專利名稱：：安全燃燒添加劑及其配制方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于電站爐(utilitytoace)和工業(yè)爐的含金屬的燃燒添加劑。特別地，從健康評定角度講所述添加劑及其配制方法是相對安全的，因此實現(xiàn)了更加用戶友好的工作條件。
背景技術：
：由于顆粒物、N(X和SCV污染物的排放，燒油和燒煤的電站鍋爐和爐子遭受著環(huán)境問題的困擾。因為通過添加齊U處理發(fā)電廠4柳的燃料來控制環(huán)境排放變得越來越重要，所以廠內(nèi)添加劑的安全儲存和使用問題也越來越弓I人關注。因此，電廠操作人員不再只關心添加劑的功效能否如預期實現(xiàn)，還要注意現(xiàn)場這些化學品的存儲和使用安全。所以，配制這些添加劑時需要著重考慮這一點。這些添加齊杯得不在現(xiàn)場存儲合理的量，以完成預期任務而不中斷燃料的處理。這是因為其最好效果通常依賴于燃料的連續(xù)處理，以在輻射區(qū)(爐)和對流區(qū)(爐的下游)的表面上維持添加劑燃燒副產(chǎn)物的新鮮活性層。盡管這些添加劑在燃燒燃料蒸氣和顆粒時大多以氣相工作，但在看到預期效果的標志前常?？梢杂^察到誘導期；這表明，表面負載的多相化學也起到了主要作用。因為表面活性層將很快被來自未處理的燃料的沉積物覆蓋，所以添加劑處理中斷將導致表面負載的活性停止。為了避免出現(xiàn)此問題，添加劑供應者需要現(xiàn)場儲存大量的添加劑，并且這些量可以是油罐拖車的容積(2500加侖和更多)。廠區(qū)添加劑儲存位置通常是位于地面以上的、由添加劑供應者構建的半永久性和永久性結構，根據(jù)選定的燃料處理位置附近的空間來確定確切的位置?；瘜W品的HMS危害標記將危害等級定為0到4之間，按照安全性下降的順序。HMIS標記為1或更低的化學品通常認為是安全的，因為皿呼吸暴露是沒有危險的。任何HMIS標記高于1的物質(zhì)通過皮膚接觸、mA^吸入可被認為有潛在危害，并有存儲和使用安全風險，需要這些直接環(huán)境中的人員專門預防。
發(fā)明內(nèi)容一種復合化合物的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合化合物的制備方法，具體來說是一種可用作發(fā)光材料前驅(qū)物用途的具有特定比表面積和分散指數(shù)的復合化合物的制備方法。
背景技術：
：Eu、Tb、Dy、Gd、Ce、Mn元素所具有的特定電子結構使得通過調(diào)整基質(zhì)材料和合成條件，可以得到多種功能材料。尤其是作為發(fā)光材料激活劑離子時，發(fā)射光譜可覆蓋從紫外到近紅外的廣闊范圍，同時由于相應的發(fā)光材料具有高的發(fā)光強度、高的顯色性等優(yōu)點，目前己經(jīng)在照明和顯示等領域得到廣泛的應用,，與之相應的電視、節(jié)能燈成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕M成部分。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對電視、節(jié)能燈等器件的要求不斷提高，尤其在電視方面，大屏幕、高分辨率、長壽命、高亮度電視已經(jīng)逐漸成為市場需求的主流。為了適應顯示及照明領域的迅速發(fā)展，技術方面對發(fā)光材料的要求也不斷提高，高亮度、高穩(wěn)定性、粒度分布集中、形貌規(guī)則的新型發(fā)光材料已經(jīng)成為市場所趨。