PL236704B1 - Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych - Google Patents
Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych Download PDFInfo
- Publication number
- PL236704B1 PL236704B1 PL410190A PL41019014A PL236704B1 PL 236704 B1 PL236704 B1 PL 236704B1 PL 410190 A PL410190 A PL 410190A PL 41019014 A PL41019014 A PL 41019014A PL 236704 B1 PL236704 B1 PL 236704B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- molecules
- iron
- carbon atoms
- dicarboxylic acids
- content
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/12—Inorganic compounds
- C10L1/1233—Inorganic compounds oxygen containing compounds, e.g. oxides, hydroxides, acids and salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/16—Hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/16—Hydrocarbons
- C10L1/1608—Well defined compounds, e.g. hexane, benzene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/16—Hydrocarbons
- C10L1/1616—Hydrocarbons fractions, e.g. lubricants, solvents, naphta, bitumen, tars, terpentine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
- C10L1/188—Carboxylic acids; metal salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
- C10L1/188—Carboxylic acids; metal salts thereof
- C10L1/1881—Carboxylic acids; metal salts thereof carboxylic group attached to an aliphatic carbon atom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
- C10L1/188—Carboxylic acids; metal salts thereof
- C10L1/1881—Carboxylic acids; metal salts thereof carboxylic group attached to an aliphatic carbon atom
- C10L1/1883—Carboxylic acids; metal salts thereof carboxylic group attached to an aliphatic carbon atom polycarboxylic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
- C10L1/188—Carboxylic acids; metal salts thereof
- C10L1/189—Carboxylic acids; metal salts thereof having at least one carboxyl group bound to an aromatic carbon atom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
- C10L1/188—Carboxylic acids; metal salts thereof
- C10L1/189—Carboxylic acids; metal salts thereof having at least one carboxyl group bound to an aromatic carbon atom
- C10L1/1895—Carboxylic acids; metal salts thereof having at least one carboxyl group bound to an aromatic carbon atom polycarboxylic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/22—Organic compounds containing nitrogen
- C10L1/222—Organic compounds containing nitrogen containing at least one carbon-to-nitrogen single bond
- C10L1/224—Amides; Imides carboxylic acid amides, imides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
- C10L10/06—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for facilitating soot removal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L2230/00—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
- C10L2230/04—Catalyst added to fuel stream to improve a reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L2230/00—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
- C10L2230/14—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole for improving storage or transport of the fuel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Stabilizowany modyfikator spalania o wysokiej skuteczności do lekkich olejów opałowych, poprawiający spalanie cząstek węgla i węglowodorów, zawiera od 5,0% (m/m) do 60,0% (m/m) całkowicie i nieograniczenie rozpuszczalnych lub dyspergowalnych w lekkim oleju opałowym prekursorów katalizatorów FBC w postaci skompleksowanych, niestechiomestrycznych nanotlenków i/lub nanowodorotlenków i/lub nanooksywodorotlenków żelaza, zawierających od 5 do 30% (m/m) żelaza w związku kompleksowym, dyspergator organiczny w ilości od 1,0% (m/m) do 30,0% (m/m), będący mieszaniną alifatycznych i/lub aromatycznych kwasów mono- i/lub dikarboksylowych o liczbach atomów węgla w cząsteczkach od 4 do 24, korzystnie od 10 do 22 i ewentualnie estrów i/lub semiestrów, będących pochodnymi kwasów mono i/lub dikarboksylowych o ilości atomów węgla w cząsteczkach od 4 do 24 i alkoholi liniowych lub cyklicznych monohydroksylowych i/lub polihydroksylowych o zawartości atomów węgla w cząsteczkach od 1 do 9 oraz zawartości grup hydroksylowych w cząsteczkach od 1 do 4 i/lub amidów i/lub imidów i/lub amidoimidów, będących pochodnymi kwasów mono i/lub dikarboksylowych o liczbach atomów węgla w cząsteczkach od 4 do 24 i amin lub poliamin alifatycznych o zawartości atomów azotu w cząsteczkach od 1 do 6 i/lub hydroksyamidów i/lub hydroksyimidów, będących pochodnymi kwasów mono i/lub dikarboksylowych o liczbach atomów węgla w cząsteczkach od 4 do 24 i aminoalkoholi o zawartości grup hydroksylowych w cząsteczkach od 1 do 4 oraz zawartości atomów azotu w cząsteczkach od 1 do 6 oraz rozpuszczalnik organiczny, w ilości od 5,0% (m/m) do 80,0% (m/m), będący rozpuszczalnikiem węglowodorowym o temperaturze wrzenia do 220°C w warunkach normalnych lub alkoholem alifatycznym liniowym i/lub rozgałęzionym o ilości atomów węgla w cząsteczkach od 8 do 13 lub eterem lub polieterem lub eteroalkoholem będącym pochodną monoalkoholu i eteru lub polieteru alkilofenolu, lub ich mieszaniną.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest stabilizowany modyfikator spalania typu FBC (Fuel Born Catalyst, katalizator powstający w paliwie) do lekkich olejów opałowych, poprawiający spalanie cząstek węgla i węglowodorów, którego zastosowanie ogranicza emisję substancji szkodliwych dla środowiska, szczególnie cząstek i nanocząstek stałych.
