一种低排放点燃式发动机燃料油及其制备方法与流程

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1.本发明涉及燃料技术领域，更具体地说，是涉及一种低排放点燃式发动机燃料油及其制备方法。

背景技术：

2.近年来试验研究表明，gdi汽油发动机颗粒物排放水平远高于传统pfi汽油发动机，甚至高于装有颗粒物捕集器(dieselparticulate filter，dpf)的柴油机，除了发动机和排放控制设计外，燃料油的成分和性质也会影响发动机的颗粒物排放。
3.油品作为“车-油-路”污染防治体系的关键要素对汽车排放具有重要影响。针对发动机的颗粒物排放问题，从燃料油的组分性质与添加剂的协同增效两方面对其进行研究，设计出低排放的燃料油，最大提升燃料油的燃烧效率，改善尾气排放，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低排放点燃式发动机燃料油及其制备方法，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油在各项性能较好且稳定基础上，能够改善气体、颗粒物排放，减少大气污染。
5.本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：
6.加氢汽油20％～50％；
7.重整汽油10％～40％；
8.甲苯1％～10％；
9.二甲苯2％～10％；
10.混合c5 2％～15％；
11.芳烃抽余油2％～15％；
12.烷基化汽油5％～30％；
13.甲基叔丁基醚5％～13％。
14.优选的，所述加氢汽油的馏程为25℃～210℃，芳烃含量以体积分数计为10％～50％，烯烃含量以体积分数计为5％～35％。
15.优选的，所述重整汽油的馏程为25℃～210℃，芳烃含量以体积分数计为50％～95％。
16.优选的，所述甲苯的含量以质量分数计≥95.0％；所述二甲苯的含量以质量分数计≥95.0％。
17.优选的，所述混合c5为c5烷烃的不同异构体混合物，其中c5含量以质量分数计≥85.0％。
18.优选的，所述芳烃抽余油为c6、c7烷烃混合物，其中芳烃含量以质量分数计≤5.0％。
19.优选的，所述烷基化汽油由异丁烷、丙烯和丁烯反应生成的富含异构烷烃的燃料油基础油，馏程为30℃～200℃。
20.本发明还提供了一种上述技术方案所述的低排放点燃式发动机燃料油的制备方法，包括以下步骤：
21.a)设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案；
22.b)按照上述复配方案，将加氢汽油、重整汽油、甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚混合进行复配循环，得到低排放点燃式发动机燃料油。
23.优选的，步骤b)中所述混合进行复配循环的过程具体为：
24.在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油通过管道引入到复配燃料油罐中，开启复配燃料油罐进行第一次混合循环，后依次通过管道将甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐进行第二次混合循环，得到低排放点燃式发动机燃料油。
25.优选的，所述第二次混合循环的时间为4h～6h。
26.本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：加氢汽油20％～50％；重整汽油10％～40％；甲苯1％～10％；二甲苯2％～10％；混合c5 2％～15％；芳烃抽余油2％～15％；烷基化汽油5％～30％；甲基叔丁基醚5％～13％。与现有技术相比，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油采用特定含量的特定组分，能够实现整体较好的相互作用，得到的低排放点燃式发动机燃料油在各项性能较好且稳定基础上，能够改善气体、颗粒物排放，减少大气污染，具有广阔的应用前景。实验结果表明，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油同时满足标准gb17930-2016《车用汽油》和本发明的低排放特性指标要求，并且通过台架试验测试与转鼓试验台测试，气体、颗粒物排放有明显降低。
27.此外，本发明提供的制备方法工艺简单、条件温和，适合大规模工业生产。
附图说明
28.图1为wltc循环图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：
31.加氢汽油20％～50％；
32.重整汽油10％～40％；
33.甲苯1％～10％；
34.二甲苯2％～10％；
35.混合c5 2％～15％；
36.芳烃抽余油2％～15％；
37.烷基化汽油5％～30％；
38.甲基叔丁基醚5％～13％。
