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MX2012014538A - Composicion de gasolina y butanol oxigenados que tienen un buen desempeño de capacidad de conduccion. - Google Patents

Composicion de gasolina y butanol oxigenados que tienen un buen desempeño de capacidad de conduccion.

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Publication number
MX2012014538A
MX2012014538A MX2012014538A MX2012014538A MX2012014538A MX 2012014538 A MX2012014538 A MX 2012014538A MX 2012014538 A MX2012014538 A MX 2012014538A MX 2012014538 A MX2012014538 A MX 2012014538A MX 2012014538 A MX2012014538 A MX 2012014538A
Authority
MX
Mexico
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butanol
gasoline
mixture
isomer
biological origin
Prior art date
Application number
MX2012014538A
Other languages
English (en)
Inventor
Leslie R Wolf
Melanie Kuberka
Peter Placzek
James J Baustian
Rowena Justo Torres-Ordonez
Original Assignee
Butamax Tm Advanced Biofuels
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Butamax Tm Advanced Biofuels filed Critical Butamax Tm Advanced Biofuels
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Abstract

Se describen las mezclas de gasolina y los métodos para producir mezclas de gasolina que contienen altas concentraciones de un isómero de butanol, y tienen buenas características de capacidad de conducción en arranque en frío y calentamiento.

Description

COMPOSICION DE GASOLINA Y BUTANOL OXIGENADOS QUE TIENE BUEN DESEMPEÑO DE CAPACIDAD DE CONDUCCION CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a combustibles y, particularmente, a gasolinas oxigenadas que incluyen las gasolinas que contienen butanol. Esta invención proporciona una gasolina oxigenada con butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción en el arranque en frió y el calentamiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las gasolinas son combustibles que resultan adecuados para usar en motores de ignición por chispa y que, generalmente, contienen como componente primario una mezcla de varios hidrocarburos que tienen diferentes puntos de ebullición y, típicamente, hierven a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 26.1 °C (79 °F) a aproximadamente 225 °C (437 °F) bajo presión atmosférica. Este intervalo es aproximado y puede variar de acuerdo a la mezcla real de moléculas de hidrocarburos presente, a los aditivos u otros compuestos presentes (si los hay) , y a las condiciones ambientales. Típicamente, el componente de hidrocarburos de las gasolinas contiene hidrocarburos de C4 a CIO.
REF. : 237190 Usualmente, se requiere que las gasolinas satisfagan ciertos estándares físicos y de rendimiento. Pueden implementarse algunas características para un funcionamiento adecuado de los motores u otros aparatos de combustión de combustibles. Sin embargo, muchas características físicas y de desempeño son establecidas por las regulaciones regionales o nacionales por otras razones, tales como la gestión ambiental. Los ejemplos de características físicas incluyen presión de vapor Reid, contenido de azufre, contenido de oxígeno, contenido de hidrocarburos aromáticos, contenido de benceno, contenido de olefinas, temperatura a la cual se destila el 90 por ciento del combustible (T90) , temperatura a la cual se destila el 50 por ciento del combustible (T50) y otros. Las características de desempeño pueden incluir el octanaje, las propiedades de combustión y los componentes de emisión .
Por ejemplo, los estándares para las gasolinas que se comercializan en gran parte de los Estados Unidos se especifican, generalmente, en el número de descripción estándar ASTM D 4814 ("ASTM 4814"), el cual se incorpora en la presente descripción como referencia. Los estándares para las gasolinas que se comercializan en la mayor parte de Europa se especifican, generalmente, en el estándar europeo EN228:2008, el cual también se incorpora en la presente descripción como referencia.
Las regulaciones estatales y federales adicionales complementan este estándar de la ASTM. Las especificaciones correspondientes a las gasolinas expuestas en ASTM D 4814 varían en base a una cantidad de parámetros que afectan la volatilidad y la combustión, tales como el clima, la estación, la ubicación geográfica y la altitud. Por esta razón, las gasolinas producidas de acuerdo con la ASTM D 4814 se descomponen en categorías de volatilidad AA, A, B, C, D y E, y en categorías de protección de traba de vapor 1, 2, 3, 4, 5 y 6; cada categoría tiene una serie de especificaciones que describen gasolinas que satisfacen los requisitos de las clases respectivas. Estas especificaciones establecen, además, los métodos de prueba para determinar los parámetros en la descripción.
Por ejemplo, una gasolina clase AA-2 mezclada para usarse durante la temporada de manejo de verano en climas relativamente cálidos debe tener una presión de vapor máxima de 53.8 kPa (7.8 psi) , una temperatura máxima de destilación de 10 por ciento del volumen de sus componentes ("TIO") de 70 °C (158 °F) , un intervalo de temperatura de destilación del 50 por ciento del volumen de sus componentes ("T50") de entre 76.7 °C (170 °F) y 121.1 °C (250 °F), una temperatura máxima de destilación del 90 por ciento del volumen de sus componentes ("T90") de 190 °C (374 °F) , un punto extremo de destilación de 225 °C (437 °F), un residuo máximo de destilación del 2 volumen por ciento, y un "índice de capacidad de conducción" o "DI", tal como se describe a continuación, de 1250.
El desempeño en el arranque en frío y el calentamiento (CS&W, por sus siglas en inglés) es un indicador clave de calidad de los combustibles para motores de gasolina. Los combustibles de gasolina elaborados correctamente permiten arrancar el motor frío (es decir, un motor que está esencialmente a la misma temperatura que su entorno sin calor residual de la marcha previa) rápidamente y proporcionar un rendimiento de conducción suave bajo todas las condiciones climáticas. La puesta en marcha y el desempeño de la conducción deben estar libres de fallas, tales como tiempo de arranque, ahogos y tropiezos o inestabilidad en la aceleración .
El desempeño en el CF&W de la gasolina es controlado por las propiedades de volatilidad del combustible, que incluye, tradicionalmente, la presión de vapor y, especialmente, las propiedades de destilación (es decir, la distribución de las temperaturas de ebullición del componente en el intervalo de ebullición del combustible) . Las especificaciones del producto en EE. UU. (AST ) , Europa (EN) y otras regiones, emplean límites sobre estas propiedades individuales, además de límites sobre las combinaciones de características (por ejemplo, el índice de capacidad de conducción de ASTM originalmente consistía en una combinación lineal de tres temperaturas de destilación) que se ha comparado con el desempeño de la capacidad de conducción con CS&W observado con predominio de vehículos y condiciones en las cuales se emplearon los combustibles.
La introducción de biocomponentes al grupo de mezclas de gasolinas (especialmente etanol al 10 vol% en los EE. UU.) precipitó una revisión de las especificaciones de volatilidad de la gasolina para asegurar una capacidad de conducción con CS&W aceptable. Específicamente, el índice de capacidad de conducción de ASTM que se emplea en los Estados unidos ha sido modificado para incluir un término para el contenido de etanol que es: índice de capacidad de conducción (DI) de ASTM = 1.5Ti0 + 3T50 + T90 + 2.4 EtOH (Ec. 1) en donde Ti0< T50, y T90 son las temperaturas observadas en °F para la destilación de 10, 50 y 90 volumen por ciento de combustible en una prueba de destilación ASTM D86 estándar, y el EtOH es la concentración de etanol del combustible en volumen por ciento. Se encontró que la inclusión del término etanol produce un índice mejorado para el desempeño observado en vehículos en pruebas de capacidad de conducción de CS&W controladas. Las especificaciones determinan un valor máximo de DI para cada clase de volatilidad estacional; Se espera que los combustibles con DI mayor que el máximo de la descripción tengan un rendimiento de CS&W degradado.
En solicitudes europeas, la descripción de la gasolina EN228 controla la volatilidad del índice medio para una buena capacidad de conducción CS&W mediante la descripción de un volumen por ciento E100 del combustible que debe destilarse a 100 °C en la prueba de destilación estándar.
Los experimentos de control previos indican que el desempeño de la capacidad de conducción de CS&W pueden ser problemáticos para las mezclas de gasolina que contienen una alta concentración de un isómero de butanol. Además, se ha comprobado que los métodos existentes para predecir el desempeño de la capacidad de conducción en el arranque en frío y el calentamiento CS&W con los parámetros de volatilidad del combustible, tales como el índice de capacidad de conducción mencionado, no son eficaces para las mezclas con alta concentración de butanol. Baustian, solicitud de patente de EE. UU. núm. 12/431,217, presentada el 28 de abril de 2009, describe un método para producir una mezcla de gasolina con una alta concentración de al menos un isómero de butanol que comprende mantener al menos 35 volumen por ciento de la fracción de volumen de la mezcla que se destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) . Sin embargo, no se comprendió el uso de los métodos anteriores para mezclar una alta concentración de butanol con gasolina bajo diferentes condiciones, para mejorar la capacidad de conducción en arranque en frió y calentamiento (CS&W) al mismo tiempo que se maximizan las mezclas de componentes combustibles renovables. Por lo tanto, se desea desarrollar un índice de capacidad de conducción modificado y un método que proporcione la producción de mezclas de gasolina y butanol que pueden contener niveles altos de al menos un isómero de butanol de origen biológico y, particularmente, isobutanol, al mismo tiempo que maximiza, además, la capacidad de conducción en arranque en frió y calentamiento (CS&W) y los componentes renovables de las mezclas de gasolina con butanol.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención es un método para producir una mezcla de gasolina y butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) que comprende: (a) la mezcla de al menos un isómero de butanol de origen biológico con gasolina para formar una mezcla de gasolina y butanol, la mezcla de gasolina y butanol que tiene una presión de vapor / clase de volatilidad específica, de acuerdo a la Tabla 1 de ASTM D4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un alto valor del índice de la capacidad de conducción del butanol (HBDIg) equivalente a la combinación lineal BuOH (Ax + A2E200 + A3RVP) menor que el límite máximo del índice de capacidad de conducción (DI, por sus siglas en inglés) para la clase específica de gasolina, según se especifica en la Tabla 1 de la ASTM D 4814; en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol; E200 es el porcentaje en volumen de la mezcla de gasolina y butanol que se destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; y Ai, A2( y A3 son coeficientes seleccionados para obtener una relación esencialmente lineal entre los valores de la combinación lineal para la mezcla de gasolina y butanol que contiene al menos un isómero de butanol y los logaritmos de los deméritos ponderados totales medios medidos corregidos para tales mezclas, a concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico hasta aproximadamente el 80 volumen por ciento; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina y butanol son menores que 40.
