ES2249472T3

ES2249472T3 - Aditivo para reducir la cantidad de particulas en emisiones procedentes de la combustion de carburante diesel.

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Publication number: ES2249472T3
Application number: ES01965154T
Authority: ES
Inventors: Cesare Pedrazzini
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2006-04-01
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: EP1307531A1; WO2002012417A1; US7524338B2; DE60113697T2; EP1307531B1; BR0112288B1; CA2417890C; CA2417890A1; IT1318868B1; DE60113697D1; DK1307531T3; ATE305500T1; ITMI20001815A0; MXPA03000683A; JP2004506067A; BR0112288A; JP5137283B2; CN1271180C; AU2001285857A1; ITMI20001815A1

Abstract

Aditivo para carburante diesel y fuelóleo, caracterizado porque comprende: A) un catalizador de oxidación metálico, en el que el metal se ha escogido del grupo formado por hierro, cerio, calcio, y mezclas binarias o ternaria de los mismos, y se encuentra en forma de sal con ácidos escogidos de las clases representadas por las siguientes fórmulas: (I) R-COOH, en la que R es un radical alifático C7-C17, lineal o ramificado, saturado o sin saturar, o es un radical alicíclico C5-C12, y en la que R¿ es H o un radical alifático C1-C12 y los grupos sulfónicos, que pueden ser varios o uno solo, pueden encontrarse en cualquier posición; B) por lo menos un nitrato orgánico; C) un agente dispersante.

Description

Aditivo para reducir la cantidad de partículas en emisiones procedentes de la combustión de carburante diesel.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aditivo para carburantes, como el carburante diesel y el fuelóleo, que se utilizan respectivamente con motores diesel y calderas de uso civil e industrial, siendo el aditivo útil para reducir la cantidad de partículas en emisiones.

Técnica anterior

El carburante diesel y el fuelóleo son carburantes que se utilizan ampliamente en varios sectores, desde el automovilístico hasta el de la calefacción industrial.

En aras de la simplicidad, nos referimos a continuación únicamente al uso del carburante diesel con motores de combustión interna (motores de ciclo diesel), sobreentendiéndose que lo expuesto a continuación puede aplicarse igualmente a cualquier uso del carburante diesel y fuelóleo, en el que el proceso de combustión produce emisiones.

En los últimos años, la evolución técnica de los motores alternativos de combustión interna ha estado estrechamente relacionada con la necesidad de asegurar un uso cada vez más racional de las fuentes naturales de energía, limitando al mismo tiempo los efectos de contaminación medioambiental asociados con su uso. Esto ha llevado a introducir modificaciones técnicas importantes en los motores, incidiendo de formas distintas en los motores de encendido por chispa, es decir, los motores de gasolina, y los motores de encendido por compresión, es decir, los motores diesel. Las innovaciones técnicas correspondientes han seguido, por consiguiente, caminos muy distintos aunque nacieran de las mismas necesidades.

Las distintas formas de abordar estos problemas se deben al curso distinto que toma el proceso de combustión en los motores de gasolina en comparación con el de los motores diesel.

En contraposición a los motores de gasolina, en los motores diesel, el proceso de carga se produce en forma de pequeñas gotas de gasolina que arden en condiciones de gran excedente de aire a consecuencia de la alta temperatura que alcanza el aire durante la fase de compresión.

A pesar del tamaño pequeño de las gotitas, que presentan un diámetro del orden de una centésima de milímetro y que se obtienen gracias a las presiones de inyección muy elevadas (hasta 1500 atmósferas), el procedimiento, con el que se distribuyen en la cámara de combustión, dista mucho de ser uniforme. Hay, por consiguiente, zonas en la cámara de combustión en las que el proceso de oxidación se realiza únicamente en parte, incluso en presencia de excedentes importantes de aire.

Los núcleos de las partículas de gasolina, que no han alcanzado aún el proceso de oxidación, debido a que se encuentran simultáneamente en condiciones de altas temperaturas y de falta de oxígeno, se encuentran sometidos a fenómenos complejos de craqueo térmico (pirólisis) que modifican sustancialmente su estructura físico-química original.

Este fenómeno es considerado generalmente como la causa principal de la formación de esas partículas características de material de naturaleza carbónica que se emiten con los gases de escape de los motores diesel y denominan técnicamente "partículas", si bien se conocen más comúnmente como hollín o negro de humo. Especialmente peligrosa es la fracción de partículas PM 10, que consiste en partículas con un diámetro medio inferior a 10 \mum y que contienen en aproximadamente un 75% benzopireno, acenafteno, antraceno, fenantreno, y otros hidrocarburos similares, aromáticos y policíclicos, de orden superior, que presentan una actividad cancerígena probada.

