PT1123364E

PT1123364E - Composição de aditivos para combustíveis diesel e método para o tratamento de combustíveis diesel.

Info

Publication number: PT1123364E
Application number: PT99949688T
Authority: PT
Inventors: Edward T Jones; Richard Fisher; Lewis Herro
Original assignee: American Energy Group Inc
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2007-03-30
Also published as: US6419715B1; JP2002526597A; ZA200102005B; EP1117752B1; ZA200102004B; JP2002526596A; ATE521685T1; CA2343296C; BR9913781B1; CA2343296A1; US6183525B1; KR20010089265A; WO2000017292A1; AP2001002092A0; EP1117752A1; JP5020434B2; TR200100770T2; PL191060B1; HK1039145A1; JP5020435B2

Description

DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO DE ADITIVOS PARA COMBUSTÍVEIS DIESEL E MÉTODO PARA O TRATAMENTO DE COMBUSTÍVEIS DIESEL"

Esta invenção é dirigida ao tratamento de combustíveis diesel, e mais particularmente ao tratamento de combustíveis diesel para tornar tais combustíveis de queima mais limpa para controlar emissões e melhorar a eficiência da combustão aumentando, desse modo, a quilometragem. 0 controlo das emissões dos motores de combustão interna tem recebido uma atenção contínua, substancial, ao longo de muitos anos, na tentativa de reduzir as emissões de monóxido de carbono, óxidos de azoto (NOx), hidrocarbonetos não queimados e outros, resultantes da combustão de tais combustíveis. 0 controlo da poluição recebeu a atenção mundial quando foram feitas tentativas para adaptar aditivos de combustível que possuíssem a capacidade de fazer com que esses combustíveis hidrocarbonetos líquidos queimassem de uma forma mais limpa. Foram feitas várias aproximações, na técnica anterior em tentativas para formular aditivos que reduzissem a poluição gerada por tais combustíveis mas, geralmente, depararam-se com um sucesso limitado.

Por exemplo, foi proposto empregar vários éteres de alquilo com a finalidade de controlar a poluição gerada por combustíveis de gasolina. Tais tentativas são descritas nas Patentes U.S. N°s. 2089580, 2104021, 2221839, 2563101, 2786745, 2930681, 3032971, 3103101, 3270497 e 5425790, como representativas. Como descrito 1 nessas patentes, é frequente a prática de utilizar tais éteres quer sozinhos ou em combinação com álcool para proporcionarem caracteristicas de desempenho melhoradas numa variedade de combustíveis de hidrocarbonetos líquidos.

Do mesmo modo, foram feitas tentativas para limpar tais combustíveis através da incorporação no combustível, como um aditivo, vários detergentes aromáticos contendo um ou mais anéis aromáticos e ligados a eles vários grupos óxido de alquileno num esforço para reduzir as emissões de hidrocarbonetos. Uma tal aproximação é descrita nas Patentes U.S. N°s. 3328284 e 3615295. A técnica anterior propôs, do mesmo modo, várias combinações de aditivos para limpar sistemas de combustíveis. Um exemplo disso é a Patente U.S. N° 3658494, que descreve uma combinação de compostos oxilo na forma de monoéteres de glicóis e poliglicóis em combinação com dispersantes derivados de ácidos carboxílicos de elevado peso molecular e, particularmente, os seus ésteres, amidas, imidas, amidinas e sais de amina. A Patente U.S. N° 4384872 descreve um aditivo de combustível formulado a partir de uma combinação de um alcanol interior com um tensioactivo, para proporcionar uma tolerância à água aumentada em tais composições de combustível. Aproximações similares são descritas na Patente U.S. No. 4.516.981, apresentando uma pasta de óleo dispersante formulada a partir de um álcool, um éter de glicol e um fenol polietoxilado. E a Patente U.S. N° 4877416 apresentando uma combinação de um hidrocarboneto substituído com uma amina ou poliamina e um monool de poli(oxialquileno).

