RU2733388C2 - Methods for providing higher quality of kerosene-based liquid fuels for engines - Google Patents

Abstract

FIELD: fuel industry.

SUBSTANCE: invention discloses a method of producing liquid propellant fuels suitable as rocket propellants of RP-1 or RP-2 grades, involving: providing the presence of a hydrocarbon kerosene component with a boiling point in range of 145 °C to 300 °C at atmospheric pressure, a flash point of at least 60 °C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and density at 15 °C, of not more than 815 kg/m³; providing a certain amount of a mixing component, which is a synthetic cycloparaffin kerosene fuel, containing at least 99.5 wt % carbon and hydrogen and at least 50 wt % cycloparaffins, wherein said mixing component, which is a cycloparaffin kerosene fuel, has a boiling point of not more than 300 °C at atmospheric pressure, a flash point, at least 38 °C, preferably at least 45 °C, preferably at least 50 °C, more preferably at least 55 °C, more preferably at least 60 °C, density at 15 °C, of at least 799 kg/m³, and the freezing point component of −60 °C or below, and said synthetic cycloparaffin kerosene fuel produced from biomass; and mixing a certain amount of mixing component, which is a synthetic cycloparaffin kerosene fuel, and a hydrocarbon kerosene component in amount, of at least 1 vol %, providing a flash point of at least 60 °C and a boiling point of 274 °C or lower to obtain mixed liquid propellant.

EFFECT: obtaining fuel of higher quality for reduction of harmful emissions into atmosphere.

10 cl, 20 tbl, 6 ex, 5 dwg

Description

Данная заявка испрашивает приоритет по находящейся на рассмотрении предварительной заявке США № 62/270176, поданной 21 декабря 2015 г.This application claims priority over US Provisional Application No. 62/270176, filed December 21, 2015.

Область изобретенияScope of invention

Данное изобретение относится к способам обеспечения более высокого качества топлив для двигателей на основе керосина. This invention relates to methods for providing higher quality kerosene based engine fuels.

Уровень техникиState of the art

Типовые топлива для реактивных двигателей и жидкие керосиновые ракетные топлива получают на нефтеперерабатывающих заводах из сырой нефти. Как правило, неочищенную нефть разделяют с помощью перегонки на керосиновую фракцию, кипящую в интервале для авиационного топлива, или более очищенное жидкое керосиновое ракетное топливо. Если необходимо, эти фракции подвергают гидроочистке для уменьшения содержания серы, кислорода и азота. Typical jet fuels and liquid kerosene rocket fuels are produced in refineries from crude oil. Typically, crude oil is separated by distillation into a kerosene fraction boiling in the jet fuel range or more refined liquid kerosene rocket fuel. If necessary, these fractions are hydrotreated to reduce the sulfur, oxygen and nitrogen content.

Увеличение потребности в топливе для реактивных двигателей и влияние на окружающую среду выбросов, связанных с авиацией, выводят авиационную промышленность на первый план в вопросах нынешней энергетической безопасности. Увеличение потребности в топливах, полученных из нефти, приводит к большему выделению газов, вызывающих парниковый эффект. В частности, на долю авиационной промышленности приходится около 2% всемирных выбросов CO_2. Сектор авиационного транспорта возрастает на 3-5% из года в год, и вследствие прогнозируемого увеличения потребности в топливе и увеличения выработки CO₂ существует потребность в разработке способов увеличения экологически чистых источников топлива, которые при этом отвечают техническим условиям на топливо для реактивных двигателей. The increasing demand for jet fuel and the environmental impact of aviation-related emissions are placing the aviation industry at the forefront of current energy security. The increased demand for fuels derived from petroleum leads to more greenhouse gas emissions. In particular, the aviation industry accounts for about 2% of global CO ₂ emissions _. The aviation sector is growing by 3-5% year on year, and due to the projected increase in fuel demand and increased production of CO _2, there is a need to develop ways to increase environmentally friendly fuel sources that meet jet fuel specifications.

Более ощутимым, чем глобальное влияние парниковых газов, возможно, является влияние местных выбросов из летательных аппаратов. Выбросы возле аэропортов имеют непосредственное воздействие на состав воздуха, а следовательно связаны с плохим качеством воздуха в прилегающих областях, которое далее может быть связано с влиянием на здоровье человека. Частицы сажи или оксиды серы и азота считаются причинами плохого качества воздуха в прилегающих областях. Таким образом, качество воздуха в прилегающих областях рассматривают как неотъемлемую часть разработки экологически чистых топлив. More perceptible than the global impact of greenhouse gases is perhaps the impact of local emissions from aircraft. Emissions near airports have a direct impact on air composition and are therefore associated with poor air quality in surrounding areas, which may further be related to health effects. Particles of soot or oxides of sulfur and nitrogen are believed to be the cause of poor air quality in surrounding areas. Thus, air quality in surrounding areas is seen as integral to the development of clean fuels.

Топлива для реактивных двигателей, полученные из нефти, изначально содержат как парафиновые, так и ароматические углеводороды. В общем, парафиновые углеводороды дают наиболее желательные характеристики чистоты сгорания топлив для реактивных двигателей. Ароматические соединения, как правило, имеют наименее желательные характеристики сгорания авиационного топлива для турбореактивных двигателей. В авиационных турбинах некоторые ароматические соединения, такие как нафталины, имеют свойство сгорать, давая более коптящее пламя, и высвобождать большую долю своей химической энергии в виде нежелательного теплового излучения, чем другие более насыщенные углеводороды. Petroleum-derived jet fuels contain both paraffinic and aromatic hydrocarbons. In general, paraffinic hydrocarbons provide the most desirable clean combustion characteristics for jet fuels. Aromatics tend to have the least desirable combustion characteristics for aviation fuel for turbojet engines. In aircraft turbines, some aromatics, such as naphthalenes, tend to burn to produce more smoky flames and release more of their chemical energy as unwanted heat radiation than other more saturated hydrocarbons.

Наиболее часто используемый на данный момент способ уменьшения выбросов в авиации представляет собой смешивание синтезированного парафинового керосина («SPK») из процесса Фишера-Тропша или гидрированного растительного масла с традиционным топливом для реактивных двигателей. Альтернативными техническими условиями на топливо для реактивных двигателей ASTM D7566 разрешено до 50% SPK по объему. Если полученная смесь соответствует техническим условиям, ее можно сертифицировать и считать эквивалентной традиционному топливу для реактивных двигателей, получаемому из нефти. Как правило, эти синтезированные парафиновые керосины содержат смесь нормальных и разветвленных парафинов в соответствии с ASTM D7566. The most commonly used abatement technique in aviation today is blending synthesized paraffinic kerosene (“SPK”) from the Fischer-Tropsch process or hydrogenated vegetable oil with conventional jet fuel. Alternative jet fuel specification ASTM D7566 allows up to 50% SPK by volume. If the resulting mixture meets specifications, it can be certified and considered equivalent to conventional petroleum-derived jet fuel. Typically, these synthesized paraffinic kerosene contains a mixture of normal and branched paraffins in accordance with ASTM D7566.

Важно, чтобы новые топлива соответствовали соответствующим техническим условиям на топливо для реактивных двигателей, не оказывая неблагоприятного влияния на безопасность или летно-технические характеристики. Поскольку SPK целиком состоит из парафинов, и в нем отсутствуют как ароматические соединения, так и сера, оно не демонстрирует всех заданных свойств, ожидаемых от топлива для реактивных двигателей. Например, топливо, которое получают при переработке газа в углеводородные жидкости в процессе Фишера-Тропша, не рассматривается в качестве кондиционного топлива в чистой форме вследствие его более низкой плотности. Дополнительно, топлива SPK обычно имеют низкую удельную энергию на единицу объема, что может потребовать большего количества топлива, чем могут вмещать топливные резервуары летательных аппаратов, для полетов на большие дистанции.It is important that new fuels meet relevant jet fuel specifications without adversely affecting safety or performance. Since SPK is composed entirely of paraffins and is free of both aromatics and sulfur, it does not exhibit all of the desired properties expected from a jet fuel. For example, the fuel that is obtained by converting gas into hydrocarbon liquids in the Fischer-Tropsch process is not considered a conditional fuel in pure form due to its lower density. Additionally, SPK fuels typically have a low specific energy per unit volume, which may require more fuel than can be accommodated by aircraft fuel tanks for long distance flights.

Керосиновые топлива также можно использовать в качестве жидких ракетных топлив. В MIL-DTL-25576 определены две марки керосинового топлива: ракетные топлива (RP), известные как RP-1 и RP-2, для применения в ракетных двигателях. Эти топлива, хотя все еще являются топливами керосинового типа, имеют немного отличающиеся требования к свойствам в сравнении с топливами для реактивных двигателей. Топлива RP имеют более высокую минимальную точку вспышки при 60°C, более низкую максимальную точку замерзания при -51°C, более высокую температуру термической стабильности при 355°C, более низкое максимальное общее содержание ароматических соединений, составляющее 5% объема, и уменьшенный интервал плотностей, составляющий 799 – 815 кг/м³ при 15°C, и уменьшенный интервал перегонки с T10 между 185°C и 210°C и максимальной точкой конца перегонки 274°C.Kerosene fuels can also be used as liquid rocket fuels. MIL-DTL-25576 defines two grades of kerosene fuel: rocket fuels (RP), known as RP-1 and RP-2, for use in rocket engines. These fuels, although still kerosene-type fuels, have slightly different performance requirements compared to jet fuels. RP fuels have a higher minimum flash point at 60 ° C, a lower maximum freezing point at -51 ° C, a higher thermal stability temperature at 355 ° C, a lower maximum total aromatic content of 5% by volume, and a reduced spacing densities of 799 - 815 kg / m ³ at 15 ° C, and a reduced distillation interval with T10 between 185 ° C and 210 ° C and a maximum end point of 274 ° C.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В соответствии с некоторыми аспектами изобретения предложен способ получения жидкого ракетного топлива, пригодного в качестве ракетных топлив марок RP-1 или RP-2, включающий в себя: In accordance with some aspects of the invention, there is provided a method for producing a liquid propellant suitable for RP-1 or RP-2 rocket propellants, comprising:

a. обеспечение некоторого количества углеводородного компонента керосинового типа с точкой кипения в интервале от 145°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки, составляющей по меньшей мере 60°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей не более 815 кг/м³; a. providing an amount of a kerosene-type hydrocarbon component with a boiling point ranging from 145 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 60 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C , constituting no more than 815 kg / m ³ ;

b. обеспечение некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащего компонент, содержащий по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, причем указанный компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки, составляющую по меньшей мере 38°C, плотность при 15°C, составляющую не более 799 кг/м³, и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже; и b. providing a certain amount of a component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing a component containing at least 99.5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, wherein said component for mixing, which is a cycloparaffinic kerosene fuel, has a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 38 ° C, a density at 15 ° C of not more than 799 kg / m ³ , and a freezing point of -60 ° C or below; and

c. смешивание некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, и углеводородного компонента керосинового типа в количестве, достаточном для получения точки вспышки, составляющей по меньшей мере 60°C, и точки конца кипения, составляющей 274°C или ниже, чтобы получить смешанное жидкое ракетное топливо. c. mixing an amount of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component and a kerosene-type hydrocarbon component in an amount sufficient to obtain a flash point of at least 60 ° C and a boiling end point of 274 ° C or lower to obtain mixed liquid rocket fuel.

Признаки и преимущества изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники. Хотя специалистами в данной области техники могут быть сделаны различные изменения, такие изменения находятся в рамках сущности изобретения.The features and advantages of the invention will be apparent to those skilled in the art. While various changes can be made by those skilled in the art, such changes are within the spirit of the invention.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Графические материалы иллюстрируют некоторые аспекты некоторых вариантов реализации изобретения, и их не следует использовать для ограничения или определения изобретения.The graphics illustrate some aspects of some embodiments of the invention and should not be used to limit or define the invention.

На фиг. 1 изображена удельная энергия на единицу объема (МДж/м³) для топливных смесей для реактивных двигателей на основе содержания парафинового керосина в Jet A (% об.) для различных топлив из Примеров, описанных в данном документе. FIG. 1 depicts specific energy per unit volume (MJ / m ³ ) for jet fuel mixtures based on Jet A paraffinic kerosene content (vol%) for various fuels from the Examples described herein.

На фиг. 2 изображен график зависимости содержания ароматических соединений (% об.) от удельной энергии на единицу объема (МДж/м³) для различных топливных смесей для реактивных двигателей из Примеров, описанных в данном документе. FIG. 2 is a graph of aromatic content (vol.%) Of specific energy per unit volume (MJ / m ³⁾ for different fuel mixtures for jet engines of the Examples described herein.

На фиг. 3 изображено увеличение максимальной высоты некоптящего пламени топлива для реактивных двигателей в зависимости от удельной энергии на единицу объема (МДж/м³) для различных топливных смесей для реактивных двигателей из Примеров, описанных в данном документе. FIG. 3 shows the increase in the maximum flame height fuel smoke point for jet engines, depending on the specific energy per unit volume (MJ / m ³⁾ for different fuel mixtures for jet engines of the Examples described herein.

На фиг. 4 изображена точка замерзания (°C) различных топливных смесей для реактивных двигателей из Примеров, описанных в данном документе, в зависимости от удельной энергии на единицу объема (МДж/м³). FIG. 4 shows the freezing point (° C) of different mixtures of fuel for jet engines of the Examples described herein, depending on the specific energy per unit volume (MJ / m ^3).

На фиг. 5 сопоставляются вязкости при температурах ниже нуля коммерческих ракетных топлив RP и ракетного топлива по данному изобретению из Примера 6.FIG. 5 compares the sub-zero viscosities of commercial rocket propellants RP and the propellant of this invention from Example 6.

Подробное описание сущности изобретенияDetailed description of the essence of the invention

Было установлено, что при смешивании некоторого количества определенных компонентов для смешивания, представляющих собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащих по меньшей мере 99,5% масс. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, с базовым керосиновым топливом, можно повысить качество топлива или смешать так, что оно будет отвечать определенным техническим условиям, и/или будет увеличена величина энергии единичного объема, для применения в качестве топлива для реактивных двигателей и ракетных двигателей. Конкретнее, было установлено, что при смешивании некоторого количества определенных компонентов для смешивания, представляющих собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, с определенным базовым керосиновым топливом или углеводородным компонентом керосинового типа, можно получить топливо, пригодное в качестве жидкого ракетного (такого как ракетные топлива марок RP-1 или RP-2).It was found that when mixing a certain amount of certain components for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing at least 99.5% of the mass. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, with the base kerosene fuel, can be improved or mixed so that it meets certain technical conditions and / or the unit volume of energy can be increased for use as fuel for jet engines and rocket engines. More specifically, it has been found that by mixing a certain amount of certain blending components, which are synthetic cycloparaffinic kerosene fuel, with a certain base kerosene fuel or kerosene-type hydrocarbon component, it is possible to obtain a fuel suitable as a liquid rocket (such as rocket propellants of the RP- 1 or RP-2).

Такое жидкое ракетное топливо может быть получено путем:Such liquid propellant can be obtained by:

a. обеспечения некоторого количества углеводородного компонента керосинового типа с точкой кипения в интервале от 145°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки по меньшей мере 60°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей не более 815 кг/м³; a. providing an amount of a kerosene-type hydrocarbon component with a boiling point in the range of 145 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 60 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C of no more than 815 kg / m ³ ;

b. обеспечения некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащего компонент, содержащий по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, причем указанный компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки, составляющую по меньшей мере 38°C, плотность при 15°C, составляющую не более 799 кг/м³, и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже; и b. providing a certain amount of a component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing a component containing at least 99.5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, wherein said component for mixing, which is a cycloparaffinic kerosene fuel, has a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 38 ° C, a density at 15 ° C of not more than 799 kg / m ³ , and a freezing point of -60 ° C or below; and

c. смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, и углеводородного компонента керосинового типа в количестве, достаточном для получения точки вспышки, составляющей по меньшей мере 60°C, и точки конца кипения, составляющей 274°C или ниже, чтобы получить смешанное жидкое ракетное топливо. c. mixing an amount of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component and a kerosene-type hydrocarbon component in an amount sufficient to obtain a flash point of at least 60 ° C and a boiling end point of 274 ° C or lower to obtain mixed liquid rocket fuel.

В одном варианте реализации изобретения также было установлено, величина энергии единичного объема топлива может быть увеличена без увеличения содержания ароматических соединений путем:In one embodiment, it has also been found that the amount of energy per unit volume of fuel can be increased without increasing aromatics by:

a. обеспечения некоторого количества базового керосинового топлива с точкой кипения в интервале от 130°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки по меньшей мере 38°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей по меньшей мере 760 кг/м³, предпочтительно по меньшей мере 770 кг/м³; a. providing an amount of base kerosene fuel with a boiling point in the range of 130 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 38 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C, equal to at least 760 kg / m ³ , preferably at least 770 kg / m ³ ;

b. обеспечения некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащего по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, причем указанный компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки, составляющую 38°C или выше, плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 800 кг/м³, и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже; иb. providing a certain amount of a component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing at least 99.5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, said cycloparaffinic kerosene fuel blending component having a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of 38 ° C or higher, a density at 15 ° C of at least 800 kg / m ³ , and a freezing point of -60 ° C or below; and

c. смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, с базовым керосиновым топливом в количестве, эффективном для увеличения величины энергии единичного объема, предпочтительно для увеличения величины энергии единичного объема по меньшей мере на 0,1%. c. mixing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component with the base kerosene fuel in an amount effective to increase the unit volume energy, preferably to increase the unit volume energy by at least 0.1%.

Величину энергии единичного объема можно рассчитать как энергию, приходящуюся на единичный объем, с использованием следующего уравнения:The amount of energy per unit volume can be calculated as the energy per unit volume using the following equation:

Энергия на единицу объема (МДж/м³) = (энергия на единицу массы (МДж/кг)) * (плотность (кг/м³)) Energy per unit volume (MJ / m ³ ) = (energy per unit mass (MJ / kg)) * (density (kg / m ³ ))

Энергию на единицу массы можно получить с помощью одного из нескольких методов, в том числе ASTM D4529, D3338, D4809 или IP12 в качестве примера. Увеличение величины энергии единичного объема является относительным, так что можно использовать любой из этих методов, при условии, что используется один и тот же метод.Energy per unit mass can be obtained using one of several methods, including ASTM D4529, D3338, D4809, or IP12 as an example. The increase in unit volume energy is relative, so any of these methods can be used, provided that the same method is used.

При использовании в данном документе, «ниже» в контексте точек замерзания (например, термин «X°C или ниже») означает, что температура равна или ниже, чем температура X. Например, для точки замерзания «-60°C или ниже» температура может быть равна, например, -60°C, -61°C, -65°C, -70°C и т.д., лишь бы температура не была выше -60°C. As used herein, “below” in the context of freezing points (eg, the term “X ° C or below”) means that the temperature is equal to or lower than the temperature X. For example, for the freezing point “-60 ° C or below” the temperature can be, for example, -60 ° C, -61 ° C, -65 ° C, -70 ° C, etc., as long as the temperature is not higher than -60 ° C.

В некоторых вариантах реализации изобретения компонент, представляющий собой топливо на основе керосина, может быть извлечен из нефти или быть получен синтетически из биомассы или других отличных от биомассы источников. Содержание ароматических соединений в топливе для реактивных двигателей можно определить в соответствии с ASTM D1319. Содержание ароматических соединений в синтетических компонентах для смешивания можно определить в соответствии с ASTM D2425. Содержание ароматических соединений в смешанном топливе для реактивных двигателей, как правило, определяют в соответствии с ASTM D1319. Эквивалентное общее содержание ароматических соединений в двух видах топлива означает, что общее содержание ароматических соединений, измеренное с помощью этих методов, дает содержание ароматических соединений в диапазоне +/- 1,5% об. Минимальное увеличение содержания ароматических соединений, как правило, составляет менее 3% об., предпочтительно менее 2% об., более предпочтительно менее 1,5% об. или более предпочтительно без увеличения в рамках точности измерения содержания ароматических соединений, или даже уменьшение содержания ароматических соединений.In some embodiments, the kerosene fuel component can be recovered from petroleum or synthetically derived from biomass or other sources other than biomass. The aromatics content of jet fuel can be determined in accordance with ASTM D1319. The aroma content of synthetic blending components can be determined in accordance with ASTM D2425. The aromatics content of blended jet fuels is generally determined in accordance with ASTM D1319. Equivalent total aromatics of the two fuels means that the total aromatics measured using these methods give aromatics in the range of +/- 1.5 vol%. The minimum increase in aromatic content is generally less than 3% by volume, preferably less than 2% by volume, more preferably less than 1.5% by volume. or more preferably without increasing the aromatics content within the measurement accuracy, or even decreasing the aromatics content.

Вышеуказанный способ может также давать топливо, обладающее увеличенной максимальной высотой некоптящего пламени по сравнению с компонентом, представляющим собой базовое керосиновое топливо, без компонента для смешивания, представляющего собой циклопарафиновое керосиновое топливо. В варианте реализации изобретения максимальная высота некоптящего пламени больше по меньшей мере на 1 мм, чем для базового керосинового топлива, что измерено с помощью ASTM D1322.The above method can also produce a fuel having an increased maximum non-smoking flame height as compared to the base kerosene fuel component without the cycloparaffinic kerosene fuel blending component. In an embodiment, the maximum non-smoking flame height is at least 1 mm greater than the base kerosene fuel as measured by ASTM D1322.

Международная организация ASTM («ASTM») и министерство обороны Соединенного Королевства («MOD») заняли ключевые позиции в установлении и поддержании технических условий на топливо для турбореактивных двигателей и реактивных двигателей в гражданской авиации. Соответствующие технические условия, выданные этими двумя организациями, очень похожи, но не идентичны. Многие другие страны издают свои собственные национальные технические условия для топлива для реактивных двигателей, но они практически или полностью идентичны техническим условиям или ASTM, или MOD. ASTM D1655 представляет собой стандартные технические условия на авиационное топливо для турбореактивных двигателей и включает в себя технические условия на Jet A и Jet A-1. Оборонный стандарт 91-91 представляет собой технические условия MOD на Jet A-1 и основные топливные технические условия на Jet A-1 за пределами Соединенных Штатов Америки.ASTM International (“ASTM”) and the United Kingdom Department of Defense (“MOD”) have taken key positions in setting and maintaining fuel specifications for turbojet and jet engines in civil aviation. The respective specifications issued by these two organizations are very similar, but not identical. Many other countries publish their own national jet fuel specifications, but they are almost or completely identical to either ASTM or MOD specifications. ASTM D1655 is a standard specification for aviation fuel for turbojet engines and includes the specification for Jet A and Jet A-1. Defense Standard 91-91 is the MOD specification for Jet A-1 and the basic fuel specification for Jet A-1 outside the United States of America.

Jet A-1 представляет собой наиболее распространенное топливо для реактивных двигателей, и его получают в соответствии с всемирно стандартизованной серией технических условий. В Соединенных Штатах Америки Jet A представляет собой основную марку топлива для реактивных двигателей. Другое топливо для реактивных двигателей, которое используется в гражданской авиации, называется Jet B. Jet B представляет собой более легкое топливо, содержащее лигроиново-керосиновые фракции в широком диапазоне, которое используется для улучшения эксплуатационных качеств в холодную погоду. Технические характеристики Jet A и Jet A-1 указаны в ASTM D1655. Технические характеристики Jet B указаны в ASTM D6615. Jet A-1 is the most widely used jet fuel and is produced according to a worldwide standardized series of specifications. In the United States of America, Jet A is the primary brand of jet fuel. Another jet fuel used in civil aviation is Jet B. Jet B is a lighter fuel containing a wide range of naphtha and is used to improve cold weather performance. Jet A and Jet A-1 specifications are specified in ASTM D1655. Jet B specifications are specified in ASTM D6615.

Как альтернативный вариант, топлива для реактивных двигателей классифицируются военными по всему миру в соответствии с различной системой НАТО или значениями JP (реактивное движение). Некоторые практически идентичны своим эквивалентам для гражданской авиации и отличаются только количествами нескольких добавок. Например, Jet A-1 подобно JP-8. Технические условия как на Jet A-1, так и на JP-8 предусматривают точку замерзания -47°C или ниже. Технические условия на Jet A предусматривают точку замерзания -40°C или ниже, как и для его эквивалента F-24, использующегося в военной авиации. Jet B подобно JP-4, для которого предусмотрена точка замерзания – 58°C или ниже. Другие технические условия на топливо для реактивных двигателей, использующееся в военной авиации, могут включать в себя JP-5, для которого предусмотрена точка замерзания -46°C или ниже, и JP-7, для которого предусмотрена точка замерзания -43,3°C или ниже, и марки RP, для которых предусмотрена точка замерзания -51°C или ниже.Alternatively, jet fuels are classified by the military around the world according to different NATO systems or JP (Jet Propulsion) values. Some are nearly identical to their civil aviation equivalents and differ only in the amounts of a few additives. For example, Jet A-1 is similar to JP-8. Specifications for both Jet A-1 and JP-8 specify a freezing point of -47 ° C or lower. Jet A specifications specify a freezing point of -40 ° C or lower, as is the case for its military aviation equivalent, the F-24. Jet B is similar to JP-4, which has a freezing point of 58 ° C or lower. Other specifications for jet fuel used in military aviation may include JP-5, which has a freezing point of -46 ° C or lower, and JP-7, which has a freezing point of -43.3 ° C. or below, and RP grades that have a freezing point of -51 ° C or below.

