FR3143624A1 - Composition de carburant comprenant une base renouvelable, un ester d’acide gras et un additif alkyle-phénol - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet une composition de carburant comprenant :a) au moins 50% en masse d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituée(s) d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés ; b) au moins 2% en masse d’un ou plusieurs esters choisis parmi les esters méthyliques et les esters éthyliques d’acides gras ; etc) un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols.Cette composition est utile pour alimenter un moteur d’un véhicule ou d’un engin stationnaire, de préférence un moteur Diesel.

Description

Composition de carburant comprenant une base renouvelable, un ester d’acide gras et un additif alkyle-phénol
La présente invention porte sur une composition de carburant comprenant une ou plusieurs bases constituées d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés telles que des huiles végétales hydrotraitées en association avec au moins un composé choisi parmi les esters méthyliques et éthyliques d’acides gras et au moins un additif choisi parmi les alkyle-phénols.
La présente invention porte également sur l’utilisation d’une telle composition de carburant pour alimenter un moteur notamment de type Diesel.
La présente invention porte en outre sur l’utilisation d’une composition d’additifs comprenant l’association d’au moins un ester méthylique ou éthylique d’acide gras et d’au moins un additif choisi parmi les alkyle-phénols pour améliorer la stabilité à l’oxydation d’une composition de carburant comprenant une ou plusieurs bases constituées d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés.
ETAT DE L'ART ANTERIEUR
La lutte contre le réchauffement climatique nécessite de développer de nouveaux carburants à faible impact environnemental. Une solution prometteuse consiste à remplacer les bases d’origine fossile traditionnellement employées par des bases d’origine biologique telles que notamment des bases issues des procédés d’hydrogénation des esters et acides gras naturels appelés en anglais Hydrogenated Esters and Fatty Acids (HEFA) pour esters et acides gras hydrogénés, telles que par exemple des bases issues des procédés d’hydrotraitement d’huiles végétales, également connues sous l’appellation HVO de l’anglais « hydrotreated vegetable oil » c’est-à-dire huiles végétales hydrotraitées. Ces bases sont essentiellement constituées de paraffines (alcanes) linéaires et ramifiés.
La tendance est d’augmenter de plus en plus les proportions de ces bases renouvelables par rapport aux bases classiques issues de la distillation du pétrole, voire même de chercher formuler des compositions de carburant exclusivement à partir de telles bases. En particulier, pour des raisons environnementales et/ou de disponibilité des ressources, la réglementation de nombreux pays incite à introduire dans les carburants des quantités croissantes de bases d’origine renouvelables telles que les bases de type HEFA et notamment les bases HVOs.
Toutefois, la formulation de compositions de carburant à partir de ces nouvelles bases s’est avérée poser un certain nombre de difficultés, notamment dans les applications dans lesquelles la composition de carburant doit présenter une bonne stabilité au stockage.
Les carburants employés dans les véhicules notamment automobiles sont parfois, pour diverses raisons, stockés dans le réservoir du véhicule pendant de longues périodes, qui peuvent être de plusieurs semaines voire plusieurs mois, avant d’être consommés. Les carburants alimentant les véhicules doivent donc présenter une excellente stabilité au stockage à long terme, et notamment une parfaite stabilité à l’oxydation.
Des difficultés particulières se posent lorsque le carburant est soumis à des conditions sévères de température et/ou de pression durant son stockage.
C’est le cas par exemple des carburants utilisés dans les véhicules marins ou fluviaux : les carburants embarqués dans les réservoirs des bateaux, notamment des navires, y sont généralement stockés pendant des durées importantes, parfois de plusieurs mois, avant d’être consommés. Ils doivent donc présenter une excellente stabilité au stockage aux températures dites ambiantes pouvant aller de 0°C à 35°C. De plus, dans les navires, le carburant alimentant le moteur principal est souvent issu d’une cuve intermédiaire de stockage, dite cuve journalière, dans laquelle le carburant est stocké pendant une durée pouvant aller jusqu’à 24h à une température généralement comprise entre 75 et 98°C. Ainsi, les carburants utilisés dans les bateaux doivent également présenter une très bonne stabilité au stockage à des températures élevées, pouvant aller jusqu’à 70 à 100°C.
