用于改进航空燃料燃烧的方法和组合物技术

用含锰化合物配制航空燃料。组合物可包括至多约500mg Mn/l的相对大量的锰。含锰添加剂可减少在所述航空燃料的燃烧期间产生的烟。另外，所述航空燃料组合物可包括用于改进辛烷的锰并且包括用于减少氧化锰发动机沉积物的含磷清除剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进航空燃料燃烧的方法和组合物
本专利技术涉及基本上无铅航空燃料组合物。本专利技术进一步涉及还包括锰添加剂以便提高燃料的辛烷和在燃烧期间形成减少量的烟的这些航空燃料的用途。
技术介绍
至少出于监管的原因，航空燃料很好地进入变为无铅燃料的过程。然而，从燃料中去除铅具有降低燃料的爆震率的不期望效果。因此，由于航空燃料处于变为无铅的过程，所以那些燃料的配制物必须考虑到由失去铅引起的辛烷减少。需要添加其它燃料组分。改进辛烷性能的常见方式为将大量的芳香族烃并入到航空燃料中。这些芳香族烃使航空燃料无铅但是仍然满足爆震率需求。然而，在航空燃料中使用显著量的芳香族烃改变燃料的燃烧效率并且导致在燃烧过程期间增加烟的形成。不必说，增加烟的量从美观性和环境影响的角度来看为不期望的。一般来说，并入到燃料组合物中的芳香族烃的量越高，在所述燃料的燃烧期间产生的烟的量越高。改进辛烷性能的另一种策略为将含锰添加剂并入到航空燃料中。锰添加剂使航空燃料成为无铅的但是仍然比无添加剂和无铅燃料组合物改进爆震率需求。在航空燃料中使用含锰化合物可导致在各种发动机组件上形成氧化锰沉积物。一般来说，并入到燃料组合物中的锰的量越高，可形成的氧化锰沉积物的量越高。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为配制包括出于辛烷目的的高芳香族含量连同用于减少在航空燃料的燃烧期间产生的烟的有效量的锰化合物两者的航空燃料组合物。替代地，航空燃料组合物可包括用于改进辛烷的锰和用于减少氧化锰发动机沉积物的清除剂。一种这类有用的清除剂为磷酸三甲苯酯。在一个实例中，基本上无铅航空燃料组合物包含0到约80体积％的航空烷基化物。燃料组合物另外包含约20-100体积％的芳香族烃。并且燃料组合物包含约0.5到500mgMn/l的一种或多种环戊二烯基三羰基锰化合物。组合物基本上无铅，并且组合物的最低爆震值贫辛烷值等级为至少约96，如通过ASTM测试方法D2700确定。在另一个实例中，减少由航空燃料的燃烧产生的烟量的方法包含若干步骤。方法包括提供火花点火的航空发动机，和提供如上所述的基本上无铅航空燃料组合物。方法接着包括在发动机中燃烧航空燃料组合物以产生尾喷焰，其中与其它方面相同但是可比航空燃料组合物实质不包含任何锰的可比航空燃料组合物相比较，尾喷焰包含较少烟。在再另外的实例中，减少由包含锰和含磷化合物(如磷酸三甲苯酯)的航空燃料组合物的燃烧产生的氧化锰发动机沉积物的方法包含若干步骤。方法包括提供火花点火的航空发动机和如上所述的基本上无铅航空燃料组合物。然后在发动机中燃烧航空燃料以产生发动机沉积物，其中与其它方面相同但是可比航空燃料组合物实质不包含任何磷化合物的可比航空燃料组合物相比较，发动机沉积物包含较少氧化锰。附图说明图1为显示比较排放不透明度性能的图。图2为说明在第一个40秒燃烧过程中的每一个十秒时段的平均排放不透明度的条形图。图3为说明在不点火测试之前的比较时间的条形图。具体实施方式本文所描述的航空燃料为可或可不包括显著芳香族含量的无铅燃料组合物。作为航空燃料，燃料可包括航空烷基化物。具体来说，如本文所描述的燃料组合物应另外具有至少20体积％至多90％的芳香族烃含量。为了抵消在高芳香族燃料的燃烧期间产生的烟，将0.5到500mgMn/l并入在燃料组合物中。所得燃料的最低爆震值贫辛烷值等级为至少约96，或替代地至少约98，或另外替代地至少约99.5，如通过ASTM测试方法D2700确定。甚至具有较常规的航空烷基化物和芳香族烃比率的燃料得益于如所描述的添加锰以改进燃料辛烷值。此外本文所描述的为减少由无铅航空燃料的燃烧产生的烟量的方法。可包括航空烷基化物和约20到90％的芳香族烃的航空燃料产生在燃烧期间可见烟和颗粒的增加。通过添加约0.5到500mgMn/l的一种或多种环戊二烯基三羰基锰组分，与其它方面相同例外为实质不包含任何锰的相同航空燃料组合物相比较，在尾喷焰中产生的烟量减少。即使在可包括航空烷基化物、芳香族烃和异戊烷，并且在另一个实例中，通过添加约0.5到500mgMn/l的一种或多种环戊二烯基三羰基锰化合物的常规航空燃料组合物的航空燃料中，燃料组合物的辛烷也改进为至少约96，或约98，或替代地约99.5的辛烷值。包括以0.5到500mgMn/l，或替代地约1到125mgMn/l，或再另外替代地约36到125mgMn/l的量的锰的添加剂包还可包括抗氧化剂和一种或多种清除剂组分。在一个实例中，清除剂组分可为磷酸三甲苯酯(TCP)、含磷有机低聚物，或甲基膦酸二甲酯(DMMP)。可以清除锰燃烧产物的有效量添加TCP。在不限于此解释的情况下，据相信，由锰化合物(例如MMT)和磷化合物(例如TCP)的燃烧形成的化合物将为磷酸锰，Mn2P2O7。在一个实施例中，TCP以作为锰与磷酸盐比率的化学计量的处理率使用。与锰的量相比，TCP可以1∶1处理率(Mn：P)添加，或替代地，TCP可以在约1∶1至多1∶3锰与磷的范围内添加。当使用锰化合物作为在航空燃料组合物中的添加剂时，可存在氧化锰沉积物的形成。包括本文所描述的清除剂的配制物可基本上减少任何氧化锰发动机沉积物的出现。出于本申请的目的，如果在燃料中燃料组合物每升含有13mg的铅或更少(或约50毫克Pb/加仑或更少)的铅，那么在ASTM4814中所述燃料组合物描述为基本上“无铅”(lead-free或unleaded)。替代地，术语“无铅”(lead-free或unleaded)意指每升燃料约7mg的铅或更少。再另外替代地，它意指在燃料组合物中实质不可检测量的铅。换句话说，在燃料中可存在痕量的铅；然而，燃料实质不含任何可检测量的铅。应理解，在不将含铅防爆剂故意添加到汽油的意义上，燃料为无铅的。容许由于设备或类似环境的污染引起痕量的铅并且不认为从本文所描述的燃料中排除所述痕量的铅。如本文所描述的航空燃料组合物通常含有航空烷基化物组分。那些组分可包含约10到80体积％的燃料。