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【发明授权】燃料油“A”组合物_国际壳牌研究有限公司_201680076705.9 

申请/专利权人:国际壳牌研究有限公司

申请日:2016-12-14

公开(公告)日:2020-07-24

公开(公告)号:CN108521781B

主分类号:C10L1/08(20060101)

分类号:C10L1/08(20060101)

优先权:["20151228 JP 2015-257135"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.07.24#授权;2018.10.09#实质审查的生效;2018.09.11#公开

摘要:一种燃料油“A”组合物,其中密度15℃为0.8400至0.8900gcm3,50℃下的运动粘度不小于2.000mm2s,且十六烷指数旧不小于35,并且其中硫含量不大于0.100wt%,沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量不大于110ppmw,并且10%残余油的残余碳含量不小于0.20wt%。

主权项:1.一种燃料油“A”组合物,特征在于:15℃下的密度为0.8400至0.8900gcm3,50℃下的运动粘度不小于2.000mm2s,且根据JISK2204-1992获得的十六烷指数不小于35;并且,硫含量不大于0.100wt%,沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量不大于110ppmw,以及10%残余油的残余碳含量不小于0.20wt%。

全文数据:燃料油“A”组合物技术领域[0001]本公开涉及一种用于海洋用途等的重质燃料油“A”组合物。背景技术[0002]迄今为止,应对环境问题的措施主要把重点放在汽车和工厂排放的废气上,这些汽车和工厂的排放量很大。然而,近年来,对海上运输其被认为是节能的,并且具有相对较低的排放)的废气的改进也一直存在需求。因此,现正制订海上燃料硫含量的法规,主要是为了减少船舶排放的硫氧化物(SOx和黑烟的量(见国土交通省海事局(MinistryofLand,Infrastructure,TransportandTourism,MaritimeBureau,《2014年海事报告,船舶移动,世界移动(MaritimeReport2014,Shipsmove,theworldmoves》,第I部分,海事管理中的重要问题(Importantproblemsinmaritimeadministration,第9章:解决环境问题(Tacklingenvironmentalproblems下文称2014年海事报告(MaritimeReport2014;以及低硫燃料的解释(Low-sulphurfuelsexplained日文版),GardNews209,2013年2月4月,第4-5页)。[0003]由于硫氧化物和颗粒物质来源于燃料中所含的硫2014年海事报告),目前使用硫含量为3.5wt%的燃料的远洋船舶用燃料将在2020年或2025年必须有不大于0.5wt%的硫含量,并且在加利福尼亚州或欧洲的沿海或海湾地区,硫含量不大于〇.Iwt%。[0004]根据硫含量法规,现在欧洲和其它地方在海上应用中使用较轻的油馏分代替硫含量高的燃料油“C”。不过,例如在日本,也可使用重油“A”。迄今为止,每当使用燃料油“C”的船舶转换为燃料油“A”时,由于润滑质量降低,燃料喷射栗的磨损都会受到特别关注。[0005]关于与燃料油“A”有关的技术的实例,日本专利2004-91676公开了使用一种石油树脂作为共混组分,其赋予残余碳含量,以得到10%残余油的〇.2wt%至0.5wt%残碳含量和不大于1.5的ASTM颜色,以便使燃料油“A”组合物产生良好的过滤性质。[0006]此外,日本专利2001-279272公开了在冬季的低季节温度或寒冷地区的低温环境下用于内燃机和外燃设备等时,具有良好的起动性能的组合物,其通过使FIA十六烷值不小于35、芳香族含量为25至50vol%、90%馏出温度不高于390°C以及50°C下的运动粘度不大于3.5mm2s而得到。[0007]此外,日本专利2003-313565公开了一种具有优良的燃烧性能和低硫和氮含量,且具有令人满意的残余碳组分散布和无污泥形成的环境友好型燃料油“A”,其通过使硫含量不大于300ppm、氮含量不大于lOOpprn、苯胺点不大于81以及含9个碳原子的芳香族化合物的含量为3至IOvo1%而得到。发明内容[0008]到目前为止,还没有任何燃料油“A”在保持润滑质量的同时具有优良的过滤性质和点火质量的例子。已考虑通过在轻油中使用如润滑性改进剂等添加剂来解决这一问题的方法,但存在与低成本燃料油“A”或残余碳的相容性问题,因此添加润滑性改进剂并不是真正有利的应对措施。[0009]本公开提供一种具有低硫含量、良好的润滑质量、优良的点火质量和良好的过滤性质的燃料油“A”组合物。[0010]通过反复和深入的研究,本发明人发现了一种尽管硫含量低,但仍具有良好的润滑质量、优良的点火质量和良好的过滤性质的燃料油“A”组合物。特别地,本公开提供一种燃料油“A”组合物,其中密度(15°C为0.8400至0.8900gcm3,50°C下的运动粘度不小于2.000!1111128,且十六烷指数(旧)不小于35,并且其中硫含量不大于0.100^%,沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量不大于llOppmw,以及10%残余油的残余碳含量不小于〇.20wt%。