使用α-烯烴組合物對餾分燃料的冷流改進的制作方法

使用α-烯烴組合物對餾分燃料的冷流改進的制作方法
【專利摘要】中間餾分燃料的冷流可以通過添加有效改進量的一種或多種α-烯烴組合物來改進。該組合物包括但不必限于α-烯烴聚合物本身，與馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸烷基酯共聚或接枝的α-烯烴。這些得到的共聚物或接枝聚合物可以與烷基酚醛樹脂共混，其再與乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物共混。在一個非限定的實施例中，與分別使用這些組分的預期添加劑效果相比，冷過濾器堵塞點(CFPP)可以得到協同改進。
【專利說明】使用α-烯烴組合物對餾分燃料的冷流改進

【技術領域】
[0001]本發明涉及改進餾分燃料的冷流，更具體地，在非限制性實施方案中涉及通過化學處理改進中間餾分燃料的冷過濾堵塞點。

【背景技術】
[0002]一旦遇到低溫，餾分燃料、特別是中間餾分燃料傾向于出現流動性問題。在非限制性定義中，中間餾分燃料包括噴氣燃料、煤油、加熱用油和柴油燃料。更具體地，流動性問題涉及低溫下燃料凝聚物中的鏈烷烴，形成堵塞管道和過濾器的蠟狀半固體或凝膠樣物質，阻止將燃料輸送到例如發動機。
[0003]常規上，這個問題通過向燃料添加被稱為低溫流動性改性劑的化學組合物來處理。低溫流動性改性劑能夠與燃料油中的鏈烷烴共結晶或者將其吸附，以在凝聚發生前使鏈烷烴沉淀，或者改性鏈烷烴晶體生長，從而所得到的晶體的尺寸和形狀上的不規則性阻止凝聚或晶體的有效匯集，由此減少形成堵塞的傾向。相比之下，傾點下降劑直接引起低溫下流體的粘度降低。傾點降低仍然涉及一些晶體改性，但可以不需要同樣有效，或者使晶體保持同樣小。因此，盡管研究顯示了燃料的低溫流動性與燃料的傾點或濁點之間的關系，但是低溫流動性改性劑作用機理和低溫流動性改性劑引起的問題與傾點下降劑顯著不同。因此，盡管低溫流動性和傾點之間有明顯的關系，但是它們通常需要不同的處理。并且，無法正確地假定低溫流動性改性劑將使傾點降低，或者傾點下降劑將改進低溫流動性。
[0004]因為低溫改性劑通過影響被處理燃料中鏈烷烴的晶體生長來起作用，所以對于具體燃料而言，低溫流動性改性劑的選擇和組成基于該燃料中鏈烷烴的性質。例如，低溫改性劑通常與燃料中的鏈烷烴協同作用，以使添加到燃料中的改性劑的溶解度特性與燃料中鏈烷烴的溶解度特性相匹配。因此，如果燃料含有在10° F(-12°C)結晶的C2ch24鏈烷烴，則改性劑通常經設計為也在約10° F(-12°C)結晶，由此干擾鏈烷烴的結晶。因此，低溫流動性改進領域的技術人員公知選擇和調節脂族鏈長的序列，以基于燃料的鏈烷烴含量來平衡整體溶解度，從而使添加劑在所需溫度從燃料中沉淀出來。事實上，通常通過用鏈長范圍為約4至約40個碳原子的脂族醇序列可酯化某些烯烴/馬來酸酐共聚物，以生成酯化的烯烴/馬來酸酐共聚物，用于低溫流動性改性劑組合物，并且與上述燃料中的鏈烷烴相配合，在該范圍內選擇脂族鏈長的分布。
[0005]美國專利5，857，287公開了向燃料油添加約I至約40重量份乙烯/乙酸乙烯酯共聚物和I重量份酯化共聚物的組合物，該乙烯/乙酸乙烯酯共聚物具有約10重量％至約50重量％的乙酸乙烯酯含量，和約2，000至約10，000的重均分子量，該酯化共聚物為至少一種大體上線性的約18至約50個碳原子的α-烯烴與馬來酸酐以約4:1至約1:2的α-烯烴與馬來酸酐摩爾比的酯化共聚物，其具有約2，000至約20，000的重均分子量。該酯化共聚物由多種具有約4至約40個碳原子的脂族醇酯化，由此向燃料油賦予令人驚訝的改進低溫流動性，條件是包含8個碳的醇構成所述醇的約50至約85摩爾％。
[0006]盡管存在多種低溫流動性改性劑，但均未提供在所有燃料中完全令人滿意的性能。事實上，由于燃料油特性的差異，特定的低溫流動性改性劑對于不同的燃料效果各異。因此，需要不斷尋找更為有效的低溫流動性改性劑，特別是用于多種燃料的。
[0007]發明概述
