ES2283000T3 - Funcionamiento de motores diesel con emision reducida de particulas utilizando un aditivo de combustible metalico del grupo de platino y agentes oxidantes cataliticos con paso a su traves. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION PROPORCIONA UN METODO QUE EMPLEA UN ADITIVO PARA CARBURANTES DESTINADO A MEJORAR EL FUNCIONAMIENTO DE UN CATALIZADOR DE OXIDACION ATRAVESADO DURANTE LARGOS PERIODOS DE TIEMPO POR UNA ACTIVIDAD CATALITICA CONTINUA Y SIN PRODUCIR CONVERSION NO DESEADA DE SO{SUB,2} A SO{SUB,3}. UN SOPORTE DE CATALIZADOR DE PASO ES CATALIZADO DE MANERA CONTINUA, SELECTIVA MEDIANTE LA COMBUSTION DE UN CARBURANTE QUE CONTIENE UNA COMPOSICION DE UN METAL DEL GRUPO DEL PLATINO, QUE SE QUEMA LIBERANDO EL METAL CATALIZADOR EN FORMA ACTIVA. LA EFECTIVIDAD DEL PROCESO SE ATRIBUYE A LA COMBUSTION MEJORADA EN EL MOTOR, ASEGURADA POR EL CATALIZADOR, ASI COMO AL TRATAMIENTO DEL OXIDANTE CATALITICO CON EL METAL CATALITICO ACTIVO, LIBERADO DURANTE LA COMBUSTION. ESTE PROCEDIMIENTO PERMITE REDUCIR CONSIDERABLEMENTE , EN EL SISTEMA DE ESCAPE, LA FRACCION ORGANICA SOLUBLE DE LOS PARTICULADOS Y LOS NIVELES DE HIDROCARBUROS Y MONOXIDO DE CARBONO GASEOSOS NO QUEMADOS. LOS CATALIZADORES PREPARADOS SEGUN LA PRESENTE INVENCION, PRODUCEN UNA CONVERSION MINIMA DE SO{SUB,2} EN SO{SUB,3}. LAS COMPOSICIONES DE METALES DEL GRUPO DEL PLATINO, SOLUBLES O DISPERSABLES EN EL CARBURANTE DIESEL SE AÑADEN A ESTE EN CANTIDADES EFECTIVAS PARA PRODUCIR CONCENTRACIONES DEL METAL EN EL CARBURANTE INFERIORES A 1 PARTE POR MILLON (PPM).

Description

Funcionamiento de motores diesel con emisión reducida de partículas utilizando un aditivo de combustible metálico del grupo de platino y agentes oxidantes catalíticos con paso a su través.

La invención se refiere a la reducción del total combinado de partículas, hidrocarburos gaseosos y monóxido de carbono que se descargan en el escape de los motores diesel que tienen "agentes oxidantes catalíticos con paso a su través", a los que se hace referencia también en la técnica como "catalizadores de oxidación de flujo pasante". Estos catalizadores de oxidación de flujo pasante se mejoran, de acuerdo con la invención, inicialmente, al reducir su tendencia al oxidar el SO_{2} en SO_{3} y, a lo largo del tiempo, al mantener su actividad catalítica.

Los motores diesel tienen un cierto número de ventajas importantes con respecto a los motores del tipo de Otto. Entre ellas se encuentran la economía de combustible, la facilidad de reparación y una vida larga. Desde el punto de vista de las emisiones, sin embargo, presentan problemas más serios que sus contrapartidas de ignición por chispa. Los problemas de emisión se refieren a las partículas, los óxidos de nitrógeno (NO_{x}), los hidrocarburos sin quemar (HC) y al monóxido de carbono (CO). Las partículas, en sí mismas, tienen un cierto número de componentes - cada uno de los cuales es ya problemático de por sí. Las partículas comprenden un componente de carbono, una fracción orgánica soluble (SOF - "soluble organic fraction") y SO_{3}. Puesto se han realizado modificaciones en los motores para reducir las partículas y los hidrocarburos sin quemar, las emisiones de NO_{x} se incrementan. En consecuencia, se precisan ciertos medios diferentes de la modificación de los motores para los motores nuevos, y los motores ya existentes no pueden ser modificados con facilidad.

Se han propuesto agentes oxidantes catalíticos con el fin de reducir la emisión de partículas e hidrocarburos gaseosos, así como de monóxido de carbono, en los motores diesel. Estos dispositivos están destinados básicamente a oxidar lo que se refiere como la fracción orgánica soluble (SOF) de partículas, al tiempo que oxidan también, preferiblemente, hidrocarburos no quemados y monóxido de carbono para reducir las emisiones de éstos. Los agentes oxidantes catalíticos de flujo pasante dirigen el flujo de partículas a través de un laberinto de superficies catalizadas que entran en contacto con las partículas atraparlas, como lo hacen las trampas o captadores de partículas diesel, ni reducir los NO_{x}, como lo hacen los catalizadores de triple efecto para los motores de gasolina.

Los catalizadores que se emplean típicamente para reducir las partículas y los hidrocarburos sin quemar después de la combustión, tienden a oxidar el SO_{2} a SO_{3} - con lo que transforman un componente gaseoso inocuo en una forma que se adhiere a las partículas como ácido sulfúrico acuoso - un compromiso poco satisfactorio. Adicionalmente, las superficies catalíticas son caras y se ensucian rápidamente.

Existe en la actualidad la necesidad de mejoras económicas que permitan el uso de dispositivos catalíticos del tipo con paso a su través, con el fin de reducir las emisiones de partículas de los motores diesel tanto inicialmente como a lo largo de periodos prolongados de funcionamiento.

Los motores diesel se utilizan en los coches de pasajeros y, en gran medida, en camiones y autobuses; sin embargo, debido a su uso generalizado, las emisiones pueden tener un efecto negativo significativo en el medio ambiente. También, incluso los usos más modestos en entornos tales como la minería pueden ser un problema. Es fuerte el interés en desarrollar medios para hacer funcionar los motores diesel al tiempo que se controlan sus características más problemáticas.

En una publicación de julio de 1994 titulada "Control de emisión de las partículas de los vehículos con combustible diesel", B. I. Bertelsen presentó un "Informe de estado" ("Status Report") en el que exponía las regulaciones venideras, los logros hasta la fecha y las desventajas de la tecnología del momento. Destaca que la técnica ha desarrollado agentes oxidantes catalíticos para motores diesel en la forma de trampas o captadores y catalizadores con paso a su través. Ambos tipos de estructuras catalíticas permiten el funcionamiento de los motores diesel con una emisión reducida de partículas. Sin embargo, tal y como se dispone de ellos en la actualidad, ninguno de los tipos puede ser eficaz a lo largo de periodos de funcionamiento prolongados. Los captadores quedan taponados y es difícil retirar las partículas que recogen. Adicionalmente, los catalizadores tienden a quedar inactivos por una variedad de razones y tienden a oxidar el SO_{2} a SO_{3}. Este último problema afecta también a dispositivos catalíticos del tipo de paso a su través. El incremento del contenido de metal precioso en un esfuerzo para mejorar la durabilidad incrementa el problema de la oxidación de SO_{2} a SO_{3}.