[0011]从以下具体实施方式,本发明的实施例的其它优点和特征将变得显而易见。然而,应该理解的是,尽管指出了本发明的优选实施例,但具体实施方式和具体实例仅通过示例的方式给出,因为根据这一具体实施方式,在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对本领域的技术人员来说将变得显而易见。具体实施方式[0012]本公开涉及一种燃料油“A”组合物,其即使硫含量低,也具有高润滑性、优良的点火质量和良好的油过滤性质。[0013]本文所述的燃料油“A”具有0.8400至0.8900gcm3,但优选0.8500至0.8900gcm3,更优选0.8600至0.8850gcm3,然而更优选0.8600至0.880gcm3的密度(15°C。如果密度太低,则燃料消耗会恶化,而如果密度太高,则排放物中的黑烟会增加,并且十六烷指数会下降,从而损害点火质量。[0014]任选地,本公开的燃料油“A”组合物可具有50°C下不小于2.OOOmmVs,但优选为2.000至5.000mm2s,更优选2.400至4.000mm2s,然而更优选2.400至3.800mm2s的运动粘度。如果50°C下的运动粘度太低,则润滑性能会变差,而如果运动粘度太高,则燃机内的雾化条件会变差并且排放也会恶化。[0015]本文提供的燃料油“A”组合物的十六烷指数(旧)任选地不小于35,但优选不小于40,并且更优选不小于45。十六烷指数新优选不小于35,更优选不小于40,然而更优选不小于45。从点火质量的角度来看,十六烷指数太低并非所期望的,并且如果其太高,则排放可能会恶化,例如可能产生未燃烧的碳氢化合物,因此十六烷指数优选不大于55。[0016]关于本公开的燃料油“A”组合物的蒸馏特征,初始沸点优选不低于140°C,并且更优选不低于160°:。10%馏出温度优选不低于210°C,更优选不低于220°C,然而更优选不低于230°C,特别优选是240°C。如果初始沸点和10%馏出温度都太低,则闪点和运动粘度变低,并且润滑质量会变差。另外,如果初始沸点和10%馏出温度都太高,则运动粘度会增加,并且发动机内的适当的流动特征和雾化状态会变差,因此初始沸点优选不高于250°C,并且10%馏出温度不高于270°:。50%馏出温度优选为260至300°C,但可更优选为270至290°C。如果50%馏出温度太低,则可能会对燃料消耗量和点火质量有影响,而如果它太高,则低温流动特征可能会变差。90%馏出温度优选为300至380°C,但可更优选为320至360°C,然而更优选320至350°C。如果90%馏出温度太低,则可能会对点火质量有影响,而如果其太高,则低温流动特征可能会变差或燃烧废气中的黑烟可能会增加。[0017]任选地,本公开的燃料油“A”组合物具有不大于O.IOOwt%,但优选为O.OlO至0.1OOwt%的硫含量。硫组分是造成环境污染的原因,所以优选应较小。但是,如果硫含量太低,则润滑质量通常会降低。[0018]关于硫成分,在本公开的燃料油“A”中,沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量不大于IlOppmw,但优选为30至IOOppmw,并且更优选30至80ppmw。如果它太高,则润滑性变差,并且如果它太低,则生产成本增加,或者胶质会具有不利影响。作为沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的实例,可举出二苯并噻吩、4-甲基二苯并噻吩和4,6_二甲基二苯并噻吩。二苯并噻吩的沸点为332.5°C。沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量可通过气相色谱法使用配备有硫化学发光检测器的气相色谱仪来测量。[0019]本公开的燃料油“A”组合物中,沸点低于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量优选为2至40ppmw,但更优选5至30ppmw。作为沸点低于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的实例,可举出噻吩和苯并噻吩。沸点低于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量可通过气相色谱法使用配备有硫化学发光检测器的气相色谱仪来测量。[0020]95%削减后的硫含量优选不小于0.15wt%,但更优选不小于0.20wt%。如果这个值太小,则润滑性可能会变差,并且如果它太高,则油过滤性可能会变差,因此它优选不大于0.40wt%,但更优选不大于0.30wt%。[0021]任选地,本公开的燃料油“A”组合物中含有的10%残余油的残留碳不小于0.20wt%,但优选不小于0.25wt%,并且更优选不小于0.30wt%。如果这个值较大,则润滑性变得更好,但如果它太高,则油过滤性会变差,因此它优选不大于〇.70wt%,但更优选不大于0.50wt%,然而更优选不大于0.40wt%。[0022]本公开的燃料油“A”组合物的总芳香族含量优选不小于25.Ovol%,但更优选不小于30.Ovol%,然而更优选不小于40.0%,但特别优选不小于45.Ovol%。在高含量下,润滑性和油过滤性良好,但如果它太高,则十六烷指数会降低,并且在发动机中会出现如起动性差的问题,因此它优选不大于55.Ovol%,但更优选不大于50.Ovol%。