聚合物燃料添加剂及其制备方法、以及含有该添加剂的燃料技术

公开了一种聚合物燃料添加剂、制备该添加剂的方法、以及含有该添加剂的燃料。该添加剂是通过等温混合乙氧基化醇和酰胺来制备的，其中乙氧基化醇含有至少７５％重量的至少一种烃链长度为大约９至大约１５个碳原子的线性直链醇，其中酰胺是通过醇胺与等摩尔量的脂肪酸烷基酯或衍生物反应形成的。将醇／酰胺产物与基本上等摩尔量的、烃链长度为大约９至大约１５个碳原子的乙氧基化脂肪酸等温混合，形成聚合物添加剂。本发明专利技术的方法是在温和混合的条件下进行的，从而避免了添加剂分子的降解。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
聚合物燃料添加剂及其制备方法、以及含有该添加剂的燃料                     专利技术背景专利
本专利技术涉及一种燃料添加剂。更具体地说，本专利技术涉及一种用作燃料添加剂的聚合物及其制备和使用方法。相关技术的简要说明许多燃料添加剂均可用于汽油和柴油燃料。现今需要不同的燃料添加剂强化给定燃料的不同性能和/或致力于环境问题如减少放射性、燃料效率、水污染和发动机损坏。随着充氧燃料、替代燃料和工程燃料的出现，需要开发不同的燃料添加剂，来解释这些新燃料所固有的各种特性。但现今没有一种简单的燃料添加剂是按照成本有效的方式针对多种性能及管理问题进行设计的。用于汽油和柴油燃料的传统燃料添加剂是作为清洁剂、表面活性剂或润滑剂设计的。由于其设计原因，这些燃料添加剂具有有限的应用范围。另外，必须有更大量的、更多种类的添加剂来强化给定燃料的多种性能。使用表面活性剂或清洁剂的传统添加剂可以强化燃料的乳化特性或分散特性。尽管在传统的汽油和柴油燃料中使用表面活性剂，在必须或希望改善极性和非极性介质之间如油和水或油和固体之间的相互作用时是有用的，但在充氧燃料、替代燃料和工程燃料中使用表面活性剂，则由于表面活性剂与这些燃料结合时所固有的不稳定性问题而受到限制。另外，在这些燃料系统中使用燃料添加剂，还由于经济限制以及由于缺少管理和/或工业激励而受到限制。-->在生产、运输、分配及贮存过程中与水分和水接触造成烃类燃料的水污染。在燃料贮存系统中以及在泵中有3％或更多的水是常见的。水与烃是不互溶的，并且只稍微可溶于醇中。水作为分离层存在并进入到燃机的燃料喷射系统中会造成不稳定的性能及放射特性。另外，已经证明水进入燃料输送系统和燃料室内会造成整个燃料利用系统腐蚀，降低其操作寿命和/或性能。希望有一种添加剂能够溶解燃料中的任何水或水分，形成具有连续燃烧特性的均相溶液。在传统汽油和柴油的分配系统中，由于烃类燃料组分与水之间的密度差，水保留在贮罐的底部。即使通过管线输送时，在沉降罐中贮存时，汽油或柴油燃料中的任何水或水分也会分离出来形成分离层。但是随着替代、充氧、重整(reformulated)和工程燃料的出现，少量水的存在导致燃料相分离成两个固定层，这严重限制了它的分配、贮存及使用特性。希望提供一种能够强化给定燃料多种性能特性的燃料添加剂。希望有一种添加剂能够溶解燃料中的任何水或水分，形成具有连续燃烧特性的均相溶液。还希望提供一种能够改善燃料的燃烧效率并减少放射特性的添加剂。另外，希望提供一种以被强化的燃料组合物为基础制备这样一种燃料添加剂的方法。                   专利技术概述本专利技术的目的是解决上述一个或多个问题。按照本专利技术，提供了一种均相聚合物燃料添加剂以及形成和使用该添加剂的方法。该方法包括形成乙氧基化醇和酰胺的混合物。乙氧基化醇含有高浓度的至少一种或多种烃链长度至少为大约9个碳原子的线性直链醇。酰胺是通过醇胺与脂肪酸烷基酯反应形成的。