提供去污力的方法和組合物的制作方法
【專利說明】
[00011本申請是申請號為201180034183.3、申請日為2011年5月11日、發明名稱為"提供 去污力的方法和組合物"的專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及給內燃機，尤其是直接注射柴油機加燃料，從而在內燃機中，特別是在 注射器沉積物控制領域中提供改進無氮去污力的方法。本發明還提供方法，所述方法提供 改進的去污力和改進的腐蝕抑制，同時避免與燃料的相容性問題和/或同時限制從沉積物 控制添加劑傳遞至燃料的氮的量。
【背景技術】
[0003] 烴基燃料一般含有大量沉積物形成物質。當用于內燃機(ICE)中時，來自這些物質 的沉積物可在與燃料接觸的發動機的狹窄面積上和周圍形成。在這些ICE如汽車發動機中， 沉積物可在發動機進氣閥和/或燃料注射器上形成，導致對燃料混合物流入燃燒室的累進 限制，又減低發動機的最大功率，降低燃料經濟性，提高發動機排放，妨礙發動機啟動性能 和/或影響總駕駛性能。
[0004] 發動機至少部分由于使用較緊密間隙及更狹窄面積的發動機涉及而且繼續變得 對沉積物更加敏感。一般實踐是將清凈劑并入燃料組合物中以減少或抑制發動機沉積物的 形成和促進其脫除。這些添加劑改進了發動機性能并減少了發動機排放。
[0005] -般而言，燃料清凈劑添加劑包括可描述為無灰分散劑的添加劑。這些添加劑由 烴基骨架，包括聚異丁烯(PIB)骨架組成，所述骨架在傳統上已與極性含氮頭基團組合。至 今使用的主要燃料清凈劑添加劑包括PIB氨、PIB琥珀酰亞胺和PIB苯酚曼尼希胺。這些燃料 清凈劑添加劑的一個關鍵方面是含活性氮基團的存在，這被認為是良好添加劑性能所需 的。
[0006] 在一些情況下，含氮添加劑可導致不理想的效果，例如密封降解，特別是在含氟彈 性體的密封的情況下。無氮添加劑不具有這些潛在缺點。
[0007] 需要可在I CE操作期間用于燃料添加劑組合物和燃料組合物中的不含氮的有效燃 料添加劑。需要與目前常用含氮添加劑相比提供可比和/或改進性能的這類無氮添加劑。還 需要這些添加劑提供改進腐蝕抑制和/或避免與使用它們的燃料的相容性問題。這些相容 性問題中一些可導致燃料和/或燃料中一種或多種添加劑之間的不需要的反應，產生可能 妨礙發動機性能，形成沉積物以及甚至阻塞過濾器的副產物。需要解決這些問題中一個或 多個的添加劑和燃料組合物以及使用它們的方法。
【發明內容】
[0008] 本發明提供在內燃機的燃料系統中提供改進的去污力的方法，其中方法包括步驟 (i)向燃料組合物中加入無氮添加劑，所述無氮添加劑包含具有至少兩個酸形式的羧基官 能或至少一個酐形式的羧基官能的取代烴;和（ii)將所述燃料組合物供入內燃機中。本發 明方法還可提供改進的去污力和改進的腐蝕抑制的組合。本發明實現這些目的，同時還限 制從沉積物控制添加劑傳遞至燃料的氮的量，達到為無氮添加劑的程度，還避免燃料相容 性問題，特別是當顯著量的金屬如鈉存在于燃料組合物中時。
[0009] 本發明還提供用于以上方法中的燃料組合物本身以及可用于制備這類燃料的燃 料添加劑組合物。
[0010] 本發明還提供本文所述添加劑控制和/或降低發動機中的沉積物，特別是柴油機 中的注射器沉積物的用途。這些用途還提供改進的腐蝕抑制，還可限制從沉積物控制添加 劑傳遞至燃料的氮的量和/或避免燃料相容性問題。
【具體實施方式】
[0011] 下面通過非限定性闡述描述各優選特征和實施方案。
[0012] 本發明涉及給內燃機，更具體而言直接注射柴油機加燃料的方法。本發明還描述 了用于所述方法中的燃料組合物、燃料添加劑組合物和燃料添加劑本身。該方法涉及在使 用它們的發動機中改進的沉積物控制，還可改進腐蝕抑制。在一些實施方案中，沉積物控制 添加劑不含氮，且所得燃料組合物和燃料添加劑組合物可含有有限量的氮，或在一些實施 方案中，有限量的堿性氮和/或胺氮。
[0013] 與常規含氮添加劑基組合物相比，本發明燃料組合物顯示出可比和/或改進的發 動機沉積物控制，容許改進的發動機性能，包括但不限于沉積物導致的發動機功率損失減 少、沉積物導致的燃料經濟性損失減少和沉積物導致的發動機排放的降低。