Também foram feitas tentativas para utilizar agentes oxidantes em combinação com glicois e éteres de glicol. Um exemplo disso é descrito na Patente U.S. N° 5314511, descrevendo a combinação de um peróxido orgânico em combinação com um éter de alquilenoglicol 2 interior para reduzir as emissões. A Patente U.S. N° 5409507 descreve um aditivo de combustível que é formulado a partir de éteres poli(oxialquileno)aromáticos nitro, amino ou N-alquilamino substituídos, em combinação com antioxidantes, desactivadores metálicos, desemulsificadores e aditivos conhecidos semelhantes. A Patente U.S. N° 5782936 descreve um aditivo de combustível para gases de petróleo liquefeitos ou LPG contendo um metanol de fracção de petróleo e um alquilfenol etoxilado.

Apesar de todos os esforços na área para melhorar o desempenho de tais combustíveis, de um ponto de vista do controlo de poluição, nenhum produto foi, até ao presente, capaz de satisfazer os rigorosos padrões de poluição actuais ou contemplados. Assim, há necessidade de proporcionar uma composição aditiva de combustível que tenha a capacidade de reduzir, significativamente, a poluição de tais combustíveis de hidrocarbonetos líquidos.

No pedido co-pendente N° 99946960.4 (publicado como documento WO 00/17292), é divulgada uma composição aditiva de combustível que tem sido utilizada no tratamento de um certo número de combustíveis hidrocarbonetos, tal como gasolina, que mostrou representar um avanço na técnica. Essa composição, utilizando uma combinação dos componentes, mostrou controlar eficazmente as emissões de hidrocarbonetos numa extensa gama de combustíveis de hidrocarbonetos. Foi agora verificado que a mesma composição pode ser utilizada, eficazmente, no tratamento de combustíveis diesel com uma eficiência até maior do que a que ela proporciona quando empregue no tratamento de, por exemplo, gasolina. Esse resultado era completamente inesperado tendo em conta que os motores diesel são notoriamente mais propensos a gerar poluição na forma de emissões de hidrocarbonetos e NOx em comparação com, por exemplo, 3 motores a gasolina. 0 combustível diesel, porque tipicamente contém, predominantemente, Cio a C3o ou hidrocarbonetos superiores, apresenta uma volatilidade marcadamente reduzida em comparação com as gasolinas, e é mais propenso a contaminação com água. Era, consequentemente, completamente inesperado que a composição aditiva divulgada e reivindicada no pedido co-pendente antecedente apresentasse ainda maior eficácia no controlo e minimização da poluição gerada pelos motores diesel.

Os conceitos da presente invenção residem numa nova composição aditiva de combustível que não seja apenas simples e barata de produzir, mas que tenha também a capacidade de realçar as características de desempenho de combustíveis diesel, de tal modo que os combustíveis diesel tratados, quando consumidos num motor de combustão interna, queimem de longe mais eficientemente com, substancialmente, menos emissões. Foi verificado que o combustível tratado de acordo com a presente invenção proporciona não somente uma maior quilometragem do combustível mas proporciona também um aumento na realização da potência. De acordo com os conceitos da invenção, a composição aditiva de combustível é formulada com uma nova combinação de componentes que funcionam conjuntamente para reduzir, significativamente, as emissões de hidrocarbonetos na queima do combustível diesel com o qual o aditivo foi combinado nos motores de combustão interna.

