烴燃料燃燒系統中的水性添加劑的製作方法
2023-09-16 16:30:30 1
專利名稱：烴燃料燃燒系統中的水性添加劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來保護或改進燃燒廢氣後處理系統操作的添加劑。該添加劑含一種或多種可溶於水性溶液的金屬化合物。在一個實施方案中，該添加劑作為它與燃料的乳液或分散體的一部分引進燃燒室，或者，也可以作為乳液或分散體注射進或單獨作為水性流體引進燃燒廢氣。因此，該添加劑將保護排放控制單元(催化劑和阱)免遭劣化。在本發明的另一個實施方案中，該方法將減少燃燒廢氣排放。
背景技術：
汽車工業或任何要燒烴燃料的工業部門都知道要用各種方法減少尾噴管(或煙囪)排放。例如，減少火花點火發動機排放最常用的方法是仔細控制空氣-燃料比與點火正時。根據最佳效率設定的推遲點火正時會減少HC和NOx排放，但點火的過份推遲又會增加CO和HC產量。提高發動機速度會減少HC排放，但NOx排放又會隨負荷而增加。提高冷卻劑溫度會減少HC排放，但這會增加NOx排放。
人們也知道，採用廢氣後處理來處理燃燒過程產生的廢氣流能降低排放量。廢氣流含許多化學元素與化合物，其中有些會被催化劑轉化為其它化合物或元素。例如，提供包括一種三元催化劑和一種貧NOx阱在內的廢氣後處理是已知的。其它的催化與非催化法也是已知的。
催化系統能還原NOx和氧化CO與HC。但是，為NOx處理，需要一種還原性環境，它必須比化學上正確的發動機空氣-燃料比更高。可以使用一個雙床轉化器，將空氣注射進其中第二級，以氧化CO與HC。雖然效率高，但該方法導致較低的燃料經濟性。
單相三元催化劑(TWC)應用廣泛，但它們要求具有非常精確的燃料控制。只有非常接近化學當量比時才能對所有三種汙染物都高效。
柴油壓燃系統對排放控制提出了一套不同的挑戰。減少顆粒與HC的方法包括優化燃料噴射和空氣運動、在變化負荷下有效的燃料原子化、燃料噴射的定時控制、儘量減少燃燒室內的附加損耗、降低直接噴射的孔腔容積或氣門蓋節流孔噴咀、減少潤滑油和快速的發動機預熱。
就後處理而言，已知柴油發動機一般都是稀燃，因而廢氣中通常含過量的氧。因此，使用常用的三元催化劑來還原NOx是不可行的。從柴油廢氣中除去NOx的方法有使用選擇性催化還原劑、使用貧NOx催化劑如含沸石催化劑的那些或使用如銥之類的金屬，也可以將NO催化熱分解為O2與N2。已知在選擇性催化劑還原(「SCR」)系統中使用一種水性脲溶液。
業已發展了使用陶瓷或金屬過濾器的柴油顆粒阱。熱和催化再生會燒掉貯存的物質。目前正在審查中的新顆粒標準必須要有這類阱。燃料組合物，包括硫和芳族含量在內，以及潤滑劑的燃燒會增加顆粒排放。業已發展了柴油機用催化劑，它們在氧化顆料的有機部分方面非常有效。
改進的燃料經濟性可以通過使用一種稀燃汽油發動機獲得，例如，一種直接噴射汽油發動機，但是，目前使用典型的三元催化劑不能有效地還原來自氧化性廢氣的NOx，因為氧含量高抑制了必要的還原反應。如果沒有NOx吸收劑或貧NOx阱(LNT)，則不可能開發出稀燃汽油發動機優良的燃料經濟性。LNT的作用是捕獲來自廢氣的NOx，使之留下來在晚些時侯還原。汽油與柴油發動機的廢氣都是淨氧化性的，因此不會助長除去NOx所必要的還原反應。本發明的一個目的是提高LNT的貯存效率與耐久性並延長LNT在必須再生前的使用壽命。
業已公知，NOx吸收劑可以被燃料燃燒與潤滑劑正常消耗所產生的硫(見，例如，M.Guyon等，Impact of Sulfur on NOx Trap CatalystActivity-Study of the Regeneration Conditions，SAE PaperNo.982607(1998)；和P.Eastwood，Critical Topics in ExhaustGas Aftertreatment，Research Studies Press Ltd.(2000)pp.215-218.)和其它產物(如磷)高度硫化到鈍化。US環境保護機構(EPA)已提出規定，限制公路柴油燃料的硫含量不得超過15ppm(見65FR 35429，June 2，2000，其全文包括於此供參考)。EPA聲明「本建議的硫標準基於我們對限制硫的允許量將如何推動廢氣排放控制技術的評估」。
業已得知，有機金屬錳化合物，例如，可購自Ethyl Corporationof Richmond，Virginia的三羰基甲基環戊二烯基錳(MMT)可同時作為排放還原劑和抗爆劑用於汽油(見，例如，美國專利2,818,417)。這類錳化合物已用來減少燃料吸入系統(美國專利5,551,957和5,679,116)、火花塞(美國專利4,674,447)和廢氣系統(美國專利4,175,927；4,266,946；4,317,657和4,390,345)中沉積物的形成。也已知道有機金屬鐵化合物，例如二茂鐵，能用來提高辛烷值(美國專利4,139,349)。這類添加劑都不是以水性相或水性添加劑加進烴燃料的。
