燃料組合物的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日2008年9月25日、申請(qǐng)?zhí)?00880117769. 4、發(fā)明名稱"燃料組合 物"的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及燃料組合物及其添加劑。本發(fā)明特別涉及柴油燃料組合物的添加劑， 尤其是適用在帶有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的那些。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于市場(chǎng)需求和立法，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)近年來(lái)變得能量有效得多，表現(xiàn)出改進(jìn)的性能 并具有降低的排放。
[0004] 已通過(guò)燃燒過(guò)程的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)性能和排放的這些改進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn)的燃燒所必 需的燃料霧化，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使用更高噴射壓力和降低的燃料噴射器噴嘴孔徑的燃料噴射設(shè) 備。噴射噴嘴處的燃料壓力如今一般超過(guò)1500巴（1.5x IO8Pa)。為實(shí)現(xiàn)這些壓力，必須在 燃料上作的功也提高燃料的溫度。這些高壓和高溫會(huì)造成燃料降解。
[0005] 具有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括但不限于，重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和較小的客 車型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括非常有力的發(fā)動(dòng)機(jī)，如功率輸出高達(dá)4300kW的 具有20種氣缸變體的MTU系4000柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，或如具有6個(gè)氣缸且功率輸出為大約240kW 的Renault dXi7之類的發(fā)動(dòng)機(jī)。典型的客車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是具有4個(gè)氣缸且功率輸出視該 變體情況為IOOkW或更低的Peugeot DWlO0
[0006] 在與本發(fā)明相關(guān)的所有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，共同特征是高壓燃料系統(tǒng)。通常使用超過(guò) 1350巴（1·35χ IO8Pa)的壓力，但可能經(jīng)常存在高達(dá)2000巴（2x IO8Pa)或更大的壓力。
[0007] 這類高壓燃料系統(tǒng)的兩個(gè)非限制性實(shí)例是：共軌噴射系統(tǒng)，其中利用高壓泵壓縮 燃料，該泵經(jīng)由共軌將燃料供應(yīng)至燃料噴射閥；和單元式（unit)噴射系統(tǒng)，其將高壓泵與 燃料噴射閥集成在一個(gè)組裝件中，從而實(shí)現(xiàn)超過(guò)2000巴（2x IO8Pa)的可能的最高噴射壓 力。在這兩種系統(tǒng)中，在加壓燃料時(shí)，燃料變熱，通常達(dá)到大約l〇〇°C或更高的溫度。
[0008] 在共軌系統(tǒng)中，燃料在輸往噴射器之前高壓儲(chǔ)存在中心蓄積軌（central accumulator rail)或單獨(dú)的蓄積器中。常常將一些加熱的燃料送回燃料系統(tǒng)的低壓側(cè)或 送回燃料罐。在單元式噴射系統(tǒng)中，燃料在噴射器內(nèi)壓縮以產(chǎn)生高噴射壓力。這又提高燃 料的溫度。
[0009] 在這兩種系統(tǒng)中，燃料在噴射之前存在于噴射器體內(nèi)，在此由于來(lái)自燃燒室的熱， 其被進(jìn)一步加熱。噴射器末梢的燃料溫度可以高達(dá)250_350°C。因此，燃料在噴射之前承受 1350巴（L35x IO8Pa)至超過(guò)2000巴（2x IO8Pa)的壓力和大約100°C至350°C的溫度，有 時(shí)再循環(huán)回燃料系統(tǒng)內(nèi)，由此增加該燃料承受這些條件的時(shí)間。
[0010] 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的共有問(wèn)題是噴射器，特別是噴射器體和噴射器噴嘴的結(jié)垢。在燃料 過(guò)濾器中也可能發(fā)生結(jié)垢。當(dāng)噴嘴被來(lái)自柴油燃料的沉積物堵塞時(shí)，發(fā)生噴射器噴嘴結(jié)垢。 燃料過(guò)濾器的結(jié)垢可能與燃料再循環(huán)回燃料罐相關(guān)。隨燃料降解，沉積物增加。沉積物可 能呈碳質(zhì)焦炭狀殘?jiān)蛘承曰蚰z態(tài)殘?jiān)男问?。在一些情況下，極高的添加劑處理率可能 造成沉積物增加。柴油燃料越加熱，就越來(lái)越不穩(wěn)定，特別是如果在壓力下加熱。因此，具 有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可能造成提高的燃料降解。
[0011] 在使用任何類型的柴油燃料時(shí)，都可能發(fā)生噴射器結(jié)垢問(wèn)題。但是，一些燃料可能 特別容易造成結(jié)垢，或在使用這些燃料時(shí)可能更快發(fā)生結(jié)垢。例如，含生物柴油的燃料已被 發(fā)現(xiàn)更容易發(fā)生注射器結(jié)垢。含金屬物類的柴油燃料也可能造成增加的沉積物。金屬物類 可能在添加劑組合物中有意添加到燃料中或可能作為污染物存在。如果來(lái)自燃料分配系 統(tǒng)、車輛分配銷售系統(tǒng)、車輛燃料系統(tǒng)、其它金屬組分和潤(rùn)滑油的金屬物類溶解或分散在燃 料中，會(huì)發(fā)生污染。
[0012] 過(guò)渡金屬特別造成增加的沉積物，尤其是銅和鋅物類。這些可通常以幾 PPb (每十 億份之份數(shù)）至50ppm的含量存在，但可能造成問(wèn)題的含量被認(rèn)為是0· 1至50ppm，例如0· 1 至 lOppm。
