BRPI0615192A2 - combustÍvel diesel, e, mÉtodos para operar um motor a diesel e para reduzir a emissço de àxidos de nitrogÊnio - Google Patents

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BRPI0615192A2
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Abstract

COMBUSTÍVEL DIESEL, E, MÉTODOS PARA OPERAR UM MOTOR A DIESEL E PARA REDUZIR A EMISSçO DE àXIDOS DE NITROGÊNIO. Um combustível diesel baseado em uma mistura de um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch e um óleo mineral baseado em combustível diesel, tendo um teor de enxofre menor do que 100 ppmp; e um método de operar um motor a diesel, método este envolvendo a combustão de tal combustível diesel no motor a diesel.

Description

"COMBUSTÍVEL DIESEL, Ε, MÉTODOS PARA OPERAR UM MOTORA DIESEL E PARA REDUZIR A EMISSÃO DE ÓXIDOS DENITROGÊNIO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção refere-se a um combustível diesel compreendendoum derivado de combustível diesel de um processo Fischer-Tropsch e umóleo mineral baseado em combustível diesel. A invenção também refere-se aum método de operar um combustível diesel, método este compreendendocombustar tal combustível diesel no motor a diesel.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Os fabricantes de motor a diesel e os produtores decombustível diesel são continuamente desafiados para satisfazer mais baixospadrões de emissão determinados pela U.S. Environmental Protection Agency(EPA), bem como outras tais agências pelo mundo todo. Estes padrões paramotores tanto diesel como a gasolina determinam limites parahidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio.
A toxicidade dos óxidos de nitrogênio e sua capacidade dereagir mais para produzir materiais tóxicos adicionais tornam-nos um sub-produto indesejável da queima dos hidrocarbonetos. Quando liberados paradentro da atmosfera, estes compostos e seus produtos compreendem o que écomumente referido como "smog" (nevoeiro enfumaçado), uma turvaçãoamarronzada vista através da maioria das principais áreas metropolitanas.
A Engineering Society for Advancing Mobility Land Sea Airand Space mencionou em um jornal que parece que, onde um combustíveldiesel convencional é misturado com um combustível diesel derivado de umprocesso Fischer-Tropsch, as reduções de concentrações de emissões sãogeralmente reduzidas em um modo proporcional pela adição de quantidadescrescentes do combustível Fischer-Tropsch. Em particular, as emissões deóxidos de nitrogênio parecem seguir esta tendência (vide SAE TechnicalPaper 2000-01-1912, pág. 6).
Seria útil melhorar os métodos pelos quais reduções deemissões de óxidos de nitrogênio podem ser realizadas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A invenção fornece um combustível diesel compreendendouma mistura consistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp.
A invenção também fornece um método de operar um motor adiesel, método este compreende combustar no motor a diesel um combustíveldiesel compreendendo uma mistura consistindo de
(a) um derivado de combustível diesel de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp.
Em uma forma de realização, a invenção fornece umcombustível diesel compreendendo uma mistura consistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp;
em que a fração em peso do componente (a) da mistura é entre0,2 e 0,5.
Em outra forma de realização, a invenção fornece um métodode operar um combustível diesel, método este compreendendo combustar nomotor a diesel um combustível diesel compreendendo uma misturaconsistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp;
em que a fração em peso do componente (a) da mistura é entre0,2 e 0,5.
Em outra forma de realização, a invenção fornece umcombustível diesel compreendendo uma mistura consistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp e uma T90 de mais do que 261 0C.
Em outra forma de realização, a invenção fornece um métodode operar um motor a diesel, método este compreendendo combustar nomotor a diesel um combustível diesel compreendendo uma misturaconsistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp e uma T90 de mais do que 261 0C.
Em outra forma de realização, a invenção fornece um métodode operar um motor a diesel para serviços pesados, método estecompreendendo combustar no motor a diesel um combustível dieselcompreendendo uma mistura consistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp.
Em outra forma de realização, a invenção fornece um métodode operar um motor a diesel, método este compreendendo combustar nomotor a diesel um combustível diesel compreendendo uma misturaconsistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp,em que o motor a diesel produz uma emissão de óxidos denitrogênio que é P % menor do que uma emissão de óxidos de nitrogênio, quepode ser calculada com base em um comportamento de mistura linear doscomponentes (a) e (b), P sendo relativo à emissão de óxidos de nitrogênio,causada pelo dito combustível diesel baseado em óleo mineral e P sendodefinido pela equação
P = A-X-(I-X),
em que na equação A é um número na faixa del0a25eXéafração em peso do componente (a) na mistura, expressa como um número nafaixa de 0 a 1.