柴油燃料發動機因燃燒中所達到的較高火焰溫度而產生NOx。還原NOx的方法可包括使用催化淨化器、使用「清潔」燃料、廢氣循環和發動機正時變化。這類方法一般都因昂貴且複雜而無法進入工業應用。
本發明的一個目的是要提供能滿足下列條件的燃料或潤滑組合物(1)減小硫、磷、碳煙和其它廢氣或燃燒副產物對包括NOx吸收劑和LNT在內的排放控制技術的不利影響，和(2)減少燃燒產物排放。
進一步，本發明提供能靈活適應降低顆粒排放目的的淨化劑，方法是使淨化劑把硫減少到規定量以上的某一水平，但仍能獲得因使用硫含量較低的燃料所能獲得的改進廢氣排放控制技術的益處。
發明內容
因此，本發明的一個目的是要克服前述系統與方法的局限性與缺點，以提供一種組合物和一種利用該組合物保護與改進燃燒廢氣後處理系統的操作的方法。
在一個實施方案中，本發明包括一種含水溶性金屬化合物或金屬離子源的水性添加劑。該添加劑可作為它與燃料的乳液的一部分引進燃燒室，或者也可以作為乳液注射進，或單獨作為水性流體引進燃燒室之後的燃燒廢氣中，或引入催化淨化器內。
在一個實施方案中，一種烴燃料產品包含一種烴燃料與一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑。該金屬化合物或金屬離子可以是一種無機金屬化合物或一種有機金屬化合物。元素或離子金屬可以是下列一組中的一種或多種鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅與銀的化合物，以及它們的混合物。無機金屬化合物能選自下列一組氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫化物、氮化物及它們的混合物。有機金屬化合物選自下列一組醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸鹽、膦酸鹽、螯合物、酚鹽、冠醚、羧酸、醯胺和它們的混合物。特別有用的是含一個或多個羰基、醚或多醚的有機金屬化合物和能與金屬、金屬化合物或金屬離子配合或鍵合的其它有機配位體。
在本發明的燃料產品中也可用氧化物，包括水、生物柴油、醇、酯、醚、酮、多元醇、甘醇二甲醚及它們的混合物。
在另一個實施方案中，擬與一種烴燃料產品聯用的水性添加劑包含一種水溶性金屬化合物。如本文已述，本發明的一種添加劑可包括一種是無機金屬化合物或有機金屬化合物的金屬化合物。金屬選自本文所述的一組金屬。
在燃料燃燒或在廢氣中，本發明的添加劑與燃燒副產物如硫、磷、鉛、鋅或碳煙等形成一種穩定的化合物，否則這些副產物會毒化或不利於後處理系統。所形成的穩定化合物很容易從廢氣系統中除去，例如，捕獲在一個顆粒阱內。
在又一個實施方案中，宜將用於烴燃料的一種水性添加劑注射進烴燃燒廢氣流中。在一個實施方案中，該水性添加劑含有一種水溶性金屬化合物。
在本發明的另一個實施方案中，該水性添加劑含有一種水分散金屬化合物。該金屬化合物可以是一種無機金屬化合物或有機金屬化合物。金屬可選自本文已述的一組。無機金屬化合物和有機金屬化合物也可選自本文已公開的各組。水性添加劑還可包括氨、脲、它們的前體或它們的混合物。
在又一個實施方案中，本發明包括一種提高烴燃料燃燒系統內催化排放控制系統性能持久性的方法，該燃燒系統包括一個催化單元。該催化單元含有一種過渡金屬、貴金屬、鹼金屬或鹼土金屬元素，或它們(催化元素)的組合。該燃料燃燒系統產生至少一種燃燒副產物。該方法包括向燃料燃燒系統供給一種燃料，該燃料包含一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑。該金屬化合物與至少一種燃燒副產物複合。要供應有效量的金屬化合物，使之與至少一種燃料燃燒副產物複合。所有前述這些做法都會減少燃料燃燒副產物對排放控制系統的不利影響。這種燃料可以是，但不限於，火花-點火燃料、壓-燃燃料或燃燒室燃料。金屬化合物可以是一種無機金屬化合物或有機金屬化合物，如本文所述。
在還有一個實施方案中，本發明包括一種提高後處理來自烴燃料燃燒系統的廢氣流的催化排放控制系統性能持久性的方法。該燃料燃燒系統含一個催化單元，該催化單元含一種過渡金屬、貴金屬、鹼金屬或鹼土金屬元素或它們(催化元素)的組合。該燃燒系統產生至少一種副產物。該方法包含向廢氣流中注射進一種包含金屬化合物的水性添加劑。該金屬化合物與至少一種燃燒副產物複合。要供給有效量的金屬化合物，使之與至少一種燃料燃燒副產物複合，由此減小副產物對排放控制系統的不利影響。該金屬化合物可以是一種無機或有機金屬化合物。該添加劑可含有氨、脲、它們的前體，或它們的混合物。