Począwszy od drugiej połowy lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku, na całym świecie wprowadzane są i systematycznie zaostrzane przepisy ograniczające wielkość emisji szkodliwych składników spalin do atmosfery, w tym emisji cząstek stałych (PM).
Zastosowanie dodatków typu FBC do uszlachetnienia lekkiego oleju opałowego ogranicza ilość toksycznych składników gazów spalinowych.
Mechanizm utleniania organicznych składników spalin z wykorzystaniem katalizatorów typu FBC jest procesem bardzo złożonym i nie do końca poznanym. Według jednej z uznanych hipotez, prawdopodobnie w pierwszym etapie reakcji utleniania nanocząsteczki tlenku metalu absorbowane są na powierzchni cząstek sadzy. Następnie w temperaturze gazów spalinowych dochodzi do reakcji redox, przy czym sadza utlenia się do tlenku węgla (II), a metal redukuje się do swojego niższego stopnia utleniania. Kolejnym etapem jest reakcja utleniania tlenku węgla (II) do tlenku węgla (IV). Ze względu na niższą stabilność metali na niższych stopniach utleniania, w temperaturze gazów spalinowych następuje szybkie ich utlenienie. Reakcje zachodzące podczas utleniania sadzy są reakcjami egzotermicznymi i przebiegają w układzie heterogenicznym ciało stałe - gaz.
W procesie utleniania sadzy wykorzystywane są przede wszystkim dodatki zawierające związki metali (głównie tlenki), w których metale te mogą występować na wielu stopniach utleniania. Związki zbudowane z pierwiastków tego rodzaju mają zdolność do tworzenia złożonych układów kompleksowych oraz łatwo ulegają reakcjom redox, co jest szczególnie istotne w przypadku dodatków modyfikujących proces spalania.
W kontekście transformacji in situ katalizatorów FBC do katalitycznej fluidalnej formy aktywnej, istotny jest wpływ struktury chemicznej zastosowanego dyspergatora na skuteczność katalizatora FBC w procesie spalania cząstek węgla i węglowodorów.
W opisie patentowym US 4920061 przedstawiono sposób otrzymywania paramagnetycznych związków koloidalnych, zawierających magnetyt (FeO-Fe2O3) lub związki kobaltu, w których zastosowano kwas oleinowy w celu zapobiegania agregacji cząstek i tworzenia się osadów.
Natomiast w opisie patentowym US 6271269 oraz w zgłoszeniu patentowym US 2009/0156439 został przedstawiony sposób otrzymywania trwałych zoli zawierających koloidalne dyspersje co najmniej jednego związku metalu, na przykład ceru (IV) i/lub żelaza (III), w fazie organicznej, która składa się z ciekłego ośrodka organicznego i kwasu organicznego, którym może być jeden z wymienionych związków: kwasy tłuszczowe oleju talowego, olej kokosowy, olej sojowy, olej z siemienia lnianego, kwas oleinowy, kwas linolowy, kwas stearynowy, kwas izostearynowy, kwas pelargonowy, kwas kaprynowy, kwas laurynowy, kwas mirystynowy, kwas dodecylobenzenosulfonowy, kwas 2-etyloheksanowy, kwas naftenowy, kwas heksanowy, kwas toluenosulfonowy, kwas toluenofosfonowy, kwas laurylosulfonowy, kwas laurylofosfonowy, kwas palmitylosulfonowy i kwas palmitylofosfonowy.