為了制備高性能的新型發(fā)光材料，科學家們從制備方法、制備原料等方面進行著不懈的努力，尤其近十年內(nèi)，包括共沉淀法、溶膠凝膠法、燃燒法、噴霧熱解法等新型的軟化學制備方法層出不窮，逐步在為取代傳統(tǒng)的高溫固相法奠定了一定的基礎，通過前驅(qū)物的高溫處理來制備發(fā)光材料正在成為一個業(yè)界共知的趨勢。在制備發(fā)光材料前驅(qū)物的軟化學方法中，目前最為常用的是共沉淀法。該過程主要是通過在溶液體系中加入一定量的沉淀劑來生成沉淀，然后過濾、烘干沉淀物，在高溫條件下焙燒沉淀物即可得到前驅(qū)物。這種方法的優(yōu)點在于容易大規(guī)模生產(chǎn)，并且產(chǎn)物成份的均一性較好，目前在丫203:Eu熒光粉的制備中己經(jīng)得到大規(guī)模的應用。但是，沉淀法的一些缺點卻一定程度上限制了其大規(guī)模應用，尤其在稀土激活的發(fā)光材料方面應用并不廣泛。具體如下1)中重稀土離子的沉淀過程容易出現(xiàn)膠狀，條件難以控制。Eu、Tb、Dy、Y、Gd等中重稀土離子的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽的Ksp值都很小，調(diào)節(jié)pH值或者與相應的酸根反應容易生成沉淀，但是，除草酸鹽外，中重稀土的大部分反應沉淀物呈膠狀，只有精確控制其pH值、溫度、濃度等綜合條件才能夠生成易于過濾的沉淀物。在實際的操作中，這些條件非?？量滩⑶译y以掌握，一旦任何一個條件發(fā)生本發(fā)明力爭使得ilil蒸氣媒介(vaporvector)在添加劑制劑中的健康暴露最小化。燃料添加劑中的大部分活性組分或是高^T量化合物，或是無機物，或是有機金屬化合物，所有這些物質(zhì)都呈現(xiàn)出低的蒸氣壓以至于通過吸入的暴露最小化。然而，流化性液體基質(zhì)(fluidizingliquidmatrix)可能含蒸氣壓相對5較高的有機物。這對氏蒸氣壓有機物有助于添加劑活性成分的揮發(fā)。本發(fā)明通過提供方法確保添加齊IJ流化性基質(zhì)自身具剤氏蒸氣壓，從而解決上述問題。因為M31呼吸攝入的潛在危險，所以揮發(fā)性是影響金屬添加劑HMIS危害等級的關鍵特征。本發(fā)明認識到這些有機金屬化合物的揮發(fā)性很大程度上依賴于穩(wěn)定金屬的配體。因此，使這些有機金屬化合物揮發(fā)性最小化的最重要的第io—步皿擇自身不揮發(fā)的并且HMIS健康危害等級為1或更低的配體。所述配體包括羧酸，如環(huán)烷酸、水楊酸、酚酸、松漿油衍生脂肪酸如CENTURY1164(ArizonaChemicalCo.)、其它的植物和動物衍生的脂肪,其混和物。為了改善低溫性能，帶烷基支鏈和不飽和鍵的羧酸的混和物是優(yōu)選的，因為隨著,降低，潛在的晶格有序排列被打亂。因為在層流火焰加速中的作用，配體骨架15中的不飽和鍵是高度優(yōu)選的。其它的配體可以從適當?shù)挠袡C磺酸酯/鹽(OTganosulfonate)禾卩有機膦酸酉^/鹽(organophosphonate)中選擇。本發(fā)明也認識到，如果完成添加劑制劑需要,ij，那么這些溶劑也可具有1或更低的HMIS健康危害等級標記。本文使用的術語"凝IJ"通常包括載體和流化劑以及用于承載本文描述的催化劑/配體的其它化合物。這些溶劑可以在在20100。