用于導入高溫環境的組成物的制作方法

專利名稱：用于導入高溫環境的組成物的制作方法
技術領域：
本發明是以Epperly和Sprague名義在1988年4月29日提交的專利順序號為07/187，943的名為“用于引入高溫環境的組成物”的待批和普通轉讓的美國專利申請的連續部分申請，所揭示的內容通過參考結合入本文中。
本發明涉及用于通過噴射器引入高溫環境，特別是由碳質燃料燃燒而來的廢氣的組成物，從而減少環境中的氧化氮(NOx)濃度。一般來說，組成物被引入的高溫環境的溫度為大于約800°F。
當所用的氧氣濃度和空氣/燃料比能產生高焰溫度時，可使碳質燃料燃燒更完全，同時使一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物的釋放量減少。當礦物燃料用于例如懸浮燃燒鍋爐諸如通用鍋爐時，產生大于約2000°F，一般為約2200°F至3000°F的溫度。不幸的是，這樣的高溫以及較高溫度的熱點趨于造成熱NOx的產生，溫度是如此之高，以致于形成氧和氮的自由基，并化學地結合為氧化氮。氧化氮甚至可在1400°F至1600°F溫度下操作的具有在低至800°F或更低溫度下運行的煙道系統和具有在800°F至1700°F或更高溫度下運行的煙道系統的空氣透平的循環流化床鍋爐中形成。
氧化氮是麻煩的污染物，它可在如上述燃燒的鍋爐的燃燒廢氣流中發現，它包括煙霧中的主要刺激物。進一步認為，通過在陽光和碳氫化合物存在下的一系列反應，氧化氮可經歷認為是光化學煙霧形成的過程。另外，氧化氮對于酸雨來說是一個很大的貢獻者。
不幸的是，當利用公知組成物來減少氧化氮時，所需用來將NOx水平減小至可接受范圍之內的數量是這樣的，使得大多數過程極其昂貴。那些較便宜的組成物具有嚴重的缺點，這就是，由于這些組成物的較高粘度和這些組成物的結焦，存在于用來將處理組成物導入含氧化氮廢氣中的噴射器的頂端處的高溫會導致阻塞，特別當存在流動中斷時。進而，通過形成沉積，存在于該組成物中以及稀釋水中的硬金屬也會造成注射器端部的阻塞，特別當存在流動中斷時。
近年來，用于減少來自碳質燃料燃燒的廢氣中的氧化氮的方法和組成物已被廣泛地研制。隨著對身體健康危險和由試劑諸如煙霧和酸雨引起的環境損害的注意力的增加，希望減少NOx的研究將繼續進行。
過去，用于減少氧化氮水平的大多數方法注意力集中在那些在使氧化氮還原達到最大方面最有效的組成物或在達到氧化氮還原而同時也不導致顯著量的其他污染物諸如氨或一氧化碳的產生上。盡管通常忽略的是這些組成物的成本和在存在于包含氧化氮的廢氣中的失穩條件下有效地傳送它們的能力。
因此，所希望的是成本低但能被有效地通過一具有噴射器頂端的注射器導入該高溫環境的用來減少存在于高溫環境諸如來自碳質燃料燃燒的廢氣中的氧化氮的組成物。
本發明揭示了一種用于通過一具有注射器頂端的噴射器導入高溫環境的用來減小高溫環境中氧化氮濃度的低成本組成物，該組成物包括a)能有效減少環境中氧化氮濃度的低成本的氧化氮還原處理組分;
b)稀釋水;和c)在存在于噴射器頂端的條件下沸點約大于稀釋水沸點的、在存在于噴射器頂端的條件下粘度小于氧化氮還原處理組分粘度的粘度/結焦時間改性劑，其中，粘度/結焦時間改性劑也減少了環境中的氧化氮濃度;和/或能夠防止噴射器處沉積(由于通常在氧化氮處理組分和/或稀釋水中發現的硬金屬而產生)的螯合劑，其中螯合劑也減少了環境中的氧化氮濃度;和/或能夠防止噴射器處沉積(起因于通常在氧化氮處理組份和/或稀釋水中發現的硬金屬)的防垢劑，其中防垢劑也減少了廢氣中的氧化氮濃度。
根據下列詳細描述，特別是當參考附圖閱讀時，可更好地懂得本發明，其中

圖1a用圖解法闡明了例Ⅰa的結果;
圖1b用圖解法闡明了例Ⅰb的結果;
圖2a用圖解法闡明了例Ⅱa的結果;和圖2b用圖解法闡明了例Ⅱb的結果。
圖2c用圖解法闡明了例Ⅱc的結果。