[0008]以非限制性形式，提供了一種用于改進餾分燃料的冷流的方法，其包括向該餾分燃料添加有效量的添加劑以改進冷流性質。該添加劑可以包括但不必限于(a)聚合的α-烯烴本身，(b)與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α-烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，(C)與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α-烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，其中該反應產物再與烷基酚醛樹脂共混，和/或(d)與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α-烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，其中該反應產物再與烷基酚醛樹脂共混，該組合物進一步與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)共混。該α-烯烴被理解為第一組分。
[0009]還提供了一個替代的非限制性實施方案，包含餾分燃料和添加劑的餾分燃料組合物，其中該添加劑可以選自上述(a)、(b)、(c)和/或(d)，其量有效地改進該餾分燃料的冷流，特別是中間餾分燃料冷過濾器堵塞點(CFPP)。
[0010]在一個非限定的實施方案中，組分(a)、(b)、(C)和/或(d)是未酯化的。在另一非限定的實施方案中，組分(a)、(b)、(C)和/或(d)不包括α-烯烴和馬來酸酐的酯化共聚物。
[0011]發明詳述
[0012]已經發現，包含單獨使用的聚合的α-烯烴或者與另外的組分共聚、接枝、以其他方式反應或甚至僅共混的α-烯烴的組合物，與分別使用時這些組分的添加劑效果的預期總和相比，將對餾分燃料的冷流性能提供協同改進。特別地，當改進的冷流性能與不含α-烯烴組分而其他方面相同的餾分燃料相比時，發現了預料不到的改進。
[0013]一種可以被本文所述的添加劑和方法改進的冷流性能是冷過濾器堵塞點(CFPP)，其可以定義為當在某些條件下冷卻時，給定體積的柴油型燃料仍能在規定時間內通過標準化過濾裝置的最低溫度，以。C或。F表示。該測試對燃料將在某些燃料系統中自由流動產生問題的最低溫度進行了估計。這是重要的，因為在低溫國家和環境中，高CFPP燃料會更易于堵塞車輛發動機中的燃料過濾器和/或燃料管線。
[0014]在非限定的實施方案中，適用于本文中各種組合物的α -烯烴包括碳數為6獨立地至30和甚至更高的那些。在替代的非限制性實施方案中，α-烯烴可以具有為10獨立地至28 ;替代地為12獨立地至16的碳數。本文中當將“獨立地”與范圍結合使用時，任何下限可以與任何上限組合以提供適當的替代范圍。
[0015]至于α -烯烴的均聚物，它們的重均分子量可以為約1000獨立地至約20，000 ;替代地約2000獨立地至10，000。
[0016] 本文中另一適合的組合物包含與第二組分共聚或以其他方式反應(例如接枝)的官能化的α-烯烴(第一組分)，該第二組分包括但不必限于馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合。如在本文中使用的，丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯中的“烷基”定義為具有1-8、替代地1-4的碳數的直鏈或支鏈的烷基。
[0017]將會理解，當α -烯烴與第二組分反應時，不總是可能了解該反應是共聚、接枝反應或其他類型的反應，因此該相互作用在本文中描述為“共聚或反應”以按照定義覆蓋所有可能性。結果稱為反應產物。不過，該反應是可再現的，對于各種聚合物、共聚物和其他反應產物的冷流性能改進是可再現的。
[0018]與馬來酸酐共聚/接枝的α-烯烴可以具有相對于α -烯烴I %馬來酸酐至50%馬來酸酐，替代地相對于α -烯烴5重量％至25重量％的重量比。用摩爾比表示,馬來酸酐與α -烯烴的摩爾比可以為0.03/1獨立地至3/1 ;替代地0.15/1獨立地至2/1。
[0019]與丙烯酸共聚/接枝的α-烯烴可以具有相對于α-烯烴1%丙烯酸至20%丙烯酸，替代地相對于α-烯烴3重量％至10重量％的重量比。用摩爾比表示，丙烯酸與α-烯烴的摩爾比可以為0.04/1獨立地至0.9/1 ;替代地0.1/1獨立地至0.4/1。
[0020]與乙酸乙烯酯共聚/接枝的α- 烯烴可以具有相對于α-烯烴1%乙酸乙烯酯至40%乙酸乙烯酯,替代地相對于α -烯烴10重量％至25重量％的重量比。用摩爾比表示，乙酸乙烯酯與α-烯烴的摩爾比可以為0.04/1獨立地至2/1 ;替代地0.4/1獨立地至1/1。