En otro aspecto, la presente invención es, además, una mezcla de gasolina y butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) ; la mezcla comprende: gasolina; y al menos un isómero de butanol de origen biológico, en donde la mezcla de gasolina y butanol tienen una presión de vapor / clase de volatilidad especificas conforme a la Tabla 1 de AST D4814; y la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de HBDIa equivalente a la combinación lineal de BuOH (Ai + A2E200 + A3RVP) menor que el limite máximo especificado para DI para la clase de gasolina especifica según se especifica en la Tabla 1 de ASTM D 4814-09b, en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que se destila a temperaturas de hasta 93.3 °C (200 °F) aproximadamente; RVP es la presión de vapor Reíd en psi; y Ai, A2, y A3 son coeficientes seleccionados para obtener una relación esencialmente lineal entre los valores de la combinación lineal para la mezcla de gasolina y butanol que contiene al menos un isómero de butanol y los logaritmos de los deméritos ponderados totales medios medidos corregidos para tales mezclas, a concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico hasta aproximadamente el 80 volumen por ciento; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina y butanol son menores que 40.
En otro aspecto, la presente invención es un' método para producir una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) que comprende: (a) mezcla de al menos un isómero de butanol de origen biológico con gasolina para formar una mezcla de gasolina y butanol; tal mezcla de gasolina y butanol tiene una presión de vapor / clase de volatilidad especificas conforme a la Tabla 1 de ASTM D4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un alto valor del índice de capacidad de conducción (HBDIb) equivalente a la combinación lineal DI + BuOH(44 - 0.61E200 - 0.83 Rvp) , en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que se destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; DI es el índice de capacidad de conducción para la clase de gasolina especificada en la Tabla 1 de ASTM D 4814-09b; y el valor de HBDIb es menor que aproximadamente 1400; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina y butanol son menores que 40.
En otro aspecto, la presente invención también es una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) que comprende: gasolina; y al menos un isómero de butanol de origen biológico, en donde la mezcla de gasolina y butano tienen una presión de vapor / clase de volatilidad específicas conforme a la Tabla 1 de ASTM D4814; y la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de HBDIb equivalente a la combinación lineal DI + BuOH(44 - 0.61E200 - 0.83 Rvp) , en donde: BuOH es la concentración de porcentaje en volumen de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que se destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; y DI es el índice de la capacidad de conducción para la clase de gasolina que se especifica en la Tabla 1 de ASTM D 4814-09b, en donde el valor de HBDIb es menor que aproximadamente 1400; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina son menores que 40.
En otro aspecto, la presente invención es un método para producir una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) ; el método comprende: (a) mezclar al menos un isómero de butanol de origen biológico con gasolina para formar una mezcla de gasolina y butanol, la mezcla de gasolina y butanol tiene una presión de vapor / clase de volatilidad específica, de acuerdo a la Tabla 1 de ASTM D4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de índice de variable de diseño (DVI, por sus siglas en inglés) equivalente a BuOH (9.69 -0.146E200 -0.212 Rvp), en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; en donde el valor de DVI es menor que aproximadamente 75, y los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 40.
En otro aspecto, la presente invención es una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales que tiene una capacidad de conducción de arranque en frió y calentamiento (CS&W) que comprende: gasolina; y al menos un isómero de butanol de origen biológico, en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de específico de Tabla 1 AST D4814 de presión de vapor / clase de volatilidad, y la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de DVI equivalente a BuOH (9.69 -0.146E200 -0.212 Rvp) , en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; en donde el valor de DVI es menor que aproximadamente 75, y los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 40.
En otro aspecto, la invención es un método de identificar una mezcla de gasolina y butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frió y calentamiento (CS&W) ; el método comprende: (a) mezclar gasolina y butanol para formar una mezcla de gasolina y butanol; (b) medir variables de combustible ío, T50, y T90, E200 y RVP para la mezcla de gasolina y butanol; (c) ingresar las variables del combustible en una ecuación DI + BuOH(44 -0.61E200 - 0.83 Rvp) para calcular un valor de HBDIb de la mezcla de gasolina y butanol; en donde BuOH es la concen ración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol; ío es la temperatura en °F para la destilación de 10 por ciento de volumen de la mezcla de gasolina y butanol en la prueba de destilación estándar de ASTM D86; T50 es la temperatura en °F para la destilación de 50 por ciento de volumen de la mezcla de gasolina y butanol en la prueba de destilación estándar de ASTM D86; T90 es la temperatura en °F para la destilación de 90 por ciento de volumen de la mezcla de gasolina y butanol en la prueba de destilación estándar de ASTM D86; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; DI es el índice de capacidad de conducción para la clase de gasolina especificada en la Tabla 1 de ASTM D 4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de HBDIb menor que aproximadamente 1400.
En otro aspecto, la invención es un método para identificar una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) ; el método comprende: (a) mezclar la gasolina y butanol para formar una mezcla de gasolina y butanol; (b) medir variables de combustible E200 y RVP para la mezcla de gasolina y butanol; (c) ingresar las variables del combustible en una ecuación BuOH (9.69 -0.146E200 -0.212 Rvp) para calcular un valor de índice de variable de diseño (DVI) de la mezcla de gasolina y butanol; en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reíd en psi; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un volumen de DVI menor que aproximadamente 75.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un gráfico de un logaritmo natural corregido por media (a 4.4 °C (40 °F) ) de los deméritos ponderados totales de una alta capacidad de conducción de gasolina y butanol comparado con ASTM DI.
La Figura 2 es un gráfico de un logaritmo natural corregido por media (a 4.4 °C (40 °F) ) de los deméritos ponderados totales de una alta capacidad de conducción de gasolina y butanol comparado con HBDIa.
La Figura 3 es un gráfico nuevo de los datos graficados en la Figura 2, excepto que los deméritos ponderados totales corregidos por media (a 4.4 °C (40 °F)), en lugar de sus transformaciones de registro, se agrupan en el eje y.
La Figura 4 es una correlación de LS en T D observado, con el LSM en TWD predicho por medio del uso de la ecuación HBDIb 2c.
La Figura 5 es una correlación de LSM en TWD observado, con el LSM en TWD predicho por medio del uso de la DVI ecuación 2d.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A menos que se defina de otra manera, todos los términos científicos y técnicos que se usan en la presente tienen el mismo significado como el entendido comúnmente por una persona con conocimiento ordinario en la técnica a la que pertenece esta invención. En caso de disputa, prevalecerá la presente solicitud junto con las definiciones pertinentes. A menos que se requiera de otra manera, los términos en singular incluirán pluralidades y los términos en plural incluirán el singular. Todas las publicaciones, patentes y otras referencias mencionadas en la presente, se incorporan como referencia en su totalidad para todo propósito.
Además, para definir esta invención se proporcionan en la presente los siguientes términos y definiciones.
Como se usan en la presente descripción, los términos "comprende", "que comprende", "incluye", "que incluye", "tiene", "que tiene", "contiene", o "que contiene" o cualquier otra variación de estos, tendrá el significado de inclusión de un entero especifico o grupo de enteros pero no la exclusión de cualquier otro entero o grupo de enteros. Por ejemplo, una composición, una mezcla, un proceso, un método, un articulo o un aparato que comprende una lista de elementos no se limita, necesariamente, solo a esos elementos, sino que puede incluir otros que no estén expresamente listados o sean inherentes a tal composición, mezcla, proceso, método, articulo o aparato. Además, a menos que se especifique expresamente lo contrario, la disyunción se relaciona con un "o" incluyente y no con un "o" excluyente. Por ejemplo, una condición A o B se satisface mediante cualquiera de los siguientes criterios: A es verdadero (o actual) y B es falso (o no actual), A es falso (o no actual) y B es verdadero (o actual) , y tanto A como B son verdaderos (o actuales) .
Como se usa en la presente descripción, el término "consiste en", o variaciones tales como "consistente en" o "que consiste en", tal como se usan en la descripción y las reivindicaciones, indica la inclusión de todo componente o grupo de componentes enumerados, pero no se puede agregar ningún integrante o grupo de integrantes al método, estructura o composición específicos.
