КОЛЛОИДНАЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ ДИСПЕРСИЯ ЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ ДОБАВКИ К ТОПЛИВУ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C01G49/00 B01J13/00 C10L10/06 

Настоящее изобретение касается коллоидной органической дисперсии частиц железа, способа ее получения и применения в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания.

Известно, что при сгорании топлива в дизельном двигателе углеродсодержащие продукты имеют тенденцию образовывать сажи, которые считаются вредными как для окружающей среды, так и для здоровья. С давних пор ищут способы, которые позволяют уменьшить выброс вышеупомянутых углеродсодержащих частиц, которые в продолжении описания будут обозначаться термином "сажи".

Удовлетворительное решение заключается во введении в сажи катализаторов, которые обеспечивают частое самовоспламенение саж, собирающихся на фильтре. Для этого нужно, чтобы упомянутые сажи имели достаточно низкую температуру воспламенения, которая могла бы часто достигаться во время нормальной работы двигателя.

Известно, что дисперсии соединений редкоземельных элементов или железа, используемые в качестве добавки к топливам, могут вносить свой вклад в уменьшение температуры самовоспламенения саж.

Упомянутые дисперсии должны иметь хорошую диспергируемость в среде, в которую их вводят, высокую стабильность во времени и достаточную каталитическую активность при относительно невысокой концентрации.

Дисперсии, известные в настоящее время, не всегда удовлетворяют всем перечисленным критериям. Они могут иметь, например, хорошую диспергируемость, но недостаточную стабильность, или хорошую стабильность, но каталитическую активность при концентрациях, слишком высоких для того, чтобы они были бы экономически выгодными.

Кроме того, способ их получения может быть сложным. Например, упомянутые дисперсии являются дисперсиями частиц в органической фазе и их обычно получают превращением исходной дисперсии в водной фазе в конечную дисперсию в органической фазе. Однако данное превращение может быть трудным в осуществлении.

Целью изобретения является создание коллоидной дисперсии с улучшенными свойствами, получение которой было бы более легким в осуществлении.

С этой целью и согласно первому варианту осуществления коллоидная дисперсия согласно изобретению отличается тем, что она содержит:

- органическую фазу;

- частицы соединения железа в аморфной форме;

- по меньшей мере один амфифильный агент.

Согласно второму варианту осуществления изобретения изобретение касается, кроме того, коллоидной дисперсии, которая отличается тем, что она содержит:

- органическую фазу;

- частицы соединения железа в аморфной форме;

- частицы соединения редкоземельного элемента;

- по меньшей мере один амфифильный агент.

Изобретение касается также способа получения дисперсии согласно вышеупомянутому первому варианту, который отличается тем, что он включает в себя следующие стадии:

- проводят реакцию с основанием либо соли железа в присутствии соединения, образующего комплекс с железом, либо комплексного соединения железа, поддерживая pH реакционной среды на величине не более 8, в результате чего получают осадок, при этом соединение, образующее комплекс с железом, выбрано среди водорастворимых карбоновых кислот, имеющих такую константу комплексообразования К, чтобы рК составляло по меньшей мере 3, а комплексное соединение железа выбрано среди продуктов реакции солей железа с вышеупомянутыми кислотами;

- осадок, полученный таким образом, или суспензию, содержащую этот осадок, контактируют с органической фазой в присутствии амфифильного агента, в результате чего получают дисперсию в органической фазе.

Дисперсия согласно изобретению обладает тем преимуществом, что она очень стабильна. Кроме того, она обладает высокой активностью. Способ получения дисперсии согласно первому варианту осуществления дает возможность осуществить эффективный переход от водной фазы к органической фазе.

Другие характеристики, детали и преимущества изобретения проявятся еще более полно при чтении описания, следующего ниже.