39.本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，由燃料油基础油等原料组成，能够满足本发明中的低排放特性指标(包含c9及以上芳烃含量(体积分数)，130℃馏出体积量，170℃馏出体积量，颗粒物指数pmi)，具有低气体、颗粒物排放特性。在本发明中，所述低排放点燃式发动机燃料油包括加氢汽油、重整汽油、甲苯、二甲苯、混合c5、芳烃抽余油、烷基化汽油和甲基叔丁基醚(mtbe)，优选由加氢汽油、重整汽油、甲苯、二甲苯、混合c5、芳烃抽余油、烷基化汽油和甲基叔丁基醚组成。
40.在本发明中，上述燃料油基础油均为炼油加工工艺、化工品加工工艺产品，市场易获得；为满足本发明要求，对燃料油基础油作以下说明及规定：
41.本发明所用的燃料油基础油不限制厂家，只对燃料油基础油工艺来源作基本说明，对相关指标进行规定。
42.在本发明中，所述加氢汽油优选由催化裂化汽油通过加氢所得；所述加氢汽油的馏程优选为25℃～210℃，更优选为30℃～200℃，芳烃含量以体积分数计优选为10％～50％，更优选为20％～40％，烯烃含量以体积分数计优选为5％～35％，更优选为10％～30％，e130优选为60％～90％，更优选为65％～80％，e170优选为85％～98％，更优选为88％～96％，c9及以上芳烃含量(以体积分数计)优选为5％～35％，更优选为10％～30％。
43.在本发明中，所述重整汽油优选以石脑油及化工轻油等原料通过催化重整所得；所述重整汽油的馏程优选为25℃～210℃，更优选为30℃～200℃，芳烃含量以体积分数计优选为50％～95％，更优选为60％～90％，e130优选为60％～90％，更优选为65％～80％，e170优选为80％～98％，更优选为88％～96％，c9及以上芳烃含量(以体积分数计)优选为10％～50％，更优选为15％～45％。
44.在本发明中，所述甲苯的含量以质量分数计优选≥95.0％，更优选≥99.0％，即纯物质；所述二甲苯的含量以质量分数计优选≥95.0％，更优选≥99.0％，即纯物质。本发明对所述甲苯和二甲苯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
45.在本发明中，所述混合c5优选为c5烷烃的不同异构体混合物，其中c5含量以质量分数计优选≥85.0％，更优选≥90.0％。
46.在本发明中，所述芳烃抽余油优选为c6、c7烷烃混合物，其中芳烃含量以质量分数计优选≤5.0％，更优选≤3.0％。
47.在本发明中，所述烷基化汽油优选由异丁烷、丙烯和丁烯反应生成的富含异构烷烃的燃料油基础油，馏程优选为30℃～200℃，更优选为35℃～190℃，e130优选为80％～98％，更优选为85％～95％。
48.本发明对所述甲基叔丁基醚的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述甲基叔丁基醚的含量(以质量分数计)优选≥99.0％，即纯物质。
49.在本发明中，所述低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：
50.加氢汽油20％～50％；
51.重整汽油10％～40％；
52.甲苯1％～10％；
53.二甲苯2％～10％；
54.混合c5 2％～15％；
55.芳烃抽余油2％～15％；
56.烷基化汽油5％～30％；
57.甲基叔丁基醚5％～13％；
58.优选为：
59.加氢汽油25％～34％；
60.重整汽油24％～27％；
61.甲苯2％～4％；
62.二甲苯3％～4％；
63.混合c5 4％～10％；
64.芳烃抽余油3％～10％；
65.烷基化汽油6％～25％；
66.甲基叔丁基醚11％～12％。
67.在本发明优选的实施例中，所述低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：
68.加氢汽油25％，重整汽油24％，甲苯4％，二甲苯4％，混合c5 4％，芳烃抽余油3％，烷基化汽油25％，甲基叔丁基醚11％；
69.或，
70.加氢汽油30％，重整汽油24％，甲苯4％，二甲苯4％，混合c5 10％，芳烃抽余油10％，烷基化汽油6％，甲基叔丁基醚12％；
71.或，
72.加氢汽油34％，重整汽油27％，甲苯2％，二甲苯3％，混合c5 8％，芳烃抽余油8％，烷基化汽油6％，甲基叔丁基醚12％。
73.在本发明中，所述低排放点燃式发动机燃料油能够满足本发明中的低排放特性指标，包含c9及以上芳烃含量(体积分数)，130℃馏出体积量，170℃馏出体积量，颗粒物指数pmi，具体为：c9及以上芳烃含量(体积分数)为5％～15％，130℃馏出体积量为72％～80％，170℃馏出体积量为92％～98％，颗粒物指数pmi为1.0～1.5。
74.本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油采用特定含量的特定组分，能够实现整体较好的相互作用，得到的低排放点燃式发动机燃料油在各项性能较好且稳定基础上，能够改善气体、颗粒物排放，减少大气污染，具有广阔的应用前景。
