JP2005520927A - Catalytic metal additive concentrates and methods for making and using the same - Google Patents

Catalytic metal additive concentrates and methods for making and using the same Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関や他の燃焼装置用の金属系燃焼触媒を改良する。
【解決手段】(a)100℃以上の温度で安定で、有機キャリア中に常態では固体を維持しうる量で均一に分散している燃料可溶性白金及び/又はセリウム成分からなる触媒金属添加濃縮物を(b)浸出制御成分としての固体ポリマーで封入してなる高温で安定な白金及び/又はセリウム燃料添加剤添加単位及びその製造方法と使用方法。
A metal-based combustion catalyst for an internal combustion engine or other combustion device is improved.
(A) A catalyst metal addition concentrate comprising a fuel-soluble platinum and / or cerium component which is stable at a temperature of 100 ° C. or higher and is uniformly dispersed in an organic carrier in an amount capable of normally maintaining a solid. (B) A high-temperature stable platinum and / or cerium fuel additive addition unit encapsulated with a solid polymer as a leaching control component, and a method for producing and using the unit.

Description

本発明は、内燃機関や他の燃焼装置への金属燃焼触媒の供給を改良しそして燃料に、白金含有触媒成分(又は組成物)を含む金属添加剤のゆっくりとした且つ確実な供給を効果的にする能力を有する添加剤供給手段の創出を可能にするための新規な方法に関する。さらにまた本発明は添加剤放出材料及び種々の供給機構で適用可能なようにデザインされた方法を提供する。   The present invention improves the supply of metal combustion catalysts to internal combustion engines and other combustion devices and effectively provides a slow and reliable supply of metal additives including platinum-containing catalyst components (or compositions) to the fuel. The present invention relates to a novel method for enabling the creation of an additive supply means having the ability to Furthermore, the present invention provides additive release materials and methods designed to be applicable with various delivery mechanisms.

内燃機関のような燃焼器に燃料添加剤を供給するために数多くのアプローチがなされてきた。いくつかの添加剤供給手段は低揮発性又は高粘度の溶媒キャリアと高濃縮された触媒の混合物の使用を必要とする。白金及び他の触媒金属成分は、重溶媒への溶解性が乏しいので、燃料への遅効放出性を達成するために使用されるいくつかのメカニズムで適用しうる形態では自由に溶解せず又は完全に安定ではない。   A number of approaches have been taken to supply fuel additives to combustors such as internal combustion engines. Some additive supply means require the use of a mixture of a low volatility or high viscosity solvent carrier and a highly concentrated catalyst. Since platinum and other catalytic metal components are poorly soluble in heavy solvents, they are not freely soluble or fully dissolved in a form that can be applied by some mechanism used to achieve slow release to fuel. Not stable.

特許文献1は燃料供給ラインに液体添加剤を連続的に計量する方法を開示している。この液状供給装置は複雑で且つ他の欠点を有しているため、固体、可溶性添加剤物質ベースの装置の改良が必要であった。   Patent Document 1 discloses a method for continuously metering a liquid additive in a fuel supply line. Because this liquid delivery device is complex and has other drawbacks, improvements to solid, soluble additive material based devices were necessary.

別の系においては、デービスが特許文献2において溶解性部材を開示している。彼はワックス状基質に燃料添加剤を含む燃料フィルター部品を提供している。好ましい形態においては、燃料添加剤は燃焼装置と燃料に存在しうるそして水よりも燃料に多く溶解する殺微生物剤を含んでいる。殺微生物剤は、高い融点をもちそして排ガス発散を妨げることなしでそしてエンジンや燃料成分に悪影響を及ぼすような燃料添加剤の過剰量を過度に放出することなしに殺微生物剤を適切に放出する燃焼特性をもつワックス状基質に封入される。燃料添加剤はまたセタン改良剤、抗酸化剤、安定剤、燃焼改良剤及び発散減少剤を含んでいてもよい。ワックス状基質は清浄な燃焼特性をもつ炭化水素混合物であると言われているパラフィンからつくられる。挿入物は燃料フィルター缶の中空円筒内に収容される。それは垂直方向に支持されそして溶解するワックス基質上の燃料添加剤をゆっくりと放出する。   In another system, Davis discloses a soluble member in US Pat. He provides fuel filter components that contain fuel additives in a waxy substrate. In a preferred form, the fuel additive includes a microbicide that may be present in the combustion device and the fuel and dissolves more in the fuel than in the water. Microbicides have a high melting point and properly release microbicides without disturbing exhaust gas emissions and without excessive release of fuel additives that adversely affect the engine and fuel components Encapsulated in a waxy substrate with combustion properties. The fuel additive may also include cetane improvers, antioxidants, stabilizers, combustion improvers, and emission reduction agents. The waxy substrate is made from paraffin, which is said to be a hydrocarbon mixture with clean combustion properties. The insert is received in the hollow cylinder of the fuel filter can. It slowly releases the fuel additive on the vertically supported and dissolved wax substrate.

特許文献3においては、燃料中に放出できる燃料添加剤を含む燃料フィルターが記載されている。燃料の放出速度は燃料中の燃料添加剤のレベルを均一に維持するために実質上一定速度に調節されると言われている。フィルター室からの燃料は拡散オリフィスを通って内部に移動しそして外部被覆をもつ添加剤タブレットに接触する。燃料は被覆を通して拡散し燃料添加剤成分と接触し、燃料中で溶解して溶解した添加剤からなる燃料成分を与える。燃料成分は被覆から内部に逆拡散し燃料と混合する。燃料添加剤は液体であっても固体であってもよく、そして2以上の燃料添加剤を組み合わせてもよくまた適切なポリマーで複合化することもできる。それらは燃料中への添加剤の放出を制御できるように、形状がタブレットのような固体又は半固体物質であることができる。燃料添加剤はさらに広範囲のバインダー、複合化剤及び成型剥離剤を含むことができる。添加剤が液体形状で提供されるときは、固体又は半固体形状を形成するための適切な薬剤と組み合わせることが好ましい。用語の燃料添加剤は抗酸化剤、耐磨耗剤、セタン改良剤、腐食防止剤、乳化剤、洗浄剤、分散剤、流れ改良剤、潤滑剤、及び金属不活性剤を含む。他の態様においては、燃料添加剤は固体マトリックス内に埋め込むこともできる。マトリックスは炭化水素可溶性又は炭化水素不溶性であることができる。もしマトリックス材料が炭化水素不溶性であれば、燃料はマトリックス透過性で燃料添加剤と接触可能でなければならない。液体添加剤を固体マトリックス中に埋め込むことには特に利点があることが開示されている。これは燃料中への添加剤の放出速度を制御する一手段を提供すると言われている。   Patent Document 3 describes a fuel filter containing a fuel additive that can be released into fuel. The fuel release rate is said to be adjusted to a substantially constant rate in order to maintain a uniform level of fuel additive in the fuel. Fuel from the filter chamber travels through the diffusion orifice and contacts the additive tablet with the outer coating. The fuel diffuses through the coating, contacts the fuel additive component, and dissolves in the fuel to provide a fuel component comprising the dissolved additive. The fuel component is back-diffused from the cladding into the interior and mixed with the fuel. The fuel additive may be liquid or solid, and two or more fuel additives may be combined or combined with a suitable polymer. They can be solid or semi-solid materials such as tablets so that the release of additives into the fuel can be controlled. The fuel additive can further include a wide range of binders, complexing agents and mold release agents. When the additive is provided in liquid form, it is preferably combined with a suitable agent to form a solid or semi-solid form. The term fuel additive includes antioxidants, antiwear agents, cetane improvers, corrosion inhibitors, emulsifiers, detergents, dispersants, flow improvers, lubricants, and metal deactivators. In other embodiments, the fuel additive can be embedded within a solid matrix. The matrix can be hydrocarbon soluble or hydrocarbon insoluble. If the matrix material is hydrocarbon insoluble, the fuel must be matrix permeable and contactable with the fuel additive. It has been disclosed that there are particular advantages to embedding liquid additives in a solid matrix. This is said to provide a means of controlling the rate of additive release into the fuel.

特許文献4において、レフェブレは油溶性熱可塑性添加剤材料を含むオイルフィルターについて記載している。熱可塑性材料はオイルの酸化及び酸生成抵抗性添加剤を含みそして粒子状フィルター材料とフェルトパッドの間のケーシング中に置かれる。熱可塑性材料は米粒状のペレット、又はスパゲッティー状のストランド(糸)形状の高分子量ポリプロピレンであることができる。添加剤は約10−17wt%の熱可塑性材料/添加剤の組み合わせからなり、熱可塑性材料が周囲のオイル温度以上で溶解するときに、添加剤が放出される。高分子量ポリプロピレンは、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアロマー、ポリエチレン、及びポリスルフォンに比較して熱可塑性材料としての使用に優れており、エチレンプロピレンポリプロピレンが特に望ましいことが記載されている。   In Patent Document 4, Refebre describes an oil filter containing an oil-soluble thermoplastic additive material. The thermoplastic material includes an oil oxidation and acid generation resistant additive and is placed in a casing between the particulate filter material and the felt pad. The thermoplastic material may be rice granular pellets or high molecular weight polypropylene in the form of spaghetti strands. The additive consists of about 10-17 wt% thermoplastic material / additive combination, and the additive is released when the thermoplastic material melts above ambient oil temperature. High molecular weight polypropylene is superior in use as a thermoplastic material compared to polyester, polycarbonate, polyallomer, polyethylene, and polysulfone, and it is described that ethylene propylene polypropylene is particularly desirable.

