适合将柴油废气颗粒捕集器再生的含铁聚合物制造技术

本发明专利技术提供了一种用作促进捕集器再生的燃料添加剂的含铁聚合物。该聚合物表现出有益的物理性能平衡，通过涉及加入碱，随后配位支链多元羧酸盐配体的聚合方法用铁盐制备。该聚合物可以以高度浓缩形式储存，且表现出特别适合用于机载定量给料系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明适合将柴油废气颗粒捕集器再生的含铁聚合物 本专利技术涉及用于燃料尤其是柴油燃料的含铁添加剂，以及它们的制备方法。这些添加剂促进含碳材料的燃烧，尤其是在柴油废气颗粒捕集器的再生中促进含碳材料的燃烧，并且表现出在燃料中尤其是柴油机机载定量给料设备中的良好适用性。 不管是矿物(例如石油)还是生物(例如动物和/或植物)来源的含碳燃料，都是普遍存在的能量来源。尤其是世界上许多地方依赖于液体含碳燃料为车辆提供动力，以及用于民用和工业发电及供热。有效释放包含在这些燃料中的能量取决于其有效燃烧。甚至在现代化设计的燃烧设备中，化学燃烧方法通常不能进行至完全燃烧，这样的结果是一部分含碳材料不是以二氧化碳而是以一种或多种更少氧化的物质排放出来。尤其是包含固体富碳物质的颗粒排放物是一种公知的不完全燃烧的副产物。即使这些排放物的少量释放也处于日益严格的环境审查下。 已经使用或者已经提议使用多种金属作为燃料添加剂促进来自燃料的含碳材料燃烧。铁是一种这样的金属。此方式的燃烧改进可以减少排放物，尤其是颗粒或烟排放物，但也可用于使设备以较低过量空气水平操作，这样降低了通过逸出的气体造成的热量损失并且改进了系统效率。 柴油机已经证明是一种为许多设备包括例如公路车辆、火车以及船舶等运输形式提供动力的普遍选择。对发动机效率不断增加的重视已经导致了逐渐严格的柴油动力运输装置尤其是公路车辆的排放物标准。如今工程师通常必须有效地利用一系列排放物控制策略以满足现代立法和社会排放要求。 一种控制柴油机颗粒排放物的既定策略是在发动机的废气系统中使用颗粒捕集器(也已知为颗粒过滤器)。捕集器通常包括过滤器元件，通常对其孔径进行选择以允许废气流过但捕集组成柴油排放物的‘颗粒’元素的小颗粒的不完全燃烧材料。以此方式，通过捕集主要比例的仍然由该柴油机产生的少量颗粒的废气过滤方法增加了现代柴油机的天然效率。离开废气系统的气体(‘尾管排放物’)因此基本上不含颗粒，这可以使工程师实现非常低的颗粒排放目标。 颗粒捕集器及时过滤掉颗粒质的动作导致过滤器元件阻塞。如果放任不管，则通过过滤器的气流阻碍到一定程度就会在废气系统中建立显著背压，这影响了发动机的操作。此外抑制了其它颗粒的有效过滤。因为这些原因，过滤器元件必须因此清除掉收集的颗粒以保持有效的功能。该清除方法在所属
通常已知为“再生”。 过滤器的再生本身通过燃烧方法有效地实现。已经开发了几种备选方法。 所谓的‘有源’系统依赖于定期应用外部能量(如热量)将收集的颗粒的温度升高到其在捕集器中发生自燃的温度。柴油机以贫空气燃料化学计量运行，且废气包含显著量的可用于在原位燃烧烧余颗粒的氧气(从空气装料时留下)。在这些系统中，捕集器因此周期性地是第二燃烧室，其中颗粒在离开尾管之前进一步燃烧为气体产物。 相反，‘无源’系统不依赖于外部能量，反而促进收集的颗粒以其它方式在原位燃烧。在这些系统中，已经接受使用催化燃料添加剂作为一种促进颗粒捕集器再生的实践方法。具有促进颗粒在较低气体温度下着火的催化性能的基于金属的添加剂已经在商业上用于该目的。颗粒自燃通常仅在大约600摄氏度的温度下发生。通常只有发动机的长时间高速、高负荷运转过程中的废气才能达到(独立地)如此温度。催化添加剂的存在显著降低了自燃温度，这促进了在更大范围的典型废气温度内的着火。结果是，再生在更广泛的发动机工作包线下进行，无需外部能量来源。根据促进着火程度，捕集的颗粒的着火和烧掉可以以循环(‘随机’)方式或连续地发生。 许多金属已经使用或建议使用在捕集器再生添加剂中。在这些金属中，已经证明铁特别适合。一方面，铁有效地促进了再生以允许长期的捕集器操作。另一方面，铁是环境友好的。在燃烧过程中，含铁化合物中的铁转化为铁氧化物，其包含在燃烧室中不完全燃烧形成的颗粒中。如果这些颗粒因此捕集在过滤器元件上，则铁理想地原位处于待着火的含碳材料中，这样能产生促进着火的作用。得到的尾管排放物最终将一种天然存在的物质氧化铁释放到大气中。 