如上所述，本發明組成物準備導入的包含氧化氮的高溫環境通常包括來自碳質燃料燃燒的廢氣。該廢氣最通常可在通用鍋爐、循環流化床鍋爐和氣體透平中發現。應該知道，盡管這里根據來自碳質燃料燃燒的廢氣中的氧化氮的還原撰寫，本發明可應用于任何具有希望還原的含氧化氮的高溫環境。“高溫環境”指其溫度足夠能損害有效地將低成本氧化氮還原組成物導入環境的能力的環境。該溫度一般大于約800°F，并可高至約1900°F，甚至高至2100°F和更高。
在大多數NOx還原方法中，所述組成物是通過一具有噴射器尖端的噴射器導入廢氣中的。合適的噴射器為大家所知，它通常包括延伸入所述環境的一簡單管狀結構，由泵送裝置通過管狀結構供給氧化氮還原組成物并送入環境。伸入環境的噴射器的端部就是通常所知的噴射器頂端。用于將NOx還原組成物導入高溫環境的更成熟的裝置也已公知，它通常包括共軸的多管結構，諸如由Burton在1987年2月2日提交的名為“用于減少廢氣中污染物濃度的方法和裝置”的待批和普通轉讓美國專利申請(申請系列號為07/009，696);由Devita在1988年2月26日提交的名為“用于減小廢氣中污染物濃度的方法和噴射器”的待批和普通轉讓美國專利申請(系列號為07/160，684)和在1989年3月3日提交的名為“用于減小廢氣中污染物濃度的方法和噴射器”的待批和普通轉讓美國專利申請(系列號為07/319，173)中所揭示的那樣，每個專利申請所揭示的內容通過參考結合入本文中。
這些噴射器的缺點在于，對使用者來說經濟的成本足夠低廉的許多已知氧化氮還原處理組分具有這樣高的粘度和/或這樣短的結焦時間，或包含足夠多的硬金屬(這在下面將作更詳細的討論)，以致于在噴射器頂端的泵送存在困難，這歸因于高粘度或由硬金屬的結焦或沉積導致的阻塞。由于各種為熟練人員熟悉的原因而存在的流動中斷會加重這個問題，該泵送困難顯著地妨礙了處理組分向高溫環境的流動。“顯著地妨礙流動”意指將所述處理組分至高溫環境的流動顯著地減小到一定程度，使得所述組分對氧化氮的還原被嚴重削弱，包括噴射器頂端的完全阻塞和因此引起的噴射器失效。
“低成本氧化氮處理組分”指當用足以能顯著減少來自碳質燃料燃料的廢氣中的NOx水平的數量導入時，處理組分的成本足夠低而經濟。合適的處理組分為分子量大于約150的非酸性的氧化碳氫化合物(“非酸性”指包括具有痕量酸性雜質的組分)，例如那些成本為不大于約0.10美元/磅的組分(以美元計，以該申請的遞交日為準)。最好的是，該氧化的碳氫化合物從由糖、木素衍生物、淀粉、纖維素材料和低級煤和其混合物構成的組中選取，這些材料的成本足夠低，這是由于它們通常是作為主要目的是產生一種不同的物質的過程的副產物而產生的。
這里所用到的術語“氧化碳氫化合物”指包含氧或含氧基團的碳氫化合物;術語“糖”指在這里所述條件下能減小在廢氣中的NOx濃度的許多有用的糖類材料，包括非還原性和還原性水溶性單糖、還原性和非還原性多糖以及它們的降解產物，諸如戊糖，包括戊醛糖、甲基戊糖、戊酮糖如木糖和阿拉伯糖，脫氧醛糖如鼠李三糖、己糖和還原糖諸如己醛糖如葡萄糖、半乳糖和甘露糖，己酮糖如果糖和山梨糖，雙糖如乳糖和麥芽糖，非還原性雙糖如蔗糖和其他多糖諸如糊精和棉子糖，包含作為其組分的低聚糖的水解淀粉，水分散性多糖，和制造糖的副產物，如糖蜜;術語“淀粉”指具有重復單元和通常由約25%直鏈淀粉(由糖苷鍵聯結的吡喃葡糖酐)和約75%支鏈淀粉構成的碳水化合物聚合物;術語“纖維素材料”指由碳水化合物高聚物(多糖)構成的材料，該高聚物由氧鍵聯結的葡糖酐單元構成，從而形成長的基本上線型的分子鏈;術語“木素”指衍生作為木材副產物的無定形結構的苯基丙烷聚合物;術語“低級煤”指泥煤、褐煤或次煙煤。
該處理組分在減少環境中的氧化氮濃度方面是有效的，其粘度通常為足夠高，以顯著妨礙它們在通常存在于噴射器頂端處的高溫條件下的流動，并組它也具有在該高溫條件下結焦(即形成碳質沉積)的傾向，該傾向也顯著地妨礙了流動。如果在噴射器頂端處的條件是這樣的，使得大多數(即大于約50%)稀釋劑諸如水被蒸發掉，諸如當存在流動中斷時，該效應特別顯著。通常，該低成本氧化氮還原處理組分也包括能在噴射器頂端處形成沉積(特別是當加熱時)的硬金屬諸如鈣和鎂。當稀釋水被蒸發掉時，該效應也更加顯著。
