耐離子腐蝕抑制劑和用于燃料的抑制劑組合的制作方法
【專利說明】耐離子腐蝕抑制劑和用于燃料的抑制劑組合
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明涉及用于抑制燃料處理設(shè)備中的腐蝕和沉積物形成的組合物和方法，其減 少或消除最終使用燃料的最終市售混合形式的設(shè)備中的燃料過濾器堵塞和內(nèi)部柴油噴射 器沉積物（IDID)。更具體地，本發(fā)明涉及抑制燃料管線和儲存設(shè)備壁的腐蝕和防止發(fā)動機 中的沉積物。
[0003] 市售燃料為精煉燃料與某些其他添加劑的混合物。特別地，必須在精煉廠中添加 腐蝕抑制劑以確保精煉燃料不腐蝕精煉設(shè)備。因此，盡管在精煉廠或者燃料終端向精煉燃 料中引入其他添加劑以形成市售燃料，然而市售燃料通常包含至少精煉燃料與在精煉廠中 使用的任意腐蝕抑制劑的混合物。
[0004] 最近報告了在使用市售燃料的各種使用燃料的發(fā)動機中，燃料過濾器堵塞和內(nèi)部 柴油噴射器沉積物（IDID)的發(fā)生和嚴(yán)重性增加。假設(shè)的堵塞和IDID原因為在精煉燃料中 由酸性腐蝕抑制劑與精煉燃料中的含離子污染物，例如含鈉和鈣的污染物的反應(yīng)所形成的 皂類。例如，目前在精煉廠中將十二碳烯基琥珀酸（DDSA)添加至柴油燃料中以在柴油燃料 在精煉廠儲存到將精煉廠管線中的燃料輸送到燃料終端（在此將柴油燃料與其他性能添 加劑混合成市售燃料）這一段時間內(nèi)抑制腐蝕。日益發(fā)現(xiàn)DDSA與精煉燃料中的鈉污染物 反應(yīng)，且該污染導(dǎo)致隨后的市售燃料中的皂污染，從而最終導(dǎo)致燃料過濾器堵塞和IDID。
[0005] 隨著該效應(yīng)的證據(jù)的累積，由于燃料組成、燃料注入硬件以及用于精煉燃料的最 終混合形式中的燃料添加劑的水平和類型，情況進一步復(fù)雜化。
[0006] 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了一種抑制精煉燃料中的腐蝕的新型和改進添加劑組合物，其導(dǎo)致基于 精煉燃料的最終混合形式運轉(zhuǎn)的發(fā)動機中的燃料過濾器堵塞和IDID發(fā)生的減少或消除。
[0007] 發(fā)明簡沐
[0008] 本發(fā)明提供了抑制精煉燃料處理設(shè)備中的腐蝕的燃料添加劑組合物和方法，其導(dǎo) 致基于精煉燃料的市售混合物運轉(zhuǎn)的發(fā)動機中的IDID和燃料過濾器性能得以改善。
[0009] 本發(fā)明的燃料添加劑組合物可包含如下物質(zhì)的混合物：(a)取代烴添加劑和（b) 不同于（a)的取代烴添加劑的另一取代烴添加劑。（a)的取代烴添加劑包含被至少兩個呈 酸形式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代的短鏈烴。在一個實施方案 中，（a)的取代烴添加劑可為與醇或環(huán)氧化物的縮合產(chǎn)物。（b)的取代烴添加劑包括含被至 少兩個呈酸形式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代的長鏈烴的取代 烴添加劑。
[0010] 在一個實施方案中，（a)的取代短鏈烴、（b)的取代長鏈烴或其組合可包含具有二 酸官能團的烴基取代的?；瘎?。例如，（a)或（b)的取代烴或其組合可包含琥珀酸類酰化 劑。
[0011] 在另一實施方案中，（a)或（b)的取代烴或其組合可包含，或者在一些實施方案中 可選自如下組：（i)烴基取代的琥珀酸酐；（ii)水解的烴基取代的琥珀酸酐；和（iii)其組 合。
[0012] 在一些實施方案中，所述燃料添加劑組合物可進一步包含：（c)在20°C下為液態(tài) 的烴溶劑。在相同或不同的實施方案中，所述燃料添加劑組合物可額外包含：（d)燃料添加 劑組分。所述燃料添加劑組分可包含至少一種添加劑，例如一種或多種分散劑，其中當(dāng)存在 時，燃料添加劑組分（d)的添加劑不同于（a)和（b)的取代烴添加劑。
[0013] 本發(fā)明的方法包括一種防止精煉設(shè)備中的腐蝕的方法。在一個具體實施方案中， 提供了一種防止精煉設(shè)備中的腐蝕的方法，包括向精煉燃料中添加本文所公開的本發(fā)明燃 料添加劑組合物以在所述精煉設(shè)備中形成所述精煉燃料和燃料添加劑組合物的精煉燃料 混合物，并運行所述精煉設(shè)備。
