[发明专利]用于GCI发动机的燃料组合物及其制备方法

说明书

本发明描述了GCI燃料组合物及其制备方法。所述GCI燃料组合物包含具有约26℃至约38℃的初沸点和约193℃至低于250℃的终沸点、在15℃下约0.72kg/l至约0.8kg/l的密度、约70至约85的研究法辛烷值和小于约27的十六烷值的燃料掺混物，所述燃料掺混物包含石脑油料流和煤油料流。

本申请要求于2015年7月20日提交的题为FUEL COMPOSITION AND METHOD MAKING的美国临时申请序列号62/194631的权益，其通过引用并入本文。

背景技术

在接下来的几十年中，全球运输将继续主要依靠基于石油的液体燃料。运输燃料需求的增长将主要集中在商业运输部门(重载公路、航空、海运和铁路)，并且相比于汽油，未来将需要多得多的柴油和喷气燃料。此外，汽油辛烷值质量需要增加，以使更高效的火花点火发动机成为可能。这对精炼行业构成了重大挑战，并且可能会增加汽油沸程中低辛烷值组分的可用性。

缓解汽油和中间馏分油之间的需求增长失衡的一种方法是改变未来发动机需求的要求。使航空业从使用常规喷气燃料发生任何显著程度的偏移的可能性很小，但是某些压缩点火(CI)发动机可能会从常规柴油转向天然气(NG)，特别是在诸如其中页岩气革命带来了廉价和丰富的天然气时代的美国的市场中。

内燃(IC)发动机的发展趋势可能会对未来燃料所需的性能产生重大影响。此外，出现了非常好的机遇来开发新的发动机/燃料系统，这些系统可以从燃油和发动机方面受益，并有助于缓解需求失衡。例如，使用低辛烷值(约70的研究法辛烷值(RON))的汽油和相比于当前的汽油具有更加宽松的挥发性要求的CI发动机可以至少与当前的柴油发动机一样高效，但是更便宜。这个概念被称为汽油压缩点火(GCI)。

当今的IC发动机是使用汽油的火花点火(SI)发动机或使用柴油燃料的CI发动机。在SI发动机中，使汽油与空气预混合，并将混合物压缩。热量释放发生在通过压缩冲程的顶部，上止点(TDC)附近的火花引发的膨胀湍流火焰中。在柴油发动机中，空气被压缩，燃料在TDC附近被喷射。当燃料蒸发、混合并与发动机气缸中的氧气反应时，通过自燃引发燃烧。

目前，乘用车部门由SI发动机主导，而商用部门(重载公路、航空、铁路和海运)由CI发动机主导。

SI发动机以化学计量的燃料和空气混合物运行，这使得三效催化剂可被用于处理废气，并将未燃烧的烃(HC)、一氧化碳(CO)和NOx的尾管排放量降至极低水平。

CI发动机比SI发动机更高效，但遭受颗粒物和NOx(氮氧化物)的高发动机排出的排放量，这很难通过采用催化剂后处理富氧废气来控制。颗粒物在柴油发动机中形成，因为具有大于约40的十六烷值(CN)的柴油燃料太容易自燃(在其有机会与氧气充分混合之前)。废气再循环(EGR)可用于控制NOx，但它会减少缸内颗粒物氧化并导致发动机排出的颗粒物排放量增加。因此，在柴油发动机中同时控制颗粒物和NOx是非常困难的。

发动机制造商目前正试图通过使用非常昂贵的技术来解决这个问题，例如使用非常高的喷射压力和复杂的后处理系统来控制NOx和颗粒物。其中的某些技术损害了燃料效率。

如果柴油发动机使用不像柴油燃料那样容易点燃的燃料来运行，使得在燃烧开始之前有更多的时间让燃料和空气混合，那么以合理的成本控制颗粒物和氮氧化物(NOx)而不损害效率就会容易得多。

目前正在开发汽油压缩点火(GCI)发动机，其能够实现比常规的柴油和汽油火花点火发动机明显更高的燃烧效率。这些新型GCI发动机在运行时与均质充量压缩点火(HCCI)发动机类似，但是临在压缩冲程上的TDC之前进行燃料喷射。这些新型发动机可以使用与常规内燃发动机不同的燃料组合物。GCI发动机可以至少与CI发动机一样高效，并且比最先进的SI发动机更高效。它们还可以比先进的CI发动机便宜。

存在对具有可接受的颗粒物和NOx排放量并且可用于GCI发动机的燃料以及制备所述燃料的方法的需求。

发明概述