Również w zgłoszeniach patentowych US 2010/0242342 oraz US 2013/0197107 została opisana metoda otrzymywania nanocząsteczek tlenków ceru lub innych metali stabilizowanych wyższymi kwasami karboksylowymi, takimi jak kwas oleinowy, linolowy, palmitynowy czy stearynowy, wykorzystywanych jako dodatki do paliw węglowodorowych.
Z kolei w zgłoszeniu patentowym US 2006/0000140 został przedstawiony pakiet dodatków do oleju napędowego zawierający stabilizowane kwasami tłuszczowymi, a zwłaszcza kwasem oleinowym, tlenki żelaza, ceru lub ich mieszaninę.
W polskim opisie patentowym PL 198569 została przedstawiona metoda otrzymywania, z wykorzystaniem kwasu izooktadekanowego w rozpuszczalniku węglowodorowym, kompleksowych organorozpuszczalnych soli żelaza trójwartościowego, mających zastosowanie jako modyfikatory procesu spalania paliw węglowodorowych.
W zgłoszeniu patentowym WO/2008/116552 został przedstawiony sposób wytwarzania koloidalnych tlenków żelaza w cieczy nośnej zapewniającej doskonałe właściwości koloidu, będącej mieszaniną kwasów mono- i polikarboksylowych, zawierających w łańcuchu od 8 do 20 atomów węgla. Opisany sposób ma tę zaletę, że pozwala zachować pożądaną fizyczną postać cząstek tlenku żelaza, a co za tym idzie wszystkie jego właściwości (np. postać krystaliczna lub właściwości magnetyczne).
PL 236 704 B1
Podobną metodę otrzymywania koloidalnych tlenków ceru i żelaza przedstawiono w zgłoszeniu patentowym WO/2013/116647. Również w tym przypadku jako stabilizator dyspersji tlenków metali wykorzystano kwasy karboksylowe, takie jak kwas kaprylowy i enantowy.
W zgłoszeniu patentowym US 2010/0300079 ujawniono że dodatek, będący organiczną dyspersją związków żelaza i ceru oraz związków amfifilowych, takich jak kwasy organiczne o liczbie atomów węgla od 15 do 25, obniża temperaturę zapłonu sadzy gromadzącej się na filtrze cząstek stałych w silniku Diesla.
W opisie patentowym US 5562742 zostało przedstawione zastosowanie, jako katalizatorów spalania sadzy, kompleksów metaloorganicznych metali, takich jak Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, V, Cr, Mo, Fe, Co, Zn, B, Pb, Sb, Ti, Mn i Zr oraz mieszanin związków tych metali z zastosowaniem kwasów karboksylowych takich jak: kwas stearynowy, oleinowy, laurynowy, linolowy.
Również w opisie patentowym US 7459484 przedstawiono metodę otrzymywania koloidalnej dyspersji związków żelaza, charakteryzującej się tym, że składa się z fazy organicznej, cząstek związków żelaza w postaci amorficznej i co najmniej jednego związku amfifilowego. Jest ona wytwarzana w procesie, w którym albo sól żelaza w obecności substancji kompleksującej lub kompleks żelaza poddaje się reakcji z zasadą, aby uzyskać osad, a następnie wytrącony osad lub zawiesinę zawierającą wymieniony osad doprowadza się do kontaktu z fazą organiczną w obecności związku amfifilowego aż do uzyskania dyspersji w fazie organicznej. Jako związek amfifilowy zastosowano kwasy karboksylowe o liczbie atomów węgla od 10 do 50. Opisana dyspersja może być stosowana jako dodatek do spalania ciekłych paliw węglowodorowych.
W opisie patentowym US 8147568 ujawniono metodę komponowania oleju napędowego zawierającego koloidalny metaliczny katalizator dopalania sadzy. Katalizatorem tym są związki lub kompleksy manganu, sodu, platyny lub żelaza, stabilizowane za pomocą kwasów karboksylowych takich jak: kwas laurynowy, kwas mirystynowy, kwas palmitynowy, kwas oleopalmitynowy, kwas stearynowy, kwas oleinowy, kwas elaidynowy, kwas rycynolowy, kwas linolowy, kwas linolenowy, kwas eikozanowy, kwas gadoleinowy, kwas dokozanowy lub kwas erukowy.
