способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива (варианты), топливная композиция, топливная дисперсия и снижение количества выбросов с ее помощью

Формула изобретения

1. Способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива, включающий использование дисперсии, получаемой посредством физических процессов дробления или растирания, включающей, по меньшей мере, одну органическую среду, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и смесь, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, которые равномерно диспергируют в указанной органической среде и в которых каждый металл имеет среднюю степень окисления +2 или выше, при следующих массовых соотношениях, мас.%:

по меньшей мере два металлосодержащих основания	40-65
по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество	5-25
по меньшей мере одна органическая среда	остальное,

добавление дисперсии в топливо и сжигание дисперсии, причем первое из по меньшей мере двух металлосодержащих оснований представлено в количестве по меньшей мере 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей железо, магний, кальций и их смеси,

второе металлосодержащее основание представлено в количестве по большей мере 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей магний, кальций, церий, железо, медь, хром и их смеси, при этом

первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания, и

дисперсия не является водосодержащей эмульсией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют три металлосодержащих основания, причем первое и второе металлосодержащие основания отличны от третьего металлосодержащего основания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смесь, в которой каждый металл металлосодержащего основания имеет среднее значение степени окисления в пределах от +2 до +4 или от +2 до +3.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смесь, в которой металлосодержащее основание включает в себя оксиды, карбонаты, гидрокарбонаты, гидроксиды, сульфонаты, карбоксилаты или их смеси.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смесь, включающую в себя первое и второе металлосодержащие основания при следующем содержании, % от общей массы имеющихся металлосодержащих оснований:

первое металлосодержащее основание	75
второе металлосодержащее основание	25

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют металлосодержащее основание со средним размером частиц 20-1000 нм.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют поверхностно-активное вещество с гидрофильно-липофильным балансом 1-40.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, включающей замещенные углеводородными группами арилсульфоновые кислоты, полиолефинзамещенные ацилирующие агенты или саликсарены.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжигают жидкое или твердое топливо или их смесь.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулируют, по меньшей мере, два свойства, присущие побочным продуктам или загрязняющим веществам, образующимся при сжигании топлива, выбранные из группы, включающей измененный выброс оксидов серы, измененный выброс оксидов азота, измененное образование твердых частиц, измененное образование ванадатов или их комбинации.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дисперсию получают посредством смешения поверхностно-активного вещества, органической среды и, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, в которых каждый металл в металлосодержащих основаниях имеет среднюю степень окисления +2 или выше, с образованием суспензии, и дробление полученной суспензии.

12. Способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива, включающий использование дисперсии, получаемой посредством физических процессов дробления или растирания, включающей, по меньшей мере, одну органическую среду, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и смесь, по меньшей мере, трех металлосодержащих оснований, которые равномерно диспергируют в указанной органической среде и в которых каждый металл имеет среднюю степень окисления +2 или выше, при следующих массовых соотношениях, мас.%:

по меньшей мере три металлосодержащих основания	40-65
по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество	5-25
по меньшей мере одна органическая среда	остальное,

добавление дисперсии в топливо и сжигание дисперсии, причем первое металлосодержащее основание представлено в количестве более, чем 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей железо, магний, кальций и их смеси,

второе металлосодержащее основание представлено в количестве менее, чем 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей магний, кальций, церий, железо, медь, хром и их смеси, при этом первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания и третье металлосодержащее основание отличается от первого и второго металлосодержащих оснований, и

дисперсия не является водосодержащей эмульсией.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанное третье металлосодержащее основание включает металл, выбранный из группы, включающей кальций, магний, церий, железо, медь, хром, барий, платина, свинец, марганец, стронций и их смеси.

14. Топливная композиция, включающая в себя топливо и дисперсию, содержащую смесь, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, в которых каждый металл имеет среднюю степень окисления +2 или выше, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и, по меньшей мере, одну органическую среду, в которой равномерно диспергируют металлосодержащие основания при следующих массовых соотношениях, мас.%:

по меньшей мере два металлосодержащих основания	40-65
по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество	5-25
по меньшей мере одна органическая среда	остальное,

и характеризуется получением посредством процессов дробления или растирания, причем

первое из по меньшей мере двух металлосодержащих оснований представлено в количестве по меньшей мере 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает в себя металл, выбранный из группы металлов, включающей железо, магний, кальций и их смеси,

второе металлосодержащее основание представлено в количестве по большей мере 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей магний, кальций, церий, железо, медь, хром и их смеси, при этом

первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания, и

дисперсия не является водосодержащей эмульсией.

15. Композиция по п.14, включающая три металлосодержащих основания, причем третье металлосодержащие основание отлично от первого и второго металлосодержащих оснований.

16. Композиция по любому из пп.14-15, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя, по меньшей мере, добавку для улучшения эксплуатационных характеристик, выбранную из группы, включающей деактиваторы металла, детергенты, диспергаторы, модификаторы коэффициента трения, ингибиторы коррозии, антиоксиданты, ингибиторы ценообразования, деэмульгаторы, депрессоры температуры застывания, регуляторы набухания уплотнителя, биоциды, средства, предохраняющие от биологического обрастания, добавок для улучшения текучести, добавок для улучшения текучести на холоде или их смеси.

17. Топливная дисперсия, содержащая, по меньшей мере, три металлосодержащих основания, в которых каждый металл имеет среднюю степень окисления +2 или выше, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и, по меньшей мере, одну органическую среду, в которой равномерно диспергировано металлосодержащее основание, при следующих массовых соотношениях, мас.%:

по меньшей мере три металлосодержащих основания	40-65
по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество	5-25
по меньшей мере одна органическая среда	остальное,

и характеризуется получением посредством процессов дробления или растирания, причем

первое из по меньшей мере двух металлосодержащих оснований представлено в количестве более, чем 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает в себя металл, выбранный из группы металлов, включающей железо, магний, кальций и их смеси,

второе металлосодержащее основание представлено в количестве менее, чем 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей магний, кальций, церий, железо, медь, хром и их смеси, при этом

первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания и третье металлосодержащее основание отличается от первого и второго металлосодержащих оснований, и

дисперсия не является водосодержащей эмульсией.

18. Дисперсия по п.17, отличающаяся тем, что третье металлосодержащее основание отлично от первого и второго металлосодержащих оснований.

19. Применение дисперсии в топливе для снижения количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, содержащей смесь, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, в которых каждый металл имеет среднюю степень окисления +2 или выше, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и, по меньшей мере, одну органическую среду, в которой равномерно диспергированы металлосодержащие основания, при массовых соотношения, мас.%:

по меньшей мере два металлосодержащих основания	40-65
по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество	5-25
по меньшей мере одна органическая среда	остальное,

и характеризуется получением посредством процессов дробления или растирания, причем

первое из по меньшей мере двух металлосодержащих оснований представлено в количестве по меньшей мере 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей железо, магний, кальций и их смеси,

второе металлосодержащее основание представлено в количестве по большей мере 50 мас.% от общей массы металлосодержащих оснований и включает металл, выбранный из группы металлов, включающей магний, кальций, церий, железо, медь, хром и их смеси, при этом первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания и дисперсия не является водосодержащей эмульсией.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу, который включает в себя введение в топливо дисперсии, дисперсия, в свою очередь, включает: (а) смесь, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, в которой каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше. Способ дает возможность регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Уровень техники

В последние годы предприняты попытки снизить количество загрязняющих веществ/выбросов, выделяющихся при сжигании топлив. К примерам загрязняющих веществ относятся оксиды серы (например, триоксид серы), оксиды азота, монооксид углерода, диоксид углерода и твердые частицы. Известно, что эти загрязняющие вещества неблагоприятно влияют на уровень парниковых газов или способствуют возникновению других проблем, таких как смог. В случае твердых частиц проведенные исследования также указали на то, что они оказывают вредное воздействие на здоровье людей, животных и растений. К другим побочным продуктам при сжигании топлива относятся ванадатные отложения. Предполагается, что ванадатные отложения образуют коррозионный легкоплавкий шлак, который образует отложения. Топлива необходимо сжигать так, чтобы количество образующихся загрязнителей было минимальным.

