MXPA04005943A

MXPA04005943A - Dispersion coloidal organica de particulas de hierro, un proceso para su preparacion y su empleo como un aditivo de combustible para motores de combustion interna.

Info

Publication number: MXPA04005943A
Application number: MXPA04005943A
Authority: MX
Inventors: Tolla Bruno
Original assignee: Rhodia Elect & Catalysis
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-09-13
Also published as: CN101653713B; RU2004122417A; CA2470410A1; CN1617760A; CA2470410C; JP4799537B2; FR2833862B1; JP2008144176A; BR0215211A; FR2833862A1; NO20042537L; RU2277510C2; ES2559847T3; KR100633813B1; JP4117844B2; WO2003053560A9; EP1458471B1; CN101653713A; WO2003053560A1; NO338487B1

Abstract

La dispersion coloidal de la invencion se caracteriza porque comprende una fase organica, particulas de un compuesto de hierro en su estado amorfo, y al menos un agente anfifilico.Se prepara por un proceso el cual o una al de hierro, en la presencia de un agente que forma complejos de hierro, o un complejo de hierro, se hacen reaccionar con una base, manteniendo el pH del medio de reaccion en un valor a lo sumo 8, para obtener un precipitado, el agente que forma complejos de hierro se selecciona de los acidos carboxilicos hidrosolubles, con una constante K de formacion del complejo tal que le pK sea al menos de 3 y este complejo de hierro se selecciona de los productos de reaccion de las sales de hierro con dichos acidos; luego el precipitado obtenido o una suspension que contiene dicho precipitado, se pone en contacto con una fase organica, en la presencia de un agente anfifilico, par obtener la dispersion en una fase organica. Las dispersiones de la invencion se pueden usar como un aditivo de la combustion en combustibles liquidos o en combustibles de motores.

Description

En ce qui concerne ¡es codes a deux lellres et autres abrévia-tions, se référer aux "Notes explicalives relatives aux codes et abréviations" figuran! au debut de chaqué numero ordinaire de la Gazelte du PCT.

DISPERSIÓN COLOIDAL ORGÁNICA DE PARTÍCULAS DE HIERRO, UN PROCESO PARA SU PREPARACIÓN Y SU EMPLEO COMO UN ADITIVO DE COMBUSTIBLE PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA La presente invención se refiere a una dispersión coloidal orgánica de partículas de hierro, a un proceso para su preparación y a su empleo como un aditivo de combustible para motores de combustión interna. Durante la combustión del gasóleo en los motores diesel, se conoce que los productos carbonosos tienden a formar hollín, el cual se sabe es nocivo tanto al ambiente como a la salud. Las técnicas para reducir las emisiones de tales partículas carbonosas, en seguida llamadas "hollín", se han investigado desde hace tiempo. Una solución satisfactoria consiste en introducir catalizadores dentro del hollín, para permitir el auto-encendido frecuente de este hollín recogido sobre un filtro. Para este fin, el hollín tiene que estar a una temperatura de auto-encendido suficientemente baja, la cual pueda sea obtenida frecuentemente durante la operación normal del motor .

Se sabe que la dispersión de composiciones de tierras raras o de hierro, usadas como un aditivo, pueden contribuir a reducir la temperatura de auto-encendido del hollín . Tales dispersiones coloidales deben tener buena dispersabilidad en el medio en el cual ellas se introducen, alta solubilidad con el tiempo y actividad catalítica suficiente con una concentración relativamente baja. Las dispersiones coloidales conocidas no siempre satisfacen todos esos criterios. Ellas pueden, por ejemplo, tener una buena dispersabilidad, pero no suficiente estabilidad o buena estabilidad, pero una actividad catalítica la cual requiere concentraciones que sean demasiado altas para ser de interés económico. Además, ellas pueden tener procesos complejos de preparación. Como un ejemplo, tales dispersiones son dispersiones de partículas en una fase orgánica y ellas se obtienen generalmente por transferir una dispersión de partida en una fase acuosa en la fase orgánica final. Esta transferencia puede ser difícil de llevar a cabo. La invención se dirige a proporcionar una dispersión coloidal, que mejore las propiedades de la preparación la cual sea más fácil de llevar a cabo.

