專利名稱：通過在線混合組分制備尤其用于柴油機的燃料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過對燃料各組分進行在線混合并可選地加入添加劑來制備燃料、尤其是柴油發(fā)動機的燃料或加熱設(shè)備的燃料的方法和裝置。
柴油發(fā)動機的燃料用于在噴入強壓縮空氣后進行自燃。一般來說，這種燃料由各種組分混合而成，混合比例確定成使燃料具有一定的性能，并達到一定的相對指標(biāo)例如，防凍性能、硫含量和十六烷值。
在煉油廠，這種燃料采用在線混合法制成，根據(jù)此法，各種不同的液態(tài)組分和添加劑同時和連續(xù)地加入到用作混合器的同一個管道中。各種不同組分的用量由計算機加以控制，一批燃料的制備時間可以延續(xù)到30小時。
當(dāng)然，由此而制成的制品的性能在制備過程中要經(jīng)過多次檢驗，為此，要在混合器出口或者在灌注過程中從儲罐中取樣化驗。根據(jù)化驗結(jié)果，調(diào)整混合燃料各組分和添加劑的用量，使測得的數(shù)值與規(guī)定的數(shù)值相符。
顯然，對于每次化驗來說，最好盡可能限定制備中的混合燃料的取樣和獲得測試值之間的時間間隔，為此，使用的在線分析儀一般要符合這個要求。
柴油發(fā)動機的燃料的主要性能之一，即其自燃性能，由于難以測試，在混合器出口無法在線檢測。在ASTM D613標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，它定義為燃料注入及其在燃燒室內(nèi)燃燒之間的時間間隔，在所述標(biāo)準(zhǔn)中，測試單位通常為十六烷值。
在測試條件下，十六烷值(英語CN)為15對應(yīng)7-甲基壬烷，而十六烷值為100對應(yīng)相同條件下的正十六烷的燃燒。介于中間的十六烷值意味著燃料的自燃特性相當(dāng)于一種7-甲基壬烷和正十六烷的混合燃料，即CN=X+0.15(100-X)，其中，X表示7-甲基壬烷和正十六烷的混合燃料中的十六烷含量(體積百分比)。
在ASTM D613標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的非常精確的條件下，要用該標(biāo)準(zhǔn)確定的成套儀器設(shè)備進行長時間的復(fù)雜測試。這套儀器設(shè)備包括一臺由燃料研究公司校準(zhǔn)的在技術(shù)上通常稱為“CFR發(fā)動機”的柴油發(fā)動機。不過，用這套儀器設(shè)備進行測試，時間長(約一小時)，難度大，需要進行很多手動操作。
為縮短測試時間且使測試自動進行，對一些測試方法和裝置進行過調(diào)整。尤其是重復(fù)文獻SAE890419所述方法的歐洲專利申請EP-A-0610118中，提出了一種連續(xù)測試十六烷值的方法和裝置。盡管這種方法和裝置對燃料十六烷值的測試方法有所改進，但是仍存在一些缺陷，例如參考制品和制備中的燃料樣品使用共同管路的問題，以及需要使用若干電動節(jié)流閥及其操縱系統(tǒng)的問題。
現(xiàn)在有一些測試燃料自燃時間的方法，例如從易于測試的性能中計算十六烷值以及蒸餾的密度和特性。但是，獲得的結(jié)果不大可靠，沒有考慮到往往在燃料中加入柴油添加劑，柴油添加劑用于必要時提高混合燃料的十六烷值。為此，應(yīng)當(dāng)指出，CFR發(fā)動機在其測試中考慮到了柴油添加劑的作用。
因此，在技術(shù)上，在柴油發(fā)動機燃料的制備過程中，要求有一種在線使用的快速可靠的自動測試裝置，可以很好地檢驗由十六烷值表示的自燃特性。
正是為了解決這個問題，本發(fā)明提出在混合器的下游在線使用一種CFR類型的設(shè)備，能夠在待測試樣品取樣后的短時間內(nèi)很容易地獲得十六烷值的測試結(jié)果。
本發(fā)明還旨在提出一種用于柴油發(fā)動機的燃料的組分及可能的添加劑的在線混合的方法和裝置，能夠快速可靠地完全自動地獲得混合燃料十六烷值的測試結(jié)果。
為此，本發(fā)明的主題是一種通過對燃料各組分及可能的添加劑進行在線混合來制備尤其用于柴油發(fā)動機或加熱設(shè)備的燃料的方法，這種燃料從其商品化角度來說必須具有特定的十六烷值，在所述方法中，以受控制的用量連續(xù)向一個混合器供給各種不同的組分，在混合器的出口以各種不同的時間間隔測試制備中的燃料的十六烷值，計算該十六烷值相對于至少一個規(guī)定值的偏差，然后調(diào)節(jié)各種不同組分或添加劑各自的用量，以便消除測試值和規(guī)定值之間的偏差，這種方法的特征在于，通過兩個不同的管路交替地向一個CFR發(fā)動機供給一種從混合器輸出管線上提取的制備中的燃料以及一種十六烷值已知的參考制品，每個管路具有一個高壓噴油泵，所述CFR發(fā)動機以恒定的壓縮比工作。