В международной публикации WO 2005/097952 раскрывается получение композиции топлива, включающей металлосодержащее основание с содержанием твердых частиц в дисперсии более 35% от ее массы. В раскрываемой композиции используется одно металлосодержащее основание на одну дисперсию.

В международной публикации WO 2004/026996 раскрывается композиция присадки к топливу, которая обладает способностью снижать количество ванадатных отложений. Композиция состоит из неорганического кислородсодержащего соединения металла, жидкости, растворимой в масле, и диспергатора, включая жирную кислоту или ее сложноэфирное производное.

Однако ни одна из дисперсий не обеспечивает улучшенный способ снижения количества многих загрязняющих веществ, выбрасываемых при сжигании топлива. Поэтому было бы полезным разработать способ регулирования загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива. Настоящее изобретение предусматривает такой способ, предоставляя дисперсию, которая синергетически снижает количество многих загрязнителей, выделяющихся при сжигании топлива.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предусматривает способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива, который включает в себя сжигание топлива, содержащего дисперсию, дисперсия, в свою очередь, включает: (а) смесь, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, в которой каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или находится в более высокой степени окисления, (b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и (с) по меньшей мере, одну органическую среду, в которой металлосодержащие основания равномерно диспергируют.

В одном варианте осуществления изобретение обеспечивает способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива, который включает в себя сжигание топлива, включающего дисперсию, дисперсия, в свою очередь, включает: (а) смесь, по меньшей мере, трех металлосодержащих оснований, где каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше, (b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и (с), по меньшей мере, одну органическую среду, в которой металлосодержащее основании равномерно диспергируют.

В одном варианте осуществления изобретение предоставляет дисперсию, включающую: (а) смесь, по меньшей мере, трех металлосодержащих оснований, где каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или находится в более высокой степени окисления, (b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и (с) по меньшей мере, одну органическую среду, в которой металлосодержащие основания равномерно диспергируют.

В одном варианте осуществления изобретение предусматривает композицию, включающую: (i) топливо и (ii) дисперсию, в которой дисперсия включает: (а) смесь, по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, в которой каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше, (b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и (с) по меньшей мере, одну органическую среду, в которой металлосодержащие основания равномерно диспергируют.

В одном варианте осуществления изобретение предусматривает композицию, включающую: (i) топливо и (ii) дисперсию, дисперсия включает:

(а) смесь, по меньшей мере, трех металлосодержащих оснований, в которой каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше, (b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и (с) по меньшей мере, одну органическую среду, в которой металлосодержащие основания равномерно диспергируют.

В одном варианте осуществления изобретение предусматривает применение дисперсии (дисперсия включает: (а) смесь, по меньшей мере, трех металлосодержащих оснований, в которой каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше, (b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и (с) по меньшей мере, одну органическую среду, в которой металл-содержащие основания равномерно диспергируют) в топливе для снижения количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение предусматривает способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива, как это раскрывается выше. Изобретение дополнительно предусматривает композицию, как это раскрывается выше.

В одном варианте осуществления изобретение отличается от водосодержащей эмульсии.

Используемый здесь термин "свободен от всех химикатов, раскрываемых здесь, за исключением металлосодержащего основания", который может употребляться в описании и формуле изобретения, означает отсутствие материала, за исключением такого его количества, которое присутствует в виде примесей, например, следовое количество или неэффективное количество. Как правило, в данном варианте осуществления это количество будет составлять примерно менее 0,05% или примерно менее 0,005% от массы дисперсии.

Специалист в данной области техники примет во внимание, что примеси в металлосодержащем основании, как правило, присутствуют в количестве от 1% до 3% от массы металлосодержащего основания. Предполагается, что причиной присутствия примесей, как правило, в количестве примерно от 1% до 3% от массы металлосодержащего основания, являются горнодобывающие процессы. Как правило, к основным примесям в металлосодержащем основании относятся карбонат кальция, диоксид кремния или силикаты.

В различных вариантах осуществления дисперсия может быть непрозрачной или полупрозрачной, либо светопроницаемой или прозрачной, либо может находиться в какой-либо градации упомянутых степеней прозрачности.

Топливо

Топливо включает жидкое топливо, биотопливо, твердое топливо или их смеси. В одном варианте осуществления топливом является твердое топливо. В другом варианте осуществления топливом является жидкое топливо. К примерам подходящих твердых топлив относится уголь.

В том случае, когда топливо содержит жидкое топливо, то жидкое топливо можно также использовать в качестве соответствующей органической среды для приготовления дисперсии. Поэтому, чтобы не повторяться при описании, более подробное описание жидкого топливо раскрывается ниже в разделе, посвященном органической среде.

Металлосодержащее основание

Дисперсия металлосодержащего основания содержит двух-, трех, четырехвалентный металл или их смесь.

В варианте осуществления металлосодержащее основание, кроме того, может содержать одновалентное металлосодержащее основание. В одном варианте осуществления металлосодержащее основание является соединением одновалентного металла, включая литий, калий, натрий, медь или их смеси. В одном варианте осуществления степень окисления металла может иметь другое значение, кроме +1.

В другом варианте осуществления средняя степень окисления металла в металлосодержащем основании варьируется в диапазоне от +2 до +4 или от +2 до +3. Как правило, металл в металлосодержащем основании является двухвалентным или трехвалентными металлом. В одном варианте осуществления металлосодержащее основание является производным двухвалентного металла, включая магний, кальций, барий или их смеси. Металл может также иметь различную валентность, например, металл может быть одно- или двух-, или трехвалентным, в качестве примеров можно привести церий, медь или железо. В одном варианте осуществления металлосодержащее основание является производным четырехвалентного металла, включая церий.

В различных вариантах осуществления к основаниям в металлосодержащем основании относятся оксиды, карбонаты, гидрокарбонаты, гидроксиды, сульфонаты, карбоксилаты (например, С_1-30 или С_8-84 неразветвленные или разветвленные алкилкарбоксилаты), нитраты, фосфаты, сульфаты, сульфиты, нитриты, фосфонаты или их смеси.

В различных вариантах осуществления к основаниям в металлосодержащем основании относятся оксиды, карбонаты, гидрокарбонаты, гидроксиды, сульфонаты, карбоксилаты или их смеси. Металлосодержащее основание, кроме того, необязательно содержит кристаллизационную воду или адсорбированную (или абсорбированную) воду. В одном варианте осуществления металлосодержащее основание является кристаллическим.