[0021]至于與α -烯烴的共聚物、接枝共聚物或其他反應產物，這些反應產物的重均分子量可以為約1000獨立地至約20，000 ;替代地約2000獨立地至約10，000。對于烷基酚醛樹脂組分，它們的重均分子量可以為約2000獨立地至約20，000 ;替代地約5000獨立地為約12,000。對于EVA共聚物組分，它們的重均分子量可以為約1000獨立地至約10,000 ;替代地約2000獨立地至4000。
[0022]α -烯烴可以使用本領域公知的方法進行均聚，此外，α -烯烴可以使用本領域公知的方法與第二組分反應。這些共聚和其他反應可以在約60至約180°C的溫度，和約O至約200psig的壓力進行。反應可以在存在或不存在催化劑的條件下進行。如果使用催化劑，適合的催化劑包括但不必限于過氧化物催化劑，例如二叔丁基過氧化物、苯甲酰過氧化物、月桂酰過氧化物和叔丁基氫過氧化物等。
[0023]如前所述，官能化的α-烯烴(即與選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合的第二組分反應的那些)可以與烷基酚醛樹脂共混。在一個非限定的實施方案中，官能化的α-烯烴與烷基酚醛樹脂的重量比為約5/1獨立地至約100/1 ;替代地約1/1獨立地至約20/1。
[0024]此外，上述官能化的α -烯烴可以與烷基酚醛樹脂共混，再與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)共混。在這些共混物或進一步的反應中，EVA的量可以為約99%獨立地至約I重量％ ;替代地約98%獨立地至約2重量％，基于官能化的α-烯烴和烷基酚醛樹脂的量計。
[0025]至于確定用于在餾分燃料例如中間餾分燃料中獲得最佳結果的有效量，一個好的適合的步驟是簡單的經驗測試，因為如上所述，冷流改進劑可能需要與燃料中的鏈烷烴相匹配。不過，為向這些冷流改進劑提供適合的劑量范圍的一些想法，如果與第二組分或EVA共混或反應的α -烯烴部分為約I獨立地至約50體積％，替代地約5獨立地至約20體積％，則最終產品共混物或反應產物的中間餾分燃料中的劑量范圍將為約1ppmv獨立地至約10，OOOppmv ;替代地約50ppmv獨立地至約500ppmv。換言之，α -烯烴部分的劑量將為約Ippmv獨立地至約5，OOOppmv ;替代地約2.5ppmv獨立地至約10ppmv。
[0026]本文中所述的方法和組合物預期在其中有效的中間餾分燃料包括但不必限于噴氣燃料、煤油、加熱用油和柴油燃料，無論它們是否包含脂肪酸甲基酯(FAME)。現在將FAME引入中間餾分燃料的通常實踐會導致從飽和的FAME形成另外的蠟晶體。另外，一些燃料公司在考慮添加氫化植物油作為生物燃料組分，這會向中間餾分燃料弓丨入更多的石蠟。但是，本文中所述的添加劑和方法預期在這些燃料中也有效。本文中所述的餾分燃料不包括聚合的α -烯烴(PAO)作為其主要組分，即PAO為其主要(多于50體積％ )組分的合成燃料。換言之，PAO不是本文中燃料的合成基礎油料。
[0027]預期本文中所述的添加劑將與其他常規燃料添加劑相容。
[0028]現在將參考具體的實施例來描述本發明，該實施例不用來限制本發明，僅進行進一步闡釋。
[0029]實施例1-9
[0030]對四種不同的中間懼分燃料:Kern、Coffeyville、Cenex#3和Hovensa,進行三次CFPP測試。組分如表1中所限定。
[0031]表1
[0032]冷流改進劑添加劑
[0033]

【權利要求】
1.改進餾分燃料的冷流的方法，其包括向該餾分燃料添加有效量的添加劑以改進冷流性質，其中該添加劑選自由以下組成的組: 聚合的α-烯烴； 與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α -烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合； 與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α -烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，其中該反應產物再與烷基酚醛樹脂共混；和 與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α -烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，其中該反應產物再與烷基酚醛樹脂共混，該組合物進一步與乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物共混。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該α-烯烴具有6-30個碳原子。