應(yīng)用已用于汽油辛烷值測定的分析儀部分的ASTM D 2885標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，即可對照參考制品的已知十六烷值，方便地計算待測樣品的十六烷值。實踐中，在相同的條件下，借助于同一臺CFR發(fā)動機，連續(xù)測定制備中的混合燃料樣品的燃燒時間以及十六烷值已知的參考制品的燃燒時間。對制備中的燃料和參考制品的測試時間不到一小時，甚至不到十分鐘。
對于每組測試來說，制備中的混合燃料樣品的十六烷值是根據(jù)CFR發(fā)動機以電信號提供的數(shù)據(jù)(混合燃料樣品和參考制品的自燃時間)確定的，然后，這些數(shù)據(jù)通過計算機換算成相對于參考制品的十六烷值偏差，接著，所述計算機再根據(jù)參考制品的已知十六烷值計算待測樣品的十六烷值。
然后，樣品的這個十六烷值輸送給計算機，計算機按程序控制加入到混合器中的各種不同組分的相對用量。
本發(fā)明裝置根據(jù)ASTM D 2885標(biāo)準(zhǔn)測定十六烷值的精確度與參考制品十六烷值的精確度有直接聯(lián)系，對于其平均值等于50的多次測試的參考制品來說，這個精確度一般等于或小于1個十六烷值點。因此，本發(fā)明裝置的十六烷值測定精確度提高一倍，相對于ASTM D 613標(biāo)準(zhǔn)所述方法的精確度來說，可以在二和五個點之間進行變化。
應(yīng)當(dāng)指出，在本發(fā)明方法中，CFR發(fā)動機以恒定壓縮比加以使用，因此，使用條件不同于ASTM D 613標(biāo)準(zhǔn)的條件，該標(biāo)準(zhǔn)推薦使用可變壓縮比，意味著要與兩種其十六烷值分別大于和小于樣品的十六烷值的參考制品進行比較。使用恒定壓縮比CFR發(fā)動機，無需移動一些機械部件，因此有利于測試方法的自動化，有利于提高測試的精確度。
所用參考制品的十六烷值接近制備中的混合燃料所要求的十六烷值，其與規(guī)定值的偏差小于5個十六烷值點，最好小于2。
供給CFR發(fā)動機的混合燃料樣品和參考制品通過不同的管路加入到所述發(fā)動機的同一注入?yún)^(qū)域，這樣，在兩次連續(xù)測試之間無需進行清除工作，從而可以縮短所述測試的穩(wěn)定時間。所述兩次測試(混合燃料樣品和參考制品)可以按任一順序進行。
CFR發(fā)動機的每條供油管路配有一個不同的高壓噴油泵，這構(gòu)成本發(fā)明方法的一個很大的優(yōu)越性，避免使用一些控制系統(tǒng)，例如用于開啟和關(guān)閉電動節(jié)流閥、在測試之間對單個泵進行中間調(diào)節(jié)、或者在從輸入?yún)⒖贾破返捷斎胫苽渲械娜剂蠒r對所述泵進行清洗。在采用本發(fā)明方法之前，一個制備周期只要對兩條管路進行一次預(yù)先調(diào)節(jié)。
因此，測試系統(tǒng)易于實現(xiàn)自動化，因為只要對CFR發(fā)動機的這一條供油管路或另一條供油管路進行交替控制就行了。
如同在已有技術(shù)中那樣，可以在混合器的上游或下游，以可調(diào)的用量將柴油添加劑在線加入到混合器中，但是如前所述，CFR裝置進行的測試考慮到這種柴油添加劑，這構(gòu)成本發(fā)明方法的一個很大的優(yōu)越性。
本發(fā)明還涉及一種通過對燃料各組分及可能的添加劑進行在線混合來制備尤其用于柴油發(fā)動機或加熱設(shè)備的燃料的裝置，這種燃料從其商品化角度來說必須具有特定的十六烷值，所述裝置包括至少兩個儲罐，用于儲存混合燃料的至少兩種組分；一個混合器，由不同的管線以可調(diào)用量供給混合燃料的不同組分；至少一條混合燃料排出管線，配置在混合器上；最好配置一個用于儲存已制成制品的儲罐；可選地配有一個用量可調(diào)的柴油添加劑源，自動加以控制，連接在混合器的上游或下游和/或排出管線上；一個十六烷值測定件；至少一個用量控制件，對混合器的不同供油管線和柴油添加劑供給管線的用量加以控制，該控制件一方面受比較件的控制，另一方面按程序調(diào)