于约3.Opsi的 RVP调合值。
16.权利要求1 3中任一项的方法，其中所述RVP降低化合物显示出小于约0.Opsi 的RVP调合值。
17.权利要求1 3中任一项的方法，其中当所述RVP降低化合物以大于约0.5wt%的量存在于所述汽油调合原料、所述至少一种含氧化合物和所述至少一种RVP降低化合物的混合物中时，所述混合物在期望的含氧化合物浓度下的相对吸光度为约0. 045。
18.权利要求1 3中任一项的方法，其中当所述至少一种含氧化合物以约1.Owt %的量存在时，所述汽油-含氧化合物调合物的相对吸光度为约0. 05。
全文摘要
公开了RVP降低的加氧汽油组合物和方法。可以在精炼厂或终点形成这样的组合物。公开了降低加氧汽油的蒸汽压的方法，公开了在加氧汽油生产中降低对精炼厂的蒸汽压约束的方法。公开了RVP降低化合物的基本性能，包括IR光谱分析。也公开了调合和分配这些燃料的过程和方法。
文档编号C10L10/00GK102517103SQ20111036923
公开日2012年6月27日 申请日期2006年1月17日 优先权日2005年1月25日
发明者莱斯利·R·沃尔夫 申请人:Bp北美公司