[发明专利]来自独立生产的混合物料的航空级煤油

说明书

本发明是根据合同W911NF-07-C-0046在美国国防部高级研究计划 署(Defense Advanced Research Projects Agency)(DARPA)给予的政府资 助下完成的。美国政府享有本发明中的某些权利。

技术领域

本发明总体上涉及航空级高十六烷煤油燃料。更具体地，本文公开 了一种部分或全部由非石油原料生产的航空级煤油燃料。特别地，所公 开的煤油燃料含有至少两种独立生产的混合物料，第一混合物料主要含 有由非石油原料得到的异链烷烃和正链烷烃(I/N)，第二混合物料主要含 有由石油或非石油原料得到的环烷烃和芳香烃(C/A)。在一些实施方案 中，适于用作与常规的由石油得到的燃料具有混入(drop-in)相容性和适 合目的(fit-for purpose)相容性的航空涡轮机燃料的煤油燃料含有最多达 95体积％(vol％)的I/N混合物料和最多达35vol％的C/A混合物料。

背景技术

宽泛术语“煤油”被用于描述在约293°F-572°F(145℃-300℃)的范围 内沸腾并由主要在C₈-C₁₆范围内的烃类组成的原油馏分。煤油是石油物 质中称为中间馏分的一类中的较轻馏分。

例如，在美国高十六烷煤油的主要用途为民用(Jet A或Jet A-1)和军 用(JP-8或JP-5)航空器的航空涡轮机燃料。煤油基燃料在性能规格方面 相互不同。Jet A和Jet A-1为煤油型燃料。Jet A和Jet A-1之间的主要 物理差别为凝点(在实验室试验中蜡晶体消失的温度)。Jet A——其主要 在美国使用——必须具有-40℃或更低的凝点，而Jet A-1必须具有-47℃ 或更低的凝点。Jet A通常不含防静电添加剂，而Jet A-1通常需要该添 加剂。这两种燃料之间还存在其他差异，全部规格分别概述于ASTM D1655和Def Stan 91-91/5标准中。

军用涡轮机燃料等级例如JP-5和JP-8分别由Mil-DTL-5624和 Mil-DTL-83133限定。这些燃料为制备得比商用喷气式发动机燃料具有 更严格规格的煤油型燃料。它们还含有独特的增强性能的添加剂。世界 上许多国家已颁布了多种标准，例如俄国颁布了TS-1特级煤油、TS-1 普通煤油和T-1普通煤油的标准。所有这些航空级煤油的原油馏分基本 限于300°F-500°F(149℃-260℃)的范围，其它规格基于给定温度点时的回 收率。烃类主要在C₈-C₁₆的范围内。

原油的容易获得促使建立了上述煤油规格，作为多种类型发动机燃 料的依据，并因此而对发动机进行了优化以便使用具有这些规格的煤油 运行。对于石油供给的可靠性和易得性已出现担忧，其刺激了对替代物 的研究。已提出由煤、页岩、沥青砂和可再生资源例如生物质来获得液 体燃料。这些方法不足以生产出符合当今喷气式发动机燃料规格的航空 级煤油。

无法由非石油原料获得适宜的航空级煤油引发了产品下游加工方面 的发展。例如，美国专利No.4,645,585公开了通过氢化处理高芳香性重 油来生产新的燃料混合物，所述重油例如由煤热解和煤氢化而得到的那 些重油。

国际专利WO 2005/001002 A2涉及一种含有稳定、低硫、高石蜡、 中度不饱和的馏出燃料混合物料的馏出燃料。所述高石蜡、中度不饱和 的馏出燃料混合物料由费托衍产品(Fischer-Tropsch-derived product) 在一定条件下氢化处理制备，在氢化处理过程中，形成或保留适量的不 饱和物来改善该产品的稳定性。

虽然可满足航空级煤油的许多物理性能并且甚至比其更优，但是如 上文所述的由氢化处理及其他提质处理得到的燃料不能提供与常规的由 石油得到的航空级煤油的混入相容性，因为它们缺少常规的由石油得到 的煤油的一些主要烃组分。