A pesar de los valores elevados del índice de dosificación y de los esfuerzos realizados para mejorar la eficiencia del proceso de combustión, las partículas de carbono responsables de la calidad del humo están siempre presentes, en mayor o menor grado, en los gases de escape de los motores diesel y son la causa, además de una prueba de un mal aprovechamiento energético del carburante, del gran deterioro del medioambiente y de perjuicios graves para la salud.

Al constituir las partículas de carbono una de las principales emisiones dañinas de los motores diesel, los mayores esfuerzos realizados por los fabricantes de vehículos en estos últimos años se han centrado esencialmente en la disminución de este contaminante.

Los pasos dados pueden resumirse básicamente en las siguientes medidas: a) medidas que inciden directamente en el proceso de combustión de los motores con el fin de prevenir la formación de sustancias contaminantes; b) utilización de dispositivos para tratar los gases de combustión con el fin de convertir las sustancias nocivas en productos inocuos; c) modificación de la composición del carburante. Las medidas de la categoría a) incluyen todas las medidas tomadas para mejorar la eficiencia del proceso de combustión, ya que la formación de las partículas PM 10 se debe sobre todo a un fallo en la integridad de dicho proceso.

Por otra parte, las medidas de la categoría b) incluyen los dispositivos para tratar gases de combustión que se aplican a los gases de escape de los motores diesel y que se conocen por el nombre de "separador de partículas", siendo su función la de filtrar y eliminar las partículas de carbono que se forman en el motor durante el proceso de combustión.

Los separadores de partículas PM 10 comprenden generalmente un soporte cerámico de tipo poroso que presenta una pluralidad de canales paralelos, que presentan extremos abiertos alternando con otros cerrados, y en cuyas paredes se depositan las partículas por filtración. Para evitar que el material acumulado en el soporte cree una contrapresión demasiado grande en la salida de escape del motor, lo que implicaría una pérdida de potencia y un mayor consumo de carburante, el funcionamiento del separador incluye siempre un ciclo de eliminación de partículas (o ciclo de "limpieza"), también conocido como "proceso de regeneración", durante el cual, mediante la aplicación de mejoras técnicas apropiadas, se queman las partículas y se convierten en dióxido de carbono y agua.

El sistema (c) se refiere únicamente al uso como carburante de una emulsión de agua y carburante líquido, que contiene generalmente 10-30% de agua y 90-70% de carburante. En la patente WO-A-9744414 se expone un procedimiento para reducir el lacado de revestimiento en motores diesel marinos.

La patente WO-A-9704045 expone procedimientos para reducir las emisiones dañinas de motores diesel.

Las soluciones presentadas hasta la fecha para eliminar las partículas procedentes del gas de escape, como las indicadas brevemente más arriba, no han ofrecido ni ofrecen una solución satisfactoria al problema debido a que, en los procesos de tipo (a), las características fisicoquímicas del carburante en la fase heterogénea constituyen un límite infranqueable para el aumento en la reactividad y, por consiguiente, para la eficiencia del motor. Por lo que respecta a los dispositivos de tipo (b), su realización ha sido hasta la fecha demasiado costosa desde el punto de vista económico como para poder considerar su uso a gran escala. Finalmente, el uso de emulsiones de agua y carburante (punto (c)), además de proporcionar una disminución insatisfactoria de las partículas, aumenta considerablemente el riesgo de corrosión del motor o de los quemadores debido al agua y a los ácidos que puede formar el agua con el azufre que contiene el carburante.

Disponer de una solución efectiva para la reducción de estos contaminantes es una cuestión que se ha vuelto incluso aún más urgente con las nuevas normativas antihumos europeas, en las que se regulan las emisiones máximas permitidas de los contaminantes procedentes de motores de gasolina y diesel en conformidad con dos normas que entrarán en vigor con distintas velocidades, la Euro 3, a partir del 1 de enero de 2001, y la Euro 4, a partir de enero de 2006, y que superan la norma Euro 2 vigente que entró en vigor el 1 de enero de 1997.

La tabla siguiente indica, expresadas en g/Km, las emisiones máximas de partículas PM10, óxidos de nitrógeno, NO_{x}, monóxido de carbono, CO, y de hidrocarburos sin quemar, HC, que permiten las normas antedichas para los vehículos con motor diesel.