В различных вариантах осуществления первое металлосодержащее основание содержит оксид железа (Fe₂O₃, FeO или Fe₃O ₄), карбоксилаты железа (например, железную соль октадекановой кислоты), гидроксид магния, гидроксид кальция, карбонат кальция, карбонат магния, оксид кальция, оксид магния или их смеси.

В различных вариантах осуществления второе металлосодержащее основание включает оксид церия (СеО или CeO₂), сульфонат церия, оксид железа (Fe₂O₃, FeO или Fe ₃O₄), карбоксилаты железа (например, железную соль октадекановой кислоты), оксид меди (CuO) или оксиды хрома.

В одном варианте осуществления металлосодержащее основание по существу не содержит металлосодержащих оснований, отличающихся от двух или трех оснований, выбираемых из группы, состоящей из гидроксида магния, гидроксида кальция, карбоната кальция, карбоната магния, оксида кальция, оксида магния, оксида церия (СеО или СеО₂), оксида железа (Fe₂ O₃, FeO или Fe₃O₄), оксида меди (CuO) или оксидов хрома, и их смесей.

В одном варианте осуществления первое металлосодержащее основание содержит металл, выбираемый из группы, состоящей из железа, магния, кальция и их смесей; а второе металлосодержащее основание содержит металл, выбираемый из группы, состоящей из магния, кальция, церия, железа, меди, хрома и их смесей, с условием, что первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания.

В одном варианте осуществления, в том случае, когда в смеси имеется, по меньшей мере, два металлосодержащих основания, то в металлосодержащем основании используется металл, который находится в степени окисления +2 или в более высокой степени окисления, и металлы могут быть выбраны из:

(i) первого металлосодержащего основания, включающего металл, выбираемый из группы, состоящей из железа, магния, кальция и их смесей;

(ii) второго металлосодержащего основания, включающего металл, выбираемый из группы, состоящей из магния, кальция, церия, железа, меди, хрома и их смесей, с условием, что первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания; и

(iii) необязательно, другого металлосодержащего основания, отличающегося от металлосодержащего основания (i) или (ii).

В одном варианте осуществления первое металлосодержащее основание содержится в количестве, превышающем массу второго металлосодержащего основания. Масса имеющегося первого металлосодержащего основания может составлять более 50 массовых %, или более 75 массовых %, или более 95 массовых % от общего количества имеющегося металлосодержащего основания. Масса имеющегося второго металлосодержащего основания может составлять менее 50 массовых %, или менее 25 массовых %, или менее 5 массовых % от общего количества имеющегося металлосодержащего основания.

В одном варианте осуществления в том случае, когда в смеси имеется, по меньшей мере, три металлосодержащих основания, то в металлосодержащем основании используют металл, который находится в степени окисления +2 или выше, и металлы могут быть выбраны из:

(i) первого металлосодержащего основания, включающего металл, выбираемый из группы, состоящей из железа, магния, кальция и их смесей;

(ii) второго металлосодержащего основания, включающего металл, выбираемый из группы, состоящей из магния, кальция, церия, железа, меди, хрома и их смесей, с условием, что первое металлосодержащее основание отличается от второго металлосодержащего основания; и

(iii) по меньшей мере, одного другого металлосодержащего основания, в котором металл в металлосодержащем основании выбирается из группы, состоящей из кальция, магния, церия, железа, меди, хрома, бария, платины, свинца, марганца, стронция и их смесей; при условии, что третье металлосодержащее основание отличается от металлосодержащего основания, уже использующегося в (i) и (ii).

В одном варианте осуществления металл в металлосодержащем основании (iii) выбирают из группы, состоящей из кальция, магния, церия, железа, меди, хрома и их смесей; при условии, что третье металлосодержащее основание отличается от металлосодержащего основания, уже использующегося в (i) и (ii).

В том случае, когда используют, по меньшей мере, три металлосодержащих основания, то в одном варианте осуществления два металлосодержащих основания являются производными оснований кальция и магния. Третье (либо более высокое по счету основание, т.е. четвертое или пятое) металлосодержащее основание может являться производным металла, выбираемого из группы, состоящей из церия, железа, меди, хрома и их смесей.

Количество металлосодержащего основания, содержащегося в дисперсии, а именно содержание твердых частиц, составляет более 15 массовых % и может варьироваться в диапазоне от 17 массовых % до 90 массовых %, или от 25 массовых % до 80 массовых %, или от 35 массовых % до 70 массовых %, или от 40 массовых % до 65 массовых % от массы дисперсии. Данное количество определяют на основе исходной дисперсии, и оно не включает какой-либо дополнительный разбавитель, в который можно затем подмешать дисперсию для формирования, например, полностью составленной композиции смазки, а также оно не включает твердые частицы или нелетучие компоненты из других источников.

Металлосодержащее основание, как правило, находится в виде твердого вещества и не растворяется в заметной степени в органической среде. В различных вариантах осуществления средний размер частиц металлосодержащего основания варьируется в диапазоне от 20 нанометров до 1 мкм, или от 30 нанометров до 0,7 мкм, или от 50 нанометров до 0,4 мкм, или от 80 нанометров до 0,3 мкм.

Металлосодержащее основание обычно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из оксидов, гидроксидов или карбонатов. К примерам подходящих металлосодержащих оснований относятся гидроксид магния, гидроксид кальция, карбонат кальция, карбонат магния, оксид кальция, оксид магния, оксид церия, оксид железа или их смеси. В одном варианте осуществления изобретения металлосодержащее основание находится в смеси, например, с доломитовой известью, которая является коммерчески доступной.

Если изобретение, кроме того, содержит металлосодержащее основание со степенью окисления металла +1, то к примерам соответствующего металлосодержащего основания относятся карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, карбонат калия, гидрокарбонат калия, гидроксид калия, гидроксид натрия, безводный гидроксид лития, моногидрат гидроксида лития, карбонат лития, оксид лития или их смеси.

В одном варианте осуществления дисперсия вдобавок содержит координационное соединение, такое как ферроцен (циклопентадиенильное производное), карбоксилаты или сульфонаты.

Поверхностно-активное вещество

К поверхностно-активным веществам относятся ионные (катионные или анионные) или неионные соединения. Как правило, поверхностно-активное вещество стабилизирует дисперсию металлосодержащего основания в органической среде.

Подходящие поверхностно-активные соединения включают те соединения, у которых гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ) варьируется примерно в пределах от 1 до 40, или от 1 до 18, или от 2 до 16, или от 2,5 до 15. В различных вариантах осуществления ГЛБ может составлять от 11 до 14 или не более 10, например, ГЛБ может варьироваться в пределах от 1 до 8 или от 2,5 до 6. Можно использовать комбинации таких поверхностно-активных веществ, у которых индивидуальные значения ГЛБ выходят за пределы этих диапазонов, но при этом предусматривается, что композиция конечной смеси поверхностно-активных веществ находится в пределах этих диапазонов. В том случае, когда у поверхностно-активного вещества имеется доступная кислотная группа, то поверхностно-активным веществом может являться соль металла и кислотной группы, где металл происходит из металлосодержащего основания.