特許文献5において、ポールらは、その中にオイル添加剤を複合化させた油溶性で固体状のポリマー本体を含むオイルフィルターを記載している。彼等は望ましい性質をもったポリマーは、分子量200,000−300,000の範囲のエチレン−プロピレンコポリマー;分子量200,000−300,000の範囲のエチレン−エチルアクリレートポリマー;約500,000の分子量をもつ酸化ポリプロピレン;及び分子量200,000−300,000の範囲のエチレン−酢酸ビニルコポリマーなどであり、その系で実際に使用できることに注目している。高度に満足できると記載されているポリマーの一例は分子量が約60,000−135,000の範囲のポリイソブチレンである。同様に、特許文献6においては、ニーランドは、オイル添加剤を運搬するポリマー挿入物を有するオイルフィルターを記載している。添加剤はオイル中にポリマーがゆっくり溶解するようにして封入されている。   In Patent Document 5, Paul et al. Describe an oil filter including an oil-soluble solid polymer body in which an oil additive is compounded. Polymers with desirable properties include ethylene-propylene copolymers with molecular weights in the range of 200,000-300,000; ethylene-ethyl acrylate polymers with molecular weights in the range of 200,000-300,000; molecular weights of about 500,000 Note that it can be used practically in the system, such as, for example, an oxidized polypropylene having a molecular weight of; An example of a polymer that has been described as being highly satisfactory is polyisobutylene having a molecular weight in the range of about 60,000-135,000. Similarly, in U.S. Patent No. 6,099,056, Neyland describes an oil filter having a polymer insert that carries an oil additive. The additive is encapsulated so that the polymer slowly dissolves in the oil.

特許文献7においては、内燃機関用の燃料にフェロセンのような固体添加剤を直接添加するための装置が記載されている。固体添加剤は燃料タンクの首部を満たす部分に置かれている交換可能なカートリッジ内に納められている。首部を満たしている燃料は添加剤を燃料中に溶解させる。   In Patent Document 7, an apparatus for directly adding a solid additive such as ferrocene to a fuel for an internal combustion engine is described. The solid additive is contained in a replaceable cartridge that is placed in a portion that fills the neck of the fuel tank. Fuel filling the neck dissolves the additive in the fuel.

白金及び/又はセリウム燃焼触媒を燃料中に溶解や拡散によって非常に少量で制御しながら放出するために使用できる白金及び/又はセリウムベースの燃料添加剤添加単位(dosing units)の調製については文献には記載されていない。   The literature describes the preparation of platinum and / or cerium-based fuel additive units that can be used to release platinum and / or cerium combustion catalysts in fuel in a very small amount by dissolution or diffusion. Is not listed.

したがって、白金及び/又はセリウム及び/又は鉄系燃焼触媒の固体添加形態、それによって生ずる添加剤成分の製造方法、及びそれを使用する燃料を添加するための実際的な系に対するニーズが存在する。   Accordingly, there is a need for a solid addition form of platinum and / or cerium and / or iron-based combustion catalysts, a method for producing the resulting additive components, and a practical system for adding fuels using the same.

USP4,662,327USP 4,662,327 USP5,507,942USP 5,507,942 USP6,238,554USP 6,238,554 USP5,591,330USP 5,591,330 USP4,075,098USP 4,075,098 USP3,336,223USP 3,336,223 USP5,456,217USP 5,456,217

本発明の課題は、炭素を含む、例えば、化石燃料、蒸留物、残渣のような燃料及び気体燃料を使用するタービン、ボイラー、燃焼炉、プロセスヒーター、熱回収ユニット、ディーゼルエンジン、等々のような燃焼用燃料のための金属系燃焼触媒の固体添加形態をもつ上記のニーズに適合する新規な方法を提供することである。   The subject of the present invention is, for example, turbines, boilers, combustion furnaces, process heaters, heat recovery units, diesel engines, etc. that contain carbon and use fuels such as fossil fuels, distillates, residues and gaseous fuel It is to provide a novel method that meets the above needs with a solid addition form of metal-based combustion catalyst for combustion fuels.

本発明は、一態様においては、白金及び/又はセリウム燃焼触媒の少量を燃料中に溶解や拡散によって添加するためのユニットを供給するのに効果的な材料を提供する。この態様においては、本発明は触媒金属添加剤濃縮物(ここではCMACと呼ぶ)を通常固体、半固体又は粘着性形態で提供する。   The present invention, in one aspect, provides a material that is effective in supplying a unit for adding small amounts of platinum and / or cerium combustion catalysts into the fuel by dissolution or diffusion. In this aspect, the present invention provides a catalytic metal additive concentrate (referred to herein as CMAC), usually in a solid, semi-solid or sticky form.

本発明はまた燃料中に触媒金属燃料添加剤を適当な低濃度でも有効なように簡単に且つ効果的に供給するための添加単位を提供する。添加単位はそれがエンジンに送られるとき又は燃料タンク又は燃料系の他の部分に貯蔵されるときに、燃料フィルター、燃料/水分離機又はジーゼル燃料と接触させるために作られた他の装置で使用するために、適切な形状、例えば、円筒状、直方体、球状、又は類似の形状で提供できる。   The present invention also provides an addition unit for providing a catalytic metal fuel additive in the fuel simply and effectively so as to be effective at moderately low concentrations. The addition unit is a fuel filter, fuel / water separator or other device made to contact diesel fuel when it is sent to the engine or stored in a fuel tank or other part of the fuel system. For use, it can be provided in any suitable shape, for example, cylindrical, cuboid, spherical, or similar.

白金及び/又はセリウム燃焼触媒の少量を燃料中に溶解や拡散によって添加するための添加単位を提供するための本発明の一手段においては、触媒金属添加剤濃縮物(ここではCMACと呼ぶ)を調製しそして固体ポリマーで封入する。この手段の変形は固体、半固体又は高度に粘着性の形態を含む種々の物理的状態のCMACを利用する。封入はCMACを適切なポリマー中に埋め込むか又は分散させることによって達成できる。好適なポリマーは遭遇する温度で構造的に完全であるが燃料と接触する条件下では燃料中に触媒の有効濃度を放出する。もし望むなら、CMACは一つのポリマー中に分散させることができ、それから生じた組成物を同じか又は異なったポリマー中に埋め込むことができる。   In one means of the present invention for providing an addition unit for adding small amounts of platinum and / or cerium combustion catalysts into the fuel by dissolution or diffusion, a catalytic metal additive concentrate (referred to herein as CMAC) is provided. Prepare and encapsulate with solid polymer. Variations on this means utilize CMAC in various physical states including solid, semi-solid or highly sticky forms. Encapsulation can be achieved by embedding or dispersing CMAC in a suitable polymer. Suitable polymers are structurally complete at the temperatures encountered, but release effective concentrations of catalyst in the fuel under conditions in contact with the fuel. If desired, the CMAC can be dispersed in one polymer and the resulting composition can be embedded in the same or different polymer.

或る場合には、CMACはポリマー粉末と混合し、CMACと混合している間にポリマーを熔融させ、そして混合したポリマーとCMACを望ましい形状に固形化することによってポリマー中に埋め込むことができる。ポリマーの燃料への溶解度特性は添加剤の放散速度を規定したり、制限したりするために選択される。本発明に従った添加単位は実際上少ないppm範囲で添加剤を燃料に供給することができる。   In some cases, the CMAC can be embedded in the polymer by mixing with the polymer powder, melting the polymer while mixing with the CMAC, and solidifying the mixed polymer and CMAC into the desired shape. The solubility characteristics of the polymer in the fuel are selected to define or limit the emission rate of the additive. The additive unit according to the present invention can supply the additive to the fuel in a practically low ppm range.

本発明のCMAC材料のための好ましい物理的形態は通常は固体形態である。別の形態としては、添加単位は、同様に流れている燃料と接触を維持できるような半固体(粘着性でその自重では流れ出さない)CMACであることができる。また、CMACは粘着性でそして周囲温度で完全に流れ出したり変形したりし易いものでもよい。もし望むなら、燃料への添加剤適用速度は比較的高粘度のCMACによって調節され、燃料流れとの接触を非常に制限された状態を、例えばバイパス領域を使用して、維持される。   The preferred physical form for the CMAC material of the present invention is usually the solid form. Alternatively, the addition unit can be a semi-solid (sticky and not flowing out of its own weight) CMAC that can remain in contact with the flowing fuel as well. CMAC may also be sticky and easy to flow out and deform completely at ambient temperature. If desired, the rate of additive application to the fuel is adjusted by a relatively high viscosity CMAC to maintain very limited contact with the fuel stream, for example using a bypass region.