然而，实际使用含铁添加剂已经产生问题，这限制了将铁用作燃料添加剂。 首先，将铁化合物引入柴油燃料已经在柴油机燃料喷射器上形成了沉积物。柴油机喷射器早已被认定为易受含碳沉积物影响，认为这是从柴油燃料的天然组分的氧化产物形成的。然而，已经观察到使用含铁添加剂产生了其它沉积问题。该沉积物的形成机制尚不完全清楚，但涉及在精心设计的注射器部件表面上形成沉积物。结果是，注射后的燃料喷射模式被不利地改变，这导致不完全的燃烧，以及最终较差的排放性能和柴油机的功率损耗。此外，更先进的柴油机通常需要更精心设计的喷射器以建立更好的耐受性，因此也必须达到更加严格的排放标准。 为了更好地利用铁的有益的燃烧改进剂和捕集器再生性能，需要一种表现出较低的燃料喷射器结垢倾向的含铁添加剂。 第二，含铁添加剂必须在燃料中充分可溶或者可分散以真正地进入燃烧室。燃料分布网络通常是复杂的，并且涉及在中间储存仓库和燃料服务站的储存。燃料在这种环境中可能保存几天甚至几个星期。同样，对于机载车辆或其它运输设备，添加剂必须保持均匀地分布在油箱中的燃料中。通过沉淀或沉降从批量燃料中损失的添加剂将无法对再生产生影响，并且也可能导致燃料系统中过滤器堵塞。 此处将添加剂在燃料中随着时间推移保持良好分布的倾向称为其“稳定性”。为了更好地利用铁作为添加剂的有利性能，需要在燃料中，尤其是在分配网络和油箱中的典型储存条件下表现出更好稳定性的含铁添加剂。 尤其是需要在存在其它已知导致再生添加剂从燃料中沉淀或沉降出来的其它燃料组分的情况下表现出更高稳定性的含铁添加剂。现代柴油燃料中使用的某些润滑添加剂已知促进已知再生添加剂(基于包含铁在内的各种金属)从燃料中沉淀或沉降出来。 虽然捕集器再生添加剂偶尔添加到分配网络中的批量燃料中，但它们逐渐地应用在‘机载’添加剂定量给料系统中。这些系统包括将添加剂从一个单独的罐提供至交通工具(或其它设备)中机载的燃料系统，这避免了将添加剂添加到更上游燃料中的需要。这样，特定的柴油机和捕集器组合可以优化与单一的既定添加剂一起使用。因此，例如目前生产中的一些柴油机车辆配有机载定量给料设备，从而通过合适的方式将以浓缩物形式保持在机载的离散式储存罐中的添加剂定量给料至车辆的机载燃料中。车辆管理系统控制剂量水平并且监测系统运转。该添加剂罐包含充足的添加剂以允许长期运转，并可根据需要补充。 该机载定量给料系统同样需要在批量燃料中稳定的添加剂。 然而，除此之外，机载储存要求添加剂浓缩物具有足够低的粘度以与机载定量给料设备相容，并且要求添加剂的浓度保持为足以允许在相对小体积的浓缩物上长期操作。现代车辆(或其它运输设备)机载空间很受重视，并且机载添加剂罐和定量给料设备都必须小。此外，复杂性增加了成本，并且必须保持在最低限度。必须避免较高压力装置(有效定量给料更粘性液体所必须的)。 这些期望的物理性能对添加剂浓缩物产生了矛盾的要求，并且已证明难以在实践中满足。为了获得更高的稳定性，通常通过将铁与长链有机种类结合来稳定铁。这样做增加了整个分子或配合物的分子量，导致更高浓缩物粘度和成比例地较低的铁含量。降低该粘度至可控水平也需要更大程度稀释，从而导致需要更大添加剂罐的较低铁浓度水平。 为了充分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备适合在燃料中用作添加剂的含铁聚合物的方法，其包括如下步骤：　ｉ）获得或者制备一种或多种铁（ＩＩＩ）盐水溶液；　ｉｉ）向其中逐步加入弱碱，同时在加入碱的过程中连续地搅拌反应介质；　ｉｉｉ）其中步骤ｉｉ）过程中所加碱的总量使得铁与 所加碱总量的摩尔比为１∶２．５－１∶３．５，并且得到湿沉淀物；　ｉｖ）使步骤ｉｉｉ）的湿沉淀物在回流下在有机溶剂中与叔含氮碱和一种或多种多元羧酸和／或其衍生物反应，除去反应过程中产生的水；　ｖ）其中步骤ｉｖ）中使用的至少一种多元羧酸和／ 或衍生物包含具有至少１４个碳原子的支链烃基取代基，并且其中步骤ｉｖ）中使用的所有多元羧酸和／或其衍生物的总量使得反应混合物的铁与总羧基（包括任何其衍生物）的摩尔比为１∶１－３∶１；和　ｖｉ）取出所得的固体聚合物材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C莫顿，RM汤普森，
申请(专利权)人：英菲诺姆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]