用于烃类燃料燃烧系统的混和金属催化剂添加剂和方法技术方案

烃类燃料添加剂、燃料组合物和方法在燃烧系统，包括例如公用加热炉和锅炉系统中既减少碳颗粒排放物，又改善炉渣性质。混和金属催化剂可包括含有过渡金属的化合物、碱金属化合物和含有镁的化合物。

【技术实现步骤摘要】
用于烃类燃料燃烧系统的混和金属催化剂添加剂和方法本专利技术涉及既改善燃料的燃烧，又改善燃料燃烧所产生的炉渣的烃类燃料添加剂、燃料组合物和方法。具体来说，本专利技术的添加剂、燃料组合物和方法包括使用含锰化合物、至少一种碱金属化合物与含镁化合物的组合。专利技术背景象所有烃类燃料燃烧系统一样，用空气燃烧器运转的公用加热炉和工业锅炉系统与由这些系统中的燃料燃烧所产生的排放物的量和质量有关。颗粒排放物是不完全燃烧的副产物。这种含碳颗粒带来了环境问题，为了解决这一问题，人们正在不断地对燃料组合物进行改性以及设计燃烧方法，以将排放到环境中的颗粒的量减至最小。其它排放成分可在燃烧系统的不同部分，例如公用加热炉和工业燃烧器系统的水壁管、节热器管和/或过热器管上形成沉积物。通常称为炉渣的沉积物可聚集，并且随着时间的延长，会显著降低燃烧系统的效率。含有金属的添加剂已用于燃料组合物中来催化碳燃尽和由此减少颗粒排放物，这是通过如下方式实现的：抑制颗粒附聚(碱金属)，通过增加羟基浓度来增强在峰值燃烧温度的碳氧化(碱土金属)，或通过降低颗粒点火温度来提高催化氧化的速率(过渡金属)。然而，应当认识到，使用这些特定的含金属添加剂可能对可在燃烧系统中聚集的炉渣的类型和/或量产生不利影响。在一个实例中，现有技术公开了用于减少排放物的方法，包括使用钙与碱金属、钙以外的碱土金属或其混合物的混合物。参见U.S.专利5,919,276。还已知，在燃烧含灰燃料时，向燃料中加入镁化合物可延长燃烧涡轮机保养之间的时间。参见例如U.S.专利6,632,257。然而，镁不能影响碳燃尽。因此，镁化合物虽然有利地影响炉渣的类型和/或量，但是不能影响碳燃尽。专利技术详述-->在燃烧系统，包括例如公用加热炉和锅炉系统中，烃类燃料添加剂、燃料组合物和方法既减少了碳颗粒排放物，又改善了炉渣性质。本专利技术的燃料添加剂包装、燃料组合物和方法将以下两种益处结合起来：改善碳点火并由此减少碳颗粒排放物的混和金属催化剂的益处，和用以改善在例如公用加热炉的水壁管、节热器管和过热器管上的炉渣形成的镁的益处。在一个实施方案中，添加剂包装含有混和金属，即含过渡金属的化合物/碱金属化合物/含镁的化合物，在一个实例中，其具有约1/1/3的过渡金属/碱金属/Mg比例。本专利技术的添加剂包装与常用于各种燃烧系统的烃类燃料相容。能够给出减少碳颗粒排放物与改善燃料燃烧所产生的炉渣性质的双重益处的是这种金属催化剂的独特组合。在一个实例中，烃类燃料添加剂包含含有过渡金属的化合物、至少一种碱金属化合物和含有镁的化合物。在另一个实例中，燃料组合物包含主要量的烃类燃料和次要量的添加剂，所述添加剂包含含有过渡金属的化合物、碱金属化合物和含有镁的化合物。在另一个实例中，改善烃类燃料燃烧以及烃类燃料燃烧所生成的炉渣的方法包括以下步骤：提供烃类燃料，所述燃料包含含有过渡金属的化合物、碱金属化合物和含有镁的化合物；让燃料在燃烧系统中燃烧，其中所述燃料的燃烧引起炉渣形成和碳燃尽；其中包含在燃料中的过渡金属、碱金属和镁的量是能有效改善燃料燃烧或减少颗粒排放物，并改善燃料燃烧所产生的炉渣的量。本申请的描述是关于用以改善烃类燃料燃烧以及烃类燃料燃烧所产生的炉渣的烃类燃料添加剂、燃料组合物和方法。在每个实例中，不变的是存在混和金属催化剂组合，所述组合包含至少一种含有过渡金属的化合物/碱金属/含有镁的化合物。在一个实例中，含有过渡金属的化合物是有机金属化合物。在本专利技术中，含有过渡金属的有机金属化合物的实例包括具有包含官能团的稳定配体的化合物，所述配体是例如醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、环烷酸盐、羧酸、酰胺、乙酰丙酮化物及其混合物。本专利技术的过渡金属包括例如锰、铁、钴、铜、铂、钯、铑、钌、锇、铱、钼、钪、钇、镧、铈及其混合物。含有锰的有机金属化合物包括三羰基锰化合物。这样的化合物公开在例如US专利-->4,568,357；4,674,447；5,113,803；5,599,357；5,944,858和欧洲专利466512B1中。可使用的合适的三羰基锰化合物包括环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰等，包括两种或更多种这样的化合物的混合物。一个实例是在室温为液体的环戊二烯基三羰基锰化合物，例如甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、环戊二烯基三羰基锰与甲基环戊二烯基三羰基锰的液体混合物、甲基环戊二烯基三羰基锰与乙基环戊二烯基三羰基锰的混合物等。这样的化合物的制备描述在文献例如U.S.专利2,818,417中，其公开内容全文引入本文以供参考。可用于本专利技术的碱金属化合物可包括：锂、钠、钾、铷及其混合物。这些金属可以作为化合物或盐，例如下列酸性物质或其混合物的盐与燃料合并：(1)磺酸，(2)羧酸，(3)烷基苯酚，(4)硫化烷基苯酚，和(5)其特征是具有至少一个直接的碳-磷键的有机磷酸。金属盐可以作为油溶性高碱性盐制得。所用术语“高碱性”是指这样的金属盐，其中金属以在化学计量上大于有机酸基团的量存在。在另一个实例中，碱金属化合物或盐是油不溶性的，并且可以是例如分散体、乳液、雾、喷雾、粉化或雾化的。在一个实例中，碱金属是钾，并且化合物是磺酸钾，这是一种可溶于燃料的化合物。含有镁的化合物的实例包括下列化合物：衍生自以下物质的中性或高碱性镁化合物：(1)磺酸，(2)羧酸，(3)烷基苯酚，(4)硫化烷基苯酚，和(5)其特征是具有至少一个直接的碳-磷键的有机磷酸。在一个实例中，含有镁的化合物是磺酸镁，这是一种可溶于燃料的化合物。受益于本文所述添加剂的烃类燃料包括在燃烧时产生碳颗粒排放物，并且一旦已经燃烧，还在燃烧系统中产生炉渣的燃料。这些燃料-->包括例如柴油机燃料1号、2号、4号、5号和6号燃料油，其组合，和常用于公用和工业燃烧器系统中的其它燃料。适用于本文所述燃烧装置运转的燃料的其它实例包括烃类燃料，例如但不限于柴油机燃料、喷气式发动机燃料、醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料例如费-托燃料、液体石油气体、源自煤的燃料、煤、基因工程生物燃料和农作物及其提取物、天然气、丙烷、丁烷、无铅动力和航空汽油以及所谓的再配汽油，这种再配汽油通常既含有汽油沸程的烃，又含有可溶于燃料的氧合混和剂例如醇、醚和其它合适的含氧有机化合物。可使用的其它燃料包括汽油、船用燃料、煤(煤屑或煤浆)、原油、炼油“残渣”和副产品、原油提取物、公害废料、车间边角料(yard trimming)和废料、木屑和锯屑、农业废料、饲料、青贮料、塑料和其它有机废料和/或副产品，它们的混合物，它们在水、醇或其它载体流体中的乳液、悬浮液和分散液。本文所用的“柴油机燃料”是指一种或多种选自下列的燃料：柴油机燃料、生物柴油机燃料、生物衍生柴油机燃料、合成柴油机燃料及其混合物。其它组分可包括在本文所述添加剂和/或燃料组合物中，只要本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于燃料组合物的烃类燃料添加剂，其中包含：　　　　含有过渡金属的化合物；　　　　碱金属化合物；和　　　　含有镁的化合物。