Em outra forma de realização, a invenção fornece um métodode reduzir a emissão de óxidos de nitrogênio causada pelos veículosenergizados por motor a diesel participando do tráfego, método estecompreendendo
prover um combustível diesel compreendendo uma misturaconsistindo de
(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e
(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp,
em que a fração em peso do componente (a) na mistura é entre0,2 e 0,5 e queimar o combustível diesel nos motores diesel de pelo menos 50veículos participando de dito tráfego.
BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO
A Figura 1 mostra uma plotagem de emissões de óxidos denitrogênio ("y") encontradas quando testando um Combustível A, umCombustível B e misturas de Combustíveis AeB, como detalhado nosExemplos a seguir, "x" representa a fração em peso do Combustível B dasmisturas, expressa em %p. O valor da emissão encontrada para oCombustível A é normalizado em 100 (isto é, y = 100 quando χ = 0).DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Quando um combustível diesel, compreendendo uma misturade combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um baixo teor deenxofre e um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropschsão queimados em um motor a diesel de acordo com a presente invenção, umaredução significativa na emissão de óxidos de nitrogênio é conseguida.
Inesperadamente, a emissão de óxidos de nitrogênio parece sernão-linear com a composição de mistura. E vantajoso que o comportamentode mistura não-linear seja de modo que as misturas forneçam mais baixasemissões de óxidos de nitrogênio em relação às emissões que podem sercalculadas na suposição de um comportamento de mistura linear. Umimportante aspecto desta invenção é que ela permite que as misturas tendouma fração de peso relativamente baixa do combustível derivado de Fischer-Tropsch forneçam uma emissão de óxidos de nitrogênio relativamente baixa.
Outro aspecto importante desta invenção é o discernimento deque, com base em uma certa quantidade de combustível derivado de Fischer-Tropsch, uma maior redução da emissão cumulativa de óxidos de nitrogênio,causada por um grande número de veículos energizados por motor a dieselparticipando do tráfego, pode ser conseguida queimando-se nos motoresdiesel de tais veículos o combustível derivado de Fischer-Tropsch na formade uma mistura com o combustível diesel baseado em óleo mineral, o opostoa queimar o combustível derivado de Fischer-Tropsch separadamente docombustível diesel baseado em óleo mineral. A maior redução da emissãocumulativa pode ser conseguida empregando-se uma mistura tendo umafração em peso relativamente baixa do combustível derivado de Fischer-Tropsch, por exemplo, misturas em que dita fração em peso é entre 0,2 e 0,5.
Também de acordo com esta invenção, as misturas de umcombustível diesel derivado do processo Fischer-Tropsch e do combustíveldiesel baseado em óleo mineral têm um valor vantajosamente baixo doRamsbotton em 10%. O valor é melhor do que pode ser esperado quandopresumindo-se um comportamento de mistura linear para tais combustíveisdiesel, com respeito ao valor do Ramsbotton em 10%. Isto indica que asmisturas têm um comportamento vantajoso em uma tendência para produzirmenos coque.
O motor a diesel pode ser qualquer motor de combustãoadequado para queimar combustível diesel e pode ser operado em qualquermodo adequado para queimar combustível diesel. Geralmente, o motor adiesel pode ser um motor a diesel para serviços pesados ou um motor a dieselpara serviços leves. Como aqui usado, um motor a diesel para serviçospesados tem um volume de deslocamento maior do que 8,3 L e um motor paraserviços leves tem um volume de deslocamento de 8,3 L ou menor.Preferivelmente, o motor a diesel é um motor para serviços pesados, porexemplo, como usado nas máquinas de construção, reboques de trator eônibus. Entretanto, um motor a diesel para serviços leves, por exemplo, comousado em pickups, veículos utilitários esportivos, camionetas de entregaClasse 3, vans, táxis e carros de passageiro, pode ser usado também.
Para fins deste relatório, várias propriedades são medidascomo segue: densidade em g/ml pelo ASTM Method D4052, teor de enxofreem ppmp pelo ASTM Method D5453, teor de nitrogênio em ppmp por ASTMMethod D4629, pontos de ebulição e faixa de ponto de ebulição (em 0C) porASTM Method D0086, teor de aromáticos em % ρ por ASTM MethodD5186, teor de aromáticos polinucleares (PNA) em % ρ por ASTM MethodD5186, número cetânico por ASTM Method D0613, teores de iso e cicloparafinas lineares em % ρ por ASTM Method D2425 e Ramsbottom em 10%por ASTM D524. Como aqui usado, "ppmp" significa partes por milhão empeso e "% p" significa percentagem em peso. Além disso, por T90 pretende-sesignificar a temperatura de destilação em que 90% do combustível foievaporado.Um método útil para determinar emissões de óxidos denitrogênio, hidrocarbonetos, monóxido de carbono, bióxido de carbono ematéria particulada (todas em g/hp-h) é detalhado no EPA Federal TestProcedure do Code of Federal Regulations, Título 40, Parte 86, Subparte N(40 CFR §86(N)). As medições de emissão com base no método detalhadoaqui e usado nos Exemplos a seguir, podem fornecer um padrão decomparação adequado para a redução de emissões de óxidos de nitrogênioque pode ser conseguida quando praticando-se esta invenção.