在另一個實施方案中，用來後處理燃燒過程廢氣流的催化排放控制系統包含一個用來通過烴燃料燃燒所形成的廢氣副產物的廢氣通道。該系統還包括至少一種具有催化活性的催化材料，該催化材料位於廢氣通道內並與廢氣流接觸。廢氣流含一種水溶性金屬化合物，它與至少一種廢氣副產物複合並減少副產物對催化材料的影響，其中所述燃料包含一種包括水溶性金屬化合物的水性添加劑。
在另一個實施方案中，用來後處理燃燒過程廢氣流的催化排放控制系統包含一個廢氣通道，用來通過烴燃料燃燒中產生的含廢氣副產物的廢氣流。該系統還包括至少一種具有催化活性的催化材料，該催化材料位於廢氣通道內並與廢氣流接觸。在廢氣流中流進一種水性添加劑，該添加劑包含一種水溶性金屬化合物，該金屬化合物與至少一種廢氣副產物複合並減少副產物對催化材料的影響。
發明詳述本發明的添加劑是可溶於或可分散於水性溶液的無機或有機金屬化合物。該添加劑中至少一種金屬會促進碳粒物質的氧化。包括含鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅與銀的添加劑。在引進廢氣流時，金屬被釋放出來並至少部分被收集在顆粒過濾器內。一種或多種金屬與顆粒中的碳部分接觸，加速碳氧化反應並有利於顆粒阱再生。該廢氣系統除含有顆粒過濾器外還可含其它後處理系統。
可從本發明獲益的烴燃料燃燒系統包括所有燃燒汽油、柴油或類似燃料的內燃機。也涉及燃煤動力設備、燃木廢熱發電設備、廢物焚燒爐、焚燒爐操作或烴燃料產品的任何其它燃燒。所謂「燃燒室」，本文是指烴燃料能燃燒或能被燃燒的任何或所有設備、機器、發動機、煅燒爐、固定焚燒爐等。因此，所謂「烴燃料」是指一種或多種選自下列一組的燃料汽油、瀝青、原油、殘餘燃料油、船用油、中間餾份燃料、柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油、煤、煤渣、甲醇、乙醇、甲烷、家用燃料油、木素纖維素、木片、木漿、鋸末、樹葉、灌木、剪草、紙、城市垃圾、工業垃圾和農業垃圾，以及它們的混合物。
傳統的燃燒系統一般將包括一定程度的排放控制。在所有燃燒情況下，排放處理可包括一個減少有害排放物的催化系統。當然，其它排放處理系統也是公知的。
遺憾的是，這類排放系統會因排放處理系統組分的毒化與劣化而隨時間逐漸喪失它們的效率。
本發明意在為作為燃料或潤滑組合物添加劑的水性溶液提供一種金屬化合物，也可以直接供至燃燒過程產生的廢氣流或燃燒區，由此大大提高排放處理系統組分的使用壽命。
這裡，優選的金屬包括元素和離子鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅和銀，它們的前體及它們的混合物。這類金屬化合物可以是無機的或有機的。在本發明中，原位產生、釋放或形成一種或多種這類金屬或金屬離子也是有效的。
在本發明的一個實施方案中，優選的無機金屬化合物可以包括，例如，但不限於，三羰基甲基環戊二烯基錳(MMT，可購自EthylCorpora-tion)、氯化鈉、氯化鉀、二氧化鈦、氧化銅、硝酸鈉、亞硝酸鈉和滷化銅與銀。金屬硫酸鹽和金屬磷酸鹽可用於本發明中，而且，在某些燃料與燃燒應用中，可能不存在不可接受的其它硫和磷燃燒副產物。
在本發明的一個實施方案中，優選的有機金屬化合物包括醇、醛、酮、酯、酸酐、羧酸和醯胺。在前述各替代物中，金屬化合物是水溶性的。這裡，所謂「水溶性的」或「水分散性的」是指可溶於或可分散於任意體積水內的任意量的金屬化合物。關於對本發明有效的金屬化合物的溶解度或可分散性，已知並無限制。
在另一個實施方案中，金屬化合物通過燃料乳液或烴燃料的有機相輸至燃燒室或燃燒廢氣流。
在一個實施方案中，在配製本發明的水性添加劑時，金屬化合物的用量要足以減少毒素如硫、鉛、碳煙和磷等對排放控制系統的影響。更進一步，金屬化合物的用量要足以減少所有的燃燒排放。一般而言，本發明的水性添加劑所含的金屬化合物、離子或它們前體的量，要足以提供每升燃料(在液體燃料產品的情況下)中有約0.001g-約2.0g金屬或金屬化合物，優選每升燃料中有約0.01g-約1.0g金屬或金屬化合物。
在另一個實施方案中，烴燃料能包括甲烷氣，例如，單獨使用或與內燃機中其它燃料聯用。乙醇、甲醇和其它醇以及酯、醚、酮、多元醇、甘醇二甲醚和其它氧化物在此也宜作烴燃料使用，在其中可加入水溶性金屬化合物，以獲得有利的排放和催化結果。
在還有一個實施方案中，農業垃圾包括飼料、青貯飼料、農田與穀物殘餘、動物糞便和其它副產物都能用來作為燃料，加入或不加入其它工藝助劑均可。在這類垃圾中能加入本發明的水溶性金屬化合物。