Il existe de nombreuses autres applications dans lesquels les compositions de carburant peuvent être stockées pendant des durées particulièrement longues, par exemple et de manière non limitative : dans les cuves de générateurs de secours, dans les réservoirs des engins agricoles, des engins de travaux et de chantiers, y compris dans les cuves de stockage destinés à alimenter ces engins.
Cependant, les carburants contenant des proportions importantes de bases constituées d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés se sont avérés poser des problèmes particuliers de stabilité au stockage : en cas de stockage prolongé ou en cas de stockage dans des conditions de pressions ou de températures élevées, le carburant a tendance à s’oxyder et donc à se dégrader. Cette instabilité à l’oxydation du carburant peut conduire à des phénomènes d’encrassement des filtres et des systèmes de pompage et d’injection du carburant dans les moteurs.
OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à remédier aux problèmes décrits ci-avant.
La présente invention vise notamment à proposer une composition de carburant à base d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés tels que des huiles végétales hydrotraitées (HVO), qui présente une stabilité à l’oxydation améliorée.
La Demanderesse a maintenant découvert que l’ajout, à une base carburant constituée d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA), d’un ou plusieurs esters méthyliques ou éthyliques d’acides gras en une teneur minimale de 2% en masse en association avec un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols, permettait d’améliorer significativement la stabilité à l’oxydation de la composition de carburant.
La présente invention a ainsi pour objet une composition de carburant comprenant :
a) au moins 50% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituée(s) d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA) ;
b) au moins 2% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’un ou plusieurs esters choisis parmi les esters méthyliques et les esters éthyliques d’acides gras ; et
c) un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols.
En particulier, la Demanderesse a découvert de manière inattendue que l’association du ou des esters méthyliques et éthyliques d’acides gras et du ou des additifs de type alkyle-phénols procurait une amélioration synergique de la stabilité à l’oxydation des compositions de carburant à base d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA).
Cette composition présente un excellent niveau de stabilité et notamment une bonne stabilité à l’oxydation, ce qui lui procure une excellente stabilité au stockage, que ce soit à température basse, ambiante ou élevée, sans aucune dégradation des autres propriétés intrinsèques des compositions à based’HEFAs, telles que notamment leur faible niveau de moussage et de désémulsion, leur densité, leur indice de cétane, leur bonne tenue à froid.
La teneur en hydrocarbures aromatiques de la composition selon l’invention est avantageusement inférieure à 5% en masse, de préférence inférieure à 2% en masse, plus préférentiellement inférieure à 1% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation préféré, la teneur en hydrocarbures naphténiques de la composition selon l’invention est inférieure à 5% en masse, de préférence inférieure à 4% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la teneur totale en hydrocarbures naphténiques et en hydrocarbures aromatiques de la composition selon l’invention est inférieure à 5% en masse, de préférence inférieure à 4% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Ses excellentes propriétés rendent la composition de carburant utilisable dans de nombreuses applications incluant les véhicules automobiles modernes, notamment les véhicules comprenant un moteur Diesel, y compris les moteurs les plus perfectionnés tels que les moteurs Diesel à injection directe à très haute pression.
D’autres objets, caractéristiques, aspects et avantages de l’invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent.
Dans ce qui va suivre, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre » et « allant de … à … ».
Par ailleurs, les expressions « au moins un » et « au moins » utilisées dans la présente description sont respectivement équivalentes aux expressions « un ou plusieurs » et « supérieur ou égal ».
Enfin, de manière connue en soi, on désigne par composé ou groupe en CNun composé ou un groupe contenant dans sa structure chimique N atomes de carbone.
DESCRIPTION DETAILLEE
La coupe d’hydrocarbures paraffiniques (a)
La composition selon l’invention comprend au moins 50% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituées d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA).
Les acides gras et esters d’acides gras peuvent provenir de nombreuses sources, incluant les huiles et les graisses végétales, les huiles et les graisses animales, les huiles recyclées (par exemple les huiles alimentaires, les huiles de cuisson).