	PM10	NO_{x}	CO	HC + NO_{x}
EURO 2	0,100	s.r.*	1	0,70
EURO 3	0,050	0,50	0,64	0,56
* s.i. = sin registrar

Como puede apreciarse en la tabla, la normativa se vuelve cada vez más estricta, por lo que existe una necesidad muy sentida de encontrar una solución que permita restringir las emisiones de contaminantes de los motores diesel así como cumplir las nuevas normas europeas.

Sumario de la invención

El solicitante ha encontrado ahora que el uso de un aditivo para motores diesel (fuelóleo), que consiste en una mezcla que comprende un catalizador de oxidación metálico, un nitrato orgánico y un agente dispersante en proporciones apropiadas, mejora la eficiencia de combustión de tal forma que se reduce la formación de partículas en hasta un 90%.

Este aditivo resulta ser especialmente efectivo en la reducción de emisiones de partículas, pero, además, se ha encontrado que sirve también para favorecer las distintas fases del proceso de combustión, obteniéndose un mayor grado de limpieza en las denominadas áreas de baja temperatura, y mejores condiciones de intercambio de calor gracias a la disminución drástica de la suciedad como consecuencia de la reducción de residuos y de carbonos sin quemar en los cilindros y en el distribuidor de escape.

Se ha encontrado también inesperadamente que, además de reducir la formación de partículas en hasta un 90%, el aditivo afecta también a las emisiones de los contaminantes controlados, reduciéndolos en total en hasta un 80%.

En la presente invención, el término "contaminante controlado" se refiere a monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (HC), y óxidos de nitrógeno (NO_{x}).

La presente invención se refiere por tanto a un aditivo para carburante diesel y fuelóleo, que se caracteriza porque

comprende:

A) un catalizador de oxidación metálico, en el que el metal se escoge del grupo formado por hierro, cerio, calcio, y mezclas binarias o ternaria de los mismos;

B) por lo menos un nitrato orgánico;

C) un agente dispersante.

Como catalizador (A), se prefieren las mezclas ternarias.

Otro objetivo de la presente invención es la composición de carburante que contiene dicho aditivo.

Las características y las ventajas del presente aditivo, que sirve para reducir la cantidad de partículas emitidas por los motores diesel y que ofrece asimismo las ventajas ya mencionadas anteriormente, se ilustran detalladamente en la descripción presentada a continuación.

Descripción resumida de las figuras

Las figuras 1 y 2 ilustran respectivamente la evolución en el tiempo del consumo específico de fuelóleo por tonelada de vapor producido y la del índice de vaporización, es decir, las toneladas de vapor producidas por tonelada de carburante.

La figura 3 ilustra las variaciones que se producen en las emisiones cuando el aditivo de la presente invención se encuentra en el carburante en comparación con la situación en la que el carburante no incluye ningún aditivo.

La figura 4 ilustra la eficiencia del catalizador de oxidación trimetálico Ce-Fe-Ca que incluye este aditivo.

Descripción detallada de la invención

En el catalizador de oxidación metálico A) según la presente invención, el metal se escoge de entre hierro, cerio, calcio, y mezclas binarias o ternaria de los mismos, salificando éste ácidos escogidos de las clases representadas por las siguientes fórmulas:

(I) R-COOH, en la que R es un radical alifático C_{7}-C_{17}, lineal o ramificado, saturado o sin saturar, o es un radical alicíclico C_{5}-C_{12}, y

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en la que R' es H o un radical alifático C_{1}-C_{12} y los grupos sulfónicos, que pueden ser varios o uno solo, pueden encontrarse en cualquier posición.

Estos ácidos carboxílicos y bencenosulfónicos pueden encontrarse mezclados incluso en productos naturales.

Las cantidades de los componentes del catalizador de oxidación metálico A), expresadas como porcentaje en peso con respecto al peso total del catalizador, son de 0-8% para el Ce, 0-8% para el Fe, 0-5% para el Ca, sobreentendiéndose que el catalizador debe contener por lo menos uno de estos metales. Las cantidades preferidas son 6% de Ce, 6% de Fe, 3% de Ca, tanto si se consideran los metales por separado como mezclados.

El aditivo según la presente invención contiene generalmente una cantidad del catalizador metálico de oxidación A) que está comprendida entre el 2 y 30% en peso con respecto al peso total del catalizador, siendo esta cantidad preferentemente del 15% en peso.