如下面將更詳細討論的那樣，在進一步稀釋以用來導入高溫環境之前，本發明組成物中包括的如這里所述使用的氧化氮還原處理組分的數量通常為約25%至約95%(重量)，以產生一種在還原來自碳質燃料組成物的廢氣中的氧化氮方面有效的組成物。有利的是，組成物中存在的組分的數量為約30%至約90%(重量)，最好為約35%至約85%(重量)
在氧化氮還原處理組分具有足夠高的粘度以顯著妨礙它在存在于噴射器頂端處的高溫條件下的流動和/或具有在該高溫條件下結焦的傾向的情況下，通過提供一個粘度/結焦時間改性劑來保證所述組份向廢氣中的足夠導入是重要的。合適的粘度/結焦時間改性劑是具有下列特性的材料在存在于噴射器頂端處的條件下比氧化氮還原處理組分更穩定;在存在于噴射器頂端處的條件下沸點約比稀釋水的沸點高(可以認識到，沸點受條件諸如壓力的影響，它可影響不同材料至不同程度)和;在存在于噴射器頂端處的條件下粘度比氧化氮還原處理組分粘度小(也可以認識到，粘度受條件諸如溫度和壓力的影響，它們可影響不同材料至不同程度)。當然，粘度/結焦時間改性劑必定具有足夠低的粘度，以防止在高溫條件下妨礙它們的流動(即使大部分稀釋水被蒸發掉)，甚至當被加熱和/或當大部分稀釋水被蒸發掉時，它也不具有結焦的傾向。為了使使用本發明組成物達到的NOx還原達到最大，所述粘度/結焦時間改性劑最好也減少環境中的氧化氮濃度。
為了在此有用，所述粘度/結焦時間改性劑應要么可溶于水，要么可分散于水中。較佳的是，所述粘度/結焦時間改性劑從由氧化碳氫化合物，特別是多元醇和酯(其價格是氧化氮還原處理組分價格的至少約1.5倍，更通常為大于約1.5倍)和非氧化碳氫化合物(盡管它在粘度/結焦時間改性方面有效，它在減少氧化氮濃度方面的成本-效果比較氧化碳氫化合物小得多)組成的組中選擇。合適的粘度/結焦時間改性劑最好從由甲酰胺、甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、己二醇、三水縮四乙二醇(四甘醇)、餾出的燃料和鯡油和其混合物構成的組中選取。在一共同的商業環境中，所述粘度/結焦時間改性劑特別是一種氧化碳氫化合物的價格為大于約0.10美元/磅(以美元計，以該申請的申請日為準)。
存在于本發明組成物的粘度/結焦時間改性劑的數量應足夠，以顯著地降低粘度和/或延長組成物的結焦時間。換言之，存在的粘度/結焦時間改性劑的數量應足夠，從而減小由組成物的粘度或結焦造成的流動障礙。另外，如上所述，所述氧化氮還原處理組分是低價的，所述粘度/結焦時間改性劑具有高得多的價格或在NOx還原方面低得多的價格效果。因此，為了將本發明的組成物保持為一種較低價格的組成物，最好組成物中只包括那部分量的粘度/結焦時間改性劑，這將給升高的價格提高最多的利益。否則會顯著減少組成物的低價性質(即使粘度/結焦時間改性劑對氧化氮的還原作出貢獻)。因此，存在于組成物中的粘度/結焦時間改性劑的量最好為不大于根據價格/效益分析得到的大約最有效的數值。根據粘度和/或結焦時間改性作出的對幾種粘度/結焦時間改性劑的價格-效益分析如例Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc所述，并以圖解再現于圖1a、1b、2a、2b和2c中。在對于具體粘度/結焦時間改性劑的粘度改性和結焦時間改性的各個價格/效益分析導致這樣的建議，即對于兩種不同目的使用不同數量的改性劑的情況時，可選擇較高數量來提供最大利益，或可選擇較低數量來使價格最小化，或者選擇平均量或在兩種所選擇的值之間的其他數量，這取決于實踐者的具體需要。
在大多數申請中，可發現，在進一步稀釋以導入高溫環境之前，存在的粘度/結焦時間改性劑的數量為約1%至約25%(重量)，更好地是為約5%至約20%(重量)，最好為約10%至約15%(重量)，這在下面將作便詳細的討論。
