一种提高柴油燃料燃烧后处理系统工作效率的方法技术方案

一种在柴油燃料燃烧系统中提高排放后处理系统效率的方法，包括：　　　　给柴油燃料燃烧系统提供一种包含含有锰化合物的添加剂的柴油燃料，该燃烧系统安装有催化柴油机颗粒过滤器；在燃烧系统中燃烧该燃料产生至少一种含有锰化合物的副产物，以与至少一种燃烧副产物复合的有效量提供该锰化合物，从而，排放后处理系统的工作效率得到提高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种提高柴油燃料燃烧后处理系统工作效率的方法
本专利技术涉及使用一种燃料添加剂来保护和提高燃烧排放后处理系统的工作效率。该添加剂含有一种或多种锰化合物。该添加剂可以作为燃料的一部分引入燃烧室，也可以单独或与燃料一起注入燃烧排气中。该添加剂提高后处理系统的工作效率，该后处理系统包括与催化和连续再生技术的柴油机微粒过滤器相结合的那些。
技术介绍
众所周知，在汽车工业或任何燃烧碳氢化合物燃料的工厂，人们采用多种方式来降低尾管(或烟囱)的排放。例如，为降低来自火花点燃式发动机的排放，最常用的方法是仔细控制空油比和着火时间。延迟最佳效率对应的点火时间会减少HC或NOx的排放，但过渡延长点火时间会增加CO和HC的排量。增加发动机转速会降低HC排放，但NOx排放会随负载的增加而升高。提高冷却剂的温度有助于减少HC的排放，但这会增加NOx的排放。此外，对燃烧排出气流进行后处理也可以降低排放。排出物中含有多种化学物质和化合物，其中一些可以通过催化剂转变成其它化合物或物质。例如，众所周知的是提供三效催化剂和贫NOx捕集器。另外，也存在其它的催化或非催化方法。热废气反应器是一种非催化装置，依靠均相大量气体反应来氧化CO和HC。但在热反应器中NOx几乎不发生变化。反应可通过提高排气温度(如降低压缩比或延迟时间)或增加排气可燃物(富混合物)来加强。为达到最高效率，一般要求温度为1500°F(800℃)或更高。通常，在富气下运转的发动机产生1％的CO，空气喷射注入废气中。由于所需的设置会显著降低燃料效率，一般很少使用热废气反应器。催化系统能够减少NOx，并且可以氧化CO和HC，但是，处理NOx需要还原环境，这需要比化学方法更小的空油比。可以使用两段转换器，空气在第二段注入用来氧化CO和HC。该方法尽管有效，但会导致更低的燃料燃烧效-->率。对单级装置，三效尾气净化催化剂(TWC)被广泛使用，但需要及其精确的燃料控制。对这三种污染物，仅当接近化学计量比率时，才能得到较高效率，偏移化学计量的任何一边都会增加NOx、CO和HC的排放。这类TWC体系可以使用氧化锆或氧化钛尾气氧传感器或其它类型的尾气传感器，以及一个反馈电子系统来维持所需要的接近化学计量的空油比。可用小球或蜂窝状物(例如单片)作催化剂载体。合适的还原材料为钌和铑，而氧化材料为铈、铂和钯。为控制排放，给柴油机系统提出了一系列的挑战性问题。降低颗粒和HC排放的策略包括：优化燃料喷射或空气运动，在变动负载下有效的燃料雾化，控制燃料喷射的时间，在燃烧室使寄生损失最小化，为直接喷射而设计的低囊体积或阀盖孔喷嘴，减少润滑油的分布，以及快速发动机预热。对后处理方式而言，柴油发动机一般在贫气下燃烧，尾气中通常含有过剩的氧。因此，常规的三效尾气净化催化剂不可能还原NOx。从柴油机尾气中除去NOx，或者通过选择性的催化还原，使用如由沸石催化剂组成的贫NOx催化剂，或使用诸如铱等金属，或将NO催化热分解为N2和O2。已基于陶瓷或金属过滤器研制出了柴油微粒捕集器，如催化柴油机微粒过滤器(C-DPFs)和连续再生技术的柴油机微粒过滤器(CRT-DPFs)。热或催化再生可以烧尽沉积物质。目前正在审查中的新颗粒排放标准可能要求安装这类捕集器。燃料油的组成如硫和芳烃含量，以及润滑油的燃烧会增加颗粒的排放。已针对柴油研发出了可有效氧化微粒中有机物的催化剂。可以使用贫燃汽油发动机来提高燃料燃烧效率，如直接喷射式汽油发动机，但使用常规的三效尾气净化催化剂不能有效地从氧化态尾气中除去NOx，因为高水平的氧抑制了所需要的还原反应。不使用NOx吸附器或贫NOx捕集器(LNT)，开发燃料燃烧效率优良的贫燃汽油发动机是不可能的。LNT的作用是从废气中保留NOx，在以后的某一时间再将其还原。必须能够定期除去LNT中的NOx，再生LNT。可通过在富空油比下操作发动机来实现清洗捕集器的目的。操作条件的改变会对燃料燃烧效率和驱动性能产生不利影响。也可将这些LNT安装到柴油发动机上，在贫空油比下工作。与贫燃汽油发动机相同，这两类发动机的废气都是氧化性的，不利于进行脱除NOx的还原反应。本专利技术的一-->个目的是提高LNT的存储效率和耐久性，以及延长再生前LNT的使用寿命。众所周知，NOx吸附器极易受硫(参见，M.Guyon等发表的“硫对NOx捕集器催化剂活性的影响-再生条件的研究”，美国汽车工程师学会论文第982607号(1998)，以及P.Eastwood编著的“关于排气后处理的一些关键性问题论述”，出版社：Research Studies Press Ltd.(2000)，215～218)和一些来自燃料燃烧以及润滑油正常消耗产生的其它产物的影响而失去活性。本专利技术的一个目的是提供燃料和润滑油组合物，减少硫和其它排出副产物对排出系统包括NOx吸附器和LNTs的不利影响。性能燃料(Performance fuels)是发动机所需要的，有多种用途：控制燃烧室和进气阀的沉积，清理燃料喷射器和化油器，防止磨损和氧化，提高润滑和排放性能，以及保证储存安定性和低温流动性。