C為4cSt的低芳香度的I類和II類基料中找到。合適的翻啲實例是1)出自Motiva的在100。C為大約4.0cSt的GPII100SN，98VI，和b)出自ExxonMobil的100。C為4.5cSt的GPI150SN，88VI。其它具有相似性能且HMIS危害標記為I和更低的溶劑也可以使用。根據(jù)本配方可以衍生出來以在電廠中用作燃燒催化劑的單種金屬是Ca、25Cr、Mn、Fe、Co、Cu(只用于煤)、Sr、Y、Ru、Rh、Pd、La、Re、Os、Ir、Pt和Ce。各種羧酸鹽可以由適當?shù)慕饘僭牧?氧化物、氫氧化物等)與羧酸以及戰(zhàn)、翻肺恪。為了拓寬功能范圍，可能需要多金屬物質(zhì)(multimetallics)。在這種情況下，可能需要第一助催化劑。例如，如果需要另外的渣改性(slagmodification),可30以根據(jù)上述配方制備羧酸鎂助催化劑，并與上述的單金屬燃燒催化劑混合。催化齊0/助催化劑的比值范圍可以為1/0.5到1/6。如果添加劑制劑將用于含釩的燃料油中，那么Mg助催化劑的量應該是和燃料中釩的濃度大約成化學計量的。當燃燒催化劑是Mn基的，那么最終制劑應該是經(jīng)設計以提供約10到50ppm的Mn金屬或約20到30ppm的Mn金屬的濃縮物。因為Mn、Pd、Pt和Cu基燃5燒催化劑被認為是最有效的碳燃燒催化劑之一，所以使用諸如由Ca、Cr、Fe、Co、Sr、Y、Ru、Rh、La、Re、Os、Ir和Ce制得的金屬羧Kfc^燒催化劑的處理率(treatrate)會可能需要更高，可以具有約10—100ppm，或可替換地，約20—80ppm的金屬。在其中含碳燃燒副產(chǎn)物趨于生成大顆粒尺寸的難加工的粘性固體的情況10下，那么就需熟行生自堿金屬族(Li、Na、K等)的第二助催化劑。由于它們的電離能低，所以已知堿金屬在火焰中將極快地離子化，并且在煙灰形成時迅速占據(jù)到新生成的煙灰上。由于帶電，它們抑制煙灰顆粒的聚結，從而保持最大可能的煙灰表面進行氧化。因為這種第二助催化劑的效率與離子化的原子數(shù)成比例，所以為了達到理想效果可能需要更高的濃度。因此，在制劑濃縮物中15的驗屬羧麟應該經(jīng)設計以向燃料提供約10-500ppm，或替換地約20-100ppm的金屬。表1提供了按照本發(fā)明概念實現(xiàn)的添加齊脾,的實施例。在本系列實施例中，在許多環(huán)境下會推動各個添加齊棉蜊的HMS健康危害等級的金屬催化劑是錳。在同等濃度時，源自MMT的錳和源自羧酸錳的錳相比，吸入的風險要20高的多，原因是前者在2(TC的蒸氣壓是0.05毫米汞柱，而后者在相同溫度下的蒸氣壓是0.00毫米汞柱。僅基于此方面，采用羧酸錳作為添加劑制劑中的燃燒催化劑應得到按吸入計低于"2"的HMIS健康危害等級，前提是如本文其它地方所述1頓的羧酸配體和翻啲等級低于"2"。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1:經(jīng)設計使得通過吸入的暴露最小化的固定燃燒器添加劑制劑表l中，金屬比的單位是重量百分比(wt%)。主燃燒催化劑是以甲基環(huán)戊二烯基f孟三羰基(methylcyclopentadienylmanganesetricarbonyl，MMT)5酸錳形式存在的錳。"Lig"是指配體，其可以是羧酸衍生的、乙酰丙酮化物、螯合烯烴、芳香化合物如環(huán)戊二烯、和取代的環(huán)戊二烯、以及其它的HMIS健康危害等級為"2"和更低的穩(wěn)定配體，其可以提高錳化合物的油溶性。