Na prática desta invenção, um motor a diesel é empregado quecompreende uma mistura consistindo de um combustível diesel derivado deum processo Fischer-Tropsch ("componente (a)") e um combustível dieselbaseado em óleo mineral ("componente (b)"). O componente (b) tem um teorde enxofre menor do que 100 ppmp.
A fração em peso do componente (a) na mistura pode variarentre largas faixas. Tipicamente, a fração em peso do componente (a) é maisdo que 0,2, mais tipicamente pelo menos 0,25, preferivelmente pelo menos0,28 e mais preferivelmente pelo menos 0,3. Tipicamente, a fração em pesodo componente (a) é menor do que 0,5, mais tipicamente no máximo 0,4 e,preferivelmente, no máximo 0,35. O componente (b) representa o equilíbrioda mistura.
No componente (a), o combustível derivado de Fischer-Tropsch pode ser qualquer combustível diesel que seja preparado do produtode um processo Fischer-Tropsch. O produto combustível diesel pode serobtido por fracionamento de tal produto de processo Fischer-Tropsch ouobtido de um produto de processo Fischer-Tropsch hidroconvertido (viahidrocraqueamento/hidroisomerização). Exemplos de combustíveis dieselderivados de Fischer-Tropsch são descritos nos EP-A-583836, WO-A-9714768, WO-A-9714769, WO-A-Ol 1116, WO-A-Ol 1117, WO-A-0183406,WO-A-0183648, WO-A-0183647, WO-A-0183641, WO-A-0020535, WO-A-0020534, EP-A-1101813 e Patente U.S. 6.204. 426, todos sendo por este meioincorporados por referência. O processo Fischer-Tropsch é um método bemconhecido para produzir hidrocarbonetos, vide, por exemplo, Patente U.S.4.686.238, Patente U.S. 5.037.856, Patente U.S. 5.958.985, Patente U.S.6.759.440 B2, Patente U.S. 6.806.297 B2 e Patente U.S. 6.852.762 B2, todassendo aqui incorporadas por referência.
Adequadamente, o componente (a), o combustível dieselderivado de um processo Fischer-Tropsch, pode compreender pelo menos 90% em peso, mais preferivelmente pelo menos 95 % em peso de parafinas iso elineares, por exemplo, até no máximo 99,9 % em peso. A relação em peso deiso-parafinas para parafinas normais pode ser adequadamente ser maior doque 0,3. Esta relação pode ser de até 12. Adequadamente, esta relação é entre2 e 6. O valor real para esta relação pode ser determinado, em parte, peloprocesso de hidroconversão usado para preparar o combustível derivado deFischer-Tropsch do produto de síntese Fischer-Tropsch. Parafinas cíclicaspodem estar presentes, porém sua quantidade é tipicamente abaixo de 5 % empeso e freqüentemente pelo menos 0,1 % em peso. Em virtude do processoFischer-Tropsch, o componente (a) tem essencialmente teor zero de enxofre enitrogênio (ou quantidades que não são mais detectáveis). O teor de enxofrepode tipicamente ser menor do que 1 ppmp. O teor de nitrogênio podetipicamente ser menor do que 1 ppmp. Estes compostos de heteroátomos sãovenenos para os catalisadores Fischer-Tropsch e são tipicamente removidosdo gás de síntese que é a alimentação para o processo Fischer-Tropsch.
Tipicamente, o processo não produz aromáticos ou, como usualmenteoperado, virtualmente nenhum aromático é produzido. O teor de aromáticospode tipicamente ser abaixo de 2 % em peso, mais tipicamente no máximo de1 % em peso, preferivelmente no máximo 0,5 % em peso e, freqüentemente,pelo menos 0,01 % em peso. O teor de aromáticos polinucleares (PNA) podetipicamente ser abaixo de 1 % em peso, preferivelmente no máximo 0,5 % empeso e freqüentemente de pelo menos 0,005 % em peso.