Para este propósito, en un primer aspecto, la dispersión coloidal de la invención se caracteriza porque comprende : ¦ una fase orgánica; ¦ partículas de un compuesto de hierro, en el estado amorfo; ¦ al menos un agente anfifílico.

De acuerdo con una segunda forma de realización de la invención, la invención también se refiere a una dispersión coloidal que se caracteriza porque comprende: ¦ una fase orgánica; ¦ partículas de un compuesto de hierro, en su estado amorfo; ¦ partículas de un compuesto de tierras raras; ¦ al menos un agente anfifílico.

La invención también se refiere a un proceso para la preparación de la dispersión, de acuerdo con dicha primera forma de realización, que se caracteriza porque comprende las siguientes etapas: ¦ reaccionar o una sal de hierro, en la presencia de un agente que forma un complejo de hierro, o un complejo de hierro con una base, mantener el pH del medio de reacción éñ un valor de a lo sumo 8, para obtener un precipitado, el agente que forma el complejo de hierro se selecciona de los ácidos carboxílieos hidrosolubles , con una constante K del complejo de modo que el pK sea al menos de 3, y el complejo de hierro se selecciona de los productos de reaccionar las sales de hierro con ácidos ; ¦ llevar el precipitado obtenido o una suspensión que contenga dicho precipitado, en contacto con una fase orgánica, en la presencia de un agente anfifílico, para obtener la dispersión en una fase orgánica.

La dispersión de la invención tiene la ventaja de ser muy estable. También tiene una alta actividad. El proceso de preparar la dispersión de la primera forma de realización permite la transferencia efectiva de la fase acuosa a la fase orgánica . Características ulteriores, detalles y ventajas de la invención, llegarán a ser más claras de la siguiente descripción, de los ejemplos y las figuras que intentan ilustrarla .

En la presente descripción, la expresión de "dispersión coloidal", designa cualquier sistema constituido por partículas sólidas finas de un compuesto de hierro o un compuesto de tierras raras, con las dispersiones coloidales en suspensión en una fase líquida, dichas partículas posiblemente también contienen cantidades residuales de unión o de iones adsorbidos, tal como iones de acetato o de amonio, por ejemplo. Se debe notar que en tal dispersión, el hierro o las tierras raras pueden estar completamente en la forma coloidal o simultáneamente en la forma de iones y en la forma coloidal . La dispersión de la primera forma de realización de la invención será ahora descrita. La dispersión de la invención es una dispersión en una fase orgánica. Esta fase orgánica se selecciona como una función del uso de dicha dispersión. La fase orgánica puede estar basada en un hidrocarburo apolar. Ejemplos de la fase orgánica que pueden ser citados son los hidrocarburos alifáticos, tal como el hexano, heptano, octano o nonano, hidrocarburos cicloalifáticos inertes, tal como el ciclohexano, ciclopentano o cicloheptano, hidrocarburos aromáticos tal como el benceno, tolueno, etilbenceno, xilenos o nafteños líquidos. Las fracciones del petróleo Isopar o Solvesso (marcas comerciales registradas de EXXON) , en particular el Solvesso 100, que contiene esencialmente una mezcla de metiletíl- y trimetil-benceno, el Solvesso 150, que comprende una mezcla de alquilbencenos , en particular el dimetilbenceno y trimetilbenceno , y el Isopar, que contiene esencialmente hidrocarburos Cu y Ci2 iso- y ciclo-parafínicos , son también adecuados. Es también posible usar hidrocarburos clorados como la fase orgánica, tal como el cloro- o dicloro-benceno o el clorotolueno . Los éteres y las cetonas alifáticas y cicloalifáticas , tal como el éter de diisopropilo, éter de dibutilo, la metilisobutilcetona, diisobutilcetona o el óxido de mesitilo pueden ser considerados. Claramente, la fase orgánica puede ser basada en una mezcla de dos o más hidrocarburos del tipo antes descrito . Las partículas de la dispersión de la invención son partículas de un compuesto de hierro, cuya composición corresponde esencialmente a un óxido y/o hidróxido de hierro y/o el oxihidróxido . El hierro está presente en general esencialmente en el estado 3 de oxidación. Las partículas también contienen un agente que forma complejo. Este agente que forma complejo corresponde a aquel que se usa en el proceso para preparar la dispersión de por sí o en la forma de un complejo de hierro. Las partículas de la dispersión de la invención se basan en un compuesto de hierro, el cual es amorfo. Este carácter amorfo puede ser demostrado por el análisis de rayos X, ya que los diagramas de rayos X obtenidos no muestran ninguna cresta significante. De acuerdo con una característica de la invención, al menos el 85%, más particularmente al menos el 90%, y aún más particularmente al menos el 95% de las partículas son partículas primarias. El término de "partículas primarias" significa una partícula la cual es completamente discreta y que no se agregan entre sí o con varias otras partículas. Esta característica puede ser demostrada examinando la dispersión con el uso de la TEM (microscopía de electrones de transmisión de alta resolución) . Es también posible usar la técnica de crio-TEM, para determinar el grado de agregado de las partículas elementales. Permite el examen del microcopio de electrones de transmisión (TEM) de muestras que son congeladas en sus medios naturales, que son el agua ó diluyentes orgánicos, tal como los solventes aromáticos o alifáticos, por ejemplo el Solvesso y el Isopar, o ciertos alcoholes, tal como el etanol . La congelación se lleva a cabo en películas delgadas de aproximadamente 50 nm hasta 100 nm de espesor, ya sea en etano líquido para las muestras acuosas o en nitrógeno líquido para las otras. La crio-TEM presenta el gado de dispersión de las partículas y es representativo de la presencia en el medio real . La característica de las partículas de la dispersión contribuye a su estabilidad. Además, las partículas en la dispersión de la invención tienen una granulometría fina. Ellas tienen una d50 en el intervalo de 1 nm a 5 nm, más particularmente en el intervalo de 3 nm a 4 nm. La granulometría se determinó por medio de la microscopía de electrones de transmisión (TEM) en una manera de tipo convencional, usando una muestra que se ha secado sobre una membrana de carbón soportada sobre una rejilla de cobre .