该方法进一步包括将乙氧基化醇/酰胺混合物与烃链长度至少为大约9个碳原子的乙氧基化脂肪酸或衍生物混合，形成聚合物燃料添加-->剂。本专利技术还提供了一种由本专利技术方法制备的燃料添加剂、一种含有有效量添加剂的燃料。在结合所附的权利要求书研究下列详细说明的过程中，本专利技术的其它目的和优点对本领域的熟练技术人员来说，将是很明显的。                  专利技术的详细说明本专利技术提供了一种燃料添加剂及其制备和使用方法。该添加剂含有乙氧基化醇和基本上等摩尔量(相对于醇来说)的酰胺，其中乙氧基化醇含有至少大约75％重量的至少一种烃链长度为大约9至大约15个碳原子的线性直链醇，酰胺通过醇胺与等摩尔量的脂肪酸烷基酯反应形成，优选的反应温度为大约100℃至大约110℃。另外，该添加剂含有等摩尔量的、由未改性脂肪酸与环氧乙烷反应形成的乙氧基化脂肪酸。优选地，该添加剂含有等摩尔量的乙氧基化醇、酰胺和乙氧基化脂肪酸。本专利技术的添加剂的制备方法包括形成基本上等摩尔量的乙氧基化醇和酰胺的反应产物的步骤，优选在大约55℃至大约58℃的温度下进行，接着使所形成的产物与等摩尔量的乙氧基化脂肪酸进行等温反应。在聚合物添加剂的制备过程中，乙氧基化醇和脂肪酸作为单体，而酰胺作为链引发剂。为了有利于工业规模生产本专利技术的燃料添加剂，醇、酰胺和脂肪酸均可以溶解于溶剂中。本专利技术的燃料添加剂的使用方法包括使添加剂(优选为低浓度)与燃料混合。因此，还涉及一种燃料组合物，该燃料组合物含有一种以烃为基础的、含有一种或多种烃链长度为大约4至大约30个碳原子的组分的燃料和本专利技术的燃料添加剂。本专利技术的燃料添加剂与燃料的体积比可以很低(如大约1∶1000)，以达到所希望的性能特性。-->脂肪酸可以用作最终添加剂组合物的主组分，也可以用于使乙醇胺(单-、二-、或三-)与所需要的脂肪酸或衍生物组合制备酰胺的过程中。在形成添加剂之前，利用已知的乙氧基化试剂如环氧乙烷，使未改性脂肪酸和醇乙氧基化。优选使添加剂总的乙氧基化程度最大，以实现在对燃料性能特性无有害影响的条件下溶解最多的水。增大乙氧基化程度，致使乙氧基化程度更高的醇和脂肪酸发生相变，由液体变为固体，这限制了它们作为燃料的应用。乙氧基化程度较低的缺点是需要更多的添加剂来达到所希望的结果。在确定的应用中，更高浓度的添加剂受成本和法律规定双重限制。加入量超过0.25％的任何物质均应给出在环境规定下，对其整个生命周期的评价，这进一步限制了燃料添加剂的工业可行性。工业上可以得到的醇源利用了直链和支链(即异构体)合成醇和/或天然醇如油醇、月桂醇、棕榈醇、硬脂醇以及其它更高级的脂肪酸醇。工业上可以得到的醇如ICI Chemicals生产的Synperonic91/2.5和Synperonic A3以及Shell Chemical生产的Dobanol91/2.5，均含有大量的异构体。例如Synperonic类的醇含有高达50％重量的支链异构体。在本专利技术的燃料添加剂中，不希望存在支链异构体，因为支链异构体限制了在由液体到固体的相变开始之前所能达到的乙氧基化程度。传统添加剂的配方使用了含有大量支链异构体的醇。Neodol类的醇如Neodol 91/2.5和Neodol 1/3产品含有低浓度的支链异构体，并且通常含有大约75％至大约85％重量的线性直链醇浓度，平均分子量为160。(Neodol类的醇被乙氧基化至每摩尔醇2.5或3.0的乙氧基化程度，分别由“91/2.5”和“1/3”表示。)对于在重燃料如柴油和煤油中的应用，类似量的乙氧基化程度更高的醇是优选的，如Neodol 1/6和Neodol 1/8。