Примеры поверхностно-активных веществ, подходящих для данного изобретения, раскрываются в издании McCutcheon s Emulsifiers and Detergents, 1993, North American & International Edition. К общим примерам относятся алканоламиды, алкиларилсульфонаты, оксиды аминов, поли(оксиалкеновые) соединения, включая блок-сополимеры, содержащие алкеноксидные повторяющиеся звенья (например, Pluronic(tm)), этоксиды карбоксилированных спиртов, этоксилированные спирты, этоксилированные алкифенолы, этоксилированные амины и амиды, этоксилированные жирные кислоты, этоксилированные сложные эфиры жирных кислот и жирные масла, сложные эфиры жирных кислот, сложные эфиры глицерина, сложные эфиры гликолей, производные имидазолина, феноляты, лецитин и его производные, лигнин и его производные, моноглицериды и их производные, олефинсульфонаты, сложные эфиры фосфорной кислоты и их производные, пропоксилированные и этоксилированные жирные кислоты или спирты, или алкилфенолы, производные сорбита, сложные эфиры сахарозы и их производные, сульфаты или спирты, или этоксилированные спирты, или сложные эфиры жирных кислот, полиизобутиленсукцинимид и его производные.

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество содержит сложные полиэфиры, определенные в патенте США № 3778287, начиная с 44 строки 2 столбца и до 39 строки 3 столбца. Примеры подходящих полиэфирных поверхностно-активных веществ получают в патенте США № 3778287 так, как это описывается в примерах сложных полиэфиров A-F (включая их соли).

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой замещенную углеводородной группой арилсульфоновую кислоту (или сульфонат щелочного металла, щелочно-земельного металла или их смеси). Арильной группой в арилсульфоной кислоте может являться фенил или нафтил. В одном варианте осуществления замещенная углеводородной группой арилсульфоновая кислота включает алкил-замещенную бензолсульфоновую кислоту.

Углеводородная (в частности, алкильная) группа обычно содержит от 8 до 30, или от 10 до 26, или от 10 до 15 атомов углерода. В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой смесь С₁₀-С₁₅ алкилбензолсульфоновых кислот. К примерам сульфонатов относятся додецил или тридецил бензолсульфонаты или конденсированные нафталинсульфонаты и нефтяные сульфонаты, а также сульфосукцинаты и их производные.

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество находится в виде нейтрального или основного поверхностно-активного вещества, как правило, являющегося солью щелочного или щелочно-земельного металла. Щелочной металл выбран из лития, калия или натрия; а щелочно-земельный металл выбран из кальция или магния. В одном варианте осуществления щелочным металлом является натрий. В одном варианте осуществления щелочно-земельным металлом является кальций.

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество является производным полиолефина. К типичным примерам полиолефинов относятся полиизобутилен, полипропилен, полиэтилен, сополимер, полученный из изобутена и бутадиена, сополимер, полученный из изобутена и изопрена, или их смеси.

Обычно производное полиолефина содержит полиолефин-замещенный ацилирующий агент, который необязательно в последующем реагирует с образованием сложного эфира и/или сложного аминоэфира. Ацилирующий агент может быть приготовлен из карбоксильных реагентов (которые при взаимодействии с полиолефином дают желаемый ацилирующий агент, т.е. субстрат для поверхностно-активного вещества). Карбоксильные реагенты содержат функциональные группы, например, такими реагентами являются карбоновая кислота или ее ангидрид. К примерам карбоксильных реагентов относятся альфа-, бета-незамещенная моно- или поликарбоновые кислоты или их производные. Таким образом к примерам ацилирующих агентов относятся (мет)акриловая кислота, метил(мет)акрилат, малеиновая кислота или ее ангидрид, фумаровая кислота, итаконовая кислота или ее ангидрид, или их смеси, каждый из этих реагентов обычно может находиться в форме насыщенных материалов (таких как янтарный ангидрид) после взаимодействия с полиолефином.

В одном варианте осуществления полиолефин является производным полизобутена со значениями среднечисловой молекулярной массы, как минимум, 250, 300, 500, 600, 700 или 800, и до 5000 или более, часто вплоть до 3000, 2500, 1600, 1300 или 1200. Как правило, не более 5% (по массе) изобутилена, используемого для получения производных молекул имеет Mn (среднечисловую молекулярную массу) не более 250, чаще всего полиизобутилен, используемый для получения производного, имеет Mn, равную, по меньшей мере, 800. Полизобутилен, используемый для получения производного предпочтительно содержит терминальные винилиденовые группы, по меньшей мере, в количестве 30%, чаще всего, по меньшей мере, в количестве 60% или содержит терминальные винилиденовые группы в количестве, по меньшей мере, 75% или 85%. Индекс полидисперсности (отношение средневесовой и среднечисловой молекулярных масс) Mw/Mn полиизобутилена, используемого для получения производного, может составлять более 5, чаще всего от 6 до 20.

В различных вариантах осуществления полиизобутен замещают янтарным ангидридом, при этом полиизобутеновая замещающая группа имеет значение среднечисловой молекулярной массы, варьирующееся в диапазоне от 1500 до 3000, или от 1800 до 2300, или от 700 до 1700, или от 800 до 1000. Соотношение янтарных групп на эквивалентную массу полиизобутена обычно варьируется в пределах от 1,3 до 2,5, или от 1,7 до 2,1, или от 1,0 до 1,3, или от 1,0 до 1,2.

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой сложный эфир полиизобутилен-дигидро-2,5-фурандиона и пентаэритрита или их смеси. В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой производное полиизобутилен-янтарного ангидрида, например, полиизобутилен-сукцинимид или его производные. В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество содержит частично или совсем не содержит основный атом азота.

К другим типичным производным полиизобутилен-янтарных ангидридов относятся гидролизованные производные янтарного ангидрида, сложные эфиры или двухосновные кислоты. Производные полиизобутилен-янтарного ангидрида предпочитают использовать для приготовления дисперсий металлосодержащего основания. Пояснения о большой группе производных полиизобутилен-янтарного ангидрида даются в патентах США № 4708753 и 4234435.

В другом варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой саликсарен (или саликсарат, если оно находится в форме соли металла). Саликсарен определяют как органический субстрат саликсарата. Саликсарен можно представить в виде соединения с линейными частями, содержащего одно звено с формулой (I) или (II):

или

при этом каждый конец соединения имеет терминальную группу с формулой (III) или (IV):

такие группы связываются посредством двухвалентных связывающих групп, которые могут быть одинаковыми или различными для каждой связи;

где f представляет собой целое число, равное 1, 2 или 3, в одном аспекте 1 или 2;

R² представляет собой гидроксильную или углеводородную группу, а j равно 0, 1 или 2;

R³ представляет собой водород или углеводородную группу;

R ⁴ представляет собой углеводородную группу или замещенную углеводородную группу;

g равно 1, 2 или 3, при этом предусматривается, что, по меньшей мере, одна R⁴ группа содержит 8 или более атомов углерода; и

где соединение в среднем содержит, как минимум, одно из звеньев (I) или (III) и, как минимум, одно из звеньев (II) или (IV), а соотношение общего количества звеньев (I) и (III) к общему количеству звеньев (II) и (IV) в композиции составляет примерно от 0,1:1 до 2:1.

Группой U в формулах (I) и (III) может являться -ОН или -NH₂, или -NHR¹, или -N(R¹)₂ группа, расположенная в одном или нескольких орто, мета, или пара-положениях по отношению к -COOR³ группе. R¹ представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 5 атомов углерода. В том случае, когда группа U представляет собой -ОН группу, формулы (I) и (III) являются производными 2-гидроксибензойной (которую часто именуют салициловой кислотой), 3-гидроксибензойной кислоты, 4-гидроксибензойной кислоты или из их смесей. В том случае, когда U представляет собой -NH ₂ группу, формулы (I) и (III) представляют собой производные 2-аминобензойной кислоты (которую часто называют антраниловой кислотой), 3-аминобензойной кислоты, 4-аминобензойной кислоты или их смесей.