3.根據權利要求1所述的方法，其中: 當該α-烯烴與馬來酸酐共聚或反應時，馬來酸酐與α-烯烴的摩爾比為0.03/1至3/1 ； 當該α-烯烴與丙烯酸共聚或反應時，丙烯酸與α-烯烴的摩爾比為0.04/1至0.9/1 ；和 當該α-烯烴與乙酸乙烯酯共聚或反應時，乙酸乙烯酯與α-烯烴的摩爾比為0.04/1至 2/1。
4.根據權利要求1所述的方法，其中: 該反應產物的重均分子量為1000-20,000 ； 該烷基酚醛樹脂的重均分子量為2000-20，000 ;和 該EVA共聚物的重均分子量為1000-10，000。
5.根據權利要求 1、2、3或4中任一項所述的方法，其中該添加劑的有效量為1ppmv至10，OOOppmv0
6.根據權利要求1、2、3或4中任一項所述的方法，其中改進的冷流性質為改進的冷過濾器堵塞點(CFPP)，和其中CFPP與不含α-烯烴組分而其他方面相同的餾分燃料相比得到改進。
7.根據權利要求1、2、3或4中任一項所述的方法，其中該添加劑是未酯化的。
8.具有改進的冷流的餾分燃料組合物，其包含: 餾分燃料；和 用來改進該餾分燃料的冷流性質的有效量的添加劑，其中該添加劑選自由以下組成的組: 聚合的α-烯烴； 與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α -烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合； 與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α -烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，其中該反應產物再與烷基酚醛樹脂共混；和與第二組分共聚或反應以提供反應產物的α -烯烴，該第二組分選自馬來酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯及其組合，其中該反應產物再與烷基酚醛樹脂共混，該組合物與乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物共混。
9.根據權利要求8所述的餾分燃料，其中該該α-烯烴具有6-30個碳原子。
10.根據權利要求8所述的餾分燃料，其中: 當該α-烯烴與馬來酸酐共聚或反應時，馬來酸酐與α-烯烴的摩爾比為0.03/1至3/1 ； 當該α-烯烴與丙烯酸共聚或反應時，丙烯酸與α-烯烴的摩爾比為0.04/1至0.9/1 ；和 當該α-烯烴與乙酸乙烯酯共聚或反應時，乙酸乙烯酯與α-烯烴的摩爾比為0.04/1至 2/1。
11.根據權利要求8所述的餾分燃料，其中: 該反應產物的重均分子量為1000-20,000 ； 該烷基酚醛樹脂的重均分子量為2000-20，000 ;和 該EVA共聚物的重均分子量為1000-10，000。
12.根據權利要求8、9、10或11中任一項所述的餾分燃料，其中該添加劑的有效量為1ppmv 至 10，OOOppmv。
13.根據權利要求8、9、10或11中任一項所述的餾分燃料，其中改進的冷流性質為改進的冷過濾器堵塞點(CFPP)，和其中CFPP與不含α-烯烴組分而其他方面相同的餾分燃料相比得到改進。
14.根據權利要求8、9、10或11中任一項所述的餾分燃料，其中該添加劑是未酯化的。
【文檔編號】C10L1/195GK104185674SQ201380014485
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年3月7日 優先權日:2012年3月16日
【發明者】B·摩根, J·A·謝爾德, P·J·彼格斯塔夫, K·T·凡, J·B·沃德 申請人:貝克休斯公司