FB0來源的100LL燃料的爆轟 數(shù)據(jù)。
[0053] 圖15示出了在2757RPM下，在恒定的功率下，F(xiàn)B0來源的100LL燃料的發(fā)動機(jī)條 件。
[0054] 圖16示出了在2757RPM下，在恒定的功率下，F(xiàn)B0來源的100LL燃料的爆轟數(shù)據(jù)。
[0055] 發(fā)明詳述
[0056] 我們已發(fā)現(xiàn)，對于100辛烷值航空燃料來說，滿足ASTMD910技術(shù)規(guī)格的大多數(shù)的 基于無鉛航空燃料共混物，根據(jù)ASTM5134測量的芳族物質(zhì)含量為約40wt%至約55wt%和 氧含量小于2. 2wt%的高辛烷值無鉛航空燃料可通過下述共混物生產(chǎn)，所述共混物包括約 35vol. % -約 55vol%高M(jìn)0N的甲苯，約 2vol% -約lOvol%苯胺；約 15vol%到約 30vol% 至少一種具有某種組成和性能的烷基化物餾分或烷基化物共混物和至少8vol%異戊烷和 約4vol% -約lOvol%沸騰范圍為80°C至140°C且具有4-5個碳原子數(shù)的醇。在一個實施 方案中，在高辛烷值無鉛航空燃料組合物中不存在乙醇。本發(fā)明的高辛烷值無鉛航空燃料 的M0N大于99. 6。
[0057] 進(jìn)一步地，無鉛航空燃料組合物含有小于lvol%，優(yōu)選小于0. 5vol%的C8芳族物 質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)，C8芳族物質(zhì)，例如二甲苯具有材料相容性問題，尤其在較老式的飛機(jī)內(nèi)。進(jìn)一 步地，已發(fā)現(xiàn)，含有C8芳族物質(zhì)的無鉛航空燃料傾向于具有滿足D910規(guī)格要求的溫度曲線 的難度。在另一個實施方案中，無鉛航空燃料不含有沸點(diǎn)小于80°C的醇。在另一個實施方 案中，無鉛航空燃料不含非環(huán)醚。進(jìn)一步地，無鉛航空燃料組合物具有〇%v至5%v,優(yōu)選 小于1%v的苯含量。
[0058] 在另一個實施方案中，無鉛航空燃料不含有沸點(diǎn)小于80°C的醇。進(jìn)一步地，在一些 實施方案中，根據(jù)ASTMD1094定義的，對于水反應(yīng)來說測試的無鉛航空燃料的體積變化在 +/-2mL以內(nèi)。
[0059] 高辛烷值無鉛燃料不含鉛，和優(yōu)選不含任何其他金屬的辛烷值助長（boosting) 的鉛等價物。術(shù)語"無鉛"要理解為含有小于〇.〇lg/L的鉛。高辛烷值無鉛航空燃料具有 小于0. 05wt%的硫含量。在一些實施方案中，優(yōu)選灰分含量小于0. 0132g/L(0. 05g/加侖） (ASTMD-482)。
[0060] 根據(jù)目前的ASTMD910規(guī)格要求，NHC應(yīng)當(dāng)接近于或者高于43. 5mJ/kg。凈燃燒熱 值基于目前低密度的航空燃料和不能精確地度量較高密度航空燃料的飛行范圍。已發(fā)現(xiàn)， 對于顯示出高密度的無鉛航空汽油來說，可針對較高密度的燃料調(diào)節(jié)燃燒熱，更加精確地 預(yù)測飛機(jī)的飛行范圍。
[0061] 在ASTMD910技術(shù)規(guī)格內(nèi)，目前有三種批準(zhǔn)的ASTM試驗方法測定燃燒熱。僅僅 ASTMD4809方法通過燃料的燃燒，導(dǎo)致這一數(shù)值的實際測定。其他方法（ASTMD4529和ASTM D3338)是使用來自其他物理性能的數(shù)值的計算結(jié)果。這些方法全部被視為ASTMD910規(guī)格 要求的等價方法。
[0062]目前航空燃料的凈燃燒熱（或比能量）用重量分析法測定，表達(dá)為MJ/kg。目前的 含鉛航空汽油與許多替代的無鉛配方相比，具有相對低的密度。較高密度的燃料具有較低 的重量能量含量，但有較高的體積能量含量（MJ/L)。