El nitrato orgánico B) de la presente invención se escoge generalmente del grupo compuesto por nitrato de amilo, nitrato de i-amilo, y nitrato de i-octilo (es decir, nitrato de 2-etilhexilalcohol), y sus mezclas binarias y ternaria se encuentra generalmente en un porcentaje entre 50 y 70% en peso con respecto al peso total del aditivo, y preferentemente en un 65% en peso.

El agente dispersante C) se escoge generalmente de entre alquilaminas, alquilamidas, alquilarilaminas y alquilarilamidas, y se encuentra en el aditivo según la presente invención en una cantidad comprendida entre 5 y 15% en peso, siendo esta cantidad preferentemente del 10%.

Los agentes dispersantes C) preferidos según la presente invención son alquilamidas y alquilaminas con cadena alifática C_{10}-C_{24}.

El agente dispersante (C) causa generalmente un aumento en la actividad de (A)+(B). Se ha obtenido un efecto sinergético muy pronunciado al agregar a la mezcla de nitratos orgánicos y catalizadores metálicos descritos anteriormente un producto dispersante con una base de poliolefinaminas o de alquilarilaminas y un copolímero de ofelina-alquiléster. Productos apropiados para realizar la presente invención son, por ejemplo, los que se comercializan en el mercado con el nombre de WASA (Wax AntiSettling Agents).

Además de los componentes básicos indicados anteriormente, el aditivo según la presente invención puede incluir, e incluye generalmente, pequeñas cantidades de agentes apropiados para mejorar determinados aspectos de la mezcla, tales como su estabilidad a la oxidación, inhibición de la corrosión, lubricidad, propiedad de espumaje del carburante (antiespumas) y aplicabilidad en frío (CFPP-Cold Filter Plugging Point: temperatura de enfriamiento para que se produzca el anegamiento de un filtro).

Cualquier carburante para motores diesel sirve para realizar la presente invención.

El aditivo según la presente invención puede agregarse al carburante en una cantidad comprendida entre 1 y 10 g/l de carburante; una cantidad de carburante comprendida entre 1 y 5 g/l de carburante, y preferentemente de 3,5 g/l, permite obtener una reducción eficiente en la cantidad de partículas.

La composición del carburante de la presente invención puede incluir también otros aditivos que se utilizan tradicionalmente con carburantes para motores diesel, y esto en las mismas cantidades en las que suelen utilizarse. Por ejemplo, puede incluir agentes convencionales como agentes que mejoran la lubricidad y estabilidad, inhibidores de la corrosión, y otros agentes similares.

El aditivo según la presente invención, mezclado con carburante para motores diesel, reduce drásticamente la cantidad de partículas en las emisiones de motores diesel de automóviles, locomotoras, barcos, maquinaria para transporte de tierras, y también de los motores diesel utilizados en estaciones de bombeo o instalaciones de grupos electrogeneradores. El aditivo según la presente invención puede utilizarse también, con las mismas ventajas enumeradas anteriormente, para reducir la emisión de partículas de sistemas de calefacción alimentados con fuelóleo, ya que los sistemas de combustión con fuelóleo de las calderas alimentadas con este combustible son similares a los que gobiernan el proceso de oxidación de un motor de combustión interna, aunque con una relación aire/combustible claramente inferior.

Técnica de control de gases de escape - Control en campo

En los países que contemplan un control obligatorio en campo, la revisión de los vehículos diesel no se refiere únicamente a los valores de los contaminantes controlados, sino también en la opacidad de los humos diesel. La emisión de humos se analiza con aceleración libre, es decir, con aceleración hasta alcanzar la velocidad de marcha máxima, velocidad de rotación máxima, empezando con la velocidad de rotación mínima y el embrague desacoplado; la aceleración actúa por tanto en contra de la masa del motor. La medida de la opacidad se realiza con un instrumento especial, el opacímetro, en el que los gases de escape, recogidos por una sonda, se conducen hacia una cámara de medición; el recorrido luminoso en el interior de la cámara varía según el color y la densidad del gas; el grado de absorción es una función que depende de la opacidad.

La atenuación de la luz se representa en un indicador como coeficiente de absorción o coeficiente K (m^{-1}), o como concentración másica por unidad de volumen (mg/m^{3}).