Selon un mode de réalisation préféré, la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) sont constituée(s) d’huiles végétales hydrotraitées, également connues sous l’appellation HVO (de l’anglais « hydrotreated vegetable oils »). Il s’agit d’huiles d’origine végétale qui ont subi des traitements successifs incluant un hydrotraitement et une éventuelle isomérisation. Les procédés de préparation de telles huiles végétales hydrotraitées sont connus en soi.
Des exemples de matières premières végétales appropriées pour l’obtention de telles huiles végétales hydrotraitées comprennent l’huile de colza, l’huile de canola, l’huile de tournesol, l’huile de soja, l’huile de chanvre, l’huile d’olive, l’huile de lin, l’huile de moutarde, l’huile de palme, l’huile de ricin, l’huile de coco.
Les demandes de brevet WO2016/185046 et WO2016/185047 décrivent des exemples non limitatifs de méthodes permettant d’obtenir des coupes d’huiles végétales hydrotraitées utilisables comme bases carburant.
La ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) présentent une gamme de distillation avantageusement comprise dans la gamme allant de 100 à 400°C, de préférence de 130 à 350°C, et plus préférentiellement de 150 à 320°C.
La gamme de distillation de ladite coupe d’hydrocarbures paraffiniques est déterminée conformément à la norme NF EN ISO 3405.
La ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) ont avantageusement une teneur en paraffines supérieure ou égale à 90% en masse, de préférence supérieure ou égale à 95% en masse, et mieux encore supérieure ou égale à 96% en masse, par rapport à la masse totale de la ou des coupes (a).
Par « paraffines » on désigne de manière connue en soi les alcanes ramifiés (également dénommés iso-paraffines ou iso-alcanes) et les alcanes non ramifiés (également dénommés n-paraffines ou n-alcanes).
Les paraffines présentes dans la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques selon l’invention comprennent avantageusement de 10 à 20 atomes de carbone. De préférence, elles sont constituées à au moins 60% en masse, plus préférentiellement à au moins 80% en masse et mieux encore à au moins 85% en masse de paraffines comprenant de 12 à 18 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement de 15 à 18 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation préféré, la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) utilisées dans la composition selon l’invention contiennent au moins 60% en masse, de préférence au moins 70% en masse d’iso-paraffines, par rapport à la masse totale de la ou des coupes (a). Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, elles contiennent au moins 80% en masse d’iso-paraffines, par rapport à la masse totale de la ou des coupes (a).
La ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) présentent une teneur en composés aromatiques de préférence inférieure ou égale à 10000 ppm en masse, plus préférentiellement inférieure ou égale à 1500 ppm en masse, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 1000 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la ou des coupes (a).
Leur teneur en composés naphténiques est de préférence inférieure ou égale à 40000 ppm en masse, plus préférentiellement inférieure ou égale à 30000 ppm en masse.
Leur teneur en soufre est avantageusement inférieure ou égale à 10 ppm en masse, de préférence inférieure ou égale à 5 ppm en masse. De manière particulièrement préférée, la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) sont totalement exemptes de soufre.
La composition selon l’invention comprend de préférence au moins 75% en masse d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) telles que décrites ci-avant, par rapport à la masse totale de la composition. De préférence, elle contient au moins 85% en masse d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a), plus préférentiellement au moins 90% en masse et mieux encore au moins 92% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Les esters méthyliques et éthyliques d’acides gras (b)
La composition selon l’invention comprend un ou plusieurs esters méthyliques d’acides gras et/ou un ou plusieurs esters éthyliques d’acides gras.
Par acide gras, on désigne un acide carboxylique comprenant une chaine hydrocarbonée saturée ou insaturée ayant de 6 à 30 atomes de carbone, de préférence de 7 à 24 atomes de carbone, et plus préférentiellement de 8 à 20 atomes de carbone.
Lesdits esters (b) sont donc choisis parmi les esters de l’alcool éthylique ou de l’alcool méthylique et d’un ou plusieurs acides gras tels que définis ci-dessus.