Las partículas de diesel, su efecto y su control, son el centro de una gran atención y controversia. Su química e impacto medioambiental presentan aspectos complejos. De forma muy general, la materia de partículas de diesel consiste, principalmente, en partículas sólidas de carbono y compuestos metálicos con hidrocarburos, sulfatos y especies acuosas adsorbidos. Entre las especies adsorbidas se encuentra una fracción orgánica soluble (SOF) de la que se conoce que contiene aldehídos e hidrocarburos aromáticos de varios o anillos o policíclicos (también denominados PAH - "polycyclic aromatic hidrocarbons"). Se ha informado de que algunos de estos compuestos orgánicos son potencialmente cancerígenos. Los hidrocarburos sin quemar están relacionados con el olor característico del diesel e incluyen aldehídos tales como el formaldehído y la acroleína. Los aldehídos, al igual que el monóxido de carbono, son los productos de la combustión incompleta.

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No son únicamente estos compuestos orgánicos los que son fuente de preocupación. En un estudio se ensayaron partículas de diesel conjuntamente con TiO_{2} y carbono, sin ningún hidrocarburo adsorbido. (U. Heinrich et al.,
"Tierexperimentelle Inhalationsstudien Zur Frage der Tumorinduzierenden Wirkung von Dieselmotorabgasen und zwei Teststauben" ("Estudios de inhalación en experimentos con animales para la investigación de los efectos de inducción de tumores por los gases de escape de los motores diesel, y dos polvos de ensayo"), Oklolgishe Forschung BMTF/GSF, Munich, 1992). Los divulgadores determinaron que todas las especies sometidas a ensayo mostraban una tendencia cancerígena. Hasta que un trabajo adicional clarifique este asunto, sería prudente buscar sistemas que pudieran controlar las partículas de toda composición.

Desgraciadamente, el incremento en la recuperación de las partículas con el uso de un dispositivo de captura puede reducir la economía del combustible al incrementar la presión de retorno del escape debido a la acumulación de partículas dentro del captador. Es más, los diversos contaminantes parecen estar interrelacionados, de manera que la reducción de uno de ellos incrementa en ocasiones los niveles del otro. Al modificar la combustión para conseguir una oxidación más completa, es posible conseguir reducciones de los contaminantes que resultan de una combustión incompleta, si bien los NO_{x} se incrementan típicamente en estas condiciones.

Los NO_{x}, principalmente el NO y el NO_{2}, contribuyen al "esmog" o niebla sucia, a la formación de ozono en el nivel del suelo y a la lluvia ácida. El NO se produce en grandes cantidades a las temperaturas de combustión elevadas asociadas a los motores diesel. El NO_{2} se forma principalmente por la oxidación ulterior del NO en la corriente de escape del diesel. Se han realizado diversos intentos para reducir los NO_{x}, tal como retardando la regulación de la secuencia temporal del motor, haciendo recircular los gases de escape y similares; sin embargo, con la tecnología actual, existe un compromiso entre los NO_{x} y las partículas. Cuando se reducen los NO_{x}, las emisiones de partículas se incrementan. Y, como se ha puesto de manifiesto, las condiciones que favorecen las emisiones bajas de NO_{x} a menudo favorecen la producción de niveles incrementados de CO y HC. Sería deseable disponer de un sistema catalizador que controlase las emisiones de partículas en un nivel que permitiese el uso de medios conocidos para reducir los NO_{x}.

En la divulgación "A New Generation of Diesel Oxidation Catalysts" ("Una nueva generación de catalizadores de oxidación de diesel"), de la Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros de Automoción) (SAE Paper No. 922330, 1992), R. Beckman, et al. aseguran que el desafío técnico consiste en encontrar un catalizador que catalice selectivamente la oxidación de los componentes carbónidos a las bajas temperaturas de escape típicas de los diesel funcionando a carga parcial, y que no oxide el dióxido de azufre ni el óxido de nitrógeno a las temperaturas de carga elevada. Ellos describieron ensayos (sin identificar específicamente los catalizadores) que estudiaban el envejecimiento de los captadores de panal de abeja de cordierita catalizados con platino, y concluyeron, entre otras cosas, que el envejecimiento estaba relacionado con la adsorción de azufre y que éste dependía tanto del contenido de azufre del combustible como del contenido de fósforo del aceite lubricante. Con el control de ambos, el envejecimiento podría ralentizarse. Sin embargo, aún quedará azufre en los combustibles diesel, incluso con la planeada reducción al 0,05%, y seguirá existiendo la necesidad de unos medios para mantener la actividad de los catalizadores a fin de reducir las emisiones de partículas y, preferiblemente, también del monóxido de carbono y de los hidrocarburos no quemados.

En la divulgación "Control of Diesel Engine Exhaust Emissions in Underground Mining" ("Control de las emisiones de escape de los motores diesel en la minería subterránea"), Segundo Simposio Norteamericano de Ventilación de Minas ("2nd U.S. Mine Ventilation Symposium"), Reno, Nevada, 23-25 de septiembre de 1985, en la página 637, S. Snider y J. J. Stekar dan cuenta de que los catalizadores de metales preciosos, en un agente oxidante de trampa catalítica y un "captador de Corning catalizado", resultaban eficaces en la captura de materia en partículas, si bien ambos sistemas incrementaban la conversión de SO_{2} en SO_{3}. El incremento en la velocidad de oxidación de la forma de dióxido gaseoso inocua para dar la forma de trióxido da lugar a la adsorción de mayores cantidades de sulfatos ácidos y agua asociada sobre las partículas descargadas, incrementando su masa.

El informe de Snider et al. explicaba también diversas otras soluciones, incluyendo el uso de un aditivo de combustible que contiene 80 ppm (partes por millón) de manganeso y 20 ppm (partes por millón) de cobre con el fin de reducir la temperatura de regeneración del captador. Si bien esto resultaba eficaz a la hora de reducir la temperatura de ignición de las partículas para un captador, ésta no es una consideración para los agentes oxidantes de flujo pasante que no atrapan las partículas. No se apreciaron reducciones mensurables en el monóxido de carbono, los hidrocarburos sin quemar o el NO_{x}.

En un informe de 1987, R. W. McCabe y R. M. Sinkevitch resumieron sus estudios de trampas o captadores diesel catalizados con platino y litio, tanto individualmente como en combinación ("Oxidation of Diesel Particulates by Catalyzed Wall-Flow Monolith Filters. 2. Regeneration Characteristics of Platinum, Lithium, and Platinum-Lithium Catalyzed Filters" ("Oxidación de partículas de diesel por filtros monolíticos de flujo en pared catalizados. 2. Características de regeneración de los filtros catalizados con platino, litio y platino-litio"); SAE Technical Paper Series-872137). Ellos pusieron de manifiesto que la conversión del monóxido de carbono en el dióxido era despreciable a lo largo del filtro de litio, buena para el platino, pero buena tan solo inicialmente par el catalizador combinado. Apreciaron también que el platino experimenta una inhibición reversible debido a la presencia de SO_{2}, pero que, en la presencia del catalizador de litio, existe aparentemente un mojado o impregnación de las cristalizaciones de platino por Li_{2}O_{2}.

El uso de catalizadores ha venido adoptando numerosas formas, pero no se ha encontrado ninguna que sea completamente satisfactoria. Si bien los catalizadores pueden resultar eficaces para reducir el monóxido de carbono y los hidrocarburos no quemados, bien se ensucian con demasiada facilidad, bien presentan riesgos asociados a la salud, bien catalizan la oxidación de SO_{2} para dar SO_{3} (que se combina entonces con agua y se añade a la masa de partículas), o bien presentan dos o más de estas desventajas.

