DE69600598T2

DE69600598T2 - Brennstoffzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69600598T2
Application number: DE69600598T
Authority: DE
Inventors: Rinaldo Oxfordshire Ox2 9Hd Caprotti; Carlos S. Oxfordshire Ox2 8Ea Fava
Original assignee: Exxon Chemical Patents Inc
Current assignee: ExxonMobil Chemical Patents Inc
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1996-03-02
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2016-03-03
Also published as: US6265629B1; KR19980702715A; JPH11501063A; KR100405101B1; CA2213656C; EP0812346B1; CA2213656A1; DE69600598D1; WO1996026994A1; GB9504222D0; EP0812346A1

Description

Diese Erfindung betrifft Brennstofföle und die Verwendung von Additiven zur Verbesserung der Charakteristika von Brennstoffölen, insbesondere von Dieselkraftstoffen und Kerosin.
Umweltbedenken haben dazu geführt, daß es einen Bedarf nach Brennstoffen mit reduziertem Schwefelgehalt, insbesondere nach Dieselkraftstoff und Kerosin, gibt. Die Raffinieverfahren, die Brennstoffe mit niedrigen Schwefelgehalten erzeugen, führen jedoch zu einem Produkt mit niedrigerer Viskosität und einem geringeren Anteil anderer Komponenten in dem Brennstoff, die zu dessen Schmierfähigkeit beitragen, beispielsweise polycyclische Aromaten und polare Verbindungen. Ferner werden Schwefel enthaltende Verbindungen im allgemeinen als Antiverschleißeigenschaften liefernde Verbindungen angesehen und ein Resultat der Verringerung ihrer Anteile, zusammen mit der Verringerung der Anteile anderer Komponenten, die Schmierfähigkeit liefern, ist eine Zunahme der berichteten plötzlichen Ausfälle von Brennstoffpumpen in Dieselmotoren, die Treibstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt verwenden, wobei der Ausfall durch Verschleiß bei Nockenscheiben (engl. cam plates), Walzen, Wellen und Antriebswellen verursacht wird.
Es kann erwartet werden, daß sich dieses Problem in Zukunft verschlimmert, weil allgemein Hochdruckkraftstoffpumpen, die Reihen-, Rotations- und Einspritzeinheiten-Systeme einschließen, eingeführt werden, um strengeren Auflagen bei Abgasemissionen zu entsprechen, wobei erwartet wird, daß diese strengere Anforderungen an die Schmierfähigkeit stellen werden, als die derzeit vorhandene Ausrüstung, zur selben Zeit wie niedrigere Schwefelgehalte in Brennstoffen in größerem Maße benötigt werden.
Gegenwärtig beträgt ein typischer Schwefelgehalt in Dieselkraftstoff etwa 0,25 Gew.-%. In Europa werden die maximalen Schwefelgehalte auf 0,20% reduziert und es wird erwartet, daß sie auf 0,05% reduziert werden. In Schweden sind schon Treibstoffqualitäten mit Gehalten unter 0,005 Gew.-% (Klasse 2) und 0,001 Gew.- % (Klasse 1) eingeführt worden. Ein Brennstofföl mit einem Schwefelgehalt unter 0,20 Gew.-% wird hierin als. Brennstoff mit niedrigem Schwefelgehalt bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß die Zugabe eines Anteils einer schweren Brennstoffkomponente die Schmierfähigkeit eines Brennstoffs mit niedrigem Schwefelgehalt erhöht, während akzeptable Tieftemperatureigenschaften erhalten bleiben.
GB-A-1 264 684 beschreibt Mitteldestillatbrennstofföle, deren Reaktion auf bestimmte Copolymerfließverbesserer verbessert wird, indem etwa 0,4 bis etwa 20 Gew.-% einer paraffinischen Destillatfraktion, die im Bereich von etwa 450 bis 950ºF (232 bis 510ºC) siedet und bestimmte paraffinische Kohlenwasserstoffe enthält, in diese eingebracht werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung einer schweren Brennstoffkomponente zur Erhöhung der Schmierfähigkeit einer Brennstoffölzusammensetzung mit einem Schwefelgehalt von höchstens 0,2 Gew.-%, insbesondere von höchstens 0,05 Gew.-%, bereitgestellt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mitteldestillatbrennstofföls mit erhöhter Schmierfähigkeit bereitgestellt, bei dem ein Rohöl zur Herstellung eines Mitteldestillatbrennstofföls mit niedrigem Schwefelgehalt raffiniert wird und eine schwere Brennstoffölkomponente mit dem raffinierten Produkt gemischt wird, um eine Brennstoffölzusammensetzung mit einem Schwefelgehalt von höchstens 0,2 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 0,05 Gew.-% zu liefern.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Dieselkraftstoffzusammensetzung bereitgestellt, die Dieselkraftstoff und eine bezogen auf das Gewicht des Dieselkraftstoffs in einem Anteil von 25 bis 50 Gew.-% vorhandene schwere Brennstoffölkom ponente umfaßt, wobei der Schwefelgehalt der Zusammensetzung höchstens 0,2 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung) ist. Vorteilhafterweise ist der Schwefelgehalt höchstens 0,05 Gew.-%.