В настоящем описании выражение "коллоидная дисперсия" обозначает любую систему, состоящую из мелких твердых частиц соединения железа, или соединения редкоземельного элемента, коллоидного размера в виде суспензии в жидкой фазе, при этом вышеупомянутые частицы могут, кроме того, в случае необходимости, содержать остаточные количества связанных или адсорбированных ионов, таких как, например, ацетатные ионы или аммониевые ионы. Следует отметить, что в такой дисперсии железо или редкоземельный элемент могут находиться либо полностью в форме коллоидов, либо одновременно в форме ионов и в форме коллоидов.

Теперь будет описана дисперсия согласно первому варианту осуществления изобретения.

Дисперсия согласно изобретению представляет собой дисперсию в органической фазе.

Упомянутая органическая фаза зависит, в частности, от применения дисперсии.

Органическая фаза может быть, в частности, на основе неполярного углеводорода.

В качестве примера органической фазы можно назвать алифатические углеводороды, такие как гексан, гептан, октан, нонан, инертные циклоалифатические углеводороды, такие как циклогексан, циклопентан, циклогептан, ароматические углеводороды, такие как бензол, толуол, этилбензол, ксилолы, жидкие нафтены.

Подходят также нефтяные фракции типа Isopar или Solvesso (товарный знак, зарегистрированный фирмой EXXON), в частности Solvesso 100, которая содержит, по существу, смесь метилэтилбензола и триметилбензола, Solvesso 150, которая содержит смесь алкилбензолов, в частности диметилбензола и тетраметилбензола, и Isopar, которая содержит, по существу, изопарафиновые и циклопарафиновые углеводороды C-11 и C-12.

Можно также использовать для органической фазы хлорированные углеводороды, такие как хлорбензол или дихлорбензол, хлортолуол. Можно использовать простые эфиры, а также алифатические и циклоалифатические кетоны, такие как, например, диизопропиловый эфир, дибутиловый эфир, метилизобутилкетон, диизобутилкетон, оксид мезитила.

Разумеется, органическая фаза может быть на основе смеси двух или нескольких углеводородов, типа указанных выше.

Частицы дисперсии согласно изобретению представляют собой частицы соединения железа, состав которого соответствует, по существу, оксиду и/или гидроксиду и/или оксигидроксиду железа. Железо обычно находится, главным образом, в степени окисления 3. Частицы содержат, кроме того, комплексообразователь. Этот комплексообразователь соответствует комплексообразователю, который был использован в способе получения дисперсии, или в чистом виде, или в форме комплекса с железом.

Частицы дисперсии согласно изобретению образованы на основе соединения железа, которое является аморфным. Указанный аморфный характер может быть выявлен методом рентгеноструктурного анализа, полученные рентгенограммы в самом деле не показывают никакого значительного пика.

Согласно другой характеристике изобретения по меньшей мере 85%, более конкретно по меньшей мере 90% и еще более конкретно по меньшей мере 95% частиц являются первичными частицами. Под первичной частицей подразумевают частицу, которая является совершенно индивидуализированной и которая не агрегирована с другой или несколькими другими частицами. Эта характеристика может быть выявлена путем исследования дисперсии методом ТЭМ (трансмиссионная электронная микроскопия высокого разрешения).

Для того чтобы определить агрегатное состояние элементарных частиц можно также использовать метод крио-ТЭМ. Он позволяет наблюдать методом трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) образцы, поддерживаемые в замороженном состоянии в их натуральной среде, которая представляет собой или воду, или органические разбавители, такие как ароматические или алифатические растворители, как, например, Solvesso и Isopar, или некоторые спирты, такие как этанол.

Замораживание осуществляется либо на тонких пленках толщиной приблизительно от 50 нм до 100 нм, либо в жидком этане для водных образцов, либо в жидком азоте для других.

При крио-ТЭМ состояние дисперсии частиц хорошо сохраняется и оно является репрезентативным для состояния, существующего в реальной среде.

Эта характеристика частиц дисперсии способствует ее стабильности.