Los catalizadores se aplicarán típicamente a un soporte resistente al calor y contendrán una combinación de dos o más metales catalizadores - preferiblemente seleccionados de entre el grupo de metales del platino, tales como el platino, el paladio y/o el rodio, los metales de transición, tales como el cerio, el cobre, el níquel y el hierro. Desgraciadamente, la experiencia general con combinaciones de metales catalizadores, incluyendo el paladio, el platino y el aún más caro rodio, es que pierden su actividad normal después de períodos de funcionamiento bastante cortos. La renovación de los catalizadores lleva generalmente consigo reemplazar la unidad - una empresa extremadamente costosa. Sería deseable simplificar y permitir de una forma barata que la catálisis selectiva inicial proporcionase la oxidación de los hidrocarburos sin la formación de SO_{3}, así como un funcionamiento continuado durante un servicio prolongado.

Si bien no guarda relación con los agentes oxidantes de flujo pasante para motores diesel, Dalla Betta, Tsurumi y Shoji describen en la Patente norteamericana Nº 5.258.349 el hecho de que en ocasiones son necesarios los catalizadores de paladio dosificado para proporcionar una temperatura de ignición baja y evitar los puntos calientes. En la Patente norteamericana Nº 5.216.875, Kennelly y Farrauto describen que es necesario el mantenimiento de la temperatura de la temperatura de combustión para evitar la desactivación de los catalizadores de óxido de paladio.

Además, la técnica está repleta de divulgaciones de que la producción de contaminantes tales como hidrocarburos no quemados puede provocar la pérdida acusada de la actividad catalítica. También, el azufre y otros elementos, tales como el cloro, el fósforo, el arsénico, el plomo y similares, tienden a envenenar o desactivar de otro modo los catalizadores. Las Patentes anteriores o todas aquéllas a las que se hace referencia o que se citan en ellas, muestran la estructura, composición y funcionamiento de los catalizadores de oxidación de flujo pasante.

El documento WO 94/11467 describe un método para mejorar el funcionamiento de un motor diesel equipado con una trampa o captador de diesel.

El documento WO 95/02655 describe un método para reducir las emisiones de NO_{x} y de partículas desde un motor diesel equipado con un captador de partículas.

En los documentos WO 90/07561 y WO 91/01361 se describe un método para mejorar el rendimiento de los motores de combustión interna mediante el uso de aditivos y combustibles que se queman más eficientemente y con emisiones nocivas reducidas.

Existe en la actualidad la necesidad de unos medios mejorados para hacer el escape de los motores diesel más inocuo para el medioambiente y, especialmente, para permitir esto sin la rápida desactivación de costosas unidades catalíticas ni la producción de productos secundarios peligrosos, tales como niveles de sulfatos incrementados. Existe la necesidad de permitir el funcionamiento de un agente oxidante catalítico con paso a su través, a lo largo de periodos de tiempo prolongados, con una actividad catalítica continuada y sin una conversión excesiva de SO_{2} en SO_{3}.

Es un propósito de la invención proporcionar un método para mejorar el funcionamiento de un motor diesel al permitir el funcionamiento de un catalizador de oxidación con paso a su través a lo largo de periodos de tiempo prolongados, con una actividad catalítica continuada y sin la conversión indeseable de SO_{2} en SO_{3}.

Es otro objeto de la invención proporcionar un método para emplear un aditivo de combustible para mejorar el funcionamiento de un catalizador de oxidación con paso a su través y con una actividad catalítica de largo plazo, para la reducción de las partículas y los hidrocarburos gaseosos, así como del monóxido de carbono, sin la indeseable conversión del SO_{2} en SO_{3}.

La presente invención se refiere a:

Un método para mejorar el funcionamiento de un motor diesel, al permitir el funcionamiento de un catalizador de oxidación con paso a su través a lo largo de periodos de tiempo prolongados, con una actividad catalítica continuada y sin la conversión indeseable de SO_{2} en SO_{3}, el cual comprende:

proporcionar un motor diesel, que es un motor diesel de quemado de mezcla pobre que funciona con entre el 2 y aproximadamente el 12% más de oxígeno que el que se requiere estequiométricamente, y que incluye una cámara de combustión, destinada a realizar la combustión de un combustible diesel y producir con ello gases de combustión que incluyen partículas, así como un sistema de escape, destinado a retirar los gases de combustión de la cámara de combustión, de tal modo que dicho sistema de escape incluye un soporte de catalizador con paso a su través, que dirige el flujo de partículas a través de un laberinto de superficies provistas de catalizador, que entran en contacto con las partículas sin atraparlas, y que tiene la suficiente superficie como para soportar un catalizador de oxidación activa para la oxidación de al menos una parte de las partículas descargadas desde el motor con el funcionamiento del motor;

introducir un combustible que comprende un aditivo que contiene un compuesto metálico del grupo de platino y un compuesto de cerio, dentro de una cámara de combustión de un motor diesel, de tal manera que dicha composición metálica del grupo del platino es estable en la composición de combustible antes de la combustión, y consumible durante la combustión con el fin de liberar un catalizador metálico del grupo del platino en forma activa, y el aditivo comprende un compuesto metálico del grupo del platino, soluble en el combustible diesel y que es añadido en cantidades efectivas para proporcionar concentraciones del metal en el combustible de menos de 1 parte por millón (ppm), y dicho compuesto de cerio en una cantidad efectiva para proporcionar una concentración de metal de cerio en el combustible de entre 1 y 30 ppm, o un compuesto metálico del grupo del platino, susceptible de dispersarse en una emulsión de combustible-agua, de tal modo que dicho compuesto metálico del grupo del platino es añadido en cantidades eficaces para proporcionar concentraciones del metal en el combustible de menos de 1 parte por millón (ppm), y dicho compuesto de cerio es añadido en una cantidad eficaz para proporcionar una concentración de metal de cerio en el combustible de entre 1 y 30 ppm;

realizar la combustión del combustible dentro de dicha cámara de combustión, con el fin de liberar del combustible, con la combustión, una forma activa de catalizador;

descargar los gases de escape desde la cámara de combustión y hacerlos pasar a través del soporte de catalizador con paso a su través, al objeto de depositar la forma activa del catalizador dentro del soporte de catalizador con paso a su través, a fin de dotar con ello de catalizador al soporte para la actividad catalítica selectiva, con el propósito de reducir el total combinado de partículas, hidrocarburos gaseosos y monóxido de carbono descargados con los gases de escape de los motores diesel.

El soporte de catalizador con paso a su través puede encontrarse, en un principio, dotado de catalizador o sin catalizador, y, en caso de estar dotado de catalizador, en cualquier estado de actividad. Preferiblemente, el soporte está dotado al máximo de catalizador, al objeto de que funcione como un agente oxidante catalítico con paso a su través, capaz, típicamente, de retirar al menos el 40% y, preferiblemente, al menos el 60% de la fracción orgánica soluble
(SOF - "soluble organic fraction") de las partículas generadas por el funcionamiento del motor diesel, y, de la forma más preferida, también de reducir los niveles de hidrocarburos gaseosos sin quemar y de monóxido de carbono en la menos el 40%. De preferencia, el peso combinado de las partículas, de los hidrocarburos gaseosos y del monóxido de carbono se reduce en al menos el 30%. También, el catalizador habrá de ser preferiblemente selectivo, tanto inicialmente como al ser mantenido en actividad por la presente invención. Con esto quiere decirse que se proporciona una actividad catalítica para reducir las emisiones de partículas y, preferiblemente, de monóxido de carbono y de hidrocarburos no quemados, si bien provoca una mínima conversión de SO_{2} en SO_{3}.