O componente (a), o combustível derivado de Fischer-Tropsch, pode adequadamente ter uma faixa de ebulição que pode ser decerca de 150 a 400 °C. O componente (a) pode adequadamente ter uma T90 de280 °C a 340 °C. A densidade do componente (a) pode ser na faixa de 0,76g/ml a 0,79 g/ml a 15 °C. O número cetânico do componente (a) pode ser depelo menos 60, preferivelmente pelo menos 70, mais preferivelmente pelomenos 74. Freqüentemente, o número cetânico do componente (a) pode serno máximo 90, mais freqüentemente no máximo 85, em particular no máximo80. A viscosidade do componente (a) pode ser na faixa de 2,5 centistokes a 4centistokes a 40 °C.
O combustível diesel do componente (b) pode ser preparado dequalquer óleo mineral. O combustível diesel baseado em óleo mineral docomponente (b) pode adequadamente ter uma faixa de ebulição de 158°C a355 °C. O ponto de ebulição T90 pode adequadamente ser de mais do que 261°C, mais adequadamente de pelo menos 265 °C, preferivelmente pelo menos275 °C e, mais preferivelmente, de pelo menos 285 °C. A T90 podepreferivelmente ser no máximo de 330°C e, mais preferivelmente, nomáximo 325 °C. O teor de aromáticos pode adequadamente ser menor do que30 % em peso, preferivelmente no máximo 20 % em peso e, muitíssimopreferivelmente, no máximo 10 % em peso. O teor de aromáticos podetipicamente ser de pelo menos 2 % em peso, mais tipicamente de pelo menos5 % em peso. O teor de aromáticos polinucleares (PNA) pode preferivelmenteser de no máximo 20 % em peso, mais preferivelmente de no máximo 15%,muitíssimo preferivelmente de no máximo 5 % em peso. O teor de aromáticospolinucleares (PNA) pode tipicamente ser de pelo menos 1 % em peso, maistipicamente de pelo menos 1,5 % em peso. O número cetânico podeadequadamente ser de pelo menos 25, mais adequadamente de pelo menos 35e preferivelmente de pelo menos 40. O número cetânico pode adequadamenteser no máximo de 55, mais adequadamente de no máximo 50 e,preferivelmente, no máximo 45. O teor de enxofre pode preferivelmente serno máximo de 50 ppmp, mais preferivelmente no máximo de 10 ppmp e,muitíssimo preferivelmente, no máximo de 5 ppmp. O teor de enxofre podetipicamente ser de pelo menos 1 ppmp, mais tipicamente de pelo menos 1,5ppmp. O Ramsbottom em 10% pode adequadamente ser no máximo de 0,15,preferivelmente no máximo de 0,10 e, mais preferivelmente, no máximo 0,07.
Na prática normal desta invenção, o Ramsbottom em 10% pode freqüência serde pelo menos 0,01 ou, mais freqüentemente, de pelo menos 0,02. O teor denitrogênio do componente (b) pode adequadamente ser no máximo de 100ppmp, preferivelmente no máximo de 50 ppmp, mais preferivelmente nomáximo de 25 ppmp. O teor de nitrogênio pode freqüentemente ser de pelomenos 1 ppmp, mais freqüentemente de pelo menos 2 ppmp. O teor deparafinas cíclicas pode ser de pelo menos 5 % em peso e, tipicamente, nomáximo 10 % em peso.
A mistura dos componentes (a) e (b) pode adequadamente teruma faixa de ebulição de 160 0C a 355 0C. Adequadamente, a T90 pode ser depelo menos 310 0C, preferivelmente de pelo menos 315 0C e, maispreferivelmente, de pelo menos 320 0C. O T90 pode adequadamente ser de nomáximo 340 0C, preferivelmente no máximo 335 0C e, mais preferivelmente,no máximo 330 0C. O teor de aromáticos pode adequadamente ser menor doque ou igual a 30 % em peso, preferivelmente no máximo 15 % em peso e,muitíssimo preferivelmente, no máximo 10 % em peso. Na prática normaldesta invenção, o teor de aromáticos pode freqüentemente ser de pelo menos0,5 % em peso, mais freqüentemente de pelo menos 1 % em peso. O númerocetânico pode tipicamente ser de pelo menos 42, preferivelmente de pelomenos 45 e, mais preferivelmente, o número cetânico pode ser de pelo menos50. O número cetânico pode tipicamente ser no máximo 68, mais tipicamentede 65, preferivelmente no máximo 60 e, mais preferivelmente, no máximo 55.O teor de enxofre pode preferivelmente ser menor do que 50 ppm, maispreferivelmente menor do que 10 ppm e, muitíssimo preferivelmente, menordo que 5 ppm. Freqüentemente, o teor de enxofre é de pelo menos 0,1 ppmp,mais freqüentemente de pelo menos 0,2 ppmp. O Ramsbottom em 10% podeadequadamente ser menor do que 0,15, preferivelmente menor do que 0,10 e,mais preferivelmente, menor do que 0,07. O teor de nitrogênio da misturapode adequadamente ser menor do que 10 ppm, preferivelmente menor doque 8 ppm, mais preferivelmente menor do que 6 ppm. Freqüentemente, oteor de nitrogênio é de pelo menos 0,1 ppmp, mais freqüentemente pelomenos 1 ppmp.