Двухвалентная связывающая группа, которая может быть одинаковой или различной в каждом случае, включает алкиленовый или метиленовый мостик, такой как -СН ₂- или -CH(R)-, эфирный мостик, такой как -CH₂ OCH₂- или -СН(R)ОСН(R)-, где R представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 5 атомов углерода, и где метиленовый и эфирный мостики являются производными формальдегида или альдегида с 2-6 атомами углерода.

Часто терминальная группа в формулах (III) или (IV) вдобавок содержит 1 или 2 гидроксиметильные группы в орто-положении к гидроксильной группе. В одном варианте осуществления изобретения присутствуют гидроксиметильные группы. В одном варианте осуществления изобретения гидроксиметильные группы не присутствуют. Более подробное описание химии саликсарена и саликсарата раскрывается в патенте ЕР 1419226 В1, включая способы получения, определенные в примерах 1-23 (начиная с 42 строки, 11 страницы и до 47 строки, 13 страницы).

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество содержит частично или совсем не содержит жирную кислоту или ее производные, такие как сложные эфиры. В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество отличается от жирной кислоты и ее производных.

В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество содержит, по меньшей мере, замещенные углеводородными группами арилсульфоновые кислоты, производные полиолефинов, сложных полиэфиров или саликсаренов (или саликсаратов).

В различных вариантах осуществления поверхностно-активное вещество по существу свободно или полностью свободно от фосфолипидов (таких как лецитин) и/или аминокислот (таких как саркозины).

В одном варианте осуществления молекулярная масса поверхностно-активного вещества составляет не более 1000. В другом варианте осуществления - не более 950, например, 250, 300, 500, 600, 700 или 800.

Количество поверхностно-активного вещества или металлосодержащего основания в дисперсии может варьироваться, как это показано в таблице 1, где органическая среда и, необязательно, вода - остальное. В одном варианте осуществления количество масла, присутствующего в дисперсии, варьируется в диапазоне от 25 массовых % до 55 массовых %.

Таблица 1
	Варианты осуществления (в % от массы дисперсии)
Добавка	1	2	3	4
Металлическое основание	17-90	25-80	35-70	40-65
Поверхностно-активное вещество	0,01-30	1-30	2-30	5-25

Органическая среда

Органическая среда может содержать вязкое смазочное масло, жидкое топливо, углеводородный растворитель или их смеси. Обычно органический растворитель содержит вязкое смазочное масло или жидкое топливо.

Органическая среда может необязательно содержать воду, обычно в количестве вплоть до 1%, или в количестве 2%, или 3% от массы дисперсии. В различных вариантах осуществления органическая среда по существу свободна или полностью свободна от воды.

Вязкие смазочные масла

В одном варианте осуществления органическая среда содержит вязкое смазочное масло. К таким маслам относятся природные и синтетические масла, масла, получаемые при гидрокрекинге, гидрогенизации или гидроочистке, нерафинированные, рафинированные или регенерированные масла и их смеси.

Нерафинированные масла представляют собой такие масла, которые получают непосредственно из природного или синтетического источника, как правило, без последующей стадии очистки (или с последующей небольшой очисткой).

Рафинированные масла схожи с нерафинированными маслами, за исключением того, что они проходят дальнейшую обработку в одной или нескольких стадиях очистки с целью улучшения одного или нескольких их свойств. Способы очистки известны в данной области техники и включают экстракцию растворителем, вторичную перегонку, кислотную или щелочную экстракцию, фильтрование, процеживание и им подобные процедуры.

Регенерированные масла также известны как рекуперированные или переработанные масла, и их получают посредством процессов, аналогичных тем, что используют для получения рафинированных масел, при этом часто проводят дополнительную обработку по методикам, направленным на удаление отработанных добавок и продуктов масляного распада.

Природные масла, используемые при изготовлении изобретенных смазочных материалов, включают животные масла, растительные масла (например, касторовое масло, лярдовое масло), минеральные смазочные масла, такие как жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или кислотно-обработанные минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафино-нафтенового типов, и масла, получаемые из угля или сланца, или их смеси.

Также пригодны синтетические смазочные масла, к которым относятся углеводородные масла, такие как полимеризованные и сополимеризованные олефины (например, полибутилены, полипропилены, пропилен-изобутиленовые сополимеры), поли(1-гексены), поли(1-октены), поли(1-децены) и их смеси, алкилбензолы (например, додецилбензолы, тетрадецилбензолы, динонилбензолы, ди-(2-этилгексил)-бензолы), полифенилы (например, бифенилы, трифенилы, алкилированные полифенилы), алкилированные дифениловые эфиры и алкилированные дифениловые сульфиды и их производные, аналоги и гомологи или их смеси.

К другим синтетическим смазочным маслам относятся синтетические масла, которые могут быть получены по реакциям Фишера-Тропша, и, как правило, ими могут являться гидроизомеризованные углеводороды Фишера-Тропша или парафины.

Определение вязким смазочным маслам можно дать так, как это задано в нормативах Американского института нефтяной промышленности (API) по взаимозаменяемости базовых масел. Существуют пять следующих групп базовых масел: группа I (содержание серы >0,03 массовых %, содержание насыщенных углеводородов <90 массовых %, индекс вязкости 80-120), группа II (содержание серы 0,03 массовых %, содержание насыщенных углеводородов 90 массовых %, индекс вязкости 80-120), группа III (содержание серы 30,03 массовых %, содержание насыщенных углеводородов 90 массовых %, индекс вязкости 120), группа IV (все полиальфаолефины (PAOs)) и группа V (все другие, не входящие в группы I, II, III, или IV). Вязкое смазочное масло содержит масло API группы I, группы II, группы III, группы IV, группы V и их смеси. Часто вязкое смазочное масло представляет собой масло API группы I, группы II, группы III, группы IV и их смеси. Альтернативно, вязкое смазочное масло часто представляет собой масло API группы I, группы II, группы III или их смеси.

Жидкое топливо

Жидкое топливо в условиях окружающей среды обычно представляет собой жидкость. К жидкому топливу относится углеводородное топливо, неуглеводородное топливо или их смеси. Углеводородным топливом может являться нефтяной дистиллят, например бензин, определение которому дается по спецификации ASTM (Американского общества специалистов по испытаниям и материалам) D4814, или дизельное топливо, определенное по ASTM спецификации D975. В одном варианте осуществления жидким топливом является бензин, а в другом варианте осуществления жидким топливом является этилированный бензин или неэтилированный бензин. В другом варианте осуществления жидким топливом является дизельное топливо. К углеводородному топливу относят углеводород, получаемый по процессу превращения газа в жидкость, например углеводороды, получаемые по такому процессу, как, например, процесс Фишера-Тропша. К неуглеводородному топливу относятся кислородсодержащая композиция (которую часто называют оксигенатом), спирт, эфир, кетон, сложный эфир карбоновой кислоты, нитроалкан или их смеси. Неуглеводородным топливом является метанол, этанол, метилтретбутиловый эфир, метилэтил кетон, переэтерифицированные масла и/или жиры из растений и животных, такие как метиловый эфир рапсового масла и метиловый эфир соевого масла, и нитрометан. Смеси углеводородного и неуглеводородного топлив включают бензин и метанол и/или этанол, дизельное топливо и этанол, и дизельное топливо и переэтерифицированное растительное масло, например метиловый эфир рапсового масла. В одном варианте осуществления жидким топливом является неуглеводородное топливо или их смесь.