[0063] 較高的體積能量含量允許在固定的體積內(nèi)儲存較大的能量?？臻g在通用的航空飛 機(jī)內(nèi)可能是有限的和具有有限燃料罐容量，或者優(yōu)選采用滿罐飛行的那些，因此可實現(xiàn)較 大的飛行范圍。然而，燃料越致密，攜帶的燃料的重量增加越大。這可導(dǎo)致飛機(jī)的非燃料有 效載荷的潛在抵消。盡管這些變量的關(guān)系是復(fù)雜的，但在這一實施方案中設(shè)計配方以最好 地滿足航空汽油的要求。由于密度部分影響飛行范圍，因此已發(fā)現(xiàn)，通常使用燃燒熱來精確 估量的更加精確飛行范圍可使用下述公式通過調(diào)節(jié)航空汽油的密度來預(yù)測：
[0064]HOC* = (H0Cv/密度）+ (%范圍增加/%有效載荷增加+1)
[0065] 其中H0CT是調(diào)節(jié)過的燃燒熱（MJ/kg)，H0Cv是由實際的燃燒熱測量獲得的體積能 量密度（MJ/L)，密度是該燃料的密度（g/L)，％范圍增加是與對于固定燃料體積來說，使用 H0Cv和HOCa計算的與lOOLL(HOCa)相比，飛行范圍增加的百分比，和％有效載荷增加是由 于燃料質(zhì)量導(dǎo)致的有效載荷能力的相應(yīng)增加百分比。
[0066] 調(diào)節(jié)過的燃燒熱是至少43. 5MJ/kg，和蒸氣壓范圍為38_49kPa。高辛烷值無鉛燃 料組合物進(jìn)一步具有小于或等于_58°C的凝固點(diǎn)。與汽車燃料不同，對于航空燃料來說，由 于飛機(jī)處于飛行中時的高度，重要的是在空氣中，燃料沒有引起冷凍問題。已發(fā)現(xiàn)，對于含 有芳族胺的無鉛燃料，例如實施例中的對比實施例D和H來說，難以滿足航空燃料的凝固點(diǎn) 要求。已發(fā)現(xiàn)，含有具有4-8個碳原子的支鏈醇的航空燃料組合物提供滿足-58°C的凝固點(diǎn) 要求的無鉛航空燃料，條件是該支鏈不包括叔丁基。
[0067] 進(jìn)一步地，高辛烷值無鉛燃料組合物的終沸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)小于190°C，優(yōu)選最多180°C， 這在使用ASTMD-86測量的大于98. 5%的回收率（recovery)下測量。若回收率水平低，則 不可能有效地測量組合物的終沸點(diǎn)（即較高沸點(diǎn)的殘余物仍然殘留，而沒有被測量）。本發(fā) 明的高辛烷值無鉛航空燃料組合物具有至少97. 8wt%，優(yōu)選至少98. 5wt%的碳，氫和氮含 量（CHN含量）和小于2.2wt%，優(yōu)選1.5wt%的氧含量。
[0068] 已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的高辛烷值無鉛航空燃料不僅滿足100辛烷值航空燃料的M0N值， 而且滿足凝固點(diǎn)和T10最多75°C，T40至少75°C，T50最多105°C和T90最多135°C的溫度 曲線，蒸氣壓，調(diào)節(jié)過的燃燒熱，和凝固點(diǎn)。除了M0N以外，重要的是滿足最小蒸氣壓，和對 于飛機(jī)發(fā)動機(jī)啟動和在較高海拔下飛機(jī)平穩(wěn)操作的最小調(diào)節(jié)過的燃燒熱。優(yōu)選地，潛在膠 質(zhì)值小于6mg/100mL。
[0069] 難以滿足無鉛高辛烷航空燃料的苛刻的技術(shù)要求。例如，美國專利申請公布 2008/0244963公開了M0N大于100的不含鉛的航空燃料，其中燃料的主要組分由航空汽油 制備以及具有選自至少一種單-或多-羧酸和至少一種單-或多元醇的酯，至少一種單-或 多羧酸的酸酐中至少兩種化合物的次要組分。這些含氧物具有至少15%v/v的組合水平， 典型的實例為30%v/v，以滿足M0N值。然而，這些燃料沒有同時滿足許多其他的技術(shù)要求， 例如燃燒熱（測量的或調(diào)節(jié)過的），其中甚至包括許多實施例中的M0N。另一實例，美國專 利No. 8313540公開了M0N大于100的源于生物的渦輪機(jī)燃料，它包括1，3, 5-三甲基苯和 至少一種烷烴。然而，這些燃料也沒有同時滿足許多其他技術(shù)要求，例如燃燒熱（測量的或 調(diào)節(jié)過的），溫度曲線，和蒸氣壓。