Os combustíveis diesel podem ser combustíveis aditivados(conter aditivos) ou combustíveis não-aditivados (livres de aditivo. Seaditivados, os combustíveis podem conter pequenas quantidades de um oumais aditivos selecionados, por exemplo, de agentes anti-estáticos, redutoresde arraste em tubulação, aperfeiçoadores de fluxo (por exemplo, copolímerosde etileno/vinil acetato ou copolímeros de acrilato/anidrido maleico), aditivosde lubricidade, antioxidantes e agentes de anti-sedimentação de cera.
Tipicamente as misturas de componentes (a) e (b) pode constituir pelo menos90 % em peso do combustível diesel desta invenção ou para uso nestainvenção. Mais tipicamente, a mistura de componentes (a) e (b) podeconstituir pelo menos 95 % em peso do combustível diesel ou mesmo mais,tal como, por exemplo, 98 % em peso ou 99 % em peso. Tipicamente, amistura de componentes (a) e (b) pode constituir no máximo 100 % em pesodo combustível diesel, mais tipicamente no máximo 99,9% ou no máximo99,5 % em peso.
Os aditivos de combustível diesel contendo detergente sãoconhecidos e comercialmente disponíveis. Tais aditivos podem seradicionados ao combustível diesel em níveis que se destinam a reduzir,remover ou retardar o acúmulo dos depósitos no motor.Exemplos de detergentes adequados para uso como um aditivopara combustível da presente finalidade incluem succinimidas ousuccinamidas de poliaminas substituídos por poliolefina, por exemplo,poliisobutileno succinimidas ou poliisobutileno amina succinamidas, aminasalifáticas, bases ou aminas Mannich e anidridos maleicos de poliolefina (porexemplo, poliisobutileno). Aditivos dispersantes de succinimida sãodescritos, por exemplo, nos GB-A-960493, EP-AO147240, EP-A-0482253,EP-A-0613938, EP-A-0557516 e WO-A-98/42808. Particularmentepreferidas são as succinimidas substituídas por poliolefina, tais comosuccinimidas de poliisobutileno.
O aditivo pode conter outros componentes além do detergente.Exemplos são aumentadores da lubricidade; desturvadores, por exemplo,polímeros de fenol formaldeído alcoxilados; agentes anti-espumação (porexemplo, polissiloxanos modificados pro poliéter); aperfeiçoadores da ignição(aperfeiçoadores cetânicos) (por exemplo, nitrato de 2-etilexila (EHN), nitratode ciclexila, peróxido de di-terc-butila e aqueles descritos na Patente U.S.4.208.190 na coluna 2, linha 27 à coluna 3, linha 21); agentes anti-ferrugem(por exemplo, um semi-éster de propano-l,2-diol do ácido tetrapropenilsuccínico ou ésteres de álcool poliídrico de um derivativo do ácido succínico,o derivativo do ácido succínico tendo em pelo menos um de seus átomos decarbono-alfa um grupo hidrocarboneto alifático não substituído ousubstituído, contendo de 20 a 500 átomos de carbono, por exemplo, o diésterde pentaeritritol do ácido succínico substituído por poliisobutileno); inibidoresde corrosão; reodorantes; aditivos anti-desgaste; anti-oxidantes (por exemplo,fenólicos tais como 2,6-di-terc-butilfenol ou fenilenodiaminas, tais comoN,N'-di-sec-butil-p-fenilenodiamina); desativadores de metal; eaperfeiçoadores da combustão.