El coeficiente de absorción es una magnitud para determinar la cantidad de luz absorbida por el hollín (partículas), el humo blanco y el humo azul en una trayectoria de luz de 1 m de longitud. Esto es válido sea cual sea el instrumento de medida utilizado. La concentración másica indica la cantidad de partículas, expresada en mg, que emite el vehículo diesel en un 1 m^{3} de gas de escape. El coeficiente de absorción se convierte en concentración másica por medio de tablas de conversión elaboradas por varias organizaciones, siendo una de las tablas más utilizadas la de la asociación MIRA - Motor Industry Research Association.

Para las medidas realizadas con coches y camiones de los ejemplos presentados a continuación, se utilizaron equipos de la empresa ROBERT BOSCH GmbH (Stuttgart), en particular:

1) Comprobador Bosch para analizar humos diesel (procedimiento de opacidad) modelo RTT100

2) Comprobador Bosch versión RTM430 RTMV2.0.

\newpage

Como aditivo para el fuelóleo utilizado en las pruebas de los ejemplos presentados a continuación, se utilizó una mezcla compuesta por:

a) catalizador de oxidación metálico compuesto por 5% Ce, 7% Fe, 2,5% Ca, en forma de sales de ácidos alifáticos C_{8} en el caso del Ce, C_{18} en el caso del Fe, y ácido dodecilbencenosulfónico en el caso del Ca. El catalizador se encontraba en el aditivo en una cantidad de 10% en peso con respecto al peso total del aditivo;

b) nitrato de i-octilo en una cantidad de 70% en peso con respecto al peso total del aditivo;

c) como agente dispersante se utilizó Para-Flow 412 (Exxon) (50% de sustancias activas) en una cantidad de 20% en peso con respecto al peso total del aditivo.

Dicho aditivo se agregó al carburante diesel en una cantidad de 3,5 g/l de carburante diesel.

Para eliminar los sedimentos que se depositaron en el motor, el distribuidor de escape y en el tubo de escape cuando se utilizó anteriormente el motor con carburante sin aditivo, se encontró que era necesario dejarlo funcionar durante una hora por cada 1000 km recorridos anteriormente. Sólo después de este lapso de tiempo actúa el aditivo con el máximo rendimiento sobre las emisiones.

Los siguientes ejemplos se presentan únicamente con fines ilustrativos y no constituyen ninguna limitación al alcance de la presente invención.

Ejemplo 1 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un CHRYSLER VOYAGER 2.5 TDSE, 4 cilíndros, cilindrada 2499 cm^{3}; 85 kW equivalentes a 115 HP, potencia máxima a 4000 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 102.000 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	7,48*	1,19
Concentración másica (mg/m^{3})	980	193
* valor en límite de escala, obtenido por extrapolación del valor de concentración expresado en mg/m^{3}

Ejemplo 2 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un NISSAN ALMERA DI LUXURY de 5 puertas, 4 cilindros, cilindrada 2184 cm^{3}; 81 kW equivalentes a 110 HP, potencia máxima a 4000 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 3.000 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	1,63	0,26
Concentración másica (mg/m^{3})	268	35

Ejemplo 3 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un OPEL FRONTERA DTI 16V 2.2. Sport R.S., 4 cilindros, cilindrada 2171 cm^{3}; 85 kW equivalentes a 115 HP, potencia máxima a 3800 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 16.000 km.

\newpage

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	2,29	0,35
Concentración másica (mg/m^{3})	379	53

Ejemplo 4 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un FIAT MAREA JTD 105 SX, 4 cilindros, cilindrada 1910 cm^{3}; 77 kW equivalentes a 105 HP, potencia máxima a 4000 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 11.000 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	1,94	0,26
Concentración másica (mg/m^{3})	320	35

Ejemplo 5 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un VOLKSWAGEN POLO 1.9 SDI de 3 puertas, 4 cilindros, cilindrada 1896 cm^{3}; 47 kW equivalentes a 64 HP, potencia máxima a 4200 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 66.000 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	3,27	0,38
Concentración másica (mg/m^{3})	536	57

Ejemplo 6 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un VOLKSWAGEN GOLF TDI HIGHLINE 3P, 4 cilindros, cilindrada 1896 cm^{3}; 85 kW equivalentes a 115 HP, potencia máxima a 4000 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 9.500 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	1,78	0,27
Concentración másica (mg/m^{3})	294	38

Ejemplo 7 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un MERCEDES C200 CDI CLASSIC, 4 cilindros, cilindrada 2151 cm^{3}; 75 kW equivalentes a 102 HP, potencia máxima a 4200 rpm; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 70.500 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	2,02	0,2
Concentración másica (mg/m^{3})	335	33

Ejemplo 8 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTT 100

La prueba se realizó con un camión SCANIA DS 1410 de 8 cilindros, cilindrada 14200 cm^{3}; 333 kW equivalentes a 453 HP, potencia máxima a 1900 rpm; km recorridos por el camión antes de realizarse la prueba: 224.000 km.