助催化劑是鈣(Ca)和鉀(K)衍生的有機金屬化合物。鎂(Mg)、鋅(Zn)和鋁(AI)是渣和沉積物改性劑。通常，鎂和鋅對酸性渣和沉積物(燃料油燃燒沉積物)10皿選的，而鋅和鋁對堿性渣('M燒沉積物)的改性是理想的。因為錳是表l中HMIS等級最高的金屬，所以本發(fā)明的設計主要集中在控制通過該金屬吸入弓胞的可能的健驗害。純工業(yè)級MMT(24.7%Mn)的HMIS健驗害等級為"3"。制蟲根據(jù)稀釋因子，稀釋到5XMMT(1.26%Mn)時，HMIS等級陶氏至偽'T，的安全水平。逸就是添加齊棉,中標題"Wt^Mn"的列中"1.26"的由來。因此，只要MMT是添加劑包的組分，Mn的濃度就不肖誕Mitk值。為了提高制劑中Mn的濃度，具有更低HMIS健康危害等級的第二Mn源被用作終端處理(toptreat)。典型的實例是在20。C蒸氣壓為0.00毫米汞柱的羧5酸錳，此處的邏輯就是，如果其在工廠存儲點不是處于蒸氣相，其就不會被吸入。實施例l到7是用于燃料油中改善燃燒、暗度、激沉積物，并且對熱和冷腐蝕都能最小化的適合的添加劑制劑。實施例8到14是針對燃煤電站和其它固定，燒器裝置的，具有如上列出io的相同的優(yōu)點。對市場上可購買到的添加劑流化劑組分的蒸氣壓進行了研究，從該研究中確定了在68下的蒸氣壓不高于1.5xlO^托、在100。F的蒸氣壓低于70xlO-s托的"超級"流體(見表2)。這些是在運輸、存儲和在最終使用場所的處理期間可能經(jīng)歷的、驗^f牛。同樣，確定了在68下蒸氣壓低于5.0xlO^托、在100下蒸氣壓15低于200M0-5托的"良好"流體(見表3)。列出的只是適合流體的示例。更重要的是可以用作選擇適合的流化組分的指導的各個蒸氣壓范圍。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表3采用由此限定的關鍵組分，這些添加劑可以根據(jù)已知的技術采用適當?shù)娜軇┖退璧妮o助組分(冷流改進劑、清潔劑、抗靜電劑等)進行配制。給出的5比例可以變更，以和改變的燃料組成和燃燒撒爐子/鍋爐操作參數(shù)相符合。本發(fā)明認識到了這些區(qū)別，并將其涵蓋在內(nèi)。其它的可以用作燃燒催化劑且可以替換Mn的金屬是Ca、Sr、Cr、Fe、Cu、Ru、Rh、Pd、La、Ir、Pt和Ce。為了觀l淀安全濃度，對于蒸汽壓和稀釋會采用相同的邏輯。!G根據(jù)以上描述的配方制得的更安全的添加劑制齊噲被添加到燃油和燃煤的爐子和鍋爐系統(tǒng)中的燃料、燃燒空氣、二次空氣、過熱空氣、燃燒料，或廢氣中，以控制諸如顆粒和N0X的排放；使分階段的低-NOx燃燒器附近的富含水墻燃料區(qū)中的腐蝕最小化，以及M阻止S02氧化皿蝕性的scM吏廢氣中的低^J^蝕最小化。15本發(fā)明還涉及包含本文所述的添加劑的包裝制品。簡單來說，添加劑可以在使用之前存儲到包裝里——所述包裝包括但不限于鼓形圓桶、包、桶、罐等等。這些包裝會在其上面，或者在其pf旭或者緊鄰處，包括標志或標記，指明HMIS健康等級為1或0。包裝上的這種標記或標志的史無前例的優(yōu)點是很顯著的。在電站工作場所或附近的任何人員都明白包裝的內(nèi)容物是相對安全的，不20揮發(fā)的。本發(fā)明在其實施中允許相當?shù)淖兓?。因此，前文的說明并不是旨在限制，也不應該認為是限制本發(fā)明于本文前面給出的特定實例。確實，意圖涵蓋的是后面權利要求書中所給出的及其作為法律實體許可的等效。