Esta técnica para prepara!: la muestra es preferida, ya que permite mejor exactitud en la medición del tamaño de partículas. Las zonas seleccionadas para las mediciones son aquéllas que tienen un grado de dispersión similar al observado en la crio-TE . Las partículas de la dispersión de la invención pueden tener una morfología isotrópica, en particular con una relación L (dimensión mayor) / (dimensión menor) de a lo sumo 2. La dispersión coloidal orgánica de la invención comprende al menos un agente anfifílico con la fase orgánica. Este agente anfifílico puede ser un ácido carboxílico que contiene generalmente de 10 a 50 átomos de carbono, preferiblemente de 15 a 25 átomos de carbono. Este ácido puede ser lineal o ramificado. Puede ser seleccionado de los ácidos de arilo, alifáticos o arilalifáticos , que llevan, opcionalmente , otras funciones, con la condición que esas funciones sean estables en los medios en los cuales las dispersiones de la invención se van a usar. Así, por ejemplo, es posible usar ácidos carboxílieos alifáticos, ácidos sulfónicos alifáticos, ácidos fosfónicos alifáticos, ácidos arilarilsulfónicos y ácidos alquilarilfosfónicos , naturales o sintéticos. Claramente, es posible usar una mezcla de ácidos. Ejemplos que se pueden citar incluyen los ácidos grasos del aceite del subproducto de madera, aceite de soya, sebo, aceite de linaza, ácido oleico, ácido linoléico, ácido esteárico y sus isómeros, ácido pelargónico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido dedecil-bencensulfónico, ácido 2 -etilhexanóico, ácido nafténico, ácido hexóico, ácido toluensulfónico, ácido toluenfosfónico, ácido laurilsulfónico, ácido laurilfosfónico , ácido palmitilsulfónico y ácido palmitilfosfónico . Dentro del contexto de la presente invención, el agente anfifílico puede también ser seleccionado de los fosfatos de alquil-éter polioxietilenados . Esto significa fosfatos con la fórmula: R1-0-(CH2-CH2)-0)n-P(OM)2 II O o fosfatos de dialquilo polioxietilenados, con la fórmula: R2-0-(CH2-CH2-0)n I R3-0-(CH2-CH2-0)n-P(OM) II o fórmulas: ¦ R1, R2 y R3, que pueden ser iguales o diferentes, representan radicales de alquilo, lineales o ramificados, que contienen, en particular, de 2 a 0 átomos de carbono; un radical fenilo; un radical alquilarilo, más particularmente un radical alquilfenilo . En particular con una cadena de alquilo que contiene de 8 a 12 átomos de carbono, o un radical arilalquilo, más par icularmente un radical fenilarilo; ¦ n representa el número de unidades de óxido de etileno, que pueden ser de 0 a 12, por ejemplo; ¦ M representa un átomo de hidrógeno, sodio o potasio En particular, R1 puede ser un radical de hexilo, octilo, decilo dodecilo, ole lo o nonilfenilo.

