安全燃烧添加剂及其配制方法技术

本发明专利技术涉及用于电站炉和工业炉的安全的、含金属的燃烧添加剂及其配制方法。添加剂包括含金属的催化剂、用于与催化剂配合的配体和用于承载催化剂／配体配合物的溶剂。添加剂在１００°Ｆ的蒸气压低于约２００×１０↑［－５］托。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电站炉(utility furnace)和工业炉的含金属的燃烧添加剂。特别地，从健康评定角度讲所述添加剂及其配制方法是相对安全的，因此实现了更加用户友好的工作条件。
技术介绍
由于颗粒物、NOx和SOx污染物的排放，烧油和烧煤的电站锅炉和炉子遭受着环境问题的困扰。因为通过添加剂处理发电厂使用的燃料来控制环境排放变得越来越重要，所以厂内添加剂的安全储存和使用问题也越来越引人关注。因此，电厂操作人员不再只关心添加剂的功效能否如预期实现，还要注意现场这些化学品的存储和使用安全。所以，配制这些添加剂时需要着重考虑这一点。这些添加剂不得不在现场存储合理的量，以完成预期任务而不中断燃料的处理。这是因为其最好效果通常依赖于燃料的连续处理，以在辐射区(炉)和对流区(炉的下游)的表面上维持添加剂燃烧副产物的新鲜活性层。尽管这些添加剂在燃烧燃料蒸气和颗粒时大多以气相工作，但在看到预期效果的标志前常常可以观察到诱导期；这表明，表面负载的多相化学也起到了主要作用。因为表面活性层将很快被来自未处理的燃料的沉积物覆盖，所以添加剂处理中断将导致表面负载的活性停止。为了避免出现此问题，添加剂供应者需要现场储存大量的添加剂，并且这些量可以是油罐拖车的容积(2500加仑和更多)。厂区添加剂储存位置通常是位于地面以上的、由添加剂供应者构建的半永久性和永久性结构，根据选定的燃料处理位置附近的空间来确定确切的位置。化学品的HMIS危害标记将危害等级定为0到4之间，按照安全性下降的顺序。HMIS标记为1或更低的化学品通常认为是安全的，因为通过呼吸暴露是没有危险的。任何HMIS标记高于1的物质通过皮肤接触、摄入和吸入可被认为有潜在危害，并有存储和使用安全风险，需要这些直接环境中的人员专门预防。
技术实现思路
-->因此，本专利技术的目的是提供用于电站炉和工业炉的安全的燃烧添加剂及安全燃烧添加剂的配制方法，以解决上述关注和需求问题。本专利技术不但符合HMIS标准要求，而且由于认识到在可能操作比如燃料添加剂的化学品的现实环境中通过呼吸吸入可能是重大的健康危害，所以也有了进一步深入。在一个例子中，电站炉和工业炉使用的燃烧添加剂包含含金属的催化剂。添加剂进一步包含与该催化剂配合的配体，以及用于承载催化剂/配体配合物的溶剂。添加剂在100的蒸气压低于约200×10-5托。催化剂可以包含多种金属。催化剂可以含锰。催化剂可以包含选自锰、钙、镁、钾、锌和铝的多种金属。配体可以选自化石燃料衍生的羧酸盐/酯(carboxylate)、天然产物衍生的羧酸盐/酯、基因工程天然产物衍生的羧酸盐/酯、合成羧酸盐/酯及其混和物。添加剂的HMIS健康等级可以为1或0。添加剂在100的蒸气压可以低于约70×10-5托。在另一替换性例子中，本专利技术包括用于电站和工业炉的燃烧添加剂的配制方法。该方法包括选择用于电站和工业炉的含金属催化剂，使该含金属催化剂与配体配合，然后添加溶剂以承载催化剂/配体的配合物。添加剂在100的蒸气压低于约200×10-5托。催化剂可以包含多种金属。催化剂可以包含锰。催化剂可以包含选自锰、钙、镁、钾、锌和铝的多种金属。配体可以选自化石燃料衍生的羧酸盐/酯、天然产物衍生的羧酸盐/酯、基因工程天然产物衍生的羧酸盐/酯、合成羧酸盐/酯及其混和物。添加剂的HMIS健康等级可以为1或0。添加剂在100的蒸气压可以低于约70×10-5托。具体实施方式如下方式可导致健康危害：吸入、眼睛接触、皮肤接触、以及摄入燃料和/或燃料添加剂。眼睛接触、皮肤接触和吸入引起的健康危害可以通过在容器上加警告标记以带手套和避免化学物质接近眼睛或者嘴来防止。然而，“吸入”危害更成问题，这是因为在人读标签时他们可能已经暴露到该危害中了。要吸入物质，该物质必须处于蒸气状态或雾状。因此，添加剂转变到该物理状态的能力必须最小化。对于添加剂操作人员的被动吸入而言，在环境存储和操作条件下组分蒸气压为零的添加剂制剂可以合理假设是无危害的。因此，设计添加剂使这种健康危害最小化规定：第一，添加剂包内制剂中所有组分的蒸气压必须降到最小。第二，添加剂浓缩物必须处于使每种组分的HMIS健康危害等级降低到“1”或更低的稀释水平。-->本专利技术力争使得通过蒸气媒介(vapor vector)在添加剂制剂中的健康暴露最小化。燃料添加剂中的大部分活性组分或是高分子量化合物，或是无机物，或是有机金属化合物，所有这些物质都呈现出低的蒸气压以至于通过吸入的暴露最小化。