Z przedstawionej literatury wynika, że stosowane są różnego rodzaju rozwiązania, zapewniające właściwe rozpuszczenie i/lub zdyspergowanie substancji będących prekursorami katalizatorów FBC, tym samym zapobiegające procesom wypadania, rozwarstwiania lub mętnienia tych prekursorów w rozpuszczalnikach i paliwach węglowodorowych.
Celem wynalazku jest uzyskanie stabilizowanego modyfikatora spalania typu FBC (Fuel Born Catalyst - katalizator powstający w paliwie) do lekkich olejów opałowych, tworzącego stabilne roztwory i/lub zawiesiny w rozpuszczalnikach i paliwach węglowodorowych, poprawiającego spalanie cząstek węgla i węglowodorów, którego zastosowanie ograniczy emisję substancji szkodliwych dla środowiska, szczególnie cząstek i nanocząstek stałych.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że takie własności posiada zgodny z niniejszym wynalazkiem stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych, zawierający substancje zapewniające właściwe zdyspergowanie prekursorów katalizatorów FBC w rozpuszczalnikach i paliwach węglowodorowych, poprawiający spalanie cząstek węgla i węglowodorów, ograniczający emisję substancji szkodliwych dla środowiska, szczególnie cząstek i nanocząstek stałych.
Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych, poprawiający spalanie cząstek węgla i węglowodorów, zawierający całkowicie i nieograniczenie rozpuszczalne lub dyspergowalne w lekkim oleju opałowym prekursory katalizatorów FBC - katalizatorów powstających w paliwie, w ilości od 25,0% (m/m) do 35,0% (m/m), w postaci skompleksowanych, niestechiometrycznych nanotlenków i/lub nanowodorotlenków i/lub nanooksywodorotlenków żelaza trójwartościowego, zawierających od 5 do 30% (m/m) żelaza w związku kompleksowym, oraz zawierający dyspergator organiczny, w ilości od 5,0% (m/m) do 20,0% (m/m), który zawiera alifatyczne kwasy mono - i/lub dikarboksylowe, a ponadto zawierający rozpuszczalnik organiczny, w ilości od 10,0% (m/m) do 65,0% (m/m), będący rozpuszczalnikiem węglowodorowym o temperaturze wrzenia do 220°C w warunkach normalnych, według niniejszego wynalazku jako dyspergator organiczny zawiera mieszaninę alifatycznych i/lub aromatycznych kwasów mono- i/lub dikarboksylowych o liczbach atomów węgla w cząsteczkach od 10 do 22.
Okazało się w trakcie badań, że zastosowane w powyższej formulacji współdziałające ze sobą prekursory katalizatorów FBC i dyspergatory organiczne, wchodzące w jego skład, tworzą układ synergiczny obniżający temperaturę zapłonu sadzy do 40% w stosunku do innych znanych dodatków FBC.
PL 236 704 B1
Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w poniższych przykładach wykonania od 1 do 10, przedstawiających skład dodatku FBC do lekkich olejów opałowych oraz ocenę wybranych właściwości tego dodatku w badaniach laboratoryjnych i stanowiskowych. Jednakże zrozumiałym jest, że przykładów tych nie można traktować za ograniczenie wynalazku, ponieważ mają one jedynie charakter ilustracyjny.
P r z y k ł a d 1
Do reaktora zaopatrzonego w chłodnicę zwrotną, mieszadło kotwicowe, układ grzewczy oraz wkraplacz, wprowadzono 30 g uwodnionego siarczanu żelaza II oraz 45 g uwodnionego siarczanu żelaza III, 150 ml wody. Zawartość mieszano w temperaturze pokojowej, aż do całkowitego rozpuszczenia soli. Następnie mieszając podgrzano zawartość reaktora do temperatury 60°C i po ustaleniu temperatury wkroplono 15% r-r amoniaku, aż do osiągnięcia pH równego 7,5. Tak otrzymaną wodną zawiesinę nierozpuszczalnych związków żelaza poddano dalszym procesom.