Ejemplos de este tipo de compuestos anfifílieos que pueden ser citados son aquellos vendidos bajo las marcas comerciales de Lubrophos® y Rhodafac® por Rhodia y, en particular, los siguientes productos: ¦ Rhodafac® RA, fosfatos de alquiléter (C8-C10) de polioxietileno ; ¦ Rhodafac® R5710 o RS 410, fosfato de tridecil-éter de polioxietileno; ¦ Rhodafac® PA 35, fosfato de oleodecil-éter de poioxietileno ; ¦ Rhodafac® PA17, fosfato de nonilfenil-éter de poioxietileno ; ¦ Rhodafac® RE610, fosfato de nonil (ramificado) -éter de polioxietileno.

Finalmente, el agente anfifílico puede ser un carboxilato de alquil-éter polioxietilenado, con la fórmula R4- (OC2H4) n-O-R3, en la cual R4 es un radical de alquilo, lineal o ramificado, que puede, en particular, contener de 4 a 10 átomos de carbono, n es un número entero el cual puede, por ejemplo, ser hasta de 12 y R5 es un residuo de ácido carboxílico, tal como -CH2COOR. Ejemplos de este tipo de compuestos anfifílicos que pueden mencionar son aquellos vendidos por Kao Chemicals bajo la marca comercial de AKIPO®. Las dispersiones de la invención tienen una concentración del compuesto de hierro, la cual puede ser al menos del 8%, más particularmente al menos el 15% y aún más particularmente al menos el 30%, esta concentración se expresa como el peso equivalente de óxido de hierro III con respecto al peso total de la dispersión. Esta concentración puede ser hasta del 40%. Las dispersiones de la invención tienen una excelente estabilidad. Ninguna decantación se observa después de varios meses. Como se indicó antes, en una segunda forma de realización, la invención también se refiere a una dispersión en una fase orgánica de partículas de un compuesto de hierro en el estado amorfo y partículas de un compuesto de tierras raras, como una mezcla en la fase orgánica de la dispersión que comprende un agente anfifílico. La descripción anterior referente a la primera forma de realización de la invención y que se relaciona con la naturaleza de la fase orgánica y el agente anfifílico, es también relevante aquí.

Además, las tierras raras, en el compuesto de tierras raras, puede ser seleccionado del cerio, lantano, itrio, neodimio, gadolinio y praseodimio. Más preferiblemente, se puede seleccionar el cerio. Las partículas del compuesto de tierras raras puede, opcionalmente , tener las mismas características como aquellas suministradas antes para el compuesto de hierro, en particular con respecto a sus dimensiones o morfología. Ellas pueden tener una d50 que tiene el mismo valor como el dado antes y también ser partículas primarias, como se indicó anteriormente . La proporción del compuesto de hierro y el compuesto de tierras raras, puede variar ampliamente. Sin embargo, la relación molar del compuesto de hierro / compuesto de tierras raras está generalmente dentro del intervalo de 0.5 a 1.5 y, más particularmente, puede ser igual a 1. El compuesto de tierras raras puede ser un óxido y/o hidróxido y/u oxihidróxido de tierras raras. Dicho compuesto puede también ser un compuesto organometálico. El proceso para preparar las dispersiones de la invención, de acuerdo con la primera forma de realización de la invención, será ahora descrito.

