NUEVO COMBUSTIBLE CON ALTO INDICE DE OCTANO Y BAJO CONTENIDO DE AROMATICOS.

Combustible para alimentación de motores de explosión, especialmente los que equipan las aeronaves,

con un índice de octano F4 al menos igual a 130 y un contenido de compuestos aromáticos inferior al 10% en volumen y un contenido de benceno inferior al 0,2% en volumen, que contiene una primera base hidrocarbonada (B1), compuesta esencialmente por isoparafinas que contienen de 6 a 9 átomos de carbono y cuyo contenido de isooctanos en el corte de hidrocarburos isoparafínicos (B1) es superior al 70% en masa y, de preferencia, superior al 75% en masa, en una cantidad superior al 40% en volumen, y una segunda base de hidrocarburos (B2) compuesta también por isoparafinas que contienen 4 ó 5 átomos de carbono y, eventualmente, otros hidrocarburos y aditivos comunes para este tipo de combustible, en cantidad y calidad suficientes para que el combustible cumpla con las especificaciones vigentes, caracterizado porque contiene al menos el 5,0% en volumen y, preferentemente, al menos el 10,0% en volumen, de una base de hidrocarburos (B3) compuesta esencialmente por cicloparafinas que contienen de 6 a 8 átomos de carbono y cuyo contenido en ciclohexanos del corte de hidrocarburos cicloparafinicos (B3) es superior al 80% y, de preferencia, superior al 90% en masa, y porque la relación R de las cantidades en volumen (B1+B2)/B3 es superior a 2,0 y, preferentemente, está comprendida entre 2,3 y 19,0

Nuevo combustible con alto índice de octano y bajo contenido de aromáticos.

La presente invención se refiere a nuevas formulaciones de combustibles con un alto índice de octano y bajo contenido de compuestos aromáticos, fundamentalmente de benceno, que pueden utilizarse para alimentar motores de combustión interna y de explosión y, particularmente, motores de pistón con los que están equipados las aeronaves.

Se sabe que, previamente a su introducción en el mercado, los combustibles destinados a alimentar motores de combustión interna y de explosión, deben satisfacer determinadas características fisicoquímicas, que garanticen al consumidor un alto nivel de rendimiento mecánico y, al mismo tiempo, reduzcan las fuentes de contaminación, generadas por los gases de escape o por el propio producto durante su manipulación o almacenamiento. Estas características, que pueden variar sensiblemente de un combustible a otro, deben sin embargo mantenerse en un ámbito definido por especificaciones oficiales reagrupadas y editadas por organismos calificados, tales como la AFNOR en Francia o la ASTM en los Estados Unidos. Entre estas especificaciones, el índice de octano o, más precisamente, él índice que mide el valor antidetonante de un combustible comparándolo con una nafta llamada de referencia, es una característica esencial, ya que traduce el rendimiento de combustión del combustible en los cilindros del motor y, particularmente, su resistencia al autoencendido, es decir, su resistencia a la autoinflamación masiva no controlada del combustible. Este fenómeno, muy conocido por el experto en la materia, si no se controla, puede tener consecuencias nefastas sobre la vida útil del motor, tales como la fatiga y el desgaste prematuros de las partes esenciales del conjunto mecánico de motorización.

En la técnica, se distinguen dos tipos de octano para los combustibles destinados a alimentar los motores de automóviles: el RON (Research Octane Number; en español, octanaje medido en laboratorio) y el MON (Motor Octane Number; en español, octanaje medido en motor), denominados respectivamente, en la profesión, F1 y F2.

En el campo de la aviación y, más precisamente, para las aeronaves equipadas con motores de explosión, los combustibles que se ofrecen en el mercado deben elaborarse con cuidado y presentar, particularmente, una muy buena resistencia al autoencendido, considerando las severas y particulares condiciones de uso de estos motores, sobre todo durante el despegue, y también por obvias razones de fiabilidad y seguridad de funcionamiento en altura. Una vez más, se han definido e integrado dos índices de octano específicos en las especificaciones de la nafta para aviones, a saber:

- un índice denominado nuevamente MON u octanaje medido en motor, que reemplaza al antiguo índice directamente correlativo, denominado antiguamente F3 en la profesión, destinado a valorar el funcionamiento correcto del conjunto de motorización en marcha normal, es decir, en altura, a velocidad estable;

- el índice denominado de octano sobrecargado, también llamado F4 o índice de rendimiento, que traduce las necesidades de rendimiento de combustión del motor en el momento del despegue.