Las composiciones metálicas del grupo del platino son, preferiblemente, solubles en el combustible diesel y se añaden en cantidades efectivas para proporcionar concentraciones del metal en el combustible de menos de 1 parte por millón (ppm). Éstas pueden premezclarse con el combustible a granel o añadirse a éste después de repostar, ya sea al tanque de combustible o en la línea o conducción de suministro, desde un depósito situado a bordo. Las composiciones metálicas del grupo del platino pueden, sin embargo, ser sencillamente susceptibles de dispersarse en el combustible y pueden ser empleadas como parte de una emulsión, ya sea parcial o totalmente soluble, bien en una fase lipofílica o bien en una fase hidrófila, tal y como se explicará con mayor detalle más adelante. Si bien no se prefiere, las composiciones metálicas del grupo del platino pueden ser añadidas al aire de combustión. Para los propósitos de esta descripción, todas las figuras con "partes por millón" están basadas en una relación de peso a volumen, es decir, gramos/millón de centímetros cúbicos (lo que puede expresarse también en miligramos/litro), y los porcentajes se proporcionan en peso, a menos que se indique de otra manera.

En esta descripción, se pretende que la expresión "motor diesel" incluya todos los motores de ignición por compresión, para instalaciones de generación de potencia tanto móviles (incluyendo la marina) como estacionarias, y de los tipos de dos tiempos por ciclo, cuatro tiempos por ciclo y rotativo.

Constituye una ventaja de la invención el hecho de que el uso del compuesto metálico del grupo del platino mejora el funcionamiento de un catalizador de oxidación con paso a su través, tanto al reducir la carga de contaminantes recibidos por él, como también al contribuir a mantener su actividad catalítica con una buena selectividad. Si bien no se desea adscribirse a ninguna teoría concreta, se cree que la combustión del combustible diesel se mejora inicialmente, y que la oxidación se prosigue a través del sistema de escape de un motor diesel de quemado de mezcla pobre (por ejemplo, entre el 2 y aproximadamente el 12% más de oxígeno que el que se requiere estequiométricamente), equipado con un catalizador de oxidación con paso a su través. Preferiblemente, el efecto neto consiste en reducir el peso combinado de partículas y de hidrocarburos gaseosos, así como de monóxido de carbono, en al menos el 25%, preferiblemente al menos el 45% de lo que sería ese peso en ausencia del metal del grupo del platino. El mecanismo del retardo de la desactivación catalítica no se comprende por completo, pero se cree que guarda relación con el rellenado de catalizador activo sobre las superficies del soporte de catalizador del catalizador de oxidación con paso a su través.

Los catalizadores de oxidación con paso a su través están diseñados especialmente para reducir la SOF de las partículas y de los componentes gaseosos de los gases de escape que son el resultado de la combustión incompleta, a saber, los hidrocarburos sin quemar y el monóxido de carbono. A diferencia de los captadores, los agentes oxidantes catalíticos con paso a su través no eliminan por filtrado ni atrapan de otra manera las partículas. La construcción o estructura y el funcionamiento generales de estos dispositivos se describen en las referencias anteriormente citadas.

Los catalizadores de oxidación de flujo pasante se mejoran, inicialmente, al reducir su tendencia a oxidar SO_{2} en SO_{3}. Se mejoran también a lo largo del tiempo, al mantener su actividad catalítica. El soporte de catalizador con paso a su través puede estar, inicialmente, provisto de catalizador o sin catalizador, y, en caso de que esté dotado de catalizador, en cualquier estado de actividad. La naturaleza de estos soportes ha de ser receptiva a los metales catalíticos, aunque éstos pueden ser tratados específicamente para mejorar la recepción del metal catalítico activo desde los gases de escape según pueda desearse.

Preferiblemente, el soporte está completamente lleno o saturado de catalizador, de manera que funciona como un agente oxidante catalítico con paso a su través, capaz de retirar al menos el 60% y, preferiblemente, al menos el 75% de la SOF de las partículas generadas por el funcionamiento del motor diesel, y, de la forma más preferida, también de reducir el nivel de los hidrocarburos gaseosos no quemados y del monóxido de carbono en al menos el 40%. De preferencia, el peso combinado de las partículas, los hidrocarburos gaseosos y el monóxido de carbono se ve reducido en al menos el 40%. Asimismo, el catalizador habrá de ser, preferiblemente, selectivo, tanto inicialmente como al ser mantenido en actividad en virtud de la invención. Con ello quiere decirse que se proporciona una actividad catalítica para reducir las emisiones de partículas y, preferiblemente, de monóxido de carbono y de hidrocarburos sin quemar, pero que provoca una mínima conversión de SO_{2} en SO_{3}.

Los compuestos metálicos del grupo del platino, que se definirán con mayor detalle más adelante, se añaden, de la forma más preferida, directamente a los combustibles diesel, que pueden ser "combustibles destilados", que incluyen combustibles diesel que satisfacen la definición de ASTM para los combustibles diesel, u otros, incluso aunque no estén completamente compuestos de destilados y puedan comprender alcoholes, éteres, compuestos orgánico-nitrosos y similares (por ejemplo, el metanol, el etanol, el éter dietílico, el éter metil-etílico, el nitrometano), así como agua en forma emulsionada. También dentro del ámbito de esta invención se encuentran los combustibles líquidos derivados de fuentes vegetales o minerales, tales como el maíz, la alfalfa, el esquisto bituminoso y el carbón. Estos combustibles pueden contener también otros aditivos que son bien conocidos para los expertos de la técnica. Éstos pueden incluir pigmentos, agentes favorecedores del cetano, antioxidantes, tales como el 2,6-di-terc-butil-4-metilfenol, inhibidores del óxido, tales como ácidos y anhídridos succínicos alquilatados, agentes bacteriostáticos, inhibidores de goma, desactivadores metálicos, lubricantes del cilindro superior, agentes anticongelantes, agentes destructores de la emulsificación y similares.

Las composiciones metálicas catalíticas eficaces del grupo del platino son las que se describen por las Patentes y Solicitudes anteriormente mencionadas. Particularmente preferidos son los metales del grupo del platino en forma de composiciones (típicamente compuestos específicos o mezclas de reacción) que pueden ser disueltas en el seno del combustible, o dispersadas en él, ya sea directamente, ya sea en una emulsión. Estas composiciones liberarán, con el inicio de la combustión, la forma activa de los metales catalíticos. Incluidos específicamente se encuentran los compuestos orgánico-metálicos de coordinación de metales del grupo del platino, solubles en el petróleo, que se han explicado o se encuentran abarcados en las Patentes norteamericanas Nos. 4.891.050 y 4.892.562, de Bowers et al., en la Patente norteamericana Nº 5.034.020, de Epperly et al., y en la Patente norteamericana Nº 5.266.093, de Peter-Hoblyn et al. Además, la composición catalítica presente en el combustible puede estar compuesta de compuestos más sensibles al agua, e incluso solubles en agua. Más adelante se proporciona un listado representativo de estos tipos de compuestos. Un listado representativo de los compuestos solubles en petróleo se encuentra en las Patentes anteriormente citadas.