其它工业上可以得-->到的醇大多数分子量超过200。但已经证实，在未开始由液体到固体的相变时，分子量更低的醇可以允许更高的乙氧基化程度。因此，乙氧基化醇优选具有低于大约200的分子量，进一步优选为低于大约160。与分子量更低的醇相比，对于分子量更高的醇试图达到更高的乙氧基化程度会导致在乙氧基化试剂浓度更低时开始相变。本专利技术的添加剂是利用支链分子浓度尽可能低的乙氧基化醇制备的。在粘度没有增大到相变发生的情况下，相变的开始通常由增大的表面张力来指示，用于制备本专利技术添加剂的乙氧基化醇还应该具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物燃料添加剂，其制备方法包括下列步骤：（ａ）．等温混合基本上等摩尔量的乙氧基化醇和酰胺，所述的乙氧基化醇含有至少７５％重量的至少一种烃链长度为大约９至大约１５个碳原子的线性直链醇，所述的酰胺是基本上等摩尔量的醇胺与脂肪酸烷基酯的反应产物；（ｂ）．将步骤（ａ）的产物与烃链长度为大约９至大约１５个碳原子的乙氧基化脂肪酸或衍生物等温混合，形成所述的聚合物燃料添加剂。

【技术特征摘要】
US 1997-10-20 08/953,8091、一种聚合物燃料添加剂，其制备方法包括下列步骤：(a).等温混合基本上等摩尔量的乙氧基化醇和酰胺，所述的乙氧基化醇含有至少75％重量的至少一种烃链长度为大约9至大约15个碳原子的线性直链醇，所述的酰胺是基本上等摩尔量的醇胺与脂肪酸烷基酯的反应产物；(b).将步骤(a)的产物与烃链长度为大约9至大约15个碳原子的乙氧基化脂肪酸或衍生物等温混合，形成所述的聚合物燃料添加剂。2、权利要求1的添加剂，其中所述的乙氧基化脂肪酸或衍生物是烃链长度为大约9至大约15个碳原子的未改性脂肪酸或衍生物与环氧乙烷的反应产物。3、权利要求2的添加剂，其中所述的乙氧基化脂肪酸或衍生物是通过未改性脂肪酸或衍生物与每摩尔未改性脂肪酸至少约7摩尔的环氧乙烷反应形成的。4、权利要求2的添加剂，其中所述的未改性脂肪酸衍生物是脂肪酸烷基酯。5、权利要求1的添加剂，其中所述的脂肪酸烷基酯是脂肪酸甲基酯，所述脂肪酸的烃链长度至少为大约9个碳原子。6、权利要求1的添加剂，其中所述的乙氧基化醇和酰胺在大约55℃至大约58℃的温度下等温混合。7、权利要求1的添加剂，其中所述的酰胺是通过所述的脂肪酸烷基酯与所述的醇胺在大约100℃至大约110℃的温度下反应形成的。8、权利要求1的添加剂，其中所述的醇胺包括选自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的一种或多种化合物。9、权利要求1的添加剂，其中所述的步骤(b)的等温混合是在大约55℃至大约58℃的温度下进行的。约55℃至大约58℃的温度下进行的。10、权利要求1的添加剂，其中所述的直链醇的烃链长度为大约11个碳原子。11、权利要求1的添加剂，其中所述的乙氧基化醇的平均分子量低于200左右。12、权利要求1的添加剂，其中所述的乙氧基化醇的平均分子量低于160左右。13、一种制备聚合物燃料添加剂的方法，该方法包括下列步骤：(a).等温混合基本上等摩尔量的乙氧基化醇和酰胺，所述的乙氧基化醇含有至少75％重量的至少一种烃链长度为大约9至大约15个碳原子的线性直链醇，所述的酰胺是基本上等摩尔量的醇胺与脂肪酸烷基酯的反应产物；(b).将步骤(a)的产物与烃链长度为大约9至大约15个碳原子的乙氧基化脂肪酸或...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊尔沙德艾哈迈德，
申请(专利权)人：普尔能量公司，
类型：发明
国别省市：US[]