對於其它類型的固體烴燃料產品，如煤、木素纖維素(包括木片、鋸末、樹葉、灌木、剪草和紙)以及可燃燒的城市、工業與農業垃圾，水性添加劑所含的金屬化合物量將足以使每100g固體燃料中有約0.001g-約10.0g金屬，優選每100g固體燃料中有約0.01g-約1.0g金屬。
在將金屬加入燃燒系統的潤滑系統作為將金屬輸至燃燒系統的一種手段時，可提高金屬濃度以將上述量的金屬供進燃燒室。在該實施方案中，已知所有的內燃機都要燃燒一些潤滑劑，從而在燃燒副產物中加入了由潤滑劑帶進燃燒室的任何物質。
雖然不受以下理論的限制，但要假設排放系統中的硫或磷或其它可能的燃燒副產物與本發明的金屬或金屬離子反應而生成金屬的硫酸鹽或磷酸鹽(MSO4和MPO4)，這些鹽在200-650℃的溫度下是穩定的。意外的是，金屬硫酸鹽如MnSO4並不鍵合在汽車排放系統內催化劑的活性點上，而游離硫則常常因此而毒化催化劑。
當排放系統含有一種會被燃燒副產物(如硫、磷、鉛、鋅或碳煙)毒化的組分，如含鋇貧NOx阱時，則本發明提供新穎的組合物和方法，以向稀燃廢氣中提供一種與活性點(例如，鋇)競爭的物質。只要該捕獲劑的金屬與催化系統中的金屬競相與排放系統中潛在的毒素(如硫)複合，則該金屬就適用於作為捕獲劑。金屬捕獲劑與催化劑金屬競相與排放系統毒素複合的能力，可通過監控催化劑的耐久性確定。而且，在本發明的一個實施方案中，本發明的金屬捕獲劑能減小其它毒素如硫、磷、鉛、鋅或碳煙對稀燃燃燒系統排放控制系統的不利影響。
在燃料產品燃燒中加入某些金屬化合物，在有關可熔於燃料的添加劑的內容中是已知的。在本發明中，金屬添加劑可以是水溶性或水分散性的並通過一種水性添加劑輸送以獲得可比擬的排放後處理優點。另外，使用水性添加劑在易處理、成本、易製備等方面具有好處，且在這裡可與溶於燃料的添加劑一起使用。
除上述有利的組合物以外，還有一些用所述水性添加劑來提高排放與後處理系統性能與耐久性的配套方法。將添加劑加入燃料以形成乳液(汽油、柴油等)、分散體、懸浮體或糊料(煤等)的情況對由燃燒產生的排放有好處。添加劑也可以單獨注射進或與液態燃料一起直接注射進燃燒過程的廢氣流。
實施例11.添加劑是能溶於水性溶液的無機或有機金屬化合物。添加劑中至少一種金屬促進碳粒物質的氧化。這要包括含元素或離子鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅和銀的添加劑。在引進廢氣流時，金屬被釋放出來並至少部分被收集在顆粒過濾器內。這些金屬與顆粒中的碳組分接觸，加速碳的氧化反應並有助於顆粒阱的再生。廢氣系統除含有顆粒過濾器外，還可含其它後處理系統。
實施例2在一項應用中，廢氣系統含至少一個在選擇性催化還原(SCR)系統上遊的顆粒阱，這是為有助於還原廢氣NOx排放物而設計的。在一個實施方案中，該SCR用脲作為還原劑。脲一般是一種固體，但為便於處理，可以用水性溶液，優選濃度為約32.5％。該溶液能形成一種具有低結晶溫度(-110℃)的低共熔物。在結晶的情況下，該低共熔混合物提供一種等組成的水相與固體相。添加劑要加在溶液中。
在一個實施方案中，脲/添加劑水性溶液要在廢氣流已離開燃燒室之後注射進廢氣流。水蒸發掉而脲分解成氨(NH3)，後者與氮的氧化物在催化劑上反應形成N2與H2O。水蒸發時，來自添加劑的金屬被釋放出來並與燃燒顆粒物質一起被收集在顆粒阱內。金屬加速顆粒的氧化，從而促進阱的再生。
通過在該系統中引進顆粒阱再生添加劑與還原劑，可保證其存在於顆粒阱內。無需在輸送器上有一個分立的添加劑計量罐，如在某些情況(Peugeot)中要用的那樣。提高再生能力不靠燃料中存在的添加劑。
實施例3在實施例2中所述的應用中，所用的金屬添加劑是一種將形成穩定金屬磷酸鹽的金屬。在廢氣中釋放出來的部分金屬與廢氣相互作用，形成穩定的金屬磷酸鹽固體顆粒並防止磷沉積在廢氣催化劑上。使用這類添加劑將保護SCR催化劑避免因磷的毒化作用而劣化。
實施例4決定NH3與氧化氮之間的反應進行到完全程度的兩個主要因素是催化劑上能催化該反應的表面積以及反應物與催化劑一起經過最佳反應溫度的時間。
在實施例2中所述的應用中，可選擇金屬添加劑，使至少一種金屬催化NH3與NO之間的反應。金屬添加劑將在廢氣中形成細小的金屬粒並具有高的比表面積。由金屬添加劑提供的納米尺寸催化點上有效的大表面積將為NO轉化提供附加活性。同時，反應物將隨催化劑一起通過廢氣流，從而增加與催化劑接觸的駐留時間。廢氣流中存在催化劑也將有助於確保催化劑與反應物一同處於氧化氮的最佳轉化溫度。能使催化劑存在於最佳反應溫度的能力比依賴固定在廢氣系統內的催化劑效果更好。這種催化劑能適應瞬變發動機操作期間出現的廢氣溫度大範圍波動。