Дополнительно, некоторые технические условия на топливо для реактивных двигателей содержат более строгие требования для полета в более сложных условиях. Для холодного климата, такого как антарктический, AN-8 соответствует техническим условиям на топливо для реактивных двигателей с точкой замерзания -58°C или ниже. Топливо AN-8 используется для газотурбинных двигателей и других механических применений, для которых необходима низкая точка замерзания для низкотемпературных применений и хранения.Additionally, some jet fuel specifications contain more stringent requirements for flying in more challenging conditions. For cold climates such as Antarctica, AN-8 meets jet fuel specifications with a freezing point of -58 ° C or below. AN-8 fuel is used for gas turbine engines and other mechanical applications that require a low freezing point for low temperature applications and storage.

Как правило, топливо для реактивных двигателей представляет собой продукт, выкипающий на более 90% об. при от 130°C до 300°C (ASTM D86), имеющий плотность в интервале от 775 до 840 кг/м³, предпочтительно от 780 до 830 кг/м³, при 15°C (например, ASTM D4052), точку начала кипения в интервале от 130°C до 190°C и точку конца кипения в интервале от 220°C до 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки 38°C или выше (ASTM D56), кинематическую вязкость при -20°C (ASTM D445), составляющую целесообразно от 1,2 до 8,0 мм²/с, и точку замерзания -40°C или ниже в соответствии с техническими условиями на Jet A, предпочтительно -47°C или ниже в соответствии с техническими условиями на Jet A-1 и JP-8, и предпочтительно -58°C или ниже в соответствии с техническими условиями на AN-8. Typically, jet fuel is a product with a boiling point of more than 90 vol.%. at from 130 ° C to 300 ° C (ASTM D86), having a density in the range of from 775 to 840 kg / ^m3, preferably from 780 to 830 kg / m ³ at 15 ° C (e.g., ASTM D4052), the start point boiling point in the range from 130 ° C to 190 ° C and a boiling point in the range from 220 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, flash point 38 ° C or higher (ASTM D56), kinematic viscosity at -20 ° C (ASTM D445), is advantageously from 1.2 to 8.0 mm ² / s, and a freezing point of -40 ° C or below in accordance with specifications for Jet a, preferably -47 ° C or below in accordance with specifications for Jet A-1 and JP-8, and preferably -58 ° C or lower in accordance with the AN-8 specification.

Топливо для реактивных двигателей, как правило, должно отвечать одному или большему количеству из следующих стандартов гражданской авиации. Требования к Jet A-1 приведены в ASTM D1655 или DEF STAN 91-91 (British Ministry of Defence Standard DEF STAN 91-91/Issue 7 amendment 3 of 2 Feb. 2015 (or later issues) for Turbine Fuel, Aviation “Kerosene Type,” Jet A-1, обозначение НАТО - F-35, обозначение Joint Service - AVTUR, или версии, которые в данный момент тестируются), а также в некоторых эксплуатационных требованиях аэропортов, приведенных в IATA Guidance Material for Aviation Turbine Fuels Specifications. Требования к Jet A приведены в ASTM D1655. Требования к топливу для реактивных двигателей в военной авиации подобны требованиям в гражданской авиации, но обычно они более строгие к выбору свойств и к использованию добавок; эти требования опубликованы соответствующими правительствами. Например, они могут включать в себя MIL-DTL-83133, в котором охарактеризован JP-8, используемый федеральными службами США.Jet fuel generally must meet one or more of the following civil aviation standards. Jet A-1 requirements are given in ASTM D1655 or DEF STAN 91-91 (British Ministry of Defense Standard DEF STAN 91-91 / Issue 7 amendment 3 of 2 Feb. 2015 (or later issues) for Turbine Fuel, Aviation “Kerosene Type , ”Jet A-1, NATO designation F-35, Joint Service designation AVTUR, or versions currently being tested), as well as some of the airport operational requirements outlined in the IATA Guidance Material for Aviation Turbine Fuels Specifications. Jet A requirements are given in ASTM D1655. The requirements for jet fuel in military aviation are similar to those in civil aviation, but they are usually more stringent in the choice of properties and the use of additives; these requirements are published by the respective governments. For example, they might include MIL-DTL-83133, which defines JP-8 used by the US Federal Services.

Вследствие различий в технических условиях и в зависимости от расположения и цели использования, желательно повысить качество топлива для соответствия техническим условиям, которым должно отвечать топливо для полета в определенных областях. Например, может быть желательно повысить качество топлива для реактивных двигателей, которое отвечает техническим условиям на Jet A, чтобы получить топливо, которое имеет более низкую точку замерзания, соответствующую требованиям технических условий на Jet A-1, особенно без повышения содержания ароматических соединений. В другом примере может быть желательно повысить качество топлива для реактивных двигателей, чтобы оно соответствовало техническим условиям для холодного климата, таким как технические условия на топливо для реактивных двигателей AN-8, которые предусматривают еще более низкую точку замерзания. Due to differences in specifications and depending on location and purpose of use, it is desirable to improve the quality of the fuel to meet the specifications that the fuel must meet for flight in certain areas. For example, it may be desirable to improve the quality of a jet fuel that meets the Jet A specification in order to obtain a fuel that has a lower freezing point that meets the Jet A-1 specification, especially without increasing aromatics. In another example, it may be desirable to improve the quality of the jet fuel to meet cold climate specifications, such as the AN-8 jet fuel specification, which provides for an even lower freezing point.

Было установлено, что путем смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащего по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, причем указанный компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки, составляющую 38°C или выше, плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 800 кг/м³, и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже, можно повысить качество базового керосинового топлива, чтобы оно отвечало определенным техническим условиям. It was found that by mixing a certain amount of a component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing at least 99.5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, said cycloparaffinic kerosene fuel blending component having a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of 38 ° C or higher, a density at 15 ° C of at least 800 kg / m ³ and a freezing point of -60 ° C or below, the quality of the base kerosene fuel can be improved to meet certain specifications.

При использовании в данном документе, повышение качества для соответствия техническим условиям на топливо означает смешивание топлива, которое не соответствует стандарту технических условий, так, чтобы оно соответствовало стандарту технических условий для такого топлива. Для топлива для реактивных двигателей особенно желательно повысить качество топлива для реактивных двигателей, не повышая содержание ароматических соединений. Соответствие параметру технических условий на топливо для реактивных двигателей означает, что топливо для реактивных двигателей соответствует требованиям по меньшей мере одних из вышеуказанных технических условий, что определено стандартными методами исследований, такими как представленные ASTM, IP или другими такими органами стандартизации, признанными в промышленности. Методы испытаний для определения того, отвечает ли топливо техническим условиям, могут включать в себя:As used herein, improving quality to meet fuel specification means mixing fuel that does not meet a specification standard to meet the specification standard for that fuel. For jet fuel, it is particularly desirable to improve the quality of the jet fuel without increasing aromatics. Meeting a jet fuel specification parameter means that the jet fuel meets at least one of the above specifications as determined by standard test methods such as those provided by ASTM, IP, or other such industry-recognized standards bodies. Test methods for determining whether a fuel meets specifications may include:

Таблица 1. Испытания для определения параметров топлива для реактивных двигателей, включенных в технические условияTable 1. Tests to determine the parameters of jet fuel included in the specification

ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method Кислотность (мг KOH/г)Acidity (mg KOH / g) D3242D3242 Плотность при 15°C (г/см³)Density at 15 ° C (g / cm ³ ) D4052D4052 Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D7171D7171 Точка вспышки (°C)Flash point (° C) D56D56 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 Вязкость (мм²/с)Viscosity (mm ² / s) D445D445 Общее содержание серы (% мас.)Total sulfur content (% wt.) D4294D4294 Содержание меркаптановой серы (% мас.)Mercaptan sulfur content (% wt.) D3227D3227 Максимальная высота некоптящего пламени (мм)Maximum height of non-smoking flame (mm) D1322D1322 Содержание нафталинов (% об.)Naphthalene content (% vol.) D1840D1840 Содержание ароматических соединений (% об.)Aromatic content (% vol.) D1319D1319 Полезная теплота сгорания (МДж/кг)Net calorific value (MJ / kg) D3338D3338 Точка начала кипения (ТНК) (°C)Boiling point (TNC) (° C) D86D86 Точка конца кипения (ТКК) (°C)End Boiling Point (TKK) (° C) D86D86

Желательно получать жидкое ракетное топливо, качество которого отвечает техническим условиям на ракетное топливо. В MIL-DTL-25576E указаны 2 марки ракетного топлива, RP-1 и RP-2, которые идентичны, за исключением максимального содержания серы. RP-1 характеризуется максимально допустимым содержанием серы, составляющим 0,0030% мас., тогда как RP-2 характеризуется максимально допустимым содержанием серы, составляющим 0,00001% мас. Как RP-1, так и RP-2 характеризуются максимальным содержанием ароматических соединений, составляющим 5% об., точкой перегонки на 10% между 185°C и 210°C, максимальной конечной точкой перегонки 274°C, минимальной точкой вспышки 60°C, интервалом плотностей при 15°C, составляющим 799 – 815 кг/м³, максимальной точкой замерзания -51°C, минимальным содержанием водорода 13,8% мас. и температурой испытания на термическую стойкость, составляющей 355°C. It is desirable to obtain a liquid propellant whose quality meets the rocket fuel specification. MIL-DTL-25576E specifies 2 rocket fuel grades, RP-1 and RP-2, which are identical except for the maximum sulfur content. RP-1 has a maximum allowable sulfur content of 0.0030 wt%, while RP-2 has a maximum allowable sulfur content of 0.00001 wt%. Both RP-1 and RP-2 have a maximum aromatics of 5% by volume, a 10% distillation point between 185 ° C and 210 ° C, a maximum distillation end point of 274 ° C, a minimum flash point of 60 ° C , the range of densities at 15 ° C, amounting to 799 - 815 kg / m ³ , the maximum freezing point -51 ° C, the minimum hydrogen content of 13.8% wt. and a thermal test temperature of 355 ° C.

Базовое керосиновое топливо или углеводородный компонент керосинового типа Base kerosene fuel or kerosene type hydrocarbon component

Базовое керосиновое топливо или углеводородный компонент керосинового типа представляет собой любой керосин, который можно использовать в качестве топлива для реактивных или ракетных двигателей или в качестве компонента для смешивания в топливе для реактивных или ракетных двигателей (отличного от компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанное в данном документе), имеющий точку кипения в интервале от 130°C до 300°C при атмосферном давлении (что измерено с помощью ASTM D86), предпочтительно в интервале от 140°C до 300°C и наиболее предпочтительно в интервале от 145°C до 300°C. В случае компонента для смешивания для топлива для реактивных двигателей базовое керосиновое топливо (или однофракционное, или смесь) может иметь точку вспышки 38°C или выше (измерено в соответствии с ASTM D56) и плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 760 кг/м³ (что измерено в соответствии с D4052). В случае жидкого ракетного топлива углеводородный компонент керосинового типа может иметь точку кипения в интервале от 145°C до 300°C, предпочтительно в интервале от 145°C до 270°C; точку вспышки 60°C или выше, что измерено в соответствии с ASTM D56, и плотность при 15°C, составляющую не более 815 кг/м³. Базовое керосиновое топливо или углеводородный компонент керосинового типа может быть извлечен из нефти или быть получен синтетически из биомассы или других отличных от биомассы источников. В некоторых вариантах реализации изобретения базовое керосиновое топливо может представлять собой любое полученное из нефти топливо для реактивных двигателей, известное специалистам в данной области техники, в том числе керосиновые топлива, отвечающие по меньшей мере одним из технических условий для Jet A, Jet A-1, F-24, JP-8, Jet B или AN-8. Базовое керосиновое топливо предпочтительно представляет собой керосин, который может отвечать параметрам технических условий для топлива для реактивных двигателей в соответствии с изобретением. A kerosene base fuel or kerosene-type hydrocarbon component is any kerosene that can be used as a fuel for jet or rocket engines, or as a component for mixing in a jet or rocket fuel (other than a synthetic cycloparaffinic kerosene blending component) described herein) having a boiling point in the range of 130 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure (as measured by ASTM D86), preferably in the range of 140 ° C to 300 ° C, and most preferably in the range of 145 ° C to 300 ° C. In the case of a blending component for jet fuel, the base kerosene fuel (either single fraction or blend) may have a flash point of 38 ° C or higher (measured in accordance with ASTM D56) and a density at 15 ° C of at least 760 kg / m ³ (which is measured according to D4052). In the case of liquid propellant, the kerosene-type hydrocarbon component may have a boiling point in the range of 145 ° C to 300 ° C, preferably in the range of 145 ° C to 270 ° C; Flash point 60 ° C or higher as measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C, of no more than 815 kg / m ^3. The base kerosene fuel or kerosene-type hydrocarbon component can be recovered from oil or produced synthetically from biomass or other sources other than biomass. In some embodiments, the base kerosene fuel can be any petroleum-derived jet fuel known to those of skill in the art, including kerosene fuels meeting at least one of the Jet A, Jet A-1 specifications, F-24, JP-8, Jet B or AN-8. The base kerosene fuel is preferably kerosene that can meet the specifications for jet fuel according to the invention.

Например, керосиновые топлива, полученные из нефти, отвечают требованиям для Jet A или Jet A-1, а керосиновая фракция, используемая при производстве Jet A или Jet A-1, представлена в таблице 2. Также подразумевается, что керосиновые топлива, полученные из нефти, которые не отвечает техническим условиям на Jet A или Jet A-1, можно использовать в качестве базовых керосиновых топлив, качество которых можно повысить, чтобы оно отвечало таким техническим условиям в соответствии с данным изобретением.For example, kerosene fuels obtained from petroleum meet the requirements for Jet A or Jet A-1, and the kerosene fraction used in the production of Jet A or Jet A-1 is shown in Table 2. It is also assumed that kerosene fuels obtained from petroleum that do not meet Jet A or Jet A-1 specifications can be used as base kerosene fuels that can be upgraded to meet such specifications in accordance with the present invention.

Таблица 2table 2

Топливо для реактивных двигателей, полученное с использованием: Jet fuel produced using: Керосиновой фракции прямой перегонки.
Промывки щелочью керосина прямой перегонки.
Процесса сероочистки, такого как процесс «Мерокс» (Merox)®, «Мерикем» (Merichem)® или «Бендер» (Bender).
Гидроочистки топлива для реактивных двигателей.Direct distillation kerosene fraction.
Alkaline washing of straight run kerosene.
A desulfurization process such as the Merox®, Merichem® or Bender process.
Hydrotreating jet fuel.

В качестве другого примера можно использовать низкокипящую фракцию, отделенную от газойля, саму по себе или в комбинации с полученным из нефти керосином, целесообразно в том же месте производства. Поскольку низкокипящая фракция уже может соответствовать техническим условиям на топливо для реактивных двигателей, очевидно, что соотношение, в котором смешивают указанный компонент и керосин, полученный из нефти, может быть выбрано произвольно. Полученный из нефти керосин, как правило, выкипает на более чем 90% об. в обычном для керосина интервале от 145°C до 300°C (ASTM D86) в зависимости от марки и применения. Он, как правило, должен иметь точку начала кипения в интервале от 130°C до 190°C и точку конца кипения в интервале от 220°C до 300°C. Он, как правило, должен иметь плотность от 775 до 840 кг/м³ при 15°C (например, ASTM D4052 или IP 365). Его кинематическая вязкость при -20°C (ASTM D445) целесообразно может составлять от 1,2 до 8,0 мм²/с.As another example, the low boiling point fraction separated from the gas oil can be used alone or in combination with petroleum-derived kerosene, suitably at the same production site. Since the low boiling point fraction may already meet the specifications for jet fuel, it is obvious that the ratio in which the specified component and kerosene obtained from oil are mixed can be arbitrarily selected. Kerosene obtained from oil, as a rule, boils away at more than 90% vol. in the normal range for kerosene from 145 ° C to 300 ° C (ASTM D86) depending on the brand and application. It should generally have a boiling point in the range of 130 ° C to 190 ° C and a boiling point in the range of 220 ° C to 300 ° C. It should generally have a density of 775 to 840 kg / m ³ at 15 ° C (eg ASTM D4052 or IP 365). Its kinematic viscosity at -20 ° C (ASTM D445) can suitably be between 1.2 and 8.0 mm ² / s.

Базовое керосиновое топливо или углеводородный компонент керосинового типа может представлять собой керосиновую фракцию прямой перегонки, выделенную при перегонке неочищенной нефти, или керосиновую фракцию, выделенную из выходящего потока в типовых процессах переработки нефти, предпочтительно гидрокрекинге. Керосиновая фракция также может представлять собой смесь керосина прямой перегонки и керосина, полученного в процессе гидрокрекинга. Свойства керосина, полученного из полезных ископаемых, целесообразно такие, что соответствуют желаемому топливу для реактивных двигателей, как определено выше. The base kerosene fuel or kerosene-type hydrocarbon component may be a straight run kerosene fraction recovered from the distillation of crude oil or a kerosene fraction recovered from an effluent stream in typical petroleum refining processes, preferably hydrocracking. The kerosene fraction can also be a mixture of straight run kerosene and kerosene obtained in the hydrocracking process. The properties of mineral-derived kerosene are expediently such that they correspond to the desired jet fuel as defined above.

Содержание ароматических соединений в базовом керосиновом топливе может изменяться в интервале от 0 до 25% об., предпочтительно от 3 до 25% об., более предпочтительно от 15 до 20% об., в пересчете на топливо (что измерено с помощью ASTM 1319). Типичная плотность полученного из нефти керосина при 15°C находится в интервале от 775 кг/м³ до 840 кг/м³ (что измерено с помощью D4052). Базовое керосиновое топливо, наиболее пригодное для способа по данному изобретению, может иметь плотность, составляющую от по меньшей мере 760 кг/м³, более предпочтительно по меньшей мере 775 кг/м³, до предпочтительно не более чем 840 кг/м³, и более предпочтительно не более чем 820 кг/м³. Содержание ароматических соединений в углеводородном компоненте керосинового типа для жидкого ракетного топлива может изменяться в интервале от 0 до 10% об., предпочтительно от 0 до 5% об. The content of aromatics in the base kerosene fuel can range from 0 to 25% by volume, preferably from 3 to 25% by volume, more preferably from 15 to 20% by volume, based on fuel (as measured by ASTM 1319) ... Typical density of petroleum-derived kerosene at 15 ° C ranges from 775 kg / m ³ to 840 kg / m ³ (as measured with D4052). Basic kerosene fuel, the most suitable for the process of the present invention may have a density of from at least 760 kg / m ^3, more preferably at least 775 kg / m ^3, up to preferably not more than 840 kg / m ^3, and more preferably not more than 820 kg / m ³ . The content of aromatic compounds in the hydrocarbon component of the kerosene type for liquid propellant may vary in the range from 0 to 10% by volume, preferably from 0 to 5% by volume.

Базовое керосиновое топливо может представлять собой единственную фракцию из фракций при нефтепереработке (полученный из нефти керосин), или смесь одной или большего количества фракций, получаемых при нефтепереработке, или смесь фракций, получаемых при нефтепереработке, и одного или большего количества синтетических керосиновых компонентов, или одну или большее количество синтетических керосиновых фракций (отличных от синтетического циклопарафинового компонента для смешивания), одобренных в ASTM D7566 или равноценных технических условиях. The base kerosene fuel can be a single fraction of refining fractions (kerosene derived from petroleum), or a mixture of one or more fractions obtained from refining, or a mixture of fractions obtained from refining and one or more synthetic kerosene components, or one or more synthetic kerosene cuts (other than the synthetic cycloparaffinic blending component) approved to ASTM D7566 or equivalent specification.

Например, углеводородный компонент керосинового типа может представлять собой алифатический уайт-спирит, имеющий точку вспышки в интервале от 60°C до 120°C, предпочтительно от 63°C до 120°C. Алифатический уайт-спирит предпочтительно имеет плотность при 15°C, составляющую от 790 до 820 кг/м³. Такой алифатический уайт-спирит, как правило, представляет собой смесь нормальных, изо- и циклопарафинов. Алифатический уайт-спирит выделяют из определенного исходного сырья. Низкое содержание в нем ароматических углеводородов достигается интенсивной гидрогенизацией. Коммерчески доступный углеводородный компонент керосинового типа может включать в себя марки ShellSol™ D (деароматизированные) производства Shell Chemical Co., такие как, например, ShellSol D60, D70, D80, D90 и D100, или пригодным образом фракционированные типы алифатического уайт-спирита, имеющие точку вспышки в подходящем интервале. Можно использовать другие типы алифатического уайт-спирита, такие как изопарафиновые растворители Isopar™ или растворители NORPAR™. Углеводородный компонент керосинового типа может также представлять собой базовое керосиновое топливо при условии, что оно может соответствовать параметрам углеводородного компонента керосинового типа, а конечная смесь может отвечать техническим условиям на ракетное топливо.For example, the kerosene-type hydrocarbon component may be an aliphatic white spirit having a flash point in the range of 60 ° C to 120 ° C, preferably 63 ° C to 120 ° C. The aliphatic white spirit preferably has a density at 15 ° C. of 790 to 820 kg / m ³ . Such aliphatic white spirit, as a rule, is a mixture of normal, iso- and cycloparaffins. Aliphatic white spirit is isolated from certain raw materials. The low content of aromatic hydrocarbons in it is achieved by intensive hydrogenation. Commercially available kerosene-type hydrocarbon component may include ShellSol ™ D (dearomatized) grades from Shell Chemical Co., such as, for example, ShellSol D60, D70, D80, D90 and D100, or suitably fractionated aliphatic white spirit types having flash point at a suitable interval. Other types of aliphatic white spirit can be used such as Isopar ™ isoparaffinic solvents or NORPAR ™ solvents. The kerosene-type hydrocarbon component can also be a base kerosene fuel, provided that it can match the parameters of the kerosene-type hydrocarbon component and the final mixture can meet the rocket fuel specifications.

Компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливоSynthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component

Компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, обычно характеризуется как жидкость, состоящая из отдельных углеводородов, используемая в качестве компонента смешивания для топлива для реактивных двигателей и имеющая по меньшей мере следующие свойства: содержит по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов. The mixing component, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel, is usually characterized as a liquid consisting of separate hydrocarbons used as a mixing component for jet fuel and having at least the following properties: contains at least 99.5 wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins.

Для применения в качестве топлива для реактивных двигателей компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, как правило, может иметь точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении; точку вспышки, составляющую 38°C или выше; плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 800 кг/м³, предпочтительно по меньшей мере 810 кг/м³, предпочтительно не более 845 кг/м³, более предпочтительно не более 830 кг/м³, наиболее предпочтительно в интервале от 810 до 818 кг/м³; и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже, предпочтительно -65°C или ниже, более предпочтительно -70°C или ниже. For use as a jet fuel, the cycloparaffinic kerosene fuel blending component may typically have a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure; a flash point of 38 ° C or higher; a density at 15 ° C of at least 800 kg / m ³ , preferably at least 810 kg / m ³ , preferably at most 845 kg / m ³ , more preferably at most 830 kg / m ³ , most preferably in the range from 810 to 818 kg / m ³ ; and a freezing point of -60 ° C or below, preferably -65 ° C or below, more preferably -70 ° C or below.

Для применения в качестве ракетного топлива компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, обычно предпочтительно характеризуется как жидкость, состоящая из отдельных углеводородов, используемая в качестве компонентов смешивания для ракетного топлива и имеющая по меньшей мере следующие свойства: содержит по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов. Компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, как правило, может иметь точку вспышки, составляющую по меньшей мере 38°C, предпочтительно по меньшей мере 45°C, предпочтительно по меньшей мере 50°C, более предпочтительно по меньшей мере 55°C, более предпочтительно по меньшей мере 60°C; плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 799 кг/м³; и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже, предпочтительно -65°C или ниже, более предпочтительно -70°C или ниже. Дополнительно, компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, может иметь хорошую термическую стабильность для применения в ракетном топливе. Компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, как правило, характеризуется точкой конца кипения ниже 300°C, более предпочтительно ниже 290°C, более предпочтительно ниже 280°C, наиболее предпочтительно ниже 274°C.For use as a propellant, a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component is generally preferably characterized as a liquid of individual hydrocarbons used as blending components for propellant and having at least the following properties: contains at least 99, 5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins. The cycloparaffinic kerosene fuel blending component may typically have a flash point of at least 38 ° C, preferably at least 45 ° C, preferably at least 50 ° C, more preferably at least 55 ° C more preferably at least 60 ° C; density at 15 ° C, constituting at least 799 kg / m ³ ; and a freezing point of -60 ° C or below, preferably -65 ° C or below, more preferably -70 ° C or below. Additionally, the cycloparaffinic kerosene fuel blending component may have good thermal stability for propellant applications. The cycloparaffinic kerosene fuel blending component generally has a boiling point below 300 ° C, more preferably below 290 ° C, more preferably below 280 ° C, most preferably below 274 ° C.

Компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, предпочтительно характеризуется максимальным содержанием изопарафина и н-парафина, составляющим менее 50% мас., предпочтительно менее 40% мас., менее 35% мас. или менее 30% мас. (ASTM D2425 или необязательно может быть измерено с помощью двумерной ГХ (GCxGC)). Компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, предпочтительно содержит по меньшей мере 60% мас., по меньшей мере 65% мас. или по меньшей мере 70% мас. циклопарафинов (ASTM D2425 или необязательно может быть измерено с помощью двумерной ГХ). Содержание ароматических углеводородов в компоненте для смешивания, представляющем собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, предпочтительно составляет не более 1,5% мас., не более 1% мас. или не более 0,5% мас. (ASTM D2425 или необязательно может быть измерено с помощью двумерной ГХ).The synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component preferably has a maximum isoparaffin and n-paraffin content of less than 50 wt%, preferably less than 40 wt%, less than 35 wt%. or less than 30% wt. (ASTM D2425 or optionally can be measured with two-dimensional GC (GCxGC)). Component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel, preferably contains at least 60% wt., At least 65% wt. or at least 70% wt. cycloparaffins (ASTM D2425 or optionally can be measured using two-dimensional GC). The content of aromatic hydrocarbons in the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel mixing component is preferably not more than 1.5 wt%, not more than 1 wt%. or not more than 0.5% wt. (ASTM D2425 or optionally can be measured with 2D GC).

В некоторых вариантах реализации изобретения компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, получен из биомассы (полученный из биологических источников компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо). При использовании в данном документе, термин «биомасса» относится к, без ограничения, органическим материалам, вырабатываемым растениями (таким как листья, корни, семена и стебли), и отходам метаболизма микроорганизмов и животных. Типичные источники биомассы включают в себя: (1) сельскохозяйственные отходы, в том числе кукурузные стебли, солому, шелуху семян, остатки сахарного тростника, жмых, ореховую скорлупу, отходы хлопкоочистительной машины и навоз крупного рогатого скота, птицы и свиней; (2) древесные материалы, в том числе дерево или кору, древесные опилки, остатки лесоматериалов и отходы при распиливании; (3) коммунально-бытовые твердые отходы, в том числе бумагу вторичной переработки, бумажную макулатуру и садовые отходы; и (4) сельскохозяйственные культуры, используемые в качестве источника энергии, в том числе тополи, ивы, просо, мискант, сорго, люцерну, бородача степного, кукурузу, сою и тому подобное. Термин также относится к первичным строительным блокам вышеуказанного, а именно лигнину, целлюлозе, гемицеллюлозе и углеводам, таким как сахариды, сахара и крахмалы, среди прочих. In some embodiments, the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component is derived from biomass (a bio-derived cycloparaffinic kerosene fuel blending component). As used herein, the term "biomass" refers to, without limitation, organic materials produced by plants (such as leaves, roots, seeds, and stems) and wastes from the metabolism of microorganisms and animals. Typical sources of biomass include: (1) agricultural waste, including corn stalks, straw, seed hulls, sugarcane residues, cake, nutshells, cotton gin waste, and cattle, poultry and pig manure; (2) wood-based materials, including wood or bark, sawdust, wood residues and sawing waste; (3) municipal solid waste, including recycled paper, paper waste and garden waste; and (4) agricultural crops used as a source of energy, including poplar, willow, millet, miscanth, sorghum, alfalfa, bearded steppe, corn, soybeans, and the like. The term also refers to the primary building blocks of the above, namely lignin, cellulose, hemicellulose and carbohydrates such as saccharides, sugars and starches, among others.

Типичное исходное сырье, полученное из биомассы, включает в себя лигнин и лигноцеллюлозные производные, целлюлозу и производные целлюлозы, гемицеллюлозу и производные гемицеллюлозы, углеводы, крахмалы, моносахариды, дисахариды, полисахариды, сахара, сахарные спирты, альдиты, многоатомные спирты и их смеси. Исходное сырье, полученное из биомассы, предпочтительно получено из материала, биологически возникшего недавно, так что возраст соединений или частей, содержащих соединения, составляет менее 100 лет, предпочтительно менее 40 лет и более предпочтительно менее 20 лет, что рассчитано из концентрации углерода 14 в исходном сырье. Typical biomass-derived feedstocks include lignin and lignocellulose derivatives, cellulose and cellulose derivatives, hemicellulose and hemicellulose derivatives, carbohydrates, starches, monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, sugars, sugar alcohols, aldites, and polyhydric mixtures thereof. The biomass-derived feedstock is preferably derived from a biologically recent material such that the compounds or parts containing the compounds are less than 100 years old, preferably less than 40 years old, and more preferably less than 20 years old, which is calculated from the carbon 14 concentration in the feedstock. raw materials.

Исходное сырье, полученное из биомассы, может быть получено из биомассы с использованием любого известного способа. Технологии на основе растворителя хорошо известны в данной области техники. В органосольвентных способах для разделения лигноцеллюлозной биомассы на целлюлозную, гемицеллюлозную и лигниновую фракции применяют органические растворители, такие как ионные жидкости, ацетон, этанол, 4-метил-2-пентанон, и смеси растворителей (Paszner 1984; Muurinen 2000; and Bozell 1998). В способах с сильными кислотами используются концентрированная соляная кислота, фосфорная кислота, серная кислота или другие сильные органические кислоты в качестве деполимеризующего агента, тогда как способы со слабыми кислотами включают в себя применение разбавленных сильных кислот, уксусной кислоты, щавелевой кислоты, фтороводородной кислоты или других слабых кислот в качестве растворителя. Ферментативные способы также недавно приобрели известность и включают в себя применение ферментов в качестве биокатализатора для разрушения структуры биомассы и осуществления дополнительного гидролиза используемого исходного сырья. Другие способы включают в себя среди прочего ферментативные технологии с использованием микроорганизмов, реакции Фишера-Тропша и технологии пиролиза. Biomass-derived feedstock can be obtained from biomass using any known method. Solvent based technologies are well known in the art. In organosolvent processes, organic solvents such as ionic liquids, acetone, ethanol, 4-methyl-2-pentanone, and solvent mixtures are used to separate lignocellulosic biomass into cellulose, hemicellulose and lignin fractions (Paszner 1984; Muurinen 2000; and Bozell 1998). Strong acid methods use concentrated hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, or other strong organic acids as a depolymerizing agent, while weak acid methods involve the use of dilute strong acids, acetic acid, oxalic acid, hydrofluoric acid, or other weak acids as a solvent. Enzymatic methods have also recently gained prominence and involve the use of enzymes as a biocatalyst to disrupt the biomass structure and further hydrolyze the feedstock used. Other methods include, but are not limited to, enzymatic technologies using microorganisms, Fischer-Tropsch reactions, and pyrolysis technologies.

В одном варианте реализации изобретения компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, получен при конверсии исходного сырья, полученного из биомассы, содержащего один или большее количество углеводов, таких как крахмал, моносахариды, дисахариды, полисахариды, сахара и сахарные спирты или производные лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы, с использованием способов биориформинга. При использовании в данном документе, термин «биориформинг» относится к, без ограничения, способам каталитического превращения полученных из биомассы, кислородсодержащих углеводородов в низкомолекулярные углеводороды и кислородсодержащие соединения с использованием риформинга в водной фазе, гидрирования, гидрогенолиза, гидродезоксигенирования и/или других способов конверсии, включающих в себя применение гетерогенных катализаторов. Примеры различных способов биориформинга включают в себя технологии, описанные в патентах США № 8053615, 8017818 и 7977517 (все выданы Cortright, Blommel и озаглавлены «Synthesis of Liquid Fuels and Chemicals from Oxygenated Hydrocarbons»); патенте США № 8642813 (выдан Qiao et al. и озаглавлен «Reductive Biomass Liquefaction»); публикации заявки на патент США № 2012/0198760 (выдана Blommel et al. и озглавлена «Methods and Systems for Making Distillate Fuels from Biomass»); и в публикации заявки на патент США № 2013/0263498 (выдана Kania et al. и озаглавлена «Production of Distillate Fuels from Biomass-Derived Polyoxygenates»); и в публикации заявки на патент США № 2013/0036660 (выдана Woods et al. и озаглавлена «Production of Chemicals and Fuels from Biomass»), каждая из которых включена в данный документ посредством ссылки. In one embodiment of the invention, the blending component is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel obtained from the conversion of a feedstock derived from biomass containing one or more carbohydrates such as starch, monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, sugars and sugar alcohols or lignin derivatives , hemicellulose and cellulose, using biorforming methods. As used herein, the term "bioriforming" refers to, without limitation, processes for the catalytic conversion of biomass derived oxygenated hydrocarbons to low molecular weight hydrocarbons and oxygenates using aqueous phase reforming, hydrogenation, hydrogenolysis, hydrodeoxygenation and / or other conversion processes, including the use of heterogeneous catalysts. Examples of various biorforming methods include those described in US Patent Nos. 8053615, 8017818, and 7977517 (all issued to Cortright, Blommel and entitled “Synthesis of Liquid Fuels and Chemicals from Oxygenated Hydrocarbons”); US patent No. 8642813 (issued by Qiao et al. and entitled "Reductive Biomass Liquefaction"); US Patent Application Publication No. 2012/0198760 (issued by Blommel et al. and entitled "Methods and Systems for Making Distillate Fuels from Biomass"); and US Patent Application Publication No. 2013/0263498 (issued by Kania et al. and entitled “Production of Distillate Fuels from Biomass-Derived Polyoxygenates”); and US Patent Application Publication No. 2013/0036660 (issued to Woods et al. and entitled “Production of Chemicals and Fuels from Biomass”), each of which is incorporated herein by reference.

Как альтернативный вариант, компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, может быть получен при использовании природного газа или исходного сырья, полученного из синтез-газа, используемого в способе биориформинга. Например, некоторые алифатические спирты и другие смешанные кислородсодержащие углеводороды, полученные из природного газа или синтез-газа с использованием реакций типа Фишера-Тропша, можно применять в вышеописанных способах биориформинга и можно использовать в качестве исходного сырья для получения компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, по данному изобретению. Alternatively, the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component can be produced using natural gas or a feedstock derived from synthesis gas used in the biorforming process. For example, certain aliphatic alcohols and other mixed oxygenated hydrocarbons obtained from natural gas or synthesis gas using Fischer-Tropsch type reactions can be used in the above-described biorforming processes and can be used as a feedstock to produce a synthetic cycloparaffinic blending component. kerosene fuel, according to this invention.

В случае такого применения способ биориформинга используют для превращения кислородсодержащих углеводородов в промежуточную фракцию, содержащую смесь кислородсодержащих соединений, при этом полученную смесь кислородсодержащих соединений затем превращают в C₈₊ соединения, содержащие требуемый компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо. Примеры различных кислородсодержащих углеводородов включают в себя любой один или большее количество сахаров, таких как глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, лактоза, манноза или ксилоза, или сахарных спиртов, таких как арабит, эритрит, глицерин, изомальт, лактит, мальтит, маннит, сорбит, ксилит, арабит, этиленгликоль, и другие кислородсодержащие углеводороды. Дополнительные неограничивающие примеры кислородсодержащих углеводородов включают в себя различные спирты, кетоны, альдегиды, фураны, гидроксикарбоновые кислоты, карбоновые кислоты, двухатомные спирты и трехатомные спирты. In such an application, the biorforming process is used to convert oxygenated hydrocarbons into an intermediate fraction containing a mixture of oxygenates, the resulting mixture of oxygenates being then converted to C ₈₊ compounds containing the desired blending component, a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel. Examples of various oxygenated hydrocarbons include any one or more sugars, such as glucose, fructose, sucrose, maltose, lactose, mannose, or xylose, or sugar alcohols, such as arabitol, erythritol, glycerin, isomalt, lactitol, maltitol, mannitol, sorbitol, xylitol, arabitol, ethylene glycol, and other oxygenated hydrocarbons. Additional non-limiting examples of oxygenated hydrocarbons include various alcohols, ketones, aldehydes, furans, hydroxycarboxylic acids, carboxylic acids, dihydric alcohols, and trihydric alcohols.

Кислородсодержащие углеводороды реагируют в водном растворе с водородом с использованием катализатора дезоксигенирования для получения фракции, содержащей смесь кислородсодержащих соединений. Кислородсодержащие соединения, как правило, включают в себя, без ограничения, кислородсодержащие углеводороды, содержащие от 1 до 4 атомов кислорода (например, моно-, ди-, три- и тетраоксигенированные углеводороды). Углеводороды, содержащие один атом кислорода, как правило, включают в себя спирты, кетоны, альдегиды, циклические простые эфиры, фураны и пираны, тогда как углеводороды, содержащие два атома кислорода, как правило, включают в себя двухатомные спирты, гидроксикетоны, лактоны, фурфуриловые спирты, пираниловые спирты и карбоновые кислоты. Oxygenated hydrocarbons are reacted in aqueous solution with hydrogen using a deoxygenation catalyst to obtain a fraction containing a mixture of oxygenated compounds. Oxygen-containing compounds typically include, but are not limited to, oxygen-containing hydrocarbons containing from 1 to 4 oxygen atoms (eg, mono-, di-, tri-, and tetraoxygenated hydrocarbons). Hydrocarbons containing one oxygen atom typically include alcohols, ketones, aldehydes, cyclic ethers, furans, and pyrans, while hydrocarbons containing two oxygen atoms typically include dihydric alcohols, hydroxyketones, lactones, furfuryl alcohols, pyranyl alcohols and carboxylic acids.

Катализатор дезоксигенирования представляет собой гетерогенный катализатор, содержащий одно или большее количество активных веществ, способных катализировать реакцию между водородом и кислородсодержащими углеводородами для удаления одного или большего количества атомов кислорода из кислородсодержащего углеводорода с получением кислородсодержащих соединений, описанных выше. Активные вещества могут включать в себя, без ограничения, Cu, Re, Fe, Ru, Ir, Co, Rh, Pt, Pd, Ni, W, Os, Mo, Ag, Au, их сплавы и комбинации, присоединенные к носителю. Катализатор дезоксигенирования может содержать эти элементы отдельно или в комбинации с одним или большим количеством из Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Y, La, Sc, Zn, Cd, Ag, Au, Sn, Ge, P, Al, Ga, In, Tl, Ce и их комбинаций. Носитель может представлять собой любой из ряда носителей, в том числе носитель, содержащий углерод, диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид циркония, диоксид титана, вольфрам, оксид ванадия, оксид хрома, цеолиты, гетерополикислоты, кизельгур, гидроксиапатиты и их смеси. Катализатор дезоксигенирования также может включать в себя носитель с кислотными группами, модифицированный или сконструированный так, чтобы обеспечить необходимую функциональность. Гетерополикислоты представляют собой класс твердофазных кислот, примерами которых являются такие молекулы, как H_3+xPMo_12-xV_xO₄₀, H₄SiW₁₂O₄₀, H₃PW₁₂O₄₀ и H₆P2W₁₈O₆₂, которые имеют строго определенную локальную структуру, наиболее распространенная из которых представляет собой структуру Кеггина на основе вольфрама. A deoxygenation catalyst is a heterogeneous catalyst containing one or more active substances capable of catalyzing the reaction between hydrogen and oxygen-containing hydrocarbons to remove one or more oxygen atoms from the oxygen-containing hydrocarbon to produce the oxygen-containing compounds described above. Active substances can include, without limitation, Cu, Re, Fe, Ru, Ir, Co, Rh, Pt, Pd, Ni, W, Os, Mo, Ag, Au, their alloys and combinations attached to the carrier. The deoxygenation catalyst may contain these elements alone or in combination with one or more of Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Y, La, Sc, Zn, Cd, Ag, Au, Sn, Ge, P, Al, Ga, In, Tl, Ce and their combinations. The carrier can be any of a number of carriers, including a carrier containing carbon, silicon dioxide, alumina, zirconium dioxide, titanium dioxide, tungsten, vanadium oxide, chromium oxide, zeolites, heteropolyacids, diatomaceous earth, hydroxyapatites, and mixtures thereof. The deoxygenation catalyst can also include an acidic support modified or engineered to provide the desired functionality. Heteropolyacids are a class of solid phase acids, examples of which are molecules such as H _{3 + x} PMo _12-x V _x O ₄₀ , H ₄ SiW ₁₂ O ₄₀ , H ₃ PW ₁₂ O ₄₀ and H ₆ P2W ₁₈ O ₆₂ , which have a well-defined local structure, the most common of which is the Keggin structure based on tungsten.

Для получения кислородсодержащих соединений фракцию кислородсодержащих углеводородов объединяют с водой, чтобы получить водный раствор исходного продукта. Раствор исходного продукта затем приводят в контакт с водородом в присутствии катализатора дезоксигенирования при температуре и давлении дезоксигенирования и со среднечасовой объемной скоростью на единицу массы катализатора, эффективной для получения требуемых кислородсодержащих соединений. Для реакций, протекающих в конденсированной жидкой фазе, давление внутри реактора должно быть достаточным для поддержания реагентов в конденсированной жидкой фазе на входе в реактор. Для реакций, протекающих в жидкой фазе, температура реакции может составлять от около 80°C до 300°C, а давление при протекании реакции - от около 72 фунтов на кв. дюйм до 1300 фунтов на кв. дюйм. Для реакций в паровой фазе реакцию необходимо проводить при температуре, при которой давление пара кислородсодержащего углеводорода составляет по меньшей мере около 0,1 атм. (а предпочтительно значительно выше), и термодинамика реакции является предпочтительной. Эта температура будет изменяться в зависимости от конкретного используемого кислородсодержащего углеводородного соединения, но, как правило, она находится в интервале от около 100°C до 600°C для реакций в паровой фазе. To obtain oxygenated compounds, the oxygenated hydrocarbon fraction is combined with water to form an aqueous solution of the starting product. The feed solution is then contacted with hydrogen in the presence of a deoxygenation catalyst at the deoxygenation temperature and pressure and at an hourly space velocity per unit weight of the catalyst effective to produce the desired oxygenates. For reactions occurring in the condensed liquid phase, the pressure inside the reactor must be sufficient to maintain the reactants in the condensed liquid phase at the entrance to the reactor. For reactions taking place in the liquid phase, the reaction temperature can be from about 80 ° C to 300 ° C, and the pressure during the reaction is from about 72 psi. up to 1300 psi inch. For reactions in the vapor phase, the reaction must be carried out at a temperature at which the vapor pressure of the oxygen-containing hydrocarbon is at least about 0.1 ATM. (and preferably significantly higher), and the thermodynamics of the reaction is preferred. This temperature will vary depending on the particular oxygen-containing hydrocarbon compound used, but will generally range from about 100 ° C to 600 ° C for vapor phase reactions.

Затем получают компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, с использованием кислого катализатора конденсации и потока реагентов, который включает в себя поток смеси кислородсодержащих соединений, описанных выше, в качестве первого реагента, и второй реагент со средним соотношением кислорода к углероду, составляющим 0,2 или менее, в присутствии воды. Первый реагент (т. е. смесь кислородсодержащих соединений, полученная выше) может, как правило, быть описан формулой C_xH_yO_z, где x представляет от 2 до 12 атомов углерода, а z представляет от 1 до 12 атомов кислорода, и среднее соотношение кислорода к углероду составляет от 0,2 до 1,0. В совокупности среднее соотношение кислорода к углероду для первого реагента должно составлять от около 0,2 до 1,0, рассчитанное как общее количество атомов кислорода (z) в кислородсодержащих соединениях первого реагента, разделенное на общее количество атомов углерода в кислородсодержащих соединениях первого реагента. Как альтернативный вариант, первый реагент может характеризоваться средним содержанием кислорода на молекулу от около 1 до 4, рассчитанным как общее количество атомов кислорода (z) в кислородсодержащих соединениях первого реагента, разделенное на общее количество молекул кислородсодержащих соединений первого реагента. Общее количество атомов углерода на молекулу, атомов кислорода на молекулу и общее количество молекул первого реагента может быть измерено с помощью ряда общеизвестных методов, включающих в себя (1) определение состава с помощью газовой хроматографии (ГХ), высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и других методов, известных в данной области техники, и (2) определение общего содержания кислорода, углерода и воды с помощью элементного анализа. Кислород, присутствующий в воде, диоксиде углерода или монооксиде углерода, исключают из определения соотношения кислорода к углероду для реагента. A synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component is then prepared using an acidic condensation catalyst and a reactant stream that includes a mixture stream of oxygenates described above as a first reactant and a second reactant with an average oxygen to carbon ratio of 0.2 or less in the presence of water. The first reactant (i.e. the oxygenate mixture obtained above) can generally be described by the formula C _x H _y O _z , where x is 2 to 12 carbon atoms and z is 1 to 12 oxygen atoms, and the average oxygen to carbon ratio is 0.2 to 1.0. Taken together, the average oxygen to carbon ratio for the first reactant should be from about 0.2 to 1.0, calculated as the total number of oxygen atoms (z) in the oxygenates of the first reactant divided by the total number of carbon atoms in the oxygenates of the first reactant. Alternatively, the first reactant may have an average oxygen per molecule of about 1 to 4, calculated as the total number of oxygen atoms (z) in the oxygenates of the first reactant divided by the total number of oxygenate molecules of the first reactant. The total number of carbon atoms per molecule, oxygen atoms per molecule and the total number of molecules of the first reagent can be measured using a number of well-known methods, including (1) determination of the composition using gas chromatography (GC), high performance liquid chromatography (HPLC) and others. methods known in the art, and (2) determination of the total content of oxygen, carbon and water using elemental analysis. Oxygen present in water, carbon dioxide or carbon monoxide is excluded from determining the oxygen to carbon ratio for the reactant.

Второй реагент включает в себя один или большее количество углеводородов и/или кислородсодержащих углеводородов с общей формулой C_pH_rO_s, где p представляет от 2 до 7 атомов углерода, а s представляет от 0 до 1 атомов кислорода. Когда второй реагент получен из рециркуляционного потока, как описано ниже, указанный второй реагент может также содержать остаточное количество кислородсодержащих углеводородов, содержащих 2 атома кислорода. В совокупности среднее соотношение кислорода к углероду для второго реагента должно составлять менее 0,2, рассчитанное как общее количество атомов кислорода (s) в кислородсодержащих углеводородах второго реагента, разделенное на общее количество атомов углерода (p) в углеводородах и кислородсодержащих углеводородах второго реагента. Как альтернативный вариант, второй реагент может характеризоваться средним соотношением кислорода на молекулу менее 1,5, рассчитанным как общее количество атомов кислорода (s) в кислородсодержащих углеводородах второго реагента, разделенное на общее количество молекул углеводородов и кислородсодержащих углеводородов второго реагента. Второй реагент может также быть охарактеризован как имеющий среднюю точку кипения при нормальных условиях, составляющую менее 210°C, или менее 200°C, или менее 190°C. The second reactant includes one or more hydrocarbons and / or oxygenated hydrocarbons with the general formula C _p H _r O _s , where p is from 2 to 7 carbon atoms and s is from 0 to 1 oxygen atoms. When the second reactant is obtained from a recycle stream as described below, said second reactant may also contain a residual amount of oxygenated hydrocarbons containing 2 oxygen atoms. Taken together, the average oxygen to carbon ratio for the second reactant should be less than 0.2, calculated as the total number of oxygen atoms (s) in the oxygenated hydrocarbons of the second reactant divided by the total number of carbon atoms (p) in the hydrocarbons and oxygenated hydrocarbons of the second reactant. Alternatively, the second reactant may have an average oxygen per molecule ratio of less than 1.5, calculated as the total number of oxygen atoms (s) in the oxygenated hydrocarbons of the second reactant divided by the total number of hydrocarbon molecules and oxygenated hydrocarbons of the second reactant. The second reactant can also be characterized as having a normal boiling point of less than 210 ° C, or less than 200 ° C, or less than 190 ° C.