P r z y k ł a d 2 (przykład porównawczy)
Do wodnej zawiesiny z przykładu 1 dodano mieszaninę składającą się z 16,4 g kwasu 10-undecylenowego, 105,0 g toluenu oraz 90,0 g alifatycznej frakcji naftowej o zakresie wrzenia 180-210°C. Zawartość mieszaniny reakcyjnej przy ciągłym mieszaniu podgrzano do temperatury 70°C i utrzymywano tą temperaturę przez 5 godzin. Po tym czasie otrzymaną mieszaninę przeniesiono do rozdzielacza i oddzielono warstwę wodną od warstwy organicznej zawierającej mieszaninę związków żelaza II i III wartościowego. Surową organiczną frakcję wprowadzono do reaktora zaopatrzonego w chłodnicę zwrotną, mieszadło kotwicowe, układ grzewczy oraz wkraplacz. Frakcję podgrzano do temperatury 60°C, a następnie przy intensywnym mieszaniu wkroplono 200,0 g roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 3,0%. Po zakończeniu wkraplania zawartość reaktora utrzymywano w temperaturze 70°C i mieszano przez 1 godzinę. Następnie wprowadzono ją do rozdzielacza i oddzielono wodę od warstwy organicznej. Z frakcji organicznej oddestylowano azeotropowo wodę i odfiltrowano osad. W otrzymanym produkcie oznaczono zawartość żelaza metodą ICP AES. Wyniki zamieszczono w tablicy 1.
P r z y k ł a d 3
Do wodnej zawiesiny z przykładu 1 dodano 17,0 g mieszaniny kwasu oleinowego i 10-undecylenowego, 105,0 g toluenu oraz 90,0 g alifatycznej frakcji naftowej o zakresie wrzenia 180 -210°C. Zawartość mieszaniny reakcyjnej przy ciągłym mieszaniu podgrzano do temperatury 70°C i utrzymywano tą temperaturę przez 5 godzin. Po tym czasie mieszaninę przeniesiono do rozdzielacza i oddzielono warstwę wodną od warstwy organicznej zawierającej mieszaninę związków żelaza II i III wartościowego. Surową organiczną frakcję wprowadzono do reaktora zaopatrzonego w chłodnicę zwrotną, mieszadło kotwicowe, układ grzewczy oraz wkraplacz. Frakcję podgrzano do temperatury 60°C, a następnie przy intensywnym mieszaniu wkroplono 200,0 g roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 3,0%. Po zakończeniu wkraplania zawartość reaktora utrzymywano w temperaturze 70°C i mieszano przez 1 godzinę. Następnie wprowadzono ją do rozdzielacza i oddzielono wodę od warstwy organicznej. Z frakcji organicznej oddestylowano azeotropowo wodę i odfiltrowano osad. W otrzymanym produkcie oznaczono zawartość żelaza metodą ICP AES. Wyniki zamieszczono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 4 (przykład porównawczy)
Do wodnej zawiesiny z przykładu 1 dodano mieszaninę składającą się z 11,6 g kwasu oleinowego, 105,0 g toluenu oraz 90,0 g alifatycznej frakcji naftowej o zakresie wrzenia 180-210°C. Zawartość przy ciągłym mieszaniu podgrzano do temperatury 70°C i utrzymywano tą temperaturę przez 5 godzin. Po tym czasie mieszaninę przeniesiono do rozdzielacza i oddzielono warstwę wodną od warstwy organicznej zawierającej mieszaninę związków żelaza II i III wartościowego. Surową organiczną frakcję wprowadzono do reaktora zaopatrzonego w chłodnicę zwrotną, mieszadło kotwicowe, układ grzewczy oraz wkraplacz. Frakcję podgrzano do temperatury 40°C, a następnie przy intensywnym mieszaniu wkroplono 200,0 g roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 3,0%. Po zakończeniu wkraplania zawartość reaktora utrzymywano w temperaturze 70°C i mieszano przez 1 godzinę. Następnie wprowadzono ją do rozdzielacza i oddzielono wodę od warstwy organicznej. Z frakcji organicznej oddestylowano azeotropowo wodę i odfiltrowano osad. W otrzymanym produkcie oznaczono zawartość żelaza metodą ICP AES. Wyniki zamieszczono w tablicy 1.