實施例5將水性相中還含有含0.05重量％二價錳化合物的水溶性添加劑的燃料/水乳液用於柴油發動機中。在稀燃料條件下運轉該柴油發動機，在燃料燃燒時，水溶性錳添加劑主要分解為氧化錳。在廢氣中的氧化硫與氧化錳相互作用形成穩定的硫酸錳，捕獲來自廢氣的SO2和SO3，這時固體顆粒被捕獲在顆粒阱內或從廢氣消失。
實施例6將水性相中還含有含0.05重量％錳化合物的水溶性添加劑的燃料水乳液用於柴油發動機中。在稀燃料條件下運轉該柴油發動機。燃料燃燒時，該水溶性錳添加劑主要分解成氧化錳，在廢氣中的氧化硫與氧化錳相互作用形成穩定的硫酸錳，捕獲來自廢氣的SO2和SO3。氧化錳將磷有效地結合在穩定化合物內並減少磷在廢氣內催化系統上的沉積。此外，水溶性錳化合物將有助於顆粒阱的再生，如果有阱存在的話。
本發明的實施方案包括一種提高稀燃料燃燒系統內催化排放控制系統性能耐久性的方法，該燃燒系統含有一個催化單元，該催化單元含一種過渡金屬、鹼或鹼土金屬元素或它們(催化元素)的組合，所述燃燒系統產生至少一種副產物，該方法包含下列步驟向所述稀燃料燃燒系統供給一種燃料，向所述燃燒系統供給一種捕獲劑，所述捕獲劑與至少一種燃燒副產物複合，供給有效量的捕獲劑使之與至少一種燃料燃燒副產物複合，從而減小所述燃料燃燒副產物對所述排放控制系統的影響。
應該理解，在本說明書及其權利要求中凡由化學名稱提及的反應物和組分，不論單數還是複數，都是指它們在與另一種由化學名稱或化學類型(例如，基礎燃料、溶劑等)提及的物質接觸以前的存在形式。不論在所得混合物或溶液或反應介質中發生什麼化學變化、轉變和/或反應，如果有的話，都沒有關係，因為這類變化、轉變和/或反應是把具體反應物和/或組分在按照本公開的條件下結合到一起的自然結果。因此反應物與組分確定為擬結合到一起進行一個所要求化學反應(例如形成有機金屬化合物)或形成一種所需組合物(例如，一種添加劑濃縮物或一種添加劑與燃料的共混物)的組分。也應認識到，可以將添加劑組分各自分別地和/或作為形成預成型添加劑組合物或次組合物中所用的組分加進或共混進基礎燃料或與基礎燃料共混。因此，即使文後權利要求中以現在時態提到的物質、組分和/或成分(「包含」，「是」等)，也是指它們即將與一種或多種其它物質、組分和/或成分按本公開共混或混合之前所存在的物質、組分或成分。因此，這些物質、組分或成分可能因這類共混或混合操作中的化學反應或轉變已失去了它原來特點的這一事實，對於精確理解和估計本公開及其權利要求是完全不重要的。
在本說明書全文中不少地方，已參考了許多美國專利和已發表的外國專利申請。所有這些引用的文件都特地全文包括於本公開中，猶如本文的整體。
本發明在其實踐中很容易作大的更改。因此無意用前面的闡述將本發明限於，且不應解釋為限於，上文所述的特定實例。相反，旨在包括隨後權利要求中提出的內容及其合法的等同體。
本專利權所有人無意公開出版任何公開的實施方案，並且在某種程度上，任何公開的修改或變更都不可能完全落在本權利要求範圍內，它們被認為是在等同原則下本發明的一部分。
權利要求
1.一種烴燃料產品，它包含a)烴燃料，和b)一種包含金屬化合物的水性添加劑。
2.權利要求1的燃料產品，其中所述燃料產品是一種乳液。
3.權利要求1的燃料產品，其中所述水性添加劑是一種乳液。
4.權利要求1的燃料產品，其中所述金屬化合物能溶於燃料產品中。
5.權利要求1的燃料產品，其中所述金屬化合物分散在燃料產品中。
6.權利要求1的燃料產品，其中所述金屬化合物能溶於水性添加劑中。
7.權利要求1的燃料產品，其中所述金屬化合物分散在水性添加劑中。
8.權利要求1的燃料產品，其中所述烴燃料選自汽油、瀝青、原油、殘餘燃料油、船用油、中間餾分油、柴油、生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油、煤、煤渣、甲醇、乙醇、甲烷、家用燃料油、木素纖維素、木片、木漿、鋸末、樹葉、灌木、剪草、紙、城市垃圾、工業垃圾和農業垃圾，以及它們的混合物。
9.權利要求1中所述的燃料產品，其中所述金屬化合物是一種無機金屬化合物。
10.權利要求1中所述的燃料產品，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
11.權利要求9中所述的燃料產品，其中所述無機金屬化合物選自下列一組氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氮化物、氫化物、碳酸鹽及它們的混合物。
12.權利要求1中所述的燃料產品，其中所述金屬化合物是一種有機金屬化合物。
13.權利要求6中所述的燃料產品，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