[0070]甲苯
[0071] 甲苯自然地以低的水平出現(xiàn)在原油內(nèi)，且通常在借助催化重整器制造汽油的方法 中，在乙烯裂解器內(nèi)或者由煤制造焦炭的方法中產(chǎn)生。最終分離，借助蒸餾或溶劑提取，在 用于提取BTX芳族物質(zhì)（苯，甲苯和二甲苯異構(gòu)體）的許多可獲得的一種方法中發(fā)生。本 發(fā)明中使用的甲苯必須是M0N為至少107且含有小于lvol%的C8芳族物質(zhì)的甲苯等級。 進(jìn)一步地，甲苯組分優(yōu)選具有0%v至5%V，優(yōu)選小于1%v的苯含量。
[0072]例如，航空重整油通常是含有至少70wt%，理想地至少85wt%甲苯的烴餾分，且 它還含有C8芳族物質(zhì)（15-50wt%乙苯，二甲苯類）和C9芳族物質(zhì)（5-25wt%丙基苯，甲基 苯類和三甲基苯類）。這種重整油具有范圍為102-106的典型M0N值，且已發(fā)現(xiàn)它不適合于 在本發(fā)明中使用。
[0073] 甲苯優(yōu)選以從約35%V，優(yōu)選至少約40%V，最優(yōu)選至少約42%v到最多約48% V，優(yōu)選到最多約55 %V，更優(yōu)選到最多約50 %v的用量存在于共混物內(nèi)，基于無鉛航空燃料 組合物。
[0074] 苯胺
[0075] 工業(yè)上主要從苯在兩個步驟中生產(chǎn)苯胺（C6H5NH2)。首先，使用硝酸和硫酸的濃混 合物，在50-60°C下硝化苯，這得到硝基苯。在第二步中，典型地在200-300°C下，在各種金 屬催化劑存在下，氫化硝基苯。
[0076] 作為替代方案，還由苯酚和氨制備苯胺，其中苯酚來自于枯烯法。
[0077] 在商業(yè)上，區(qū)分苯胺的三種商標(biāo)：藍(lán)色的苯胺油，它是純的苯胺；紅色的苯胺油， 苯胺與鄰-和對-甲苯胺的等摩爾量的混合物；和藏紅色苯胺油，它含有苯胺和鄰甲苯胺， 且由品紅烙融物（fusion)的蒸饋物（6chapp6s)獲得。純苯胺，在其他情況下稱為藍(lán)色苯 胺油，對于高辛烷值無鉛航空汽油來說是所需的。苯胺優(yōu)選以從約2%V，優(yōu)選至少約3% v，最優(yōu)選至少約4%v到最多約10%V，優(yōu)選到最多約7%，更優(yōu)選到最多約6%的用量存在 于該共混物內(nèi)，基于無鉛航空燃料組合物。
[0078] 烷基化物和烷基化物共混物
[0079] 術(shù)語烷基化物典型地是指支鏈烷屬烴。支鏈烷屬烴典型地衍生于異烷屬烴與烯烴 的反應(yīng)。各種等級的支鏈異烷屬烴和混合物是可獲得的。該等級通過每一分子中的碳原 子數(shù)量范圍，該分子的平均分子量，和烷基化物的沸程來鑒定。已發(fā)現(xiàn)，烷基化物物流的一 些餾分及其與異烷屬烴例如異辛烷的共混物對于獲得或提供本發(fā)明的高辛烷值無鉛航空 燃料是所需的?？赏ㄟ^蒸餾或者獲取在工業(yè)上可獲得的標(biāo)準(zhǔn)烷基化物的餾分，來獲得這些 烷基化物或烷基化物共混物。任選地，共混它與異辛烷。烷基化物或烷基化物共混物的起 始沸騰范圍為約32°C-約60°C和最終沸騰范圍為約105°C到約140°C，優(yōu)選到約135°C，更 優(yōu)選到約130°C，最優(yōu)選到約125°C，T40小于99°C，優(yōu)選最多98°C，T50小于100°C，T90小 于1l〇°C，優(yōu)選最多108°C，該烷基化物或烷基化物共混物包括4-9個碳原子的異烷屬烴，約 3-20vol%的C5異烷屬烴，基于烷基化物或烷基化物共混物，約3-15vol%的C7異烷屬烴