Como se usa en la presente descripción, el término "consiste esencialmente en", o variaciones tales como "consistente esencialmente en" o "que consiste esencialmente en", tal como se usan en la descripción y las reivindicaciones, indica la inclusión de todo componente o grupo de componentes enumerados, y la inclusión opcional de todo componente o grupo de componentes enumerados que no cambian materialmente las propiedades básicas o nuevas del método, la estructura o la composición específicas.
Además, los artículos indefinidos "un (a)" y "unos (as)" gue preceden a un elemento o componente de la invención están previstos para ser no, restrictivos con respecto, a la cantidad de instancias es decir, ocurrencias del elemento o componente. Por consiguiente, "un (a)" o "unos (as)" deben interpretarse para incluir uno o al menos uno, y la forma singular de la palabra del elemento o componente incluye, además, el plural, a menos gue el número, obviamente, indique que es singular.
Los términos "invención" o "presente invención", como se usan en la presente descripción, son un término no limitante y no se refieren a cualquiera de las modalidades de la invención particular sino que comprende todas las modalidades posibles según se describen en la solicitud.
Como se usa en la presente descripción, el término "aproximadamente", que modifica la cantidad de un ingrediente o reactivo empleados en la invención, se refiere a la variación que puede producirse en la cantidad numérica, por ejemplo, a través de procedimientos de manejo de líquidos y de mediciones típicos usados para preparar concentrados o soluciones de uso en el mundo real; a través de errores inadvertidos en estos procedimientos; a través de diferencias en la fabricación, procedencia o pureza de los ingredientes empleados para preparar las composiciones o llevar a cabo los métodos; y similares. El término "aproximadamente" abarca, además, cantidades que difieren debido a condiciones de equilibrio diferentes para una composición que resulta de una mezcla inicial particular. Estén o no modificadas por el término "aproximadamente", las reivindicaciones incluyen equivalentes para las cantidades. En una modalidad, el término "aproximadamente" significa dentro del 10 % del valor numérico informado; En otra modalidad, dentro del 5 % del valor numérico informado.
El término "sustancial" o "sustancialmente", como se usa en la presente descripción, significa que se permite una desviación de hasta el 10 %, preferentemente, hasta el 5 %.
El término "alcohol", como se usa en la presente descripción, se refiere a cualquiera de una serie de compuestos de hidroxilo, el más simple de los cuales deriva de hidrocarburos saturados, y tiene la fórmula general CnH2n+iOH. Algunos ejemplos de alcoholes son el etanol y el butanol .
El término "butanol", como se usa en la presente descripción, se refiere a n-butanol, 2-butanol, isobutanol, alcohol terbutilico, individualmente o cualquier mezcla de estos. Por ejemplo, el butanol puede ser de origen biológico (es decir, biobutanol) . De origen biológico se refiere a la producción fermentativa. Ver, por ejemplo, la solicitud de patente de EE . UU . núm. 7, 851, 188, que se incorpora a la presente descripción como referencia en su totalidad.
El término "componente renovable", como se usa en la presente descripción, se refiere a un componente que no es derivado del petróleo o de productos del petróleo.
El término "combustible", como se usa en la presente descripción, se refiere a cualquier material que pueda usarse para generar energía para producir trabajo mecánico en forma controlada. Ejemplos de combustibles incluyen, pero no se limitan a, biocombustibles (es decir, combustibles que, en cierta forma, derivan de la biomasa) , gasolina, subgrados de la gasolina, diésel y fuel para aviones. Se entiende que los componentes específicos y la provisión de los combustibles correspondientes pueden variar en base a las pautas estacionales y regionales.
Los términos "mezcla de combustibles" o "combustible mezclado", como se usan en la presente descripción, se refieren a una mezcla que contiene al menos un combustible y no o más alcoholes.
El término "gasolina", como se usa en la presente descripción, se refiere, generalmente, a una mezcla volátil de hidrocarburos líquidos que puede contener, opcionalmente, cantidades pequeñas de aditivos. El término incluye, pero no se limita a, gasolina convencional, gasolina oxigenada, gasolina reformulada, biogasolina (es decir, gasolina que, en cierto modo, deriva de la biomasa) y gasolina Fischer-Tropsch, y mezclas de estas. Además, el término "gasolina" incluye una mezcla de gasolinas, mezclas de gasolinas, gasolina mezclada, materia prima de mezcla de gasolina, materias primas de mezcla de gasolinas y mezclas de estos. Se entiende que los componentes específicos y la provisión de las gasolinas correspondientes pueden variar en base a las pautas estacionales y regionales.
Los términos "mezcla de gasolinas" o "gasolina mezclada", como se usan en la presente descripción, se refieren a una mezcla que contiene al menos una gasolina y/o subgrado de gasolina y/o mezclas de uno o más componentes de mezcla de gasolinas en refinería (por ejemplo, alquilato, reformado, naftas FCC, etc.) y opcionalmente, uno o más alcoholes. Una mezcla de gasolinas incluye, pero no se limita a, una gasolina sin plomo adecuada para la combustión en un motor de automotor.
Los términos "American Society for Testing and Materials" y "ASTM", como se usan en la presente descripción, se refieren a la organización de la normativa internacional que desarrolla y publica normativas técnicas de consenso voluntario para una amplia gama de materiales, productos, sistemas y servicios, incluidos los combustibles.
El término "índice de octanaje" como se usa en la presente descripción, se refiere a la medición de la resistencia de un combustible al autoencendido de motores de combustión interna de encendido por chispa o la medición de la tendencia de un combustible a quemarse en forma controlada. Un índice de octanaje puede ser un número de octano de investigación (RON, por sus siglas en inglés) o un número de octano del motor ( ON, por sus siglas en inglés) . El RON se refiere a la medición determinada por medio de usar el combustible en un motor de prueba con una relación de compresión variable en condiciones controladas, y comparar los resultados con los de mezclas de isooctanos y n-heptanos. El MON se refiere a la medición determinada con una prueba similar a la que se usa para la prueba de RON, pero con una mezcla de combustible precalentada, una mayor velocidad del motor y un encendido ajustado dependiendo de la relación de compresión. El RON y el MON se determinan mediante procedimientos de prueba estándar, que se describen en ASTM D2699 y ASTM D2700, respectivamente.
Las clases de combustible que se describen en la presente descripción se define por las especificaciones para gasolinas, establecidas en ASTM D 4814 y EN228, y varían en base a la cantidad de parámetros que afectan la volatilidad y la combustión, tal como el clima, la estación, la localización geográfica y la altitud. Las gasolinas producidas de acuerdo con la ASTM D 4814 se descomponen en las clases de presión de vapor / destilación AA, A, B, C, D y E, y clases de protección de traba de vapor 1, 2, 3, 4, 5 y 6; cada categoría tiene una serie de especificaciones que describen gasolinas que satisfacen los requisitos de las clases respectivas. Las gasolinas producidas de acuerdo a EN228 se descomponen en clases de volatilidad A, B, C/Cl, D/Dl, E/El, y F/Fl; cada clase tiene un conjunto de especificaciones que describen las gasolinas que cumplen con los requisitos de las clases respectivas.
Los deméritos ponderados totales de una mezcla de gasolina es una medición del desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento de acuerdo a la designación E-28-94 del procedimiento de capacidad de conducción CRC con arranque en frío y calentamiento del Consejo de investigación de coordinación. En este procedimiento, el vehículo se conduce a partir del arranque en frío a través de un conjunto de maniobras de aceleración/ desaceleración por parte de evaluadores capacitados que proporcionan una clasificación de la severidad (mínima, moderada, pesada, extrema) a los malos funcionamientos de la capacidad de conducción observados durante las maniobras (se ahoga, ralentí inestable, el motor pistonea, tropieza, inestabilidad, sacudidas) . Las clasificaciones de severidad se usan para calcular el demérito ponderado total (TWD, por sus siglas en inglés) para el vehículo en condiciones de prueba. Cuanto mayor es el valor de TWD, menor es el desempeño de la capacidad de manejo de CS&W de la mezcla de gasolina .
Las gasolinas son conocidas en la técnica y, generalmente, contienen como componente primario una mezcla de hidrocarburos que tienen puntos de ebullición diferentes y, típicamente, hierven a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 26.1 °C (79 °F) a aproximadamente 225 °C (437 °F) bajo presión atmosférica. Este intervalo es aproximado y puede variar dependiendo de la mezcla real de moléculas de hidrocarburos presentes, aditivos u otros compuestos presentes (si los hay) , y las condiciones ambientales. Las gasolinas oxigenadas son mezclas de uno o más materias primas de mezcla de gasolinas y uno o más oxigenados. Los oxigenados son compuestos o mezclas de compuestos que comprenden aproximadamente el 99 por ciento del peso de los que están compuestos de carbono, hidrógeno y oxigeno, y el oxigeno comprende al menos aproximadamente 5 por ciento del peso de este. Típicamente, los oxigenados son alcoholes, éteres y mezclas de estos.