これらの製品の製造方法及び触媒添加単位の溶解を引き起こすような付加的な添加系におけるそれらの使用もまた提供される。
本発明の多くの好ましい態様を以下に記載する。ここでは等価の組成物が想定されている。
Also provided are methods for making these products and their use in additional additive systems that cause dissolution of the catalyst addition units.
A number of preferred embodiments of the invention are described below. Here, an equivalent composition is assumed.

本発明により、内燃機関や他の燃焼装置において、燃料添加剤添加単位は燃料中に触媒金属燃料添加剤を低濃度でも有効なように簡単に且つ効果的に供給することができる。   According to the present invention, in an internal combustion engine or other combustion apparatus, the fuel additive addition unit can supply the catalytic metal fuel additive in the fuel simply and effectively so as to be effective even at a low concentration.

本発明は、炭素を含む、例えば、化石燃料、蒸留物、残渣のような燃料及び気体燃料を使用するタービン、ボイラー、燃焼炉、プロセスヒーター、熱回収ユニット、ディーゼルエンジン、等々のような燃焼用燃料のための金属系燃焼触媒の固体添加形態をもつ上記のニーズに適合する新規な方法に関する。   The present invention is for combustion, such as turbines, boilers, combustion furnaces, process heaters, heat recovery units, diesel engines, etc., using carbon and fuels such as fossil fuels, distillates, residues and gaseous fuels. It relates to a novel process that meets the above needs with a solid addition form of a metal-based combustion catalyst for fuel.

一態様においては、触媒金属添加剤濃縮物(ここではCMACと呼ぶ)は白金及び/又はセリウムの少量を燃料中に溶解や拡散によって添加するためのユニットを形成するために提供される。これらの添加単位は燃料中に触媒金属燃料添加剤を適切な低濃度でも有効なように簡単に且つ効果的に供給することができる。   In one aspect, a catalytic metal additive concentrate (referred to herein as CMAC) is provided to form a unit for adding small amounts of platinum and / or cerium by dissolution or diffusion into the fuel. These additive units can easily and effectively provide catalytic metal fuel additives in the fuel so that they are effective even at suitable low concentrations.

好ましくは、本発明に従った白金及び/又はセリウム燃焼触媒の少量を燃料中に溶解や拡散によって添加するための添加単位はCMACを適切なポリマーで封入することによって製造できる。CMACは固体、半固体又は高粘着性形態を含む種々の物理的状態であることができる。封入はCMACを適切なポリマー中に埋め込むか又は分散させることによって達成できる。好適なポリマーは遭遇する温度で構造的に完全であるが燃料と接触する条件下では燃料中に触媒の有効濃度を放出する。或る場合には、単純にCMACをポリマーフィルムで包むことが有効である。もし望むなら、CMACは一つのポリマー中に分散させることができそれから生じた組成物を同じか又は異なったポリマー中に埋め込むことができる。   Preferably, the addition unit for adding a small amount of platinum and / or cerium combustion catalyst according to the invention by dissolution or diffusion into the fuel can be produced by encapsulating CMAC with a suitable polymer. CMAC can be in a variety of physical states including solid, semi-solid or highly sticky forms. Encapsulation can be achieved by embedding or dispersing CMAC in a suitable polymer. Suitable polymers are structurally complete at the temperatures encountered, but release effective concentrations of catalyst in the fuel under conditions in contact with the fuel. In some cases, it is useful to simply wrap the CMAC with a polymer film. If desired, the CMAC can be dispersed in one polymer and the resulting composition can be embedded in the same or different polymers.

或る場合には、CMACはポリマー粉末と混合し、CMACと混合している間にポリマーを熔融させ、そして混合したポリマーとCMACを望ましい形状に固形化することによってポリマー中に埋め込むことができる。ポリマーの燃料への溶解度特性は添加剤の放散速度を規定したり、制限したりするために選択される。本発明に従った添加単位は実際上少ないppm範囲で添加剤を燃料に供給することができる。   In some cases, the CMAC can be embedded in the polymer by mixing with the polymer powder, melting the polymer while mixing with the CMAC, and solidifying the mixed polymer and CMAC into the desired shape. The solubility characteristics of the polymer in the fuel are selected to define or limit the emission rate of the additive. The additive unit according to the present invention can supply the additive to the fuel in a practically low ppm range.

本発明のCMAC材料のための好ましい物理的形態は通常は固体形態である。別の形態としては、添加単位は、同様に流れている燃料と接触を維持できるような半固体(粘着性でそれ自身の重量では流れ出さない)CMACであることができる。また、CMACは粘着性でそして周囲温度で完全に流れ出したり変形したりし易いものでもよい。もし望むなら、燃料への添加剤適用速度は比較的高粘度のCMACによって調節され、燃料流れとの接触を非常に制限された状態を、例えばバイパス領域によって、維持される。   The preferred physical form for the CMAC material of the present invention is usually the solid form. Alternatively, the addition unit can be a semi-solid (tacky and does not flow out on its own weight) CMAC so that it can remain in contact with the flowing fuel as well. CMAC may also be sticky and easy to flow out and deform completely at ambient temperature. If desired, the rate of additive application to the fuel is adjusted by a relatively high viscosity CMAC to maintain very limited contact with the fuel stream, for example by a bypass region.

添加単位は触媒金属燃料添加剤を燃料中に適切な低濃度でも有効なように供給する。添加単位はそれがエンジンに送られるとき又は燃料タンク又は燃料系の他の部分に貯蔵されるときに、燃料フィルター、燃料/水分離機又はジーゼル燃料と接触させるために作られた他の装置で使用するために、適切な形状、例えば、円筒状、直方体、球状、鞍型又は類似の形状で提供できる。   The addition unit supplies the catalytic metal fuel additive in the fuel so that it is effective even at suitable low concentrations. The addition unit is a fuel filter, fuel / water separator or other device made to contact diesel fuel when it is sent to the engine or stored in a fuel tank or other part of the fuel system. For use, it can be provided in any suitable shape, for example, cylindrical, cuboid, spherical, saddle shaped or similar.

白金及び/又はセリウムの少量を燃料中に溶解や拡散によって添加するための添加単位を製造する一つの手段として、CMACは通常固体形態で調製されそして固体ポリマーで封入される。ここで使用されるとき、用語“通常固体”によって、材料の1立方インチが20℃で少なくとも60分間自重下でその形状を実質上保つという定義で、好ましい材料は温度50℃及びそれ以上で固体であることを意味する。封入はCMACを適切なポリマー中に埋め込むか分散させることによって達成される。好適なポリマーは遭遇する温度で構造的に完全であるが燃料と接触する条件下では燃料中に触媒の有効濃度を放出する。もし望むなら、CMACは一つのポリマー中に分散させることができそれから生じた組成物を同じか又は異なったポリマー中に埋め込むことができる。   CMAC is usually prepared in solid form and encapsulated with a solid polymer as one means of producing an addition unit for adding small amounts of platinum and / or cerium into the fuel by dissolution or diffusion. As used herein, the term “usually solid” defines that one cubic inch of material substantially retains its shape under its own weight at 20 ° C. for at least 60 minutes, with preferred materials being solid at temperatures of 50 ° C. and above. It means that. Encapsulation is achieved by embedding or dispersing CMAC in a suitable polymer. Suitable polymers are structurally complete at the temperatures encountered, but release effective concentrations of catalyst in the fuel under conditions in contact with the fuel. If desired, the CMAC can be dispersed in one polymer and the resulting composition can be embedded in the same or different polymers.

或る場合には、CMACはポリマー粉末と混合して、ポリマーを熔融させ、混合物を所望の形状に固形化することによってポリマー中に埋め込むことができる。ポリマーの燃料への溶解度特性は添加剤の放散速度を規定したり、制限したりするために選択される。本発明に従った添加単位は実際上少ないppm範囲で添加剤を燃料に供給することができる。   In some cases, CMAC can be embedded in the polymer by mixing with the polymer powder to melt the polymer and solidify the mixture into the desired shape. The solubility characteristics of the polymer in the fuel are selected to define or limit the emission rate of the additive. The additive unit according to the present invention can supply the additive to the fuel in a practically low ppm range.

別の形態としては、添加単位は、同様に流れている燃料と接触を維持できるような半固体(粘着性でそれ自身の重量では流れ出さない)CMACであることができる。ここでは、添加剤燃料添加速度は比較的高粘度のCMACによって調節され、燃料流れとの接触を非常に制限された状態を、例えばバイパス領域によって、維持される。   Alternatively, the addition unit can be a semi-solid (tacky and does not flow out on its own weight) CMAC so that it can remain in contact with the flowing fuel as well. Here, the additive fuel addition rate is adjusted by a relatively high viscosity CMAC to maintain very limited contact with the fuel stream, for example by a bypass region.