PL 236 704 Β1
Tablica 1
Zawartość żelaza w otrzymanych produktach
| Badany produkt | Zawartość żelaza, % m/m | |
| 1 | Produkt z przykładu 2 (przykład porównawczy) | 11,9 |
| 2 | Produkt z przykładu 3 | H,7 |
| 3 | Produkt z przykładu 4 (przykład porównawczy) | 12,3 |
Przykład 5
Wyznaczono średnice hydrodynamiczne cząstek w produktach z przykładów 2, 3 i 4 metodą spektroskopii korelacyjnej fotonów według metody PN-ISO 13321. Do badania wykorzystano analizator wielkości cząstek Zetasizer Nano S firmy Malvern. W tej metodzie wielkość nanocząstek wyznaczana jest na podstawie pomiarów szybkości ruchów Browna molekuł znajdujących się w badanej próbce. Wyniki analizy przedstawiono w tablicy 2.
Tablica 2
Średnice hydrodynamiczne otrzymanych produktów
| Badany produkt | Średnica hydrodynamiczna dominującego piku, nm | |
| 1 | Produkt z przykładu 2 (przykład porównawczy) | 16,8 |
| 2 | Produkt z przykładu 3 | 19,2 |
| 3 | Produkt z przykładu 4 (przykład porównawczy) | 18,4 |
Przykład 6
Produkt z przykładu 2 wprowadzono do lekkiego oleju opałowego o właściwościach przedstawionych w tablicy 3 w takiej ilości, by stężenie żelaza w oleju wynosiło 20 mg/kg.
Tablica 3
Charakterystyka lekkiego oleju opałowego
| Właściwość | Jednostka | Wyniki badań | |
| 1 | Wartość opałowa | MJ/kg | 45,6 |
| 2 | Skład frakcyjny do 250uC przedestylowało do 350”C przedestylowało | % (IW) % (IW) | 61,0 95,3 |
PL 236 704 Β1
| 3 | Gęstość w 15”C | kg/m’ | 826,7 |
| 4 | Zawartość siarki | mg/kg | 50 |
| 5 | Temperatura zapłonu | °C | 66 |
| 6 | Odporność na utlenienie | g/m3 | 3,1 |
| 7 | Smarność, skorygowana średnica śladu zużycia (WS l,4) w temperaturze 60°C | pm | 566 |
Przykład 7
Produkt z przykładu 3 wprowadzono do lekkiego oleju opałowego o właściwościach przedstawionych w tablicy 3 w takiej ilości, by stężenie żelaza w oleju wynosiło 20 mg/kg.
Przykład 8
Produkt z przykładu 4 wprowadzono do lekkiego oleju opałowego o właściwościach przedstawionych w tablicy 3 w takiej ilości, by stężenie żelaza w oleju wynosiło 20 mg/kg.
Przykład 9
Zbadano stabilność produktów otrzymanych jak w przykładach 2, 3, 4 oraz produktów wprowadzonych do lekkiego oleju opałowego jak w przykładach 6, 7, 8, według metody opracowanej w Instytucie Nafty i Gazu - Państwowym Instytucie Badawczym. W metodzie tej badane próbki dodatków przechowuje się w temperaturze 40°C przez okres 14 dni, natomiast dodatki wprowadzone do paliwa w temperaturze 80°C przez okres 14 dni. Próbki poddaje się w określonych odstępach czasowych wizualnej ocenie. Kryterium stabilności badanych substancji jest brak rozwarstwiania się i brak osadów. Wyniki badań zamieszczono w tablicy 4.