燃料清洁剂、分散剂、阻蚀剂、稳定剂、抗氧剂和性能添加剂可以提高燃料的性能。锰有机金属化合物如甲基环戊二烯基三羰基锰(MMT)，美国维吉尼亚Richmond乙基公司出品，可用作汽油抗爆剂和降低排放剂(参见美国专利2,818,417)。这些锰化合物已经被用来降低燃料进气系统(US5,551,957、US5,679,116)、火花塞(US4,674,447)和排气系统(US4,175,927、US4,266,946、US4,317,657、US4,390,345)中沉积物的形成。铁有机金属化合物如二茂铁是众知的辛烷值提高剂(US4139349)。金属有机化合物尤其是Ce、Pt、Mn或Fe的化合物已经被添加到燃料中用来提高颗粒捕集器的再生能力，或直接降低来自柴油或压燃发动机或其它燃烧系统的颗粒排放。这些添加剂通过金属微粒发挥作用，这些微粒是在燃烧或排放或颗粒捕集过程中在颗粒物质上分解产生的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述系统和方法的局限性和缺点，并通过添加一种组合物的方法来保护和提高燃烧排放后处理系统的工作效率。在一个具体实施例中，在柴油燃料燃烧系统中提高排放后处理系统工作效率的一种方法是给柴油燃料燃烧系统提供一种包含含有锰化合物的添加剂的柴油燃料。该燃烧系统安装有催化或连续再生技术的柴油机微粒过滤器。该燃料在燃烧室中燃烧产生至少一种含有锰化合物的副产物。锰以有效量与至少一种燃烧副产物复合。这种锰化合物或锰离子可以是一种无机金属化合物或有机金-->属化合物。无机金属化合物可以从由氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢化物、氢氧化物、氮化物中的一种或它们的混合物构成的组中选择。有机金属化合物是从包括醇、醛、酮、酯、酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、羧酸、胺、乙酰基丙酮酸盐中的一种或它们的混合物的组中选择。一种优选的有机金属化合物是甲基环戊二烯基三羰基锰。在另一个具体实施例中，在柴油燃料燃烧系统中提高排放后处理系统效率的一种方法是给柴油燃料燃烧系统供一种柴油燃料。燃烧系统可安装有催化或连续再生技术的柴油机微粒过滤器。该燃料在燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在柴油燃料燃烧系统中提高排放后处理系统效率的方法，包括：给柴油燃料燃烧系统提供一种包含含有锰化合物的添加剂的柴油燃料，该燃烧系统安装有催化柴油机颗粒过滤器；在燃烧系统中燃烧该燃料产生至少一种含有锰化合物的副产物，以与至少一种燃烧副产物复合的有效量提供该锰化合物，从而，排放后处理系统的工作效率得到提高。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：柴油燃料从包括生物柴油、生物柴油衍生燃料和合成柴油燃料的组中选择。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：柴油燃料的硫含量低于30ppm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：锰化合物为一种无机锰化合物。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：无机锰化合物从包括有氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氮化物、氢化物、氢氧化物、碳酸盐和它们的混合物的组中选择。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：锰化合物为一种有机金属化合物。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：有机金属化合物从包括有醇、醛、酮、酯、酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、羧酸、胺、乙酰基丙酮酸盐和它们的混合物的组中选择。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：锰化合物在燃料中的浓度为约1～约30mgMn/L。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：有机金属化合物包括甲基环戊二烯基三羰基锰。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：锰化合物从包括有环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰、及其同类物，以及两种或多种这类化合物的混合物的组中选择。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：燃烧副产物从包括有颗粒、烟炱、未燃的烟炱、未燃的烃、部分燃烧的烃、燃烧的烃、氮的氧化物的组中选择。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：燃烧系统还包括一贫NOx储存装置。13.