14.權利要求12中所述的燃料產品，其中所述有機金屬化合物選自下列一組醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸鹽、膦酸鹽、螯合物、酚鹽、冠醚、羧酸、醯胺及它們的混合物。
15.權利要求1中所述的燃料產品，其中所述水性添加劑包含約0.001-約10重量％金屬化合物。
16.權利要求1中所述的燃料產品，其中所述水性添加劑佔烴燃料產品的0.001-約10重量％。
17.權利要求1中所述的燃料產品，其中所述烴燃料產品是一種內燃機用液體燃料。
18.一種用於烴燃料產品的水性添加劑，其中所述添加劑包含一種水溶性金屬化合物。
19.權利要求18的水性添加劑，其中所述水性添加劑包含三羰基甲基環戊二烯基錳。
20.如權利要求18中所述的水性添加劑，其中所述金屬化合物是一種無機金屬化合物。
21.如權利要求18中所述的水性添加劑，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
22.如權利要求20中所述的水性添加劑，其中所述無機金屬化合物選自下列一組氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氮化物及它們的混合物。
23.如權利要求18中所述的水性添加劑，其中所述金屬化合物是一種有機金屬化合物。
24.如權利要求23中所述的水性添加劑，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
25.如權利要求23中所述的水性添加劑，其中所述有機金屬化合物選自下列一組醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸鹽、膦酸鹽、螯合物、酚鹽、冠醚、羧酸、醯胺及它們的混合物。
26.如權利要求18中所述的水性添加劑，其中該水性添加劑包含約0.001-約10重量％金屬化合物。
27.如權利要求18中所述的水性添加劑，其中該水性添加劑佔烴燃料產品的約0.001-約10重量％。
28.如權利要求18中所述的水性添加劑，其中所述烴燃料產品是一種用於燃燒室的液體燃料。
29.一種宜直接注射進烴燃燒廢氣流的水性添加劑，該添加劑包含一種水溶性金屬化合物。
30.權利要求1的水性添加劑，它還包含至少一種選自脲和氨的物質。
31.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中所述金屬化合物是一種無機金屬化合物。
32.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
33.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中所述無機金屬化合物選自下列一組氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氫化物、碳酸鹽、氮化物和它們的混合物。
34.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中所述金屬化合物是一種有機金屬化合物。
35.如權利要求34中所述的水性添加劑，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
36.如權利要求34中所述的水性添加劑，其中所述有機金屬化合物選自下列一組醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸鹽、膦酸鹽、螯合物、酚鹽、冠醚、羧酸、醯胺和它們的混合物。
37.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中該水性添加劑包含約0.001-約10重量％金屬化合物。
38.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中將該添加劑按烴源的約0.001-約10重量％的比率注入廢氣流。
39.如權利要求29中所述的水性添加劑，其中該添加劑還包含至少一種選自氨和脲的物質。
40.一種提高烴燃料燃燒系統中催化排放控制系統性能耐久性的方法，所述燃燒系統包含一個催化單元，該催化單元含一種過渡金屬、貴金屬、鹼金屬或鹼土金屬元素或它們的組合，所述燃燒系統產生至少一種燃燒副產物，所述方法包含向一個燃料燃燒系統供給一種烴燃料，該燃料包含一種含可溶性金屬化合物的水性添加劑，燃燒所述燃燒系統中的燃料，以產生至少一種副產物，使所述金屬化合物與至少一種燃燒副產物燃燒複合，供給有效量的所述金屬化合物使之與至少一種燃料燃燒副產物複合，由此減小所述燃料燃燒副產物對所述排放控制系統的影響。