Vorteilhafterweise hat die Zusammensetzung gemäß dem dritten Aspekt und die Zusammensetzung, die aus der Verwendung gemäß dem ersten Aspekt resultiert, und die Zusammensetzung, die aus dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung resultiert, eine solche Schmierfähigkeit, daß sie einen Verschleißkratzdurchmesser (engl.: wear scar diameter) von höchstens 500 um ergibt, wie durch den HFRR-Test (wie unten definiert) bei 60ºC gemessen.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck "Mitteldestillat" Brennstofföle, die bei der Raffinierung von Rohöl als Fraktion aus der leichteren Kerosin- oder Düsentreibstofffraktion bis zur schweren Brennstoffölfraktion erhältlich sind. Die Brennstofföle können auch atmosphärisches Destillat oder Vakuumdestillat, gecracktes Gasöl oder eine Mischung, in beliebigen Anteilen, von direkt destilliertem und thermisch und/oder katalytisch gecracktem Destillat umfassen. Beispiele schließen Kerosin, Düsentreibstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl, viskositätsvermindertes Gasöl, Leichtöl aus dem Katalysecyclus, Vakuumgasöl, leichtes Brennstofföl und Brennstofföl ein. Solche Mitteldestillatbrennstofföle sieden gewöhnlich über einen Temperaturbereich, im allgemeinen innerhalb des Bereichs von 100ºC bis 500ºC, gemessen gemäß ASTM D86, insbesondere zwischen 150ºC und 400ºC.
Das bevorzugte Mitteldestillatbrennstofföl ist Dieselkraftstoff.
Als Beispiele für die schwere Brennstoffölkomponente können Komponenten aus einem atmosphärischen Destillationsstrom, einem Vakuumdestillationsstrom, einem Umwandlungsstrom, beispielsweise aus Wirbelschicht-katalytischem oder thermischem Cracken, Viskositätsbrechen (engl.: visbreaking) oder aus einer Verkokungsein heit oder aus einem Brennstofföl auf pflanzlicher Basis, insbesondere umgeestertem pflanzlichen Öl, beispielsweise Rapsölmethylester genannt werden. Im allgemeinen ist eine Komponente eine schwere Brennstoffkomponente, falls ihre Einbeziehung in ein Mitteldestillatbrennstofföl, beispielsweise ein Automobildieselkraftstoff, sowohl eine als auch beide der folgenden Eigenschaften verbessert: 50% Destillationstemperatur (wie in ASTM D86 definiert), und Gehalt an mehrkernigen Aromaten, insbesondere der Gehalt an Aromaten, die drei oder mehr Ringe enthalten.
Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung wird die schwere Brennstoffölkomponente vorteilhafterweise in einem Anteil bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 40 Gew.-% und insbesondere von 0,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Brennstoffs mit niedrigem Schwefelgehalt, eingesetzt. Vorteilhafterweise wird die schwere Brennstoffkomponente in einem Anteil von mindestens 25 Gew. -% eingesetzt. Die schwere Brennstoffkomponente kann selbst ein Brennstoff mit niedrigem Schwefelgehalt sein.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird die schwere Brennstoffkomponente vorzugsweise in einem Anteil von 30 bis 40 Gew.- % eingesetzt.
Der HFRR (engl.: High Frequency Reciprocating Rig)-Test oder Test, bei dem sich eine Anlage mit hoher Frequenz hin- und herbewegt, ist der, der in C. E. C. F-06-T-94 und ISO TC22/SC7/WG6N18O beschrieben ist.
Die gemäß einem beliebigen Aspekt der Erfindung definierten Brennstoffölzusammensetzungen können Additive, beispielsweise Kaltfließverbesserer enthalten.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Kaltfließverbesserer" ein beliebiges Additiv, das den Stockpunkt, Trübungspunkt, die Temperatur für das Erscheinen von Wachs, den Kaltfilterverstopfungspunkt eines Brennstoffs (hiernach CFPP) erniedrigt oder das Absetzen von Wachs im Brennstoff, insbesondere einem Mitteldestiliatbrennstoff verringert.
Verschiedene Klassen von Fließverbesserern, insbesondere Mitteldestillatfließverbesserern sind für den Gebrauch geeignet.
Die Brennstoffölzusammensetzungen können ein oder mehrere andere Additive, die im Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise die folgenden, enthalten: Detergentien, Antioxidationsmittel, Korrosionsschutzmittel, Antitrübungsmittel, Demulgatoren, Antischaummittel, Cetanverbesserer (Zündbeschleuniger), Co-Lösungsmittel, Verträglichkeitsmacher für Pakete und Schmierfähigkeitsadditive.
Das folgende Beispiel, in dem Teile und Prozent falls nicht anders angegeben Gewichtsteile und Gewichtsprozent sind, illustriert die Erfindung:
In dem Beispiel wurde der HFRR-Test unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:
BELASTUNG 2 N
HUB 1 mm (0,5 mm Amplitude)
FREQUENZ 50 Hz
TEMPERATUR 25 und 60ºC
METALLURGIE Kugel ANSI 52 100 (gehärteter Werkzeuglagerstahl) 645 HV 30
FLACHER ANSI 52 100 (Werkzeuglagerstahl) 180 HV 30
OBERFLÄCHENBEHANDLUNG 0,1 um Ra (KUGEL UND FLACH)
DAUER 75 Minuten