Дисперсия может использоваться в качестве единственной добавки для композиции топлива. В одном варианте осуществления дисперсию используют как одну добавку в комбинации с другими добавками для улучшения эксплуатационных характеристик с целью получения композиции топлива. В одном варианте осуществления изобретение обеспечивает композицию топлива, включающую (i) дисперсию, которая включает: (а) металлосодержащее основание, (b) поверхностно-активное вещество и (с) органическую среду, в которой диспергируют металлосодержащее основание, (ii) вязкое смазочное масло и (iii) другие добавки для улучшения эксплуатационных характеристик.

Композиция топлива, таким образом, может содержать вязкое смазочное масло, определение которому было дано выше, в дополнение к количеству, которое может быть представлено органической средой дисперсии.

Другие добавки для улучшения эксплуатационных характеристик

Композиция топлива необязательно содержит другие добавки для улучшения эксплуатационных характеристик. Другие добавки для улучшения эксплуатационных характеристик включают, по меньшей мере, один агент, выбираемый из дезактиваторов металлов, детергентов, диспергаторов, модификаторов коэффициента трения, ингибиторов коррозии, антиоксидантов, антиоксидантов, ингибиторов ценообразования, деэмульгаторов, депрессоров температуры застывания, регуляторов набухания уплотнителя, биоцидов, средств, предохраняющих от биологического обрастания, добавок для улучшения текучести (включая полиметакрилаты, сополимеры малеинового ангидрида и стирола, полиальфаолефины и этиленвинилацетаты), добавок для улучшения текучести на холоде или их смесей. Как правило, полностью составленное топливо будет содержать одну или несколько таких добавок для улучшения эксплуатационных характеристик.

Добавки для улучшения эксплуатационных характеристик, такие как противоизносные присадки, обычно включают в топливо в смазочном материале цилиндра двухтактного морского дизеля.

Деэмульгаторы

Деэмульгаторы известны. В одном варианте осуществления дисперсия, кроме того, содержит деэмульгаторы или их смеси. К примерам деэмульгаторов относятся триалкил фосфаты, полиэтиленгликоли, полиэтиленоксиды, полипропиленоксиды и этиленоксид-пропиленоксидные полимеры, алкоксилированные алкилфенольные смолы или их смеси.

Диспергаторы

Диспергаторы часто известны как диспергаторы беззольного типа, поскольку до смешения их в смазочной масляной композиции они не содержат золообразующие металлы, и они обычно не вносят какие-либо золообразующие металлы при добавлении их к смазочному материалу. Диспергаторы также включают полимерные диспергаторы. Диспергаторы беззольного типа характеризуются наличием полярной группы, присоединенной к углеводородной цепи со сравнительно высокой молекулярной массой. К типичным беззольным диспергаторам относятся N-замещенные длинноцепные алкенилсукцинимиды. Примеры N-замещенных длинноцепных алкенилсукцинимидов включают полиизобутиленсукцинимид со значением среднечисловой молекулярной массы в диапазоне от 350 до 5000 или от 500 до 3000. Сукцинимидные диспергаторы и их получение раскрывается, например, в патенте США № 4234435. Сукцинимидные диспергаторы обычно представляют собой имид, образующийся из полиамина, как правило, поли(этиленамина).

В одном варианте осуществления изобретение вдобавок содержит, по меньшей мере, один диспергатор, являющийся производным полиизобутиленсукцинимида со значением среднечисловой молекулярной массы в диапазоне от 350 до 5000 или от 500 до 3000. Полиизобутиленсукцинимид может использоваться по отдельности или в комбинации с другими диспергаторами.

В одном варианте осуществления изобретение вдобавок содержит, по меньшей мере, один диспергатор, получаемый из полиизобутилена, амина и оксида цинка, которые при взаимодействии образуют полиизобутиленсукцинимидный комплекс с цинком. Полиизобутиленсукцинимидный комплексе цинком может использоваться по отдельности или в комбинации.

Другим классом беззольных диспергаторов являются основания Манниха. Диспергаторы Манниха представляют собой продукты реакции алкилфенолов с альдегидами (в частности, с формальдегидом) и аминами (в частности, с полиалкилен полиаминами). Алкильная группа обычно содержит, по меньшей мере, 30 атомов углерода.

В одном варианте осуществления диспергатор включает полиизобутилен-амин, который описан в патентах США № 5567845 и 5496383 и коммерчески доступен от компании BASF.

Диспрегаторы могут также в последующем обрабатываться традиционными способами посредством взаимодействия с каким-либо агентом. Среди этих агентов находятся источники бора, такие как борная кислота или бораты, мочевина, тиомочевина, димеркаптотиодиазолы, дисульфид углерода, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, углеводород-замещенные ангидриды янтарной кислоты, малеиновый ангидрид, нитрилы, эпоксиды и фосфорные соединения.

Детергенты

Композиция топлива, кроме того, необязательно содержит нейтральные или основные детергенты. К подходящим детергентным субстратам относятся сульфонаты, саликсараты, салицилаты, соли карбоновых кислот, соли фосфорной кислоты, соли моно- и/или дитиофосфорной кислоты, феноляты, включая алкилфеноляты и алкилфеноляты, связанные с серой, или салигенины.

В различных вариантах осуществления композиция топлива вдобавок содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из сульфонатов и фенолятов. При их наличии детергенты, как правило, являются основными. Соотношение ООЧ (общего основного числа), которое дает дисперсия, к ООЧ, даваемому детергентом, может варьироваться в пределах от 1:99 до 99:1 или от 15:85 до 85:15.

Антиоксидант

Антиоксидантные соединения известны, к ним относятся аминные антиоксиданты (например, алкилированный дифениламин), пространственно затрудненный фенол, дитиокарбамат молибдена и их смеси. Антиоксидантные соединения можно использовать по отдельности либо в комбинации.

Пространственно затрудненный фенольный антиоксидант часто содержит вторичную бутильную и/или третичную бутильную группу в качестве пространственно затрудненного заместителя. В фенольную группу, кроме того, часто вводят заместитель - углеводородную группу и/или мостиковую группу, связывающую ее со второй ароматической группой. К примерам подходящих пространственно затрудненных фенольных антиоксидантов относятся 2,6-дитретбутилфенол, 4-метил-2,6-дитретбутилфенол, 4-этил-2,6-дитретбутилфенол, 4-пропил-2,6-дитретбутилфенол или 4-бутил-2,6-дитретбутилфенол, 2,6-дитретбутилфенол. В одном варианте осуществления пространственно затрудненный фенольный антиоксидант представляет собой сложный эфир, которым может являться, например, Irganox L-135 от компании Ciba. Более подробное описание химии пригодных эфирсодержащих пространственно затрудненных фенольных антиоксидантов находится в патенте США № 6559105.

Подходящими примерами дитиокарбаматов молибдена, которые могут использоваться в качестве антиоксидантов, являются коммерческие материалы, продаваемые под торговыми названиями, такими как Vanlube 822 и Molyvan А от компании R.T.VanderbiltCo., Ltd., и Adeka Sakura-Lube S-100, S-165 и S-600 от компании Asahi Denka Kogyo K.K. и их смеси.