Ces esters sont des produits connus en soi. Ils peuvent être avantageusement obtenus en faisant réagir au moins une huile choisie parmi les huiles végétales, les huiles animales et les huiles usagées avec le méthanol ou l’éthanol, de manière à obtenir les esters correspondants par un procédé chimique appelé transestérification.
Lorsque l’alcool est le méthanol, on obtient un mélange d’esters méthyliques d’acides gras également dénommé EMAG.
Lorsque l’alcool est l’éthanol, on obtient un mélange d’esters éthyliques d’acides gras également dénommé EEAG.
Selon un mode de réalisation préféré, le ou les esters (b) sont choisis parmi les esters méthyliques d’acides gras. De préférence, la composition selon l’invention comprend, en tant qu’esters (b), un mélange d’esters méthyliques d’acides gras (EMAG).
La composition selon l’invention comprend le ou les esters (b) en une teneur minimale de 2% en masse, par rapport à la masse totale de la composition. De préférence, elle comprend le ou les esters (b) en une teneur allant de 2 à 12% en masse, de préférence de 4 à 10% en masse, et mieux encore de 6 à 8% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition selon l’invention comprend le ou les esters (b) en une teneur de 7% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
De préférence, la composition selon l’invention comprend un mélange d’esters méthyliques d’acides gras (EMAG) en une teneur minimale de 2% en masse, par rapport à la masse totale de la composition. De préférence, elle comprend un mélange d’esters méthyliques d’acides gras (EMAG) en une teneur allant de 2 à 12% en masse, de préférence de 4 à 10% en masse, et mieux encore de 6 à 8% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition selon l’invention comprend un mélange d’esters méthyliques d’acides gras (EMAG) en une teneur de 7% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Les additifs alkyle-phénols (c)
La composition de carburant comprend au moins un additif choisi parmi les alkyle-phénols.
Les alkyle-phénols sont des composés possédant dans leur formule au moins un noyau phénolique (c’est à dire un noyau benzénique substitué par un ou plusieurs groupements hydroxy -OH) substitué par un ou plusieurs groupes alkyle.
De préférence, le ou les additifs alkyle-phénols sont choisis parmi les composés comprenant un ou deux noyau(x) phénolique(s) substitué(s) par un ou plusieurs groupes alkyle en C1à C4, et plus préférentiellement parmi les composés comprenant un noyau phénolique substitué par un ou plusieurs groupes alkyle en C1à C4. Le ou les groupes alkyle en C1à C4sont plus préférentiellement choisis parmi les groupes méthyle, éthyle et t-butyle (ou tert-butyle).
Le ou les additifs alkyle-phénols sont plus préférentiellement choisis parmi les méthyl-t-butyl phénols, les diméthyl-t-butyl phénols, les éthyl-t-butyl phénols, les t-butyl phénols, les di-t-butyl phénols, les tri-t-butyl phénols, les di-t-butyl-méthyl phénols, les di-t-butyl-di-méthyl phénols, les triméthyl phénols et leurs mélanges.
Des composés préférés sont choisis parmi le 2,6-di-t-butyl-4- méthyl phénol (BHT), 4,6- di-tert-butyl-2-methylphénol, la t-butyl hydroquinone (TBHQ), le 2,6 et le 2,4 di-t-butyl phénol, le 2,4-diméthyl-6-t-butyl phénol, le 2,5-diméthyl-4-t-butyl phénol, le 2,4,6-tri-t-butyl phénol, le 2,3,6-triméthyl phénol, le 2,4,6- triméthyl phénol, le 4,4’- méthylène bis (2,6-di-t-butyl phénol) (N° CAS 1 18-82-1), et leurs mélanges.
De manière particulièrement préférée, la composition selon l’invention contient du 2,6-di-t-butyl-4-méthyl phénol (BHT).
La composition selon l’invention comprend le ou les additifs alkyle-phénols (c) tels que décrits ci-avant en une teneur préférentielle allant de 1 à 500 ppm, de préférence de 5 à 200 ppm, et plus préférentiellement de 10 à 100 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
La composition selon l’invention comprend avantageusement du 2,6-di-t-butyl-4-méthyl phénol à une teneur préférentielle allant de 1 à 500 ppm, de préférence de 5 à 200 ppm, et plus préférentiellement de 10 à 100 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Les autres additifs :
La composition selon l’invention peut également comprendre un ou plusieurs additifs additionnels, différents des esters méthyliques et éthyliques d’acides gras (b) et des additifs alkyle-phénols (c) tels que décrits ci-avant.