Второй реагент, как правило, будет включать в себя C_7- алканы, C_7- алкены, C_7- циклоалканы, C_7- циклоалкены, C_7- спирты, C_7- кетоны, C_7- арилы и их смеси. Примеры соединений, представляющих собой второй реагент, включают в себя, без ограничения, C_7- алканы и C_7- алкены, содержащие от 4 до 7 атомов углерода (C_4-7 алканы и C_4-7 алкены), такие как бутан, изобутан, бутен, изобутен, пентан, пентен, 2-метилбутан, гексан, гексен, 2-метилпентан, 3-метилпентан, 2,2-диметилбутан, 2,3-диметилбутан, циклогексан, гептан, гептен, метилциклогексан и их изомеры. C_7- арилы, как правило, будут состоять из ароматических углеводородов, содержащих 6 или 7 атомов углерода, в любой из незамещенной (фенил), монозамещенной или многозамещенной форм. C_7- циклоалканы и C_7- циклоалкены содержат 5, 6 или 7 атомов углерода и могут быть незамещенными, монозамещеными или многозамещенными. В случае монозамещенных и многозамещенных соединений замещенная группа может включать в себя C_1-2 алкилы с неразветвленной цепью, C₂ алкилены с неразветвленной цепью, C₂ алкины с неразветвленной цепью или их комбинации. Примеры желательных C_7- циклоалканов и C_7- циклоалкенов включают в себя, без ограничения, циклопентан, циклопентен, циклогексан, циклогексен, метилциклопентан, метилциклопентен, этилциклопентан, этилциклопентен и их изомеры.The second reagent will typically include C ₇ alkanes, C ₇ alkenes, C ₇ cycloalkanes, C ₇ cycloalkenes, C ₇ alcohols, C ₇ ketones, C ₇ aryls, and mixtures thereof. Examples of compounds constituting the second reagent include, without limitation, C ₇ alkanes and C ₇ alkenes having 4 to 7 carbon atoms (C _4-7 alkanes and C _4-7 alkenes) such as butane, isobutane, butene, isobutene, pentane, pentene, 2-methylbutane, hexane, hexene, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, cyclohexane, heptane, heptene, methylcyclohexane and their isomers. C ₇ aryls will generally be composed of aromatic hydrocarbons containing 6 or 7 carbon atoms, in any of the unsubstituted (phenyl), monosubstituted, or poly-substituted forms. C ₇ -cycloalkanes and C ₇ -cycloalkenes contain 5, 6 or 7 carbon atoms and can be unsubstituted, monosubstituted, or poly-substituted. In the case of monosubstituted and multi-substituted compounds, the substituted group may include straight chain C _1-2 alkyls, straight chain C ₂ alkylenes, straight chain C ₂ alkynes, or combinations thereof. Examples of desired C ₇ cycloalkanes and C ₇ cycloalkenes include, without limitation, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, cyclohexene, methylcyclopentane, methylcyclopentene, ethylcyclopentane, ethylcyclopentene, and isomers thereof.

Второй реагент может быть предоставлен из любого источника, но предпочтительно его получают из биомассы или сырья, полученного из биомассы. Например, хотя сырье, полученное из биомассы, является предпочтительным, подразумевается, что весь или часть второго реагента может быть получена из соединений на основе ископаемого топлива, такого как природный газ или нефть. Весь или часть второго реагента может быть также получена среди прочего с помощью любой одной или большего количества ферментативных технологий, технологий газификации, реакций Фишера-Тропша или технологий пиролиза. По меньшей мере часть второго реагента предпочтительно получена из потока продукта и используется повторно для объединения с первым реагентом, чтобы получить по меньшей мере часть потока реагентов.The second reagent can be provided from any source, but is preferably obtained from biomass or biomass-derived feedstock. For example, although biomass-derived feedstocks are preferred, it is contemplated that all or part of the second reactant can be derived from fossil fuel-based compounds such as natural gas or oil. All or part of the second reactant may also be obtained, inter alia, by any one or more enzymatic technologies, gasification technologies, Fischer-Tropsch reactions, or pyrolysis technologies. At least a portion of the second reactant is preferably derived from the product stream and reused to combine with the first reactant to produce at least a portion of the reactant stream.

Когда часть второго реагента получают из потока продукта после реакции конденсации, поток продукта разделяют на первую часть, содержащую соединения C₈₊, и вторую часть, содержащую соединения C_7-, которую возвращают и используют в качестве части второго реагента. Как альтернативный вариант, поток продукта можно вначале разделить на водную фракцию и органическую фракцию, при этом органическую фракцию затем разделяют на первую часть, содержащую соединения C₈₊, и вторую часть, содержащую соединения C_7-, которую возвращают и используют в качестве части второго реагента. Способы разделения жидких смесей на их составные части или фракции общеизвестны в данной области техники и часто включают в себя использование устройства для разделения, такого как, среди прочего, одна или большее количество дистилляционных колонн, фазовых разделителей, экстракционных колонн, очистительных устройств. When a portion of the second reactant is obtained from the product stream after the condensation reaction, the product stream is separated into a first portion containing C ₈₊ compounds and a second portion containing C _7- compounds, which is recycled and used as part of the second reactant. Alternatively, the product stream can first be separated into an aqueous fraction and an organic fraction, with the organic fraction then separating into a first portion containing C ₈₊ compounds and a second portion containing C _7- compounds, which is recycled and used as part of the second. reagent. Methods for separating liquid mixtures into their constituent parts or fractions are well known in the art and often involve the use of a separation device such as, inter alia, one or more distillation columns, phase separators, extraction columns, purifiers.

Реакцию конденсации осуществляют с использованием каталитических материалов, которые демонстрируют кислотную активность. Эти материалы можно усилить посредством добавления металла, чтобы обеспечить активацию молекулярного водорода для реакций гидрирования/дегидрирования. Кислотный катализатор конденсации может представлять собой или кислотный носитель, или кислотный гетерогенный катализатор, содержащий носитель и активный металл, такой как Pd, Pt, Cu, Co, Ru, Cr, Ni, Ag, их сплавы или их комбинации. Кислотный катализатор конденсации может включать в себя, без ограничения, алюмосиликаты, вольфрамированные алюмосиликаты, алюмосиликатофосфаты (SAPO), фосфаты алюминия (ALPO), аморфный алюмосиликат (ASA), кислый оксид алюминия, фосфатированный оксид алюминия, вольфрамированный оксид алюминия, диоксид циркония, вольфрамированный диоксид циркония, вольфрамированный диоксид кремния, вольфрамированный диоксид титана, вольфрамированные фосфаты, кислотно-модифицированные смолы, гетерополикислоты, вольфрамированные гетерополикислоты, диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид циркония, диоксид титана, вольфрам, оксид ниобия, цеолиты, их смеси и их комбинации. Кислотный катализатор конденсации может включать в себя вышеприведенное отдельно или в комбинации с модификатором или металлом, таким как Re, Cu, Fe, Ru, Ir, Co, Rh, Pt, Pd, Ni, W, Os, Mo, Ag, Au, их сплавы и их комбинации. The condensation reaction is carried out using catalytic materials that exhibit acidic activity. These materials can be enhanced by the addition of a metal to provide activation of molecular hydrogen for hydrogenation / dehydrogenation reactions. The acidic condensation catalyst can be either an acidic support or an acidic heterogeneous catalyst containing a support and an active metal such as Pd, Pt, Cu, Co, Ru, Cr, Ni, Ag, alloys thereof, or combinations thereof. The acidic condensation catalyst may include, without limitation, aluminosilicates, tungsten aluminosilicates, aluminosilicate phosphates (SAPO), aluminum phosphates (ALPO), amorphous aluminosilicate (ASA), acid alumina, phosphated alumina, tungsten alumina, zirconia dioxide, tungstened alumina zirconium, tungstened silicon dioxide, tungstened titanium dioxide, tungstened phosphates, acid-modified resins, heteropolyacids, tungstened heteropolyacids, silicon dioxide, alumina, zirconium dioxide, titanium dioxide, tungsten, niobium oxide, zeolites, their mixtures and mixtures thereof. The acidic condensation catalyst may include the above alone or in combination with a modifier or metal such as Re, Cu, Fe, Ru, Ir, Co, Rh, Pt, Pd, Ni, W, Os, Mo, Ag, Au, their alloys and their combinations.

Примеры пригодных кислотных катализаторов конденсации включают в себя бифункциональные цеолиты типа пентасил, такие как ZSM-5, ZSM-8 или ZSM-11. Цеолит со структурой типа ZSM-5 представляет собой особенно предпочтительный катализатор. Другие пригодные цеолитные катализаторы включают в себя ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 и ZSM-48. Цеолит ZSM-5 и его традиционное получение описано в патентах США № 3702886, Re. 29948 (ZSM-5 с высоким содержанием диоксида кремния), 4100262 и 4139600, все включены в данный документ посредством ссылки. Цеолит ZSM-11 и его традиционное получение описано в патенте США № 3709979, который также включен в данный документ посредством ссылки. Цеолит ZSM-12 и его традиционное получение описано в патенте США № 3832449, который включен в данный документ посредством ссылки. Цеолит ZSM-23 и его традиционное получение описано в патенте США № 4076842, который включен в данный документ посредством ссылки. Цеолит ZSM-35 и его традиционное получение описано в патенте США № 4016245, который включен в данный документ посредством ссылки. Другой способ получения цеолита ZSM-35 описан в патенте США № 4107195, описание которого включено в данный документ посредством ссылки. Цеолит ZSM-48 и его традиционное получение изложено в патенте США № 4375573, который включен в данный документ посредством ссылки. Другие примеры цеолитных катализаторов описаны в патенте США № 5019663 и патенте США № 7022888, которые также включены в данный документ посредством ссылки. Examples of suitable acidic condensation catalysts include bifunctional pentasil-type zeolites such as ZSM-5, ZSM-8, or ZSM-11. Zeolite with a structure of the ZSM-5 type is a particularly preferred catalyst. Other suitable zeolite catalysts include ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, and ZSM-48. Zeolite ZSM-5 and its conventional preparation are described in US Pat. Nos. 3,702,886, Re. 29948 (high silica ZSM-5), 4100262 and 4139600 are all incorporated herein by reference. Zeolite ZSM-11 and its traditional preparation are described in US patent No. 3709979, which is also incorporated herein by reference. Zeolite ZSM-12 and its conventional preparation are described in US Pat. No. 3,832,449, which is incorporated herein by reference. Zeolite ZSM-23 and its conventional preparation are described in US Pat. No. 4,076,842, which is incorporated herein by reference. Zeolite ZSM-35 and its conventional preparation are described in US Pat. No. 4,016,245, which is incorporated herein by reference. Another method for preparing zeolite ZSM-35 is described in US Pat. No. 4,107,195, the disclosure of which is incorporated herein by reference. Zeolite ZSM-48 and its conventional preparation are set forth in US Pat. No. 4,375,573, which is incorporated herein by reference. Other examples of zeolite catalysts are described in US Pat. No. 5,019,663 and US Pat. No. 7,022,888, which are also incorporated herein by reference.

Конкретные полученные соединения C₈₊ будут зависеть от различных факторов, в том числе, без ограничения, состава потока реагентов, типа кислородсодержащих соединений в первом реагенте, углеводородов и кислородсодержащих углеводородов во втором реагенте, концентрации воды, температуры конденсации, давления конденсации, реакционной способности катализатора и скорости потока реагентов, поскольку она влияет на объемную скорость (масса/объем реагента на единицу катализатора на единицу времени), среднечасовую объемную скорость на единицу объема катализатора (GHSV) и среднечасовую объемную скорость на единицу массы катализатора (WHSV). Температура и давление при конденсации могут быть выбраны так, чтобы более целесообразно производить требуемые продукты в паровой фазе или в смешанной фазе, содержащей как жидкую, так и паровую фазу. В целом, реакцию конденсации необходимо проводить при температуре и давлении, при которых термодинамика реакций является предпочтительной. В целом, температура конденсации должна составлять от 100°C до 400°C, а давление реакции - от 72 фунтов на кв. дюйм до 2000 фунтов на кв. дюйм. The particular C ₈₊ compounds obtained will depend on various factors, including, but not limited to, the composition of the reactant stream, the type of oxygenates in the first reactant, hydrocarbons and oxygenates in the second reactant, water concentration, condensation temperature, condensation pressure, catalyst reactivity and the flow rate of the reactants, as it affects the space velocity (weight / volume of the reactant per unit of catalyst per unit of time), the hourly space velocity per unit volume of the catalyst (GHSV) and the hourly space velocity per unit of weight of the catalyst (WHSV). The condensation temperature and pressure can be selected so as to more expediently produce the desired products in the vapor phase or in a mixed phase containing both liquid and vapor phases. In general, the condensation reaction should be carried out at a temperature and pressure at which the thermodynamics of the reactions are preferred. In general, the condensing temperature should be between 100 ° C and 400 ° C and the reaction pressure should be between 72 psi. to 2000 psi inch.

Вышеприведенные реакции конденсации приводят к получению C₈₊ алканов, C₈₊ алкенов, C₈₊ циклоалканов, C₈₊ циклоалкенов, C₈₊ арилов, конденсированных арилов, C₈₊ спиртов, C₈₊ кетонов, кислородсодержащих C₈₊ арилов, кислородсодержащих конденсированных арилов и их смесей. C₈₊ алканы и C₈₊ алкены содержат 8 или более атомов углерода и могут быть разветвленными или неразветвленными алканами или алкенами. C₈₊ алканы и C₈₊ алкены также могут включать в себя фракции, содержащие C₈, C₉, C₁₀, C₁₁, C₁₂, C₁₃, C₁₄ соединения (C_8-14 фракцию) или C₁₂, C₁₃, C₁₄, C₁₅, C₁₆, C₁₇, C₁₈, C₁₉, C₂₀, C₂₁, C₂₂, C₂₃, C₂₄ соединения (C_12-24 фракцию) и соединения, содержащие более 25 атомов углерода (C₂₅₊ фракцию), при этом C_8-14 фракция относится к компоненту для смешивания, представляющему собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, C_12-24 фракция относится к дизельному топливу, и C₂₅₊ фракция относится к тяжелому дизельному топливу и другим применениям в промышленности. Примеры различных C₈₊ алканов и C₈₊ алкенов включают в себя, без ограничения, октан, октен, 2,2,4,-триметилпентан, 2,3-диметилгексан, 2,3,4-триметилпентан, 2,3-диметилпентан, нонан, нонен, декан, децен, ундекан, ундецен, додекан, додецен, тридекан, тридецен, тетрадекан, тетрадецен, пентадекан, пентадецен, гексадекан, гексадекан, гептилдекан, гептилдецен, октилдекан, октилдецен, нонилдекан, нонилдецен, эйкозан, эйкозен, унэйкозан, унэйкозен, доэйкозан, доэйкозен, триэйкозан, триэйкозен, тетраэйкозан, тетраэйкозен и их изомеры. The above condensation reactions lead to the production of C ₈₊ alkanes, C ₈₊ alkenes, C ₈₊ cycloalkanes, C ₈₊ cycloalkenes, C ₈₊ aryls, condensed aryls, C ₈₊ alcohols, C ₈₊ ketones, oxygen-containing C ₈₊ aryls, oxygenated condensed aryls and mixtures thereof. C ₈₊ alkanes and C ₈₊ alkenes contain 8 or more carbon atoms and can be branched or unbranched alkanes or alkenes. C ₈₊ alkanes and C ₈₊ alkenes can also include fractions containing C ₈ , C ₉ , C ₁₀ , C ₁₁ , C ₁₂ , C ₁₃ , C ₁₄ compounds (C _8-14 fraction) or C ₁₂ , C ₁₃ , C ₁₄ , C ₁₅ , C ₁₆ , C ₁₇ , C ₁₈ , C ₁₉ , C ₂₀ , C ₂₁ , C ₂₂ , C ₂₃ , C ₂₄ compounds (C _12-24 fraction) and compounds containing more than 25 carbon atoms (C _{25+ cut} ), with C _8-14 cut referring to synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component, C _12-24 cut referring to diesel fuel, and C _{25+ cut} referring to heavy diesel fuel and other applications in industry. Examples of various C ₈₊ alkanes and C ₈₊ alkenes include, but are not limited to, octane, octene, 2,2,4, -trimethylpentane, 2,3-dimethylhexane, 2,3,4-trimethylpentane, 2,3-dimethylpentane , nonane, nonene, decane, decene, undecane, undecene, dodecane, dodecene, tridecane, tridecene, tetradecane, tetradecene, pentadecane, pentadecene, hexadecane, hexadecane, heptyldecane, heptyldecene, octydecane, nylddecane , uneicozen, doeicosan, doeicosen, trieicosan, trieicosen, tetraeicosan, tetraeicosan and their isomers.

C₈₊ циклоалканы и C₈₊ циклоалкены содержат 8 или более атомов углерода и могут быть незамещенными, монозамещенными или многозамещенными. В случае монозамещенных и многозамещенных соединений замещенная группа может включать в себя разветвленный C₃₊ алкил, неразветвленный C₁₊ алкил, разветвленный C₃₊ алкилен, неразветвленный C₂₊ алкилен, неразветвленный C₂₊ алкин, фенил или их комбинацию. В одном варианте реализации изобретения по меньшей мере одна из замещенных групп включает в себя разветвленный C₃₊ алкил, неразветвленный C₁₊ алкил, разветвленный C₃₊ алкилен, неразветвленный C₂₊ алкилен, неразветвленный C₂₊ алкин, фенил или их комбинацию. Примеры желательных C₈₊ циклоалканов и C₈₊ циклоалкенов включают в себя, без ограничения, этилциклопентан, этилциклопентен, этилциклогексан, этилциклогексен и их изомеры.C ₈₊ cycloalkanes and C ₈₊ cycloalkenes contain 8 or more carbon atoms and may be unsubstituted, monosubstituted, or poly-substituted. In the case of monosubstituted and poly-substituted compounds, the substituted group may include branched C ₃₊ alkyl, unbranched C ₁₊ alkyl, branched C ₃₊ alkylene, unbranched C ₂₊ alkylene, unbranched C ₂₊ alkyne, phenyl, or a combination thereof. In one embodiment, at least one of the substituted groups includes branched C ₃₊ alkyl, unbranched C ₁₊ alkyl, branched C ₃₊ alkylene, unbranched C ₂₊ alkylene, unbranched C ₂₊ alkyne, phenyl, or a combination thereof. Examples of desired C ₈₊ cycloalkanes and C ₈₊ cycloalkenes include, but are not limited to, ethylcyclopentane, ethylcyclopentene, ethylcyclohexane, ethylcyclohexene, and isomers thereof.

Полученные C₈₊ соединения также могут содержать большие количества алкенов, спиртов и/или кетонов, которые могут быть нежелательными при некоторых способах применения топлива или приводить к коксованию, или образованию отложений в двигателях внутреннего сгорания, или к другим нежелательным продуктам сгорания. В таком случае C₈₊ соединения можно подвергать стадии конечной очистки. Стадия конечной очистки, как правило, будет включать в себя реакцию гидрообработки, при которой удаляется часть оставшихся двойных связей углерод-углерод, карбонильных, гидроксильных, кислотных, сложных эфирных и простых эфирных групп. The resulting C ₈₊ compounds can also contain large amounts of alkenes, alcohols and / or ketones, which can be undesirable in some fuel applications or lead to coking or deposits in internal combustion engines or other undesirable combustion products. In such a case, the C ₈₊ compound can be subjected to a final purification step. The final purification step will typically include a hydroprocessing reaction that removes some of the remaining carbon-carbon double bonds, carbonyl, hydroxyl, acidic, ester and ether groups.

Средние вышеуказанные фракции (C₈-C₁₈) можно отделить для применения в качестве компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, тогда как фракцию C₁₂-C₂₄ можно отделить для дизельного топлива, а более тяжелую фракцию (C₂₅₊) отделить для применения в качестве тяжелого дизельного топлива или подвергнуть крекингу для получения дополнительного количества бензиновой и/или дизельной фракций. Фракцию C₁₂-C₁₈ также можно отделять для применения в качестве ракетного топлива. Способы разделения хорошо известны в данной области техники и, как правило, включают в себя одну или большее количество дистилляционных колонн, сконструированных для облегчения выделения желаемых соединений из потока продуктов. Перегонку, как правило, проводят при температуре, давлении, коэффициенте обратного потока и на оборудовании такой конструкции, чтобы извлечь часть C₈₊ соединений, которые соответствуют точке кипения, характеризующей компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, как описано выше. The middle cuts above (C ₈ -C ₁₈ ) can be separated for use as a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component, while the C ₁₂ -C ₂₄ cut can be separated for diesel fuel and the heavier cut (C ₂₅₊ ) separate for use as heavy diesel fuel or cracked to obtain additional gasoline and / or diesel fractions. The C ₁₂ -C ₁₈ fraction can also be separated for use as propellant. Separation processes are well known in the art and typically include one or more distillation columns designed to facilitate the separation of desired compounds from the product stream. The distillation is typically carried out at temperature, pressure, reflux ratio and equipment designed to recover a portion of the C ₈₊ compounds that correspond to the boiling point characterizing the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component, as described above.

Дополнительный компонент для смешивания, представляющий собой топливо для двигателейAdditional blending component for engine fuel

Дополнительный компонент для смешивания, представляющий собой топливо для двигателей, может представлять собой любой топливный компонент для смешивания, который можно рассматривать как базовое керосиновое топливо, как описано выше. Дополнительный компонент для смешивания, представляющий собой топливо для двигателей, может также представлять собой лигроин, как правило, используемый для смешивания при производстве топлива Jet B.The additional engine fuel blending component can be any blending fuel component that can be considered a base kerosene fuel as described above. An additional engine fuel blending component can also be naphtha, typically used for blending in the manufacture of Jet B fuel.

Другие компоненты Other components

Композиция топлива необязательно может дополнительно содержать присадки к топливу, известные специалисту в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения присадку к топливу можно использовать в количестве от около 0,00005% по массе до около 0,20% по объему в пересчете на общую массу или объем композиции топлива. Присадка к топливу может представлять собой любую присадку к топливу, одобренную для применения в топливе для реактивных двигателей или топливе для ракетных двигателей, известную специалистам в данной области техники. В дополнительных вариантах реализации изобретения присадка к топливу может представлять собой антиоксиданты, добавки, улучшающие термическую стабильность, добавки, улучшающие смазывающую способность, противообледенительные присадки к топливу, деактиваторы металлов, антистатические присадки, другие добавки, одобренные в авиации, и их комбинации.The fuel composition may optionally further contain fuel additives known to those skilled in the art. In some embodiments, the fuel additive can be used in an amount of from about 0.00005% by weight to about 0.20% by volume, based on the total weight or volume of the fuel composition. The fuel additive can be any fuel additive that is approved for use in jet fuel or rocket fuel known to those of skill in the art. In further embodiments, the fuel additive can be antioxidants, thermal stability additives, lubricity additives, fuel deicing additives, metal deactivators, antistatic additives, other aviation approved additives, and combinations thereof.

Количество присадки к топливу в композиции топлива, описанной в данном документе, может составлять от около 0,00005% по массе до менее чем около 0,20% по объему в пересчете на общее количество композиции топлива. В некоторых вариантах реализации изобретения количество приводят в % мас. в пересчете на общую массу композиции топлива. В других вариантах реализации изобретения количество приводят в % об. в пересчете на общий объем композиции топлива. В других вариантах реализации изобретения количество приводят в единицах массы на объем композиции топлива. Количество обычно находится в пределах, установленных или рекомендуемых в соответствующих технических условиях на топливо.The amount of fuel additive in the fuel composition described herein can range from about 0.00005% by weight to less than about 0.20% by volume, based on the total amount of the fuel composition. In some embodiments, the amount is given in% wt. in terms of the total weight of the fuel composition. In other embodiments, the amount is given in% vol. in terms of the total volume of the fuel composition. In other embodiments, the amount is given in terms of weight per volume of the fuel composition. The amount is usually within the limits established or recommended in the relevant fuel specification.

Иллюстративные примеры присадок к топливу описаны более подробно ниже. Одним примером являются добавки, улучшающие смазывающую способность. Их вначале использовали в авиационных топливах в качестве ингибиторов коррозии для защиты черных металлов в системах транспортировки, хранения и перегрузки топлива, таких как трубопроводы и резервуары для хранения топлива, от коррозии. Было установлено, что они также придают дополнительную смазывающую способность, уменьшая изнашивание компонентов топливной системы авиационного двигателя, как, например, шестеренчатых насосов и шлицевых соединений, когда тонкие слои топлива разделяют движущиеся металлические компоненты. В настоящее время эти присадки используются только для улучшения смазывающей способности. Добавка, улучшающая смазывающую способность, может присутствовать в композиции топлива в концентрации до около 23 мг/л в пересчете на общий объем композиции топлива и в соответствии с нормами технических условий на топливо для реактивных двигателей. Illustrative examples of fuel additives are described in more detail below. One example is lubricity additives. They were originally used in aviation fuels as corrosion inhibitors to protect ferrous metals in fuel transportation, storage and handling systems such as pipelines and fuel storage tanks from corrosion. They have also been found to impart additional lubricity by reducing wear on aircraft engine fuel system components such as gear pumps and spline joints where thin layers of fuel separate moving metal components. Currently, these additives are only used to improve lubricity. The lubricity improver can be present in the fuel composition at a concentration of up to about 23 mg / L, based on the total volume of the fuel composition and in accordance with the jet fuel specification.