E particularmente preferido que o aditivo inclua umintensificador da lubricidade, especialmente quando a composição decombustível diesel tiver um baixo teor de enxofre. Na composição decombustível aditivado, o intensificador da lubricidade está convenientementepresente em uma concentração de no máximo 1000 ppmp, preferivelmenteentre 50 e 1000 ppmp, mais preferivelmente entre 100 e 1000 ppmp.Intensificadores de lubricidade comercialmente disponíveis adequadosincluem aditivos baseados em éster e ácido. Outros intensificadores delubricidade são descritos em referências da literatura aberta, em particularcom relação a seu uso em combustíveis diesel de baixo teor de enxofre, porexemplo, em:
- o jornal de Danping Wei e H.A. Spikes, iiThe Lubricity ofDiesel Fuels", Wear, III (1986) 217-235;
- WO-A-95/33805 - aperfeiçoadores de fluxo gelado, paraaumentar a lubricidade dos combustíveis de baixo enxofre;
- WO-A-94/17160 - certos ésteres de um ácido carboxílico eum álcool em que o ácido tem de 2 a 50 átomos de carbono e o álcool tem 1ou mais átomos de carbono, particularmente monooleato de glicerol e di-isodecil adipato, como aditivos de combustível para redução de desgaste emum sistema de injeção de motor a diesel;
- Patente U.S. 5490864 - certos diéster-diálcooisditiofosfóricos como aditivos de lubricidade anti-desgaste para combustíveldiesel de baixo enxofre; e
WO-A-98/01516 - certos compostos alquil aromáticos,tendo pelo menos um grupo carboxila ligado a seus núcleos aromáticos, paraconferir efeitos de lubricidade anti-desgaste, particularmente em combustíveisdiesel de baixo enxofre;
referências estas sendo todas incorporadas aqui por referência.
Prefere-se também que o aditivo contenha um agente anti-espuma, mais preferivelmente em combinação com um agente anti-ferrugeme/ou um inibidor de corrosão e/ou um aditivo de lubricidade.A menos que de outro modo citado, a concentração (matériaativa) de cada um de tais componentes adicionais da composição decombustível aditivada é preferivelmente de até 1000 ppmp, maispreferivelmente na faixa de 0,1 a 1000 ppmp, vantajosamente de 0,1 a 300ppmp, tal como de 0,1 a 150 ppmp, em relação ao peso do combustível diesel.
A concentração (matéria ativa) de qualquer desturvador nacomposição de combustível pode preferivelmente ser na faixa de 0,1 a 20ppmp, mais preferivelmente de 1 a 15 ppmp, ainda mais preferivelmente de 1a 10 ppmp, vantajosamente de 1 a 5 ppmp, em relação ao peso do combustíveldiesel. A concentração (matéria ativa) de qualquer aperfeiçoador de igniçãopresente pode preferivelmente ser de 2600 ppmp ou menos, maispreferivelmente de 2000 ppmp ou menos, convenientemente de 300 a 1500ppmp, em relação ao peso do combustível diesel.
O aditivo pode tipicamente conter um detergente,opcionalmente junto com outros componentes como descrito acima e umdiluente compatível com combustível diesel, que pode ser um óleo veículo(por exemplo, um óleo mineral), um poliéter, que pode ser capeado ou não-capeado, um solvente não polar, tal como tolueno, xileno, aguarrás mineral eaqueles vendidos pelas companhias Shell sob a marca comercial"SHELLSOL" e/ou um solvente polar tal como um éster e, em particular, umálcool, por exemplo, hexanol, 2-etilexanol, decanol, isotridecanol e misturasde álcool, tais como aquelas vendidas pelas companhias Shell sob a marcacomercial "LIVENOL", especialmente álcool LINEVOL 79, que é umamistura de álcoois primários C7.9, ou uma mistura de álcool C12-14, que écomercialmente disponível.
Se desejado, os componentes aditivos, como listados acima,podem ser co-misturados, preferivelmente junto com diluente(s) adequado(s),em um concentrado aditivo e o concentrado aditivo pode ser disperso dentrodo combustível, em quantidade adequada para resultar em uma composiçãoda presente invenção. A mistura de componentes (a) e (b) pode ser preparadamisturando-se o componente (a) com o componente (b).
Como indicado aqui antes, reduções significativas de emissõesde óxidos de nitrogênio são encontradas quando, de acordo com estainvenção, um combustível diesel compreendendo uma mistura consistindo docombustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch e docombustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor de enxofre menordo que 100 ppmp, é queimado em um motor a diesel. A redução é relativa àemissão, que é encontrada quando queimando um combustível dieselcompreendendo o dito combustível diesel baseado em óleo mineral, sem ocombustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch, e podetipicamente elevar-se a pelo menos 5 %, mais tipicamente pelo menos 7 % etipicamente no máximo 25 %, mais tipicamente no máximo 20%.
