專利名稱：含有機(jī)金屬絡(luò)合物的低硫柴油機(jī)燃料的制作方法
本申請(qǐng)是1991年5月13日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)07/699，424的部分繼續(xù)申請(qǐng)。前一申請(qǐng)的公開內(nèi)容在這里全部引用作為參考。
本發(fā)明涉及低硫柴油機(jī)燃料，可用于裝有排氣裝置微粒捕集器的柴油機(jī)。這些燃料含有有效量的有機(jī)金屬絡(luò)合物，以降低收集在捕集器中的廢氣微粒的著火溫度。這些柴油的硫含量不多于約0.1%重量，最好是不多于0.05%重量。有機(jī)金屬絡(luò)合物溶解在或穩(wěn)定地分散在柴油燃料中，它們是得自(1)一種有機(jī)化合物，其中含有至少兩個(gè)與烴鏈相連結(jié)的官能團(tuán)，和(2)一種能與有機(jī)化合物(1)形成絡(luò)合物的金屬反應(yīng)物。這種金屬可以是能降低廢氣微粒著火溫度的任何金屬，可用的有Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、V、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、B、Pb、Sb或它們中的兩個(gè)或多個(gè)的混合物。
柴油機(jī)已被用作路面車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)槿剂系膬r(jià)格較低，而且每加侖油行駛的里數(shù)高。但是，由于它的工作特性，與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，柴油機(jī)排放出更多的碳黑粒子或很細(xì)的冷凝微?；蛘咚鼈兊奈⒘?。這些微?；蚶淠镉袝r(shí)稱為“柴油煙灰”，它的排放造成了令人討厭的污染。另外，已觀察到柴油煙灰中富含著稠合的多環(huán)烴，其中有些已被公認(rèn)為致癌物。因此，已設(shè)計(jì)出供柴油機(jī)用的能捕集碳黑及冷凝微粒的微粒捕集器或過濾器。
通常，微粒捕集器或過濾由一個(gè)由多孔陶瓷或金屬纖維制成的耐熱過濾元件和一個(gè)電子加熱器構(gòu)成，加熱器用來對(duì)過濾元件收集到的碳粒子加熱和點(diǎn)火。需要有加熱器，因?yàn)樵谡９ぷ鳁l件下的柴油機(jī)廢氣的溫度不足以將過濾器或捕集器中積累的煙灰燒光。一般來說，需要的溫度約為450-600℃，加熱器提供了廢氣溫度的必要的增加，以便使收集在捕集器中的粒子著火，將捕集器再生。不然的話，碳黑將積累起來，捕集劑最終會(huì)堵塞，由于形成廢氣的反壓而造成工作故障。上述的加熱捕集器沒有徹底解決這一問題，因?yàn)楫?dāng)車輛在正常狀態(tài)下行駛時(shí)廢氣的溫度比碳粒子的著火溫度低，而當(dāng)流出的廢氣的體積大時(shí)，電子加熱器產(chǎn)生的熱量被流出的廢氣帶走。另一種作法是，通過定期地增加在柴油機(jī)中燃燒的空氣/燃料混合物使廢氣溫度升高，從而提高捕集器的溫度。但是，這樣的高溫可能使再生過程失控，結(jié)果造成能損壞捕集器的局部高溫。
還曾經(jīng)建議用降低粒子的著火溫度從而使粒子在最低可能的溫度下開始燃燒的方法，控制粒子在捕集器內(nèi)的積累。降低著火溫度的一種方法涉及向廢氣粒子中加入燃燒改進(jìn)劑，而向廢氣粒子中加入燃燒改進(jìn)劑的最實(shí)際可行的方法是將燃燒改進(jìn)劑加到燃料中。已提出過用銅化合物作為包括柴油機(jī)燃料在內(nèi)的燃料的燃燒改進(jìn)劑。
美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)估計(jì)，公路用柴油機(jī)燃料的平均硫含量約為0.25%重量，并且要求在1993年10月1日前將這一含量降至不超過0.05%重量。EPA還要求這種柴油燃料的最低十六烷值為40(或滿足最大芳族化合物含量35%)。這一規(guī)定的目的是減少硫酸鹽粒子和碳質(zhì)及有機(jī)粒子排放量。參見聯(lián)邦年鑒(Federal Register)55卷162期(1990年8月21日)34120-34151頁(yè)。滿足這些排放要求的低硫柴油機(jī)燃料和技術(shù)在工業(yè)上尚未實(shí)現(xiàn)。滿足這些要求的一種方法是提供一種低硫柴油機(jī)燃料添加劑，它能在低硫柴油燃料的環(huán)境中有效地使用，以降低收集在柴油機(jī)粒子捕集器內(nèi)的煙灰的著火溫度。
美國(guó)專利3，346，493公開了含金屬絡(luò)合物的潤(rùn)滑組合物，該絡(luò)合物由烴取代的丁二酸(例如，聚異丁烯取代的丁二酸酐)化合物和亞烷基胺(例如，多亞烷基多胺)的反應(yīng)產(chǎn)物制得，用至少約0.1當(dāng)量的形成絡(luò)合物的金屬化合物與上述反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)，形成該絡(luò)合物。所述的金屬是原子序從24到30的那些金屬(即，Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn)。
美國(guó)專利4，673，412公開了含有金屬化合物和肟的燃料組合物(例如，柴油機(jī)燃料、餾出燃料、供熱油、殘余燃料油、船用燃料)。該文獻(xiàn)指出，含這種混合物的燃料在貯存期間穩(wěn)定，而且能減少內(nèi)燃機(jī)廢氣中形成的煙灰。一種優(yōu)選的金屬化合物是一種曼尼期堿的過渡金屬絡(luò)合物，該曼尼期堿是由(A)一種芳香酚、(B)一種醛或酮、和(C)一種含羥基和/或硫羥基的胺形成的。適宜的金屬已確定為Cu、Fe、Zn、Co、Ni和Mn。
美國(guó)專利4，816，038公開的燃料組合物(例如，柴油機(jī)燃料、餾出燃料、供熱油、殘余燃料油、船用燃料)含有帶羥基和/或硫羥基的芳族曼尼期堿的過渡金屬絡(luò)合物與席夫堿的反應(yīng)產(chǎn)物。該資料指出，含這種組合物的燃料在貯存時(shí)穩(wěn)定，而且能有效地減少在內(nèi)燃機(jī)廢氣中形成的煙灰。該曼尼期堿是由(A)含羥基和/或硫羥基的芳族化合物，(B)醛或酮，和(C)含羥基和/或硫羥基的胺形成的。適宜的金屬已確定為Cu、Fe、Zn和Mn。
1992年12月2日 申請(qǐng)日期1992年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月13日
發(fā)明者D·T·戴利, P·E·亞當(dāng)斯, N·Z·黃, S·T·杰利, F·W·科克, C·J·科爾普, S·H·斯托爾特, R·H·沃爾士, R·A·丹尼斯, D·M·迪什宏 申請(qǐng)人:魯布里佐爾公司