La reserva de mezcla de gasolina puede producirse a partir de un componente único, tal como el producto de una unidad de alquilación de refinería u otras corrientes de refinería. Sin embargo, los combustibles de mezcla de gasolina se mezclan, comúnmente, por medio del uso de más de un componente. Las materias primas de mezcla de gasolina se combinan para formar una gasolina que cumple con las características físicas y de desempeño esperadas, y cumple con los requisitos normativos, y puede involucrar unos pocos componentes de mezclas. Por ejemplo, una materia prima de mezcla de gasolina puede tener dos o cuatro componentes de mezclas, o puede tener numerosos componentes de mezclas, como más de cuatro componentes .
Las gasolinas y los combustibles de mezcla de gasolina pueden incluir, opcionalmente, otros químicos o aditivos. Por ejemplo, los aditivos u otros químicos pueden agregarse para ajustar las propiedades de una gasolina para satisfacer los requerimientos regulatorios, agregar o mejorar las propiedades deseables, reducir los efectos perjudiciales indeseables, ajustar las características de rendimiento, o de otro modo, modificar las características de la gasolina. Los ejemplos de estos químicos o aditivos incluyen detergentes, antioxidantes, mej oradores de la estabilidad, demulsificadores , inhibidores de la corrosión, desactivadores metálicos y otros. Se puede usar más de un aditivo o químico.
El término "ajusfar", como se usa en la presente descripción, incluye cambiar las concentraciones de los componentes, eliminar los componentes, agregar componentes o cualquier combinación de estos para modificar las características de ebullición/volatilidad.
Los aditivos y químicos útiles se describen en Colucci et al., solicitud de patente de EE. UU. núm. 5, 782, 937, que se incorpora en la presente descripción como referencia. Esos aditivos y sustancias químicas se describen, además, en la patente de los Estados Unidos núm. 6,083,228, otorgada a Wolf, y en la patente de los Estados Unidos núm. 5,755, 833, otorgada a Ishida et al., ambas incorporadas como referencia en la presente descripción. Las gasolinas y las materias primas de mezcla de gasolina pueden, contener, además solventes o soluciones portadoras que se usan, frecuentemente, para suministrar aditivos a un combustible. Los ejemplos de estos solventes o soluciones portadoras incluyen, pero no se limitan a, aceite mineral, alcoholes, naftas aromáticas, aceites sintéticos, y numerosos otros que se conocen en la técnica.
Las materias primas de mezcla de gasolina adecuadas para usar en el método de esta invención son útiles para el consumo en motores de ignición por chispa o en otros motores que queman gasolina. Las materias primas de mezcla de gasolina adecuadas incluyen materias primas de mezcla para gasolinas que satisfacen la norma ASTM F4814 y materias primas de mezcla para gasolina reformulada Las materias primas de mezcla de gasolina adecuadas incluyen, además, materias primas de mezcla que tienen un bajo contenido de azufre que puede preferirse que cumpla con los requisitos regionales, que tenga menos de aproximadamente 150, menos de aproximadamente 140, menos de aproximadamente 130, menos de aproximadamente 120, menos de aproximadamente 110, menos de aproximadamente 100, menos de aproximadamente 90, menos de aproximadamente 80, menos de aproximadamente 70, menos de aproximadamente 60, menos de aproximadamente 50, menos de aproximadamente 40, o menos de aproximadamente 30 partes por millón partes por peso de azufre. Tal materias primas de mezclas de gasolina adecuadas incluyen, además, materias primas de mezcla que tienen un bajo contenido de aromáticos que puede ser preferible que cumplan los requisitos normativos, por ejemplo, que tengan menos de aproximadamente 8000, menos de aproximadamente 7750, menos de aproximadamente 7500, o menos de aproximadamente 7000 partes por millón de partes por volumen de benceno, o, por ejemplo, que tenga menos de aproximadamente 35, menos de aproximadamente 34, menos de aproximadamente 33, menos de aproximadamente 32, menos de aproximadamente 31, menos de aproximadamente 30, menos de aproximadamente 29, menos de aproximadamente 28, menos de aproximadamente 27, menos de aproximadamente 26, o menos de aproximadamente 25 volumen por ciento total de todas las especies aromáticas presentes.
Además, se puede mezclar un oxigenato, tal como etanol, con la reserva de mezcla de gasolina. En tal caso, la mezcla de gasolina resultante incluye una mezcla de una o más materias primasde gasolina y uno o más de otros oxigenatos adecuados. En otra modalidad se pueden mezclar uno o más isómeros de butanol con una o más materias primasde mezcla de gasolina y, opcionalmente, con uno o más oxigenatos adecuados, tales como etanol. En tal modalidad, una o más materias primas de mezcla de gasolina, uno o más isómeros de butanol y, opcionalmente, uno o más de otros oxigenatos adecuados pueden mezclarse en cualquier orden. Por ejemplo, puede agregarse un butanol a la mezcla, incluida una reserva de mezcla de gasolina y otros oxigenatos adecuados. Como otro ejemplo, se pueden agregar uno o más de otros oxigenatos adecuados y un butano en varias localizaciones diferentes o en múltiples etapas. Como otros ejemplos, puede agregarse un butanol, tal como isobutanol, n-butanol, o tert-butanol, con los otros oxigenatos adecuados, antes de los otros oxigenatos adecuados o mezclados con los otros oxigenatos adecuados antes de agregarlo a una reserva de mezcla de gasolina. En otra modalidad, se agrega un butanol, tal como isobutanol, a la gasolina oxigenada. En otra modalidad, se pueden mezclar uno o más oxigenatos adecuados y un butanol en una reserva de mezcla de gasolina simultáneamente.
En cualquiera de tales modalidades se puede agregar uno o más isómeros de butanol y, opcionalmente, uno o más de otros oxigenatos adecuados en cualquier punto dentro de la cadena de distribución. Por ejemplo, una reserva de mezcla de gasolina puede transportarse a la terminal y luego pueden mezclarse un butanol y, opcionalmente, uno o más de otros oxigenatos con la reserva de mezcla de gasolina, individualmente o combinados, en la terminal. A modo de otro ejemplo, se pueden combinar en la refinería una o más materias primas de mezcla de gasolina, uno o más isómeros de butanol y, opcionalmente, uno o más oxigenatos adecuados. Además, se pueden agregar otros componentes o aditivos en cualquier punto en la cadena de distribución. Adicionalmente, el método de la presente invención se puede llevar a cabo en una refinería, una terminal, un punto de venta minorista, o cualquier otro punto adecuado de la cadena de distribución.
En una modalidad de la invención, los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina son menores que aproximadamente 40, menores que 35 aproximadamente, menores que 30 aproximadamente, menores que 25 aproximadamente, menores que 20 aproximadamente, menores que 15 aproximadamente, o menores que 10.
En una modalidad de la invención, el valor de HBDIb de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 1400, menores que aproximadamente 1350, menores que aproximadamente 1300, menores que aproximadamente 1250, o menores que 1200.
En una modalidad de la invención, los valores de DVI de la mezcla de gasolina son menores que 75 ap oximadamen e, menores que aproximadamente 70, menores que aproximadamente 65, menores que aproximadamente 60, menores que aproximadamente 55, menores que aproximadamente 50, menores que aproximadamente 45, menores que aproximadamente 40, o menores que aproximadamente 35.
Cuando se incluye butanol en altas cantidades en muchas mezclas probables de gasolina / butanol, que de otro modo parecerían cumplir con los límites de la descripción de volatilidad actual de AST y EU, el desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) puede deteriorarse significativamente. Sin embargo, se ha observado, sorprendente e inesperadamente, que cuando se incluye butanol en las mezclas de gasolina y butanol en altas cantidades, se evita el deterioro negativo asociado con el desempeño de la capacidad de conducción de CS&W con los métodos que se describen en la presente descripción .
Particularmente, se probaron 29 combustibles con concentraciones de isobutanol de 20 a 60 volumen por ciento para evaluar las propiedades de desempeño CS&W con métodos estándar en la industria (por ejemplo, pruebas de inspección de combustibles de destilación y presión de vapor estándar de ASTM, pruebas de capacidad de conducción de arranque en frió y calentamiento estándar de CRC E28) . Los combustibles se dividen entre tres flotas de vehículos, que incluyeron vehículos con combustible convencional y flexible (FFV, por sus siglas en inglés) . En la Tabla 1 se presentan la cantidad y la clase de volatilidad de los combustibles puestos a prueba para determinar el desempeño de CS&W, el contenido de butanol de los combustibles en volumen por ciento, la cantidad, tipo y modelo de años de vehículos de carga ligera empleados en las pruebas y las temperaturas a las cuales se realizaron las pruebas. La Tabla 1 muestra, además, la cantidad de pruebas que se duplicaron para obtener potencia estadística. Se realizó un total de 364 evaluaciones de CS&W. Las mezclas de combustible probadas en las flotas de vehículos convencionales se formularon para cumplir con la descripción de vapor de gasolina de ASTM D 4814-09b. Las mezclas de combustibles probadas en las flotas de FFV se formularon para cumplir con las especificaciones de presión de vapor para etanol combustible de ASTM D 4814-09b o ASTM D 5798-09b (Ed75-Ed85) . Los estándares para el etanol combustible (también conocido como "E85" en el verano y "E70" en el invierno) para la venta en Estados Unidos se determinan, generalmente, en el número de descripción estándar de ASTM D 5798 - 09b ( "ASTM D 5798") que se incorpora en la presente descripción como referencia. En Europa, no existe actualmente ninguna descripción para combustibles E85. Sin embargo, la descripción alemana DIN 51625 presentada en 2008: "Kraftstoffe für Fahrzeuge - Ethanolkraftstoff - Anf orde rungen und Prüfver fahren" ("Combustibles de automóviles combustible de etanol - Requisitos y métodos de prueba") y define diferentes grados estacionales que contienen de 70 a 85 vol% de etanol con una presión de vapor de Clase A (verano) 35.0-60.0 kPa y Clase B (invierno) 50.0-90.0 kPa .