总芳香族组分包括在苯上具有烷基或环烷环的单环芳香族化合物、在萘上具有烷基或环烷环的双环芳香族化合物和在菲或蒽上具有烷基或环烷环的三环芳香族化合物。单环芳香族组分优选不小于16.0vol%,但更优选不小于20.0vol%,然而更优选不小于25vol%。双环芳香族组分优选不小于5.Ovol%,但更优选不小于15vol%,然而更优选不小于20vol%。三环芳香族组分优选不小于2.0vol%,但更优选不小于4.0vol%,然而更优选不小于6.0vol%。类似地,如果芳香族组分太小,则润滑性和油过滤性会变差,而如果它太高,则十六烷指数会降低,并且可能在发动机起动性等方面存在问题。因此,如果单环芳香族组分不大于40.Ovol%,如果双环芳香族组分不大于25.Ovol%,并且三环芳香族组分不大于8.Ovol%,则是优选的。[0023]本公开的燃料油“A”组合物的饱和烃组分可为40.0至70.Ovol%。如果饱和烃组分太低,则十六烷指数会降低,并且在发动机中可能出现如起动性差的问题。如果它太高,则油过滤性能会变差。[0024]任选地,本公开的燃料油“A”组合物的烯烃组分可高达0.5vol%,但优选为0.1至0.3vol%。如果烯烃组分太小,则低温流动特征会变差,并且如果它太高,则储存稳定性会恶化,并且油过滤性会变差。[0025]本公开的燃料油“A”组合物的氮含量可优选地是0.005至0.05wt%,但更优选0.005至0.03wt%,然而更优选0.01至0.03wt%。如果氮组分太小,则润滑性会恶化,而如果它太高,则燃烧期间的氮氧化物可能会增加。[0026]基于ISO12156-1的本公开的燃料油“A”组合物的HFRR在指定的为测试轻油的润滑性的测试中,假定使用船用喷射栗,在IOOOgf的载荷下进行HFRR测试,并且测量固定钢球上的磨斑直径以评估润滑性能优选不大于470μπι,但更优选不大于450μπι,然而更优选不大于415μπι。净热值优选为36,000至38,000KJL,但更优选为36,500至37,600KJL。[0027]通常,燃料油“Α”通过将其与多种共混组分和添加剂(如低温流动改进剂混合而制得,但对于本公开的燃料油“Α”组合物,当将其与共混组分和添加剂混合时,优选不添加润滑性改进剂。[0028]本公开的燃料油“Α”组合物优选用作船舶的燃料。[0029]为了本公开的燃料油“Α”组合物而最终获得的组合物可通过向一种或两种或更多种的煤油或轻油共混组分通过原油的蒸馏、脱硫和裂解处理获得)中添加残余碳改性剂来调整,以具有规定的特殊特征。举例来说,可使用煤油馏分或轻油馏分或其脱硫形式,即通过原油的常压蒸馏获得的脱硫煤油或脱硫轻油。还可使用通过脱硫处理,并且以适当的比例与从常压蒸馏装置获得的轻油馏分和裂化轻油混合而获得的柴油燃料组合物。裂化轻油是指从重质燃料油提质过程中蒸馏出的轻油馏分,如从直接脱硫装置获得的直接脱硫轻油、从间接脱硫装置获得的间接脱硫轻油或从流化催化裂解装置获得的催化裂化轻油。[0030]虽然本发明容许各种修改和替代形式,但其具体实施例通过本文详细描述的实例来示出。应该理解的是,随附的具体实施方式并非旨在将本发明限制为所公开的特定形式,相反,意图是涵盖如所附权利要求书限定的属于本发明精神和范围内的所有修改、同等物和替代物。本发明将通过以下说明性实施例来说明,所述说明性实施例仅被提供用于说明,并且不被解释为以任何方式限制要求保护的发明。[0031]本领域的技术人员将容易理解,虽然本发明是参照特征和方法的一个或多个特定组合来说明的,但那些特征和方法中的许多在功能上独立于其它特征和方法,使得它们可同等地或类似地在其它实施例或组合中独立地应用。[0032]说明性实施例[0033]实施例1-5、比较实例1-3的实例[0034]实施例1至5和比较实例1至3的实例的燃料油“Α”组合物通过以表2中所示的体积比混合表1中所示的共混组分而获得。如下所述测量表1和3中所示的性质。[0035]密度15°C:根据JISK2249“原油和石油产品-密度的测定和密度质量体积转换表(Crudeoilandpetroleumproducts-Determinationofdensityanddensitymassvolumeconversiontables’’测量。[0036]ASTM蒸馏:根据JISK2254“石油产品-蒸馏测试方法,4.常压蒸馏测试方法Petroleumproducts-Distillationtestmethods,4.Atmosphericdistillationtestmethod”测量。[0037]十六烷指数新):根据JISK2280-5“石油产品-燃料油-辛烷值和十六烷值的测定,以及十六烧指数的计算方法,第5部分:十六烧指数Petroleumproducts-Fueloils-Determinationofoctanenumberandcetanenumber,andmethodforcalculationofcetaneindex,Part5:Cetaneindex”的研究辛烧值的测定方法测量。[0038]十六烷指数(旧):根据JISK2204-1992“柴油燃料Dieselfuel”获得的十六烷指数。[0039]10%残余油中的残余碳:根据JISK2270“原油和石油产品-残余碳的测定Crudeoilandpetroleumproducts-Determinationofresidualcarbon’’测量。