節(jié)不同的用量，以便縮小測定值和規(guī)定的十六烷值之間的偏差，這種裝置的特征在于，-用于測定混合燃料十六烷值的測試件包括一臺CFR發(fā)動機，該發(fā)動機最好并聯(lián)安裝在混合燃料的排出管線上，-所述CFR發(fā)動機分別通過配有一個關(guān)閉控制件的管線與所述排出管線以及與十六烷值已知的一個參考制品源相連，-CFR發(fā)動機預(yù)先調(diào)節(jié)成以恒定壓縮比以及按預(yù)定值調(diào)節(jié)的注入提前量進行工作，-CFR發(fā)動機適于對混合燃料組分的不同供給管線以及可選地還有添加劑供給管線的用量控制件提供一種有關(guān)兩次十六烷值測試之間差別的指示信號，所述兩次測試是連續(xù)對混合燃料和參考制品進行的，或者是按相反順序連續(xù)進行的。
如上所述，CFR發(fā)動機的待測混合燃料樣品供給管線和十六烷值已知的參考制品供給管線最好是不相同的，或者只包括一個很短的公用部分，它們各配有一個高壓噴油泵。當(dāng)然，在CFR發(fā)動機的這些供給管線上可以配有止回閥。
噴油泵有利地由一個適于以有規(guī)律的預(yù)定時間間隔、例如五分鐘進行作用的自動控制件加以控制。
將混合燃料樣品和參考制品噴入CFR發(fā)動機的噴油泵本身是已知的，這種噴油泵包括兩個調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一個調(diào)節(jié)噴入量，另一個調(diào)節(jié)噴入時間，這兩個調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以進行獨立調(diào)節(jié)。
CFR發(fā)動機有利地借助十六烷值在參考制品十六烷值附近的兩種參考制品加以校準(zhǔn)。
附圖示出本發(fā)明的實施例。這些附圖僅示出十六烷值的測定和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，未示出用于校準(zhǔn)測試儀的已知系統(tǒng)，也未示出用于測定和調(diào)節(jié)燃料其它預(yù)定性能的已知系統(tǒng)。
附圖如下

圖1是燃料組分在線混合的整體裝置的示意圖；圖2示出制備中的混合燃料的十六烷值的測定系統(tǒng)。
圖1所示的裝置用于通過在一個混合器1中以及可選地在混合燃料排向一個容器20的排出管線2中對各種不同組分進行在線混合，制備一種具有預(yù)定特性、尤其是具有預(yù)定十六烷值的燃料。在所示的情況下，混合器1由四條管線3、5、7、9供給混合燃料的各種不同組分，每條管線配有一個用量自動調(diào)節(jié)閥3a、5a、7a、9a，各種不同組分來自儲罐4、6、8、10。這些不同組分中，一種組分的十六烷值小于規(guī)定值，這些組分可以例如是但不限于一種來自催化裂化裝置的重油，一種來自原油蒸餾塔的輕餾分，一種高硫含量汽油，或者一種來自汽油脫硫裝置的低硫含量汽油。
在并聯(lián)安裝在排出管線2上的一個回路11中，可以通過一條管線12注入一種柴油添加劑，例如2-乙基己基硝酸酯，管線12配有一個用量自動調(diào)節(jié)閥12a，調(diào)節(jié)來自一個儲罐13的添加劑用量。
如前所述，各種在線分析儀(未示出)以已知的方式在柴油添加劑注入裝置的下游連接到管線2上，以有規(guī)律的時間間隔測定混合燃料的性能，對這些性能的測定值和規(guī)定值加以比較。這些分析儀連接到一臺計算機14上，計算機14通過管線15、16、17、18和19與閥3a、5a、7a、9a和12a相連，并按程序調(diào)節(jié)由這些閥控制的用量，縮小測定值和規(guī)定值之間的偏差。
根據(jù)本發(fā)明，由管線2排出的混合燃料的十六烷值也進行在線測定，混合器1的供油量和管線2的柴油添加劑注入量調(diào)節(jié)成使測得的十六烷值接近十六烷值所要求的規(guī)定值。
為此，一個對制備中的混合燃料的燃燒時間、以及對十六烷值已知并接近規(guī)定值的制品的燃燒時間進行測定的測試裝置21按如下方式進行供料-一方面，通過一條第一管線22向測試儀供給混合燃料，管線22與一個取樣回路23相連，取樣回路23在柴油添加劑注入裝置的下游并聯(lián)安裝在管線2上；-另一方面，通過一條第二管線24從一個儲罐25供給一種十六烷值已知并接近所要求的規(guī)定值的制品。