Un combustible, cuya denominación comercial comúnmente utilizada es "AVGAS 100 LL", corresponde a una nafta para motores de pistón y de explosión para aviones, cuyo MON debe ser, según la norma ASTM D910-00, superior o igual a 99,5 y el F4 superior o igual a 130. La abreviatura "LL" significa "Low Lead" (en español: bajo plomo), es decir, que el contenido de plomo del combustible, que proviene generalmente de compuestos alquilplomo debe ser, según esta norma vigente en la actualidad, inferior o igual a 0,56 gramos por litro de nafta.

Es a este tipo de combustible para aeronaves que nos referiremos más especialmente a lo largo de esta descripción, aunque los combustibles conformes a la invención pueden utilizarse en otros ámbitos de la aviación, por ejemplo, para motores de vehículos de competición o similares, es decir, para motores que exigen combustibles con un alto índice de octano. El combustible objeto de la presente invención también puede utilizarse para alimentar sistemas de naturalezas muy diversas, por ejemplo, una unidad de tratamiento de combustible, tal como un reformador, acoplado a una pila de combustible.

Se sabe que las naftas fabricadas directamente por destilación del petróleo bruto no tienen las características requeridas y, fundamentalmente, los suficientes índices de octano para ingresar directamente en el mercado de la aviación. Por consiguiente, el refinador, en la etapa de su fabricación, debe proceder a mezclar varias bases, preferentemente hidrocarbonadas, para obtener productos que, con el eventual añadido de aditivos, cumplan con las diferentes especificaciones requeridas. Estas bases y aditivos pueden estar compuestos, por ejemplo, y de modo no limitativo:

- por hidrocarburos que contengan principalmente compuestos aromáticos que presenten, por naturaleza, altos índices de octano;

- por hidrocarburos derivados de la alquilación de gases con 1 a 4 átomos de carbono, exentos de moléculas aromáticas u olefínicas;

- por naftas ligeras derivadas de la destilación directa del petróleo bruto, estén o no isomerizadas;

- por fracciones ligeras de destilación, tales como butanos o isopentanos;

- por compuestos oxigenados u organometálicos, cuya composición química se elige específicamente para obtener propiedades particulares durante el ciclo de combustión del combustible en el motor.

Los hidrocarburos aromáticos que entran en la composición de una nafta provienen generalmente de un procedimiento de fabricación, llamado de "reformado" de las naftas, disponible particularmente en una refinería de petróleo. Este procedimiento, utilizado a veces por el comercializador en condiciones altamente rigurosas, en relación directa con la exigencia de calidad de los productos fabricados, especialmente para las naftas destinadas a motores de aviones, permite, gracias a un conjunto de reacciones químicas que se realizan a alta temperatura y bajo alta presión, necesariamente en presencia de un catalizador apropiado, transformar moléculas de cadenas rectas o cíclicas contenidas en las naftas más pesadas, producidas por destilación directa del petróleo bruto, en hidrocarburos ramificados y cíclicos aromáticos más estables. En la profesión, generalmente se los llama "reformados" y contienen un alto índice de octano.

Sin embargo, la presencia de tales reformados en cantidades importantes en los combustibles, que pueden alcanzar decenas de % en volumen, presenta un problema real, debido a las moléculas aromáticas que contiene. Se sabe que la presencia de hidrocarburos aromáticos, particularmente el benceno, en un combustible es contraria a la tendencia de las legislaciones vigentes y sin duda futuras, en materia de medioambiente. En efecto, frente a los problemas vinculados a la salud de los consumidores, especialmente los causados por las emisiones de diferentes fuentes de energías fósiles en los centros de vida y, más precisamente, por los combustibles, la mayoría de estas legislaciones recomienda disminuir su contenido de compuestos aromáticos y especialmente benceno, ya que esta última molécula es considerada cancerígena para el hombre.