La primera etapa del proceso consiste en reaccionar cualquier sal de hierro en la presencia de un agente que forma complejo o un complejo de hierro con una base. Esta reacción se lleva a cabo en un medio acuoso. Ejemplos particulares de la base pueden ser los productos de tipo hidróxido. Los hidróxidos de metales alcalinos o alcalinoterreos y de amoníaco pueden ser citados. También es posible usar aminas secundarias, terciarias o cuaternarias. Sin embargo, las aminas y el amoníaco pueden ser preferidos ya que ellas reducen el riesgo de contaminación por los cationes de metales alcalinos o alcalinotérreos . La urea puede ser también mencionada. Se puede usar cualquier sal soluble en agua como la sal de hierro. Más particularmente, se puede mencionar el nitrato férrico. De acuerdo con una característica específica del proceso de la invención, la sal de hierro reacciona con la base en la presencia de un agente que forma complejos de hierro . Los agentes que forman complejos de hierro se seleccionan de los ácidos carboxílieos hidrosolubles , con una constante K del complejo, de modo que el pK sea al menos de 3. Por la reacción: Fe3+ + xL + ? Fel_xx3 x en que L designa el agente que forma complejo, la constante K se define como sigue: K = FeLx3"x/ [Fe3+][Lf y pK = log(1/k). Los ácidos que tienen las características anteriores, que se pueden mencionar, son ácidos carboxílicos alif ticos, tal como el ácido fórmico o el ácido acético. Los ácidos-alcoholes o poliácidos-alcoholes son también adecuados. Ejemplos de ácidos-alcoholes que se pueden citar son el ácido glicólico y el ácido láctico. Los poli-ácidos-alcoholes que pueden ser mencionados son el ácido málico, ácido tartárico y ácido cítrico. Otros ácidos adecuados que se pueden citar son los aminoácidos, tal como la lisina, elastina, serina, glicina, ácido aspártico o arginina. También es posible mencionar el ácido etilen-diamina- etraacético o el ácido nitrilo-triacético o el ácido ?,?-diacético-glutámico, de la fórmula (HCOO-)CH2CH2-CH(COOH)N(CH2COOH)2) o su sai de sodio (NaCOO-)CH2CH2-CH(COONa)N(CH2COONa)2. Otros agentes adecuados que forman complejos, que se pueden usar, son los ácidos poliacrílicos y sus sales, tal como el poliacrilato de sodio y, más particularmente, el peso molecular promedio en masa varía de 2000 a 5000. Finalmente, se debe notar que una pluralidad de agentes que forman complejos pueden ser usados en forma con unta. Como se indicó antes, la reacción con la base puede también ser llevada a cabo con un complejo de hierro. En este caso, este complejo de hierro usado es un producto que resulta del hierro complejo con un agente que forma complejos, del tipo descrito antes. Este producto se puede obtener por la reacción de una al de hierro con dicho agente que forma complejos. La cantidad usada del agente que forma el complejo, expresada en la relación molar del agente que forma complejos, y el hierro, está preferiblemente en el intervalo de 0.5 a 4, más particularmente en el intervalo de 0.5 a 1.5 y aún más particularmente, en el intervalo de 0.8 a 1.2. La reacción entre la sal de hierro y la base se lleva a cabo bajo condiciones tales que el pH de la mezcla de reacción que se forme sea a lo sumo de 8. Más particularmente, este pH puede ser a lo sumo de 7.5 y puede, en particular, estar en el intervalo de 6.5 a 7.5.

La mezcla acuosa y el medio básico se ponen en contacto, introduciendo una solución de la sal de hierro en una solución que contiene la base. Es posible llevar a cabo el contacto continuamente, las condiciones del pH siendo satisfechas ajustando los regímenes del flujo respectivo de la solución de la al de hierro y la solución que contiene la base . En una forma de realización preferida de la invención, es posible operar bajo condiciones tales que, durante la reacción entre la sal de hierro y la base, el pH del medio de reacción formado se mantiene constante. El término de "el pH se mantiene constante", significa que hay una variación del pH de ±0.2 con respecto al valor fijo. Tales condiciones se pueden lograr agregando una cantidad adicional de la base a la mezcla de reacción formada durante la reacción entre la sal de hierro y la base, por ejemplo, cuando se introduce la solución de la al de hierro a la solución de la base. La reacción es normalmente llevada a cabo a la temperatura ambiente. Esta reacción puede ser llevada a cabo ventajosamente en una atmósfera de aire o de nitrógeno o en una mezcla de aire y nitrógeno.