裝置21本身與計算機14相連，向它發(fā)出一種反映測得的已知十六烷值與混合燃料樣品的十六烷值之間差別的信號，使計算機能夠調(diào)節(jié)各種不同組分的用量。
圖2詳細示出裝置21。該裝置包括一臺CFR發(fā)動機26，該發(fā)動機以恒定壓縮比并以固定的提前量、例如相對于高死點來說為13°(ASTM D 613標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的提前量)進行工作。發(fā)動機26通過管線22和24有控制地進行供料，并驅(qū)動一個軸27進行轉(zhuǎn)動，該軸配有一個飛輪28。軸27本身通過傳動系統(tǒng)29、30例如齒輪連接到兩個高壓泵33、34上，這兩個高壓泵分別布置在待測混合燃料供給管線22和十六烷值已知的制品供給管線24上。這些高壓泵通過分別配有一個止回閥37、38的兩條管線35、36連接到一條注入管線39上，該注入管線與發(fā)動機的噴油嘴相連。
如上所述，發(fā)動機26配有一個自動控制系統(tǒng)，以便以有規(guī)律的時間間隔連續(xù)向發(fā)動機先供給待測混合燃料樣品，再供給十六烷值已知的參考制品。
發(fā)動機對這兩種制品的響應(yīng)特性差別先由一個十六烷值偏差計算器加以轉(zhuǎn)換，再以電信號的形式傳送給計算機14。計算機根據(jù)ASTM D2885標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定計算混合燃料樣品的十六烷值，將獲得的數(shù)值與混合燃料的規(guī)定值加以比較，從而調(diào)節(jié)混合燃料各種不同組分的供給量，或者調(diào)節(jié)柴油添加劑的注入量。
只有長度短的管線39是發(fā)動機26的兩條供給管路所公用的，以便一次測試后在通過第二管路和第二油泵進行下一次測試之前，不必清洗剛剛使用過的管路和油泵。相對于ASTM D 613標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法來說，這具有很大的優(yōu)越性，ASTM D 613標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法是采用唯一一個油泵和兩種十六烷值已知的參考制品。
因此，本發(fā)明首次提出了在一種通過燃料各組分進行在線混合來制備燃料、尤其是柴油發(fā)動機燃料的裝置中，在線使用一種十六烷值的測定系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1．一種通過對燃料各組分及可能的添加劑進行在線混合來制備燃料、尤其是柴油發(fā)動機或加熱設(shè)備的燃料的方法，這種燃料從其商品化角度來說必須具有特定的十六烷值，在所述方法中，以受控制的用量(3a-9a)連續(xù)向一個混合器(1)供給各種不同的組分(3-9)，在混合器(1)的出口以各種不同的時間間隔測試制備中的燃料的十六烷值，計算該十六烷值相對于至少一個規(guī)定值的偏差，然后調(diào)節(jié)各種不同組分(3a-9a)或添加劑(12a)各自的用量，以便消除測試值和規(guī)定值之間的偏差，其特征在于，交替地向一個以恒定壓縮比工作的CFR發(fā)動機(26)供給一種從混合器(1)輸出管線(2)上提取的制備中的燃料，然后通過一條不同的管線(24)供給一種其十六烷值已知的參考制品(25)，兩條供料管路(22,24)是不同的，每條管路都具有一個不同的高壓噴油泵(33,34)，可使燃料自燃。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對制備中的燃料及對參考制品的測試時間不到一小時，最好低于十分鐘。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在相同的條件下，借助于同一臺CFR發(fā)動機(26)，對一種制備中的混合燃料樣品的燃燒時間、然后對一種十六烷值已知的參考制品的燃燒時間進行連續(xù)測定。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所用參考制品的十六烷值接近制備中的混合燃料所要求的十六烷值，其與規(guī)定值的偏差小于5個十六烷值點，最好小于2個點。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，供給CFR發(fā)動機的混合燃料樣品和參考制品通過不同的管路或只具有很短公用部分的管路加入到所述發(fā)動機的同一注入?yún)^(qū)域。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，它包括一個在混合器的上游或下游以可調(diào)的用量將一種柴油添加劑在線加入到混合器中的階段。