	Diesel estándar	Diesel estándar + aditivo
coeficiente K (m^{-1})	3,22	0,86
Concentración másica (mg/m^{3})	529	133

Ejemplo 9

Una caldera Breda de 500 t/h (producción de vapor) se alimentó con fuelóleo que presentaba los siguientes parámetros característicos:

V	100 ppm
Ni	50 ppm
Na	25 ppm
Cenizas	360 ppm
S	2,7%
Asfaltenos	7,8%
Conradson	14,4%
N	0,44%
Viscosidad a 75ºC	110 cst

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Condiciones de trabajo:

Régimen de funcionamiento estacionario	92%
Excedente de aire	1,5 \div 3,5% (como O_{2})
Pulverización del fuelóleo (f.o.) 110 cst
Temperatura del aire	25ºC

Se agregaron a este fuelóleo 3,5 g/l de aditivo según la presente invención, compuesto por:

a) catalizador de oxidación ternario que comprendía 6% de Ce, 6% de Fe, 3% de Ca: cerio como sulfonato, hierro como talato, calcio como sulfonato. La mezcla catalítica representaba en total un 15% en peso con respecto al peso total del aditivo;

b) nitrato orgánico que comprendía nitrato de i-octilo en una cantidad del 65% en peso con respecto al peso total del aditivo;

c) agente dispersante que comprendía ADX 3856 W (ADIBIS) (con 50% de parte activa) en una cantidad del 20% en peso con respecto al peso total del aditivo.

La mejora del proceso de combustión en la caldera, gracias al uso del aditivo según la presente invención, puede apreciarse en las figuras 1 y 2, que ilustran respectivamente la evolución en el tiempo del consumo específico de fuelóleo por tonelada de vapor producido y la del índice de vaporización, es decir, las toneladas de vapor producidas por tonelada de combustible. En dichas dos figuras puede verse claramente cómo el índice de vaporización tiende a aumentar y cómo el consumo de fuelóleo tiende a disminuir ya a partir de los 30-40 días de funcionamiento.

El diagrama de la figura 3 ilustra las variaciones que se producen en las emisiones cuando el aditivo de la presente invención se encuentra en el combustible en comparación con la situación en la que el combustible no incluye aditivo. Se puede apreciar en el diagrama que el uso del presente aditivo disminuye la presencia de partículas en un 62% en comparación con el combustible sin aditivo, incluso con un excedente bajo de O_{2}, favoreciéndose por tanto también la disminución de NO_{x}.

En particular, el diagrama ilustra una disminución en la emisión de partículas, alcanzando ésta valores inferiores a 50mg/Nmc; las emisiones de NOx se reducen a 450mg/Nmc, y el valor medio del hollín es de 45 mg/Nmc.

En la figura 4, que ilustra la evolución de la cantidad de partículas en las emisiones de la caldera en función del excedente de O_{2} en el aire inyectado con el combustible, puede apreciarse en particular la eficiencia del catalizador de oxidación trimetálico Ce-Fe-Ca que incluye dicho aditivo.

Ejemplo 10 Prueba de opacidad con equipo Bosch RTM 430

La prueba se realizó con un Volvo V 70 2,5D; 5 cilindros, cilindrada 2460 cm^{3}, potencia máxima 103 kW; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 61.000 km.

Se preparó un aditivo que presentaba la siguiente composición:

A) catalizador ternario que comprende: 5% de Ce en forma de sales de ácidos alifáticos, 7% de Fe en forma de ácidos alifáticos C_{18}, 2,5% de Ca en forma de ácidos dodecilbenceno-sulfónicos. Representa el 20% del aditivo.

B) nitrato de i-octilo. Representa el 60% del aditivo.

C) Agente dispersante W.A.S.A. (Wax AntiSetting Agents). Representa el 20% del aditivo.