トルエン、軽鉱油及びケロセンのような通常出会う溶媒は通常固体のCMACを含む添加単位のためには低すぎる沸点をもっている。さらに、それらは半固体のCMACを含む添加単位のためには低すぎる粘度をもっている。重要なこととしては、それらは固体又は半固体状のCMACを良好に適用するにはあまりにも低すぎる金属溶解性であるということである。これらの通常の溶媒は、それらが溶解限界、特に適切な白金化合物の場合に非常に低い、を示すときに、高添加剤濃度を好適に形成するのを阻害する。これらの従来からの溶媒のいくつかは活性金属を含む成分の数10%のみを溶解させる能力しかもたない。これは、特に良好な溶媒であるトルエンの場合にも当てはまる。固体又は半固体のCMACに固体の白金化合物を単に添加すると、不安定でそして燃料ボーン触媒(FBC)を均一な濃度で燃焼器や下流の成分へと運ばないようになり、燃料中の金属(特にPt)濃度が変動するために添加剤の不規則な性能を生じさせることになる。   Commonly encountered solvents such as toluene, light mineral oil and kerosene usually have boiling points that are too low for added units containing solid CMAC. Furthermore, they have viscosities that are too low for added units containing semi-solid CMAC. Importantly, they are metal solubility that is too low for good application of solid or semi-solid CMAC. These conventional solvents inhibit the favorable formation of high additive concentrations when they exhibit solubility limits, especially very low with the appropriate platinum compounds. Some of these conventional solvents only have the ability to dissolve only a few tens of percent of the active metal-containing component. This is also true for toluene, which is a particularly good solvent. Simply adding a solid platinum compound to a solid or semi-solid CMAC is unstable and prevents the fuel bone catalyst (FBC) from being carried to the combustor and downstream components at a uniform concentration, resulting in the presence of metal in the fuel ( In particular, fluctuations in the Pt) concentration will result in irregular performance of the additive.

これらの問題に加えて、白金の最も可溶性の形態の分解温度が低すぎて固体CMACの製造において最も好ましいポリマーの幾つかを使用できないことである。この点に関して、白金COD(ここではまた“COD−Pt−ジフェニル”とも呼ぶ)、即ち、特許文献8、特許文献9、特許文献10に記載されている1,5−シクロオクタジエン白金ジフェニルは約200°Fで分解する。これらの特許の開示はここでは参照として取り込まれている。このように、融点150−200℃(350°F前後)の好ましいポリマー中にCOD−Pt−ジフェニルを分散させることはPt錯体の分解を引き起こし、結局金属白金を生じさせてしまう。これはまた系内に白金の非常に不均一な導入をもたらす。   In addition to these problems, the decomposition temperature of the most soluble form of platinum is too low to use some of the most preferred polymers in the production of solid CMAC. In this regard, platinum COD (also referred to herein as “COD-Pt-diphenyl”), ie, 1,5-cyclooctadiene platinum diphenyl described in Patent Document 8, Patent Document 9, and Patent Document 10, is about Decomposes at 200 ° F. The disclosures of these patents are hereby incorporated by reference. Thus, the dispersion of COD-Pt-diphenyl in a preferred polymer having a melting point of 150-200 ° C. (around 350 ° F.) causes decomposition of the Pt complex and eventually produces metallic platinum. This also results in a very uneven introduction of platinum into the system.

燃料−可溶性白金材料の全てがこれらの条件下で分解するわけではないが、それらを使用することにはなお厳しい実施上の問題点が残る。白金アセチルアセトナートは200℃以上の分解温度をもってはいるが、しかしながら、それは如何なる溶媒にも溶解しにくく、トルエンにでさえ約0.5%溶解するのみでありそしてより高級な芳香族溶媒にはもっと溶解しにくい。それは鉱油のような脂肪族にはほとんど溶解しない。その他の好適な白金化合物は同様の問題点を示す。   Not all fuel-soluble platinum materials decompose under these conditions, but the use of them still leaves severe implementation problems. Platinum acetylacetonate has a decomposition temperature above 200 ° C., however, it is difficult to dissolve in any solvent, only about 0.5% even in toluene, and higher aromatic solvents include More difficult to dissolve. It is hardly soluble in aliphatics such as mineral oil. Other suitable platinum compounds exhibit similar problems.

一態様においては、本発明は、セリウム(又は鉄基準のような他の触媒化合物)石鹸溶液中において予め指定された触媒比(例えば、好適なPt/Ce比)で白金化合物の安定な分散物を調製し、ポリマー内での分散を均一にするのに効果的な条件下で分散物を燃料可溶性ポリマーと混合し、そして予め指定された形状にポリマーを形成することによって、燃料添加物の固体添加形態を製造する方法を提供する。   In one aspect, the present invention provides a stable dispersion of a platinum compound in a cerium (or other catalyst compound such as iron standard) soap solution at a prespecified catalyst ratio (eg, a suitable Pt / Ce ratio). The fuel additive solids are prepared by mixing the dispersion with the fuel soluble polymer under conditions effective to homogenize the dispersion within the polymer and forming the polymer into a pre-specified shape. A method of manufacturing an additive form is provided.

このセリウム石鹸(又は他の触媒)溶液中で予め指定されたPt/Ce比となる白金化合物の安定分散物は、指定された白金化合物を固体又はその他の形状としてセリウム石鹸溶液に添加しそしてボールミル又は他の適切な粒子ミル中ですりつぶして、固体を安定な分散物を形成できる小粒子に細粒化することによって製造することができる。セリウム石鹸溶液中に存在する石鹸は固体白金化合物を分散させそして凝集やそれによって起こる安定性の低下を防止する。もし必要なら、付加的な分散剤を添加することもできる。これらには多くの公知のものが有るが、最も好適なものの一つはオレイン酸である。その他のものとしてはオレイルイミダゾリンのような両性化合物及びその類似物を包含する。触媒金属濃縮物中のオレイン酸塩の量が充分存在する場合には、そのような添加は必要ない。   A stable dispersion of a platinum compound having a pre-specified Pt / Ce ratio in this cerium soap (or other catalyst) solution is obtained by adding the specified platinum compound as a solid or other form to the cerium soap solution and ball milling. Alternatively, it can be produced by grinding in a suitable particle mill and atomizing the solid into small particles that can form a stable dispersion. The soap present in the cerium soap solution disperses the solid platinum compound and prevents agglomeration and the resulting loss of stability. If necessary, additional dispersants can be added. There are many known of these, but one of the most preferred is oleic acid. Others include amphoteric compounds such as oleylimidazoline and the like. If there is a sufficient amount of oleate in the catalyst metal concentrate, such addition is not necessary.

この手順はさらなる工程の付加なしで安定な又は半安定な分散物をもたらす。しかしながら、溶媒蒸発は少なくとも二つのさらなる終着点に到達させる:一つは添加剤パッケージをさらに濃縮することであり、もうひとつは得られた溶液の粘度を完全な分散安定性が達成されるレベルまで増加させることである。これはまたトラブルの元となる低沸点溶媒を除去する。好適な工程と組み合わせた溶媒蒸発は液体中で約50%までのセリウムと1%以上の白金(どちらも金属ベースで)を含む最終の添加剤濃縮物を、使用可能な形態でもたらすことができる。これらは触媒金属の非常に高濃度タイプのものである。   This procedure results in a stable or semi-stable dispersion without the addition of further steps. However, solvent evaporation reaches at least two additional endpoints: one is to further concentrate the additive package and the other is to bring the viscosity of the resulting solution to a level at which complete dispersion stability is achieved. Is to increase. This also removes the low-boiling solvent that is a source of trouble. Solvent evaporation in combination with a suitable process can result in a usable form of a final additive concentrate containing up to about 50% cerium and 1% platinum (both on a metal basis) in the liquid. . These are very high concentration types of catalytic metals.

この安定分散物はまた白金化合物を溶液として、通常トルエンのような軽媒体中で、石鹸中に添加し、そして溶媒蒸発工程中で軽成分と一緒に軽媒体を蒸発させることによって形成される。これはセリウム石鹸溶液中に分散した固体白金化合物の小粒子の沈殿をもたらす。これらはそれからミルにかけることができ又は要求される安定度に依存しないようにすることができる。   This stable dispersion is also formed by adding the platinum compound as a solution, usually in a light medium such as toluene, in soap, and evaporating the light medium along with the light components in a solvent evaporation process. This results in the precipitation of small particles of solid platinum compound dispersed in the cerium soap solution. These can then be milled or made independent of the required stability.

別の態様においては、本発明は、低沸点溶媒の非存在下で成分の流動性を維持するのに十分な量の高沸点溶媒を含む低沸点溶媒に白金及び/又はセリウム成分を溶解させた溶液を調製し、低沸点溶媒を蒸発させて粘着性の触媒金属添加濃縮物を調製し、燃料可溶性ポリマーと粘着性の触媒溶液をポリマー内の分散を均一にする効果のある条件下で混合し、そしてポリマーを指定された形状に形成することによって燃料添加剤の固体添加形態を製造する方法を提供する。   In another aspect, the present invention dissolves the platinum and / or cerium component in a low boiling solvent containing an amount of the high boiling solvent sufficient to maintain the fluidity of the component in the absence of the low boiling solvent. Prepare a solution, evaporate the low boiling solvent to prepare a sticky catalytic metal addition concentrate, and mix the fuel soluble polymer and the sticky catalyst solution under conditions effective to homogenize the dispersion within the polymer. And a method of producing a solid additive form of the fuel additive by forming the polymer into a specified shape.