Foi também indicado aqui antes que, com respeito à emissãode óxidos de nitrogênio, o combustível diesel derivado de um processoFischer-Tropsch e o combustível diesel baseado em óleo mineral tendo umteor de enxofre menor do que 100 ppmp exibem um comportamento demistura não-linear, que inesperadamente fornece uma maior diminuição naemissão de óxidos de nitrogênio do que seria esperada com base em umcomportamento de mistura linear. Quando queimando no motor a diesel ocombustível diesel compreendendo a mistura consistindo do combustíveldiesel derivado de um processo Fischer-Tropsch e do combustível dieselbaseado em óleo mineral, tendo um teor de enxofre menor do que 1000 ppmp,o motor a diesel inesperadamente produz uma emissão de óxidos denitrogênio que é P % menor do que uma emissão de óxidos de nitrogênio, quepode ser calculada na suposição de um comportamento de mistura linear dosdois componentes da mistura, P é relativo à emissão de óxidos de nitrogêniocausada pelo dito combustível diesel baseado em óleo mineral e P é definidopela equaçãoP = A-X-(1 - Χ),
em que a equação A é um número na faixa del0a25eXéafração em peso do combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch na mistura, expressa como um número na faixa de 0 a 1.
O valor de A pode tipicamente ser de pelo menos 12, maistipicamente de pelo menos 14. O valor de A pode tipicamente ser no máximode 20, mais tipicamente no máximo de 18. O valor de A pode ser, porexemplo, 16.
Um importante aspecto da invenção é que o comportamento damistura não-linear vantajoso possibilita um uso mais eficiente do combustíveldiesel derivado de um processo Fischer-Tropsch, quando combatendo-seemissões de óxidos de nitrogênio causadas pelos veículos energizados pormotor a diesel participando do tráfego. Tal tráfego pode ser o tráfego de umpaís ou pode ser o tráfego local de uma cidade ou de uma comunidade menor,tal como uma vila ou povoado. O número de veículos envolvidos podeelevar-se a, por exemplo, pelo menos 50 ou pelo menos 100, preferivelmentepelo menos 1000 e mais preferivelmente mais do que 10.000. Os veículospodem ou não ser os veículos de uma frota. Entende-se que os veículos deuma frota sejam aqueles veículos que são comumente possuídos oucontrolados. Preferivelmente, a frota pode compreender pelo menos 50veículo, tipicamente pelo menos 100 veículos, mais tipicamente pelo menos500 e, preferivelmente, pelo menos 1000 veículos. Os veículos pertencentes àfrota podem ser, por exemplo, ônibus, reboques de trator ou táxis. Comoindicado aqui antes, com base em uma certa quantidade de um combustíveldiesel derivado de um processo Fischer-Tropsch, uma maior diminuição dasemissões cumulativas de óxidos de nitrogênio pode ser conseguida quandoveículos energizados por motor a diesel, participando de dito tráfego, sãoabastecidos com combustível diesel compreendendo uma mistura de acordocom a presente invenção, em vez de com um combustível dieselcompreendendo o combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch sem o combustível diesel baseado em óleo mineral.
Os exemplos abaixo são destinados a ilustrar mais a invençãoe não devem ser interpretados como limitadores de seu escopo.
EXEMPLOS
Experimentos compreendendo testar um combustível dieselderivado de um processo Fischer-Tropsch (Combustível B) apenas, umcombustível diesel baseado em óleo mineral (Combustível A) e misturas deCombustível A e Combustível B. As propriedades e correspondente métodoASTM de análise dos combustíveis e uma das misturas usadas nestesexemplos são dados na Tabela I.
TABELA I
<table>table see original document page 18</column></row><table>
O protocolo de teste para os exemplos foi o Califórnia AirResources Board (CARB) Procedure for Certification of EmissionsReductions for Alternative Fuels - Alternativa 3. O motor a dieseloperado foi um motor 1991 Detroit Diesel Corporation (DDC) Series 60HDD, um motor para serviços pesados, instalado em uma célula deteste capaz passageira. O teste envolveu sete dias de três partidasquentes consecutivas por dia com uma embebição com motor desligadoentre funcionamentos de cada combustível. As emissões a seguir forammedidas de acordo com EPA Federal Test Procedure do Code of FederalRegulations, Título 40, Parte 86, Subparte N (40 CFR §86(N)):hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), bióxido de carbono (CO2),óxidos de nitrogênio (NOx) e matéria particulada (PM). Os resultados sãodados na Tabela II.
TABELA II
<table>table see original document page 19</column></row><table>
*) de acordo com a invenção, outros para comparação
A Tabela III mostra as emissões de óxidos de nitrogêniorelativas à emissão de emissão de óxidos de nitrogênio encontrados no casodo Combustível A (isto é, combustível diesel baseado em óleo mineral; oCombustível A é adotado como 100) e a redução das emissões relativas àemissão encontrada no caso de Combustível A.