[0014] 在另一實施方案中，所述防止精煉設(shè)備中的腐蝕的方法可進一步包括減少發(fā)動機 中的至少一種如下情況：（1)噴射器沉積物，和（2)燃料過濾器堵塞。所述方法可包括將本 文所公開的本發(fā)明燃料添加劑組合物添加至精煉燃料中以在上述精煉設(shè)備中形成所述精 煉燃料與燃料添加劑組合物的精煉燃料混合物。任選地，所述方法可包括將其他燃料添加 劑與所述精煉燃料混合物組合以形成包含該精煉燃料混合物的市售燃料組合物。最后，所 述方法可包括向發(fā)動機中施加所述市售燃料組合物，并運轉(zhuǎn)發(fā)動機。
[0015] 本發(fā)明進一步提供了所述燃料添加劑組合物在減少精煉設(shè)備中的腐蝕和減少使 用包含精煉燃料與所述燃料添加劑組合物的精煉燃料混合物的市售燃料組合物運轉(zhuǎn)的發(fā) 動機中的至少一種噴射器沉積物形成或燃料過濾器堵塞。
[0016] 在一些實施方案中，所述精煉設(shè)備包括流送管、管線、噴射管、井眼表面、儲槽、加 工設(shè)備、容器和/或噴水系統(tǒng)。
[0017] 發(fā)明詳沐
[0018] 下文將借助非限制性闡述來描述各種優(yōu)選特征和實施方案。 發(fā)明領(lǐng)域
[0019] 本發(fā)明涉及燃料添加劑組合物；在燃料組合物中，優(yōu)選在精煉燃料組合物中使用 所述燃料添加劑組合物的方法；和燃料添加劑組合物的用途。更特別地，本發(fā)明的燃料添加 劑組合物可例如通過結(jié)合含離子污染物而在精煉燃料的儲存和運輸期間以及在含所述精 煉燃料的燃料組合物在內(nèi)燃機中使用期間用于抑制腐蝕、防止內(nèi)部柴油噴射器中的沉積和 防止燃料過濾器堵塞的方法中。
[0020] 本文所用的"精煉燃料"是指仍處于精煉廠或者處于精煉廠管線中的燃料。在許 多實施方案中，精煉燃料包括尚不滿足精煉油運輸規(guī)格，例如具有根據(jù)ASTMTM0172測得為 B+或更好的精煉廠NACE腐蝕規(guī)格的燃料。在可將精煉燃料運輸至燃料終端之前，通常要求 通過該精煉油運輸規(guī)格。與此相反，"市售燃料"是指包含精煉燃料且已在精煉廠、燃料終端 與其他市售添加劑混合，或者與后繼市場燃料添加劑包裝混合的燃料。
[0021] 本發(fā)明的燃料添加劑組合物可用于各種燃料中以降低燃料對金屬表面的腐蝕傾 向。在具體實施方案中，本發(fā)明的燃料添加劑組合物可用于精煉燃料中以降低該精煉燃料 對精煉廠和燃料管線中的金屬表面的腐蝕傾向。同樣地，所述燃料添加劑組合物可用于混 合站燃料和市售燃料中。除防止腐蝕之外，所述燃料添加劑組合物可防止內(nèi)部柴油噴射器 中的沉積物形成，例如通過結(jié)合否則的話可與其他腐蝕抑制劑不利相互作用的含離子污染 物，例如鈉或鈣。本發(fā)明的燃料添加劑組合物也可在精煉燃料和最終市售燃料中提供相當(dāng) 和/或改善的去污力，從而當(dāng)將該精煉燃料最終用于最終市售燃料中以運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機時導(dǎo)致 改善的發(fā)動機沉積物控制。這些特性允許改進發(fā)動機性能，包括但不限于減少燃料過濾器 堵塞、噴射器臟污，尤其是IDID，降低沉積物所導(dǎo)致的發(fā)動機功率損失、降低沉積物所導(dǎo)致 的燃料經(jīng)濟損失和降低沉積物所導(dǎo)致的發(fā)動機排放物。
[0022] 本發(fā)明的燃料添加劑組合物包含取代烴添加劑化合物。特別地，所述組合物使用 取代的短鏈烴添加劑化合物和取代的長鏈烴添加劑化合物。特別地，可包含呈與醇或環(huán)氧 化物的縮合產(chǎn)物形式的取代短鏈烴添加劑化合物。
[0023] 在一個實施方案中，提供了一種燃料添加劑組合物，其包含（a)包含被至少兩個 呈酸形式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代的短鏈烴的取代烴添加 劑，和（b)包含被至少兩個呈酸形式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取 代的長鏈烴的取代烴添加劑。在一個實施方案中，（a)的取代烴添加劑可為與醇或環(huán)氧化 物的縮合產(chǎn)物。