この場合、通常の白金化合物があまり溶解しない鉱油や他の高沸点脂肪族が好ましい。より可溶性溶媒系の使用はこれらが結晶成長と固体分散相の解離を促進し、分散の崩壊を生じさせるので実際には有害である。白金の無機形態もまた使用可能ではあるが、生じたケーキ又は液体は溶解形態よりも白金化合物の微粒子流れを放出することになる。これは、もし粒子径が系内の他の場所での沈降、フィルターの閉塞そして注入の失敗を防ぐのに充分なほど小さければ、許容できる。即ち、非常に小さく、高度に粉砕して分散した酸化白金粒子又は類似の化合物が考えられる。   In this case, mineral oil and other high boiling point aliphatics in which ordinary platinum compounds do not dissolve so much are preferred. The use of more soluble solvent systems is actually detrimental because they promote crystal growth and dissociation of the solid dispersed phase, causing disintegration of the dispersion. The inorganic form of platinum can also be used, but the resulting cake or liquid will release a finer stream of platinum compound than the dissolved form. This is acceptable if the particle size is small enough to prevent settling elsewhere in the system, filter clogging and injection failure. That is, very small, highly pulverized and dispersed platinum oxide particles or similar compounds are conceivable.

白金と他の触媒分散物又は上述の溶液を混合するのに使用されるポリマーは、上述の引用特許のように、添加剤を燃料中に放出するのに充分な程度に燃料中に溶解するポリマーである。オレフィンベースのポリマー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンとプロピレンとのコポリマーが良好な効果で使用できる。溶媒が熔融形態のポリマーと混合するために触媒成分を溶解させるのに使用される態様においては、触媒成分と溶媒の両方が好適な形態で生き残るような性質をもっている。触媒は以下に記載される。炭化水素タイプの溶媒は初めから高沸点であるか又は蒸発によって低沸点成分フリーになるようなものが好ましい。溶媒の好ましい沸点は100℃以上、そして好ましくは150℃以上である。特定の例を以下に示す。   The polymer used to mix the platinum with other catalyst dispersions or the above solution is a polymer that dissolves in the fuel to a sufficient extent to release the additive into the fuel, as in the above cited patent. It is. Olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and copolymers of ethylene and propylene can be used with good effect. In embodiments where the solvent is used to dissolve the catalyst component to mix with the polymer in molten form, both the catalyst component and the solvent have the property of surviving in a suitable form. The catalyst is described below. The hydrocarbon type solvent is preferably one that has a high boiling point from the beginning or is free of low boiling point components by evaporation. The preferred boiling point of the solvent is 100 ° C or higher, and preferably 150 ° C or higher. Specific examples are shown below.

ポリマー及びCMACは、操作条件下で燃料と接触するとき所望の放出速度を与えるのに好適な割合でブレンドすることができる。典型的には、CMAC:ポリマーの比は約3:1−約1:100、典型的には約1:1−約1:10の比であるべきである。ブレンド物内の金属濃度は望ましくはブレンド物の1g当たり約10−600mg金属、より狭くはブレンド物の1g当たり約300−500mg金属の範囲内である。ブレンド物の好適性のテストの一例としては、1リットルの燃料中に1cmのブレンド物を置きそして燃料中の金属濃度を測定する。ポリマーとCMAC材料の好ましいブレンド物は下記に与えられる所望の添加速度内のレベルで平衡となる。 The polymer and CMAC can be blended in a suitable proportion to provide the desired release rate when in contact with the fuel under operating conditions. Typically, the CMAC: polymer ratio should be about 3: 1 to about 1: 100, typically about 1: 1 to about 1:10. The metal concentration in the blend is desirably in the range of about 10-600 mg metal per gram of blend, more narrowly about 300-500 mg metal per gram of blend. As an example of a blend suitability test, 1 cm 3 of the blend is placed in 1 liter of fuel and the metal concentration in the fuel is measured. A preferred blend of polymer and CMAC material equilibrates at a level within the desired addition rate given below.

ポリマーとCMAC材料のブレンド物は典型的には加熱、例えば、約150℃−約300℃の高められた温度で形状化され、そして成形される。好ましいポリマーはこの範囲の温度で熔融又は軟化する。典型的には、ポリマーとCMACの混合物は、適切な成形又はその他の形状化技術、例えば、圧縮成形、インジェクション成形、押し出し、等々によって形状化される。もし望むなら、幾つかの用途においては、ポリマーとCMAC材料のブレンド物は、燃料が透過可能で且つ調節された速度で燃料に到達できるような適切なポリマーフィルムで包むことができる。典型的なフィルムはABS、ポリアルケン、ポリビニルアルコールのようなポリアルコール、ポリ酢酸ビニルのようなポリエステル、及び同様の燃料透過性をもつ又は同様の燃料透過性を作り出すことのできるその他のポリマーである。好ましいポリマーとしては浸漬法、共押し出し又は単純なラミネート技術を適用できるポリマーを包含する。   The blend of polymer and CMAC material is typically shaped and molded by heating, for example at an elevated temperature of about 150 ° C. to about 300 ° C. Preferred polymers melt or soften at temperatures in this range. Typically, the polymer and CMAC mixture is shaped by a suitable molding or other shaping technique, such as compression molding, injection molding, extrusion, and the like. If desired, in some applications, the blend of polymer and CMAC material can be wrapped with a suitable polymer film that allows the fuel to permeate and reach the fuel at a controlled rate. Typical films are ABS, polyalkenes, polyalcohols such as polyvinyl alcohol, polyesters such as polyvinyl acetate, and other polymers that have or can produce similar fuel permeability. Preferred polymers include those to which dipping, coextrusion or simple lamination techniques can be applied.

特定のプロセス又は燃焼器で要求されるとき、好適な燃料は本発明に従って製造されたCMACで処理することができる。それはジーゼル燃料、例えば、No.2ジーゼル燃料、ガソリン、ジェット燃料、例えば、ジェットA、等々を含む蒸留流出燃料、及び“モノアルキルエステルベースの酸素化燃料”、即ち脂肪酸エステル、好ましくはトリグリセライド、例えば、大豆油、キャノーラオイル及び/又は獣脂から導かれた脂肪酸のメチルエステルからなる燃料のような生物学的由来の燃料、からなる群から選ばれる燃料の一つ又はブレンド物であることができる。液体及び気体、例えば、天然ガスを含む他の炭化水素、又はガス及び/またはエマルジョン由来の燃料も使用可能である。   When required in a particular process or combustor, a suitable fuel can be treated with a CMAC made in accordance with the present invention. It is a diesel fuel, for example No. Distilled spill fuels including two diesel fuels, gasoline, jet fuels such as Jet A, etc., and “monoalkyl ester based oxygenated fuels”, ie fatty acid esters, preferably triglycerides such as soybean oil, canola oil and / or Alternatively, it can be one or a blend of fuels selected from the group consisting of biologically derived fuels, such as fuels consisting of methyl esters of fatty acids derived from tallow. Other hydrocarbons including liquids and gases, such as natural gas, or fuels derived from gases and / or emulsions can also be used.

セリウム及び/又は鉄触媒のレベルは、燃料中の濃度を0.05ppmと低くするようなかなり均一なレベルで燃料中に添加することができそして白金のレベルは0.0005ppmと低くなる。   The level of cerium and / or iron catalyst can be added to the fuel at a fairly uniform level that reduces the concentration in the fuel to 0.05 ppm and the level of platinum is as low as 0.0005 ppm.

本発明の方法は好ましくは燃料可溶性白金及びセリウムか又は鉄を含む燃料可溶性、多元金属触媒を使用する。セリウム又は鉄は典型的には燃料中の濃度が0.5−25ppmそして白金の濃度が0.0005−2ppm、好ましくはセリウム及び/又は鉄濃度が5−10ppm、例えば、7.5ppm、そして白金の濃度が0.05−0.5ppm、例えば0.15ppmとなるのに充分な量で添加される。セリウム及び/又は鉄:白金の好ましい比は75:1−10:1である。より狭い範囲は60:1−25:1である。   The process of the present invention preferably uses a fuel soluble, multi-metallic catalyst comprising fuel soluble platinum and cerium or iron. Cerium or iron typically has a concentration in the fuel of 0.5-25 ppm and a platinum concentration of 0.0005-2 ppm, preferably a cerium and / or iron concentration of 5-10 ppm, such as 7.5 ppm, and platinum Is added in an amount sufficient to achieve a concentration of 0.05-0.5 ppm, for example 0.15 ppm. A preferred ratio of cerium and / or iron: platinum is 75: 1-10: 1. A narrower range is 60: 1-25: 1.