75.本发明还提供了一种上述技术方案所述的低排放点燃式发动机燃料油的制备方法，包括以下步骤：
76.a)设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案；
77.b)按照上述复配方案，将加氢汽油、重整汽油、甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚混合进行复配循环，得到低排放点燃式发动机燃料油。
78.本发明首先设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案；所述复配方案即上述技术方案中各原料选择及含量限定，本发明在此不再赘述。
79.之后，本发明按照上述复配方案，将加氢汽油、重整汽油、甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚混合进行复配循环，得到低排放点燃式发动机燃料
油。
80.在本发明中，所述混合进行复配循环的过程优选具体为：
81.在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油通过管道引入到复配燃料油罐中，开启复配燃料油罐进行第一次混合循环，后依次通过管道将甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐进行第二次混合循环，得到低排放点燃式发动机燃料油。
82.在本发明中，所述第二次混合循环的时间优选为4h～6h，更优选为5h。
83.本发明提供的制备方法工艺简单、条件温和，适合大规模工业生产。
84.本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，其所用的基础油等原料来源普遍，不存在特殊原料；产品指标测试方法常规，均为小试测试方法；本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油具有低排放特点，可为碳中和、碳达峰的达成贡献一份力量。
85.本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：加氢汽油20％～50％；重整汽油10％～40％；甲苯1％～10％；二甲苯2％～10％；混合c5 2％～15％；芳烃抽余油2％～15％；烷基化汽油5％～30％；甲基叔丁基醚5％～13％。与现有技术相比，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油采用特定含量的特定组分，能够实现整体较好的相互作用，得到的低排放点燃式发动机燃料油在各项性能较好且稳定基础上，能够改善气体、颗粒物排放，减少大气污染，具有广阔的应用前景。实验结果表明，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油同时满足标准gb17930-2016《车用汽油》和本发明的低排放特性指标要求，并且通过台架试验测试与转鼓试验台测试，气体、颗粒物排放有明显降低。
86.此外，本发明提供的制备方法工艺简单、条件温和，适合大规模工业生产。
87.为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中，所用各原料均为同一批次原料；
88.其中，所用的加氢汽油，为催化裂化汽油通过加氢所得，同时加氢汽油满足馏程30℃～200℃，芳烃含量(以体积分数计)20％～40％，烯烃含量(以体积分数计)10％～30％，e130 65％～80％，e170 88％～96％，c9及以上芳烃含量(以体积分数计)10％～30％；
89.所用的重整汽油，以石脑油及化工轻油等原料通过催化重整所得，同时重整汽油满足馏程30℃～200℃，芳烃含量(以体积分数计)60％～90％，e13065％～80％，e170 88％～96％，c9及以上芳烃含量(以体积分数计)15％～45％；
90.所用的甲苯，为纯物质，含量(以质量分数计)≥99.0％；
91.所用的二甲苯，为纯物质，含量(以质量分数计)≥99.0％；
92.所用的混合c5，为c5烷烃的不同异构体混合物，c5含量(以质量分数计)≥90.0％；
93.所用的芳烃抽余油，为c6、c7烷烃混合物，芳烃含量(以质量分数计)≤3.0％。
94.所用的烷基化汽油，是一种由异丁烷、丙烯和丁烯反应生成的富含异构烷烃的燃料油基础油，馏程35℃～190℃，e130 85％～95％；
95.所用的甲基叔丁基醚，为纯物质，含量(以质量分数计)≥99.0％。
96.实施例1
97.(1)设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案：
98.燃料油基础油(以体积分数计)：加氢汽油25％，重整汽油24％，甲苯4％，二甲苯4％，混合c5 4％，芳烃抽余油3％，烷基化汽油25％，甲基叔丁基醚11％；