Противоизносная присадка

Композиция топлива, кроме того, необязательно содержит, по меньшей мере, одну противоизносную присадку. К примерам подходящих противоизносных присадок относятся сульфированный олефин, серосодержащие беззольные противоизносные присадки, дигидрокарбилдитиофосфаты металлов (например, диалкилдитиофосфаты цинка), тиокарбаматсодержащие соединения, такие как сложные эфиры тиокарбаматов, тиокарбаматамиды, тиокарбаминовые эфиры,тиокарбаматы, связанные с алкенами и бис (S-алкилдитиокарбамил) дисульфиды.

Дитиокарбаматсодержащие соединения могут быть получены при взаимодействии дитиокарбаминовой кислоты или ее соли с ненасыщенным соединением. Дитиокарбаматсодержащие соединения могут также быть получены при одновременной реакции амина, дисульфида углерода и ненасыщенного соединения. Как правило, реакция протекает при температуре от 25°С до 125°С. В патентах США № 4758362 и 4997969 описываются дитиокарбаматные соединения и способы их получения.

Примеры, подходящих олефинов, которые могут сульфироваться с образованием сульфированного олефина, включают пропилен, бутилен, изобутилен, пентен, гексен, гептен, октен, нонен, децен, ундецен, додецен, ундецил, тридецен, тетрадецен, пентадецен, гексадецен, гептадецен, октадецен, октадеценен, нонадецен, эйкозен или их смеси. В одном варианте осуществления - гексадецен, гептадецен, октадецен, октадеценен, нонодецен, эйкозен или их смеси, а их димеры, тримеры и тетрамеры являются особенно пригодными олефинами. В качестве альтернативы олефином может являться Дильс-Альдеровский аддукт диена, например, 1,3-бутадиена, или ненасыщенного сложного эфира, например, бутил(мет)акрилата.

Другим классом сульфированных олефинов являются жирные кислоты и их сложные эфиры. Жирные кислоты чаще всего получают из растительного или из животного масла, которое обычно содержит от 4 до 22 атомов углерода. К примерам подходящих жирных кислот и их сложных эфиров относятся триглицериды, олеиновая кислота, линолевая кислота, пальмитолеиновая кислота или их смеси. Часто жирные кислоты получают из лярдового масла, талового масла, арахисового масла, соевого масла, хлопкового масла, подсолнечного масла или из их смесей. В одном варианте осуществления жирные кислоты и/или их сложные эфиры смешивают с олефинами.

В альтернативном варианте осуществления беззольной противоизносной присадкой может являться сложный моноэфир полиола и алифатической карбоновой кислоты, часто кислоты, содержащей от 12 до 24 атомов углерода. Часто моноэфир полиола и алифатической карбоновой кислоты находится в виде смеси с подсолнечным маслом или с похожим соединением, которое может содержаться в смеси фрикционного преобразователя в количестве от 5 до 95, в нескольких вариантах осуществления - в количестве от 10 до 90, или от 20 до 85, или от 20 до 80 процентов от массы указанной смеси. Алифатическими карбоновыми кислотами (в частности, монокарбоновой кислотой), которые образуют сложные эфиры, являются те, которые обычно содержат от 12 до 24 или от 14 до 20 атомов углерода. К примерам карбоновых кислот относятся додекановая кислота, стеариновая кислота, лауриновая кислота, бегеновая кислота и олеиновая кислота.

К полиолам относятся диолы, триолы и спирты с более высоким количеством спиртовых ОН групп. Многоатомные спирты включают этиленгликоли, включая ди-, три- и тетраэтиленгликоли, пропиленгликоли, включая ди-, три- и тетрапропиленгликоли, глицерин, бутандиол, гександиол, сорбит, арабит, маннит, сахароза, фруктоза, глюкоза, циклогександиол, эритрит и пентаэритриты, включая ди- и трипентаэритрит. Часто полиолом является диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, глицерин, сорбит, пентаэритрит или дипентаэритрит.

Предполагается, что коммерчески доступный моноэфир, известный как "моноолеатглицерина", содержит химические частицы моноолеата глицерина в количестве 60±5 процентов по массе, наряду с диолеатом глицерина в количестве 35±5 процентов, а также триолеат и олеиновую кислоту в количестве не более 5 процентов.

В композиции смазки также могут использоваться другие добавки для улучшения эксплуатационных характеристик, такие как ингибиторы коррозии, включая октиламиноктаноат, продукты конденсации додеценилянтарной кислоты или ангидрида и жирной кислоты, например олеиновой кислоты, с полиамином; дезактиваторы металлов, включая производные бензотриазолов, 1,2,4-триазолов, бензимидазолов, 2-алкилдитиобензимидазолов или 2-алкидитиобензотиазолов; ингибиторы пенообразования, включая сополимеры этилакрилата и 2-этилгексилакрилата, и необязательно винилацетата; депрессоры температуры застывания, включая сополимеры сложных эфиров малеинового ангидрида и стирола, полиметакрилаты, полиакрилаты или полиакриламиды; и модификаторы коэффициента трения, включая производные жирных кислот, такие как амины, сложные эфиры, эпоксиды, жирные имидазолины, продукты конденсации карбоновых кислот и полиалкилен-полиаминов и аммониевые соли алкилфосфорных кислот. Способ получения дисперсии

Дисперсию можно получать посредством физических процессов, а именно, посредством какого-либо одного или нескольких различных физических процессов, т.е. посредством стадий физической обработки. К примерам физических процессов относятся дробление, растирание или раздавливание или комбинации этих процессов. Как правило, процесс дробления измельчает металлосодержащее основание так, что средний размер его частиц составляет, по меньшей мере, 10 нанометров и не более 1 мкм. Процессы дробления включают использование роторно-статорного смесителя, вертикальной шаровой мельницы, горизонтальной шаровой мельницы, фрезер-паука, сферической фрезы, шлифовальной машины или их комбинаций. В одном варианте осуществления физические процессы получения дисперсии включают использование вертикальной или горизонтальной шаровой мельницы.

В одном варианте осуществления изобретение, кроме того, обеспечивает способ получения дисперсии, который включает стадии:

(1) смешивания (а) по меньшей мере, двух металлосодержащих оснований, где каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше, (b) поверхностно-активного вещества и (с) органической среды, с образованием суспензии;

(2) измельчение суспензии стадии (1) для образования дисперсии. В другом варианте осуществления дисперсию можно получать посредством формирования дисперсии одного металлосодержащего основания так, как это поясняется в международной публикации WO 2005/097952, с дополнительной стадией объединения нескольких одиночных дисперсий металлосодержащего основания (путем смешения их друг с другом) для получения дисперсии, содержащей (а) по меньшей мере, два металлосодержащих основания, в которой каждый металл в металлосодержащем основании имеет среднюю степень окисления +2 или выше, (b) поверхностно-активное вещество и (с) органическую среду. В том случае, когда дисперсию получают путем объединения нескольких одиночных дисперсий металлосодержащих оснований, то общепринято, что все одиночные дисперсии металлосодержащих оснований содержат одинаковые или совместимые поверхностно-активные вещества и органическую среду. Если поверхностно-активные вещества и органическая среда не совместимы, то могут образоваться неустойчивые дисперсии.