一种在柴油燃料燃烧系统中提高排放后处理系统工作效率的方法，包括：给柴油燃料燃烧系统提供一种包含含有锰化合物的添加剂的柴油燃料，该燃烧系统安装有连续再生技术的柴油机颗粒过滤器；在燃烧系统燃烧该燃料产生至少一种含有锰化合物的副产物，以与至少一种燃烧副产物复合的有效量提供该锰化合物，从而，排放后处理系统的工作效率得到提高。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：柴油燃料从包括有生物柴油、生物柴油衍生燃料和合成柴油燃料的组中选择。15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：柴油燃料的硫含量低于30ppm。16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：锰化合物为一种无机锰化合物。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：无机锰化合物从包括有氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氮化物、氢化物、氢氧化物、碳酸盐和它们的混合物的组中选择。18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：锰化合物为一种有机金属化合物。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：有机金属化合物从包括有醇、醛、酮、酯、酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、羧酸、胺、乙酰基丙酮酸盐和它们的混合物的组中选择。20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：锰化合物在燃料中的浓度为约1～约30mgMn/L。21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：有机金属化合物包括甲基环戊二烯基三羰基锰。22.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：锰化合物从包括有环戊二烯基三羰基锰、甲基环戊二烯基三羰基锰、二甲基环戊二烯基三羰基锰、三甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、辛基环戊二烯基三羰基锰、十二烷基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰、及其同类物，以及两种或多种这类化合物的混合物的组中选择。23.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：燃烧副产物从包括有颗粒、烟炱、未燃的烟炱、未燃的烃、部分燃烧的烃、燃烧的烃、氮的氧化物的组中选择。24.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：燃烧系统还包括一贫NOx储存装置。25.一种在柴油燃料燃烧系统中提高排放后处理系统工作效率的方法，包括：给柴油燃料燃烧系统提供一种柴油燃料，该燃烧系统安装有催化柴油机颗粒过滤器；在燃烧系统燃烧该燃料产生至少一种燃烧副产物，其存在于排气流中；向排气流中注入一种含锰化合物的添加剂；该锰化合物与至少一种燃烧副产物复合；以与至少一种燃烧副产物复合的有效量提供该锰化合物，从而，排放后处理系统的工作效率得到提高。26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：柴油燃料从包括有生物柴油、生物柴油衍生燃料、合成柴油燃料的组中选择。27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：柴油燃料的硫含量低于30ppm。28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：锰化合物为一种无机锰化合物。29.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：无机锰化合物从包括有氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、氧化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氮化物、氢化物、氢氧化物、碳酸盐和它们的混合物的组中选择。30.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：锰化合物为一种有机金属化合物。31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：有机金属化合物从包括有醇、醛、酮、酯、酐、磺酸盐、膦酸盐、螯合物、酚盐、冠醚、羧酸、胺、乙酰基丙酮酸盐和它们的混合物的组中选择。32.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：锰化合物在燃料中的浓度为约1～约30mgMn/L。33.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·H·金瑟，J·W·罗斯，D·M·胡曼，S·D·斯瓦布，
申请(专利权)人：乙基公司，
类型：发明
国别省市：