芳香族烃可并入到燃料中以改进燃料的辛烷等级。根据本专利技术的一个实例以燃料组合物的约20到90体积％的比率并入这些芳香族烃。在另一个实例中，芳香族烃以燃料组合物的约40到85体积％的比率并入。并且在又一实施例中，芳香族烃以燃料组合物的约50到70体积％的比率并入。燃料共混物可含有大于约20体积％的芳香族汽油烃，其至少主要比例为单核芳香族烃，如甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯等。在一个实施例中，均三甲苯为特别优选的。可用于配制本文所描述的航空燃料的其它合适的任选的汽油烃组分包括异戊烷、轻加氢裂化汽油级分，和/或C5-6汽油异构物。可用于实践本文燃料的环戊二烯基三羰基锰包括环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰等，包括两种或更多种这类化合物的混合物。优选的为在室温下为液体的环戊二烯基三羰基锰，如甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、环戊二烯基三羰基锰和甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基本上无铅航空燃料组合物，包含：(a)约10到约80体积％的航空烷基化物；(b)约20到约90体积％的芳香族烃；和(c)约0.5到500mg Mn/l的一种或多种环戊二烯基三羰基锰；其中所述组合物基本上无铅，并且所述组合物的最低爆震值贫辛烷值等级为至少约96，如通过ASTM测试方法D 2700确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 US 14/994,1991.一种基本上无铅航空燃料组合物，包含：(a)约10到约80体积％的航空烷基化物；(b)约20到约90体积％的芳香族烃；和(c)约0.5到500mgMn/l的一种或多种环戊二烯基三羰基锰；其中所述组合物基本上无铅，并且所述组合物的最低爆震值贫辛烷值等级为至少约96，如通过ASTM测试方法D2700确定。2.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，包含约30到90体积％的芳香族烃。3.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，包含约50到90体积％的芳香族烃。4.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中基本上无铅为每升燃料13mg的铅或更少。5.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中基本上无铅为每升燃料约7mg的铅或更少。6.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中基本上无铅为在所述燃料组合物中实质不可检测量的铅。7.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述环戊二烯基三羰基锰选自以下组成的组：环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰等，包括两种或更多种这类化合物的混合物。8.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述环戊二烯基三羰基锰包含甲基环戊二烯基三羰基锰。9.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述燃料组合物包含约1到125mgMn/l。10.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述燃料组合物包含约36到125mgMn/l。11.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述组合物的最低爆震值贫辛烷值等级为至少约98，如通过ASTM测试方法D2700确定。12.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述芳香族烃选自以下组成的组：甲苯、二甲苯和均三甲苯。13.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中另外包含约五到约二十体积％的异戊烷。14.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，另外包含(d)磷化合物。15.根据权利要求14所述的航空燃料组合物，其中所述磷化合物包含磷酸三甲苯酯。16.根据权利要求14所述的航空燃料组合物，其中所述磷化合物的存在量使得Mn与P的化学计量比为约1∶1到1∶3。17.根据权利要求14所述的航空燃料组合物，其中所述燃料组合物包含约72％的航空烷基化物、约20％的芳香族烃、约8％的异戊烷、125mgMn/l的处理率和2.12克/加仑磷酸三甲苯酯。18.一种基本上无铅航空燃料组合物，包含：(a)约10到约80体积％的航空烷基化物；(b)约20到约90体积％的芳香族烃；(c)约125到500mgMn/l的一种或多种环戊二烯基三羰基锰；和(d)磷化合物；其中所述组合物基本上无铅，并且所述组合物的最低爆震值贫辛烷值等级为至少约96，如通过ASTM测试方法D2700确定。19.根据权利要求18所述的航空燃料组合物，其中基本上无铅为每升燃料13mg的铅或更少。20.根据权利要求18所述的航空燃料组合物，其中基本上无铅为每升燃料约7mg的铅或更少。21.根据权利要求18所述的航空燃料组合物，其中基本上无铅为在所述燃料组合物中实质不可检测量的铅。22.根据权利要求18所述的航空燃料组合物，其中所述环戊二烯基三羰基锰选自以下组成的组：环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·A·法克特，扎卡里·约翰·麦卡菲，
申请(专利权)人：雅富顿化学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US