El aditivo preparado de esta forma se utilizó en 5 pruebas en carretera, en las que se fue aumentando la cantidad del aditivo con respecto al Diesel estándar (D.S.) tal como se indica a continuación:

3 g/l	(prueba 10,1)
3,5 g/l	(prueba 10.2)
4,0 g/l	(prueba 10.3)
5,0 g/l	(prueba 10.4)
10,0 g/l	(prueba 10.5)

	D.S.	D.S. + 10.1	D.S. + 10.2	D.S. + 10.3	D.S. + 10.4	D.S. + 10.5
Coeficiente K (m^{-1})	2,96	0,9	0,58	0,44	0,44	0,44
Concentración másica(mg/m^{3})	490	145	91	71	71	71
\Delta partículas	0	-70	-81	-85	-85	-85

Se realizaron también algunas pruebas comparativas para ver cuán crítica es la presencia de los tres componentes (a), (b), (c) en la obtención de un efecto sinergético que proporciona resultados inalcanzables con un solo componente y que no puede preverse a la luz de dichos resultados.

Ejemplo 11

Utilizando un coche AUDI A4 2.5 TDI V6, de 6 cilíndros, cilindrada 2496 cm^{3}, potencia máxima 110 kW, km recorridos antes de realizarse la prueba: 25500 km, y el opacímetro RTM 430 de Bosch, se realizaron algunas pruebas con diesel estándar (D.S.) sin aditivo y otras con diesel estándar con aditivos que presentaban distintas composiciones.

Prueba 11.1 - D.S. + 0,6 g/l de Fe talato con 2% Fe;

Prueba 11.2 - D.S. + 0,5 g/l de catalizador TRI que comprende 5% de Ce (en forma de octoato), 7% de Fe (en forma de talato), 3% de Ca (en forma de dodecilbencenosulfonato);

Prueba 11.3 - D.S. + 3,5 g/l de aditivo que se compone de 60% de nitrato de i-octilo, 20% de W.A.S.A., 20% de Fe-talato.

Prueba 11.4 - D.S. + 3,5 g/l de aditivo que se compone de 60% de nitrato de i-octilo, 20% de W.A.S.A., 20% de catalizador TRI.

\newpage

	D.S.	D.S. + 11.1	D.S. + 11.2	D.S. + 11.3	D.S. + 11.4
Coeficiente K (m^{-1})	1	0,7	0,64	0,28	0,25
Concentración másica(mg/m^{3})	162	114	106	38	33
\Delta partículas	0	-30	-36	-77	-80

Se realizaron otras pruebas análogas utilizando también dodecilbencenosulfonato de calcio y octoato de cerio y se obtuvieron resultados análogos.

Ejemplo 12

Comparativo

Se preparó un aditivo compuesto por:

: (b) nitrato de i-octilo en un 75%

: (c) W.A.S.A. en un 25%.

Dicho aditivo se utilizó en dos pruebas, en distintas cantidades:

: 2,0 g/l diesel - prueba (12.1)

: 3,0 g/l diesel - prueba (12.2).

Las pruebas se realizaron con un FIAL MAREA JTD 105 SX, 4 cilindros, cilindrada 1910 cm^{3}, potencia máxima 77kW; km recorridos por el vehículo antes de realizarse la prueba: 14000 km.

Opacímetro RTM 430 de Bosch

	D.S.	D.S. + 12.1	D.S. + 12.2
Coeficiente K (m^{-1})	1,86	1,27	1,23
Concentración másica(mg/m^{3})	308	208	203
\Delta partículas	0	-32	-34

Ejemplo 13

Comparativo

Con el mismo aditivo descrito en el ejemplo 12, se realizaron 2 pruebas utilizando respectivamente 2,0 g/l (prueba 13.1) y 3,0 g/l (prueba 13.2), pero con un coche distinto: AUDI A4 2.5 TDI V6, 6 cilindros; cilindrada 2496 cm^{3}, potencia máxima 110 kW; km recorridos antes de realizarse la prueba: 25500 km.

Opacímetro RTM 430 de Bosch

	D.S.	D.S. + 13.1	D.S. + 13.2
Coeficiente K (m^{-1})	1,57	1,0	0,97
Concentración másica(mg/m^{3})	256	162	156
\Delta partículas	0	-36	-38

Comparando los ejemplos 12 y 13 con el ejemplo 10, puede apreciarse claramente que, en ausencia del catalizador metálico, la disminución máxima de partículas es del 38%, mientras que se alcanza una reducción de hasta un 85% con el sistema ternario según la presente invención, como demuestran los ejemplos presentados anteriormente.

Claims

1. Aditivo para carburante diesel y fuelóleo, caracterizado porque comprende:

A) un catalizador de oxidación metálico, en el que el metal se ha escogido del grupo formado por hierro, cerio, calcio, y mezclas binarias o ternaria de los mismos, y se encuentra en forma de sal con ácidos escogidos de las clases representadas por las siguientes fórmulas:

1

en la que R' es H o un radical alifático C_{1}-C_{12} y los grupos sulfónicos, que pueden ser varios o uno solo, pueden encontrarse en cualquier posición;

B) por lo menos un nitrato orgánico;

C) un agente dispersante.