Также в данном изобретении можно использовать антиоксиданты. Антиоксиданты предотвращают образование отложений смолы на компонентах топливной системы, вызванных окислением топлива при хранении, и/или ингибируют образование пероксидных соединений для некоторых композиций топлива. Антиоксидант может присутствовать в композиции топлива в концентрации до около 24 мг/л в пересчете на общий объем композиции топлива.Antioxidants can also be used in this invention. Antioxidants prevent the formation of gum deposits on fuel system components caused by oxidation of the fuel during storage and / or inhibit the formation of peroxide compounds for some fuel compositions. The antioxidant can be present in the fuel composition at a concentration of up to about 24 mg / L based on the total volume of the fuel composition.

Антистатические присадки уменьшают действие статического электричества, образующего при движении топлива через системы перекачки топлива с высокой скоростью потока. Антистатическая присадка может присутствовать в композиции топлива в концентрации до около 5 мг/л в пересчете на общий объем композиции топлива. Antistatic additives reduce the effects of static electricity generated when fuel flows through fuel transfer systems at high flow rates. The antistatic agent can be present in the fuel composition at a concentration of up to about 5 mg / L based on the total volume of the fuel composition.

Противообледенительные присадки к топливу (также называемые противоводокристаллизационными добавками) снижают точку замерзания воды, кристаллизующейся из топлива для реактивных двигателей вследствие охлаждения на больших высотах, и предотвращают образование кристаллов льда, которые могут ограничивать поток топлива к двигателю. Некоторые противообледенительные присадки к топливу могут также действовать в качестве биоцида. Противообледенительная присадка к топливу может преднамеренно присутствовать в композиции топлива в концентрации до около 0,02 до около 0,2% об. в пересчете на общий объем композиции топлива.Fuel deicing additives (also called anti-water crystals) reduce the freezing point of water that crystallizes from jet fuel due to cooling at high altitudes and prevents ice crystals from forming that can restrict fuel flow to the engine. Some fuel de-icing additives can also act as a biocide. The fuel deicing additive can be intentionally present in the fuel composition at a concentration of up to about 0.02 to about 0.2 vol%. in terms of the total volume of the fuel composition.

Деактиваторы металлов подавляют каталитическое действие на окисление топлива, которым обладают некоторые металлы, особенно медь. Деактиватор металлов может присутствовать в композиции топлива в концентрации до около 5,7 мг/л активного вещества в пересчете на общий объем композиции топлива. Metal deactivators inhibit the catalytic effect of some metals, especially copper, on fuel oxidation. The metal deactivator can be present in the fuel composition at a concentration of up to about 5.7 mg / L active, based on the total volume of the fuel composition.

Добавки, улучшающие термическую стабильность, используются для предотвращения образования отложений в областях высоких температур топливных систем летательных аппаратов. Добавка, улучшающая термическую стабильность, может присутствовать в композиции топлива в концентрации до около 256 мг/л в пересчете на общий объем композиции топлива. Thermal stability additives are used to prevent deposit formation in high temperature areas of aircraft fuel systems. The thermal stability improver can be present in the fuel composition at a concentration of up to about 256 mg / L based on the total volume of the fuel composition.

Смешивание и применениеMixing and application

В некоторых вариантах реализации изобретения величина энергии единичного объема топлива для реактивных двигателей может быть увеличена с минимальным увеличением содержания ароматических соединений в топливе. Под термином минимальное увеличение содержания ароматических соединений, как правило, понимают увеличение содержания ароматических соединений на менее 2% об., предпочтительно менее 1,5% об., или предпочтительно без увеличения в рамках точности измерения содержания ароматических соединений, или предпочтительно даже уменьшение в пересчете на топливо для реактивных двигателей. Более высокая величина энергии единичного объема обычно связана с более высоким содержанием ароматических соединений. Таким образом, неожиданным является увеличение величины энергии единичного объема топлива без увеличения содержания в нем ароматических соединений.In some embodiments, the amount of energy per unit volume of jet fuel can be increased with minimal increases in aromatics in the fuel. The term minimum increase in aromatic content is generally understood to mean an increase in aromatic content of less than 2% by volume, preferably less than 1.5% by volume, or preferably without an increase within the measurement accuracy of the aromatic content, or preferably even a decrease in terms of for jet fuel. Higher energy per unit volume is usually associated with higher aromatics. Thus, it is unexpected to increase the energy value of a unit volume of fuel without increasing the content of aromatics.

Некоторое количество базового керосинового топлива, как описано выше (которое отличается от или за исключением компонента для смешивания, представляющего собой циклопарафиновое керосиновое топливо) можно смешать с некоторым количеством компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в количестве, эффективном или достаточном для увеличения величины энергии единичного объема конечного смешанного топлива по сравнению с базовым керосиновым топливом, предпочтительно для увеличения величины энергии единичного объема по меньшей мере на 0,1%, что рассчитано из полезной теплоты сгорания, оцененной в соответствии с ASTM D3338 и умноженной на плотность.An amount of the base kerosene fuel as described above (which is different from or excluding the cycloparaffinic kerosene blending component) can be mixed with an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene blending component in an amount effective or sufficient to increase unit volume energy values of the final blended fuel compared to the base kerosene fuel, preferably to increase the unit volume energy value by at least 0.1%, which is calculated from net calorific value estimated in accordance with ASTM D3338 and multiplied by density.

В некоторых вариантах реализации изобретения максимальная высота некоптящего пламени смешанного топлива может быть также увеличена по сравнению с базовым керосиновым топливом. In some embodiments of the invention, the maximum non-smoking flame height of the blended fuel can also be increased over the base kerosene fuel.

Необязательно смешанное топливо можно смешивать с дополнительным компонентом для смешивания, представляющим собой топливо для двигателей, для получения топлива для двигателей на основе керосина. Optionally, the blended fuel may be mixed with an additional engine fuel blending component to produce kerosene-based engine fuels.

Топливо для двигателей можно смешивать на нефтеперерабатывающих заводах или конечных выгрузочных станциях, в резервуарах или на месте применения, а также в любом другом месте, которое может обладать функциональными возможностями для смешивания. Различные способы и оборудование, необходимое для таких процессов смешивания, общеизвестны в данной области техники и могут применяться по необходимости в зависимости от конкретного необходимого топлива для двигателей.Engine fuels can be blended in refineries or terminal discharge stations, in tanks or onsite, or anywhere else that may have blending functionality. The various methods and equipment required for such mixing processes are well known in the art and may be employed as needed depending on the particular engine fuel required.

Количество компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, может целесообразно составлять от 1 до 97% об., предпочтительно от 3 до 97% об., предпочтительно от 5 до 97% об., более предпочтительно от 10 до 97% об., более предпочтительно от 15 до 97% об. при условии, что указанного количества достаточно для увеличения величины энергии единичного объема по меньшей мере на 0,1%. Количество может изменяться в зависимости от базового керосинового топлива, и/или желаемых технических условий, в соответствии с которыми необходимо повысить качество, и/или желаемого увеличения величины энергии единичного объема. Количество компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в смеси предпочтительно составляет по меньшей мере 1% об., предпочтительно по меньшей мере 3% об., более предпочтительно по меньшей мере 5% об., более предпочтительно по меньшей мере 10% об., более предпочтительно по меньшей мере 15% об., в пересчете на смешанное топливо. Количество компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, будет изменяться в зависимости от используемого базового керосинового топлива.The amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component may suitably be 1 to 97 vol%, preferably 3 to 97 vol%, preferably 5 to 97 vol%, more preferably 10 to 97 vol%. , more preferably from 15 to 97% vol. provided that the specified amount is sufficient to increase the energy value of a unit volume by at least 0.1%. The amount can vary depending on the base kerosene fuel, and / or the desired specifications, in accordance with which it is necessary to improve the quality, and / or the desired increase in the amount of energy per unit volume. The amount of synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component in the mixture is preferably at least 1% by volume, preferably at least 3% by volume, more preferably at least 5% by volume, more preferably at least 10% vol., more preferably at least 15% vol., based on the mixed fuel. The amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component will vary depending on the base kerosene fuel used.

Качество базового керосинового топлива можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям для Jet A-1 или техническим условиям для JP-8 (например, когда базовое керосиновое топливо имеет точку замерзания выше -47°C) путем смешивания с компонентом для смешивания, представляющим собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в количестве, эффективном или достаточном для снижения точки замерзания смешанного топлива до -47°C или ниже. Например, таким образом можно повысить качество топлива для реактивных двигателей Jet A или F-24, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet A-1 или JP-8.Base kerosene fuel can be upgraded to meet Jet A-1 specifications or JP-8 specifications (for example, when the base kerosene fuel has a freezing point above -47 ° C) by mixing with a synthetic blending component. cycloparaffinic kerosene fuel, in an amount effective or sufficient to reduce the freezing point of the mixed fuel to -47 ° C or below. For example, this can improve the quality of Jet A or F-24 jet fuel to meet Jet A-1 or JP-8 specifications.

В некоторых вариантах реализации изобретения качество базового керосинового топлива можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям на AN-8 (например, когда базовое керосиновое топливо имеет точку замерзания выше -58°C) путем смешивания с компонентом для смешивания, представляющим собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в количестве, эффективном или достаточном для снижения точки замерзания смешанного топлива до -58°C или ниже. Например, качество любого топлива для реактивных двигателей из Jet A, F-24, Jet A-1, JP-8 или JP-5 можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям для Jet AN-8.In some embodiments of the invention, the quality of the base kerosene fuel can be improved to meet AN-8 specifications (for example, when the base kerosene fuel has a freezing point above -58 ° C) by mixing with a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component , in an amount effective or sufficient to lower the freezing point of the mixed fuel to -58 ° C or below. For example, any jet fuel from Jet A, F-24, Jet A-1, JP-8, or JP-5 can be upgraded to meet Jet AN-8 specifications.

В некоторых вариантах реализации изобретения качество базового керосинового топлива можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet A (например, когда базовое керосиновое топливо имеет точку замерзания выше -40°C) путем смешивания синтетического циклопарафинового керосинового топлива, в количестве, эффективном или достаточном для снижения точки замерзания смешанного топлива до -40°C или ниже. Например, качество потоков на нефтеперерабатывающих заводах, потоков синтетического топлива и их смесей, которые имеют точку замерзания выше -40°C и/или имеют плотность по меньшей мере 760 кг/м³, можно повысить, чтобы они соответствовали техническим условиям на Jet A.In some embodiments of the invention, the quality of the base kerosene fuel can be improved to meet Jet A specifications (for example, when the base kerosene fuel has a freezing point above -40 ° C) by mixing synthetic cycloparaffinic kerosene fuel, in an amount effective or sufficient for lowering the freezing point of the mixed fuel to -40 ° C or below. For example, the quality of refinery streams, synthetic fuels and mixtures thereof that have a freezing point above -40 ° C and / or have a density of at least 760 kg / m³, can be upgraded to meet Jet A specifications.

В некоторых вариантах реализации изобретения качество керосинового топлива можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet A-1 или техническим условиям на JP-8, путем: In some embodiments of the invention, the quality of the kerosene fuel can be improved to meet the Jet A-1 specification or JP-8 specification by:

a. обеспечения некоторого количества базового керосинового топлива с точкой кипения в интервале от 130°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки 38°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей по меньшей мере 775 кг/м³, и точкой замерзания выше -47°C; a. providing some base kerosene fuel with a boiling point in the range of 130 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of 38 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C of at least 775 kg / m ³ , and a freezing point above -47 ° C;

b. обеспечения некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше; иb. providing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above; and

c. смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, с базовым керосиновым топливом в количестве, достаточном для снижения точки замерзания смешанного топлива до -47°C или ниже.c. mixing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel mixing component with the base kerosene fuel in an amount sufficient to lower the freezing point of the mixed fuel to -47 ° C or lower.

В некоторых вариантах реализации изобретения качество керосинового топлива можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям на AN-8, путем: In some embodiments of the invention, the quality of the kerosene fuel can be improved to meet AN-8 specifications by:

a. обеспечения некоторого количества базового керосинового топлива с точкой кипения в интервале от 130°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки 38°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей по меньшей мере 775 кг/м³, и точкой замерзания выше -58°C; a. providing some base kerosene fuel with a boiling point in the range of 130 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of 38 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C of at least 775 kg / m ³ , and a freezing point above -58 ° C;

b. обеспечения некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше; иb. providing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above; and

c. смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, с базовым керосиновым топливом в количестве, достаточном для снижения точки замерзания смешанного топлива до -58°C или ниже.c. mixing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel mixing component with the base kerosene fuel in an amount sufficient to lower the freezing point of the mixed fuel to -58 ° C or below.

В некоторых вариантах реализации изобретения качество керосинового топлива можно повысить, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet A, путем: In some embodiments of the invention, the quality of the kerosene fuel can be improved to meet Jet A specifications by:

a. обеспечения некоторого количества базового керосинового топлива с точкой кипения в интервале от 130°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки 38°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей по меньшей мере 760 кг/м³, и точкой замерзания выше -40°C; a. providing some base kerosene fuel with a boiling point in the range of 130 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of 38 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C of at least 760 kg / m ³ , and a freezing point above -40 ° C;

b. обеспечения некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше; иb. providing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above; and

c. смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, с базовым керосиновым топливом в количестве, достаточном для снижения точки замерзания смешанного топлива до -40°C или ниже.c. mixing an amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component with the base kerosene fuel in an amount sufficient to lower the freezing point of the mixed fuel to -40 ° C or below.

В некоторых вариантах реализации изобретения смешанное топливо для реактивных двигателей может предпочтительно иметь плотность, равную или выше 800 кг/м³. Смешанное топливо для реактивных двигателей может предпочтительно характеризоваться содержанием ароматических соединений менее или равным 25% об., более предпочтительно менее или равным 20% об.In some embodiments, the blended jet fuel may preferably have a density equal to or greater than 800 kg / m ³ . The mixed jet fuel may preferably have an aromatic content of less than or equal to 25% by volume, more preferably less than or equal to 20% by volume.

В некоторых вариантах реализации изобретения способ по данному изобретению можно использовать для приведения в соответствие с любыми из стандартных технических условий на авиационные топлива для турбореактивных двигателей, описанных выше. In some embodiments, the method of the present invention may be used to conform to any of the standard aviation turbojet fuel specifications described above.

Увеличение величины энергии единичного объема и/или увеличение максимальной высоты некоптящего пламени можно определять при эксплуатации реактивного двигателя, включающей сжигание топлива для реактивных двигателей, полученного с помощью способов, описанных выше, в таком реактивном двигателе.An increase in unit volume energy and / or an increase in maximum non-smoking flame height can be determined by operating a jet engine, including combustion of jet fuel obtained using the methods described above, in such a jet engine.

В другом аспекте изобретения предусмотрена топливная система, включающая в себя резервуар для топлива, содержащий композицию топлива, полученную с помощью способов, описанных выше. Топливная система может необязательно дополнительно включать в себя систему охлаждения двигателя, содержащую рециркулирующую жидкость для охлаждения двигателя, линию подачи топлива, соединяющую резервуар для топлива с двигателем внутреннего сгорания, и/или топливный фильтр, расположенный в линии подачи топлива. Некоторые неограничивающие примеры двигателей внутреннего сгорания включают в себя поршневые двигатели (например, дизельные двигатели), реактивные двигатели, некоторые ракетные двигатели и газотурбинные двигатели.In another aspect of the invention, a fuel system is provided that includes a fuel reservoir containing a fuel composition prepared using the methods described above. The fuel system may optionally further include an engine cooling system comprising recirculating liquid to cool the engine, a fuel supply line connecting the fuel reservoir to the internal combustion engine, and / or a fuel filter located in the fuel supply line. Some non-limiting examples of internal combustion engines include piston engines (eg, diesel engines), jet engines, some rocket engines, and gas turbine engines.

В некоторых вариантах реализации изобретения резервуар для топлива расположен с охлаждающей системой так, чтобы сделать возможным перенос тепла от рециркулирующей жидкости для охлаждения двигателя к композиции топлива, содержащейся в резервуаре для топлива. В других вариантах реализации изобретения топливная система дополнительно содержит второй резервуар для топлива, содержащий второе топливо для реактивного двигателя, и вторую линию подачи топлива, соединяющую второй резервуар для топлива с двигателем. Первая и вторая линии подачи топлива необязательно могут быть оборудованы управляемыми электромагнитом клапанами, которые могут открываться или закрываться независимо друг от друга или одновременно. In some embodiments, the fuel reservoir is positioned with a cooling system to allow heat transfer from the recirculating engine cooling fluid to the fuel composition contained in the fuel reservoir. In other embodiments, the fuel system further comprises a second fuel reservoir containing second jet fuel and a second fuel supply line connecting the second fuel reservoir to the engine. The first and second fuel lines may optionally be equipped with solenoid-controlled valves that can be opened or closed independently of each other or simultaneously.

В другом аспекте изобретения предусмотрена компоновка двигателя, включающая в себя двигатель внутреннего сгорания, резервуар для топлива, содержащий композицию топлива, описанную в данном документе, линию подачи топлива, соединяющую резервуар для топлива с двигателем внутреннего сгорания. Компоновка двигателя может дополнительно необязательно включать в себя топливный фильтр и/или систему охлаждения двигателя, содержащую рециркулирующую жидкость для охлаждения двигателя. В некоторых вариантах реализации изобретения двигатель внутреннего сгорания представляет собой реактивный двигатель. In another aspect of the invention, an engine arrangement is provided including an internal combustion engine, a fuel reservoir containing the fuel composition described herein, a fuel supply line connecting the fuel reservoir to the internal combustion engine. The engine layout may optionally further include a fuel filter and / or an engine cooling system containing recirculating fluid to cool the engine. In some embodiments, the internal combustion engine is a jet engine.

Увеличение максимальной высоты некоптящего пламени можно определить при сжигании топлива для реактивных двигателей, полученного с помощью способов, описанных выше, путем подачи топлива для реактивных двигателей в топливную систему и/или реактивный двигатель и приведения в действие такой топливной системы и/или реактивного двигателя.An increase in maximum non-smoking flame height can be determined by burning jet fuel obtained using the methods described above by supplying jet fuel to the fuel system and / or jet engine and operating such fuel system and / or jet engine.

Ракетное топливо можно использовать в системе ракетного двигателя, которая включает в себя камеру сгорания, подачу окислителя, контур подачи топлива, связанный с запасом топлива, защитную пластину с множеством отверстий в ней и форсунку, расположенную в камере сгорания. Такая система описана, например, в патенте США № 7685807 и в патенте США № 7827781. The propellant can be used in a rocket engine system that includes a combustion chamber, an oxidizer feed, a fuel supply circuit associated with a fuel supply, a multi-hole shroud plate, and a nozzle located in the combustion chamber. Such a system is described, for example, in US patent No. 7685807 and in US patent No. 7827781.

Жидкое ракетное топливо, соответствующее ракетному топливу марок RP-1 или RP-2, может быть получено путем смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, и некоторого количества углеводородного компонента керосинового типа в количестве, достаточном для получения точки вспышки, составляющей по меньшей мере 60°C, и точки конца кипения, составляющей 274°C или ниже. Смешанное ракетное топливо предпочтительно имеет точку замерзания -51°C или ниже, точку вспышки, составляющую по меньшей мере 60°C, плотность в интервале 799 – 815 кг/м³ при 15°C, и удельную энергию на единицу объема в интервале 34380 - 35070 МДж/м³. Смешанное ракетное топливо может также характеризоваться содержанием водорода, составляющим по меньшей мере 13,8% мас. В одном варианте реализации изобретения полезная теплота сгорания смешанного ракетного топлива составляет по меньшей мере 43,03 МДж/кг. Смешанное ракетное топливо может также характеризоваться содержанием серы, составляющим не более 0,0030% мас. Требования к сере для RP-1 составляет 0,0030% мас. или ниже, а для RP-2 - 0,00001% мас. или ниже в соответствии с ASTM D-5623. Жидкое ракетное топливо также можно смешивать так, чтобы оно соответствовало требованию к термической стабильности при температуре по меньшей мере 355°C. Предпочтительное количество компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в конечном жидком ракетном топливе составляет по меньшей мере 1% об., предпочтительно по меньшей мере 3% об., предпочтительно по меньшей мере 5% об., предпочтительно по меньшей мере 10% об., предпочтительно по меньшей мере 15% об., предпочтительно по меньшей мере 20% об., предпочтительно по меньшей мере 25% об. или более предпочтительно по меньшей мере 30% об. в пересчете на конечную ракетную топливную смесь. Предпочтительное количество компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в конечном жидком ракетном топливе составляет не более 97% об., предпочтительно не более 95% об., предпочтительно не более 90% об., предпочтительно не более 85% об., предпочтительно не более 80% об. или более предпочтительно не более 75% об. в пересчете на конечную ракетную топливную смесь.Liquid propellant corresponding to RP-1 or RP-2 rocket fuel can be obtained by mixing an amount of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component and a certain amount of a kerosene-type hydrocarbon component in an amount sufficient to obtain a flash point, a component of at least 60 ° C, and a boiling point of 274 ° C or less. Mixed propellant preferably has a freezing point of -51 ° C or below, the flash point of at least 60 ° C, a density in the range 799 - 815 kg / m ³ at 15 ° C, and the energy density per unit volume in the range of 34380 - 35070 MJ / m ³ . The mixed propellant may also have a hydrogen content of at least 13.8% by weight. In one embodiment, the useful heat of combustion of the mixed propellant is at least 43.03 MJ / kg. The mixed propellant may also have a sulfur content of no more than 0.0030% by weight. The sulfur requirement for RP-1 is 0.0030 wt%. or lower, and for RP-2 - 0.00001% wt. or lower in accordance with ASTM D-5623. Liquid propellants can also be blended to meet thermal stability requirements at a temperature of at least 355 ° C. The preferred amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component in the final liquid rocket fuel is at least 1% by volume, preferably at least 3% by volume, preferably at least 5% by volume, preferably at least 10 % vol., preferably at least 15% vol., preferably at least 20% vol., preferably at least 25% vol. or more preferably at least 30% vol. in terms of the final rocket fuel mixture. The preferred amount of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component in the final liquid rocket fuel is not more than 97 vol%, preferably not more than 95 vol%, preferably not more than 90 vol%, preferably not more than 85 vol%, preferably not more than 80% vol. or more preferably not more than 75% vol. in terms of the final rocket fuel mixture.

Было установлено, что путем смешивания некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, и некоторого количества углеводородного компонента керосинового типа можно получить жидкое топливо более высокого качества, пригодное для применения в качестве жидкого ракетного топлива. Смешанное жидкое ракетное топливо можно рассматривать как ракетное топливо, содержащее биотопливо. It has been found that by mixing a certain amount of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component and a certain amount of a kerosene-type hydrocarbon component, a higher quality liquid fuel suitable for use as a liquid propellant can be obtained. Mixed liquid propellant can be thought of as propellant containing biofuel.

В варианте реализации изобретения установлено, что можно получить ракетную топливную смесь, которая характеризуется кинематической вязкостью при -34°C (измеренной в соответствии с методом ASTM D445), составляющей менее 10 сСт, более предпочтительно менее 9 сСт и наиболее предпочтительно менее 8 сСт. Ракетные топлива с более низкой вязкостью при температурах ниже нуля можно дополнительно охлаждать, максимально увеличивая пользу от увеличения плотности топлива при более низких фактических температурах охлаждения топлива.In an embodiment of the invention, it has been found that it is possible to obtain a propellant mixture that has a kinematic viscosity at -34 ° C (measured according to ASTM D445) of less than 10 cSt, more preferably less than 9 cSt, and most preferably less than 8 cSt. Lower viscosity rocket fuels can be further cooled at sub-zero temperatures, maximizing the benefit of increasing fuel density at lower actual fuel cooling temperatures.

При использовании в данном документе, «низкий» или «более низкий» в контексте параметров топлива для двигателей заключает в себе любую степень уменьшения или снижения по сравнению со средним значением параметра коммерчески доступного топлива для реактивных двигателей, полученного из нефти, содержащего эквивалентное общее количество ароматических соединений при тех же или эквивалентных условиях.As used herein, “low” or “inferior” in the context of engine fuel parameters encompasses any degree of reduction or reduction from the average value of a commercially available petroleum-derived jet fuel containing an equivalent total aromatic compounds under the same or equivalent conditions.

При использовании в данном документе, «высокий» или «более высокий» в контексте параметров топлива для двигателей заключает в себе любую степень увеличения по сравнению со средним значением параметра коммерчески доступного топлива для реактивных двигателей, полученного из нефти, содержащего эквивалентное общее количество ароматических соединений при тех же или эквивалентных условиях.As used herein, "high" or "higher" in the context of engine fuel parameters encompasses any degree of increase over the average of a commercially available petroleum-derived jet fuel containing an equivalent total aromatics at the same or equivalent conditions.