TABELA III
<table>table see original document page 19</column></row><table>
*) de acordo com a invenção, outros para comparação
A Figura mostra uma plotagem das emissões de óxidos denitrogênio relativas à emissão de óxidos de nitrogênio encontrados no caso doCombustível A (isto é, o combustível diesel baseado em óleo mineral;Combustível A é adotado como 100) e uma curva ajustada para estes dados.
A curva segue a equação
y = 0,0015 χ2 -0,3322x + 99,689 (1)
em que y representa as emissões de óxidos, adotando-se 100como o valor para o Combustível A; e χ representa a fração em peso doCombustível B (o combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch) da mistura, expressa em % ρ. A Figura mostra também uma linhareta representando o comportamento da mistura linear nocional dosCombustíveis AeB. Esta linha reta segue a equação
y = -0,183 χ + 100 (2)
em que y e χ são como definidos aqui antes. Por causa docomportamento de mistura não-linear, há inesperada e vantajosamente umadiminuição extra das emissões de óxidos de nitrogênio.
Para cada uma das misturas, o valor da diminuição extra, comoum resultado do comportamento da mistura não-linear, foi calculado pelosvalores apresentados na coluna direita da Tabela III e pelos valores quepodem ser calculados pela equação (2). Os valores calculados da diminuiçãoextra (P, em %, relativo à emissão de óxidos de nitrogênio encontrados nocaso do Combustível A) foram mostrados na Tabela III. P parece seguir aequação
P = 0,0016 χ '(100-x) ouP= 16 ' X' (1 -X),
em que χ é como definido aqui antes e X representa a fraçãoem peso do Combustível B (o combustível diesel derivado de um processoFischer-Tropsch) da mistura, expressa como um número na faixa de Oal(isto é, χ = 100 ' X). Neste Exemplo, o valor de A, definido aqui antes, foiencontrado ser igual a aproximadamente 16.

Claims (9)

1. Combustível diesel, caracterizado pelo fato de compreenderuma mistura consistindo de(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp;em que a fração em peso do componente (a) da mistura é entre-0,2 e 0,5.
2. Combustível diesel, caracterizado pelo fato de compreenderuma mistura consistindo de(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp e uma T90 de mais do que 261 0C.
3. Combustível diesel de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da fração em peso do componente (a) da mistura serentre 0,25 e 0,4.
4. Combustível diesel de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da fração em peso do componente (a) na mistura serentre 0,3 e 0,35.
5. Combustível diesel de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato do combustível diesel compreender ainda um ou maisaditivos selecionados do grupo consistindo de detergentes, desturvadores,agentes anti-espumação, agentes anti-ferrugem, agentes anti-estáticos,redutores de arrasto em tubo, aperfeiçoadores do fluxo, aditivos delubricidade, antioxidantes e agentes anti-sedimentação de cera.
6. Método para operar um motor a diesel, caracterizado pelofato de compreender queimar no motor a diesel um combustível diesel comodefinido na reivindicação 1 ou reivindicação 2.
7. Método para operar um motor a diesel para serviçospesados, caracterizado pelo fato de compreender queimar no motor a dieselum combustível diesel compreendendo uma mistura consistindo de(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp.
8. Método para operar um motor a diesel, caracterizado pelofato de compreender queimar no motor a diesel um combustível dieselcompreendendo uma mistura consistindo de(a) um combustível diesel derivado de um processo Fischer-Tropsch; e(b) um combustível diesel baseado em óleo mineral, tendo um teor deenxofre menor do que 100 ppmp,em que o motor a diesel produz uma emissão de óxidos de nitrogênio que é P% menor do que uma emissão de óxidos de nitrogênio, que pode ser calculadacom base em um comportamento de mistura linear dos componentes (a) e (b),P sendo relativo à emissão de óxidos de nitrogênio causada pelo ditocombustível diesel baseado em óleo mineral e P é definido pela equaçãoP = AX(I-X),em cuja equação A é um número na faixa del0a25eXéafração em peso do componente (a) da mistura, expressa como um número nafaixa de 0 a 1.
9. Método para reduzir a emissão de óxidos de nitrogêniocausada pelos veículos energizados por motor a diesel participando dotráfego, caracterizado pelo fato de compreenderfornecer um combustível diesel como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 5 equeimar o combustível diesel nos motores diesel de pelomenos 50 veículos dos veículos participantes de dito tráfego.
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