De acordo com a presente invenção é proporcionada uma composição aditiva para combustíveis diesel, compreendendo de 5 a 15 partes em peso de óleo mineral vedante, de 40 a 60 partes em peso de mineral spirits, de 20 a 40 partes em peso de um éter alquílico de alquilenoglicol e de 2 a 15 partes em peso de, pelo menos, um tensioactivo líquido não iónico seleccionado de tensioactivos alcoólicos etioxilados e tensioactivos aromáticos 4 substituídos oxigenados, caracterizados por os mineral spirits serem uma fracção de petróleo apresentando um ponto de ebulição dentro da gama de 150 a 400 °C. A composição aditiva de combustível da presente invenção é formulada para conter óleo mineral vedante, um éter de alquilenoglicol e, pelo menos, um tensioactivo líquido não iónico. Opcionalmente, a composição pode também ser formulada para incluir diferentes hidrocarbonetos. A maneira precisa como os componentes antecedentes funcionam em combinação uns com os outros não é, actualmente, inteiramente compreendida. Sem limitar a invenção quanto a teoria, pensa-se, contudo, que o óleo mineral vedante serve para proporcionar a elevada lubrificação do cilindro como parte do processo de combustão. Os mineral spirits, parecem melhorar a eficiência da oxidação do combustível com o qual o aditivo é combinado e o éter de glicol em combinação com o tensioactivo parece dispersar a água contida dentro do sistema de combustível contendo o aditivo de modo a não interferir com a combustão completa do combustível tratado. Os testes mostraram que o combustível diesel que foi tratado com o aditivo do combustível da presente invenção pode virtualmente provocar, imediatamente, que motores de combustão interna alcancem, e por vezes excedam, padrões de poluição correntes. A composição aditiva de combustível da presente invenção é formulada para incluir, como um seu componente, óleo mineral vedante. O termo "óleo mineral vedante" como utilizado aqui é bem compreendido pelos especialistas na técnica como referindo-se a óleos lubrificantes bem conhecidos, óleos minerais e destilados de petróleo de elevado ponto de ebulição, apresentando um ponto de ebulição acima de 250 °C, e, de uma forma preferida, dentro da gama de 270 °C a 370 °C. Tais óleos são bem conhecidos dos 5 especialistas na técnica, e estão descritos, em pormenor, na Patente U.S. N° 4443348. Como indicado acima e sem limitar a invenção quanto a teoria, pensa-se que o óleo mineral vedante serve para proporcionar uma elevada lubrificação do cilindro e controlar a oxidação quando um combustível contendo a composição aditiva do combustível da presente invenção for consumido num motor diesel.

Um outro componente utilizado na formulação da composição aditiva do combustível da presente invenção é referido como mineral spirits, um outro termo bem entendido como descrito na Patente U.S. N° 4443348. 0 termo "espíritos minerais" cobre fracções de petróleo de baixo ponto de ebulição, fervendo a uma temperatura de, pelo menos, 150 °C e, de uma forma preferida, uma temperatura dentro da gama de 150 °C a 400 °C. Outra vez, sem limitar a invenção quanto à teoria, pensa-se que os mineral spirits componentes da composição de tratamento do combustível da presente invenção servem, pelo menos em parte, para controlar a combustão do combustível diesel com o qual o aditivo é combinado.

Um outro componente utilizado na prática da presente invenção é um éter de alquilenoglicol, incluindo tanto éteres de etilenoglicol como éteres de propilenoglicol. Preferidos para utilização na prática da presente invenção são os éteres que apresentam a seguinte fórmula estrutural:

Rr__0—(-CH;-CHj-ÍCHjljtrO -R, em que Ri é um grupo alquilo contendo 2 a 6 átomos de carbono (e. g., grupos propilo, butilo, isobutilo, pentilo e hexilo), R2 é hidrogénio ou um grupo alquilo contendo 2 a 6 átomos de carbono, x é 0 ou 1 e n é 0 ou um inteiro de 1 a 3. Na prática da invenção 6 pode ser utilizada uma variedade de éteres, incluindo éter propilico de etilenoglicol, éter monoetilico de propilenoglicol, éter etilbutilico de etilenoglicol e semelhantes. 0 éter preferido, utilizado na prática da presente invenção, é o éter monobutilico de etilenoglicol.

Do mesmo modo, a composição aditiva de combustível da presente invenção é formulada para incluir, pelo menos, um tensioactivo líquido não iónico seleccionado de tensioactivos alcoólicos etoxilados e tensioactivos aromáticos substituídos oxigenados. No primeiro grupo, álcoois etoxilados são derivados de álcoois C5 a Ci8 contendo 1 a 10 grupos etoxilados ligados a eles. Por exemplo, podem ser utilizados como tensioactivos álcoois deciletoxilados. No último grupo, podem ser utilizados compostos fenólicos substituídos oxigenados contendo 12 a 30 átomos de carbono por molécula.