[0013] 當(dāng)噴射器被堵塞或部分堵塞時(shí)，燃料輸送較低效且燃料與空氣的混合差。隨時(shí)間 經(jīng)過(guò)，這造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率的損失、提高的廢氣排放和差的燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0014] 當(dāng)噴射器噴嘴孔的尺寸降低時(shí)，積聚的沉積物的相對(duì)影響變得更明顯。通過(guò)簡(jiǎn)單 算術(shù)，500微米孔內(nèi)的5微米沉積層將流動(dòng)面積降低4%，而200微米孔中相同的5微米沉 積層將流動(dòng)面積降低9. 8%。
[0015] 目前，可以向柴油燃料中加入含氮洗滌劑以降低焦化。典型的含氮洗滌劑是通過(guò) 聚異丁烯-取代的琥珀酸衍生物與聚亞烷基多胺的反應(yīng)形成的那些。但是，包括更細(xì)噴射 器噴嘴的更新發(fā)動(dòng)機(jī)更敏感，現(xiàn)有柴油燃料可能不適用于包含這些較小噴嘴孔的新型發(fā)動(dòng) 機(jī)。
[0016] 為了保持含有這些較小噴嘴孔的發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，需要使用高得多的現(xiàn)有添加劑處 理率。這是低效和昂貴的，在一些情況下，極高處理率也會(huì)造成結(jié)垢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明人已經(jīng)開(kāi)發(fā)出在具有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)的 柴油燃料組合物相比提供改進(jìn)的性能的柴油燃料組合物。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供包含性能增強(qiáng)添加劑的柴油燃料組合物，其中該性 能增強(qiáng)添加劑是下列成分之間的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物：
[0019] (a)醛；
[0020] (b)多胺；和
[0021] (C)任選地被取代的苯酚；
[0022] 其中該苯酚組分（C)的所述或各個(gè)取代基具有小于400的平均分子量。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 優(yōu)選地，該性能增強(qiáng)添加劑產(chǎn)品的分子具有小于10000,優(yōu)選小于7500,優(yōu)選小于 2000,更優(yōu)選小于1500,優(yōu)選小于1300,例如小于1200,優(yōu)選小于1100,例如小于1000的平 均分子量。
[0024] 該性能增強(qiáng)添加劑產(chǎn)品優(yōu)選具有小于900,更優(yōu)選小于850,最優(yōu)選小于800的分 子量。
[0025] 可以使用任何醛作為醛組分（a)。該醛組分（a)優(yōu)選是脂族醛。該醛優(yōu)選具有I 至10個(gè)碳原子，優(yōu)選1至6個(gè)碳原子，更優(yōu)選1至3個(gè)碳原子。該醛最優(yōu)選是甲醛。
[0026] 多胺組分（b)可以選自包括兩個(gè)或更多個(gè)胺基團(tuán)的任何化合物。該多胺優(yōu)選是聚 亞烷基多胺。該多胺優(yōu)選是其中亞烷基組分具有1至6,優(yōu)選1至4,最優(yōu)選2至3個(gè)碳原 子的聚亞烷基多胺。該多胺最優(yōu)選是聚亞乙基多胺。
[0027] 該多胺優(yōu)選具有2至15個(gè)氮原子，優(yōu)選2至10個(gè)氮原子，更優(yōu)選2至8個(gè)氮原子 或在一些情況下3至8個(gè)氮原子。
[0028] 在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，多胺組分（b)包括部分RiR2NCHR 3CHR4NR5R6,其中H R3、R 4、R5和R6各自獨(dú)立地選自氫和任選地被取代的烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基或芳基 烷基取代基。
[0029] 因此，用于制造本發(fā)明的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物的多胺反應(yīng)物優(yōu)選包括任選地被取代的 1，2-乙二胺殘基。
[0030] 優(yōu)選地，R1和R2中至少一個(gè)是氫。優(yōu)選R1和R 2都是氫。
[0031] 優(yōu)選地，R1U和R6中的至少兩個(gè)是氫。
[0032] 優(yōu)選地，R3和R4中的至少一個(gè)是氫。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，R 3和R4各自是氫。 在一些實(shí)施方案中，R3是氫且R4是烷基，例如C 1至C4烷基，尤其是甲基。
[0033] 優(yōu)選地，R5和R6中的至少一個(gè)是任選地被取代的烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基 或芳基烷基取代基。
[0034] 在R1、R2、R3、R4、R 5和R 6中的至少一個(gè)不是氫的實(shí)施方案中，各自獨(dú)立地選自任選 地被取代的烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基或芳基烷基部分。優(yōu)選各自獨(dú)立地選自氫和任 選地被取代的C(1-6)烷基部分。
[0035] 在特別優(yōu)選的化合物中，R1、R2、R3、R 4和R5各自是氫且R6是任選地被取代的烷基、 烯基、炔基、芳基、烷基芳基或芳基烷基取代基。R 6優(yōu)選是任選地被取代的C(l-6)烷基部分。
[0036] 這種烷基部分可以被一個(gè)或多個(gè)選自羥基、氨基（尤其是未取代的氨 基；-NH-、-NH 2)、磺基（sulpho)、亞磺?；╯ulphoxy)、C(l-4)烷氧基、硝基、鹵素（尤其是 氯或氟）和巰基的基團(tuán)取代。
[0037] 在烷基鏈中可能并入一個(gè)或多個(gè)雜原子，例如0、N或S，以提供醚、胺或硫醚。
[0038] 尤其優(yōu)選的取代基R1、R2、R3、R 4、R5或R 6是羥基-C (1-4)烷基和氨基-C (1-4)烷 基，尤其是 H0_CH2_CH2_ 和 H2N_CH2_CH2 _。
[0039] 合適地，該多胺僅包括