本發明所述的氧化氮還原處理組份，不管是否它具有上述的粘度和結焦時間特性，通常包含硬金屬諸如鈣和鎂。該硬金屬是不希望有的，這是因為它們會在噴射器頂端形成沉積，諸如碳酸鈣或碳酸鎂，從而導致阻塞。另外，如果所用的稀釋水不是“軟”水，稀釋水也會提供硬金屬，并伴隨由此產生的阻塞問題。無硬金屬氧化氮還原處理組份的使用或鍋爐供用水或水軟化劑的使用會給本發明組成物的制備添加附加的步驟，或者顯著地使組成物的成本增加，或者兩者兼而有之。因此，本發明的組成物可包括螯合劑和/或防垢劑，從而防止由硬金屬造成的問題，并且，實質上保持本發明組成物的低成本性質。
本發明的一種合適的螯合劑是一種能減少或甚至防止由在氧化氮處理組份和/或稀釋水中發現的硬金屬而引起的在噴射器端部的沉積的物質。為了使使用本發明組成物達到的NOx還原達到最大，所述螯合劑最好也應減小環境中的氧化氮濃度。
能夠完成這些功能的螯合劑的例子是那些包括一些有機酸或其鹽，具體是有機羥基酸和多乙酸衍生的胺和其鹽，以及其混合物的物質。術語“有機酸”指任何具有至少一個羧基基團(-COOH)的碳氫化合物。如熟練技術人員顯而易見的那樣，“有機羥基酸”是具有至少一個羥基基團(-OH)的有機酸，其中羥基基團不連接在與羧基基團相同的碳上，“多乙酸胺”是具有至少一個氨基基團和多于一個乙酸基團(-CHCOOH)的有機酸。所述螯合劑最好從由葡糖酸、酒石酸、葡庚糖酸、檸檬酸、次氮基三乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、N-羥基乙基乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸和其鹽和混合物構成的組中選取。
包括在本發明組成物中的螯合劑的量應足夠能顯著減小由硬金屬造成的在噴射器頂端處的沉積。適用于本發明的螯合劑的價格通常為氧化氮還原處理組份價格的至少約1.5倍，更經常是大于約1.5倍。因此，與粘度/結焦時間改性劑的情況相同，所存在的螯合劑數量應最好與由所述螯合劑提供的螯合作用的可靠的成本-效益分析相一致。換言之，為了將本發明組成物保持為低成本，所采用的螯合劑量應使其在螯合所用的單位數量硬金屬方面最有效，這也取決于存在的硬金屬量。所述螯合劑通常構成約0.1%至約10%本發明組成物(重量)。
本發明的一種合適的防垢劑是一種能夠減少或甚至防止由在氧化氮處理組份和/或稀釋水中發現的硬金屬引起的在噴射器處的沉積的物質。為了使使用本發明組成物達到的NOx還原達到最大，所述防垢劑最好也應減小環境中的氧化氮濃度。
能完成這些功能的防垢劑例子是那些包括多羧酸或鹽，特別是其銨鹽或鈉鹽(最好為游離酸)和這些酸或鹽的水溶液的物質。有利的是，所述防垢劑是酸性的，較佳pH值為小于約9，更佳的pH值為小于6，它最好包括分子量為不大于約3000的水溶性聚丙烯酸或其鹽。最佳的是，本發明的防垢劑包括約1%至約90%(重量)聚丙烯酸和約1%至約90%(重量)有機膦酸或其鹽，較佳為一種烷基，特別是一種低級烷基(1-10個碳)、膦酸的混合物，后者除了對防垢劑的防垢性能作貢獻外，也作為一種腐蝕抑制劑起作用，從而減少本發明組成物處理系統(即貯槽、導管等)中的腐蝕。所述有機膦酸鹽也給防垢劑提供了水解穩定性(它指在升高溫度和pH極值下過長時期，對水溶液中水解降解的抗力)。所希望的是，所述防垢劑也包括約1%至約90%(重量)膦酸。
合適的防垢劑是可獲得的，如Ferrophos8500，它是pH值為1.8的磷酸和聚丙烯酸的混合物;Ferrolin8441，它是pH值為2.4的磷酸、膦酸和聚丙烯酸的混合物;和Ferrophos8461，它是具有pH值為8.2的低分子量聚丙烯酸鹽。這中間的每一種物質都是可由HenkelCorp.ofAmbler，Pennsylvania公司的商業上可買到的產品。
本發明組成物中包括的防垢劑的量最好應足夠用來顯著減少由硬金屬造成的在噴射器頂端處的沉積。適用于本發明的防垢劑的價格通常是氧化氮還原處理組份價格的約至少1.5倍，更常為大于約1.5倍。因此，與粘度/結焦時間改性劑情況相同，存在的防垢劑的量最好與由所述防垢劑提供的防垢作用的確定的成本-效益分析相一致。換言之，為了將本發明組成物保持為低成本，所采用的防垢劑量應為一定量，使其在防止所用的單位數量硬金屬的沉積方向最有效，它也取決于存在的硬金屬量。所述防垢劑通常構成約0.01%至約1%(重量)本發明組成物。