41.權利要求40的方法，其中所述燃料包含一種火花-點火燃料。
42.權利要求40的方法，其中所述燃料包含一種壓縮-點火燃料。
43.權利要求40的方法，其中所述燃料包含一種燃料室燃料。
44.權利要求40的方法，其中所述金屬化合物是一種無機金屬化合物。
45.權利要求40的方法，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
46.權利要求44的方法，其中所述無機金屬化合物選自下列一組氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫化物、氮化物及它們的混合物。
47.權利要求40的方法，其中所述金屬化合物是一種有機金屬化合物。
48.權利要求47的方法，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
49.權利要求47的方法，其中所述有機金屬化合物選自下列一組醇、醛、酮、酯、酸酐、磺酸鹽、膦酸鹽、螯合物、酚鹽、冠醚、羧酸、醯胺及它們的混合物。
50.權利要求40的方法，其中所述水性添加劑包含約0.001-約10重量％金屬化合物。
51.權利要求40的方法，其中所述水性添加劑佔烴燃料的約0.001-約10重量％。
52.一種提高催化排放控制系統性能耐久性的方法，該控制系統用來後處理來自烴燃料燃燒系統的廢氣流，所述燃燒系統包含一個催化單元，該單元包含一種過渡金屬、貴金屬、鹼金屬或鹼土金屬元素或它們的組合，所述燃燒系統產生至少一種副產物，該方法包含向一個燃料燃燒系統供給一種烴燃料，燃燒所述系統中的燃料，以在廢氣流中產生至少一種燃燒副產物，在廢氣流中注射進一種包含金屬化合物的水性添加劑，使所述金屬化合物與至少一種燃燒副產物複合，供給有效量的所述金屬化合物，使之與至少一種燃料燃燒副產物複合，由此提高催化單元的性能耐久性。
53.權利要求52的方法，其中所述金屬化合物是一種無機金屬化合物。
54.權利要求52的方法，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
55.權利要求53的方法，其中所述無機金屬化合物選自下列一組氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氫化物、碳酸鹽、氮化物及它們的混合物。
56.權利要求52的方法，其中所述金屬化合物是一種有機金屬化合物。
57.權利要求56的方法，其中所述金屬選自下列一組鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鍶、鈦、鈰、鉻、鉬、錳、鐵、銣、鈷、銠、鎳、鈀、鉑、銅、銀及它們的混合物。
58.權利要求56的方法，其中所述有機金屬化合物選自下列一組醇、醛、酮、酯、酸酐、羧酸、磺酸鹽、膦酸鹽、螯合物、酚鹽、冠醚、醯胺和它們的混合物。
59.權利要求52的方法，其中所述水性添加劑包含約0.001-約10重量％金屬化合物。
60.權利要求52的方法，其中所述添加劑還包含至少一種選自氨和脲的物質。
61.一個用來後處理燃燒過程廢氣流的催化排放控制系統，它包含一個用來通過廢氣流的廢氣流通道，廢氣流含烴燃料燃燒產生的廢氣副產物，至少一種有催化活性的催化物質，所述催化物質位於廢氣流通道內並與廢氣流接觸，其中廢氣流含一種水溶性金屬化合物，它與至少一種廢氣副產物複合並減少副產物對催化物質的影響，以及其中所述燃料包含一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑。
62.權利要求61中所述的系統，其中至少一種副產物含硫。
63.權利要求61中所述的系統，其中至少一種副產物含磷。
64.權利要求61中所述的系統，其中至少一種副產物含一種選自下列一組的物質鉛化合物、鋅化合物和碳煙。
65.一個用來後處理燃燒過程廢氣流的催化排放控制系統，它包含一個用來通過廢氣流的廢氣流通道，廢氣流含烴燃料燃燒產生的廢氣副產物，至少一種有催化活性的催化物質，所述催化物質位於廢氣通道內並與廢氣流接觸，其中廢氣流內有一種注射進其中的水性添加劑，該添加劑包含一種水溶性金屬化合物，它與至少一種廢氣副產物複合並減少廢氣對催化物質的影響。
66.權利要求65中所述的系統，其中所述添加劑還包含至少一種選自氨、脲、它們的前體，或它們的混合物的物質。
67.權利要求65中所述的系統，其中至少一種副產物含硫。
68.權利要求65中所述的系統，其中至少一種副產物含磷。
69.權利要求65中所述的系統，其中至少一種副產物含一種選自下列一組的物質鉛化合物、鋅化合物和碳煙。