Tabla 1 15 Estas pruebas se realizaron en un dinamómetro de chasis para todo tipo de condiciones climáticas (máx. potencia: 315 hp, máx. velocidad: 90 mph, máx. velocidad del viento: 90 mph) con un riguroso control de la temperatura y la humedad. Las pruebas de capacidad de conducción en climas fríos se realizaron de acuerdo al procedimiento de capacidad de conducción con arranque en frío y calentamiento del Consejo de investigación coordinada (CRC, por sus siglas en inglés) con Designación de CRC E-28-94, modificado por la implementación en un dinamómetro de chasis. En este procedimiento, el vehículo se conduce a partir del arranque en frío a través de un conjunto de maniobras de aceleración/ desaceleración por parte de evaluadores capacitados que proporcionan una clasificación de la severidad (mínima, moderada, pesada, extrema) a los malos funcionamientos de la capacidad de conducción observados durante las maniobras (se ahoga, ralentí inestable, el motor pistonea, tropieza, inestabilidad, sacudidas) . Las clasificaciones de severidad se usan para calcular el demérito ponderado total (TWD, por sus siglas en inglés) para el vehículo en condiciones de prueba. El análisis de los resultados del TWD se copió según un programa similar realizado por el Consejo coordinador de investigación (Programa CRC CM-138-02, documentado como Informe CRC núm. 638); el objetivo del programa CRC ha sido establecer el efecto de la volatilidad/composición de gasolinas con bajo contenido de etanol (menos del 10 por ciento del volumen) sobre la capacidad de conducción con CS&W. El Programa CRC objeto determinó que la Ecuación 1 anterior, en donde se agregó el término "compensación" de etanol a la definición anterior de índice de capacidad de conducción DI de ASTM, describe el desempeño de la capacidad de conducción con CS&W de mezclas de gasolina que contienen esas concentraciones bajas de etanol. La Figura 1 es un gráfico de los logaritmos naturales medios corregidos (a 4.4 °C (40 °F) de los deméritos ponderados totales para las mezclas de gasolina probadas comparada con los DI de ASTM para esas mezclas. La Figura 1 presenta resultados de capacidad de conducción para los combustibles con alto contenido de butanol probados e indexados por medio del uso de la Ecuación 1. Como se evidencia, tanto gráficamente como en la estadística de ajuste calculada, R2, la Ecuación 1 no logra describir el desempeño de la capacidad de conducción de CS&W de combustibles con alto contenido de butanol.
Los logaritmos naturales corregidos (a 4.4 °C (40 °F)) de los deméritos ponderados totales (TWD, por sus siglas en inglés) en las figuras de la aplicación se calculan en base a los datos de la flota para todas las pruebas de CS&W. Representan un desempeño promedio imparcial de un combustible en la flota de vehículos empleada. Además de las pruebas de todas las combinaciones de combustibles y vehículos, también se realizaron otras pruebas que eran duplicadas de algunas de esas combinaciones. Por lo tanto, se realizó un total de 364 pruebas. La media corregida es la media de mínimos cuadrados de cada combustible se equilibra como si se realizara la misma cantidad de pruebas en cada combinación combustible-vehículo. Esto proporciona un TWD imparcial para cada combustible promediado sobre todos los vehículos.
El índice de capacidad de conducción DI habitual presentado como Ecuación 1 ha sido reemplazado por la siguiente ecuación, según se aplica a los vehículos con combustible convencional y flexible. Las ecuaciones 2a y 2b siguientes presentan un índice de capacidad de conducción de alto nivel de butanol o HBDIa, que es una modificación de DI de AST , como una combinación lineal de términos.
HBDIa = BuOH (Ai + A2E200 + A3RVP) (Ec. 2a) en donde HBDIa es el índice de capacidad de conducción modificado; BuOH es el porcentaje en volumen de al menos un isómero de butano, que es preferentemente de origen biológico, en la mezcla; E200 es el porcentaje en volumen de la mezcla que se destila a temperaturas de hasta 93.33°C (200 °F); y Ai, A2 y A3 son coeficientes seleccionados para proporcionar una relación sustancialmente lineal entre los valores de la combinación lineal anteriormente mencionada para mezclas de gasolina que contienen al menos un isómero de butanol de origen biológico y los logaritmos de los deméritos ponderados totales corregidos medidos de la media de mínimos cuadrados para tales mezclas, en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 50, en concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico de hasta el 80 por ciento, hasta un volumen por ciento de 75, hasta un volumen por ciento de 70, hasta un volumen por ciento de 65, hasta un volumen por ciento de 60, hasta un volumen por ciento de 55, hasta un volumen por ciento de 50, hasta un volumen por ciento de 45, hasta un volumen por ciento de 40.
En una modalidad, el índice de capacidad de conducción de alto nivel de butanol (HBDIa) puede determinarse antes de mezclar la gasolina y al menos un isómero de butanol de origen biológico, para formar la mezcla de gasolina y butanol. En otra modalidad, el índice de capacidad de conducción de alto nivel de butanol (HBDIa) puede determinarse antes de mezclar la gasolina y al menos un isómero de butanol de origen biológico, para formar la mezcla de gasolina y butanol. Si posteriormente se determina el HBDIg, la cantidad de gasolina, la cantidad de al menos un isómero de butanol de origen biológico o cualquier combinación de estos puede ajustarse, opcionalmente, para que el HBDIa tenga un valor equivalente a la combinación lineal de BuOH(Ai + A2E200 + A3RVP) menor que el límite máximo del índice de capacidad de conducción (DI) para la clase de gasolina específica según se especifica en la Tabla 1 de ASTM D 4814. En otra modalidad adicional, el índice de capacidad de conducción de alto nivel de butanol (HBDIa) puede determinarse durante la mezcla de gasolina y al menos un isómero de butanol de origen natural, para formar la mezcla de gasolina y butanol. Si se determina el HBDIa durante la mezcla, puede ajustarse, opcionalmente , la cantidad de gasolina y al menos un isómero de butanol de origen biológico, o una combinación de estos, para que el HBDIa tenga un valor equivalente a la combinación lineal BuOH (Ai + A2E200 + A3RVP) por debajo del límite máximo para el índice de capacidad de conducción (DI) para la clase específica de gasolina según se especifica en la Tabla 1 de ASTM D 4814. Por supuesto, el índice de capacidad de conducción de alto nivel de butanol (HBDIa) puede determinarse una vez o más de una vez, y puede determinarse en varias etapas de mezcla de la mezcla de gasolina y butanol, incluida, pero sin limitarse a, antes, durante y después de que se produzca la mezcla de gasolina y butanol.
Cuando la concentración de al menos un isómero de butanol de origen biológico es de hasta el 70 por ciento del volumen, ??, A2f y A3 son iguales a aproximadamente 100.2, -1.5, y -2.4 respectivamente, y la ecuación 2a se transforma en : HBDIa = BuOH (100.2 - 1.5 E200 - 2.4RVP) (Ec. 2b) Las Ec. 2a-2b son significativamente más efectivas que la Ec. 1 en la correlación de los resultados de la capacidad de conducción en CS&W para combustibles de alto contenido de butanol como se muestra en las Figuras 2 y 3. La Figura 2 determina la eficacia de las Ecuaciones 2a-2b en la descripción del desempeño de la capacidad de conducción de CS&W de gasolinas con alto contenido de butanol con propiedades de volatilidad y composición. Para demostrar que los limites de las especificaciones actuales de ASTM D 4814 son apropiadas para el nuevo índice, los datos de la Figura 1 se vuelven a graficar sin la transformación de registro de la Figura 3.
El método general para determinar los coeficientes Ai, A2 y A3 para el intervalo completo de concentraciones de butanol de hasta 70 volumen por ciento es similar al usado para determinar la compensación de etanol por medio del programa CRC (Programa CRC CM-138-02, CRC Informe núm. 638) al que se hace referencia más arriba. Brevemente, este método comprende el desarrollo de una ecuación de regresión que relaciona el logaritmo natural de TWD medido por el estándar BCRC E28 de la prueba CS&W a las variables de combustibles correspondientes. Las variables de combustibles E200, RVP e iBuOH se emplearon para deducir una correlación que se adecuara a los datos dentro de la variabilidad del método de prueba y los valores de los coeficientes de correlación para estas variables de combustibles se calcularon de acuerdo al método de cuadrados mínimos por medio del uso de un modelo estadístico lineal general. Particularmente, se agregó el contenido de iBuOH como un término lineal, y se agregaron E200 y RVP a los términos de interacción (es decir, iBuOH*E200 e iBuOH *RVP) . La Figura 2 muestra la buena correlación para esta relación semilogaritmica . Los coeficientes para otros isómeros de butanol pueden deducirse por medio de pruebas de CS&W por medio de usar combustibles que contengan el isómero de interés en varias concentraciones y analizar estadísticamente los resultados (es decir, el logaritmo natural de TWD) por medio del uso de un modelo estadístico lineal general con los factores: La concentración del isómero de butanol y la concentración del isómero de butanol E200* y la concentración del isómero de butanol RVP*.