本発明のCMACで処理した燃料は洗浄剤(例えば、50−300ppm)、潤滑剤(例えば25−約500ppm)、その他の添加剤、及び好適な燃料可溶性触媒金属成分、例えば、0.1−2ppmの燃料可溶性白金族金属成分、例えば、白金COD又は白金アセチルアセトナート及び/又は2−20ppmの燃料可溶性セリウム又は鉄成分、例えば、セリウム、オクタン酸セリウム、フェロセン、オレイン酸鉄、オクタン酸鉄及びその類似物を含むことができる。   Fuels treated with the CMAC of the present invention include detergents (eg, 50-300 ppm), lubricants (eg, 25-about 500 ppm), other additives, and suitable fuel-soluble catalytic metal components, such as 0.1-2 ppm. Fuel soluble platinum group metal components such as platinum COD or platinum acetylacetonate and / or 2-20 ppm fuel soluble cerium or iron components such as cerium, cerium octoate, ferrocene, iron oleate, iron octoate and the like Analogs can be included.

白金と鉄又はセリウムとの組み合わせは燃料中で低濃度においても、白金なしのセリウム、鉄又は他の金属の高濃度と同様にカーボンやススの堆積や発散を減少させるのに有効である。組み合わせにおける数ppmの金属濃度は単独で使用される鉄及び/又はセリウムの30−100ppmと同じくらい効果的である。本発明のCMAC処方を使用して達成される燃料中の金属濃度は、燃料中の高金属濃度に伴う高アッシュ(灰)負担による装置のファウリングを引き起こすのに十分な量の従来レベルのセリウム又は鉄を使用するとしばしば遭遇する問題点を避けることができる。   The combination of platinum and iron or cerium is effective at reducing carbon and soot deposits and emissions, even at low concentrations in the fuel, as well as high concentrations of cerium, iron or other metals without platinum. Metal concentrations of several ppm in the combination are as effective as 30-100 ppm of iron and / or cerium used alone. The metal concentration in the fuel achieved using the CMAC formulation of the present invention is sufficient in conventional levels of cerium to cause device fouling due to the high ash burden associated with the high metal concentration in the fuel. Or the problems often encountered when using iron can be avoided.

好ましい二元金属及び三元金属白金と他の触媒金属との組み合わせは、流出点低化剤、抗酸化剤、腐食防止剤等々のような留出及び残渣燃料のための標準添加剤成分と共存させることができる。   Preferred binary and ternary platinum and other catalytic metal combinations coexist with standard additive components for distillate and residual fuels such as pour point reducing agents, antioxidants, corrosion inhibitors, etc. Can be made.

特定のセリウム化合物としては、セリウムIIIアセチルアセトナート、セリウムIIIナフテナート、及びセリウムオクトエート、セリウムオレエート及びステアリン酸塩、ネオデカン酸、及びオクタン酸(2−エチルヘキサン酸)のような他の石鹸が挙げられる。セリウム化合物の多くは次式のような三価の化合物である:Ce(COCR)ここでR=炭化水素、好ましくはC−C22であり、そして脂肪族、脂環式、アリール及びアルキルアリールを含む。セリウムは(1−15ppmセリウムw/v燃料)の濃度であることが好ましい。脂肪酸を含むこの種の化合物は石鹸として公知である。好ましくは、セリウムはセリウムヒドロキシオレエートプロピオネート錯体(セリウムを軽鉱油で40w%に希釈したもの)として供給される。好ましいレベルはこの範囲の下側、例えば、8ppm以下である。 Specific cerium compounds include cerium III acetylacetonate, cerium III naphthenate, and other soaps such as cerium octoate, cerium oleate and stearate, neodecanoic acid, and octanoic acid (2-ethylhexanoic acid). Can be mentioned. Many of the cerium compounds are trivalent compounds such as: Ce (COCR) 3 where R = hydrocarbon, preferably C 2 -C 22 and aliphatic, alicyclic, aryl and alkyl Contains aryl. Cerium is preferably at a concentration of (1-15 ppm cerium w / v fuel). This type of compound containing fatty acids is known as soap. Preferably, cerium is supplied as a cerium hydroxy oleate propionate complex (cerium diluted to 40 w% with light mineral oil). A preferred level is below this range, for example, 8 ppm or less.

特定の鉄化合物としては、フェロセン、鉄(III)及び鉄(II)アセチルアセトナート、オクタン酸塩及びステアリン酸塩のような鉄石鹸(通常Fe(III)化合物として市販されている)、鉄ペンタカルボニルFe(CO)、ナフテン酸鉄、及びトール酸鉄が挙げられる。 Specific iron compounds include iron soaps such as ferrocene, iron (III) and iron (II) acetylacetonate, octanoate and stearate (usually commercially available as Fe (III) compounds), iron penta Examples include carbonyl Fe (CO) 5 , iron naphthenate, and iron torate.

白金属金属成分のいくつか、例えば、特許文献11、特許文献12、特許文献13に記載されている、1,5−シクロオクタジエン白金ジフェニル(白金COD、また“COD−Pt−ジフェニル”とも呼ばれる)は白金源として利用できる。その他の白金族触媒成分は市販の又は容易に合成できる白金族金属アセチルアセトナート、白金族金属ジベンジリデンアセトナート、及びテトラミン白金金属錯体のような脂肪族石鹸、例えば、テトラミン白金オレエートを包含する。   1,5-cyclooctadiene platinum diphenyl (also referred to as platinum COD, also referred to as “COD-Pt-diphenyl”, described in Patent Document 11, Patent Document 12, Patent Document 13, for example, of some white metal components ) Can be used as a platinum source. Other platinum group catalyst components include commercially available or easily synthesized platinum group metal acetylacetonates, platinum group metal dibenzylidene acetonates, and aliphatic soaps such as tetramine platinum metal complexes, such as tetramine platinum oleate.

本発明に従って処理された燃料の燃焼は、油相が蒸留燃料、残渣燃料、航空機用ケロセン又はその類似物の重量基準で1−30%の水で乳化されていてもよい。好ましい形態においては、エマルジョンは顕著なオイル中水型でありそして好ましくは上述の他の成分に加えて界面活性剤、潤滑剤及び/又は腐食防止剤を含む。好適なエマルジョン形態及び添加剤についての議論は特許文献14に見られる。本発明に従って燃料中に導入された添加剤は燃焼効率を改善しそして酸化触媒又は粒子フィルターを使用しないでもディーゼルエンジンの高められた発散制御として粒子を減少させることができる。また、開放炎燃焼源における良好なカーボン燃焼は熱交換器表面へのカーボン堆積を少なくしそして下流の熱回収装置でのスス酸化温度を低くする。   Combustion of fuels treated in accordance with the present invention may have the oil phase emulsified with 1-30% water based on the weight of distilled fuel, residual fuel, aircraft kerosene or the like. In a preferred form, the emulsion is of a pronounced water-in-oil type and preferably contains surfactants, lubricants and / or corrosion inhibitors in addition to the other components described above. A discussion of suitable emulsion forms and additives can be found in US Pat. Additives introduced into the fuel according to the present invention can improve combustion efficiency and reduce particles as an enhanced emission control for diesel engines without the use of oxidation catalysts or particle filters. Also, good carbon combustion in an open flame combustion source reduces carbon deposition on the heat exchanger surface and lowers the soot oxidation temperature in the downstream heat recovery device.

本発明は以下の非−限定の実施例を参照して上記の記載を読めばより理解が深まるであろう。ここで全ての部及び%は特に断りのない限り重量基準である。   The present invention will be better understood after reading the above description with reference to the following non-limiting examples. Here, all parts and percentages are based on weight unless otherwise specified.

この実施例はセリウム触媒成分を含む本発明に従った固体CMACの製造について記載する。セリウムヒドロキシオレエートプロピオネート錯体(セリウムを軽鉱油で40w%に希釈したもの)200gを重鉱油40gと混合し500mlの真空蒸留装置に充填した。フラスコをオイルバス中に浸漬して温度を調節した。水エジェクター装置で真空にしオイルバス温度をゆっくりと上昇させた。約1時間後、温度は125℃に到達しそして蒸留を止めて、フラスコを再秤量すると処理後の重量から50.46gの溶媒が受け器に流出していることを示した。得られた濃縮物はセリウム金属濃度が42wt%であると計算された。生成した物質の入ったビーカーをホットプレート上で加熱すると沸点は175℃以上で、燃料添加剤基質をゆっくり放出する本発明で使用するタイプのポリマーをもたらす工程温度に適しているものであった。   This example describes the production of solid CMAC according to the present invention comprising a cerium catalyst component. 200 g of cerium hydroxy oleate propionate complex (cerium diluted to 40 w% with light mineral oil) was mixed with 40 g of heavy mineral oil and charged into a 500 ml vacuum distillation apparatus. The temperature was adjusted by immersing the flask in an oil bath. The oil bath temperature was slowly increased by applying a vacuum with a water ejector device. After about 1 hour, the temperature reached 125 ° C. and the distillation was stopped, and the flask was reweighed, indicating that 50.46 g of solvent had flowed into the receiver from the treated weight. The resulting concentrate was calculated to have a cerium metal concentration of 42 wt%. When the beaker containing the resulting material was heated on a hot plate, the boiling point was 175 ° C. or higher, which was suitable for the process temperature resulting in the type of polymer used in the present invention that slowly releases the fuel additive substrate.