如果需要，本發明組成物可同時包括螯合劑和防垢劑，這是因為互補形式的這兩種功能會有效地減小或防止在噴射器頂端的沉積。
如果需要，本發明組成物也可包括一種乳化劑/分散劑，以使其組份徹底分散在組成物中，并可通過由蒸發導致的失水而形成的任何固體的分散，有助于保持所述組成物的低粘度。所述乳化劑/分散劑可為任何合適的陽離子、陰離子、非離踴蛄叫曰銜锘蛞閻鈉鶉榛 分散劑作用的組成物，它最好從由壬基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、烷基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、取代的妥爾油脂肪酸咪唑啉、直鏈烷基芳基三乙醇胺磺酸鹽和月桂基硫酸鈉以及其混合物構成的組中選取。
如上所述，用于本發明的稀釋水可來自任何水源，當將螯合劑和/或防垢劑用于本發明組成物中時，不需要水是“軟的”或處理水。按照實踐者的需要，其他組份也可存在于本發明組成物中，諸如生物殺傷劑或其他保存劑、香料和/或著色劑。
由本發明的實踐，制備一種氧化氮還原組成物，它成本低，并能在通常存在于噴射器頂端的條件下通過一具有噴射器頂端的噴射器被送入高溫環境中。
通常，在NOx還原過程中，本發明組成物是作為一種NOx還原處理劑的組分被送入含氧化氮環境中的。一般來說，該NOx還原處理劑包括一種最好構成約0.1%至約25%(重量)本發明組成物的水溶液。有利的是，為了達到氧化氮還原，所述處理劑也可包括其他組份，諸如由Lyon在美國專利號3，900，554中揭示的氨，所揭示的內容通過參考結合入本文中;由Arand等在美國專利號4，325，924和4，208，386中揭示的脲，所揭示的內容通過參考結合入本文中;或其他含氮化合物，這對于熟練技術人員來說是熟悉的。
下列例子將進一步闡述和解釋本發明。
例Ⅰ根據下列步驟對幾種配料的粘度進行測量，以準備幾種粘度改性劑的成本/效益分析a.將150克(±5克)將要測試的配料放入一燒杯中;
b.然后將燒杯放入一溫度為約100℃的烘箱中，直到試樣中至少90%水蒸發;
c.然后將含試樣的燒杯從烘箱中移出，并使其冷卻至室溫(約25℃);
d.然后根據下式計算試樣中的水損失;
%H2O損失＝ (重量損失，克)/(總水含量，試樣) ×100(試樣的總含水量既包括加入水也包括所用組份的含水量，以克計);
e.然后通過在試樣中加入計算量的水和將其徹底混合而將試樣的含水量調節至90%或95%水損失;和f.采用Brookfield粘度計，在120℃下測定經調節試樣的絕對粘度。
以該方式對下列配料進行測量1a.制備包括72%糖蜜和具有0%、5%、10%和19%乙二醇的水溶液，并將其蒸發至95%水損失。測量各個溶液的粘度，并將其標在圖1a中。
1b.制備包括72%糖蜜和分別含有5%和19%二甘醇、甘油和丙二醇的水溶液，并將其蒸發至90%水損失。測量各個溶液的粘度，并將其標在圖1b中。
參照圖1a和1b，通過在本發明組成物中添加粘度改性劑派生而來的效益是顯而易見的，這就是效益變得不那么顯著的那些點，即在根據成本/效益分析而得到的最有效百分數粘度改性劑之外。例如，在例1a中，10%至19%的附加的乙二醇的添加對于添加的乙二醇的大量增加來說，只引起很小的粘度改性效益。而且，圖1a強烈表明，當用作粘度改性劑時，乙二醇的最有效量為約10%。
例Ⅱ通過下列過程測量幾種配料的結焦時間，它確定了需要用來將標準量的配料在標準溫度下分解為固體脆性物質的時間，由此表明了給定配料的結焦形成趨向a將5.00克(±0.10克)試樣放入一瓷坩堝中;
b.然后將坩堝放入溫度為400°F的爐中;
c.以固定的間隔，將坩堝移出，并將試樣冷卻至室溫，并觀察之，注意其外觀;和d.重復步驟c，直到試樣變“脆”，這就是指試樣是硬的，金屬刮勺并不能將其除去，如果施加壓力，它會裂開(如果60分鐘加熱后，試樣不是脆的，則停止試驗并記錄該事實)。