Mais uma vez, sem limitar a invenção quanto à teoria, pensa-se que o tensioactivo e o éter (agindo como um agente de acoplamento) cooperam um com o outro para minimizar os efeitos da água contida no combustível diesel durante o processo de combustão. Na prática preferida da presente invenção, o tensioactivo é, pelo menos, um composto apresentando a fórmula:

em que R3 é um grupo alquilo de cadeia longa e, de uma forma preferida, um contendo 6 a 12 átomos de carbono (e. g., heptilo, octilo, nonilo, decilo, etc.). FU é seleccionado do grupo consistindo em hidrogénio e alquilo inferior (e. g., metilo, 7 etilo, propilo) e n é um número inteiro que varia de 2 a 40. É frequentemente preferido, na prática da presente invenção, utilizar combinações dos tensioactivos antecedentes. Por exemplo, é possivel, e por vezes desejável, utilizar um etoxilado em que R4 é um alquilo inferior e/ou um composto etoxilado onde R4 é hidrogénio. Tais tensioactivos encontram-se comercialmente disponíveis sob a marca registada TERGITOL e outros. Por exemplo, TERGITOL NP-4 é um nonilfenol polietoxilado enquanto o TERGITOL NP-9 é um éter de polietilenoglicol de nonilfenol. Tem sido verificado que são conseguidos resultados particularmente eficazes na redução da emissão de hidrocarbonetos quando são utilizados o TERGITOL NP-4 e TERGITOL NP-9 em combinação um com o outro. A composição aditiva de combustível da presente invenção pode também ser formulada com outros componentes que não afectem materialmente a composição. Por exemplo, é frequentemente desejável formular a composição de modo a conter um corante para permitir aos trabalhadores que manuseiam a composição distinguir entre a composição aditiva e outros produtos de petróleo. Foi verificado que o corante azul pode ser utilizado para distinguir a composição aditiva onde isso seja desejável. A composição da presente invenção é relativamente sensível a variações na quantidade dos vários componentes utilizados. Em geral, o óleo mineral vedante constitui, geralmente, de cerca de 5 a cerca de 15 partes em peso da composição aditiva enquanto os mineral spirits, quando presentes, representam, tipicamente, de cerca de 40 a 60 partes em peso da composição. O éter de glicol deve ser utilizado numa quantidade dentro da gama de cerca de 20 a cerca de 4 0 partes em peso da composição; a quantidade total do tensioactivo deve variar entre cerca de 2 e 15 partes em peso da composição. 8

Em geral, a composição aditiva da presente invenção é preparada através de técnicas convencionais. Em geral, é preferido que os mineral spirits sejam misturados com o óleo mineral vedante durante cerca de 0,5 a 20 minutos para assegurar uma mistura uniforme desses dois componentes. Em seguida, o éter de glicol é adicionado à composição e depois é adicionado o tensioactivo, seguido da mistura do tensioactivo. Quando é utilizado um corante compatível, o corante é utilizado numa quantidade suficiente para proporcionar uma cor uniforme à composição. Tipicamente, pode ser utilizado um corante azul numa quantidade dentro da gama de cerca de 2,8 a 142 g (0,1 a 5 onças) para cada 1135 L (300 galões) da composição do aditivo de combustível. A composição aditiva de combustível da presente invenção tem mostrado ter uma utilidade particular no tratamento de combustíveis diesel. No tratamento de tais combustíveis diesel, é suficiente misturar o aditivo de combustível com o combustível numa quantidade suficiente para reduzir a poluição e as emissões geradas na combustão do combustível a que o aditivo foi misturado. Em geral, a quantidade de aditivo utilizada varia de cerca de 005 a cerca de 0,1 partes em volume de aditivo por parte, em volume, de combustível diesel. Como os especialistas na técnica avaliarão, a quantidade de aditivo de combustível utilizado varia nalguma extensão com a natureza e a qualidade do combustível diesel com que é misturado.