專利權人沒有意圖向公眾提供任何公開的實施方案，并且在一定程度上任何公開的修改或者變更可能在字面上不在權利要求的范圍之內(nèi)，但是根據(jù)等同原則其被視為本發(fā)明的一部分。權利要求1、用于在電站爐和/或工業(yè)爐中使用的燃燒添加劑，該添加劑包括含金屬的催化劑；與所述催化劑配合的配體；和承載所述催化劑/配體配合物的溶劑，其中，所述添加劑在100的蒸氣壓低于約200×10-5托。2、權利要求1所述的燃燒添加劑，其中所述催化劑包含多種金屬。3、權利要求1所述的燃燒添加劑，其中所述催化劑包含錳。4、權利要求2所述的燃燒添加劑，其中所述催化齊抱含多種選自錳、鈣、鎂、鉀、鋅、銅和鋁的金屬。5、權利要求1所述的燃燒添加劑，其中所述催化劑包含選自錳、藥、鎂、鉀、鋅、銅和鋁的金屬。6、權利要求1所述的燃燒添加劑，其中所述配體選自化石燃料衍生的羧酸掛酯、天然產(chǎn)物衍生的羧,酯、合成羧,酯及其混和物。7、權利要求1所述的燃燒添加劑，其中所述添加劑的HMS健康等級為1或0。8、權禾腰求6所述的燃燒添加劑，其中所述添加齊啲畫S健康等級為1或0。9、權利要求1所述的燃燒添加劑，其中所述添加齊贓100。F的蒸氣壓低于約70xl0'5托。10、在電站爐和/或工業(yè)爐中j頓的燃燒添加齊啲配制方法，該方、跑括選擇在電站爐和/或工業(yè)爐中4頓的含金屬催化劑，將所述含金屬催化劑與配體配合，和添加翻似承i^f述催化齊i順體配，，其中，所述添加齊贓100。F的蒸氣壓低于約200xl0-5托。11、權利要求10所述的方法，其中所述催化劑包含多種金屬。12、權利要求10所述的方法，其中所述催化齊l泡含錳。13、權利要求U所述的方法，其中所述催化劑包含多種選自錳、鈣、鎂、鉀、鋅、銅和鋁的金屬。14、權利要求10所述的方法，其中所述催化劑包含選自錳、弼、鎂、鉀、鋅、銅和鋁的金屬。15、權利要求10所述的方法，其中所述配體選自化石燃料衍生的羧酸掛酯、天然產(chǎn)物衍生的羧,酯、合成羧酸掛酯及其混和物。16、權利要求10所述的方法，其中所述添加劑的HMIS健康等級為1或0。17、權利要求10所述的方法，其中所述添加齊啲畫S健康等級為1或0。18、權利要求10所述的方法，其中所述添加齊贓100下的壓力低于70xl0-5托。19、使對用于電站爐和/或工業(yè)爐中的燃燒添加劑的健康暴露最小化的方法，該方法包括選擇在電站爐和/或工業(yè)爐中^^的含金屬催化劑，將所述含金屬催化劑與配體配合，和添加翻似承載催化齊l順體配合物，其中，所述添加劑在訓下的蒸氣壓低于約20(M(T5托。20、權利要求19所述的方法，其中所述^1加劑在100下的壓力低于70"0-5托。21、一種包裝產(chǎn)品，包括(a)權禾腰求l中的燃燒添加劑，(b)在所述添加劑上面、周圍或者與之相連的包裝，禾口(c)在所述包裝上的標志或纟示記，所述標志或標記表明HMIS健康等級為1或0。全文摘要本發(fā)明涉及用于電站爐和工業(yè)爐的安全的、含金屬的燃燒添加劑及其配制方法。添加劑包括含金屬的催化劑、用于與催化劑配合的配體和用于承載催化劑/配體配合物的溶劑。添加劑在100℉的蒸氣壓低于約200×10^-5托。文檔編號C10L9/10GK101225342SQ20081000950公開日2008年7月23日申請日期2008年1月15日優(yōu)先權日2007年1月16日發(fā)明者A·A·阿拉迪,G·H·金瑟,J·W·羅斯,S·A·法克托爾申請人:雅富頓公司