[发明专利]高辛烷值无铅航空汽油

说明书

本申请要求2013年10月31日提交的美国临时专利申请Nos.61/898,267，2014年5月12日提交的61/991,933的权益。

发明领域

本发明涉及高辛烷值无铅航空汽油燃料，更特别地涉及具有高芳族物质含量的高辛烷值无铅航空汽油。

发明背景

航空汽油(aviation gasoline，Avgas)是在火花点火的内燃机中推进飞机所使用的航空燃料。航空汽油不同于车用汽油(motor gasoline，mogas)，后者是在汽车和一些非商业的轻型飞机中使用的日常汽油。与车用汽油(自从二十世纪七十年代以来被配制以允许使用3-路催化转化器用以减少污染)不同的是，航空汽油含有四乙基铅(TEL)，一种防止发动机爆震(爆轰,detonation)所使用的不可生物降解的有毒物质。

航空汽油燃料目前含有用量最多0.53mL/L或0.56g/L的添加剂四乙基铅(TEL)，该用量是最广泛使用的航空汽油规格100低铅(100Low Lead，100LL)允许的极限。要求铅满足航空活塞发动机的高辛烷值要求：100LL规格的ASTM D910要求99.6的最小发动机辛烷值(MON)，这与欧洲车用汽油的EN 228规格(它规定了85的最小MON)或者美国车用汽油(它要求无铅燃料的最小辛烷比率(R+M)/2为87)形成对照。

航空燃料是已经仔细地研发且服从严格的航空应用规章的产品。因此，航空燃料必须满足由国际规格，例如联邦航空局(FAA)规定的ASTM D910所定义的精确物理-化学特征。在许多飞机中，汽车汽油不是航空汽油的完全可行的替代品，这是因为许多高性能和/或涡轮增压的飞机发动机要求100辛烷值的燃料(99.6的MON)且需要改性以便使用较低辛烷值的燃料。汽车汽油可能在燃料管线内蒸发从而引起气封(在管线内的气泡)或燃油泵空化，使发动机缺燃料。典型地在其中在发动机上安装的机械驱动的燃料泵从低于泵安装的罐中引出燃料的燃料体系内发生气封。管线内减少的压力可引起汽车汽油内更多挥发性组分闪蒸为蒸气，从而在燃料管线内形成气泡并干扰燃料的流动。

ASTM D910规格不包括对于往复运动的航空发动机来说令人满意的所有汽油，但确定了民用航空汽油的下述具体类型：品级(Grade)80；品级91；品级100；和品级100LL。品级100和品级100LL被视为高辛烷值航空汽油，以满足现代苛刻的航空发动机的要求。除了MON以外，航空汽油的D910规格具有下述要求：密度；蒸馏；凝固点；硫含量；净燃烧热；和其它性能。典型地使用ASTM试验，测试航空汽油燃料的性能：

发动机辛烷值：ASTM D2700

航空精细评级(Aviation Lean Rating)：ASTM D2700

性能值(增压(Super-Charge))：ASTM D909

四乙基铅含量：ASTM D5059或ASTM D3341

颜色：ASTM D2392

密度：ASTM D4052或ASTM D1298

蒸馏：ASTM D86

蒸气压：ASTM D5191或ASTM D323或ASTM D5190

凝固点：ASTM D2386

硫：ASTM D2622或ASTM D1266

净燃烧热(NHC)：ASTM D3338或ASTM D4529或ASTM D4809

铜腐蚀：ASTM D130

氧化稳定性-潜在的胶质：ASTM D873

氧化稳定性-铅沉淀：ASTM D873

水反应-体积变化：ASTM D1094

电导率：ASTM D2624

航空燃料必须具有低的蒸气压以便避免在高海拔处遇到的低压下的蒸发问题(气封)和明显的安全原因。但蒸气压必须足够高，以确保发动机容易启动。里德(Reid)蒸气压(RVP)范围应当是38kPa-49kPA。终馏点必须相当低，以便限制沉积物的形成及其有害的结果(动力损失，受损的冷却)。这些燃料还必须拥有充足的净燃烧热(NHC)，以确保飞机的充足范围。而且，当在发动机中使用航空燃料，所述发动机提供良好性能和在高负载下，即在接近于爆震的条件下频繁操作时，预期这类燃料具有非常良好的抗自燃性。