70.一種用來保護催化淨化器內催化劑的方法，該淨化器接收來自烴燃料燃燒產生的燃燒副產物，所述方法包含在燃燒之前或燃燒期間，在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，與不加所述水性添加劑時接收燃燒副產物的催化淨化器內的催化劑相比，催化劑因此而受到了保護。
71.一種用來減少一種或多種選自下列一組化合物的排放物的方法硫化合物、磷化合物和碳煙，這些化合物產生自燃燒室內烴燃料的燃燒，所述方法包含在燃燒之前或燃燒期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與至少一種選自硫、磷、鉛、鋅和碳煙的物質發生反應，以形成一種顆粒，後者被捕獲在一個顆粒阱內。
72.一種用來後處理由烴物質燃燒產生的燃燒產物的方法，所述方法包括在燃燒之前或期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與至少一種選自硫、磷、鉛、鋅和碳煙的物質發生反應，形成一種顆粒，後者被捕獲在一個顆粒阱內。
73.一種燃燒裝置，它包含一個燃燒室、一個燃燒副產物廢氣通道、一個催化淨化器、顆粒阱和一個用來引進水性添加劑的裝置。
74.一種用來減少燃燒室內一種或多種選自下列物質的量的方法硫化合物、磷化合物、鉛化合物、鋅化合物和碳煙，這些物質來自所述燃燒室內烴燃料燃燒產生的燃燒副產物，該方法包含在燃燒之前或燃燒期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與至少一種選自硫、磷、鉛、鋅和碳煙的物質發生反應，形成一種顆粒。
75.一種用來減少烴燃料燃燒室內的燃燒所產生的一種或多種硫化合物、磷化合物和/或碳煙燃燒副產物的量的方法，該方法在燃燒副產物接觸一個催化淨化器之前進行，並包含下列步驟在燃燒之前或燃燒期間，在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與至少一種選自硫化合物、磷化合物或碳煙的物質發生反應，形成一種顆粒。
76.一種包含選自下列物質的組合物水溶性金屬離子源、水溶性金屬化合物，它們的前體及它們的混合物、水在燃料中的乳液，且任選地還包含至少一個選自下列一組的組分過氧化二烴基、表面活性劑、分散劑、有機過氧酯、緩蝕劑、抗氧劑、防鏽劑、洗滌劑、潤滑劑、三羰基環戊二烯基錳化合物、潤滑改性劑、亞硝酸鈉、脲、硝酸銨、燃料穩定劑和疊氮化合物。
77.一種包含金屬化合物、水、燃料和脲的燃料添加劑。
78.一種包含金屬化合物、水、燃料和氨的燃料添加劑。
79.一種捕獲燃燒室內烴燃料燃燒所產生的燃燒副產物中磷的方法，該方法包含下列步驟在燃燒之前或燃燒期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與磷發生反應，形成一種反應產物，並從所述燃燒副產物中除去所述反應產物。
80.一種捕獲燃燒室內烴燃料燃燒所產生的燃燒副產物中硫的方法，該方法包含下列步驟在燃燒之前或燃燒期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與硫發生反應，形成一種反應產物，並從所述燃燒副產物中除去所述反應產物。
81.一種捕獲燃燒室內烴燃料燃燒所產生的燃燒副產物中碳煙的方法，該方法包含下列步驟在燃燒之前或燃燒期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與碳煙發生反應，形成一種反應產物，並從所述燃燒副產物中除去所述反應產物。
82.一種防止毒化催化淨化器內催化劑的方法，所述淨化器接受來自燃燒室內烴燃料燃燒產生的燃燒副產物，所述方法包含下列步驟在燃燒之前或燃燒期間在燃料中加入一種含水溶性金屬化合物的水性添加劑，從而使所述金屬化合物的金屬與至少一種選自硫、磷、鉛、鋅和碳煙的物質發生反應而防止催化劑受硫、磷、鉛、鋅或碳煙的毒化。
83.一種燃料組合物，它包含一種佔大部分的烴燃料組分和一種佔小部分的添加劑組分，後者包含權利要求18的添加劑。
84.權利要求1的燃料產品，它還包含至少一種選自下列一組的氧化物水、生物柴油、醇、酯、醚、酮、多元醇、甘醇二甲醚和它們的混合物。
全文摘要
使用一種含金屬化合物的水性添加劑來提高燃燒廢氣後處理系統的操作。該添加劑作為它與燃料的乳液的一部分引進燃燒室，或者，在乳液內或單獨作為水性流體引進廢氣或排放通道。該金屬化合物捕獲燃燒副產物，以保護和提高後處理系統的效率。
文檔編號F01N13/02GK1467267SQ03138689
公開日2004年1月14日 申請日期2003年6月9日 優先權日2002年6月7日
發明者J·W·羅斯, J W 羅斯, L·J·昆寧哈姆, 昆寧哈姆, G·H·金瑟, 金瑟 申請人:乙基公司