Al final de la reacción, se obtiene un precipitado. Opcionalmente, este precipitado puede ser madurado manteniéndolo en el medio de reacción por un cierto período, por ejemplo de varias horas. El precipitado puede ser separado del medio de reacción usando cualquier medio conocido. Este precipitado puede ser lavado. Preferiblemente, el precipitado no se somete a una etapa de secado o secado por congelación o cualquier operación de ese tipo. El precipitado puede, opcionalmente, ser tomado en una suspensión acuosa. Sin embargo, se debe notar que es completamente posible no separar el precipitado del medio de reacción en el cual se ha producido. Para obtener una dispersión coloidal en una fase orgánico, cualquiera del precipitado separado o la suspensión acuosa obtenida anteriormente, después de separar el precipitado del medio de reacción, o el precipitado en suspensión en su medio de reacción, se pone en contacto con la fase orgánica, en la cual será producida la dispersión coloidal. Esta fase orgánica es del tipo descrito anteriormente .

Este contacto se lleva en la presencia de dicho agente anfifílico. La cantidad del agente anfifílico que será incorporada se puede definir por la relación molar r: número de moles del agente anfifílico r número de moles de los elementos de hierro La relación molar puede estar en el intervalo de 0.2 a 1, preferiblemente en el intervalo de 0.4 a 0.8. La cantidad de la fase orgánica que se va a incorporar se ajusta para obtener una concentración del óxido, como se mencionó antes. En esta etapa, puede ser ventajoso agregar a la fase orgánica un agente promotor, cuya función es acelerar la transferencia de las partículas de hierro compuestas de la fase acuosa a la fase orgánica, si se inicia desde una suspensión del precipitado, y para mejorar la estabilidad de las dispersiones coloidales orgánicas obtenidas. El agente promotor puede ser un compuesto con una función de alcohol, más particularmente alcoholes alifáticos lineales o ramificados, que contienen de 6 a 12 átomos de carbono. Ejemplos específicos que se pueden mencionar son el 2 -etilhexanol , decanol, dodecanol y sus mezclas.

La proporción de dicho agente no es crítica y puede variar ampliamente. Sin embargo, una proporción en el intervalo del 2 al 15% en peso, con respecto a toda la dispersión, es generalmente adecuada. El orden en que los diferentes elementos de la dispersión se introducen no es importante. La suspensión acuosa, el agente anfifílico, la fase orgánica y el agente promotor opcional pueden ser mezclados simultáneamente. Es también posible mezclar previamente los agentes anfifílicos, la fase orgánica y el agente promotor opcional. El contacto entre la suspensión acuosa o el precipitado y la fase orgánica, puede ser hecho en un reactor, el cual está en una atmósfera de aire, nitrógeno o una mezcla de aire y nitrógeno. Mientras el contacto entre la suspensión acuosa y la fase orgánica puede ser hecho a la temperatura ambiente, alrededor de 20°C, es preferible operar a una temperatura que esté en el intervalo de 60 hasta 150°C, ventajosamente entre 80 y 140°C. En ciertos casos, debido a la volatilidad de la fase orgánica, sus vapores pueden ser condenados por enfriamiento a una temperatura debajo del punto de ebullición.

La mezcla de reacción resultante (mezcla de suspensión acuosa, agente anfifílico, fase orgánica y agente promotor opcional) se agita por todo el período de alentamiento, el cual puede variar. Cuando se detiene el alentamiento, se observan dos fases, una fase orgánica, que contiene la dispersión coloidal y una fase acuosa residual . La fase orgánica y la fase acuosa son luego separadas usando as técnicas de separación convencionales, tal como la decantación y centrifugación. De acuerdo con la presente invención, se obtienen las dispersiones orgánicas coloidales que tienen las características antes mencionadas. Las dispersiones de la segunda forma de realización de la invención se pueden obtener mezclando una primera dispersión coloidal de partículas de un compuesto de tierras raras en una fase orgánica, con una segunda dispersión coloidal de partículas de un compuesto de hierro, dicha segunda dispersión está de acuerdo con la primera forma de realización de la invención. La primera dispersión de tierras raras puede ser aquella como la descrita en la patente EP-A-0 206 907, EP-A-0 671 205 o O-A-00/49098 , por ejemplo.