El combustible preferido para su mezcla con el aditivo que contiene la composición catalítica de metal del grupo del platino, por ejemplo, uno de los compuestos mencionados, es el combustible diesel, y el aditivo que contiene el catalizador puede ser añadido, ya sea directamente al combustible, ya sea al aceite lubricante de los motores, tales como los motores de dos tiempos en los que el aceite se quema conjuntamente con el combustible. En los motores de este tipo, el aceite puede ser, bien introducido en los cilindros en una mezcla con el combustible, o bien inyectado independientemente dentro del motor. Cuando el aceite se añade como parte del combustible, aquél se mezclará típicamente en una proporción de entre aproximadamente 1:10 y aproximadamente 1:75, por ejemplo, entre aproximadamente 1:15 y aproximadamente 1:25. Cuando se añade al combustible, la composición de metal del grupo del platino puede ser suministrada en forma totalmente mezclada con la masa del combustible en el tanque principal de combustible, o bien en una forma concentrada procedente de un depósito situado a bordo, independiente del tanque principal de combustible. De manera adicional, si bien no se prefiere particularmente, la composición de metal del grupo del platino puede añadirse al aire de combustión y mezclarse con el combustible en la cámara de combustión. En este último caso, la composición puede ser añadida al combustible, desde un depósito instalado a bordo, en la misma proporción que en los otros casos.

Es una ventaja de la invención que las composiciones catalíticas aditivas efectivas no necesitan ser altamente solubles en el combustible. Las composiciones catalíticas efectivas pueden, sin embargo, comprender cualesquiera de los compuestos orgánico-metálicos de coordinación de metal del grupo del platino, solubles en petróleo, que se han explicado o se encuentran abarcados en las Patentes norteamericanas Nos. 4.891.050 y 4.892.562, de Bowers et al., en la Patente norteamericana Nº 5.034.020, de Epperly et al., y en la Patente norteamericana Nº 5.266.093, de Peter-Hoblyn et al.

Además de los compuestos altamente solubles en combustible preconizados en la técnica como estables en presencia de agua, la invención hace posible el uso de compuestos metálicos del grupo del platino y otros compuestos catalíticos que normalmente se asimilarán en cualquier cantidad de agua presente. Estos compuestos metálicos del grupo del platino pueden ser, bien sencillamente sensibles al agua, o bien esencialmente solubles en agua. Los compuestos metálicos del grupo del platino sensibles al agua se caracterizan por ser inestables en presencia de entre aproximadamente el 0,01 y aproximadamente el 0,5% de agua, y tener, sin embargo, la suficiente afinidad por el combustible como para que, cuando se emplea un aditivo con una cierta función con respecto al agua, de acuerdo con la invención, éstos permanezcan en el combustible y sigan siendo eficaces para la función catalítica para la que están destinados. Los compuestos sensibles al agua presentan típicamente relaciones de partición que van desde menos de aproximadamente 50, descendiendo hasta aproximadamente 1. Los compuestos de este tipo que tienen relaciones de partición tan bajas como 40 e inferiores, por ejemplo, de menos de 25, y, más estrechamente, desde menos de 1 hasta 20, pueden resultar eficaces de acuerdo con la invención. También pueden emplearse, de acuerdo con la invención, compuestos metálicos del grupo del platino y esencialmente solubles en agua que tengan relaciones de partición de menos de 1.

Los aditivos de combustible pueden incluir una composición con una cierta función con respecto al agua, seleccionada de entre el grupo consistente en emulsionantes lipofílicos, compuestos orgánicos lipofílicos en los cuales es miscible el agua, así como mezclas de éstos. Los compuestos preferidos tendrán la capacidad de evitar la separación franca del agua del combustible, y lo mantendrán, preferiblemente, ligado al seno del combustible, de preferencia en una miscibilidad completa con un componente de combustible no polar, o en gotitas no mayores en diámetro que aproximadamente 2 \mum y, preferiblemente, más pequeñas que aproximadamente 1 \mum, tomando como base un promedio en peso de los tamaños de las gotitas. Se evitan, preferiblemente, los embolsamientos o balsas de agua en los que se altera la distribución uniforme del metal del grupo del platino en el seno del combustible.

Además de los componentes requeridos, se prefiere emplear un disolvente de hidrocarburo adecuado, tal como cualquiera de los alcoholes alifáticos superiores (por ejemplo, los que tienen por encima de 3 carbonos, esto es, de 3 a 22 carbonos), tetrahidrofurano, metil terc-butil éter (MTBE), nitrato de octilo, xileno, alcoholes minerales o queroseno, en una cantidad que sea eficaz para proporcionar una mezcla adecuadamente vertible y susceptible de dispersarse. De manera adicional, en el caso de que el aditivo de combustible esté destinado a utilizarse en una aplicación en la que pueda esperarse que un combustible disponible comercialmente contenga un agente destructor de la emulsificación, puede emplearse entonces una cantidad adicional de emulsionante específicamente destinado a contrarrestar los efectos de éste. También, el uso de aditivos conocidos en la técnica, según se ha descrito en lo anterior y en las referencias allí citadas, puede ser empleado tal como la aplicación lo reclama. Específicamente, es deseable en ocasiones añadir uno o más inhibidores de la corrosión, favorecedores del cetano, favorecedores del octano, agentes de control de la lubricidad, detergentes, composiciones anti-gel y similares.

Se considera que la invención tiene extensa aplicación en los combustibles diesel que contienen desde aproximadamente el 0,01 hasta aproximadamente el 0,5% de agua como contaminante (por ejemplo, agua atrapada). Sin embargo, en coherencia con el objetivo de controlar la tendencia del agua a volver inactivos los compuestos metálicos del grupo del platino, existen casos en los que la adición apreciable de agua puede resultar beneficiosa. Constituye una clara ventaja de la invención el hecho de que es posible realizar una adición apreciable de agua, por ejemplo, desde aproximadamente el 1 hasta aproximadamente el 65%, sin volver inactivos los compuestos metálicos del grupo del platino.

Por ejemplo, pueden prepararse mezclas combustibles en forma de emulsiones de combustible diesel y agua, según se ha mencionado en lo anterior, aunque incluyendo, preferiblemente, desde aproximadamente el 5 hasta aproximadamente el 45% (más estrechamente, del 10 al 30%) de agua, para el propósito de controlar la cantidad de NO_{x} producidos durante la combustión. Estas emulsiones pueden incluir un compuesto metálico del grupo del platino, en un nivel de entre aproximadamente el 0,1 y aproximadamente el 1,0% del peso de la mezcla combustible, a fin de reducir las emisiones de monóxido de carbono y de hidrocarburos, y emplear un emulsionante lipofílico en una proporción de entre aproximadamente 1:10.000 y aproximadamente 1:500.000 (más estrechamente, de aproximadamente 1:50.000 a aproximadamente 1:250.000), tomando como base el peso del platino.