При использовании в данном документе, «увеличение» в контексте параметров топлива для двигателей заключает в себе любую степень увеличения по сравнению с ранее измеренным параметром топлива для реактивных двигателей при тех же или эквивалентных условиях. Таким образом, увеличение целесообразно сравнивать с параметром топлива для реактивных двигателей для композиции топлива до включения компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо. Как альтернативный вариант, увеличение параметра можно измерить в сравнении с во всем остальном сходной композицией топлива для реактивных двигателей (или партией, или такой же композицией топлива); например, которая предназначена (например, имеется на рынке) для применения в турбореактивных двигателях без добавления полученного из биологического сырья компонента для смешивания, представляющего собой циклопарафиновое керосиновое топливо.As used herein, "increase" in the context of engine fuel parameters refers to any degree of increase over a previously measured jet fuel parameter under the same or equivalent conditions. Thus, the increase is expediently compared to the jet fuel parameter for the fuel composition prior to the inclusion of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component. Alternatively, the increase in parameter can be measured relative to an otherwise similar jet fuel composition (or batch or the same fuel composition); for example, which is intended (eg, available on the market) for use in turbojet engines without the addition of a bioavailable cycloparaffinic kerosene fuel blending component.

При использовании в данном документе, «уменьшение» или «снижение» в контексте параметров топлива для двигателей заключает в себе любую степень уменьшения или снижения по сравнению с ранее измеренным параметром топлива для реактивных двигателей при тех же или эквивалентных условиях. Таким образом, уменьшение или снижение целесообразно сравнивать с параметром композиции топлива для реактивных двигателей до включения компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо. Как альтернативный вариант, уменьшение параметра можно измерить в сравнении с во всем остальном сходной композицией топлива для реактивного двигателя (или партией, или такой же композицией топлива); например, которая предназначена (например, имеется на рынке) для применения в турбореактивных двигателях без добавления к ней компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо.As used herein, "reduction" or "reduction" in the context of engine fuel parameters refers to any degree of reduction or reduction from a previously measured jet fuel parameter under the same or equivalent conditions. Thus, the reduction or reduction is expediently compared with the composition parameter of the jet fuel before the inclusion of the blending component, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel. Alternatively, the parameter decrease can be measured in comparison to an otherwise similar jet fuel composition (or batch or same fuel composition); for example, which is intended (eg, available on the market) for use in turbojet engines without the addition of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component thereto.

В контексте данного изобретения «применение» компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, в композиции топлива для двигателей означает включение компонента в топливо для реактивных двигателей, как правило, в виде смеси (т. е. физической смеси) с одним или большим количеством компонентов топлива для реактивных двигателей и необязательно с одной или большим количеством присадок к топливу для реактивных двигателей.In the context of this invention, "using" a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component in an engine fuel composition means incorporating the component into a jet fuel, typically as a mixture (i.e., a physical mixture) with one or more a number of jet fuel components; and optionally one or more jet fuel additives.

Следовательно, в одном варианте реализации изобретения предложено применение компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше для увеличения величины энергии единичного объема топлива для реактивных двигателей. Следовательно, в другом варианте реализации изобретения предложено применение компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше для повышения качества базового керосинового топлива, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet A-1. Следовательно, в другом варианте реализации изобретения предложено применение компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше для повышения качества базового керосинового топлива, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet A. Следовательно, в другом варианте реализации изобретения предложено применение компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанного выше для повышения качества базового керосинового топлива, чтобы оно соответствовало техническим условиям на Jet AN-8.Therefore, in one embodiment of the invention, there is provided the use of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above to increase the amount of energy per unit volume of jet fuel. Therefore, another embodiment of the invention provides the use of the synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above to improve the quality of the base kerosene fuel to meet Jet A-1 specifications. Therefore, another embodiment of the invention provides for the use of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above to improve the quality of the base kerosene fuel to meet Jet A specifications. Consequently, another embodiment provides the use of a blending component , which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel described above to improve the quality of the base kerosene fuel to meet the specifications on the Jet AN-8.

Компонент для смешивания, представляющий собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, описанный выше, целесообразно применяют в таком количестве, чтобы увеличить максимальную высоту некоптящего пламени, предпочтительно чтобы увеличить максимальную высоту некоптящего пламени по меньшей мере на 1 мм по сравнению с базовым керосиновым топливом (например, топливом для реактивных двигателей, полученным из нефти), что измерено с помощью ASTM D1322 (автоматический метод). При применении композиции топлива для реактивных двигателей, полученной в соответствии со способом, описанным в данном документе, реактивный самолет оснащают турбореактивным двигателем, резервуаром для топлива, содержащим композицию топлива для реактивных двигателей, полученную в соответствии со способами, описанными в данном документе, и линией подачи топлива, связывающей резервуар для топлива с турбореактивным двигателем. Таким образом, реактивный двигатель можно приводить в действие путем сжигания в таком реактивном двигателей топлива для реактивных двигателей, описанного в данном документе. The synthetic cycloparaffinic kerosene fuel blending component described above is suitably used in such an amount as to increase the maximum non-smoking flame height, preferably to increase the maximum non-smoking flame height by at least 1 mm over the base kerosene fuel (e.g. for jet engines derived from petroleum) as measured using ASTM D1322 (automatic method). When using a jet fuel composition prepared in accordance with the method described herein, a jet is equipped with a turbojet engine, a fuel reservoir containing a jet fuel composition prepared in accordance with the methods described herein, and a feed line fuel connecting the fuel reservoir to the turbojet engine. Thus, a jet engine can be powered by combustion in such a jet engine the jet fuel described herein.

Следовательно, в другом варианте реализации изобретения предложено применение компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащего по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, причем указанный компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки, составляющую по меньшей мере 38°C, плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 799 кг/м³, и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже, чтобы получить жидкое ракетное топливо.Therefore, in another embodiment of the invention, the use of a component for mixing is proposed, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing at least 99.5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, wherein said component for mixing, which is a cycloparaffinic kerosene fuel, has a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 38 ° C, a density at 15 ° C of at least 799 kg / m ³ , and a freezing point of -60 ° C or lower to obtain liquid propellant.

Хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, в качестве примера в данном документе подробно описаны его конкретные варианты реализации. Следует понимать, что подробное описание не предназначено для ограничения изобретения конкретной описанной формой, а наоборот изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативные варианты, подпадающие под сущность и объем данного изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения. Специалист в данной области техники без труда поймет, что хотя изобретение проиллюстрировано со ссылкой на одну или большее количество конкретных комбинаций признаков и показателей, многие из этих признаков и показателей функционально независимы от других признаков и показателей, так что их можно в равной степени или подобным образом применять независимо в других вариантах реализации изобретения или комбинациях.Although the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are described in detail herein by way of example. It should be understood that the detailed description is not intended to limit the invention to the specific form described, but rather that the invention is intended to encompass all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. A person skilled in the art will readily understand that although the invention is illustrated with reference to one or more specific combinations of features and measures, many of these features and indicators are functionally independent of other features and indicators, so that they can be equally or similarly. apply independently in other embodiments or combinations.

Данное изобретение будет проиллюстрировано следующим иллюстративным вариантом реализации, который представлен только для иллюстрации, и его не следует толковать, как ограничивающий формулу изобретения каким-либо способом. The present invention will be illustrated by the following illustrative embodiment, which is presented for illustration only and should not be construed as limiting the claims in any way.

Иллюстративные примерыIllustrative examples

Методы испытанийTest methods

Методы и испытания для определения соответствия топлива для реактивных двигателей техническим условиямMethods and tests for determining conformity of jet fuel to specification

Топливо для реактивных двигателей может быть проверено на соответствие конкретным техническим условиям путем исследования параметров топлива, заданных в регулирующих технических условиях. Jet fuel can be tested against specific specifications by examining the fuel parameters specified in the regulatory specification.

Энергия на единицу объема или энергия на единицу массыEnergy per unit volume or energy per unit mass

Энергия на единицу массы (или удельная энергия на единицу массы) топлива представляет собой просто полезную теплоту сгорания, которую определяют в соответствии с ASTM D3338. Энергия на единицу объема (или удельная энергия на единицу объема) может быть рассчитана путем умножения полезной теплоты сгорания топлива (определенной в соответствии с ASTM D3338) на плотность топлива (определенную в соответствии с ASTM D4052). The energy per unit mass (or specific energy per unit mass) of the fuel is simply the net calorific value, which is determined in accordance with ASTM D3338. Energy per unit volume (or specific energy per unit volume) can be calculated by multiplying the net calorific value of the fuel (determined in accordance with ASTM D3338) by the density of the fuel (determined in accordance with ASTM D4052).

МатериалыMaterials

Сравнительные примеры Comparative examples

Топливо для реактивных двигателей, полученное из нефти, поставляемое Convent Terminal, Конвент, Луизиана, представлено в качестве сравнительного примера Jet A или компонента, представляющего собой базовое керосиновое топливо. Компонент, представляющий собой синтетическое топливо для реактивных двигателей, поставляемый заводом, работающим по технологии Shell Middle Distillate Synthesis (синтез средних дистиллятов) в Бинтулу, Малайзия, содержащий 99,9% мас. парафинов, при этом содержание изопарафинов и н-парафинов составляет 98,7% мас., представлен в качестве сравнительного примера GTL1. Другой компонент, представляющий собой синтетическое топливо для реактивных двигателей, поставляемый заводом Pearl GTL в Катаре, содержащий 100,0% мас. парафинов, при этом содержание изопарафинов и н-парафинов составляет 96,3% мас., представлен в качестве сравнительного примера GTL2. Компонент, представляющий собой топливо для реактивных двигателей, полученный из гидроочищенных сложных эфиров и жирных кислот, поставляемый UOP, содержащий 98,1% мас. парафинов, 1,9% масс. циклопарафинов, представлен в качестве сравнительного примера HEFA. Параметры в соответствии с техническими условиями для каждого сравнительного примера обобщены в таблице 3 ниже.Petroleum-derived jet fuel supplied by Convent Terminal, Convention, Louisiana is exemplified as a comparative example of Jet A or a base kerosene fuel component. A synthetic jet fuel component supplied by the Shell Middle Distillate Synthesis plant in Bintulu, Malaysia, containing 99.9 wt. paraffins, the content of isoparaffins and n-paraffins being 98.7 wt%, is presented as a comparative example GTL1. Another component is synthetic jet fuel supplied by Pearl GTL in Qatar containing 100.0 wt. paraffins, the content of isoparaffins and n-paraffins being 96.3 wt%, is presented as a comparative example GTL2. Component, which is a jet fuel derived from hydrotreated esters and fatty acids, supplied by UOP, containing 98.1% wt. paraffins, 1.9% of the mass. cycloparaffins is presented as a comparative example of HEFA. Specification parameters for each comparative example are summarized in Table 3 below.

Таблица 3. Параметры в соответствии с техническими условиями для топливных компонентовTable 3. Parameters in accordance with the specifications for fuel components

ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method Jet AJet A GTL1GTL1 GTL2GTL2 HEFAHEFA Кислотность (мг KOH/г)Acidity (mg KOH / g) D3242D3242 0,0030.003 0,0010.001 0,0010.001 0,0030.003 Плотность при 15°C (кг/м³)Density at 15 ° C (kg / m ³ ) D4052D4052 798,4798.4 735,9735.9 753,8753.8 756,7756.7 Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 14,00514,005 15,59515,595 15,4215.42 14,7314.73 Точка вспышки (°C)Flash point (° C) D56D56 4545 4343 56,556.5 4343 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 -43,2-43.2 -54,6-54.6 -49,3-49.3 -57,3-57.3 Вязкость (мм²/с) при -20°CViscosity (mm ² / s) at -20 ° C D445D445 4,0374,037 2,4502,450 4,1464.146 4,7954.795 Общее содержание серы (млн^-1)Total sulfur content (mn ^-1) D5453D5453 нет
данныхno
data <1*<1 * 11 <1*<1 * Общее содержание серы (% мас.)Total sulfur content (% wt.) D4294D4294 0,1510.151 нет
данныхno
data нет данныхthere is no data нет данныхthere is no data Содержание меркаптановой серы (% мас.)Mercaptan sulfur content (% wt.) D3227D3227 66 нет
данныхno
data нет данныхthere is no data нет данныхthere is no data Максимальная высота некоптящего
пламени (мм) (автоматически)Maximum height of non-smoking
flame (mm) (automatic) D1322D1322 24,324.3 >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * Содержание нафталинов (% об.)Naphthalene content (% vol.) D1840D1840 1,261.26 нет
данныхno
data 0,00.0 нет данныхthere is no data Содержание ароматических соединений (% об.)Aromatic content (% vol.) D1319D1319 17,517.5 нет
данныхno
data нет данныхthere is no data нет данныхthere is no data D6379D6379 нет
данныхno
data 0,10.1 <0,1*<0.1 * 0,10.1 Полезная теплота сгорания (МДж/кг)Net calorific value (MJ / kg) D3338D3338 43,31843,318 44,24644,246 44,13644,136 44,14544,145 Температура перегонки при выкипании на 10% (°C)Distillation temperature at boiling point at 10% (° C) D86D86 176,2176.2 161,0161.0 184,4184.4 162,9162.9 Точка конца кипения (°C)Boiling point (° C) D86D86 274,4274.4 195,9195.9 234,3234.3 277,8277.8

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

Пример 1. Получение синтетического циклопарафинового керосина из кукурузного крахмалаExample 1. Obtaining synthetic cycloparaffinic kerosene from corn starch

Для превращения кукурузного сиропа в богатый циклопарафинами органический продукт использовали трехстадийный каталитический процесс, описанный выше, в котором задействованы риформинг в водной фазе (APR), дегидратация/олигомеризация (DHOG) и гидрообработка (HT). Использовали два отдельных слоя катализатора APR, разработанного Virent, Inc. (Мэдисон, Висконсин). Первый катализатор APR содержал металлы палладий, молибден и олово на носителе из оксида циркония, модифицированного вольфрамом, тогда как второй катализатор APR содержал металлы палладий и серебро на носителе из оксида циркония, модифицированного вольфрамом. Катализатор DHOG, содержащий металлы палладий и серебро на носителе из оксида циркония, модифицированного вольфрамом, также был разработан Virent, Inc. Катализатор HT был получен CRI, при этом металлический никель наносили на носитель из оксида алюминия. To convert corn syrup to a cycloparaffin-rich organic product, the three-step catalytic process described above, which involves aqueous phase reforming (APR), dehydration / oligomerization (DHOG), and hydrotreating (HT), was used. Used two separate beds of APR catalyst developed by Virent, Inc. (Madison, Wisconsin). The first APR catalyst contained the metals palladium, molybdenum, and tin on a tungsten-modified zirconium oxide support, while the second APR catalyst contained palladium and silver metals on a tungsten-modified zirconium oxide support. A DHOG catalyst containing the metals palladium and silver on a tungsten-modified zirconia support was also developed by Virent, Inc. The HT catalyst was prepared by CRI, with nickel metal supported on an alumina support.

Катализаторы загружали в отдельные трубчатые реакторы с неподвижным слоем, собранные последовательно так, что жидкий продукт из одной стадии поступал на следующую стадию. Смесь, содержащую 60% кукурузного сиропа 43DE в воде по массе, подавали в систему с технологическими параметрами, показанными в таблице 4.The catalysts were loaded into separate fixed bed tubular reactors assembled sequentially so that liquid product from one stage passed to the next stage. A blend containing 60% 43DE corn syrup in water by weight was fed into the system with the process parameters shown in Table 4.

Таблица 4. Начальные параметры технологического процесса для APR, DHOG и HTTable 4. Initial process parameters for APR, DHOG and HT

APR IAPR I APR IIAPR II DHOGDHOG HTHT WHSVWHSV масса_сырья/
(масса_{катализатора} ч)weight of _{raw materials} /
( _catalyst weight h) 0,80.8 0,80.8 0,80.8 1,61.6 Добавленный водородAdded hydrogen моль_H2/моль_сырья mol _H2 / mol of _feed 1,41.4 0,80.8 --- 0,50.5 Средняя температура реактораAverage reactor temperature °C° C 210210 250250 280280 370370 ДавлениеPressure фунты на кв. дюймpounds per sq. inch 18001800 900900 900900 13001300

Использовали двухпроходную схему гидрообработки. Процесс гидрообработки включал в себя промежуточную стадию перегонки перед каждым компонентом для устранения компонентов, которые тяжелее, чем конечная точка 300°C для топлива для реактивных двигателей. Жидкость, полученную из последовательности HDO-DHOG-HT, непрерывно разделяли на фракции на той же установке. Собирали фракцию SK, объединяли все вместе и повторно пропускали через катализатор HT и блок разделения на фракции установки при тех же условиях, что приведены в таблице 4 для стадии HT.A two-pass hydrotreating scheme was used. The hydrotreating process included an intermediate distillation step before each component to eliminate components heavier than the 300 ° C endpoint for jet fuel. The liquid obtained from the HDO-DHOG-HT sequence was fractionated continuously in the same unit. Collected the SK fraction, pooled all together and re-passed through the HT catalyst and fractionator of the unit under the same conditions as shown in Table 4 for the HT stage.

Композиция полученного жидкого органического продукта показана в таблице 5, которая включает в себя сравнение композиции и количества атомов углерода продукта до разделения на фракции, после первого прохода HT и после второго прохода HT.The composition of the resulting liquid organic product is shown in Table 5, which includes a comparison of the composition and the number of carbon atoms of the product before fractionation, after the first HT pass, and after the second HT pass.

Для альтернативных способов применения разделение на фракции можно выполнять так, чтобы получать дизельную фракцию, которая представляет собой главным образом C₁₂-C₂₄, или ракетное топлива, которое представляет собой главным образом C₁₂-C₁₈ (фракция ракетного топлива).For alternative applications, fractionation can be carried out so as to obtain a diesel fraction, which is mainly C ₁₂ -C ₂₄ , or propellant, which is mainly C ₁₂ -C ₁₈ (propellant fraction).

Таблица 5. Композиция жидкого органического продукта, установленная с помощью двумерной ГХ - полностью и фракция SKTable 5. Composition of liquid organic product determined by 2D GC - complete and SK fraction

СоединенияConnections Полностью
До разделения на фракцииCompletely
Before fractionation Фракция SK
После разделения на фракции
1 проход HTFraction SK
After separation into fractions
1 pass HT Фракция SK
После разделения на фракции
2 проход HTFraction SK
After separation into fractions
2 pass HT ЦиклопарафиныCycloparaffins % мас.% wt. 37,337.3 52,252.2 82,282.2 ПарафиныParaffins % мас.% wt. 14,314.3 14,614.6 16,916.9 Ароматические соединенияAromatic compounds % мас.% wt. 6,56.5 27,827.8 0,50.5 ПНАPNA % мас.% wt. 0,50.5 2,12.1 0,00.0 Неклассифицированные*Unclassified * % мас.% wt. 41,441.4 3,43.4 0,60.6 ВсегоTotal % мас.% wt. 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 Количество атомов углеродаNumber of carbon atoms C7-C7- % мас.% wt. 33,233.2 1,71.7 0,80.8 C8-C18C8-C18 % мас.% wt. 52,452.4 95,695.6 98,598.5 C19+C19 + % мас.% wt. 13,613.6 2,42.4 0,40,4 НеклассифицированныеUnclassified % мас.% wt. 0,80.8 0,40,4 0,30.3 ВсегоTotal % мас.% wt. 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0

*Метод настраивали для обнаружения соединений в диапазоне C7-C18 в топливе для реактивных двигателей, так что соединения C7- и C19+ не выделяли в класс. В случае материала «полностью» большинство «неклассифицированных» соединений представляли собой парафины.* The method was tuned to detect compounds in the C7-C18 range in jet fuel so that C7- and C19 + compounds were not classified. In the case of the "whole" material, most of the "unclassified" compounds were paraffins.

Процесс осуществляли для получения более чем 420 литров (110 галлонов) синтетического циклопарафинового керосина для исследования продукта. Продукт хранили в двух бочках вместимостью 55 галлонов и одной бочке вместимостью 16 галлонов. В каждую бочку добавляли 20 миллиграмм на литр антиоксидантной присадки бутилированного гидрокситолуола (БГТ), что является стандартной практикой при работе с топливом для реактивных двигателей. Топливо из этого примера было изучено в примере 3. The process was carried out to obtain more than 420 liters (110 gallons) of synthetic cycloparaffinic kerosene for product research. The product was stored in two 55 gallon drums and one 16 gallon drum. To each barrel was added 20 milligrams per liter of the antioxidant additive, butylated hydroxytoluene (BHT), which is standard practice when working with jet fuel. The fuel from this example was studied in example 3.

Пример 2. Получение синтетического циклопарафинового керосина из лигноцеллюлозыExample 2. Obtaining synthetic cycloparaffinic kerosene from lignocellulose

Древесная биомасса была разрушена сторонней организацией с получением гидролизата. Этот гидролизат подвергали ионному обмену для удаления неорганических примесей и разбавляли так, чтобы углерод-содержащая фракция составляла 50% по массе, при этом оставшейся частью являлась вода.Woody biomass was destroyed by a third party to obtain a hydrolyzate. This hydrolyzate was ion-exchanged to remove inorganic impurities and diluted so that the carbon-containing fraction was 50% by weight with the remainder being water.

Для превращения гидролизата в богатый циклопарафинами органический продукт использовали трехстадийный каталитический процесс, описанный в Примере 1, в котором задействованы риформинг в водной фазе (APR), дегидратация/олигомеризация (DHOG) и гидрообработка (HT), с технологическими параметрами, представленными в таблице 6.To convert the hydrolyzate to a cycloparaffin-rich organic product, a three-stage catalytic process described in Example 1 was used, which involved aqueous phase reforming (APR), dehydration / oligomerization (DHOG) and hydrotreating (HT), with the process parameters presented in Table 6.

Таблица 6. Технологические параметры для APR и DHOGTable 6. Process parameters for APR and DHOG

APR IAPR I DHOGDHOG WHSVWHSV масса_сырья/(масса_{катализатора} ч)weight of _{raw material} / (weight of _catalyst h) 0,70.7 0,70.7 Добавленный водородAdded hydrogen моль_H2/моль_сырья mol _H2 / mol of _feed 6,46.4 1,11.1 Средняя температура реактораAverage reactor temperature °C° C 210210 270270 ДавлениеPressure фунты на кв. дюймpounds per sq. inch 10501050 600600

Полученную органическую фазу из непрерывной системы APR-DHOG собирали на протяжении всего процесса, объединяли вместе и подавали в отдельную установку для осуществления стадии гидрообработки (HT). На стадии HT использовали двухпроходную схему гидрообработки, как описано в Примере 1, которая включала в себя промежуточную стадию перегонки перед каждым проходом для устранения компонентов, которые тяжелее, чем конечная точка 300°C для топлива для реактивных двигателей. Катализатор HT был получен CRI, при этом металлический никель наносили на носитель из оксида алюминия и загружали в трубчатый реактор с неподвижным слоем. Для распределения катализатора применяли совместную загрузку 1:1 аморфного диоксида кремния и оксида алюминия.The resulting organic phase from the APR-DHOG continuous system was collected throughout the process, pooled together, and fed to a separate unit to carry out the hydrotreating (HT) step. The HT stage used a two-pass hydroprocessing scheme as described in Example 1, which included an intermediate distillation step before each pass to eliminate components that are heavier than the 300 ° C endpoint for jet fuel. The HT catalyst was prepared by CRI where nickel metal was supported on an alumina support and charged to a fixed bed tubular reactor. To distribute the catalyst, a 1: 1 co-loading of amorphous silicon dioxide and alumina was used.

Таблица 7. Технологические параметры для HT I и II Table 7. Technological parameters for HT I and II

HT IHT I HT IIHT II WHSVWHSV масса_сырья/(масса_{катализатора} ч)weight of _{raw material} / (weight of _catalyst h) 33 1,71.7 Добавленный водородAdded hydrogen моль_H2/моль_сырья mol _H2 / mol of _feed 13,813.8 13,613.6 Средняя температура реактораAverage reactor temperature °C° C 290290 290290 ДавлениеPressure фунты на кв. дюймpounds per sq. inch 800800 800800

Композиция конечного жидкого органического продукта SK показана в таблице 8. 3-я колонка из таблицы 5 в Примере 1 включена для того, чтобы показать сходство продукта из обоих источников сырья. Поскольку композиции продуктов очень похожи, можно сделать заключение, что физические свойства также очень похожи, как показано в таблице 9.The composition of the final liquid organic SK product is shown in Table 8. The 3rd column from Table 5 in Example 1 is included to show the similarity of the product from both feed sources. Since the product compositions are very similar, it can be concluded that the physical properties are also very similar, as shown in Table 9.