以該方式對下列配料進行測量Ⅱa.制備包含50%木素磺酸鹽和分別含有0%、5%、10%和20%乙二醇和甘油的水溶液，測得各個溶液的結焦時間，并標在圖2a中。
Ⅱb.制備包括50%蔗糖和分別含有0%、5%、10%和20%燃料油、乙二醇和四甘醇的水溶液，測量各個溶液的結焦時間，并標于圖2b中。
Ⅱc.制備包含72%糖蜜和0%、5%和10%甲酰胺的水溶液，測量各個溶液的結焦時間，并標于圖2c中。
參考圖2a、2b和2c，適當地闡明了結焦時間改性劑的效益，也可以看到，在存在的結焦時間改性劑為某一濃度之后，例如根據結焦時間改性劑的成本/效益分析而得到的最大有效性，該效益變得不那么顯著。例如，參考圖2a，可以觀察到，當氧化氮還原處理組分是木素磺酸鹽時，乙二醇的量當用作結焦時間改性劑時最好為約10%。
例Ⅲ通過下列過程測得幾種配料的防垢能力將具有分析得到的金屬濃度為3毫克(mg)鎂/升(1)和136mg鈣/l(相當于352mg Ca CO3/l)的含有和不含有防垢組成物組份的自來水(100克)在一容器中與1毫升(ml)1%碳酸氫鈉(Na HCO3)溶液合并，并將得到的溶液沸騰30分鐘。然后排出所述液體，并用蒸餾水將所述容器洗滌兩次。通過加入5ml 6N鹽酸而將容器上析出的鈣溶解，然后由原子吸收光譜儀測量溶解的沉積物的鈣含量。
結果列于表2中。
表2防垢劑 Ca++沉積(mgCa/立升)-132.00.1%Ferrophos84411.80.01%Ferrophos844110.40.1%Ferrophos846164.00.01%Ferrophos846144.0
0.1%Ferrophos85009.00.01%Ferrophos850016.00.1%檸檬酸15.60.01%檸檬酸92.0可以容易地看出，甚至與類似量的螯合劑諸如檸檬酸相比較，防垢劑的使用顯著地減少了鈣的沉積。
上述描述是為了指導該領域的普通技藝人員怎樣來實踐本發明，它不是為了詳述所有那些在閱讀說明書后對熟練工人來說變得顯而易見的其明顯的改進和變化。然而，意圖是將所有這些明顯的改進和變化包括在由下列權項規定的本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種用于通過一具有噴射器頂端的噴射器導入高溫環境以減小高溫環境中的氧化氮濃度的低成本組成物，其特征在于所述組成物包括a)在減小環境中氧化氮濃度方面有效的低成本氧化氮還原處理組份，其中所述氧化氮還原處理組分的粘度為足夠擼韻災漣詿嬖謨諗縞淦鞫ザ舜μ跫碌牧鞫⑶宜哂性詿嬖謨諗縞淦鞫ザ舜μ跫陸嶠溝那閬潁 b)稀釋水；和c)在存在于噴射器頂端處的條件下沸點約大于所述稀釋水沸點的、在存在于噴射器頂端處的條件下粘度小于所述氧化氮還原處理組分粘度的粘度/結焦時間改性劑，其中所述粘度/結焦時間改性劑也減小環境中的氧化氮濃度，并進一步其中所述粘度/結焦時間改性劑存在的量足夠能減少所述氧化氮還原處理組分的流動干擾。
2.如權利要求1所述的組成物，其特征在于所述粘度/結焦時間改性劑存在的量不大于根據成本/效益分析得到的大約最有效的那個值。
3.如權利要求1所述的組成物，其特征在于所述組成物被導入的高溫環境包括來自溫度為大于約800°F的碳質燃料燃燒的廢氣。
4.如權利要求3所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分包括分子量為大于約150的氧化碳氫化合物。
5.如權利要求4所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組成物是從由糖、木素衍生物、淀粉、纖維素材料和低級煤和其混合物構成的組中選取的。
6.如權利要求5所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分構成約25%至約95%(重量)所述組成物。
7.如權利要求3所述的組成物，其特征在于所述粘度/結焦時間改性劑是水溶性的或水分散性的。