Asimismo, existen casos en los que se hace uso de emulsiones complejas (que incluyen, típicamente, una fase continua de hidrocarburo que tiene, dispersas en ella, gotitas de agua, las cuales, a su vez, tienen, dispersas en su seno, gotitas de un fluido lipofílico). En una formulación proporcionada a modo de ejemplo de dicha emulsión compleja, las gotitas de fluido lipofílico pueden comprender, como la fase internamente dispersada, el aditivo de combustible, incluyendo el metal del grupo del platino y la composición con una cierta función con respecto al agua, por ejemplo, un emulsionante adecuado que tenga la capacidad de mantener una emulsión de este tipo.

Los emulsionantes eficaces para las emulsiones complejas contendrán, preferiblemente, un emulsionante hidrofílico, tal como fenoles de nonilo etoxilados, sales de alquilo y sulfatos de éter alquílico, fenoles de nonilo etoxilados con grados superiores de etoxilación, mono-ésteres y di-ésteres de polietilenglicol superiores, así como ésteres de sorbitano etoxilados superiores (por ejemplo, "superior", en este contexto, significa a partir de un nivel más bajo de 4-6 hasta 10 ó más). El aditivo de combustible para uso a la hora de preparar la emulsión compleja comprende, preferiblemente, una fase continua de hidrocarburo que incluye un emulsionante hidrofílico a una concentración de entre aproximadamente el 0,1 hasta aproximadamente el 10%, y una fase dispersada compuesta de gotitas acuosas que tienen un compuesto metálico del grupo del platino disuelto o dispersado en su seno, y un emulsionante lipofílico a una concentración de entre aproximadamente el 0,1% y aproximadamente el 10% tomando como base el peso del metal del grupo del platino en la composición aditiva, estando dicho emulsionante lipofílico caracterizado por ser soluble en aceite y susceptible de dispersarse en agua.

Con el fin de comprender mejor el concepto anterior, se presenta el siguiente procedimiento a modo de ejemplo: (1) se añade el emulsionante lipofílico al aceite que se ha de utilizar para la fase interna, en una proporción de entre aproximadamente el 0,1 y aproximadamente el 10% de la composición total. Los compuestos metálicos del grupo del platino pueden ser disueltos o dispersados en este aceite según se desee. (2) El combinado de aceite/emulsionante lipofílico que se acaba de describir es añadido a una solución del emulsionante hidrófilo en agua, con removimiento, a fin de formar una emulsión de aceite en agua. La concentración del emulsionante hidrófilo en el agua se encuentra también entre el 0,1 y el 10% de la composición total. Pueden dispersarse en el agua, según se requiera, compuestos metálicos del grupo de platino, solubles en agua o susceptibles de dispersarse. (3) La emulsión de aceite en agua que se ha descrito en la etapa 2, se añade a continuación al aceite que contiene el emulsionante lipofílico en una proporción de entre el 0,1 y el 10% de la composición total, a fin de formar la emulsión final de aceite/agua en aceite.

Entre los emulsionantes lipofílicos adecuados como composición con una cierta función con respecto al agua se encuentran, preferiblemente, los emulsionantes que tienen un HLB de menos que aproximadamente 10 y, más preferiblemente, menos que aproximadamente 8. La expresión "HLB" significa "balance hidrófilo-lipofílico", y se determina, como se conoce del procedimiento desarrollado por la ICI Americas, Inc., de Wilmington, Delaware, a partir de un ensayo de la solubilidad o susceptibilidad de dispersión relativa del emulsionante en agua, de tal manera que la incapacidad de dispersión es entre 1 y 4, y la susceptibilidad total a la dispersión es 13.

El emulsionante puede ser aniónico, no iónico o catiónico. Entre los emulsionantes aniónicos preferidos se encuentran los sulfonatos de sodio o de petróleo de TEA, los sulfosuccinatos de dioctil sodio y los 2-lactilatos de isosteariol amonio o sodio. Entre los emulsionantes aniónicos preferidos se encuentran las aminas etoxiladas inferiores, las oleil imidazolinas y otros derivados de la imidazolina. Entre los emulsionantes no iónicos preferidos se encuentran las alcanolamidas, incluyendo la oleamida, la DEA (dietanolamina) de oleamida y otros compuestos similares, los fenoles alquílicos etoxilados inferiores, los óxidos de amina grasos y los ésteres de sorbitano etoxilados inferiores (por ejemplo, "inferior", en este contexto, significa desde 1 hasta un nivel superior de entre aproximadamente 4 y 6). Funcionalmente, los materiales que satisfacen los criterios que siguen pueden ser eficaces individualmente y en combinaciones para estabilizar la presencia de compuestos metálicos del grupo del platino, sensibles al agua y solubles en agua, en los sistemas que contienen agua. Las concentraciones serán dependientes de la formulación exacta y del contenido de agua esperado en el combustible, si bien se encuentran entre las preferidas concentraciones de entre aproximadamente el 0,01 y aproximadamente el 5%, tomando como base el peso del combustible según se realiza su combustión, y suponiendo una concentración de agua de hasta aproximadamente el 0,05%. En algunos casos, es más significativo expresar la concentración tomando como base el metal del grupo del platino, y, en este caso, es preferible una proporción de entre aproximadamente 10:1 y aproximadamente 500.000:1, en comparación con el peso del metal del grupo del platino en la composición aditiva.

Se prefiere en ocasiones emplear una combinación de emulsionantes, debido a que los diversos hidrocarburos de los combustibles interaccionan de forma diferente con el mismo emulsionante. Con frecuencia, los emulsionantes individuales resultan menos eficaces que las combinaciones como consecuencia de las interacciones, incluyendo las que se producen entre el combustible y el emulsionante. Una combinación de emulsionantes que puede utilizarse y se proporciona como ejemplo, a la que se hace también referencia aquí como sistema de emulsificación, comprende entre aproximadamente el 25% y aproximadamente el 85% en peso de una amida, especialmente una alcanolamida o una amina de alquilo n-sustituida; entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 25% en peso de un agente tensoactivo fenólico; y entre aproximadamente el 0% y aproximadamente el 40% en peso de un polímero en bloques disfuncional, que termina en un grupo hidroxilo primario. Más estrechamente, la amida puede comprender entre aproximadamente el 45% y aproximadamente el 65% del sistema de emulsificación; el agente tensoactivo fenólico entre aproximadamente entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 15%; y el polímero en bloques disfuncional entre aproximadamente el 30% y aproximadamente el 40% del sistema de emulsificación.

Aminas de alquilo n-sustituidas y alcanolamidas adecuadas son las formadas por la condensación, respectivamente, de una amina de alquilo y un ácido orgánico, o de una amina de hidroxialquilo y un ácido orgánico, el cual es, preferiblemente, de una longitud que se asocia normalmente a los ácidos grasos. Pueden ser mono-, di- o trietanolaminas, e incluir uno o más compuestos cualesquiera de los siguientes: dietanolamida oleica, dietanolamina (DEA) de cocamida, DEA de lauramida, cocamida de polioxietileno (POE), monoetanolamina (MEA) de cocamida, DEA de lauramida de POE, DEA de oleamida, DEA de linoleamida, MEA de estearamida y trietanolamina oleica, así como mezclas de los mismos. Dichas alcanolamidas se encuentran disponibles en el mercado, incluyendo las que llevan nombres comerciales tales como Clindrol 100-0, de la Clintwood Chemical Company, de Chicago, Illinois; Schercomid ODA, de la Scher Chemicals, Inc., de Clifton, Nueva Jersey; Schercomid SO-A, también de la Scher Chemicals, Inc.; Mazamide®, así como la serie Mazamide, de la PPG-Mazer Products Corp., de Gurnee, Illinois; la serie Mackamide, del Grupo McIntyre, Inc., de University Park, Illinois; y la serie Witcamide, de la Witco Chemical CO., de Houston, Texas.