[0040]粘度30°C50°C:根据JISK2283“原油和石油产品-运动粘度的测定和根据运动粘度计算粘度指数(Crudepetroleumandpetroleumproducts-Determinationofkinematicviscosityandcalculationofviscosityindexfromkinematicviscosity”测量。[0041]饱和烃、烯烃、芳香族化合物:根据JPI-5S-49_97“石油产品-烃类的测定-高效液相色谱法(Petroleumproducts-Determinationofhydrocarbontypes-Highperformanceliquidchromatographymethod’’测量。[0042]氮含量:通过JISK2609“原油和石油产品-氮含量的测定Crudepetroleumandpetroleumproducts-Determinationofnitrogencontent’’的化学发光法测量。[0043]硫含量:根据JISK2541-4“原油和石油产品-硫含量的测定,第4部分:X射线荧光法(Crudeoilandpetroleumproducts-Determinationofsulphurcontent,Part4:X-rayfluorescencemethod’’测量。[0044]沸点低于二苯并噻吩的沸点的硫化合物:使用配备有硫化学发光检测器的安捷伦Agilent制造的气相色谱仪进行气相色谱法测量。使用的柱是JW的B-SulfurSCD。将二苯并噻吩溶解在特级己烷中后进行测量,并将保留时间分配给溶质峰。还以二丁基硫醚作为参考物质,制备了校准曲线。接着,测量样品,并且通过使用二丁基硫醚校准曲线对位于二苯并噻吩的峰值保留时间之前的峰的总面积进行定量,从而获得沸点低于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的燃料油“A”组合物中的硫的量。气相色谱仪测量条件为:在35°C下保持3分钟后,以5°C分钟升温至150°C,然后以10°C分钟升温至270°C,保持22分钟。[0045]沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物:使用配备有硫化学发光检测器的安捷伦制造的气相色谱仪进行气相色谱法测量。使用的柱是JW的B-SuIfurSCD。将二苯并噻吩溶解在特级己烷中后进行测量,并将保留时间分配给溶质峰。还以二丁基硫醚作为参考物质,制备了校准曲线。接着,测量样品,并且通过使用二丁基硫醚校准曲线对位于二苯并噻吩的峰值保留时间或之后的峰的总面积进行定量,从而获得沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的燃料油“A”组合物中的硫的量。气相色谱仪测量条件为:在35°C下保持3分钟后,以5°C分钟升温至150°C,然后以10°C分钟升温至270°C,保持22分钟。[0046]95%削减后的硫含量:[0047]根据JISK2541-4“原油和石油产品-硫含量的测定第4部分:X-射线荧光法”测量在ASTM蒸馏中95%削减后的残余油。[0048]油过滤性:使用IP38708“过滤器堵塞趋势的测定,附录ADeterminationoffilterblockingtendency,AnnexA”中所述的装置,试验台是直径90mm的过滤装置。所述过滤器是膜过滤器LSWP09025由默克公司(MerckLtd制造)。在油温13±1°C,流量l.〇Lh的条件下使样品油通过持续1小时,测定油通过后的压力值。如果油通过后的压差不大于0.2kgcm2,则评价为□,大于0.2kgcm2且低于0.7kgcm2时为0,0.7kgcm2及更高时为Xo[0049]HFRR:按照ISO12156-1“柴油燃料-润滑性评估(Dieselfuel-Assessmentoflubricity”测试方法中规定的测试之一进行HFRR测试,并且将专用的载荷设定为IOOOgf。将固定钢球的磨斑直径作为评价润滑性能的准则。[0050]测试条件:[0052]测试方法:将测试样品放入测试槽中,并将样品温度保持在60°C。测试球固定在前后对齐的测试球固定台上。将载荷(I.96mN施加到水平对齐的测试盘上。将样品完全浸没在测试槽中,使其与测试盘接触,并使钢测试球以50Hz的频率往复摆动)。测试完成后,测量固定钢球上的磨斑Ml。[0053]净热值:[0054]根据JISK2279“原油和石油产品-热值测定方法和计算估算方法Crudeoilandpetroleumproducts-Methodfordeterminationofcalorificvalueandmethodforestimationbycalculation”计算。由于计算所需的灰分和水分的量为痕量,因此将计算设置为Owt%。[0055]以下,表1显示了共混组分1-6的性质。表2显示了实施例1-5和比较实例1-3的各实例使用的相应的共混组分的量。表3显示了实施例1-5和比较实例1-3的实例的特性。[0056]表1[0057][0058]*1:沸点低于二苯并噻吩的沸点的共混组分中的硫化合物[0059]*2:沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的共混组分中的硫化合物[0060]未测量[0061]表2[0062][0065]*1:沸点低于二苯并噻吩的沸点的共混组分中的硫化合物[0066]*2:沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的共混组分中的硫化合物。