Tablica 4
Wyniki badań stabilności produktów
| Produkt wg | |||
| przykładu 2 (przykład porównawczy) | przykładu 3 | przykładu 4 (przykład porównawczy) | |
| Stabilność produktu, dni | 14 | 14 | 14 |
| Produkt wprowadzony do oleju wg | |||
| przykładu 7 | przykładu 8 | przykładu 9 | |
| Stabilność produktu, dni | 12 | 14 | 14 |
PL 236 704 B1
P r z y k ł a d 10
Produkty z przykładów 2, 3, 4 poddano termoprogramowanym testom utleniania sadzy. Do badań stosowano po 8 mg sproszkowanych próbek sadzy wymieszanej z produktami z przykładów 2, 3, 4 (stosunek sadzy do jonów żelaza 5:1). Badane próbki umieszczano w przepływowym reaktorze termograwimetryczno-kalorymetrycznym zamontowanym w piecu, którego temperaturę podnoszono z szybkością 10°C/min od temperatury pokojowej do 700°C. W czasie testu przez reaktor przepuszczano mieszankę gazową, składającą się z 14% (V/V) O2 i 86% (V/V) Ar z szybkością 60 ml/min. Postęp reakcji śledzono poprzez zmianę masy próbki oraz sygnał związany z transferem ciepła powodowanym egzotermiczną reakcją utleniania sadzy. Jako temperatury charakterystyczne reakcji wyznaczono temperaturę inicjacji oraz temperaturę zakończenia reakcji utleniania.
Na podstawie przeprowadzonych testów na załączonym rysunku przedstawiono wykresy zależności intensywności transferu ciepła z badanych próbek powodowanego egzotermiczną reakcją utleniania sadzy, od temperatury w reaktorze. Zmiany intensywności sygnału dla produktu z przykładu 2 (przykład porównawczy) oznaczono linią kropkowaną, dla produktu z przykładu 4 (przykład porównawczy) linią kreskowaną, a dla produktu z przykładu 3 linią ciągłą. Produkt z przykładu 3 (linia ciągła) charakteryzuje się wyższą aktywnością katalityczną, gdyż zarówno inicjacja jak i zakończenie procesów utleniania sadzy zachodzi w niższych temperaturach niż dla produktów z przykładów 2 i 4.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych, poprawiający spalanie cząstek węgla i węglowodorów, zawierający całkowicie i nieograniczenie rozpuszczalne lub dyspergowalne w lekkim oleju opałowym prekursory katalizatorów FBC - katalizatorów powstających w paliwie, w ilości od 25,0% (m/m) do 35,0% (m/m), w postaci skompleksowanych, niestechiometrycznych nanotlenków i/lub nanowodorotlenków i/lub nanooksywodorotlenków żelaza trójwartościowego, zawierających od 5 do 30% (m/m) żelaza w związku kompleksowym, oraz zawierający dyspergator organiczny, w ilości od 5,0% (m/m) do20,0% (m/m), który zawiera alifatyczne kwasy mono- i/lub dikarboksylowe, a ponadto zawierający rozpuszczalnik organiczny, w ilości od 10,0% (m/m) do 65,0% (m/m), będący rozpuszczalnikiem węglowodorowym o temperaturze wrzenia do 220°C w warunkach normalnych, znamienny tym, że jako dyspergator organiczny zawiera mieszaninę alifatycznych i/lub aromatycznych kwasów mono- i/lub dikarboksylowych o liczbach atomów węgla w cząsteczkach od 10 do 22.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL410190A PL236704B1 (pl) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych |
| PCT/IB2015/056714 WO2016079612A1 (en) | 2014-11-19 | 2015-09-03 | Stabilized combustion modifier for light heating fuels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL410190A PL236704B1 (pl) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL410190A1 PL410190A1 (pl) | 2016-05-23 |
| PL236704B1 true PL236704B1 (pl) | 2021-02-08 |
Family
ID=54347592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL410190A PL236704B1 (pl) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236704B1 (pl) |
| WO (1) | WO2016079612A1 (pl) |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2625149C3 (de) | 1976-06-04 | 1981-01-08 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Vinylchloridpolymerisaten in wäßriger Emulsion |