Таблица 8. Композиция жидкого органического продукта в соответствии с ASTM D2425 Table 8. Composition of liquid organic product according to ASTM D2425

СоединенияConnections Пример 1
Кукурузный сиропExample 1
Corn syrup Пример 2
Древесная биомассаExample 2
Woody biomass ЦиклопарафиныCycloparaffins % мас.% wt. 8383 7474 ПарафиныParaffins % мас.% wt. 1717 2525 Ароматические соединенияAromatic compounds % мас.% wt. <0,3*<0.3 * <0,3^* <0.3 ^* ОлефиныOlefins % мас.% wt. <0,3^* <0.3 ^* <0,3^* <0.3 ^* ПНАPNA % мас.% wt. <0,3*<0.3 * <0,3^* <0.3 ^* ДругиеOthers % мас.% wt. <0,3*<0.3 * <0,3^* <0.3 ^* ВсегоTotal % мас.% wt. 100100 100100

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

Таблица 9. Физические свойства SK, полученного из кукурузного сиропа и исходного сырья, полученного из биомассыTable 9. Physical properties of SK derived from corn syrup and raw materials derived from biomass

ПримерExample Пример
SK 1Example
SK 1 Пример
SK 2Example
SK 2 Исходное сырьеRaw materials Кукурузный сиропCorn syrup Древесная биомассаWoody biomass Испытание в соответствии с
техническими условиямиTest according to
technical conditions Метод испытанияTest method Требования технических условий ASTM D1655 для Jet A/A-1ASTM D1655 Specification Requirements for Jet A / A-1 Содержание ароматических
соединений,% об.The content of aromatic
compounds,% vol. D1319D1319 ≤25≤25 0,00.0 0,20.2 Теплота сгорания (измеренная), МДж/кгCalorific value (measured), MJ / kg D4809D4809 ≥42,8≥42.8 43,343.3 43,343.3 Перегонка:Distillation: D86/D7345**D86 / D7345 ** ТНК, °CTNK, ° C 149149 146146 10% извлечено, °C10% recovered, ° C ≤205≤205 178178 172172 50% извлечено, °C50% recovered, ° C 217217 227227 90% извлечено, °C90% recovered, ° C 266266 280280 КТ, °CCT, ° C ≤300≤300 292292 300300 Остаток,% об.Residue,% vol. ≤1,5≤1.5 1,21,2 2**2 ** Потери,% об.Losses,% vol. ≤1,5≤1.5 0,70.7 00 Точка вспышки, °CFlash point, ° C D56D56 ≥38≥38 4444 4545 Точка замерзания, °CFreezing point, ° C D5972D5972 ≤-47≤-47 <-78*<-78 * <-60*<-60 * Плотность при 15°C, кг/м³ Density at 15 ° C, kg / m ³ D4052D4052 775 - 840775 - 840 818818 813813 Граничная точка термической стабильности, °CThermal stability limit point, ° C D3241D3241 >260> 260 ≥355≥355 ≥325***≥325 *** Полезная теплота сгорания (МДж/кг)Net calorific value (MJ / kg) D3338D3338 ≥42,8≥42.8 43,343.3 43,343.3

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

**Из-за размера образца выполняли микроперегонку в соответствии с D7345, большое количество остатка, вероятно, является артефактом метода испытания. Ни один образец HDO-SK, который анализировали в соответствии с D86, не характеризовался большим количеством остатка.** Due to the sample size, micro-distillation was performed according to D7345, a large amount of residue is probably an artifact of the test method. None of the HDO-SK samples that were analyzed according to D86 had a large amount of residue.

*** Образец не исследовали при температурах выше, чем 325°C вследствие размера образца, граничная точка характеризуется немного более высокой температурой.*** The sample was not tested at temperatures higher than 325 ° C due to the size of the sample, the boundary point is characterized by a slightly higher temperature.

Пример 3. Сравнительные топливные смеси для реактивных двигателейExample 3. Comparative Jet Fuel Blends

Было получено несколько серий иллюстративных и сравнительных иллюстративных топливных смесей для реактивных двигателей с использованием сравнительного иллюстративного Jet A, иллюстративного SK1 из Примера 1, сравнительного иллюстративного HEFA, сравнительного иллюстративного GTL1 и сравнительного иллюстративного GTL2. Эти топливные смеси для реактивных двигателей и указанные соотношения компонентов в этих смесях кратко изложены в таблице 10.Several series of illustrative and comparative illustrative jet fuel mixtures were produced using comparative exemplary Jet A, exemplary SK1 of Example 1, comparative exemplary HEFA, comparative exemplary GTL1, and comparative exemplary GTL2. These jet fuel mixtures and the indicated ratios of the components in these mixtures are summarized in Table 10.

Таблица 10Table 10

Иллюстративная серия 3-1
3-2
3-3
3-4
3-5
3-6Illustrative Series 3-1
3-2
3-3
3-4
3-5
3-6 Содержание Jet A (% об.)
64,5
43,0
32,3
26,9
21,5
10,8Jet A content (% vol.)
64.5
43.0
32.3
26.9
21.5
10.8 Содержание SK1 (% об.)
35,5
57,0
67,7
73,1
78,5
89,2SK1 content (% vol.)
35.5
57.0
67.7
73.1
78.5
89.2 Сравнительная иллюстративная серия A-1
A-2Comparative Illustrative Series A-1
A-2 Содержание Jet A (% об.)
64,5
43,0Jet A content (% vol.)
64.5
43.0 Содержание HEFA (% об.)
35,5
57,0HEFA content (% vol.)
35.5
57.0 Сравнительная иллюстративная серия B-1
B-2
B-3
B-4
B-5
B-6Comparative Illustrative Series B-1
B-2
B-3
B-4
B-5
B-6 Содержание Jet A (% об.)
64,5
43,0
32,3
16,1
10,8
5,4Jet A content (% vol.)
64.5
43.0
32.3
16.1
10.8
5.4 Содержание GTL1 (% об.)
35,5
57,0
67,7
83,9
89,2
94,6GTL1 content (% vol.)
35.5
57.0
67.7
83.9
89.2
94.6 Сравнительная иллюстративная серия C-1
C-2
C-3
C-4
C-5
C-6Comparative Illustrative Series C-1
C-2
C-3
C-4
C-5
C-6 Содержание Jet A (% об.)
64,5
43,0
32,3
16,1
10,8
5,4Jet A content (% vol.)
64.5
43.0
32.3
16.1
10.8
5.4 Содержание GTL2 (% об.)
35,5
57,0
67,7
83,9
89,2
94,6GTL2 content (% vol.)
35.5
57.0
67.7
83.9
89.2
94.6

Топливные смеси для реактивных двигателей, представленные выше, исследовали в соответствии с параметрами, приведенными в технических условиях на топливо для реактивных двигателей. Результаты представлены в таблице 11 ниже.The jet fuel mixtures presented above were tested according to the parameters given in the jet fuel specification. The results are shown in Table 11 below.

Содержание ароматических соединений в смесях рассчитывали путем линейного смешивания; т. е. умножения доли базового керосинового топлива (Jet A) в сравнительной иллюстративной смеси на содержание ароматических соединений в базовом керосиновом топливе (как определено с помощью D1319). Удельную энергию на единицу массы и объема двухкомпонентных смесей рассчитывали путем линейного смешивания. Следовательно, для компонентов α и β с соответствующими объемными содержаниями [α] и 1-[α], соответствующими удельными энергиями на единицу массы γ_α и γ_β и соответствующими плотностями ρ_α и ρ_β, удельную энергию на единицу массы и объема полученных смесей можно рассчитать следующим образом:The content of aromatic compounds in the mixtures was calculated by linear mixing; that is, multiplying the proportion of the base kerosene fuel (Jet A) in the comparative illustrative mixture by the aromatics content of the base kerosene fuel (as determined by D1319). The specific energy per unit mass and volume of the two-component mixtures was calculated by linear mixing. Consequently, for the components α and β with the corresponding volumetric contents [α] and 1- [α], the corresponding specific energies per unit mass γ _α and γ _β and the corresponding densities ρ _α and ρ _β , the specific energy per unit mass and volume of the resulting mixtures can be calculated as follows:

Удельная энергия на единицу массы для смеси α и β = [α]*γ_α + (1-[α])* γ_β Specific energy per unit mass for the mixture α and β = [α] * γ _α + (1- [α]) * γ _β

Удельная энергия на единицу объема для смеси α и β = [α]*γ_α*ρ_α + (1-[α])* γ_β*ρ_β Specific energy per unit volume for a mixture α and β = [α] * γ _α * ρ _α + (1- [α]) * γ _β * ρ _β

Таблица 11-1. Ключевые параметры в соответствии с техническими условиями для иллюстративной серии 3Table 11-1. Key parameters per specification for Illustrative Series 3

Содержание SK1 в смеси SK1/Jet A (% об.)SK1 content in SK1 / Jet A mixture (% vol.) 0,00.0 35,535.5 57,057.0 67,767.7 73,173.1 78,578.5 89,289.2 100,0100.0 Сравнительные примерыComparative examples Jet AJet A 3-13-1 3-23-2 3-33-3 3-43-4 3-53-5 3-63-6 SK1SK1 ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method ПараметрParameter Содержание ароматических соединений (% об.)Aromatic content (% vol.) D1319 или рассчитанноеD1319 or calculated 18,618.6 12,012.0 8,08.0 6,06.0 5,05.0 4,04.0 2,02.0 00 Плотность при 15°C (г/см³)Density at 15 ° C (g / cm ³ ) D4052D4052 0,79840.7984 0,80370.8037 0,80710.8071 0,80870.8087 0,80960.8096 0,81040.8104 0,81210.8121 0,81380.8138 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 -43,2-43.2 -48,8-48.8 нет данныхthere is no data -58,0-58.0 -61,1-61.1 -64,9-64.9 <-77,0^* <-77.0 ^* <-76,0^* <-76.0 ^* Максимальная высота некоптящего пламени (мм) (автоматически)Maximum height of non-smoking flame (mm) (automatic) D1322D1322 24,324.3 26,126.1 27,927.9 28,328.3 29,329.3 29,929.9 30,230.2 31,331.3 Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 14,0114.01 14,1514.15 14,2114.21 14,2614.26 14,2114.21 14,2514.25 14,2714.27 14,414.4 Полезная теплота сгорания или удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Net calorific value or specific energy per unit mass (MJ / kg) D3338 или рассчитаннаяD3338 or calculated 43,343.3 43,343.3 43,343.3 43,343.3 43,343.3 43,343.3 43,343.3 43,443.4 Удельная энергия на единицу объема (МДж/м³)Specific energy per unit volume (MJ / m ³ ) РассчитаннаяCalculated 3460034600 3490034900 3500035000 3510035100 3510035100 3510035100 3520035200 3530035300

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

Таблица 11-2. Ключевые параметры в соответствии с техническими условиями для сравнительной иллюстративной серии ATable 11-2. Key Parameters per Specification for Comparative Illustrative Series A

Содержание HEFA в смеси HEFA/Jet A (% об.)HEFA content in HEFA / Jet A mixture (% vol.) 0,00.0 43,043.0 64,564.5 100,0100.0 Сравнительные примерыComparative examples Jet AJet A A-1A-1 A-2A-2 HEFAHEFA ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method ПараметрParameter Содержание ароматических соединений (% об.)Aromatic content (% vol.) D1319 или рассчитанноеD1319 or calculated 18,618.6 1212 88 0,00.0 Плотность при 15°C (г/см³)Density at 15 ° C (g / cm ³ ) D4052D4052 0,79840.7984 0,78390.7839 0,77530.7753 0,75700.7570 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 -43,2-43.2 -45,9-45.9 -49,3-49.3 -57,5-57.5 Максимальная высота некоптящего пламени (мм) (автоматически)Maximum height of non-smoking flame (mm) (automatic) D1322D1322 24,324.3 30,6530.65 36,3536.35 >50,0*> 50.0 * Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 14,0114.01 14,4514.45 14,7314.73 15,6015.60 Полезная теплота сгорания или удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Net calorific value or specific energy per unit mass (MJ / kg) D3338 или рассчитаннаяD3338 or calculated 43,343.3 43,643.6 43,843.8 44,144.1 Удельная энергия на единицу объема (МДж/м³)Specific energy per unit volume (MJ / m ³ ) РассчитаннаяCalculated 3460034600 3420034200 3390033900 3340033400

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

Таблица 11-3. Ключевые параметры в соответствии с техническими условиями для сравнительной иллюстративной серии BTable 11-3. Key parameters according to specification for comparative illustrative series B

Содержание GTL1 в смеси GTL1/Jet A (% об.)GTL1 content in GTL1 / Jet A mixture (% vol.) 0,00.0 35,535.5 57,057.0 67,767.7 83,983.9 89,289.2 94,694.6 100,0100.0 Сравнительные примерыComparative examples Jet AJet A B-1B-1 B-2B-2 B-3B-3 B-4B-4 B-5B-5 B-6B-6 GTL1GTL1 ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method ПараметрParameter Содержание ароматических соединений (% об.)Aromatic content (% vol.) D1319 или рассчитанноеD1319 or calculated 18,618.6 12,012.0 8,08.0 6,06.0 3,03.0 2,02.0 1,01.0 0,00.0 Плотность при 15°C (г/см³)Density at 15 ° C (g / cm ³ ) D4052D4052 0,79840.7984 0,77610.7761 0,76360.7636 0,75680.7568 0,74670.7467 0,74330.7433 0,73960.7396 0,73590.7359 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 -43,2-43.2 -49,2-49.2 нет данныхthere is no data -58,1-58.1 нет данныхthere is no data нет данныхthere is no data -55,8-55.8 -54,6-54.6 Максимальная высота некоптящего пламени (мм) (автоматически)Maximum height of non-smoking flame (mm) (automatic) D1322D1322 24,324.3 32,532.5 39,0539.05 43,743,7 >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 14,0114.01 14,5514.55 14,8414.84 15,0615.06 15,3115.31 15,4015.40 15,5215.52 15,6015.60 Полезная теплота сгорания или удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Net calorific value or specific energy per unit mass (MJ / kg) D3338 или рассчитаннаяD3338 or calculated 43,343.3 43,643.6 43,843.8 43,943.9 44,144.1 44,144.1 44,244.2 44,244.2 Удельная энергия на единицу объема (МДж/м³)Specific energy per unit volume (MJ / m ³ ) РассчитаннаяCalculated 3460034600 3390033900 3340033400 3320033200 3290032900 3280032800 3270032700 3260032600

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

Таблица 11-4. Ключевые параметры в соответствии с техническими условиями для сравнительной иллюстративной серии CTable 11-4. Key Parameters per Specification for Comparative Illustrative Series C

Содержание GTL2 в смеси GTL2/Jet A (% об.)GTL2 content in GTL2 / Jet A mixture (% vol.) 0,00.0 35,535.5 57,057.0 67,767.7 83,983.9 89,289.2 94,694.6 100,0100.0 Сравнительные примерыComparative examples Jet AJet A C-1C-1 C-2C-2 C-3C-3 C-4C-4 C-5C-5 C-6C-6 GTL2GTL2 ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method ПараметрParameter Содержание ароматических соединений (% об.)Aromatic content (% vol.) D1319 или рассчитанноеD1319 or calculated 18,618.6 12,012.0 8,08.0 6,06.0 3,03.0 2,02.0 1,01.0 0,00.0 Плотность при 15°C (г/см³)Density at 15 ° C (g / cm ³ ) D4052D4052 0,79840.7984 0,78230.7823 0,77310.7731 0,76820.7682 0,76090.7609 0,75860.7586 0,75600.7560 0,75380.7538 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 -43,2-43.2 -47,2-47.2  нет
данныхno
data -50,1-50.1  нет
данныхno
data нет
данныхno
data -49,5-49.5 -49,3-49.3 Максимальная высота некоптящего пламени (мм) (автоматически)Maximum height of non-smoking flame (mm) (automatic) D1322D1322 24,324.3 31,431.4 37,637.6 42,342.3 49,949.9 >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * >50,0*> 50.0 * Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 14,0114.01 14,4714.47 14,7814.78 14,9314.93 15,1815.18 15,2115.21 15,3215.32 15,4215.42 Полезная теплота сгорания или удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Net calorific value or specific energy per unit mass (MJ / kg) D3338 или рассчитаннаяD3338 or calculated 43,343.3 43,643.6 43,843.8 43,943.9 44,044.0 44,044.0 44,144.1 44,144.1 Удельная энергия на единицу объема (МДж/м³)Specific energy per unit volume (MJ / m ³ ) РассчитаннаяCalculated 3460034600 3410034100 3380033800 3370033700 3350033500 3340033400 3330033300 3330033300

* Фактические значения были за рамками указанного предела обнаружения * Actual values were outside the specified detection limit

Как можно увидеть из таблицы 11-1, SK1 можно смешать с Jet A для соответствия техническим условиям для Jet A-1, как показано в Примере 3-1, и можно смешать для соответствия техническим условиям для AN-8, как показано в Примере 3-3, практически без потерь, но с увеличением удельной энергии на единицу объема. As can be seen from Table 11-1, SK1 can be mixed with Jet A to meet Jet A-1 specifications as shown in Example 3-1, and can be mixed to meet AN-8 specifications as shown in Example 3 -3, practically without losses, but with an increase in specific energy per unit volume.

На фиг. 1 сравнена удельная энергия на единицу объема (МДж/м³) для топливных смесей для реактивных двигателей: иллюстративной серии, сравнительной иллюстративной серии A, сравнительной иллюстративной серии B и сравнительной иллюстративной серии C на основании содержания парафинового керосина в Jet A (% об.). Также для полноты включена удельная энергия на единицу объема чистых компонентов смесей: сравнительного иллюстративного SK1, сравнительного иллюстративного HEFA, сравнительного иллюстративного GTL1, сравнительного иллюстративного GTL2 и сравнительного иллюстративного Jet A. Данные указывают на линейную зависимость при смешивании для всех смесей. Угловые коэффициенты для всех данных для сравнительных иллюстративных серий являются отрицательными, указанное увеличение содержания парафинового керосина (за счет HEFA, GTL1 или GTL2), как правило, приводит к нежелательному уменьшению удельной энергии на единицу объема. Однако угловой коэффициент для данных Примера 3 является положительным, указывая на то, что увеличение содержания циклопарафинового керосина SK1 приводило к увеличению удельной энергии на единицу объема. Это демонстрирует уникальную способность, заключающуюся в смешивании циклопарафинового керосинового продукта, такого как SK1, с базовым керосиновым топливом без уменьшения, но даже с увеличением удельной энергии на единицу объема. Это желательно, поскольку более высокая удельная энергия на единицу объема приводит к увеличению расстояния, которое пролетит самолет с использованием того же объема топлива, или другими словами к большей дальности полета с полезной нагрузкой. FIG. 1 Compare the specific energy per unit volume (MJ / m ³⁾ for the fuel mixtures for jet engines: exemplary series, comparative exemplary series A, comparative exemplary series B and a comparative exemplary series C based on paraffinic kerosene content in Jet A (% vol.) ... Also included for completeness is the specific energy per unit volume of the pure components of the blends: Comparative Illustrative SK1, Comparative Illustrative HEFA, Comparative Illustrative GTL1, Comparative Illustrative GTL2, and Comparative Illustrative Jet A. Data indicates linear mixing behavior for all blends. The slopes for all data for the comparative illustrative series are negative, the indicated increase in paraffinic kerosene (due to HEFA, GTL1 or GTL2), as a rule, leads to an undesirable decrease in specific energy per unit volume. However, the slope for the data in Example 3 is positive, indicating that increasing cycloparaffinic kerosene SK1 increased the specific energy per unit volume. This demonstrates the unique ability to mix a cycloparaffinic kerosene product such as SK1 with a base kerosene fuel without decreasing, but even increasing, specific energy per unit volume. This is desirable because a higher specific energy per unit volume leads to an increase in the distance that the aircraft will fly using the same volume of fuel, or in other words, to a longer range with a payload.

На Фиг. 2 показано сравнение содержания ароматических соединений (% об.) в зависимости от удельной энергии на единицу объема (МДж/м³) для топливных смесей для реактивных двигателей: иллюстративной серии 3, сравнительной иллюстративной серии A, сравнительной иллюстративной серии B и сравнительной иллюстративной серии C. Также для полноты включено содержание ароматических соединений для чистых компонентов смесей: сравнительного иллюстративного SK1, сравнительного иллюстративного HEFA, сравнительного иллюстративного GTL1, сравнительного иллюстративного GTL2 и сравнительного иллюстративного Jet A. Данные указывают на линейную зависимость при смешивании для всех смесей. Угловые коэффициенты для всех данных для сравнительных иллюстративных серий являются положительными, что указывает на то, что увеличение удельной энергии на единицу объема, как правило, подразумевает нежелательное увеличение содержания ароматических соединений. Однако угловой коэффициент для данных иллюстративной серии 3 является отрицательным, указывая на увеличение удельной энергии на единицу объема при уменьшении содержания ароматических соединений. Это демонстрирует уникальную способность, заключающуюся в смешивании циклопарафинового керосинового продукта, такого как SK1, с базовым керосиновым топливом для уменьшения содержания ароматических соединений без уменьшения, но даже с увеличением удельной энергии на единицу объема. Это желательно, поскольку более низкое содержание ароматических соединений улучшает эксплуатационные качества и продолжительность срока службы двигателя и уменьшает выбросы сажи; а более высокая удельная энергия на единицу объема приводит к увеличению расстояния, которое пролетит самолет с использованием того же объема топлива, или другими словами к большей дальности полета с полезной нагрузкой.FIG. 2 shows a comparison of aromatic content (vol.%) Depending on the energy density per unit volume (MJ / m ³⁾ for the fuel mixtures for jet engines: exemplary series 3, comparative exemplary series A, comparative exemplary series B and a comparative exemplary series C Also included for completeness is the aromatics content for the neat blend components: Comparative Illustrative SK1, Comparative Illustrative HEFA, Comparative Exemplary GTL1, Comparative Exemplary GTL2, and Comparative Exemplary Jet A. The slopes for all data for comparative illustrative runs are positive, indicating that an increase in specific energy per unit volume generally implies an undesirable increase in aromatics. However, the slope for illustrative run 3 data is negative, indicating an increase in specific energy per unit volume with a decrease in aromatics. This demonstrates the unique ability of blending a cycloparaffinic kerosene product such as SK1 with a base kerosene fuel to reduce aromatics without decreasing, but even increasing, specific energy per unit volume. This is desirable because a lower aromatics content improves engine performance and durability and reduces soot emissions; and a higher specific energy per unit volume leads to an increase in the distance that an airplane will fly using the same amount of fuel, or in other words, to a longer range with a payload.

На Фиг. 3 показано сравнение увеличения максимальной высоты некоптящего пламени (мм) топлива для реактивных двигателей в зависимости от удельной энергии на единицу объема (МДж/м³) для топливных смесей для реактивных двигателей: из примера 3, сравнительной иллюстративной серии A, сравнительной иллюстративной серии B и сравнительной иллюстративной серии C. Также для полноты включена максимальная высота некоптящего пламени для чистых компонентов смесей: сравнительного иллюстративного SK1, сравнительного иллюстративного HEFA, сравнительного иллюстративного GTL1, сравнительного иллюстративного GTL2 и сравнительного иллюстративного Jet A. Данные указывают на нелинейную зависимость при смешивании для всех смесей. Угловые коэффициенты для всех данных для сравнительных иллюстративных серий являются отрицательными, что указывает на то, что увеличение удельной энергии на единицу объема, как правило, подразумевает нежелательное уменьшение максимальной высоты некоптящего пламени. Однако угловой коэффициент для данных Примера 3 является положительным, указывая на увеличение удельной энергии на единицу объема с увеличением максимальной высоты некоптящего пламени. Это демонстрирует уникальную способность, заключающуюся в смешивании циклопарафинового керосинового продукта, такого как SK1, с базовым керосиновым топливом без уменьшения, но даже с увеличением максимальной высоты некоптящего пламени. Это желательно, поскольку более высокая максимальная высота некоптящего пламени указывает на полнее сгорающее топливо, а более высокая удельная энергия на единицу объема приводит к увеличению расстояния, которое пролетит самолет с использованием того же объема топлива, или другими словами к большей дальности полета с полезной нагрузкой. FIG. 3 shows a comparison of increasing a maximum height of Smoke Point (mm) of jet fuel as a function of specific energy per unit volume (MJ / m ³⁾ for the fuel mixtures for jet engines: from Example 3, comparative exemplary series A, comparative exemplary series B and Comparative Illustrative Series C. Also included for completeness is the maximum non-smoking flame height for pure blend components: Comparative Illustrative SK1, Comparative Illustrative HEFA, Comparative Illustrative GTL1, Comparative Illustrative GTL2, and Comparative Illustrative Jet A. Data indicate non-linear mixing behavior for all blends. The slopes for all data for the comparative illustrative series are negative, indicating that an increase in specific energy per unit volume generally implies an undesirable decrease in the maximum non-smoking flame height. However, the slope for the data in Example 3 is positive, indicating an increase in specific energy per unit volume with increasing maximum non-smoking flame height. This demonstrates the unique ability of mixing a cycloparaffinic kerosene product such as SK1 with a base kerosene fuel without reducing, but even increasing, the maximum non-smoking flame height. This is desirable because a higher maximum non-smoking flame indicates a fuller burning fuel, and a higher specific energy per unit volume results in an increase in the distance that an aircraft will fly using the same amount of fuel, or in other words, a longer range with a payload.