[0024] 在一個實施方案中，（a)的短鏈烴被至少兩個呈酸形式的羧基官能團或至少一個 呈酸酐形式的羧基官能團取代，且（b)的長鏈烴被至少兩個呈酸形式的羧基官能團取代。 在另一實施方案中，所述短鏈烴被至少兩個呈酸形式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式 的羧基官能團取代，且所述長鏈烴被至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代。在又一實施 方案中，所述短鏈烴被至少兩個呈酸形式的羧基官能團取代，且所述長鏈烴被至少兩個呈 酸形式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代。在再一實施方案中，所述 短鏈烴被至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代，且所述長鏈烴被至少兩個呈酸形式的羧 基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代。
[0025] 本發(fā)明的取代烴添加劑可包含短鏈烴或長鏈烴，其中任一種可被至少兩個呈酸形 式的羧基官能團或至少一個呈酸酐形式的羧基官能團取代。在一些實施方案中，所述取代 烴添加劑可獨立地為被至少兩個呈酸或酸酐形式的羧基官能團取代的烴。在其他實施方案 中，所述添加劑為烴基取代的琥珀酸類?；瘎Ｔ谄渌麑嵤┓桨钢?，所述取代烴添加劑可為 二聚酸化合物、三聚酸化合物或其混合物。在其他實施方案中，本發(fā)明的取代烴添加劑可包 括兩種或更多種該部分所述的取代烴添加劑的組合。
[0026] 所述取代烴添加劑包括二聚和三聚酸。二聚和三聚酸為衍生自脂肪酸和/或聚烯 經(jīng)的二酸或三酸聚合物類型，包括本文所述的含酸官能團的聚稀經(jīng)（polyalkene)。就（a) 的短鏈烴添加劑（更簡潔地稱為"短鏈烴"）的實施方案而言，所述二聚或三聚酸為衍生自 如下的短鏈二聚或三聚酸：(： 6-(：24聚烯烴和/或脂肪酸，CS-C2。聚烯烴和/或脂肪酸，和/ 或(；。-(：16聚烯烴和/或脂肪酸。就（b)的長鏈烴（更簡潔地稱為"長鏈烴"）的實施方案 而言，所述二聚或三聚酸為衍生自如下的長鏈二聚或三聚酸：C25-C35。聚烯烴和/或脂肪酸， c3Q-c3。。聚烯烴和/或脂肪酸，和/或C4(]-C2。。聚烯烴和/或脂肪酸?
[0027] 所述取代烴添加劑包括琥珀酸、其鹵化物、酸酐和組合。在一些實施方案中，所述 試劑為酸或酸酐；在其他實施方案中，所述試劑為酸酐；在其他實施方案中，所述試劑為水 解的酸酐。就短鏈烴而言，所述取代烴添加劑的烴和/或所述烴基取代的琥珀酸類酰化劑 的伯烴基通常包含平均為至少約6或8或約10,至約24,或至約20,或至約16個碳原子。 所述短鏈烴可例如為烷烴或烯烴，且可為直鏈的、支化的或環(huán)狀的，以及脂族或芳族的。就 所述長鏈烴而言，所述取代烴添加劑的烴和/或所述烴基取代的琥珀酸類?；瘎┑牟疅N基 通常包含平均為至少約10或約30或約35,至約350,或至約300,或至約200個碳原子。在 另一實施方案中，所述取代基烴添加劑的長鏈烴和/或所述烴基取代的琥珀酸類酰化劑的 伯烴基可包含平均為至少約25至約250,或者約40-約180,或者在另一實施方案中為約 60-約110個碳原子。所述長鏈烴可例如為烷烴或烯烴，且可為直鏈的、支化的或環(huán)狀的，以 及脂族或芳族的。
[0028] 在一個實施方案中，所述烴基可衍生自聚烯烴。就短鏈烴而言，所述聚烯烴的特征 可在于至少約80或140的Mn (數(shù)均分子量）。一般而言，所述短鏈聚烯烴的特征在于從約 170,或從約200,或從約220,或甚至從約250,至約420,或者至約350,或者至約320,或者 甚至至約300的Mn。就所述長鏈烴而言，所述聚烯烴的特征可在于至少約280或300的Mn。 一般而言，所述長鏈聚烯烴的特征在于從約400,或從約500,或從約700,或從約800,或甚 至從約900,至約5000,或者至約2500,或者至約2000,或者甚至至約1500的Mn ;在另一實 施方案中，Mn在從約300,或從約500,或從約700,至約1200,或至約1300之間變化。
[0029] 所述聚烯烴包括2至約16,或者至約6,或者至約4個碳原子的可聚合烯烴單體的 均聚物和共聚物。所述烯烴可為單烯烴如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯和1-辛烯；或者多烯 烴單體，例如二烯烴單體，如1，3-丁二烯和異戊二烯。在一個實施方案中，所述共聚物為均 聚物。聚合物的一個實例