【技术特征摘要】
US 2003-11-25 10/7211561.用于燃料组合物的烃类燃料添加剂，其中包含：含有过渡金属的化合物；碱金属化合物；和含有镁的化合物。2.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中含有过渡金属的化合物、碱金属化合物和含有镁的化合物以如下各金属的比例包括在所述添加剂中：约一份过渡金属、一份碱金属和三份镁。3.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中含有过渡金属的化合物是有机金属化合物。4.权利要求3的烃类燃料添加剂，其中所述有机金属化合物是具有包含官能团的稳定配体的化合物，所述配体选自醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、环烷酸盐、羧酸、酰胺、乙酰丙酮化物及其混合物。5.权利要求3的烃类燃料添加剂，其中所述有机金属化合物包含锰。6.权利要求5的烃类燃料添加剂，其中所述含锰化合物选自：环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰等，包括两种或更多种这样的化合物的混合物。7.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中所述碱金属化合物含有至少一种选自锂、钠、钾和铷的碱金属。8.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中所述含镁化合物选自衍生自磺酸、羧酸、烷基苯酚、硫化烷基苯酚、有机磷酸及其混合物的化合物。9.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中所述含有过渡金属的化合物的量是足以给燃料组合物提供约0.1-40ppm锰金属的量。10.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中所述碱金属化合物的量是足以给燃料组合物提供约0.1-40ppm碱金属的量。11.权利要求1的烃类燃料添加剂，其中所述含有镁的化合物的量是足以给燃料组合物提供约0.3-500ppm镁金属的量。12.包含主要量的烃类燃料和次要量的添加剂的燃料组合物，所述添加剂包含：含有过渡金属的化合物；至少一种碱金属化合物；和含有镁的化合物。13.权利要求12的燃料组合物，其中含有过渡金属的化合物、碱金属化合物和含有镁的化合物以如下各金属的比例包括在所述添加剂中：约一份过渡金属、一份碱金属和三份镁。14.权利要求13的燃料组合物，其中含有过渡金属的化合物是有机金属化合物。15.权利要求14的燃料组合物，其中所述有机金属化合物是具有包含官能团的稳定配体的化合物，所述配体选自醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、环烷酸盐、羧酸、酰胺、乙酰丙酮化物及其混合物。16.权利要求14的燃料组合物，其中所述有机金属化合物包含锰。17.权利要求16的燃料组合物，其中所述含锰化合物选自：环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰等，包括两种或更多种这样的化合物的混合物。18.权利要求12的燃料组合物，其中所述碱金属化合物含有至少一种选自锂、钠、钾和铷的碱金属。19.权利要求12的燃料组合物，其中所述含镁化合物选自衍生自磺酸、羧酸、烷基苯酚、硫化烷基苯酚、有机磷酸及其混合物的化合物。20...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA法克特，JW罗斯，AA阿拉迪，
申请(专利权)人：雅富顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]