En la técnica no se encuentran formulaciones de combustibles que presenten, a la vez, un índice de octano bastante alto, conforme con la norma ASTM D910-00, para ser utilizado, por ejemplo, en motores de explosión para aeronaves, y un bajo contenido de aromáticos, sin agregado de aditivos específicos mejoradores de octanaje.

Es así que, por ejemplo, en la patente JP 05179264 B se propone un combustible formulado con bases clásicamente disponibles en una refinería de petróleo, al que se han agregado importantes cantidades de naftenos y MTBE. Se han propuesto diferentes procedimientos, más o menos complejos, por ejemplo, en FR A-2 686 094 o FR-A-2 686 095, para reducir el contenido de benceno de combustibles que utilizan una hidrogenación clásica del benceno contenido en una base de hidrocarburos que entran en la composición del combustible, seguida de una operación de isomerización de las moléculas resultantes.

Todos los procedimientos que se ofrecen actualmente para reducir el contenido de hidrocarburos aromáticos y, más especialmente de benceno, en las naftas, plantean dificultades técnicas para los refinadores, generando costes adicionales debido a la utilización necesaria de nuevas...

1. Combustible para alimentación de motores de explosión, especialmente los que equipan las aeronaves, con un índice de octano F4 al menos igual a 130 y un contenido de compuestos aromáticos inferior al 10% en volumen y un contenido de benceno inferior al 0,2% en volumen, que contiene una primera base hidrocarbonada (B1), compuesta esencialmente por isoparafinas que contienen de 6 a 9 átomos de carbono y cuyo contenido de isooctanos en el corte de hidrocarburos isoparafínicos (B1) es superior al 70% en masa y, de preferencia, superior al 75% en masa, en una cantidad superior al 40% en volumen, y una segunda base de hidrocarburos (B2) compuesta también por isoparafinas que contienen 4 ó 5 átomos de carbono y, eventualmente, otros hidrocarburos y aditivos comunes para este tipo de combustible, en cantidad y calidad suficientes para que el combustible cumpla con las especificaciones vigentes, caracterizado porque contiene al menos el 5,0% en volumen y, preferentemente, al menos el 10,0% en volumen, de una base de hidrocarburos (B3) compuesta esencialmente por cicloparafinas que contienen de 6 a 8 átomos de carbono y cuyo contenido en ciclohexanos del corte de hidrocarburos cicloparafinicos (B3) es superior al 80% y, de preferencia, superior al 90% en masa, y porque la relación R de las cantidades en volumen (B1+B2)/B3 es superior a 2,0 y, preferentemente, está comprendida entre 2,3 y 19,0.

2. Combustible según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación K de las cantidades en volumen B1/B2 es superior a 2,0 y, preferentemente, está comprendida entre 2,3 y 10,6.

3. Combustible según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque su contenido en el corte de hidrocarburos isoparafínicos (B1) es superior al 43% en volumen.

4. Combustible según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los hidrocarburos isoparafínicos que con ocho átomos de carbono son isooctanos.

5. Combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segundo corte de hidrocarburos isoparafínicos (B2) está compuesto esencialmente por isoparafinas con cinco átomos de carbono.

6. Combustible según la reivindicación 5, caracterizado porque los hidrocarburos isoparafínicos con cinco átomos de carbono son isopentanos.

7. Combustible según una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque el contenido de isopentanos en el corte de hidrocarburos isoparafínicos (B2) con cinco átomos de carbono, es superior al 85% en masa y, de preferencia, superior al 90% en masa.

8. Combustible según la reivindicación 5, caracterizado porque el corte de hidrocarburos isoparafínicos con 5 átomos de carbono se reemplaza por un corte compuesto por hidrocarburos con 4 átomos de carbono.

9. Combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque su contenido de compuestos aromáticos es inferior al 5% en volumen.

10. Combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque su contenido de benceno es inferior al 0,1% en volumen.

11. Utilización del combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para alimentar, solo o mezclado, motores de explosión para aeronaves.

12. Utilización del combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 para alimentar, solo o mezclado, motores de explosión para vehículos de competencia o similares.

13. Utilización del combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para alimentar, solo o mezclado, una unidad de tratamiento de combustible, tal como un reformador, acoplado a una pila de combustible.