La composition peut comprendre en outre un ou plusieurs agents anti-oxydants aminés, qui peuvent être notamment choisis parmi les amines aliphatiques, cycloaliphatiques et aromatiques. La dicyclohexylamine est particulièrement préférée.
Le ou les agents anti-oxydants aminés peuvent être présents en une teneur allant de 0,2 à 50 ppm, de préférence de 0,5 à 25 ppm, et plus préférentiellement de 1 à 20 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
La composition peut comprendre en outre un ou plusieurs agents passivateurs de métaux, choisis parmi les dérivés du triazole, seuls ou en mélange.
On entend par « dérivés du triazole », l'ensemble des composés comprenant un motif triazole, c'est-à-dire un motif cyclique aromatique à 5 chaînons, comportant deux doubles liaisons et 3 atomes d'azote. Selon la position des atomes d'azote, on distingue les motifs 1,2,3-triazoles (appelées V- triazoles) et les motifs 1,2,4-triazoles (appelées S-triazoles). A titre d'exemple de motifs triazole, on peut citer le benzotriazole ou le tolyltriazole.
Le ou les agents passivateurs de métaux sont de préférence choisis parmi les amines substituées par des groupements triazole, seules ou en mélange. On entend par « groupement triazole » tout substituant contenant un motif triazole tel que défini ci-dessus.
Le ou les agents passivateurs de métaux sont plus préférentiellement choisis parmi la N,N-bis(2-éthylhexyl)-[(1,2,4-triazol-1-yl)méthyl]amine (CAS 91273-04-0) et la N,N'-bis- (2 éthylhexyl)-4-méthyl-1H-benzotriazole amine (CAS 80584-90-3), seules ou en mélange.
On peut également citer et les agents passivateurs décrits en page 5 de la demande US2006/0272597.
Le ou les agents passivateurs de métaux peuvent être présents en une teneur allant de 0,2 à 50 ppm, de préférence de 0,5 à 25 ppm, et plus préférentiellement de 1 à 15 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
La composition peut comprendre en outre un ou plusieurs agents chélatants (ou agents séquestrants de métaux), qui peuvent être notamment choisis parmi les amines substituées par des groupements Ν,Ν'-disalicylidène, tels que le Ν,Ν'-disalicylidène 1,2-diaminopropane (DMD).
Le ou les agents chélatants peuvent être présents en une teneur allant de 0,1 à 100 ppm, de préférence de 0,2 à 50 ppm, et plus préférentiellement de 0,5 à 20 ppm en masse, encore plus préférentiellement de 0,5 à 10 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
La composition selon l’invention peut également comprendre un ou plusieurs autres additifs couramment utilisés dans les carburants, différents des additifs décrits précédemment.
La composition peut, typiquement, comprendre un ou plusieurs autres additifs choisis parmi les détergents, les agents anti-corrosion, les dispersants, les désémulsifiants, les additifs anti-mousse, les traceurs, les biocides, les réodorants, , les modificateurs de friction, les additifs de lubrifiance ou additifs d'onctuosité, les agents anti-usure et/ou les agents modifiant la conductivité.
Parmi ces additifs, on peut citer en particulier :
a) les additifs de lubrifiance ou agents anti-usure, notamment (mais non limitativement) choisis dans le groupe constitué par les acides gras et leurs dérivés ester ou amide, notamment le monooléate de glycérol, et les dérivés d'acides carboxyliques mono- et polycycliques. Des exemples de tels additifs sont donnés dans les documents suivants: EP680506, EP860494, WO98/04656, EP915944, FR2772783, FR2772784 ;
b) les additifs désémulsifiants par exemple (mais non limitativement) choisis parmi les résines alkyl phénoliques oxyalkylées (par exemple le composé CAS63428-92-2) ;
c) les additifs détergents ;
d) les additifs anti-mousse.