Además, se descubrió que el HBDIa de una mezcla de gasolina con al menos un isómero de butanol de origen biológico puede mantenerse baja, o reducirse a un nivel menor que el máximo especificado para esa clase de gasolina mediante el agregado de un volumen suficiente de hidrocarburos livianos a la mezcla. Tales hidrocarburos livianos sirven para modificar la distribución de la temperatura de ebullición de la mezcla para mejorar la evaporación / combustibilidad del combustible en un motor frió. En la Tabla 2 se enumeran algunos flujos de refinería que podrían emplearse como tales hidrocarburos livianos. En una modalidad, los hidrocarburos usados forman azeotropos con los oxigenados en la mezcla de gasolina, principalmente, isómeros de butanol. Esos azeotropos hierven a temperaturas aún menores que el hidrocarburo específico que se agrega a la mezcla y que es un componente del azeótropo. Así, el hidrocarburo liviano agregado que forma el azeótropo tiene un efecto mayor en la reducción del punto de ebullición de la mezcla de lo esperado del punto de ebullición del mismo hidrocarburo agregado. En la Tabla 3 se muestran tales hidrocarburos apropiados y los puntos de ebullición de sus azeotropos con etanol y cada isómero de butanol. La palabra "zeótropo" en la Tabla 3 indica que no se formó ningún azeótropo. En la Tabla 3, peso % es el porcentaje en peso del hidrocarburo en el azeótropo. Preferentemente, los hidrocarburos livianos adecuados contienen entre 5 y 9 átomos de carbono y comprenden al menos un flujo de refinería que tiene T90 o menos de 126.7 °C (260 °F) y comprenden parafinas, cicloparafinas, olefinas o compuestos aromáticos o al menos un hidrocarburo que forma azeotropos con butano o etanol, que hierve a o por debajo de 102.2 °C (216 °F) o mezclas de estos o ambos.
Tabla 2 Destilación aproximada, °F (°C) Nombre del flujo TIO T50 T90 Principales tipos químicos Isomerato 116 130 160 Parafinas ramificadas (46.67) (54.44) (71.11) C5 - C6 Nafta virgen Parafinas C5 - C8, liviana cicloparafinas , 95 130 180 olefinas, hidrocarburos (35) (54.44) (82.22) aromáticos Nafta liviana de Parafinas C5 - C8, destilación directa cicloparafinas, 95 130 180 olefinas, hidrocarburos (35) (54.44) (82.22) aromáticos Nafta liviana Parafinas C5 - C8, proveniente de cicloparafinas, craqueo catalítico 110 140 250 olefinas, hidrocarburos (43.33) (60) ¡12i.ID aromáticos Nafta liviana Parafinas C5 - C8, hidrocraqueada cicloparafinas, 110 130 175 hidrocarburos (43.33) (54.44) (79.44) aromáticos Nafta liviana de Parafinas C5 - C8, coque hidrotratada cicloparafinas , Destilación aproximada, °C (°F) Nombre del flujo TIO T50 T90 Principales tipos químicos 115 140 200 hidrocarburos (46.11) (60) (93.33) aromáticos Nafta liviana Parafinas C5 - C8, hidrotratada cicloparafinas , 115 140 200 hidrocarburos (46.11) (60) (93.33) aromáticos Alquilato liviano 165 (73.89) 215 230 Parafinas ramificadas (101.67) (110) C6 - C9 Reformado liviano 150 190 240 Hidrocarburos (65.56) (87.78) (H5.56) aromáticos C7 - C8 Refinados 150 180 240 Parafinas C6 - C9, (65.56) (82.22) (115.56) cicloparafinas Tabla 3 Azeótropo Azeótropo Punto de con con Azeótropo Azeótropo ebullición isobutanol n-butaño1 con con Azeótropo con del Pto . de Pto . de 2-butaño1 t-butanol etanol Pto . hidrocarburo ebull . ebull. (°C) Pto. ebull. Pto. ebull. ebull. (°C) Hidrocarburo (°C) <°C) Peso% Peso% (°C) Peso% (°C) Peso% Peso% n-pentano 31.6 34.3 95 ciclopentano 36.15 44.7 92.5 n-hexano 68.9 68.3 97.5 68.2 96.8 63.7 78 58.68 79 metil 72 71 95 69.7 88.5 66.6 74 ciclopentano benceno 80.1 79.3 92.6 zeótropo 78.5 84.6 79.95 63.4 ciclohexano 80.75 78.3 86 79.8 90.5 76 82 71.2 65.8 ciclohexano 82.7 80.5 85.8 82 95 n-heptano 98.45 90.8 73 93.85 82 88.1 63.3 78 38 2,2,4- 99.3 92 73 88 66.2 trimetil pentano metil 100.8 92.6 68 95.3 80 89.7 61.8 78.8 34 ciclohexano 2 , 5-dimetil 109.2 98.7 58 81.5 23 hexano tolueno 110.7 101.2 55 105.5 72.2 95.3 45 Zeótropo 76.7 32 cis-1, 3- 120.7 102.2 44 dimetil ciclohexano n-octano 125.75 108.45 54.8 77 22 etil benceno 136.15 107.2 20 115.85 34.9 zeótropo p-xileno 138.4 107.1 11.4 115.7 32 zeótropo zeótropo m-xileno 139 116.5 28.5 o-xileno 143.6 116.8 25 n-nonano 150.7 115.9 28.5 Los datos de las Tablas 4 y 5 ilustran el beneficio en la reducción del HBDIa logrado con el agregado de hidrocarburos livianos a la mezcla. En la Tabla 4, los HBCI de mezclas que contienen 50 volumen por ciento de i-butanol . (iB50) con una combinación de 20 volumen por ciento de n-pentano (Pen) y 20 volumen por ciento de alquilato (alq) (iB50 + Pen20 + Alq 20, s) o 20 volumen por ciento de solo n-pentano (iB50 + Pen20) se reducen sustancialmente por más de 2200 a menos de 1250, acompañados de una reducción sustancial del TWD a -15 °C (5 °F) en un vehículo (EU FFV núm. 2) de más de 250 a menos de 20. Por el contrario, los datos de la Tabla 5 ilustran que el agregado de 26 volumen por ciento de hidrocarburos ramificados HC) , que tenían un punto de ebullición más alto que el componente gasolina de la mezcla que reemplazaba, esencialmente no produjo ningún beneficio en la reducción del HBDIa o TWD. En las Tablas 4 y 5, s y S significan grado verano y w y W significan grado invierno.
Tabla 4 5 10 15 5 10 Tabla 5 En otro experimento, se desarrollaron diez combustibles exclusivos para la prueba para que cumplieran con los parámetros que se muestran en la Tabla 6 siguiente: Tabla 6 Se realizaron pruebas en cada uno de los diez combustibles para determinar sus características de capacidad de conducción. Se usaron seis vehículos de carga ligera que cumplían con los estándares de misión Nivel 2 de EE. UU. para las evaluaciones de capacidad de conducción y volatilidad. Se seleccionaron vehículos que proporcionaran varios tipos de tecnología de Nivel 2, que incluyen inducción natural y forzada, inyección directa y por puerto, y certificaciones de emisiones de Nivel 2 de Grupo 8, Grupo 5 e incluso un vehículo de emisiones parciales cero (PZEV) de California (aproximadamente Grupo 2) . Las descripciones generales de los vehículos de prueba se muestran en la Tabla 7 siguiente.
Tabla 7 Las pruebas de capacidad de conducción se realizaron en las instalaciones del dinamómetro de chasis para todo tipo de clima (AWCD, por sus siglas en inglés) en el centro Naperville de GFT. Los vehículos se equiparon con sistemas de adquisición de datos HEM DAWN / Snap aster OBD-II para monitorear los parámetros de funcionamiento del motor y del vehículo aproximadamente a 2 Hz / canal durante las pruebas. Antes de comenzar el programa de pruebas se realizó el servicio técnico y la inspección a todos los vehículos. Ninguno de los vehículos presentaron códigos de problemas de diagnóstico inmediatos o pendientes. Como preparación para cada prueba de capacidad de conducción, el sistema de combustible del vehículo correspondiente se lavó bien y se llenó con el combustible de prueba. Después de verificar y limpiar los códigos de problema de ECU determinados por el proceso de lavado del combustible, se acondicionó cada vehículo en la pista de prueba de Naperville durante treinta minutos para permitir que el sistema de mando del motor ajustara el combustible para los diferentes contenidos de oxígeno de los combustibles de prueba.