2. Aditivo según la reivindicación 1, en el que el catalizador de oxidación se compone de una mezcla ternaria de Fe-Ce-Ca, que se encuentran en forma de sales de ácidos alifáticos C_{8} en el caso del Ce, C_{18} en el caso del Fe, y de ácido dodecilbencenosulfónico en el caso del Ca.

3. Aditivo según la reivindicación 1, en el que las cantidades de los metales contenidos en el catalizador de oxidación A), expresadas como porcentaje en peso con respecto al peso total del catalizador, son de 0-8% en el caso del Ce, 0-8% en el caso del Fe, 0-5% en el caso del Ca, sobreentendiéndose que el catalizador debe contener por lo menos uno de dichos metales.

4. Aditivo según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de oxidación A) se compone de una mezcla ternaria que contiene 5% en peso de Ce, 7% de Fe, y 2,5% de Ca con respecto al peso total del catalizador.

5. Aditivo según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de oxidación A) se compone de una mezcla ternaria que contiene 6% en peso de Ce, 6% de Fe, y 3% de Ca con respecto al peso total del catalizador.

6. Aditivo según la reivindicación 1, en el que el nitrato orgánico B) se escoge del grupo formado por nitrato de amilo, nitrato de i-amilo, nitrato de i-octilo, y mezclas binarias y ternaria de los mismos.

7. Aditivo según la reivindicación 6, en el que el nitrato orgánico B) es nitrato de i-octilo.

8. Aditivo según la reivindicación 1, en el que el agente dispersante C) se escoge de entre alquilaminas, alquilamidas, alquilarilaminas y alquilarilamidas.

9. Aditivo según la reivindicación 8, en el que el agente dispersante C) se escoge de entre alquilaminas y alquilamidas con cadena alifática C_{10}-C_{24}.

10. Aditivo según la reivindicación 1, en el que la cantidad de catalizador de oxidación A) está comprendida entre 2 y 30% en peso con respecto al peso total del aditivo, la cantidad de nitrato orgánico B) está comprendida entre 50 y 70% en peso, y la cantidad de agente dispersante C) está comprendida entre 5 y 15% en peso de la sustancia activa con respecto al peso total del aditivo.

11. Aditivo según la reivindicación 10, en el que la cantidad de catalizador de oxidación A) es de 15% en peso, la cantidad de nitrato orgánico B) es de 65% en peso, y la cantidad de agente dispersante C) es de 10% en peso de la sustancia activa con respecto al peso total del aditivo.

12. Aditivo según la reivindicación 10, en el que la cantidad de catalizador de oxidación A) es de 10% en peso, la cantidad de nitrato orgánico B) es de 60% en peso, y la cantidad de agente dispersante C) es de 15% en peso de la sustancia activa con respecto al peso total del aditivo.

13. Aditivo según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de oxidación consiste en hierro en forma de sales de ácidos orgánicos.

14. Composición de carburante que contiene como combustible carburante diesel o fuelóleo, caracterizada porque comprende el aditivo según las reivindicaciones 1-13.

15. Composición de carburante según la reivindicación 14, en la que la cantidad de aditivo está comprendida entre 1 y 10 g/l de carburante.

16. Composición de carburante según la reivindicación 14, en la que la cantidad de aditivo está comprendida entre 1 y 5 g/l de carburante.

17. Composición de carburante según la reivindicación 14, en la que la cantidad de aditivo es de 3,5 g/l de carburante.

18. Uso del aditivo según las reivindicaciones 1-13, como aditivo a agregar a carburantes diesel para motores diesel con el fin de aumentar la eficiencia de la combustión y reducir la emisión de partículas.

19. Uso del aditivo según las reivindicaciones 1-13, como aditivo a agregar a fuelóleos para calderas con el fin de aumentar la eficiencia de la combustión y reducir la emisión de partículas.

20. Procedimiento para aumentar la eficiencia de combustión de carburantes y fuelóleos con el fin de reducir drásticamente la emisión de partículas, estando el procedimiento caracterizado por el hecho de que se agregan al carburante 1-10 g/l de un aditivo según las reivindicaciones 1-13.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, en el que se agregan al carburante 3,5 g/l de un aditivo según las reivindicaciones 1-13.