Beispiel

Schmierfähigkeitstests wurden bei 60ºC mit einem Klasse 1 Dieselkraftstoff mit einem Schwefelgehalt von 0,00045 Gew.-% (4,5 ppm), IBP (Anfangssiedepunkt) 176ºC, FBP (Endsiedepunkt) 294ºC, 90% - 20% 56ºC, CFPP -37ºC durchgeführt. Die schwere Brennstoffkomponente war ein schweres Gasöl, IBP 199ºC, FBP 481ºC, 90% - 20% 105ºC, Trübungspunkt 25ºC.
Die Resultate des HERR-Tests waren wie folgt:
Die Ergebnisse zeigen, daß die schwere Brennstoffkomponente, hier ein schweres Gasöl, vorteilhafte Auswirkungen auf die Brennstoffschmierfähigkeit hat.

Claims

1. Verwendung einer schweren Brennstoffkomponente zur Erhöhung der Schmierfähigkeit einer Brennstoffölzusammensetzung mit einem Schwefelgehalt von höchstens 0,2 Gew.-%.

2. Verwendung nach Anspruch 1, bei der die Schmierfähigkeit der Zusammensetzung so ist, daß sie einen Verschleißkratzdurchmesser von höchstens 500 um ergibt, wie durch den HFRR-Test (wie hierin zuvor definiert) bei 60ºC gemessen.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Schwefelgehalt der Zusammensetzung höchstens 0,05 Gew.-% ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Mitteldestillatbrennstofföls mit erhöhter Schmierfähigkeit, bei dem ein Rohöl zur Herstellung eines Mitteldestillatbrennstofföls mit niedrigem Schwefelgehalt raffiniert wird und eine schwere Brennstoffkomponente mit dem raffinierten Produkt gemischt wird, um eine Brennstoffölzusammensetzung mit einem Schwefelgehalt von höchstens 0,2 Gew.-% zu liefern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Schmierfähigkeit der Zusammensetzung so ist, daß sie einen Verschleißkratzdurchmesser von höchsten 500 um ergibt, wie durch den HFRR-Test (wie hierin zuvor definiert) bei 60ºC gemessen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem der Schwefelgehalt der Zusammensetzung höchstens 0,05 Gew.-% ist.

7. Dieselkraftstoffzusammensetzung, die Dieselkraftstoff und eine bezogen auf das Gewicht des Dieselkraftstoffs in einem Anteil von 25 bis 50 Gew.-% vorhandene schwere Brennstoffkomponente umfaßt, wobei der Schwefelgehalt der Zusammensetzung höchstens 0,2 Gew.-% ist, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.