Se realizaron las evaluaciones de la capacidad de conducción de acuerdo al procedimiento de pruebas de capacidad de conducción con arranque en frío y calentamiento de CRC E-28-94, según la adaptación al uso en la celda de prueba del dinamómetro de chasis para todo tipo de clima. Para explorar el efecto de la temperatura sobre el desempeño de la capacidad de conducir, se probó cada combinación de vehículo y combustible a dos temperaturas: los combustibles de invierno (Clase D, 82.7 kPa (12 psi) Rvp) se probaron a -6.7 y 4.4 °C (20 y 40 °F) , al mismo tiempo que los combustibles de verano (Clase AA, 51.7 kPa (7.5 psi) Rvp) se probaron a 4.4 y 21.1 °C (40 y 70 °F) . Con dieciséis combustibles probados (incluidos los duplicados) en 6 vehículos a dos temperaturas, la cantidad total de pruebas E28 conducidas para el estudio de capacidad de conducción / volatilidad llegó a 192.
Las recetas del combustible de prueba se muestran en la Tabla 8 siguiente: Tabla 8 5 10 15 o (Ti o en un oo en en LO co en co LO en co en CM o en LO LO Se muestran descripciones de los componentes de mezcla de la Tabla 8 en la Tabla 9, siguiente.
Tabla 9 Las pruebas de CRC E28 sobre la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento se clasifican con un sistema de deméritos. Mientras se pone en marcha el vehículo y se conduce en un ciclo controlado, un evaluador entrenado, que realiza la prueba, observa y clasifica las fallas en la capacidad de conducción, tales como tiempo de arranque prolongado, detención, vacilación, etc. para determinar la gravedad. Los deméritos observados se recopilan durante la prueba mediante un sistema de ponderación de la capacidad de objeción estándar en un puntaje global de deméritos totales ponderados o T D. El evaluador asigna, además, una clasificación subjetiva global de 10 (ninguna falla) a 0 (fallas extremas), si bien estas clasificaciones no se usan típicamente o en la presente en el análisis o en las conclusiones. De las 192 evaluaciones de capacidad de conducción planificadas, se completaron 189 en un periodo de nueve semanas. Tres pruebas con el vehículo Mazda CX-7 se abortaron debido a problemas de arranque extremos. En la Tabla 10 siguiente se muestran las evaluaciones de la capacidad de conducción .
Tabla 10 5 10 El análisis de los resultados de la capacidad de conducción estándar comienza con el cálculo de las respuestas corregidas con el cálculo de cuadrados mínimos medios (LSM, por sus siglas en inglés) para los deméritos ponderados totales. Esta técnica se usa para eliminar variaciones debidas a factores que no correspondan al combustible, por ejemplo, vehículo, temperatura de la prueba, etc. El resultado es un valor único de TWD corregido con LSM para cada combustible que luego se compara con las variables de los combustibles. Las técnica de regresión lineal estándar se emplearon para desarrollar modelos que relacionan la capacidad de conducción con las propiedades de los combustibles. En cada caso, se aplica una regresión a las propiedades de los combustibles en las respuestas de TWD LSM de registro y transformación (en adelante representadas como LSMTWD) · Se evaluaron varios otros modelos incluidas regresiones directas por medio del uso de variables de diseño experimenta, modelos estándar que emplean propiedades de destilación (por ejemplo, el índice de capacidad de conducción de ASTM), y variaciones de los modelos estándar.
Se realizaron análisis estadísticos sobre los datos generados en los experimentos de capacidad de conducción. El análisis comenzó al combinar el factor DI habitual junto con las variables del diseño experimental i-BuOH, E200, y Rvp y todas las interacciones posibles. Se obtuvo la mejor correlación al incluir el DI, i-BuOH, y las interacciones de dos factores de i-BuOH con E200 y Rvp. El modelo que incorpora estos resultados es: En(TWDLSM) = 0.00197 DI + i-BuOH (0.087 - 0.0012 E200 - 0.0016 Rvp) (Ec. 3) Normalización del lado derecho de la Ec. (3) para lograr un coeficiente de unidad para resultados de DI en la siguiente expresión del índice para HBDIb: HBDIb = DI + BuOH(44 - 0.61E200 - 0.83 Rvp) (Ec. 2c) en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butano de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; DI es el índice de capacidad de conducción para la clase de gasolina especificada en la Tabla 1 de AST D 4814-09b; en donde las concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico son de aproximadamente hasta un 80 volumen por ciento, hasta aproximadamente 75 volumen por ciento, hasta aproximadamente 70 volumen por ciento, hasta aproximadamente 65 volumen por ciento, hasta aproximadamente 60 volumen por ciento, hasta aproximadamente 55 volumen por ciento, hasta aproximadamente 50 volumen por ciento, hasta aproximadamente 45 volumen por ciento, hasta aproximadamente 40 volumen por ciento.
Se desarrolló otro modelo de capacidad de conducción simplemente mediante la evaluación de las variables de diseño experimental de concentración de isobutanol {i-BuOH , fracción evaporada D86 a 93.3 °C (200 °F) (E200) , y presión de vapor (Rvp) como regresores. Las pruebas del efecto de factores demostraron la forma más efectiva de este modelo para incluir isobutanol y su interacción con las otras dos variables. La forma final de este modelo es: En ( LSMTWD) = 2.275 + i-BuOH (0.0969 - 0.00146 E200 - 0.00212 Rvp) (Ec. 4) El término final en la Ec. (4) forma la base para un "índice" en las propiedades de los combustibles; tal índice puede ser útil para diseñar combustibles con buena capacidad de conducción. Al multiplicar el término final por 100 por conveniencia, el índice de la variable de diseño (DVI) se da por la Ec. (2d) : (DVI) = i-BuOH (9.69 -0.146E200 -0.212 Rvp) (Ec. 2d) en donde i-BuOH es la concentración de volumen por ciento del isómero de isobutanol en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina que se destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; en donde las concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico son de aproximadamente hasta un 80 volumen por ciento, hasta aproximadamente 75 volumen por ciento, hasta aproximadamente 70 volumen por ciento, hasta aproximadamente 65 volumen por ciento, hasta aproximadamente 60 volumen por ciento, hasta aproximadamente 55 volumen por ciento, hasta aproximadamente 50 volumen por ciento, hasta aproximadamente 45 volumen por ciento, hasta aproximadamente 40 volumen por ciento.
El índice HBDIb o DVI se emplea para insertar datos de las pruebas de presión de vapor y destilación para un combustible determinado en la ecuación y calcular el valor del nuevo índice. El valor resultante calculado en base a las Ec. 2c o 2d se compara, después, con el valor máximo de aproximadamente 1400 para HBDIb, o aproximadamente 75 para DVI. Si el HBDIb o DVI calculados están por debajo de estos niveles, el combustible tendrá un desempeño aceptable de CS&W.
El modelo de HBDI y DVI se validará por medio del uso de un conjunto nuevo de combustibles con alto contenido de butanol en mezcla "splash". Las propiedades de los combustibles en los datos de validación se usaron para calcular la TWD predicha mediante modelos HBDI y DVI; los resultados de estos cálculos se enumeran en la Tabla 11 siguiente y se presentan gráficamente en las Figuras 4 y 5.
Tabla 11 5 Como se observa en la Tabla 11, tanto los modelos de HBDIb como DVI son buenos predictores de En TWD de las mezclas de combustibles.
El valor predictivo de los modelos HBDIb y DVI también se ven en las Figuras 4 y 5. La Figura 4 demuestra la eficacia de la Ecuación 2c en la predicción de TWD para combustibles de alto contenido de butanol que usan sus valores HDBIb. La Figura 5 demuestra la eficacia de la Ecuación 2d en la predicción de TWD para con alto contenido de butanol que usan sus valores de DVI.
Los datos de la Tabla 11, Figuras 4 y 5 expanden combustibles para vehículos convencionales con concentraciones de isobutanol de hasta aproximadamente •60 volumen por ciento y amplían, además, el intervalo del desempeño de capacidad de conducción de aceptable a inaceptable. En base a los resultados, se puede concluir que un límite máximo de 1400 HBDIb para combustibles clase A es apropiada para combustibles que contienen hasta 60 volumen por ciento de isobutanol; el isobutanol es, preferentemente, de origen biológico. Además, se evidencia fácilmente que los combustibles que contienen hasta el 60 volumen por ciento de isobutanol que, preferentemente, es de origen biológico, pueden formularse con el uso de 75 DVI como límite y logra el mismo nivel de bajo demérito que los combustibles convencionales libres de butanol indexados a 1250 DI.
Los expertos en la materia apreciarían rápidamente que, si se emplearan otras mediciones de la volatilidad o del perfil del punto de ebullición, como E158, de una mezcla de gasolina en lugar de E200, esto produciría como resultado variaciones relativamente menores de las Ecuaciones 2a - 2b, pero el método reivindicado y la mezcla de gasolina de esta invención se extenderían para incluir estas variaciones.