El agente tensoactivo fenólico puede ser un fenol de alquilo etoxilado, tal como un nonilfenol o un octilfenol etoxilados. Especialmente preferido es el nonilfenol óxido de etileno, que se encuentra disponible comercialmente bajo el nombre comercial Triton N, en la Union Carbide Corporation, de Danbury, Connecticut, e Igepal CO, de la Rhone-Poulenc Company, de Wilmington, Delaware.

El polímero en bloques, que constituye un elemento opcional del sistema de emulsificación, puede comprender un polímero en bloques disfuncional no iónico que termina en un grupo hidroxilo primario y tiene un peso molecular comprendido en el intervalo entre aproximadamente 1.000 y aproximadamente 15.000. Dichos polímeros están considerados generalmente como derivados de polioxialquileno del propilenglicol, y se encuentran disponibles en el mercado bajo el nombre comercial Pluronic, de la BASF-Wyandotte Company, de Wyandotte, Nueva Jersey. Son preferidos entre estos polímeros los polímeros en bloques de óxido de propileno/óxido de etileno, comercialmente disponibles como Pluronic 17R1.

El sistema de emulsificación ha de estar presente en un nivel que garantice una emulsificación efectiva del agua presente, ya sea por sí solo o con un compuesto orgánico lipofílico adecuado en el que sea soluble el agua (que se describirá en detalle más adelante). Como ejemplo de ello, el sistema de emulsificación puede estar presente en un nivel de al menos aproximadamente el 0,05% en peso del combustible para hacerlo así. Si bien no existe ningún límite superior real para la cantidad del sistema de emulsificación que está presente, con niveles superiores que conducen a una mayor emulsificación y durante tiempos más largos, no existe generalmente necesidad de más que aproximadamente el 5,0% en peso, ni, de hecho, de más que aproximadamente el 3,0% en peso.

Es también posible utilizar un estabilizador de emulsión físico en combinación con el sistema de emulsificación destacado anteriormente, a fin de maximizar la estabilidad de la emulsión. El uso de estabilizadores físicos proporciona también beneficios económicos debido a su coste relativamente bajo. Si bien no se desea adscribirse a ninguna teoría, se cree que los estabilizadores físicos incrementan la estabilidad de la emulsión al aumentar la viscosidad de las fases inmiscibles de tal manera que la separación de la interfase aceite/agua se ve retardada. Ejemplos de estabilizadores físicos adecuados son ceras, productos de celulosa y gomas, tales como la goma de whaleno y la goma de
xantano.

A la hora de utilizar tanto el sistema de emulsificación como los estabilizadores de emulsión físicos, el estabilizador físico está presente en una cantidad de entre aproximadamente el 0,05% y aproximadamente el 5% en peso de la combinación de emulsionante químico y estabilizador físico. La combinación resultante de emulsionante/estabilizador puede utilizarse entonces en los mismos niveles anteriormente citados para el uso del sistema de emulsificación.

Los emulsionantes se mezclan, preferiblemente, con el compuesto metálico del grupo del platino y la mezcla resultante se añade y mezcla con el combustible, y se emulsifica. Con el fin de conseguir una emulsión estable, especialmente cuando se pretende utilizar grandes cantidades de agua, puede emplearse un aparato de emulsificación mecánica apropiado, tal como un dispositivo de emulsificación instalado en la conducción. Las estabilidades de emulsión preferidas se darán durante periodos de tiempo de entre aproximadamente 10 días como mínimo, y aproximadamente 1 mes o más. Más preferiblemente, la emulsión será estable durante al menos 3 meses.

Entre los compuestos orgánicos lipofílicos en los que es soluble el agua y que son eficaces de conformidad con la invención, se encontrarán compuestos mezclables en agua y solubles en el combustible tales como el butanol, el cellosolve de butilo (etilenglicol monobutil éter), el dipropilenglicol monometil éter, el 2-hexil hexanol, el alcohol de diacetona, el hexilenglicol y la diisobutil cetona. Funcionalmente, pueden resultar efectivos los materiales que satisfacen los siguientes criterios: que presenten una miscibilidad en agua de al menos aproximadamente 10 g de agua por litro del material, y que sean solubles en el combustible (cuando el material contiene los 10 g de agua) en una cantidad de aproximadamente al menos 10 g por litro de combustible total. De manera adicional, la composición con una cierta función con respecto al agua estará caracterizada, preferiblemente, por un grupo funcional de ácido hidroxídico, de cetona o carboxílico, un enlace de éter, un grupo amino u otros grupos funcionales polares que puedan servir como aceptadores de agua en una cadena de hidrocarburos. Las concentraciones dependerán de la formulación exacta y del contenido de agua esperado en el combustible, si bien se encuentran entre las preferidas concentraciones de entre aproximadamente el 0,01 y aproximadamente el 1,0%, tomando como base el peso del combustible conforme es quemado. En algunos casos, es más significativo expresar la concentración tomando como base el metal del grupo del platino, y, en este caso, es preferible una proporción de entre aproximadamente 1.000:1 y aproximadamente 5.000:1 con respecto al peso del metal del grupo del platino en la composición aditiva.

Los metales del grupo del platino incluyen el platino, el paladio, el rodio, el rutenio, el osmio y el iridio. Se prefieren compuestos que incluyen platino, paladio y rodio, especialmente compuestos de platino solo o, posiblemente, en combinación con compuestos de rodio, basándose en sus altas presiones de vapor relativas.

Entre los compuestos metálicos eficaces del grupo del platino se encuentran cualquiera de los que son eficaces en la liberación del metal catalítico del grupo del platino en la cámara de combustión. Es una ventaja de la invención el hecho de que los compuestos metálicos del grupo del platino y solubles en agua, así como los que tienen grados de solubilidad variables en los combustibles de hidrocarburos, pueden emplearse sin la presencia de agua que libere el platino del combustible, ya sea por precipitación, ya sea por eliminación por recubrimiento sobre las superficies de almacenamiento o suministro del combustible. Éstos incluyen compuestos en los que el metal del grupo del platino existe en los estados de oxidación II y IV.

La Patente Nº 4.891.050, de Bowers et al., la Patente norteamericana Nº 5.034.020, de Epperly et al., y la Patente norteamericana Nº 5.266.093, de Peter-Hoblyn et al, describen compuestos metálicos del grupo del platino que son altamente solubles en el combustible y que tienen elevadas relaciones de partición. Estas Patentes describen compuestos metálicos adecuados del grupo del platino, así como procedimientos para prepararlos. Además de estos materiales se encuentran los acetilacetonatos metálicos del grupo del platino, disponibles comercialmente o de fácil síntesis, así como los acetonatos de dibencilideno metálico del grupo de platino y los jabones ácidos grasos de complejos metálicos de platino tetramina, por ejemplo, oleato de platino tetramina. Además, existen las sales metálicas del grupo del platino solubles en agua, tales como el ácido cloroplatínico, el cloroplatinato de sodio, el cloroplatinato de potasio, el cloroplatinato de hierro, el cloroplatinato de magnesio, el cloroplatinato de manganeso, el cloroplatinato de cerio, así como cualquiera de los compuestos identificados o incluidos en la descripción establecida por Haney y Sullivan en la Patente norteamericana Nº 4.629.472.