| US4920061A (en) | 1984-03-02 | 1990-04-24 | The University Of Texas System | Biological magnetic colloids |
| FR2583761B1 (fr) | 1985-06-20 | 1987-08-14 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede de preparation d'une dispersion colloidale d'un compose de cation metallique en milieu organique et les sols obtenus |
| US5360459A (en) | 1991-05-13 | 1994-11-01 | The Lubrizol Corporation | Copper-containing organometallic complexes and concentrates and diesel fuels containing same |
| FR2833862B1 (fr) | 2001-12-21 | 2004-10-15 | Rhodia Elect & Catalysis | Dispersion colloidale organique de particules de fer, son procede de preparation et son utilisation comme adjuvant de carburant pour moteurs a combustion interne |
| ES2670344T3 (es) | 2003-09-05 | 2018-05-30 | Infineum International Limited | Composiciones de aditivo para combustible diésel estabilizado |
| EP1612256B1 (en) | 2004-06-30 | 2012-06-13 | Infineum International Limited | Fuel additives comprising a colloidal metal compound. |
| FR2896806B1 (fr) | 2006-01-30 | 2008-03-14 | Rhodia Recherches & Tech | Composition lubrifiante comprenant une dispersion colloidale de fer et son utilisation dans un moteur pour le traitement des gaz d'echappement |
| US8883865B2 (en) | 2006-09-05 | 2014-11-11 | Cerion Technology, Inc. | Cerium-containing nanoparticles |
| FR2913431B1 (fr) | 2007-03-06 | 2009-04-24 | Rhodia Recherches & Tech | Procede de fonctionnement d'un moteur diesel en vue de faciliter la regeneration d'un filtre a particules sur la ligne d'echappement |
| GB0705922D0 (en) | 2007-03-28 | 2007-05-09 | Infineum Int Ltd | Process for the manufacture of a colloid of iron oxide |
| FR2969655B1 (fr) * | 2010-12-22 | 2014-01-10 | Rhodia Operations | Composition d'additif carburant a base d'une dispersion de particules de fer et d'un detergent de type sel d'ammonium quaternaire de polyester |
| US9669375B2 (en) | 2012-01-30 | 2017-06-06 | Cerion, Llc | Method for production of stable cerium oxide organic colloids |
| EP2809438B1 (en) | 2012-02-01 | 2020-03-25 | Cerion LLC | Rapid method for production of cerium-containing oxide organic colloids |
-
2014
- 2014-11-19 PL PL410190A patent/PL236704B1/pl unknown
-
2015
- 2015-09-03 WO PCT/IB2015/056714 patent/WO2016079612A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016079612A1 (en) | 2016-05-26 |
| PL410190A1 (pl) | 2016-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6510403B2 (ja) | 酸化鉄ナノ粒子分散液及び煤煙燃焼のための燃料添加剤 | |
| JP5119382B2 (ja) | セリウム酸化物ナノ粒子 | |
| AU2004205788B2 (en) | Cerium oxide nanoparticles as fuel additives | |
| JP5416083B2 (ja) | ディーゼルエンジン排ガスの粒子トラップに鉄を供給する方法 | |
| KR101482807B1 (ko) | 산화철 콜로이드의 제조 방법 | |
| AU2002341189A1 (en) | Cerium oxide nanoparticles | |
| JP5963770B2 (ja) | 鉄粒子分散体の燃料添加剤としての使用 | |
| JP2008144176A (ja) | 鉄粒子の有機コロイド分散体を含む内燃機関用エンジン燃料添加剤、その調製方法及びそれを含む内燃機関用エンジン燃料 | |
| JP2006516996A5 (pl) | ||
| KR101921290B1 (ko) | 결정 형태의 철 기반 입자들의 유기 분산제 | |
| CN101641428A (zh) | 适合将柴油废气颗粒捕集器再生的含铁聚合物 | |
| CN100467111C (zh) | 铈与选自铑和钯的元素的有机胶态分散体及其作为内燃机用粗柴油添加剂的用途 | |
| PL236704B1 (pl) | Stabilizowany modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych | |
| KR100768536B1 (ko) | 화석연료 연소장치의 고농도 나노 입자 크기의 마그네슘연료 첨가제 | |
| PL238203B1 (pl) | Modyfikator spalania do lekkich olejów opałowych stabilizowany dyspergatorem | |
| PL237450B1 (pl) | Kompozycja stabilizowanych modyfikatora i współmodyfikatora spalania o wysokiej skuteczności działania do lekkich olejów opałowych | |
| JPH08218083A (ja) | 燃料添加剤および燃料 | |
| PL237302B1 (pl) | Uniwersalny pakiet dodatków do lekkich olejów opałowych | |
| PL237303B1 (pl) | Wielofunkcyjny pakiet dodatków o wysokiej skuteczności działania do lekkich olejów opałowych |