99.(2)在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油按设计的复配方案，通过管道引入到复配中，开启复配燃料油罐混合循环，后依次通过管道将甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、mtbe引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐混合循环5h后，得到成品燃料油。
100.经检测，该成品燃料油满足标准gb17930-2016《车用汽油》和本发明表1中的低排放特性指标要求，得到本发明所要求的低排放点燃式发动机燃料油。
101.实施例2
102.(1)设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案：
103.燃料油基础油(以体积分数计)：加氢汽油30％，重整汽油24％，甲苯4％，二甲苯4％，混合c5 10％，芳烃抽余油10％，烷基化汽油6％，甲基叔丁基醚12％；
104.(2)在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油按设计的复配方案，通过管道引入到复配中，开启复配燃料油罐混合循环，后依次通过管道将甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、mtbe引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐混合循环5h后，得到成品燃料油。
105.经检测，该成品燃料油满足标准gb17930-2016《车用汽油》和本发明表1中的低排放特性指标要求，得到本发明所要求的低排放点燃式发动机燃料油。
106.实施例3
107.(1)设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案：
108.燃料油基础油(以体积分数计)：加氢汽油34％，重整汽油27％，甲苯2％，二甲苯3％，混合c5 8％，芳烃抽余油8％，烷基化汽油6％，甲基叔丁基醚12％；
109.(2)在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油按设计的复配方案，通过管道引入到复配中，开启复配燃料油罐混合循环，后依次通过管道将甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、mtbe引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐混合循环5h后，得到成品燃料油。
110.经检测，该成品燃料油满足标准gb17930-2016《车用汽油》和本发明表1中的低排放特性指标要求，得到本发明所要求的低排放点燃式发动机燃料油。
111.对比例1
112.(1)设计点燃式发动机燃料油复配方案：
113.燃料油基础油(以体积分数计)：加氢汽油36％，重整汽油32％，二甲苯3％，混合c5 9％，芳烃抽余油7％，甲基叔丁基醚13％；
114.(2)在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油按设计的复配方案，通过管道引入到复配中，开启复配燃料油罐混合循环，后依次通过管道将二甲苯、芳烃抽余油、混合c5、mtbe引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐混合循环5h后，得到成品燃料油。
115.经检测，该成品燃料油虽然满足标准gb17930-2016《车用汽油》，但不满足本发明表1中的低排放特性指标要求，未得到本发明所要求的低排放点燃式发动机燃料油。
116.对比例2
117.(1)设计点燃式发动机燃料油复配方案：
118.燃料油基础油(以体积分数计)：加氢汽油39％，重整汽油35％，混合c5 7％，芳烃抽余油6％，甲基叔丁基醚13％；
119.(2)在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油按设计的复配方案，通过管道引入到复配中，开启复配燃料油罐混合循环，后依次通过管道将芳烃抽余油、混合c5、mtbe引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐混合循环5h后，得到成品燃料油。
120.经检测，该成品燃料油虽然满足标准gb17930-2016《车用汽油》，但不满足本发明表1中的低排放特性指标要求，未得到本发明所要求的低排放点燃式发动机燃料油。
121.表1实施例1～3及对比例1～2的低排放特性指标
[0122][0123]
性能测试：
[0124]
台架测试：
[0125]
测试选用国vi发动机(参数如下表2)，在台架测功机上进行wltc瞬态循环(参见图1)，测试指标包括pm、pn、co2、co、nox等；测试排放样品取自发动机原机排放。
[0126]
表2台架测试发动机参数
[0127][0128][0129]
台架测试结果参见表3所示。
[0130]
表3台架测试试验结果
[0131]
样品号pn，p/kmpm，mg/kmco2，g/kmco，mg/kmhc，mg/kmnox，mg/km实施例16.05*10