Les utilisations :
La présente invention a également pour objet l’utilisation d’une composition de carburant telle que décrite ci-avant pour alimenter un moteur d’un véhicule ou d’un engin stationnaire.
De préférence, la composition selon l’invention est utilisée pour alimenter un moteur à allumage par compression ou moteur Diesel, et plus préférentiellement un moteur Diesel d’un véhicule. La composition selon l’invention peut être en particulier utilisée dans les différents véhicules suivants : les véhicules légers, les poids lourds (camions de différentes charges dits « medium duty » et « heavy duty », bennes à ordures ménagères, bus, cars…) et les véhicules non routiers (véhicules de chantier et/ou de travaux, véhicules agricoles tels que par exemple tracteurs, véhicules ferroviaires tels que les trains, bateaux tels que navires, péniches,..).
Selon un mode de réalisation préféré, la composition selon l’invention est utilisée pour alimenter un moteur à allumage par compression (ou moteur Diesel) d’un véhicule choisi parmi les véhicules automobiles et les véhicules non automobiles, de préférence un moteur Diesel hybride ou un moteur Diesel à injection directe, plus préférentiellement un moteur Diesel à injection directe et en particulier un moteur Diesel à système d’injection Common-Rail (CRDI en anglais « Common Rail Direct Injection »).
Dans ce mode de réalisation, le moteur est de préférence présent dans un véhicule non automobile, incluant les véhicules routiers tels que par exemple les camions, les bennes à ordures, les bus, et les véhicules non routiers tels que par exemple les véhicules de chantier et/ou de travaux, les véhicules agricoles, les bateaux.
La présente invention porte également sur l’utilisation d’une composition d’additifs comprenant l’association d’un ou plusieurs esters choisis parmi les esters méthyliques et les esters éthyliques d’acides gras (b) tels que décrits ci-avant et d’un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols (c) tels que décrits ci-avant, pour améliorer la stabilité à l’oxydation d’une composition de carburant comprenant au moins 50% en masse d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituée(s) d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA), et de préférence d’huiles végétales hydrotraitées (HVO).
La stabilité à l’oxydation est avantageusement mesurée conformément à la méthode décrite dans la norme EN 15751 (méthode dite Rancimat). On peut également employer la méthode décrite dans la norme EN16091 (méthode dite PetroOxy).
De préférence, la composition de carburant comprend au moins 75% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) telles que décrites ci-avant. De préférence, elle contient au moins 85% en masse d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a), plus préférentiellement au moins 90% en masse et mieux encore au moins 92% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Le ou les esters (b) sont avantageusement utilisés en une teneur minimale de 2% en masse, par rapport à la masse totale de la composition. De préférence, le ou les esters (b) sont utilisés en une teneur allant de 2 à 12% en masse, de préférence de 4 à 10% en masse, plus préférentiellement de 6 à 8% en masse, et mieux encore en une teneur de 7% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Le ou les additifs choisis parmi les alkyle-phénols (c) sont avantageusement utilisés en une teneur allant de 1 à 500 ppm, de préférence de 5 à 200 ppm, et plus préférentiellement de 10 à 100 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
L’invention a enfin pour objet une méthode pour améliorer la stabilité à l’oxydation d’une composition de carburant comprenant au moins 50% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituée(s) d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA) et de préférence d’huiles végétales hydrotraitées (HVO), consistant à ajouter à ladite composition un ou plusieurs esters choisis parmi les esters méthyliques et les esters éthyliques d’acides gras (b) tels que décrits ci-avant et un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols (c) tels que décrits ci-avant.
Les exemples ci-après sont donnés à titre d’illustration de l’invention, et ne sauraient être interprétés de manière à en limiter la portée.