[0014] 適用于本發明中的發動機一般包括所有內燃機。然而，本發明方法在柴油機，更具 體而言直接注射發動機中提供特殊的優點。在一些實施方案中，本發明發動機為高壓直接 注射柴油機，在又另外的實施方案中，發動機為普通軌道發動機。如本文關于發動機所用術 語高壓指發動機的燃料注射器壓力。在一些實施方案中，高壓發動機意指燃料注射器在 20MPa或更高、30MPa和更高、35MPa和更高、40Mpa或更高或甚至50MPa和更高的壓力下操作， 其中這些最小壓力值可考慮空轉壓力或最大壓力。
[0015] 越
[0016] 本發明提供改進發動機中的沉積物控制，以及任選改進的腐蝕抑制的方法。該方 法涉及通過向該發動機中供入燃料組合物而操作內燃機，其中燃料組合物包含本文所述無 氮沉積物控制添加劑。
[0017] 可使用本發明方法的內燃機不過度受限，包括火花點火和壓縮點火發動機;和2沖 程或4沖程循環發動機。方法還可使用其中液體燃料借助直接注射、間接注射、進氣道注射 或借助汽化器供應的發動機以及具有普通軌道和裝置注射器系統的發動機。合適的發動機 包括輕型（例如客車)和重型（例如商業卡車)發動機以及用烴和非烴燃料及其混合物加燃 料的發動機。發動機可包括并入這類元件中的綜合排放系統:EGR系統;包括三效催化劑、氧 化催化劑、NOx吸收劑和催化劑的后處理，任選使用燃料基催化劑的催化和非催化顆粒捕集 器;可變閥定時;注射定時和速率成型；及其組合。在一些實施方案中，適于本發明方法中的 發動機為直接注射發動機，在一些實施方案中，為普通軌道直接注射發動機。在一些實施方 案中，本方法的發動機不是間接注射發動機。
[0018] 本發明包括本文所述取代烴和/或烴基取代酰化劑在燃料組合物中作為添加劑的 用途，以及添加劑本身和含有所述添加劑的燃料和燃料添加劑組合物。本發明添加劑可以 以本領域中已知的任何方法輸送至燃料組合物和/或燃料添加劑組合物中且添加劑的時間 不受限。換言之，本發明添加劑可在燃料和/或添加劑組合物的制備和/或混合以前、期間或 以后加入燃料組合物中。本發明添加劑可在加入可用于組合物中的其它性能添加劑以前、 期間或以后加入燃料和/或添加劑組合物中。本發明添加劑可作為頂部處理加入燃料和/或 添加劑組合物中或并入使用它的燃料和/或添加劑組合物的制備和/或分配中。
[0019] 在一些實施方案中，供入發動機中的燃料組合物含有有限量的氮。在其它實施方 案中，燃料組合物含有有限量的氮，其中氮為堿性氮和/或胺氮。術語"堿性氮"指來自堿性 氮化合物的氮，且不適用于來自其它來源的氮。術語"胺氮"指來自含有胺基團的化合物的 氮，所述化合物為一類堿性氮化合物。
[0020] 在一些實施方案中，本文所述燃料組合物具有少于5，OOOppm、少于3，OOOppm或甚 至少于I，OOOppm的氮含量。在一些實施方案中，本文所述燃料組合物具有少于I，OOOppm、少 于500ppm或甚至少于IOOppm的堿性和/或胺氮含量。
[0021] 在一些實施方案中，本文所述燃料組合物含有一種或多種含氮燃料添加劑，例如 含氮燃料清凈劑，但為少于5，OOOppm、少于3，OOOppm、少于I，OOOppm、500ppm或甚至IOOppm 的濃度。
[0022] 在一些實施方案中，本文所述燃料和/或添加劑組合物不含含有堿性氮和/或胺氮 的添加劑。在一些實施方案中，組合物不含任何含氮分散劑和/或清凈劑。在又另外的實施 方案中，組合物不含不同于本文所述取代烴添加劑的其它燃料分散劑和/或清凈劑。在這類 實施方案中，組合物可含有其它性能添加劑，條件是添加劑不是燃料分散劑和/或清凈劑， 但主要由于其它目的而存在。
[0023] 燃料組合物和燃料添加劑組合物
[0024] 本發明中所用燃料組合物包含本文所述燃料添加劑和液體燃料，且用于給內燃機 加燃料。燃料組合物還可包含一種或多種其它性能添加劑。
[0025] 本發明燃料添加劑組合物包含本文所述燃料添加劑且進一步包含溶劑和/或燃料 并可進一步包含一種或多種其它性能添加劑。這些添加劑組合物，也稱為添加劑濃縮物和/ 或濃縮物可用于通過將添加劑組合物加入非添加燃料中而制備燃料組合物。
[0026] 適用于本發明中的燃料不過度受限且包括任何市售燃料，在一些實施方案中任何 市售的柴油燃料和/或生物燃料。一般而言，合適的燃料通常在環境條件如室溫(20_30°C) 下為液體。液體燃料可以為烴燃料、非烴燃料或其混合物。
[0027] 烴燃料可以為石油餾出物，包括如通過ASTM規格D4814定義的汽油，或如通過ASTM 規格D975定義的柴油燃料。在一個實施方案中，液體燃料為汽油，在另一實施方案中，液體 燃料為無鉛汽油。在另一實施方案中，液體燃料為柴油燃料。烴燃料可以為通過天然氣合成 油方法制備的烴，包括例