Preferiblemente, las dispersiones de las fases orgánicas que son idénticas se mezclan. Las dispersiones coloidales orgánicas que se han descrito justamente, pueden ser usas como un aditivo para el gasóleo para motores de combustión interna, más particularmente como un aditivo para los gasóleos de motores diesel . Ellas se pueden usar como aditivos de la combustión en combustibles líquidos o combustibles de motores para generadores de energía, tal como los motores de combustión interna (motores de encendido) quemadores domésticos de aceite o motores de reacción. Finalmente, la invención se refiere a un combustible de motor para motores de combustión interna, el cual contiene una dispersión coloidal del tipo descrito antes u obtenido por el proceso descrito anteriormente. Este combustible de motor se obtiene mezclándolo con la dispersión de la invención. Se suministran ahora ejemplos.

EJEMPLO 1 primeramente, se preparó una solución de acetato de hierro . 412.2 g de Fe(N03)3, 5H20, se introdujeron en un vaso de laboratorio y se agregó agua desmineralizada a un volumen de 2 litros. La solución fue de 0.5 M en Fe.650 mi de amoníaco al 10% se agregaron en gotas, con agitación y a la temperatura ambiente, para producir un pH de 7. Se centrífugo durante 10 minutos a 4500 rpm. El licor madre se eliminó. Se tomó en suspensión en agua a un volumen total de 2630 cm3. Se almacenó durante 10 minutos, Se centrífugo durante 10 minutos a 4500 rpm, luego se tomó en suspensión en agua desmineralizada a 2650 cm3. Se agitó durante 30 minutos. Luego se agregaron 206 mi de ácido acético concentrado. Se dejó durante la noche con agitación. La solución fue clara. Luego se preparó un sólido en un aparato continuo, el cual comprende: ¦ un reactor de un litro, provisto con un agitador de paleta y un material inicial constituido por 500 cm3 de agua desmineralizada. Este volumen de reacción se mantuvo constante por rebosamiento; ¦ dos matraces de suministro, que contienen la solución del acetato de hierro depositada arriba y una solución 10 M de amoníaco.

La solución de acetato de hierro y la solución de amoníaco se agregaron. Los regímenes de flujo de las dos soluciones se fijaron de modo que el pH se mantuviera constante en 8. El precipitado obtenido se separo del licor madre por centrifugación a 4500 rpm durante 10 minutos. 95.5 g del hidrato fue recuperado. 21.5% del extracto seco (es decir, 20.0 g equivalentes de Fe203 o 0.25 mol de Fe) , se redispersaron en una solución que contiene 42.7 g de ácido isoesteárico y 141.8 g del Isopar L. La suspensión se introdujo en un reactor con camisa, provisto con un baño termostático y un agitador. El conjunto de reacción se calentó a 90°C durante 5 h 30 min. Después de enfriar, se transfirió a un tubo de prueba. Se observó la separación de mezcla y se recuperaron 50 cm3 de una fase acuosa y 220 cm3 de una fase orgánica. Partículas discretas completamente de alrededor de 3 nm se observaron por la crio-microscopía de electrones de transmisión . El análisis de rayos X de la dispersión mostró que las partículas eran amorfas. La dispersión se sometió a un tratamiento de calor, el cual comprendía etapas a temperaturas constantes de -20°C y -80°C, con un ciclo de 6 veces por día. Después de 6 meses, no se observó alguna decantación.

EJEMPLO 2 El ejemplo se refiere a una prueba de banco del motor, que emplea la dispersión del ejemplo precedente. Un motor turbo-diesel, Volkswagen, con capacidad de 1.9 litros del cilindro, con una caja de engranajes manual, colocado sobre un aparejo dinamométrico, se utilizó. La línea de escape fue provista con un filtro de carburo de silicio de 2.5 litros (IBIDEN 2000 cpsi, 140 kg/cm2, 5.66 x 6.00) . La temperatura del gas de escape se midió en la entrada del filtro de partículas usando un par térmico. El diferencial de presión entre la entrada y la salida del filtro de partículas fue también medido. La dispersión orgánica obtenida en el ejemplo precedente se ajustó al combustible para proporcionar una dosis de 7 ppm de metal con respecto al combustible suplementado . El filtro de partículas se cargó con partículas bajo las siguientes condiciones. ¦ velocidad de rotación del motor, 2000 rpm; ¦ torsión, 50 Nm, ¦ temperatura de entrada del gas en el filtro, 250°C; ¦ duración de la carga, 8 horas.