EXEMPLES
Les exemples ci-après ont été réalisés à partir d’une coupe d’hydrocarbures paraffiniques (ci-après coupe A) constituée d’une huile végétale hydrotraitée (HVO) dont les caractéristiques sont détaillées dans le tableau I ci-dessous :
Caractéristique Méthode Valeur
Masse volumique à 15°C ISO 12185 779,9 kg/m3
Viscosité à 40°C ISO 3104 2,9 mm2/s
Point de trouble (PTR)° ASTM D7346 -36°C
Température limite de filtrabilité (TLF) EN 116 -39°C
Profil de distillation ISO 3405
Point initial 216,0°C
Point 5% vol. 252,4°C
Point 10% vol. 262,1°C
Point 20% vol. 269,8°C
Point 30% vol. 273,4°C
Point 40% vol. 275,7°C
Point 50% vol. 277,8°C
Point 60% vol. 279,7°C
Point 70% vol. 282,1°C
Point 80% vol. 285,0°C
Point 90% vol. 289,2°C
Point 95% vol. 293,0°C
Point final 304,3°C
Volume distillé 98,6 ml
Résidu 1,3 ml
Pertes 0,1 ml
Teneur en composés aromatiques EN12916 0% en masse
Cette coupe d’hydrocarbures est constituée à 99,9% en masse de paraffines, dont 92,6% d’iso-paraffines (ci-après i-paraffines) et 7,3% en masse de n-paraffines.
Sa composition exacte est détaillée dans le tableau II ci-dessous :
Nombre d’atomes de C n-paraffines i-paraffines naphtènes i-naphtènes
7 2,35 0,39
8 0,09 0,20 0,01
9 0,16 0,43 0,01
10 0,17 0,80 0,01
11 0,14 0,84
12 0,13 0,99
13 0,15 1,02
14 0,86 1,54 0,01 0,01
15 9,55 0,01 0,05
16 2,43 31,15 0,01
17 14,22
18 0,80 30,71 0,02
19 0,23 0,01
20 0,01 0,31
21 0,03
22 0,06
23 0,02
24 0,01
27 0,08
Total 7,29 92,56 0,03 0,12
Des compositions de carburant C0, C1 et C2 ont été préparées, en ajoutant à la coupe A les ingrédients suivants :
- BHT : 2,6-di-t-butyl-4- méthyl phénol
- EMAG : mélange d’esters méthyliques d’acides gras d’huile de colza, dont les caractéristiques figurent dans le tableau III ci-dessous (les teneurs en acides gras étant exprimées en pourcentage en masse par rapport à la masse totale des acides gras) :
C16 :0 C18 :0 C18 :1 C18 : 2 C18 :3 Indice d’iode
Ester méthylique de colza
5
2,5
59
21
9
111
Les teneurs des ingrédients de chaque composition sont détaillées dans le tableau IV ci-dessous.
Compositions C0 C1 C2
Teneur en HVO (Coupe A)
(% en masse)		 100 99,9916 92,9916
Teneur en EMAG
(% en masse)		 - - 7
Teneur en BHT
(% en masse)		 - 0,0084
 0,0084
Les compositions C0 et C1 sont comparatives et la composition C2 est conforme à l’invention.
Stabilité à l’oxydation :
La stabilité à l’oxydation de chacune des compositions a été déterminée en utilisant la méthode dite Rancimat, telle que décrite dans la norme EN 15751.
Le test consiste à accélérer le processus de vieillissement de l'échantillon en l'exposant à la chaleur et au passage de grandes quantités d'air. Il mesure le temps nécessaire à l'oxydation du produit et définit le temps de stabilité à l'oxydation. Le résultat obtenu est exprimé en heures. Plus le temps est élevé, plus le carburant est stable à l’oxydation.
Les résultats obtenus sont détaillés dans le tableau V ci-dessous :
Composition C0 C1 C2
Rancimat
EN 15751		 20 80 92
Ces résultats montrent que la composition C0 à base d’HVO présente une très mauvaise stabilité (elle s’oxyde rapidement), et que l’association des esters d’acides gras et de l’additif alkyle-phénol permettent d’améliorer de manière importante sa stabilité à l’oxydation.

Claims (15)

  1. Composition de carburant comprenant :
    (a) au moins 50% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituée(s) d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA) ;
    (b) au moins 2% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, d’un ou plusieurs esters choisis parmi les esters méthyliques et les esters éthyliques d’acides gras ; et
    (c) un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols.
  2. Composition selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) sont constituées d’huiles végétales hydrotraitées (HVO).
