[发明专利]用于改善航空燃料燃烧的方法和组合物

说明书

本申请为2016年1月13日提交的美国专利申请序列号为14/994,199的部分继续案，将其整体内容并入本申请以作参考。

技术领域

本发明涉及基本无铅航空燃料组合物。本发明进一步涉及这些航空燃料的用途，所述航空燃料包括为了提高燃料辛烷值而添加的含锰添加剂和任选的异辛烷，以及包括清除剂化合物。

背景技术

至少出于监管的原因，航空燃料已充分进入未加铅燃料化的过程中。但是，从燃料中除去铅具有降低燃料爆震率的不期望效果。因此，由于航空燃料处于未加铅化的过程中，这些燃料制剂必须考虑到由于丧失铅引起的辛烷值降低。需要添加其他燃料成分。

改善辛烷值性能的常用方法为向航空燃料中混入高含量的芳族烃。这些芳族烃可使航空燃料成为未加铅的但仍然满足爆震率需求。但是，在航空燃料中使用显著量的芳族烃会改变航空燃料的燃烧效率，导致在燃烧过程中增加烟的形成。不必说，从美化要求和环境影响的角度来看，不期望增加烟的量。概括地说，芳族烃混入燃料组合物的量越高，在航空燃料燃烧过程中产生的烟量越大。

改善辛烷值性能的另一种方法为向航空燃料中混入含锰添加剂。锰添加剂可使航空燃料成为未加铅的但仍然相对于未添加添加剂的(unadditized)和未加铅的燃料组合物可改善爆震率需求。

发明内容

因此，本发明的目的为配制航空燃料组合物，所述航空燃料组合物包括高的芳族烃含量连同有效量的锰化合物两者，高的芳族烃含量是为了辛烷值的目的，有效量的锰化合物用于减少在航空燃料燃烧过程中产生的烟。或者，航空燃料组合物可以包括锰和清除剂，锰用于改善辛烷值，清除剂用于减少氧化锰发动机沉积物。这样一种有用的清除剂为磷酸三(甲苯)酯。再或者，航空燃料组合物可以包括异辛烷和/或异戊烷从而改善燃料的辛烷值等级。

在一个实例中，基本未加铅航空燃料组合物包含0至约80体积％的航空烃化汽油。在该实例中，燃料组合物包含约0至50体积％的异辛烷和约0至20体积％的异戊烷。燃料组合物进一步包含约0至30体积％的芳族烃。并且，燃料组合物包含约0.5至500mg Mn/l的一种或多种环戊二烯三羰基锰化合物，以及锰清除剂化合物。所述组合物基本无铅，并且所述组合物的等级数(rating number)为至少约96，通过ASTM测试方法D 2700测定。

在另一个实例中，减少由航空燃料燃烧产生烟的量的方法包括几个步骤。所述方法包括提供火花点火航空发动机，并且提供本申请所述的基本未加铅航空燃料组合物。所述方法接下来包括使发动机中的航空燃料组合物燃烧以产生尾喷焰(exhaust plume)，其中所述尾喷焰包含与对比航空燃料组合物相比较少的烟，所述对比航空燃料组合物除了实质不包含任何锰之外在其他方面是相同的。

附图说明

图1为显示对比排放不透光度性能(emission opacity performance)的图表。

图2为说明第一个40秒燃烧过程中的每一个10秒时段平均排放不透光度的柱状图表。

图3为说明失火测试前对比时间的柱状图表。

图4为各种添加剂成分与增加量含锰化合物的组合的辛烷值对比等级的表。

图5为各种可替代航空燃料制剂计算的MON和能含量的表。

图6为计算得到图5中计算的MON和能含量值的流程图。

具体实施方式

本申请所述航空燃料为无铅燃料组合物，其可以包括显著的芳族烃含量或可以不包括显著的芳族烃含量。作为航空燃料，所述燃料可以包括航空烃化汽油。具体地，本申请所述燃料组合物应该另外具有约0至30体积％的芳族烃含量。为了抵消在含芳族烃燃料燃烧过程中产生的烟，向燃料组合物中混入0.5至500mg Mn/l。所得燃料具有的最小爆震值贫辛烷值等级(minimum knock value lean rating octane number)为至少约96、或可替代地为至少约98、或进一步可替代地为至少约99.5，通过ASTM测试方法D 2700测定。甚至具有较常规的航空烃化汽油与芳族烃比率的燃料得益于如所述那样添加锰从而改善燃料辛烷值。

本申请也描述了减少由无铅航空燃料燃烧引起的烟量的方法。航空燃料可以包括航空烃化汽油和约20至90％芳族烃，所述航空燃料增加了燃烧过程中可见的烟和颗粒。通过添加约0.5至500mg Mn/l的一种或多种环戊二烯三羰基锰成分，与除了实质不包含任何锰之外在其他方面相同的可比航空燃料组合物相比，减少了尾喷焰中产生的烟量。