El hollín atrapado en el filtro de partículas se quemó bajo las siguientes condiciones, con una velocidad del motor de 2000 rpm, seguido por un ciclo que comprende 8 etapas de 15 minutos cada una, como se describe abajo.

La caída de presión creada por el filtro de partículas aumentó debido al aumento de la temperatura y luego llegó a un máximo antes de la caída de presión debido a la combustión de los materiales carbonosos acumulados en el filtro de partículas. El punto (marcado por su temperatura) del cual la caída de presión ya no aumentó se considera representa el punto de regeneración del filtro de partículas por el aditivo. Durante el pasaje de la etapa 6 a la etapa 7, una reducción de la caída de presión se observó, la cual corresponde a la combustión del hollín en el filtro. La temperatura del inicio de la combustión estaba en el intervalo de 400 a 425°C y, más precisamente, era de 405°C. La combustión del hollín causó una reducción en la caída de presión a 425°C de 6,49 mbares/min. Estos resultados demuestran una temperatura de regeneración baja para una concentración baja del aditivo en el combustible.

Claims

29 REIVINDICACIONES

1. Una dispersión coloidal, caracterizada porque comprende : ¦ una fase orgánica; ¦ partículas de un compuesto de hiero en su forma amorfa ; ¦ al menos un agente anfifílico.

2. Una dispersión coloidal, caracterizada porque comprende : ¦ una fase orgánica; ¦ partículas de un compuesto de hierro en su estado amorfo ; ¦ partículas de un compuesto de tierras raras; ¦ al menos un agente anfifílico.

3. Una dispersión, de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque al menos el 85% de las partículas del compuesto de hierro son partículas primarias .

. Una dispersión, de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la d50 de 30 las partículas están en el intervalo de 1 nm hasta 5 nm, más particularmente en el intervalo de 3 nm a 4 nm.

5. Una dispersión, de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la fase orgánica se basa en un hidrocarburo apolar.

6. Una dispersión, de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el agente anfifílico es un ácido carboxílico, que contiene de 10 a 50 átomos de carbono, más particularmente de 15 a 25 átomos de carbono .

7. Una dispersión, de acuerdo con las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque el elemento de tierras raras se selecciona del cerio, lantano, itrio, neodimio, gadolinio y praseodimio.

8. Un proceso para preparar una dispersión, de acuerdo con una de las Dreivindicaciones 1 y 3 a 7, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: ¦ reaccionar o una sal de hierro, en la presencia de un agente que forma complejos de hierro, o un complejo de hierro, con una base, mantener el pH del medio de reacción en un valor de a lo sumo 8, para obtener un precipitado, el agente que forma complejos de hierro se selecciona de los ácidos carboxílicos hidrosolubles con una constante K de la formación de complejos, de modo que el pK sea al menos de 3 y este complejo de hierro se selecciona del producto de reacción de las sales de hierro con los dichos ácidos; ¦ llevar el precipitado obtenido o una suspensión que contenga dicho precipitado, en contacto con una fase orgánica, en la presencia de un agente anfifílico, para obtener la dispersión en una fase orgánica.

9. Un proceso, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho ácido carboxílico se selecciona de los ácidos carboxílicos alifáticos, ácido-alcoholes o poliácido-alcoholes , aminoácidos y ácidos poliacrílieos .

10. Un proceso, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el ácido carboxílico alifático es el ácido fórmico o el ácido acético y el poliácido-alcohol es el ácido tartárico o el ácido cítrico.

11. Un proceso, de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el pH del medio 32 de reacción se mantiene en un valor de a lo sumo 7.5, más particularmente en el intervalo de 6.5 a 7.5.

12. Un proceso para preparar una dispersión, de acuerdo con las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque una mezcla de una dispersión coloidal de partículas de un compuesto de tierras raras, en una fase orgánica, se mezcla con una dispersión coloidal de partículas de un compuesto de hierro, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 3 a 6.

13. El empleo de una dispersión coloidal, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, como un aditivo de combustible para los motores de combustión interna .

14. Un combustible para motores de combustión interna, caracterizado porque contiene una dispersión coloidal, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7.