权利要求:1.一种燃料油“A”组合物,特征在于,密度(15°C为0.8400至0.8900gcm3,50°C下的运动粘度不小于2.OOOmmVs,且十六烷指数(旧)不小于35;并且在于,硫含量不大于0.100wt%,沸点等于或高于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量不大于llOppmw,以及10%残余油的残余碳含量不小于0.20wt%。2.根据权利要求1所述的燃料油“A”组合物,其中沸点低于二苯并噻吩的沸点的硫化合物的硫含量为2至40ppmw。3.根据权利要求1或2所述的燃料油“A”组合物,其中总芳香族含量为25.0至55.Ovol%〇4.根据权利要求3所述的燃料油“A”组合物,其特征在于以下各项中的至少一项:单环芳香族组分不小于16.Ovol%;双环芳香族组分优选不小于5.Ovol%;并且三环芳香族组分优选不小于2.Ovol%。5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料油“A”组合物,其中95%削减后的硫含量为0.15至0.4^七%。6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料油“A”组合物,其中其特征在于以下各项中的至少一项:初始沸点优选不低于140°C;10%馏出温度优选不小于210°C;50%馏出温度在260至300°C的范围内;以及90%馏出温度在300至380°C的范围内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料油“A”组合物,其中饱和烃组分在40.0至70.Ovol%的范围内。8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料油“A”组合物,其中烯烃组分为至多0.5vol%〇9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料油“A”组合物,其中氮含量在0.005至0.05wt%的范围内D

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