Las personas con experiencia en la técnica apreciarán que, si bien la presente invención se ha descrito aquí con referencia a medios, materiales y ejemplos específicos, el alcance de esta invención no se limita a ellos y se extiende a todos los demás medios y materiales adecuados para llevar a cabo la presente invención.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (26)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Un método para producir una mezcla de gasolina y butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frió y calentamiento (CS&W) , caracterizado porque comprende: (a) proporcionar al menos un isómero de butanol de origen biológico; y (b) mezclar el isómero con gasolina para formar una mezcla de gasolina y butanol, la mezcla de gasolina y butanol tiene una presión de vapor / clase de volatilidad especifica, de acuerdo a la Tabla 1 de ASTM D4814; en donde la mezcla de gasolina butanol tiene un alto índice del valor de capacidad de conducción del butanol (HBDIa) equivalente a la combinación lineal BuOH(Ai + A2E200 + A3RVP) por debajo del límite máximo del índice de la capacidad de conducción (DI) para la clase específica de gasolina, según se especifica en la Tabla 1 de la ASTM D 4814; en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina de butanol; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reíd en psi; y Ai, A2, y A3 son coeficientes seleccionados para obtener una relación esencialmente lineal entre los valores de la combinación lineal para la mezcla de gasolina y butanol que contiene al menos un isómero de butanol y los logaritmos de los deméritos ponderados totales medidos medios corregidos para tales mezclas, a concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico hasta aproximadamente 80 volumen por ciento; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina de butanol son menores que 40.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de gasolina y butanol comprende hasta aproximadamente 60 volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico, y en donde además los componentes renovables de la mezcla de gasolina y butanol se maximizan al mismo tiempo que se mantiene el buen desempeño de capacidad de conducción de CS&W.
3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la mezcla comprende hasta aproximadamente 40 volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los isómeros de butanol de origen biológico es isobutanol.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la mezcla de un volumen suficiente de hidrocarburos livianos para ajustar el valor de HBDIa por debajo del limite máximo para DI.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: Ai es aproximadamente 100.2; A2 es aproximadamente -1.5; y A3 es aproximadamente -2.4, cuando la concentración de al menos un isómero de butanol de origen biológico es de aproximadamente 70 volumen por ciento.
7. Una mezcla de gasolina y butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W), caracterizada porque comprende: gasolina; y al menos un isómero de butanol de origen biológico; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un vapor de presión / clase de volatilidad específicos según la Tabla 1 de ASTM D4814; y la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de HBDIa equivalente a la combinación lineal BuOH (?? + A2E200 + A3RVP) menor que el límite máximo especificado para DI para la clase específica de gasolina, según se especifica en la Tabla 1 de ASTM D 4814-09b, en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol ; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que se destila a temperaturas de hasta 93.3 °C (200 °F) aproximadamente ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; y ii A2, y A3 son coeficientes seleccionados para obtener una relación esencialmente lineal entre los valores de la combinación lineal para la mezcla de gasolina y butanol que contiene al menos un isómero de butanol y los logaritmos de los deméritos ponderados totales medidos medios corregidos para tales mezclas, a concentraciones de al menos un isómero de butanol de origen biológico ha aproximadamente 80 volumen por ciento; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina de butanol son menores que 40.
8 La mezcla de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque comprende hasta aproximadamente 60 volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico, y en donde los componentes renovables de la mezcla de gasolina y butanol se maximizan al mismo tiempo que se mantiene el buen desempeño de capacidad de conducción de CS&W.
9. La mezcla de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la mezcla comprende hasta aproximadamente 40 volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico.
10. La mezcla de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque al menos un isómero de butanol de origen biológico es isobutanol.
11. La mezcla de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque además comprende un volumen suficiente de hidrocarburos livianos para ajustar el valor de HBDI por debajo del limite máximo para DI.
12. La mezcla de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque: Ai es 100.2; A2 es -1.5; y A3 es -2.4, cuando la concentración de al menos un isómero de butanol de origen biológico es hasta aproximadamente 70 volumen por ciento .
13. Un método para producir una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) , caracterizado porque comprende: mezclar al menos un isómero de butanol de origen biológico con gasolina para formar una mezcla de gasolina y butanol; la mezcla de gasolina y butanol tiene una presión de vapor / clase de volatilidad específica conforme a la Tabla 1 de ASTM D4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor del índice de capacidad de conducción de alto contenido de butanol (HBDIb) equivalente a la combinación lineal DI + BuOH(44 - 0.61E200 - 0.83 Rvp), en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina de butanol ; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F); RVP es la presión de vapor Reid en psi; DI es el índice de capacidad de conducción para la clase de gasolina especificada en la Tabla 1 de ASTM D 4814-09b; y el valor de HBDIb es menor que aproximadamente 1400; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina de butanol son menores que 40.
14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla de gasolina y butanol comprende hasta aproximadamente 60 volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico, y en donde los componentes renovables de la mezcla de gasolina y butanol se maximizan al mismo tiempo que se mantiene el buen desempeño de capacidad de conducción de CS&W.
15. Una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) , caracterizada porque comprende: gasolina; y al menos un isómero de butanol de origen biológico; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un vapor de presión / clase de volatilidad especifica de la Tabla 1 de ASTM D4814; y la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de HBDIb equivalente a la combinación lineal DI + BuOH(44 - 0.61E200 - 0.83 Rvp) , en donde: BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol ; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que se destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; y DI es el índice de capacidad de conducción para la clase de gasolina según se especifica en la Tabla 1 de ASTM D 4814-09b, en donde el valor de HBDIb es menor que aproximadamente 1400; y en donde los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina son menores que 40.
16. La mezcla de gasolina y butanol de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque además comprende un volumen suficiente de hidrocarburos livianos para ajustar el valor de HBDIb menor que aproximadamente 1400.
17. Un método para producir una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frió y calentamiento (CS&W) , caracterizado porque comprende: mezclar al menos un isómero de butanol de origen biológico con gasolina para formar una mezcla de gasolina de butanol; la mezcla de gasolina y butanol tiene una presión de vapor / clase de volatilidad especifica, de acuerdo a la Tabla 1 de ASTM D4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de índice de variable de diseño (DVI) equivalente a BuOH(9.69 -0.146E200 -0.212 Rvp) , en donde BuOH es la concentración del porcentaje en volumen de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F); RVP es la presión de vapor Reid en psi; en donde el valor de DVI es menor que aproximadamente 75, y los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 40.
18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende la mezcla a un volumen suficiente de hidrocarburos livianos con la mezcla de gasolina y butanol con la mezcla de gasolina y butanol para ajustar el valor de DVI por debajo de aproximadamente 75.
19. Una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS& ) , caracterizada porque comprende: gasolina; y al menos un isómero de butanol de origen biológico; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene una presión de vapor / clase de volatilidad específicos de la Tabla 1 de ASTM D4814 y 1 y la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de DVI equivalente HBuOH (9.69 -0.146E200 0.212 Rvp) , en donde: BuOH es la concentración del porcentaje en volumen de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reíd en psi; en donde el valor de DVI es menor que aproximadamente 75, y los deméritos ponderados totales de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 40.
20. La mezcla de gasolina y butanol de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la mezcla de gasolina y butanol comprende, además, un volumen suficiente de hidrocarburos para ajusfar el DVI a un valor menor que aproximadamente 75.
21. Un método para identificar una mezcla de gasolina y butanol que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frió y calentamiento (CS& ) , caracterizado porque comprende: (a) mezclar gasolina con butanol para formar una mezcla de gasolina y butanol; (b) medir variables de combustible Tío, T50, y T90, E200 y RVP para la mezcla de gasolina y butanol; (c) ingresar las variables del combustible en una ecuación DI + BuOH(44 - 0.61E200 - 0.83Rvp) para calcular un valor de HBDIb de la mezcla de gasolina y butanol; en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla de gasolina y butanol; ío es la temperatura en °F (°C) para la destilación de 10 volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol en la prueba de destilación estándar de ASTM D86; T50 es la temperatura en °F (°C) para la destilación de 50 volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol en la prueba de destilación estándar de ASTM D86; T90 es la temperatura en °F (°C) para la destilación de 90 volumen por ciento de la mezcla de gasolina y butanol en la prueba de destilación estándar de ASTM D86; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de ¦gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 °C (200 °F) ; RVP es la presión de vapor Reid en psi; DI es el índice de capacidad de conducción para la clase de gasolina especificada en la Tabla 1 de AST D 4814; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un valor de HBDIb menor que aproximadamente 1400.
22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el valor de HBDIb de la mezcla de gasolina es menor que aproximadamente 1200.
23. Un método para identificar una mezcla de gasolina y butanol para vehículos convencionales, que tiene buen desempeño de la capacidad de conducción de arranque en frío y calentamiento (CS&W) , caracterizado porque comprende: (a) mezclar gasolina con butanol para formar una mezcla de gasolina y butanol; (b) medir variables de combustible E200 y RVP para la mezcla de gasolina y butanol; (c) ingresar las variables del combustible en una ecuación BuOH(9.69 -0.146E200 -0.212 Rvp) para calcular un valor de índice de variable de diseño (DVI) de la mezcla de gasolina y butanol; en donde BuOH es la concentración de volumen por ciento de al menos un isómero de butanol de origen biológico en la mezcla; E200 es el volumen por ciento de la mezcla de gasolina de butanol que destila a temperaturas de hasta aproximadamente 93.3 "C (200 °F); RVP es la presión de vapor Reid en psi; en donde la mezcla de gasolina y butanol tiene un volumen de DVI menor que aproximadamente 75.
24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el valor de DVI es menor que aproximadamente 65.
25. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el valor de DVI es menor que aproximadamente 45.
26. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: proporcionar componentes para la mezcla de gasolina y butanol; los componentes comprenden: i) gasolina; y ii) al menos un isómero de butanol de origen biológico .
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