8.如權利要求7所述的組成物，其特征在于所述粘度/結焦時間改性劑是從由成本是所述氧化氮還原處理組成物的至少約1.5倍的氧化碳氫化合物和非氧化碳氫化合物構成的組中選取的。
9.如權利要求8所述的組成物，其特征在于所述粘度/結焦時間改性劑是從由甲酰胺、甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、己二醇、四甘醇、餾出的燃料油和鯡油和其混合物構成的組中選取的。
10.如權利要求9所述的組成物，其特征在于所述粘度/結焦時間改性劑構成約1%至約25%(重量)所述組成物。
11.如權利要求1所述的組成物，其特征在于它進一步包括也減小環境中氧化氮濃度的螯合劑。
12.如權利要求11所述的組成物，其特征在于所述螯合劑是從由有機羥基酸、多乙酸衍生的胺、其鹽和其混合物構成的組中選取的。
13.如權利要求12所述的組成物，其特征在于所述螯合劑是從由葡糖酸、酒石酸、葡庚糖酸、檸檬酸、次氮基三乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、N-羥基乙基乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸或其鹽和其混合物構成的組中選取的。
14.如權利要求1所述的組成物，其特征在于它進一步包括也減小環境中氧化氮濃度的防垢劑。
15.如權利要求14所述的組成物，其特征在于所述防垢劑包括多元羧酸或其鹽。
16.如權利要求15所述的組成物，其特征在于所述防垢劑是從由聚丙烯酸、有機膦酸和磷酸和其鹽和混合物構成的組中選取的。
17.如權利要求1所述的組成物，其特征在于它進一步包括乳化劑/分散劑。
18.如權利要求17所述的組成物，其特征在于所述乳化劑/分散劑是從由壬基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、烷基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、取代妥爾油脂肪酸咪唑啉、直鏈烷基芳基三乙醇胺磺酸鹽和月桂基硫酸鈉和其混合物構成的組中選取的。
19.一種用于通過一具有噴射器頂端的噴射器導入高溫環境以減小高溫環境中的氧化氮濃度的低成本組成物，其特征在于所述組成物包括a)在減小環境中氧化氮濃度方面有效的低成本氧化氮還原處理組份;b)稀釋水，其中所述氧化氮還原處理組分和/或所述稀釋水包含能造成噴射器頂端處沉積的硬金屬;和c)能夠防止由所述氧化氮處理組分和/或所述稀釋水中發現的硬金屬造成的噴射器處的沉積的螯合劑，并且其中所述螯合劑也減小了環境中的氧化氮濃度。
20.如權利要求19所述的組成物，其特征在于所述組成物被導入的高溫環境包括來自溫度為大于約800°F的碳質燃料燃燒的廢氣。
21.如權利要求20所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分包含分子量為大于約150的氧化碳氫化合物。
22.如權利要求21所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分是從由糖、木素衍生物、淀粉、纖維素材料和低級煤和其混合物構成的組中選取的。
23.如權利要求22所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分構成約25%至約95%(重量)所述組成物。
24.如權利要求19所述的組成物，其特征在于所述螯合劑是從由有機羥基酸、多乙酸衍生的胺、其鹽和其混合物構成的組中選取的。
25.如權利要求24所述的組成物，其特征在于所述螯合劑是從由葡糖酸、酒石酸、葡庚糖酸、檸檬酸、次氮基三乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、N-羥基乙基乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸或其鹽和其混合物構成的組中選取的。
26.如權利要求25所述的組成物，其特征在于所述螯合劑存在一定量，使得其足夠能顯著減少在噴射器端部處的硬金屬沉積的產生。