В различных вариантах осуществления процесс дробления можно проводить в вертикальной или горизонтальной шаровой мельнице. Любой из этих двух процессов дробления в шаровой мельнице может приводить к уменьшению размера частиц металлосодержащего основания за счет высокоэнергетических столкновений металлосодержащего основания, по меньшей мере, с одним шаром и/или с другими агломератами, агрегатами, твердыми частицами металлосодержащего основания или с их смесями. Обычно средний размер шаров и их масса превышает необходимый средний размер частиц металлосодержащего основания. В некоторых случаях шары представляют собой смесь с различным размером частиц. Шары, используемые при растирании, могут представлять собой материалы, известные сведущим в данной области науки, например керамические, стеклянные, каменные или композитные материалы.

Мельница обычно содержит шары, которые составляют, по меньшей мере, 40% или, по меньшей мере, 60% от объема мельницы. Например, диапазон может составлять от 60 объемных % до 95 объемных %. Более подробное описание приготовления дисперсии представлено в американской патентной заявке US 2005/010631.

Промышленное применение

Способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании дисперсии топлива, пригоден для многих систем сжигания с открытым или закрытым пламенем. К соответствующим системам сжигания относятся электростанции, двигатели внутреннего сгорания, промышленные или морские компрессорные двигатели и турбины (которые обычно сжигают дистиллят, топочный мазут или тяжелые нефтяные масла).

В различных вариантах осуществления подходящую дисперсию добавляют в топливо в количестве, которое варьируется в диапазоне от 1 промилле до 10000 промилле, или от 20 промилле до 7500 промилле, или от 100 промилле до 5000 промилле, или от 200 промилле до 3000 промилле, или от 500 промилле до 2000 промилле.

В одном варианте осуществления изобретение обеспечивает способ регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива, который включает в себя подвод топлива, содержащего дисперсию, описанную выше. Использование дисперсии в топливе может обеспечить возможность регулирования побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива. Как правило, побочные продукты и загрязняющие вещества, образующиеся при сжигании топлива, влекут две или несколько проблем, таких как выбросы оксида серы, оксидов азота и образование твердых частиц, образование ванадатов или их комбинацию. В одном варианте осуществления дисперсия топлива содержит основание кальция и основание, способное изменять уровень выбросов оксида серы и образование твердых частиц. В одном варианте осуществления дисперсия топлива содержит основания магния и основание, способное изменять образование ванадатов, уровень выбросов оксида серы и образование твердых частиц.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение. Эти примеры не являются исчерпывающими, и они не предназначены для ограничения объема изобретения.

Примеры

Препаративные примеры дисперсий

Ряд дисперсий (Препаративные примеры 1-3), содержащих металлосодержащее основание, органическую среду и поверхностно-активное вещество, полученных из суспензии массой около 15 кг, получают с помощью лабораторной горизонтальной шаровой мельницы Dyno-Mill ECM Multi-Lab, коммерчески доступной от компании W.A.B. A.G., Basel, используя цирконий/иттриевые шары диаметром 0,3 мм, при этом время пребывания составляет около 10 минут при окружной скорости примерно 8 м·с^-1. Там, где это необходимо, средний размер частиц дисперсии определяют после охлаждения с помощью гранулометрического анализатора Coulter® LS230. Приготавливаемые дисперсии являются текучими.

Препаративный пример 1: Дисперсия оксида магния

Дисперсию получают посредством дробления примерно 50 массовых % оксида магния, Magchem 40 ex Martin Marietta, в присутствии примерно 40 массовых % базового масла 100 N и примерно 10 массовых % поверхностно-активного вещество, которым является алкилбензолсульфоновая кислота.

Препаративный пример 2: Дисперсия оксида железа

Дисперсию получают посредством дробления примерно 70 массовых % оксида железа (Fe₂O₃ ), коммерчески доступного от компании под зарегистрированным товарным знаком Bayferrox® 160, примерно 18 массовых % базового масла 100 N и примерно 12 массовых % поверхностно-активного вещество, которым является алкилбензолсульфоновая кислота.

Препаративный пример 3: Дисперсия оксида церия

Дисперсию получают посредством дробления примерно 50 массовых % оксида церия (СеО), примерно 40 массовых % базового масла 100 N и примерно 10 массовых % поверностно-активного вещества (сложного полиолефинаминоэфира, этерифицированного с 2-(диметиламино)этанолом).

Пример 1: Дисперсия, содержащая три металла

Дисперсию, содержащую три металла, получают путем смешения продукта препаративного примера 1 с коммерчески доступным порошком сульфоната церия и железной солью октадекановой кислоты. Соотношение массы металлов магний:церий:железо в конечном продукте составляет примерно 150:10:5. Продукт образует устойчивую дисперсию, которая не показывает существенного расслоения через 12 недель.

Пример 2: Дисперсия, содержащая три металла

Дисперсию, содержащую три металла, получают путем перемешивания порций продукта, образующегося в препаративных примерах 1-3. Соотношение массы металлов магний:церий:железо в конечном продукте составляет примерно 150:10:5. Продукт образует устойчивую дисперсию, которая не показывает существенного расслоения через 12 недель. Более 85% частиц дисперсии имеет средний размер менее 0,46 микрон.

Пример 3: Дисперсия, содержащая три металла

Дисперсию, содержащую три металла, получают путем перемешивания порошков оксида магния, гидроксида кальция и оксида железа (Fe₂ O₃). Полученный в результате порошок трех металлов затем добавляют к смеси, содержащей примерно 10 массовых % поверхностно-активного вещества на основе сукцинимида, примерно 39,6 массовых % базового масла SN 100 и примерно 0,4 массовых % деэмульгатора. Конечная дисперсия содержит 37,5 массовых % оксида магния, примерно 10,5 массовых % гидроксида кальция и примерно 2 массовых % оксида железа. Полученная в результате дисперсия способна застывать, а размер ее частиц оставляет примерно от 0,14 до 0,2 микрон.

Композиции топлива 1-3

Продукты примеров 1-3 загружают в жидкое топливо в количестве около 1000 промилле в соответствующем порядке. Полученное в результате топливо сжигают, использование дисперсии обеспечивает снижение количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Композиции топлива 4-6

Продукты примеров 1-3 загружают в жидкое топливо в количестве около 1300 промилле в соответствующем порядке. Полученное в результате топливо сжигают, использование дисперсии обеспечивается снижение количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Композиции топлива 7-9

Продукты примеров 7-9 загружают в жидкое топливо в количестве около 1500 промилле в соответствующем порядке. Полученное в результате топливо сжигают, использование дисперсии обеспечивается снижение количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Композиции топлива 10-12

Продукты примеров 10-12 загружают в жидкое топливо в количестве около 700 промилле в соответствующем порядке. Полученное в результате топливо сжигают, использование дисперсии обеспечивается снижение количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Композиции топлива 13-15

Продукты примеров 13-15 загружают в жидкое топливо в количестве около 1750 промилле в соответствующем порядке. Полученное в результате топливо сжигают, использование дисперсии обеспечивается снижение количества побочных продуктов или загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива.

Тогда как изобретение разъяснено в отношении его предпочтительных вариантов осуществления, следует понимать, что специалисту в данной области техники при прочтении описания станут очевидны различные модификации изобретения. Поэтому подразумевается, что раскрытое здесь изобретение охватывает такие модификации, которые попадают в пределы объемы прилагаемой формулы изобретения.