上記の実施例1で製造された固体CMACをエチレン−プロピレンポリマー(融点150℃)と50:50の重量比で均一なブレンド物となるように混合しそして圧縮成形機中で175℃に加熱して燃料通過室に入れるための適切な容器に挿入できるように円筒状の形態で遅効放出性燃料添加剤挿入物を形成した。   The solid CMAC produced in Example 1 above was mixed with an ethylene-propylene polymer (melting point 150 ° C.) to a uniform blend at a weight ratio of 50:50 and heated to 175 ° C. in a compression molding machine. The slow release fuel additive insert was formed in a cylindrical form so that it could be inserted into a suitable container for entry into the fuel passage chamber.

この実施例は白金とセリウムの両方をセリウム:白金=50:1の重量比である触媒成分を含む本発明に従った固体CMACの製造について記載する。セリウムヒドロキシオレエートプロピオネート錯体(セリウムを軽鉱油で40w%に希釈したもの)200gに白金アセチルアセトナート3.2gを添加しそしてその材料を一昼夜ボールミルにかけ、セリウム濃縮物中の白金アセチルアセトナートの半安定な分散物を製造した。得られた混合物を重鉱油40gと混合し500mlの真空蒸留装置に充填した。フラスコをオイルバス中に浸漬し温度を調節しながら水エジェクター装置で真空にし、オイルバス温度をゆっくりと上昇させた。処理は実施例1のようにして完了した。   This example describes the production of solid CMAC according to the present invention comprising a catalyst component in which both platinum and cerium are in a weight ratio of cerium: platinum = 50: 1. To 200 g of cerium hydroxy oleate propionate complex (cerium diluted to 40 w% with light mineral oil), 3.2 g of platinum acetylacetonate was added and the material was ball milled overnight to produce platinum acetylacetonate in cerium concentrate. A semi-stable dispersion of was produced. The resulting mixture was mixed with 40 g of heavy mineral oil and charged into a 500 ml vacuum distillation apparatus. The flask was immersed in an oil bath, and the temperature was adjusted and a water ejector was evacuated to slowly raise the oil bath temperature. Processing was completed as in Example 1.

この実施例は白金とセリウムの両方をセリウム:白金=50:1の重量比である触媒成分を含む本発明に従った固体CMACの製造について記載する。この場合は、310gの40%セリウム濃縮物を磁性のボールと一緒に1リットルのボールミルに充填した。それから、5.0gの白金アセチルアセトナートをミルに添加しそしてミルをシールした。混合物を一昼夜ボールミルにかけ、セリウム濃縮物中の白金アセチルアセトナートの半安定な分散物を製造した。得られた混合物は容器の底にゆっくりと(1時間又は2時間で)少量の固体白金化合物を沈殿させた。ボールミルから合計288.7gが回収されこれを500mlの丸底フラスコに移した。これに、3.0gのオレイン酸と68gの重鉱油をフラスコ中のセリウム+白金混合物中に添加しそして混合した。これを前の例と同様に水エジェクター真空下で最終温度130℃となるまで真空蒸留しそして冷却した。分析した結果、76.0gの軽溶媒が蒸留によって除去され0.80%の白金と40.1%のセリウムを含む粘着性生成物283.7gが残った。得られた最終生成物は炭化水素溶媒に完全に溶解することがわかった。この生成物は、調節された条件下で白金とセリウムの燃料可溶性形態を供給する添加剤ウエーファーを形成するために175℃でポリマー粉末とブレンドするのに好適であった。   This example describes the production of solid CMAC according to the present invention comprising a catalyst component in which both platinum and cerium are in a weight ratio of cerium: platinum = 50: 1. In this case, 310 g of 40% cerium concentrate was loaded into a 1 liter ball mill along with magnetic balls. Then 5.0 g of platinum acetylacetonate was added to the mill and the mill was sealed. The mixture was ball milled overnight to produce a semi-stable dispersion of platinum acetylacetonate in cerium concentrate. The resulting mixture slowly precipitated (in 1 or 2 hours) a small amount of solid platinum compound at the bottom of the container. A total of 288.7 g was recovered from the ball mill and transferred to a 500 ml round bottom flask. To this, 3.0 g oleic acid and 68 g heavy mineral oil were added and mixed into the cerium + platinum mixture in the flask. This was vacuum distilled and cooled under a water ejector vacuum to a final temperature of 130 ° C. as in the previous example. Analysis revealed that 76.0 g of light solvent was removed by distillation, leaving 283.7 g of a sticky product containing 0.80% platinum and 40.1% cerium. The final product obtained was found to be completely dissolved in the hydrocarbon solvent. This product was suitable for blending with polymer powder at 175 ° C. to form an additive wafer that provides fuel soluble forms of platinum and cerium under controlled conditions.

この実施例は実施例4の手順を繰り返すが、重鉱油の代わりに分散剤としてのオレイン酸を添加する。工程はその他は本質的に同じである。   This example repeats the procedure of Example 4, but adds oleic acid as a dispersant instead of heavy mineral oil. The process is essentially the same otherwise.

この実施例はセリウム触媒成分を含む本発明に従った別のCMACの製造について記載する。200gの40%セリウム濃縮物を重鉱油60gと混合し500mlの真空蒸留装置に充填した。フラスコをオイルバス中に浸漬し温度を調節した。水エジェクター装置で真空にし、オイルバス温度をゆっくりと上昇させた。90分後、温度は160℃に到達しそして蒸留を止めて、フラスコを再秤量すると処理後の重量から54.84gの溶媒が受け器に流出していることがわかった。得られた濃縮物はセリウム金属濃度が39wt%と計算された。この方法の結果は高融点のポリマーと175℃で処理するのに好適でありそして実施例1より低粘度をもち、それをポリマー粉末と処理するのを容易にした。   This example describes the preparation of another CMAC according to the present invention containing a cerium catalyst component. 200 g of 40% cerium concentrate was mixed with 60 g of heavy mineral oil and charged into a 500 ml vacuum distillation apparatus. The temperature was adjusted by immersing the flask in an oil bath. A vacuum was applied with a water ejector and the oil bath temperature was slowly raised. After 90 minutes, the temperature reached 160 ° C. and the distillation was stopped and the flask was reweighed and it was found that 54.84 g of solvent had flowed into the receiver from the treated weight. The resulting concentrate was calculated to have a cerium metal concentration of 39 wt%. The results of this method were suitable for processing with a high melting point polymer at 175 ° C. and had a lower viscosity than Example 1, making it easier to process with polymer powder.

この実施例は白金とセリウムの両方をセリウム:白金=50:1の重量比である触媒成分を含む本発明に従った固体CMACの製造について記載する。この場合は、適切な溶媒中の白金化合物溶液をセリウム触媒材料と溶媒の混合物に(実施例4と同様)蒸留装置に添加する。この場合は特に、80gの白金プラス3100−SC、COD−Pt−ジフェニルのトルエン中4.7%溶液を添加した。最終工程温度を100℃以下に維持して、マトリックス中で白金金属に分解するのを避けた。   This example describes the production of solid CMAC according to the present invention comprising a catalyst component in which both platinum and cerium are in a weight ratio of cerium: platinum = 50: 1. In this case, a platinum compound solution in a suitable solvent is added to the distillation apparatus (as in Example 4) to the mixture of cerium catalyst material and solvent. In this case, in particular, a 4.7% solution of 80 g of platinum plus 3100-SC, COD-Pt-diphenyl in toluene was added. The final process temperature was kept below 100 ° C. to avoid decomposition to platinum metal in the matrix.

この実施例は実施例7と同様に、セリウム触媒成分を含む本発明に従った半固体CMACの製造について記載するが、COD−Pt−ジフェニルの代わりに白金アセチルアセトナートを使用し、そして温度を250℃以下に維持した。   This example describes the production of semi-solid CMAC according to the present invention containing a cerium catalyst component, as in Example 7, but using platinum acetylacetonate instead of COD-Pt-diphenyl and the temperature Maintained below 250 ° C.

この実施例は実施例7の手順を繰り返すが、この場合は白金:セリウムの比は1:15であり、それに比例して組成物中の白金化合物量の増大が得られた。   This example repeats the procedure of Example 7, but in this case the platinum: cerium ratio was 1:15, and a proportional increase in the amount of platinum compound in the composition was obtained.