7．一種通過對燃料各組分及可能的添加劑進行在線混合來制備燃料、尤其是柴油發(fā)動機或加熱設(shè)備的燃料的裝置，這種燃料從其商品化角度來說必須具有特定的十六烷值，所述裝置包括至少兩個儲罐(4-10)，用于儲存混合燃料的至少兩種組分；一個混合器(1)，由不同的管線(3-9)以可調(diào)用量供給混合燃料的各種不同組分；至少一條混合燃料排出管線(2)，配置在混合器(1)上；最好配置一個用于儲存已制成制品的儲罐(20)；可選地配有一個用量可調(diào)的柴油添加劑源(13)，自動加以控制，連接在混合器(1)的上游或下游和/或排出管線(2)上；一個十六烷值測定件(21)；至少一個用量控制件(14)，對混合器(1)的不同供油管線(3-9)和柴油添加劑供給管線(12)的用量加以控制，該控制件(14)一方面受比較件的控制，另一方面按程序調(diào)節(jié)各種不同的用量，以便縮小測定值和規(guī)定的十六烷值之間的偏差，其特征在于-用于測定混合燃料十六烷值的測試件(21)包括一臺CFR發(fā)動機(26)，該發(fā)動機最好并聯(lián)安裝在混合燃料的排出管線(2)上，-CFR發(fā)動機(26)分別通過配有一個關(guān)閉控制件的不同管線(22,35；24,36)與所述排出管線(2)以及與十六烷值已知的一個參考制品源(25)相連，-CFR發(fā)動機(26)預(yù)先調(diào)節(jié)成以恒定壓縮比、以及按預(yù)定值調(diào)節(jié)的注入提前量進行工作，-CFR發(fā)動機(26)適于對混合燃料各組分的不同供給管線、及可選地添加劑供給管線的用量控制件(14)提供一種有關(guān)兩次十六烷值測試之間差別的指示信號，所述兩次測試是連續(xù)對混合燃料和對參考制品進行的，或者是按相反順序連續(xù)進行的。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，CFR發(fā)動機(26)的供給待測混合燃料樣品和供給十六烷值已知的參考制品的供料管線(22,35；24,36)是不相同的，或者只包括一個很短的公用部分。
9．根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，CFR發(fā)動機(26)的供給待測混合燃料樣品和供給十六烷值已知的參考制品的供料管線(22,35；24,36)各配有一個高壓噴油泵。
10．根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的裝置，其特征在于，CFR發(fā)動機(26)的供給待測混合燃料樣品和供給十六烷值已知的參考制品的供料管線(22,35；24,36)配有一個止回閥(37,38)。
11．根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的裝置，其特征在于，它包括一個以有規(guī)律的時間間隔控制供料油泵(33,34)的控制件。
12．根據(jù)權(quán)利要求7至11之一所述的裝置，其特征在于，CFR發(fā)動機借助至少兩種十六烷值在參考制品十六烷值附近的參考制品加以校準(zhǔn)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明,通過兩條不同的供料管路(22,24)交替向一個CFR發(fā)動機(26)供給一種在混合器輸出管線上提取的制備中的燃料,然后通過管線(24)供給一種其十六烷值已知的參考制品(25),每條供料管路都具有一個高壓噴油泵(33,34),所述CFR發(fā)動機(26)以恒定壓縮比進行工作。
文檔編號C10L10/12GK1216611SQ9719384
公開日1999年5月12日 申請日期1997年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月15日
發(fā)明者法蘭西斯·勒諾, 達尼埃爾·勒布雷東, 讓－皮埃爾·德魯奧特, 阿蘭·皮卡爾 申請人:多塔樂精制銷售有限公司