27.如權利要求26所述的組成物，其特征在于所述螯合劑存在的量是與由所述螯合劑提供的螯合作用的確定的成本-效益分析一致的。
28.如權利要求27所述的組成物，其特征在于所述螯合劑構成約0.1%至約10%的所述組成物。
29.如權利要求19所述的組成物，其特征在于它進一步包括也減少環境中氧化氮濃度的防垢劑。
30.如權利要求30所述的組成物，其特征在于所述防垢劑包括多元羧酸或其鹽。
31.如權利要求31所述的組成物，其特征在于所述防垢劑是從由聚丙烯酸、有機膦酸和磷酸和其鹽和混合物構成的組中選取的。
32.如權利要求19所述的組成物，其特征在于它進一步包括乳化劑/分散劑。
33.如權利要求32所述的組成物，其特征在于所述乳化劑/分散劑是從由壬基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、烷基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、取代妥爾油脂肪酸咪唑啉、直鏈烷基芳基三乙醇胺磺酸鹽和月桂基硫酸鈉和其混合物構成的組中選取的。
34.一種用于通過一具有噴射器頂端的噴射器導入高溫環境以減小高溫環境中氧化氮濃度的低成本組成物，其特征在于所述組成物包括a)在減小環境中氧化氮濃度方面有效的低成本氧化氮還原處理組分;b)稀釋水其中所述氧化氮還原處理組分和/或所述稀釋水包含能造成在噴射器頂端處沉積的硬金屬;和c)能夠防止由所述氧化氮處理組分和/或所述稀釋水中發現的硬金屬造成的噴射器處的沉積的防垢劑，并且其中所述防垢劑也減小了環境中的氧化氮濃度。
35.如權利要求34所述的組成物，其特征在于所述組成物被導入的高溫環境包括來自溫度為大于約800°F的碳質燃料燃燒的廢氣。
36.如權利要求35所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分包括分子量為大于約150的氧化碳氫化合物。
37.如權利要求36所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分是從由糖、木素衍生物、淀粉、纖維素材料和低級煤和其混合物構成的組中選取的。
38.如權利要求37所述的組成物，其特征在于所述氧化氮還原處理組分構成約25%至約95%(重量)的所述組成物。
39.如權利要求34所述的組成物，其特征在于所述防垢劑包括多元羧酸或其鹽。
40.如權利要求39所述的組成物，其特征在于所述防垢劑是從由聚丙烯酸、有機膦酸和磷酸和其鹽和混合物構成的組中選取的。
41.如權利要求40所述的組成物，其特征在于所述防垢劑存在一定量，使得其足夠顯著減少噴射器頂端處的硬金屬沉積的產生。
42.如權利要求41所述的組成物，其特征在于所述防垢劑存在的量是與由所述防垢劑提供的防垢作用的確定的成本-效益分析一致的。
43.如權利要求42所述的組成物，其特征在于所述防垢劑構成約0.01%至約1%的上述組成物。
44.如權利要求34所述的組成物，其特征在于它進一步包括乳化劑/分散劑。
45.如權利要求44所述的組成物，其特征在于所述乳化劑/分散劑是從由壬基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、烷基苯氧基多(乙烯氧基)乙醇、取代妥爾油脂肪酸咪唑啉、直鏈烷基芳基三乙醇胺磺酸鹽和月桂基硫酸鈉和其混合物構成的組中選取的。
全文摘要
本發明涉及一種導入高溫環境以減小其氧化氮濃度的低成本組成物，它包括a)低成本氧化氮還原處理組分；b)稀釋水；和c)同時減少環境中氧化氮濃的粘度/結焦時間改性劑；能防止硬金屬在噴射器頂端處沉積的同時減少環境中氧化氮濃度的螯合劑和/或防垢劑。
文檔編號C10L10/02GK1037281SQ8910300
公開日1989年11月22日 申請日期1989年4月29日 優先權日1988年4月29日
發明者威廉·羅伯特·埃伯烈, 貝雷·諾邁德·斯伯瑞格, 蘇赫·馮·哈伯 申請人:燃料技術有限公司