この実施例はセリウム触媒成分を含む本発明に従った別のCMACの製造について記載する。200gの40%セリウム濃縮物を重鉱油100gと混合し500mlの真空蒸留装置に充填した。フラスコをオイルバス中に浸漬し温度を調節した。水エジェクター装置で真空にし、オイルバス温度をゆっくりと上昇させた。90分後、温度は160℃に到達しそして蒸留を止めて、フラスコを再秤量すると処理後の重量から55gの溶媒が受け器に流出していることがわかった。得られた濃縮物はセリウム金属濃度が32wt%と計算された。この方法の結果は高融点のポリマーと175℃で処理するのに好適でありそして実施例1より低粘度をもち、それをポリマー粉末と処理するのを容易にした。   This example describes the preparation of another CMAC according to the present invention containing a cerium catalyst component. 200 g of 40% cerium concentrate was mixed with 100 g of heavy mineral oil and charged into a 500 ml vacuum distillation apparatus. The temperature was adjusted by immersing the flask in an oil bath. A vacuum was applied with a water ejector and the oil bath temperature was slowly raised. After 90 minutes, the temperature reached 160 ° C. and the distillation was stopped and the flask was reweighed and it was found that 55 g of solvent had flowed into the receiver from the treated weight. The resulting concentrate was calculated to have a cerium metal concentration of 32 wt%. The results of this method were suitable for processing with a high melting point polymer at 175 ° C. and had a lower viscosity than Example 1, making it easier to process with polymer powder.

上記の記載は熟練した当業者が本発明を実施することができることを意図している。熟練した当業者が本記載を読めば明らかとなるような可能な修正や変形を詳細にすることは意図していない。しかしながら、そのような修正や変形は上述の記載及び特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に含まれることを意図している。本特許請求の範囲は、特に反対の記載がない限り、本発明の意図する目的に適合する要素及び如何なる配列又は連続の工程も包含することを意味する。   The above description is intended to enable the skilled artisan to practice the invention. It is not intended to detail possible modifications and variations that would become apparent to a skilled artisan upon reading this description. However, such modifications and variations are intended to be included within the scope of the present invention as defined in the foregoing description and the appended claims. The claims are meant to encompass elements and any arrangement or sequence of steps that meet the intended purpose of the invention, unless expressly stated to the contrary.

USP4,891,050USP 4,891,050 USP5,034,020USP 5,034,020 USP5,266,093USP 5,266,093 USP4,891,050USP 4,891,050 USP5,034,020USP 5,034,020 USP5,266,093USP 5,266,093 USP5,743,922USP 5,743,922

本発明は、炭素を含む、例えば、化石燃料、蒸留物、残渣のような燃料及び気体燃料を使用するタービン、ボイラー、燃焼炉、プロセスヒーター、熱回収ユニット、ディーゼルエンジン、等々のような燃焼用燃料のための金属系燃焼触媒の固体添加形態として燃焼前の燃料に添加するのに有用である。   The present invention is for combustion, such as turbines, boilers, combustion furnaces, process heaters, heat recovery units, diesel engines, etc., using carbon and fuels such as fossil fuels, distillates, residues and gaseous fuels. It is useful for adding to a fuel before combustion as a solid addition form of a metal-based combustion catalyst for fuel.

Claims (16)

(a)100℃以上の温度で安定で、有機キャリア中に常態では固体を維持しうる量で均一に分散している燃料可溶性白金及び/又はセリウム成分からなる触媒金属添加濃縮物を(b)浸出制御成分としての固体ポリマーで封入してなる高温で安定な白金及び/又はセリウム燃料添加剤添加単位。   (A) a catalyst metal addition concentrate comprising a fuel-soluble platinum and / or cerium component which is stable at a temperature of 100 ° C. or more and is uniformly dispersed in an organic carrier in an amount capable of maintaining a solid in a normal state (b) A high temperature stable platinum and / or cerium fuel additive addition unit encapsulated with a solid polymer as a leaching control component. 触媒金属添加濃縮物がポリマー中に埋め込まれている請求項1記載の高温で安定な白金及び/又はセリウム燃料添加剤添加単位。   The high temperature stable platinum and / or cerium fuel additive addition unit according to claim 1, wherein the catalytic metal addition concentrate is embedded in the polymer. 触媒金属添加濃縮物がポリマー中に均一に分散している請求項1又は2のいずれか1項に記載の高温で安定な白金及び/又はセリウム燃料添加剤添加単位。   3. The high temperature stable platinum and / or cerium fuel additive addition unit according to claim 1 or 2, wherein the catalyst metal addition concentrate is uniformly dispersed in the polymer. 触媒金属添加濃縮物が白金アセチルアセトナートからなる請求項1、2又は3のいずれか1項に記載の高温で安定な白金及び/又はセリウム燃料添加剤添加単位。   4. A high temperature stable platinum and / or cerium fuel additive addition unit according to any one of claims 1, 2 or 3, wherein the catalyst metal addition concentrate comprises platinum acetylacetonate. 触媒金属添加濃縮物がセリウム石鹸からなる請求項1、2、3又は4のいずれか1項に記載の高温で安定な白金及び/又はセリウム燃料添加剤添加単位。   The high-temperature stable platinum and / or cerium fuel additive addition unit according to any one of claims 1, 2, 3 or 4, wherein the catalyst metal addition concentrate comprises cerium soap. セリウム石鹸溶液中において予め指定されたPt/Ce比で白金成分の安定な分散物を調製し、100℃以上の温度で安定な燃料可溶性白金及び/又はセリウム成分からなる粘着性の触媒金属添加濃縮物を浸出制御ポリマーで封入する燃料添加剤固体添加形態の製造方法。   Preparation of a stable dispersion of platinum component in a cerium soap solution at a pre-specified Pt / Ce ratio, and concentration of sticky catalytic metal consisting of fuel-soluble platinum and / or cerium component stable at a temperature of 100 ° C. A method for producing a solid form of fuel additive in which an object is enclosed with a leaching control polymer. 粘着性の触媒金属添加濃縮物を浸出制御ポリマー中に埋め込むことによって封入する請求項6記載の方法。   The method of claim 6 wherein the sticky catalytic metal addition concentrate is encapsulated by embedding in a leaching control polymer. さらに白金成分とセリウム石鹸の分散物を、ポリマー中の分散を均一にするのに効果的な条件下で浸出制御ポリマーと混合し、そして生じたポリマー混合物を予め指定された形状の添加単位に成形する諸工程を含む請求項6記載の方法。   In addition, a dispersion of platinum component and cerium soap is mixed with a leaching control polymer under conditions effective to make the dispersion in the polymer uniform, and the resulting polymer mixture is formed into pre-specified shape addition units. The method of claim 6 including the steps of: さらに添加単位を浸出制御ポリマー中に埋め込む工程を含む請求項7記載の方法。   The method of claim 7 further comprising the step of embedding the additive unit in a leaching control polymer. 低沸点溶媒の非存在下で成分の流動性を維持するのに十分な量の高沸点溶媒を含む低沸点溶媒に白金及び/又はセリウム成分を溶解させた溶液を調製し、低沸点溶媒を蒸発させて、100℃以上の温度で安定な燃料可溶性白金及び/又はセリウム成分からなる粘着性の触媒金属添加濃縮物を調製し、100℃以上の温度で安定な燃料可溶性白金及び/又はセリウム成分からなる粘着性の触媒金属添加濃縮物を浸出制御ポリマーで封入することによる燃料添加剤固体添加形態の製造方法。   Prepare a solution in which platinum and / or cerium components are dissolved in a low-boiling solvent containing a sufficient amount of high-boiling solvent to maintain the fluidity of the components in the absence of the low-boiling solvent, and evaporate the low-boiling solvent. To prepare a sticky catalytic metal-added concentrate comprising a fuel-soluble platinum and / or cerium component that is stable at a temperature of 100 ° C. or higher, and from a fuel-soluble platinum and / or cerium component that is stable at a temperature of 100 ° C. or higher. A method for producing a solid form of fuel additive by encapsulating a sticky catalytic metal additive concentrate with a leaching control polymer. 請求項1−10のいずれか1項に記載の触媒の固体添加形態を得て、そして触媒の固体添加形態を燃料と接触させポリマーを部分溶解させて触媒を燃焼前の燃料に導入することからなる燃料添加剤固体添加形態の使用方法。   A solid addition form of the catalyst according to any one of claims 1-10 is obtained, and the solid addition form of the catalyst is brought into contact with the fuel to partially dissolve the polymer and introduce the catalyst into the fuel before combustion. A method of using the fuel additive solid addition form. 触媒金属石鹸と溶媒の混合物を形成し、それから低沸点溶媒を除去することからなる触媒金属添加濃縮物の形成方法。   A method of forming a catalytic metal addition concentrate comprising forming a mixture of catalytic metal soap and solvent and then removing the low boiling solvent. 低沸点溶媒を除去する前に高沸点溶媒を添加する請求項12記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the high boiling point solvent is added before removing the low boiling point solvent. 触媒金属石鹸がセリウム石鹸からなる請求項12記載の方法。   The method of claim 12, wherein the catalytic metal soap comprises cerium soap. 触媒金属がさらに白金アセチルアセトナートからなる請求項14記載の方法。   The method of claim 14, wherein the catalytic metal further comprises platinum acetylacetonate. 触媒金属がさらにCOD−Pt−ジフェニルからなる請求項14記載の方法。   The method of claim 14, wherein the catalytic metal further comprises COD-Pt-diphenyl.
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