11
0.246248.65646023051189实施例26.93*10
11
0.268252.17671023381177实施例37.33*10
11
0.318254.52674326751158
对比例11.20*10
12
0.406251.48665027471144对比例21.37*10
12
0.467253.27677426991060
[0132]
由表3可知，实施例1～3的点燃式发动机燃料油满足本发明要求，对比例1～2的点燃式发动机燃料油不满足本发明要求；实施例1～3提供的低排放点燃式发动机燃料油颗粒物排放明显小于对比例1～2的点燃式发动机燃料油。
[0133]
整车转鼓测试：
[0134]
测试选用国vi汽油发动机车辆，在转鼓测功机进行wltc瞬态循环测试，测试指标包括pm、pn、co2、co、nox等；测试排放样品取自发动机尾排。
[0135]
测试车辆：
[0136]
品牌：大众fv6462laddg；
[0137]
喷油方式：混合喷射；
[0138]
行驶里程：9万公里。
[0139]
实施例2～3、对比例1～2共4组试验油在试验样机上进行wltc瞬态循环模拟测试，获得每样品点燃式发动机燃料油的thc、co、nox、co2、ch4、nmhc、n2o、pn、pm排放结果，结果如表4所示。
[0140]
表4转鼓试验测试排放结果
[0141][0142][0143]
由表4可知，实施例2～3提供的低排放点燃式发动机燃料油气体、颗粒物排放较对比例1～2均有明显降低，对比例1的点燃式发动机燃料油pn接近国vib限值，对比例2的点燃式发动机燃料油pn不满足国vib排放法规；即本发明低排放点燃式发动机燃料油可以有效改善气体、颗粒物排放。
[0144]
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：加氢汽油20％～50％；重整汽油10％～40％；甲苯1％～10％；二甲苯2％～10％；混合c5 2％～15％；芳烃抽余油2％～15％；烷基化汽油5％～30％；甲基叔丁基醚5％～13％。2.根据权利要求1所述的低排放点燃式发动机燃料油，其特征在于，所述加氢汽油的馏程为25℃～210℃，芳烃含量以体积分数计为10％～50％，烯烃含量以体积分数计为5％～35％。3.根据权利要求1所述的低排放点燃式发动机燃料油，其特征在于，所述重整汽油的馏程为25℃～210℃，芳烃含量以体积分数计为50％～95％。4.根据权利要求1所述的低排放点燃式发动机燃料油，其特征在于，所述甲苯的含量以质量分数计≥95.0％；所述二甲苯的含量以质量分数计≥95.0％。5.根据权利要求1所述的低排放点燃式发动机燃料油，其特征在于，所述混合c5为c5烷烃的不同异构体混合物，其中c5含量以质量分数计≥85.0％。6.根据权利要求1所述的低排放点燃式发动机燃料油，其特征在于，所述芳烃抽余油为c6、c7烷烃混合物，其中芳烃含量以质量分数计≤5.0％。7.根据权利要求1所述的低排放点燃式发动机燃料油，其特征在于，所述烷基化汽油由异丁烷、丙烯和丁烯反应生成的富含异构烷烃的燃料油基础油，馏程为30℃～200℃。8.一种权利要求1～7任一项所述的低排放点燃式发动机燃料油的制备方法，包括以下步骤：a)设计低排放点燃式发动机燃料油复配方案；b)按照上述复配方案，将加氢汽油、重整汽油、甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚混合进行复配循环，得到低排放点燃式发动机燃料油。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述混合进行复配循环的过程具体为：在外部环境温度下，先将加氢汽油、重整汽油通过管道引入到复配燃料油罐中，开启复配燃料油罐进行第一次混合循环，后依次通过管道将甲苯、二甲苯、烷基化汽油、芳烃抽余油、混合c5、甲基叔丁基醚引入到复配燃料油罐中，继续开启复配燃料油罐进行第二次混合循环，得到低排放点燃式发动机燃料油。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第二次混合循环的时间为4h～6h。

技术总结

本发明提供了一种低排放点燃式发动机燃料油，以体积分数计，包括以下组分：加氢汽油20％～50％；重整汽油10％～40％；甲苯1％～10％；二甲苯2％～10％；混合C5 2％～15％；芳烃抽余油2％～15％；烷基化汽油5％～30％；甲基叔丁基醚5％～13％。与现有技术相比，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油采用特定含量的特定组分，能够实现整体较好的相互作用，得到的低排放点燃式发动机燃料油在各项性能较好且稳定基础上，能够改善气体、颗粒物排放，减少大气污染，具有广阔的应用前景。实验结果表明，本发明提供的低排放点燃式发动机燃料油同时满足标准GB17930-2016《车用汽油》和本发明的低排放特性指标要求，并且通过台架试验测试与转鼓试验台测试，气体、颗粒物排放有明显降低。降低。