Típicamente, el compuesto metálico del grupo del platino se empleará en una cantidad suficiente como para suministrar el metal del grupo del platino dentro del intervalo de entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 2,0 miligramos de metal del grupo del platino por litro de combustible, preferiblemente de entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 1 miligramo de metal del grupo del platino por litro de combustible. Un intervalo más preferido es entre aproximadamente 0,10 y aproximadamente 0,5 miligramos de metal del grupo del platino por litro de combustible. Serán necesarias concentraciones más altas en un concentrado que se utilice para dosificar el combustible en estos niveles.

La estabilidad térmica del aditivo es importante en términos prácticos y operativos. Típicamente, la temperatura de descomposición del aditivo deberá ser al menos en torno a 40ºC, preferiblemente al menos aproximadamente 50ºC, con el fin de protegerse contra la mayor parte de las temperaturas a las que puede esperarse que se vea expuesto. En algunas circunstancias será necesario que la temperatura de descomposición no sea inferior a aproximadamente 75ºC.

El aditivo carece también sustancialmente, de preferencia, de trazas indeseables de, o grupos funcionales que contengan, fósforo, arsénico y antimonio (es decir, no deben contener una cantidad sustancial de dichos grupos funcionales), los cuales presentan desventajas significativas como el "envenenamiento" o la reducción de otra manera de la eficacia del compuesto metálico del grupo del platino. De manera preferida, el compuesto aditivo metálico del grupo del platino contiene no más de aproximadamente 500 ppm (sobre la base de peso frente a peso) de fósforo, arsénico o antimonio, más preferiblemente no más de aproximadamente 250 ppm. De la forma más preferida, el aditivo no contiene fósforo, arsénico ni antimonio.

Se prefieren en la práctica de esta invención compuestos que incluyen el platino, el paladio y el rodio, especialmente compuestos de platino solo o conjuntamente con uno o más compuestos de otros metales catalíticos. Los aditivos se utilizan con un compuesto de cerio que es empleado en los niveles adecuados, es decir, desde aproximadamente 1 hasta 30 ppm del metal catalítico en combinación con la composición metálica del grupo del platino en los combustibles diesel. En combinación con los metales del grupo del platino, es posible reducir significativamente el monóxido de carbono y los hidrocarburos no quemados, al tiempo que se retiran más fácilmente las partículas del captador. Las anteriores referencias y las que se citan aquí muestran sales y otros compuestos específicos de estos metales, incluyendo los acetonatos, los propionilacetonatos y los formilacetonatos.

Entre los compuestos específicos de cerio se encuentran: el acetilacetonato de cerio III, el naftenato de cerio III y el octoato de cerio y otros jabones tales como el estearato, el neodecanoato y el octoato (2-etilhexoato). Estos compuestos de cerio son todos ellos compuestos trivalentes que satisfacen la fórmula: Ce(OCT)_{3}, donde R = hidrocarburo.

La anterior descripción se da con el propósito de enseñar a la persona de conocimientos ordinarios en la técnica cómo poner en práctica la presente invención, y no está destinada a detallar todas las modificaciones y variaciones obvias de la misma, que se pondrán de manifiesto de forma evidente para el profesional de conocimiento a partir de la lectura de la descripción. Se pretende, sin embargo, que todas dichas modificaciones y variaciones obvias queden incluidas dentro del ámbito de la presente invención, que se define por las siguientes reivindicaciones. En aras de la concisión, se han empleado algunas convenciones por lo que respecta a las menciones de las sustancias químicas y sus intervalos. Las menciones de las especies o entidades químicas a lo largo de esta descripción están destinadas a ser representativas y no es la intención que excluyan materiales equivalentes, precursores de especies activas. Asimismo, se pretende que cada uno de los intervalos incluya, de manera específica, cada número entero, en el caso de intervalos numéricos, y cada especie, en el caso de fórmulas químicas, que se encuentren englobados dentro del intervalo. Es la intención que la reivindicación cubra los componentes y etapas reivindicados en cualquier secuencia que sea eficaz para satisfacer los objetivos que se pretenden en ella, a menos que el contexto indique específicamente lo contrario.

Claims (1)

1. Un método para mejorar el funcionamiento de un motor diesel, al permitir el funcionamiento de un catalizador de oxidación con paso a su través a lo largo de periodos de tiempo prolongados, con una actividad catalítica continuada y sin la conversión indeseable de SO_{2} en SO_{3}, el cual comprende:

proporcionar un motor diesel, que es un motor diesel de quemado de mezcla pobre que funciona con entre el 2 y aproximadamente el 12% más de oxígeno que el que se requiere estequiométricamente, y que incluye una cámara de combustión, destinada a realizar la combustión de un combustible diesel y producir con ello gases de combustión que incluyen partículas, así como un sistema de escape, destinado a retirar los gases de combustión de la cámara de combustión, de tal modo que dicho sistema de escape incluye un soporte de catalizador con paso a su través, que dirige el flujo de partículas a través de un laberinto de superficies provistas de catalizador, que entran en contacto con las partículas sin atraparlas, y que tiene la suficiente superficie como para soportar un catalizador de oxidación activa para la oxidación de al menos una parte de las partículas descargadas desde el motor con el funcionamiento del motor;

introducir un combustible que comprende un aditivo que contiene un compuesto metálico del grupo de platino y un compuesto de cerio, dentro de una cámara de combustión de un motor diesel, de tal manera que dicha composición metálica del grupo del platino es estable en la composición de combustible antes de la combustión, y consumible durante la combustión con el fin de liberar un catalizador metálico del grupo del platino en forma activa, y el aditivo comprende un compuesto metálico del grupo del platino, soluble en el combustible diesel y que es añadido en cantidades efectivas para proporcionar concentraciones del metal en el combustible de menos de 1 parte por millón (ppm), y dicho compuesto de cerio en una cantidad efectiva para proporcionar una concentración de metal de cerio en el combustible de entre 1 y 30 ppm, o un compuesto metálico del grupo del platino, susceptible de dispersarse en una emulsión de combustible-agua, de tal modo que dicho compuesto metálico del grupo del platino es añadido en cantidades eficaces para proporcionar concentraciones del metal en el combustible de menos de 1 parte por millón (ppm), y dicho compuesto de cerio es añadido en una cantidad eficaz para proporcionar una concentración de metal de cerio en el combustible de entre 1 y 30 ppm;

realizar la combustión del combustible dentro de dicha cámara de combustión, con el fin de liberar del combustible, con la combustión, una forma activa de catalizador;

descargar los gases de escape desde la cámara de combustión y hacerlos pasar a través del soporte de catalizador con paso a su través, al objeto de depositar la forma activa del catalizador dentro del soporte de catalizador con paso a su través, a fin de dotar con ello de catalizador al soporte para la actividad catalítica selectiva, con el propósito de reducir el total combinado de partículas, hidrocarburos gaseosos y monóxido de carbono descargados con los gases de escape de los motores diesel.