На фиг. 4 показано сравнение увеличения точки замерзания (°C) топлива для реактивных двигателей в зависимости от удельной энергии на единицу объема (МДж/м³) для топливных смесей для реактивных двигателей: иллюстративной серии 3, сравнительной иллюстративной серии A, сравнительной иллюстративной серии B и сравнительной иллюстративной серии C. Также для полноты включены точки замерзания для чистых компонентов смесей: сравнительного иллюстративного SK1, сравнительного иллюстративного HEFA, сравнительного иллюстративного GTL1, сравнительного иллюстративного GTL2 и сравнительного иллюстративного Jet A. Данные указывают на нелинейную зависимость при смешивании для всех смесей. Данные для сравнительных иллюстративных серий указывают на то, что увеличение удельной энергии на единицу объема, как правило, подразумевает нежелательное увеличение точки замерзания. Однако данные Примера 3 указывают на увеличение удельной энергии на единицу объема при уменьшении точки замерзания. Это демонстрирует уникальную способность, заключающуюся в смешивании циклопарафинового керосинового продукта, такого как SK1, с базовым керосиновым топливом для увеличения удельной энергии единичного объема без увеличения, но даже с уменьшением точки замерзания. Это желательно, поскольку более низкая точка замерзания делает возможным соответствие топлива более жестким техническим условиям (таким как для AN-8) или полет более прямыми маршрутами через более холодные области и более широкую применимость в холодных условиях окружающей среды; а более высокая удельная энергия на единицу объема приводит к увеличению расстояния, которое пролетит самолет с использованием того же объема топлива, или другими словами к большей дальности полета с полезной нагрузкой. FIG. 4 shows a comparison of increasing freezing point (° C) jet fuel as a function of specific energy per unit volume (MJ / m ³⁾ for the fuel mixtures for jet engines: exemplary series 3, comparative exemplary series A, comparative exemplary series B and comparative Illustrative Series C. Freezing points for pure blend components are also included for completeness: Comparative Exemplary SK1, Comparative Exemplary HEFA, Comparative Exemplary GTL1, Comparative Exemplary GTL2 and Comparative Exemplary Jet A. Data indicate non-linear mixing behavior for all blends. Data for comparative illustrative series indicate that an increase in specific energy per unit volume typically implies an undesirable increase in freezing point. However, the data in Example 3 indicate an increase in specific energy per unit volume with decreasing freezing point. This demonstrates the unique ability of mixing a cycloparaffinic kerosene product such as SK1 with a base kerosene fuel to increase unit volume specific energy without increasing but even decreasing the freezing point. This is desirable because the lower freezing point makes it possible for the fuel to meet more stringent specifications (such as for AN-8) or to fly more direct routes through colder areas and broader applicability in colder environments; and a higher specific energy per unit volume leads to an increase in the distance that an airplane will fly using the same amount of fuel, or in other words, to a longer range with a payload.

Пример 4. Получение модифицированного синтезированного парафинового керосина для применения в качестве ракетного топливаExample 4. Obtaining modified synthesized paraffinic kerosene for use as propellant

Фракцию, представляющую собой циклопарафиновый керосин, можно получить способом, подобным описанному в Примере 1. Последнюю стадию перегонки можно модифицировать для соответствия точке вспышки более 60°C и точке конца кипения менее 274°C. Оцененные свойства продукта, полученного при этом модифицированном разделении на фракции, кратко изложены в таблице 12.The cycloparaffinic kerosene fraction can be prepared in a manner similar to that described in Example 1. The last distillation step can be modified to correspond to a flash point greater than 60 ° C and a boiling point less than 274 ° C. The evaluated product properties from this modified fractionation are summarized in Table 12.

Таблица 12. Физические свойства SK, полученного с помощью модифицированного разделения на фракцииTable 12. Physical properties of SK obtained by modified fractionation

ПерегонкаDistillation Исходная ТК (C)Initial TC (C) 180180 Темп. при извлечении 10% (C)Pace. at 10% recovery (C) 189189 Темп. при извлечении 20% (C)Pace. at 20% recovery (C) 197197 Темп. при извлечении 50% (C)Pace. at 50% recovery (C) 215215 Темп. при извлечении 90% (C)Pace. at 90% recovery (C) 251251 Конечная ТК (C)End TC (C) 270270 Точка вспышки (C)Flash point (C) 6060 Плотность, 15C (кг/м³)Density, 15C (kg / m ³ ) 828828

Пример 5. Ракетные топливные смеси Example 5. Rocket fuel mixtures

Жидкие керосиновые ракетные топливные смеси можно получить с использованием циклопарафинового керосина (SK) из Примера 1 и Примера 4 и коммерчески доступного углеводородного компонента керосинового типа ShellSol™ D60, D70, D90S и D100S, как указано ниже. Эти жидкие ракетные топливные смеси, указанные соотношения компонентов в этих смесях и их свойства кратко изложены в таблице 13. Оставшаяся часть в % об. представляет собой соответствующие компоненты ShellSol.Liquid kerosene rocket propellants can be prepared using the cycloparaffinic kerosene (SK) of Example 1 and Example 4 and the commercially available ShellSol ™ D60, D70, D90S and D100S kerosene type hydrocarbon component as described below. These liquid rocket fuel mixtures, the indicated ratios of the components in these mixtures and their properties are summarized in Table 13. The remainder in% vol. represents the corresponding components of ShellSol.

Таблица 13-1. Ключевые параметры в соответствии с техническими условиями для иллюстративной серии 5 с использованием Примера 1Table 13-1. Key parameters per specification for Illustrative Series 5 using Example 1

Содержание SK из Примера 1 в соответствующей смеси с ShellSol (% об.)SK content from Example 1 in the corresponding mixture with ShellSol (% vol.) 6262 3737 7272 Серия ShellSol™ShellSol ™ Series D70D70 D60D60 D100SD100S ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method ПараметрParameter Точка начала кипения (°C)Boiling point (° C) ПерегонкаDistillation 175175 180180 180180 Точка конца кипения (°C)Boiling point (° C) ПерегонкаDistillation 265265 234234 274274 Точка вспышки (°C)Flash point (° C) D56D56 ≥60≥60 ≥60≥60 ≥60≥60 Плотность при 15°C (кг/м³)Density at 15 ° C (kg / m ³ ) D4052D4052 805805 803803 808808 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 <-51<-51 <-51<-51 <-51<-51 Вязкость при -34°C (сСт)Viscosity at -34 ° C (cSt) D445D445 вычислен. 9,5calculated. 9.5 вычислен. 8,5calculated. 8.5 вычислен. 11calculated. eleven Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 вычислен. 14,3calculated. 14.3 вычислен. 14,3calculated. 14.3 вычислен. 14,3calculated. 14.3 Полезная теплота сгорания или удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Net calorific value or specific energy per unit mass (MJ / kg) D3338 или рассчитаннаяD3338 or calculated вычислен. 43,9calculated. 43.9 вычислен. 44,4calculated. 44.4 вычислен. 43,8calculated. 43.8

Таблица 13-2. Ключевые параметры в соответствии с техническими условиями для иллюстративной серии 5 с использованием Примера 4Table 13-2. Key parameters per specification for Illustrative Series 5 using Example 4

Содержание SK из Примера 4 в соответствующей смеси с ShellSol (% об.)SK content from Example 4 in the corresponding mixture with ShellSol (% vol.) 7979 7474 6262 3737 Серия ShellSol™ShellSol ™ Series D100SD100S D90SD90S D70D70 D60D60 ИспытаниеTest Метод ASTMASTM method ПараметрParameter Точка вспышки (°C)Flash point (° C) D56D56 ≥60≥60 ≥60≥60 ≥60≥60 ≥60≥60 Плотность при 15°C (кг/м³)Density at 15 ° C (kg / m ³ ) D4052D4052 821821 819819 815815 809809 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 <-51<-51 <-51<-51 <-51<-51 <-51<-51 Вязкость при -34°C (сСт)Viscosity at -34 ° C (cSt) D445D445 вычислен. 14calculated. fourteen вычислен. 13calculated. thirteen вычислен. 12,3calculated. 12.3 вычислен. 10,5calculated. 10.5 Содержание водорода (% мас.)Hydrogen content (% wt.) D5291D5291 ≥13,8≥13.8 ≥13,8≥13.8 ≥13,8≥13.8 ≥13,8≥13.8 Полезная теплота сгорания или удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Net calorific value or specific energy per unit mass (MJ / kg) D3338 или рассчитаннаяD3338 or calculated ≥43,03≥43.03 ≥43,03≥43.03 ≥43,03≥43.03 ≥43,03≥43.03

Ожидается, что вышеуказанные смеси будут соответствовать техническим условиям на ракетное топливо RP.The above mixtures are expected to meet RP propellant specifications.

Пример 6. Апробированная ракетная топливная смесьExample 6. Proven rocket fuel mixture

С использованием SK, полученного с помощью модифицированного разделения на фракции в соответствии с Примером 4, и углеводородного компонента ShellSol D60 была получена апробированная ракетная топливная смесь, и оценена ее применимость относительно технических условий на ракетное топливо RP-1/RP-2 (MIL-DTL-25576). Апробированная ракетная топливная смесь была составлена так, чтобы соответствовать требуемым пределам технических условий MIL-DTL-25576, как показано в результатах, приведенных в таблице 14 ниже. Апробированная ракетная топливная смесь, описанная в данном документе, относится к смеси, содержащей 90% ShellSol D60 и 10% SK, полученного с помощью модифицированного разделения на фракции (Пример 4), по объему.Using SK from modified fractionation according to Example 4 and the ShellSol D60 hydrocarbon component, a validated rocket fuel mixture was prepared and its applicability was evaluated against the RP-1 / RP-2 rocket fuel specification (MIL-DTL -25576). The tested rocket fuel mixture was formulated to meet the required MIL-DTL-25576 specification limits as shown in the results shown in Table 14 below. The proven rocket fuel mixture described herein refers to a mixture containing 90% ShellSol D60 and 10% SK, obtained by modified fractionation (Example 4), by volume.

Таблица 14. Технические данные для апробированной ракетной топливной смеси, содержащей 90% ShellSol D60/10% SK (Пример 4) (по объему) по сравнению с техническими условиями MIL-DTL-25576 (RP-1/RP-2)Table 14. Technical data for approved rocket fuel mixture containing 90% ShellSol D60 / 10% SK (Example 4) (by volume) compared to MIL-DTL-25576 (RP-1 / RP-2) specification

Метод ASTMASTM method Технические условия на RP-1/RP-2Specifications for RP-1 / RP-2 Апробированная ракетная топливная смесьProven rocket fuel mixture Точка начала кипения (°C)Boiling point (° C) D86D86 отчетreport 182182 Точка 10%-ого выкипания (°C)10% boiling point (° C) 185-210185-210 191,9191.9 Точка 50%-ого выкипания (°C)50% boiling point (° C) отчетreport 197,3197.3 Точка 90%-ого выкипания (°C)90% boiling point (° C) отчетreport 209,8209.8 Точка конца кипения (°C)Boiling point (° C) макс. 274Max. 274 233,9233.9 Точка вспышки (°C)Flash point (° C) D56D56 мин. 60min. 60 6060 Плотность при 15C (г/см3)Density at 15C (g / cm3) D4052D4052 0,799-0,8150.799-0.815 0,81260.8126 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 макс. -51,1Max. -51.1 <-80<-80 Вязкость при -34C (сСт)Viscosity at -34C (cSt) D445D445 макс. 16,5Max. 16.5 7,7597,759 Удельная энергия на единицу массы (МДж/кг)Specific energy per unit mass (MJ / kg) Рассчитанная (D3338)Calculated (D3338) мин. 43,03min. 43.03  43,40743.407

Следовательно, таблица 14 показывает, что эта апробированная ракетная топливная смесь конкурентна в отношении данных технических условий. Дополнительный интерес представляет то, как эта апробированная ракетная топливная смесь выглядит в сравнении с типовыми величинами для ракетного топлива RP-1 и/или RP-2. Типовые величины для этих ракетных топлив определяли в независимых испытаниях коммерчески доступного ракетного топлива, и они представлены в таблице 15.Therefore, Table 14 shows that this proven rocket fuel mixture is competitive for this specification. Of additional interest is how this proven rocket fuel mixture compares to typical RP-1 and / or RP-2 propellants. Typical values for these propellants were determined in independent tests of commercially available propellants and are presented in Table 15.

Таблица 15. Типовые величины технических характеристик ракетного топлива RP-1/RP-2 (из коммерчески доступных источников)Table 15. Typical RP-1 / RP-2 rocket fuel specifications (from commercially available sources)

Метод ASTMASTM method Технические условия на RP-1/RP-2Specifications for RP-1 / RP-2 Типовое RP-1Typical RP-1 Типовое RP-2Typical RP-2 Точка начала кипения (°C)Boiling point (° C) D86D86 отчетreport 185185 182,1182.1 Точка 10%-ого выкипания (°C)10% boiling point (° C) 185-210185-210 198,1198.1 198,1198.1 Точка 50%-ого выкипания (°C)50% boiling point (° C) отчетreport 210,5210.5 216,1216.1 Точка 90%-ого выкипания (°C)90% boiling point (° C) отчетreport 230,8230.8 244,3244.3 Точка конца кипения (°C)Boiling point (° C) макс. 274Max. 274 247,1247.1 261,9261.9 Точка вспышки (°C)Flash point (° C) D56D56 мин. 60min. 60 6363 6262 Плотность при 15C (г/см3)Density at 15C (g / cm3) D4052D4052 0,799-0,8150.799-0.815 0,80960.8096 0,81420.8142 Точка замерзания (°C)Freezing point (° C) D5972D5972 макс. -51,1Max. -51.1 <-80<-80 <-80<-80 Вязкость при -34C (сСт)Viscosity at -34C (cSt) D445D445 макс. 16,5Max. 16.5 10,9010.90 12,1412.14 Удельная энергия на единицу
массы (МДж/кг)Specific energy per unit
mass (MJ / kg) Рассчитанная
(D3338)Calculated
(D3338) мин. 43,03min. 43.03 43,48343,483 43,44943,449

Сравнивая и сопоставляя результаты, полученные для апробированной ракетной топливной смеси (таблица 14), и типовые величины, представленные в таблице 15, можно отметить, что величины подобны, за исключением вязкости при -34C (метод ASTM D445). В частности, удельная энергия на единицу массы отличается не более чем на 0,2% между RP-1/RP-2/апробированной ракетной топливной смесью, указывая на то, что удельный импульс (ключевой параметр в ракетостроении, который определяет фактическую грузоподъемность, которую можно использовать для данного количества горючего) должен быть сопоставим для двух базовых видов топлива (RP-1 иRP-2) и апробированной ракетной топливной смеси. Удельный импульс представляет собой величину тягового усилия, полученную при сжигании одного фунта горючего за период времени, составляющий одну секунду, и непосредственно связан с квадратом скорости истечения выхлопных газов из ракетного двигателя. В данной отрасли промышленности общеизвестно, что квадрат скорости истечения выхлопных газов (приблизительно) пропорционален температуре в камере сгорания (которая в свою очередь связана с удельной энергией топлива) и обратно пропорционален молярной массе выхлопных газов: поскольку оба топлива на основе углеводородов с подобными плотностями/содержанием водорода, молярная масса выхлопных газов также должна быть одинаковой. Такая логическая схема указывает на подобный удельный импульс для ракетных топлив RP-1, RP-2 и апробированной ракетной топливной смеси.Comparing and contrasting the results obtained for the tested rocket fuel mixture (Table 14) and the typical values presented in Table 15, it can be noted that the values are similar, except for the viscosity at -34C (method ASTM D445). Specifically, the specific energy per unit mass differs by no more than 0.2% between the RP-1 / RP-2 / approved rocket fuel mixture, indicating that specific impulse (a key parameter in rocketry that determines the actual payload that can be used for a given amount of fuel) should be comparable for the two base fuels (RP-1 and RP-2) and the proven rocket fuel mixture. Specific impulse is the amount of thrust obtained by burning one pound of fuel over a period of time of one second, and is directly related to the square of the velocity of exhaust from the rocket engine. It is common knowledge in the industry that the square of the exhaust gas velocity is (approximately) proportional to the temperature in the combustion chamber (which in turn is related to the specific energy of the fuel) and is inversely proportional to the molar mass of the exhaust gases: since both hydrocarbon-based fuels with similar densities / contents hydrogen, the molar mass of the exhaust gases must also be the same. This logic pattern indicates a similar specific impulse for RP-1, RP-2 propellants and proven rocket fuel mixture.

Эта апробированная ракетная топливная смесь действительно обеспечивает явное преимущество по сравнению с топливами RP-1 и RP-2 вследствие более низких значений вязкости при температурах ниже нуля. Это особенно полезно для ракет, которые активно охлаждают свое топливо, чтобы получить более высокую плотность топлива, что делает возможным заключить большую массу топлива внутри данного топливного резервуара. Существующая практика активного охлаждения ракетного топлива на борту ограничена более высокими вязкостями, наблюдаемыми после охлаждения топлива, которые отрицательно влияют на способность топлива течь и критически на способность эффективно распыляться в аппарат для окисления через приспособление для распыления. Следовательно, топлива с более низкой вязкостью при температурах ниже нуля можно дополнительно охлаждать, максимально увеличивая пользу от увеличения плотности топлива при более низких температурах активного охлаждения топлива.This proven rocket fuel mixture does indeed provide a distinct advantage over RP-1 and RP-2 propellants due to the lower viscosities at sub-zero temperatures. This is especially useful for rockets that actively cool their fuel in order to obtain a higher fuel density, making it possible to enclose a large mass of fuel within a given fuel reservoir. The current practice of actively cooling propellant on board is limited by the higher viscosities observed after the propellant has cooled, which negatively affects the ability of the propellant to flow and critically affects the ability to effectively spray into the oxidizer through the atomizer. Consequently, fuels with lower viscosities can be further cooled at sub-zero temperatures, maximizing the benefits of an increase in fuel density at lower active fuel cooling temperatures.

В таблице 16 показаны вязкости при двух независимых температурах ниже нуля для RP-1, RP-2 и апробированной ракетной топливной смеси. На фиг. 5 изображены те же данные графически, польза от работы с топливами с более низкими значениями вязкости в ракетах с активно охлаждаемыми топливными резервуарами заключается в том, что они могут быть охлаждены до более низких температур для получения заданной граничной вязкости топлива. Table 16 shows the viscosities at two independent temperatures below zero for RP-1, RP-2 and the proven rocket fuel mixture. FIG. 5 depicting the same data graphically, the benefit of operating with fuels with lower viscosities in rockets with actively cooled fuel tanks is that they can be cooled to lower temperatures to obtain a given boundary viscosity of the fuel.

На фиг. 5 графически представлены данные из таблицы 15; особо подчеркивая то, что для заданной граничной вязкости профиль вязкости при более низких температурах является пригодным для обеспечения дополнительного активного охлаждения топлива, чтобы максимально увеличить плотность топлива.FIG. 5 graphically presents the data from table 15; emphasizing that, for a given cutoff viscosity, the viscosity profile at lower temperatures is suitable for providing additional active cooling of the fuel to maximize the density of the fuel.

Таблица 15. Значения вязкости при температурах ниже нуля для базовых ракетных топлив RP-1, RP-2 и апробированной ракетной топливной (РТ) смесиTable 15. Values of viscosity at temperatures below zero for base rocket fuels RP-1, RP-2 and proven rocket fuel (RT) mixture

Вязкость (сСт)Viscosity (cSt) RP-1RP-1 6,226.22 10,9010.90 RP-2RP-2 6,976.97 12,1412.14 Апробированная РТ смесьProven RT blend 4,764.76 7,767.76

Claims (13)

1. Способ получения жидкого ракетного топлива, пригодного в качестве ракетных топлив марок RP-1 или RP-2, включающий в себя: 1. A method for producing liquid rocket fuel suitable as rocket fuels of the RP-1 or RP-2 grades, including: a) обеспечение наличия углеводородного керосинового компонента с точкой кипения в интервале от 145°C до 300°C при атмосферном давлении, точкой вспышки по меньшей мере 60°C или выше, измеренной в соответствии с ASTM D56, и плотностью при 15°C, составляющей не более 815 кг/м³; a) providing a hydrocarbon kerosene component with a boiling point in the range of 145 ° C to 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 60 ° C or higher, measured in accordance with ASTM D56, and a density at 15 ° C equal to no more than 815 kg / m ³ ; b) обеспечение некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, содержащего по меньшей мере 99,5% мас. углерода и водорода и по меньшей мере 50% мас. циклопарафинов, причем указанный компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения, составляющую не более 300°C при атмосферном давлении, точку вспышки, составляющую по меньшей мере 38°C, предпочтительно по меньшей мере 45°C, предпочтительно по меньшей мере 50°C, более предпочтительно по меньшей 55°C, более предпочтительно по меньшей мере 60°C, плотность при 15°C, составляющую по меньшей мере 799 кг/м³, и точку замерзания, составляющую -60°C или ниже, и указанное синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо произведено из биомассы;b) providing a certain amount of a component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel containing at least 99.5% wt. carbon and hydrogen and at least 50% wt. cycloparaffins, said component for mixing, which is a cycloparaffinic kerosene fuel, has a boiling point of not more than 300 ° C at atmospheric pressure, a flash point of at least 38 ° C, preferably at least 45 ° C, preferably at least at least 50 ° C, more preferably at least 55 ° C, more preferably at least 60 ° C, a density at 15 ° C of at least 799 kg / m ³ and a freezing point of -60 ° C or lower, and said synthetic cycloparaffinic kerosene fuel is produced from biomass; c) смешивание некоторого количества компонента для смешивания, представляющего собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, и углеводородного керосинового компонента в количестве, составляющем по меньшей мере 1 об.%, обеспечивающем точку вспышки, составляющую по меньшей мере 60°C, и точку конца кипения, составляющую 274°C или ниже, чтобы получить смешанное жидкое ракетное топливо. c) mixing an amount of a mixing component of a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel and a hydrocarbon kerosene component in an amount of at least 1% by volume to provide a flash point of at least 60 ° C and a boiling end point of 274 ° C or lower for mixed liquid propellant. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что точка замерзания смешанного ракетного топлива составляет -51°C или ниже.2. A method according to claim 1, characterized in that the freezing point of the mixed propellant is -51 ° C or lower. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что смешанное ракетное топливо имеет плотность в интервале от 799 до 815 кг/м³ при 15°C. 3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixed propellant has a density in the range from 799 to 815 kg / m ³ at 15 ° C. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что ракетная топливная смесь характеризуется кинематической вязкостью при -34°C (измеренной в соответствии с методом ASTM D445), которая составляет менее 10 сСт, более предпочтительно менее 9 сСт и наиболее предпочтительно менее 8 сСт.4. A method according to any one of claims. 1-3, characterized in that the rocket fuel mixture has a kinematic viscosity at -34 ° C (measured in accordance with ASTM D445 method) that is less than 10 cSt, more preferably less than 9 cSt, and most preferably less than 8 cSt. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что смешанное ракетное топливо характеризуется удельной энергией на единицу объема в интервале от 34380 до 35070 МДж/м³, и/или содержание водорода составляет по меньшей мере 13,8% мас., и/или полезная теплота сгорания составляет по меньшей мере 43,03 МДж/кг.5. The method according to any one of claims. 1-4, characterized in that the mixed propellant has a specific energy per unit volume in the range from 34380 to 35070 MJ / m ³ , and / or the hydrogen content is at least 13.8% by weight, and / or the useful heat of combustion is at least 43.03 MJ / kg. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что содержание серы в компоненте для смешивания, представляющем собой синтетическое циклопарафиновое керосиновое топливо, составляет не более 0,0030% мас.6. The method according to any one of claims. 1-5, characterized in that the sulfur content in the component for mixing, which is a synthetic cycloparaffinic kerosene fuel, is not more than 0.0030% wt. 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что содержание серы в смешанном жидком ракетном топливе составляет не более 0,0030% мас.7. A method according to any one of claims. 1-6, characterized in that the sulfur content in the mixed liquid rocket fuel is not more than 0.0030% wt. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что жидкое ракетное топливо составлено так, чтобы оно соответствовало требованию к термической стабильности при температуре, составляющей по меньшей мере 355°C. 8. The method according to any one of claims. 1-7, characterized in that the liquid propellant is formulated to meet the requirement for thermal stability at a temperature of at least 355 ° C. 9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что компонент для смешивания, представляющий собой циклопарафиновое керосиновое топливо, имеет точку кипения 290°C или ниже, более предпочтительно 280°C или ниже, наиболее предпочтительно 274°C или ниже.9. The method according to any one of claims. 1-8, characterized in that the cycloparaffinic kerosene fuel blending component has a boiling point of 290 ° C or less, more preferably 280 ° C or less, most preferably 274 ° C or less. 10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что количество компонента для смешивания, представляющего собой циклопарафиновое керосиновое топливо, в жидком ракетном топливе составляет по меньшей мере 3% об. 10. The method according to any one of claims. 1-9, characterized in that the amount of the component for mixing, which is a cycloparaffinic kerosene fuel, in the liquid propellant is at least 3% vol.

Images