  3. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) ont une teneur en paraffines supérieure ou égale à 90% en masse, de préférence supérieure ou égale à 95% en masse, et mieux encore supérieure ou égale à 96% en masse, par rapport à la masse totale de la ou des coupes (a).
  4. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou les coupes d’hydrocarbures paraffiniques (a) sont constituées à au moins 60% en masse, de préférence à au moins 80% en masse, plus préférentiellement à au moins 85% en masse de paraffines comprenant de 12 à 18 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement de 15 à 18 atomes de carbone.
  5. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les esters (b) sont choisis parmi les esters méthyliques d’acides gras.
  6. Composition selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comprend, en tant qu’esters (b), un mélange d’esters méthyliques d’acides gras (EMAG).
  7. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend le ou les esters (b) en une teneur allant de 2 à 12% en masse, de préférence de 4 à 10% en masse, plus préférentiellement de 6 à 8% en masse, et mieux encore de 7% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
  8. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les additifs alkyle-phénols (c) sont choisis parmi les composés comprenant un ou deux noyau(x) phénolique(s) substitué(s) par un ou plusieurs groupes alkyle en C1à C4, et de préférence parmi les composés comprenant un noyau phénolique substitué par un ou plusieurs groupes alkyle en C1à C4.
  9. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les additifs alkyle-phénols (c) sont choisis parmi les méthyl-t-butyl phénols, les diméthyl-t-butyl phénols, les éthyl-t-butyl phénols, les t-butyl phénols, les di-t-butyl phénols, les tri-t-butyl phénols, les di-t-butyl-méthyl phénols, les di-t-butyl-di-méthyl phénols, les triméthyl phénols et leurs mélanges.
  10. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les additifs alkyle-phénols (c) sont choisis parmi le 2,6-di-t-butyl-4- méthyl phénol, 4,6- di-tert-butyl-2-methylphénol, la t-butyl hydroquinone, le 2,6 et le 2,4 di-t-butyl phénol, le 2,4-diméthyl-6-t-butyl phénol, le 2,5-diméthyl-4-t-butyl phénol, le 2,4,6-tri-t-butyl phénol, le 2,3,6-triméthyl phénol, le 2,4,6- triméthyl phénol, le 4,4’- méthylène bis (2,6-di-t-butyl phénol) et leurs mélanges.
  11. Composition selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle contient du 2,6-di-t-butyl-4-méthyl phénol (BHT).
  12. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend le ou les additifs alkyle-phénols (c) en une teneur allant de 1 à 500 ppm, de préférence de 5 à 200 ppm, et plus préférentiellement de 10 à 100 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
  13. Utilisation de la composition telle que définie dans l’une quelconque des revendications précédentes pour alimenter un moteur d’un véhicule ou d’un engin stationnaire, de préférence un moteur Diesel, et plus préférentiellement un moteur Diesel d’un véhicule choisi parmi les véhicules automobiles et les véhicules non automobiles incluant les véhicules routiers tels que les camions, les bennes à ordures, les bus ; et les véhicules non routiers tels que les véhicules de chantier et/ou de travaux, les véhicules agricoles, les bateaux.
  14. Utilisation selon la revendication précédente, pour alimenter un moteur Diesel d’un véhicule, de préférence un moteur Diesel hybride ou un moteur Diesel à injection directe, plus préférentiellement un moteur Diesel à injection directe.
  15. Utilisation d’une composition d’additifs comprenant l’association :
    - d’un ou plusieurs esters choisis parmi les esters méthyliques et les esters éthyliques d’acides gras tels que définis dans l’une quelconque des revendications 1, 5 et 6 et
    - d’un ou plusieurs additifs choisis parmi les alkyle-phénols tels que définis dans l’une quelconque des revendications 1 et 8 à 11,
    pour améliorer la stabilité à l’oxydation d’une composition de carburant comprenant au moins 50% en masse, par rapport à la masse totale de la composition de carburant, d’une ou de plusieurs coupes d’hydrocarbures paraffiniques constituée(s) d’acides gras et/ou d’esters d’acides gras hydrogénés (HEFA) et de préférence d’huiles végétales hydrotraitées (HVO).
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