Tendo-se descrito os conceitos básicos da invenção, é agora feita referência aos seguintes exemplos, que são proporcionados para a ilustração da prática da invenção na formulação da composição aditiva de combustível e da sua utilização no tratamento de combustíveis de hidrocarbonetos líquidos. 9

Exemplo 1

Uma quantidade de 12 partes em peso de óleo mineral vedante é misturado com 48 partes em peso de mineral spirits, e a mistura resultante é misturada durante cerca de 5 minutos para assegurar uma mistura uniforme. Depois disso, 32 partes em peso de éter butilico de etilenoglicol são adicionadas à mistura, com agitação adicional, finalmente são adicionadas 7 partes em peso de TERGITOL NP-9 e a mistura completa é misturada durante 10 minutos à temperatura ambiente. Assim, o aditivo de combustível tem a seguinte composição: Óleo Mineral Vedante 12 partes em peso Mineral Spirits 48 partes em peso Éter Butilico de etilenoglicol 32 partes em peso TERGITOL NP-9 7 partes em peso A composição antecedente foi testada com combustível diesel e foi verificado diminuir dramaticamente os poluentes emitidos durante a combustão.

Exemplo 2

Utilizando o procedimento descrito no Exemplo 1, foi então preparada a seguinte composição: Óleo Mineral Vedante 10 partes em peso Mineral Spirits 50 partes em peso Éter Butilico de etilenoglicol 30 partes em peso TERGITOL NP-4 5 partes em peso TERGITOL NP-9 5 partes em peso 10

Depois da composição estar preparada, foi adicionado um corante azul. Quando a composição aditiva de combustível da presente invenção foi misturada com o combustível diesel, verificou-se que diminuíam dramaticamente os poluentes emitidos pelo combustível diesel.

Exemplo 3

Utilizando o processo descrito no Exemplo 1, foi então preparada a seguinte composição: Óleo Mineral Vedante 10 partes em peso Mineral Spirits 50 partes em peso Éter Butílico de etilenoglicol 30 partes em peso TERGITOL NP-4 5 partes em peso Álcool Laurílico Etoxilado 5 partes em peso

Depois da composição estar preparada, foi adicionado um corante azul. Quando a composição aditiva de combustível da presente invenção foi misturada com o combustível diesel, verificou-se que diminuíam os poluentes emitidos pelo combustível diesel.

Lisboa, 14 de Março de 2007 11

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Composição aditiva para combustíveis diesel, compreendendo de 5 a 15 partes em peso de óleo mineral vedante, de 40 a 60 partes em peso de mineral spirits, de 20 a 40 partes em peso de éter alquílico de alquilenoglicol e de 2 a 15 partes em peso, de pelo menos, um tensioactivo líquido não iónico seleccionado de tensioactivos alcoólicos etoxilados e tensioactivos aromáticos substituídos oxigenados, caracterizada por os mineral spirits serem uma fracção de petróleo, apresentando um ponto de ebulição dentro da gama de 150 a 400 °C.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o óleo mineral vedante é um destilado de petróleo destilado apresentando um ponto de ebulição acima de 250 °C.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, em que o óleo mineral vedante apresenta um ponto de ebulição dentro da gama de 270 a 370 °C.
4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o éter alquílico de alquilenoglicol apresenta a fórmula geral: Ri-O- [-CH2-CH2- (CH2) x] n-0-R2 na qual R2 é um grupo alquilo contendo 2 a 6 átomos de carbono, R2 é hidrogénio ou um grupo alquilo contendo 2 a 6 átomos de carbono, xéOoulenéum inteiro de 1 a 3. 1
5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o éter alquilico de alquilenoglicol apresenta a fórmula geral: HO-CH2-CH2-O-R5 na qual R5 é um grupo alquilo contendo 3 a 6 átomos de carbono.
6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, em que o éter alquilico de alquilenoglicol é o éter monobutilico de etilenoglicol.
7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o tensioactivo apresenta a fórmula geral:

na qual R3 é alquilo C6 a C12, R4 é hidrogénio ou alquilo Ci a C3 e n é um inteiro de 2 a 12.
8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, que inclui dois desses tensioactivos, um no qual R4 é hidrogénio e o outro no qual R4 é alquilo Ci a C3.
9. Composição, de acordo com a reivindicação 8, que inclui dois tensioactivos, um sendo um nonilfenol polietoxilado e o outro sendo um éter de nonilfenolpolietilenoglicol. 2
10. Composição combustível para um motor diesel compreendendo uma composição aditiva de combustível diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, numa quantidade suficiente para reduzir a poluição emitida durante a combustão do combustível diesel. Lisboa, 14 de Março de 2007 3