然而，流化性液体基质(fluidizing liquid matrix)可能含蒸气压相对较高的有机物。这些低蒸气压有机物有助于添加剂活性成分的挥发。本专利技术通过提供方法确保添加剂流化性基质自身具有低蒸气压，从而解决上述问题。因为通过呼吸摄入的潜在危险，所以挥发性是影响金属添加剂HMIS危害等级的关键特征。本专利技术认识到这些有机金属化合物的挥发性很大程度上依赖于稳定金属的配体。因此，使这些有机金属化合物挥发性最小化的最重要的第一步是选择自身不挥发的并且HMIS健康危害等级为1或更低的配体。所述配体包括羧酸，如环烷酸、水杨酸、酚酸、松浆油衍生脂肪酸如CENTURY 1164(Arizona Chemical Co.)、其它的植物和动物衍生的脂肪酸及其混和物。为了改善低温性能，带烷基支链和不饱和键的羧酸的混和物是优选的，因为随着温度降低，潜在的晶格有序排列被打乱。因为在层流火焰加速中的作用，配体骨架中的不饱和键是高度优选的。其它的配体可以从适当的有机磺酸酯/盐(organosulfonate)和有机膦酸酯/盐(organophosphonate)中选择。本专利技术也认识到，如果完成添加剂制剂需要溶剂，那么这些溶剂也可具有1或更低的HMIS健康危害等级标记。本文使用的术语“溶剂”通常包括载体和流化剂以及用于承载本文描述的催化剂/配体的其它化合物。这些溶剂可以在在100℃为4cSt的低芳香度的I类和II类基料中找到。合适的溶剂的实例是：1)出自Motiva的在100℃为大约4.0cSt的GP II 100SN，98 VI，和b)出自ExxonMobil的100℃为4.5cSt的GP I 150SN，88 VI。其它具有相似性能且HMIS危害标记为1和更低的溶剂也可以使用。根据本配方可以衍生出来以在电厂中用作燃烧催化剂的单种金属是Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu(只用于煤)、Sr、Y、Ru、Rh、Pd、La、Re、Os、Ir、Pt和Ce。各种羧酸盐可以由适当的金属原材料(氧化物、氢氧化物等)与羧酸以及上述溶剂制备。为了拓宽功能范围，可能需要多金属物质(multimetallics)。在这种情况下，可能需要第一助催化剂。例如，如果需要另外的渣改性(slag modification)，可以根据上述配方制备羧酸镁助催化剂，并与上述的单金属燃烧催化剂混合。催-->化剂/助催化剂的比值范围可以为1/0.5到1/6。如果添加剂制剂将用于含钒的燃料油中，那么Mg助催化剂的量应该是和燃料中钒的浓度大约成化学计量的。当燃烧催化剂是Mn基的，那么最终制剂应该是经设计以提供约10到50ppm的Mn金属或约20到30ppm的Mn金属的浓缩物。因为Mn、本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在电站炉和／或工业炉中使用的燃烧添加剂，该添加剂包括：　　　　含金属的催化剂；　　　　与所述催化剂配合的配体；和　　　　承载所述催化剂／配体配合物的溶剂，　　　　其中，所述添加剂在１００°Ｆ的蒸气压低于约２００×１０↑［－５］托。

【技术特征摘要】
US 2007-1-16 11/6234021.用于在电站炉和/或工业炉中使用的燃烧添加剂，该添加剂包括：含金属的催化剂；与所述催化剂配合的配体；和承载所述催化剂/配体配合物的溶剂，其中，所述添加剂在100的蒸气压低于约200×10-5托。2.权利要求1所述的燃烧添加剂，其中所述催化剂包含多种金属。3.权利要求1所述的燃烧添加剂，其中所述催化剂包含锰。4.权利要求2所述的燃烧添加剂，其中所述催化剂包含多种选自锰、钙、镁、钾、锌、铜和铝的金属。5.权利要求1所述的燃烧添加剂，其中所述催化剂包含选自锰、钙、镁、钾、锌、铜和铝的金属。6.权利要求1所述的燃烧添加剂，其中所述配体选自化石燃料衍生的羧酸盐/酯、天然产物衍生的羧酸盐/酯、合成羧酸盐/酯及其混和物。7.权利要求1所述的燃烧添加剂，其中所述添加剂的HMIS健康等级为1或0。8.权利要求6所述的燃烧添加剂，其中所述添加剂的HMIS健康等级为1或0。9.权利要求1所述的燃烧添加剂，其中所述添加剂在100的蒸气压低于约70×10-5托。10.在电站炉和/或工业炉中使用的燃烧添加剂的配制方法，该方法包括：选择在电站炉和/或工业炉中使用的含金属催化剂，将所述含金属催化剂与配体配合，和添加溶剂以承载所述催化剂/配体配合物，其中，所述添加剂在100的蒸气压低于约2...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA阿拉迪，SA法克托尔，GH金瑟，JW罗斯，
申请(专利权)人：雅富顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]