Кроме того, частицы дисперсии согласно изобретению имеют мелкую гранулометрию. В самом деле, они имеют d₅₀, находящийся в интервале от 1 нм до 5 нм, более конкретно от 3 нм до 4 нм.

Гранулометрию определяют при помощи трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) классическим способом на образце, предварительно высушенном на углеродной мембране, нанесенной на медную сетку.

Эта методика приготовления образца является предпочтительной, так как она обеспечивает наивысшую точность измерения размера частиц. Зоны, выбираемые для измерений, представляют собой зоны, которые представляют состояние дисперсии, подобное состоянию, наблюдаемому при крио-ТЭМ.

Частицы дисперсии согласно изобретению могут иметь изотропную морфологию, в частности они могут иметь отношение L (наибольший размер)/l (наименьший размер) не более 2.

Коллоидная органическая дисперсия согласно изобретению содержит в органической фазе по меньшей мере один амфифильный агент.

Упомянутый амфифильный агент может представлять собой карбоновую кислоту, которая содержит обычно от 10 до 50 атомов углерода, предпочтительно от 15 до 25 атомов углерода.

Упомянутая кислота может быть линейной или разветвленной. Она может быть выбрана среди ариловых, алифатических или арилалифатических кислот, несущих, в случае необходимости, другие функциональные группы, при условии, что эти функциональные группы являются стабильными в средах, в которых используют дисперсии согласно настоящему изобретению. Таким образом, можно использовать, например, алифатические карбоновые кислоты, алифатические сульфоновые кислоты, алифатические фосфоновые кислоты, алкиларилсульфоновые кислоты и алкиларилфосфоновые кислоты, природные или синтетические. Разумеется, можно использовать кислоты в смеси.

В качестве примера можно назвать жирные кислоты таллового масла, соевого масла, сала, льняного масла, олеиновую кислоту, линолевую кислоту, стеариновую кислоту и ее изомеры, пеларгоновую кислоту, каприновую кислоту, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, додецилбензолсульфокислоту, 2-этилгексановую кислоту, гексагидробензойную кислоту, капроновую кислоту, толуолсульфокислоту, толуолфосфоновую кислоту, лаурилсульфокислоту, лаурилфосфоновую кислоту, пальмитилсульфоновую кислоту и пальмитилфосфоновую кислоту.

В объеме настоящего изобретения амфифильный агент также может быть выбран среди простых алкиловых эфиров полиоксиэтиленфосфатов. Здесь имеют в виду фосфаты формулы:

или диалкилполиоксиэтиленфосфаты формулы:

в которых:

• R¹, R², R³, одинаковые или разные, обозначают алкил, линейный или разветвленный, в частности содержащий от 2 до 20 атомов углерода; фенил; алкиларил, более конкретно алкилфенил, в частности, с алкильной цепочкой, содержащей от 8 до 12 атомов углерода; арилалкил, более конкретно фениларил;

• n обозначает число этиленоксидных групп, которое может составлять, например, от 0 до 12;

• М обозначает атом водорода, натрия или калия.

Радикал R¹ может представлять собой гексил, октил, децил, додецил, олеил, нонилфенил.

В качестве примера амфифильных соединений этого типа можно назвать амфифильные соединения, поставляемые под марками Lubrophos® и Rhodafac® фирмой Rhodia, и, в частности, следующие продукты:

- простые (C8-C10)алкиловые эфиры полиоксиэтиленфосфатов Rhodafac® RA 600;

- простой тридециловый эфир полиоксиэтиленфосфата Rhodafac® RS 710 или RS 410;

- простой олеоцетиловый эфир полиоксиэтиленфосфата Rhodafac® РА 35;

- простой нонилфениловый эфир полиоксиэтиленфосфата Rhodafac® РА 17;

- простой нониловый (разветвленный) эфир полиоксиэтиленфосфата Rhodafac® RE 610.

Наконец, в качестве амфифильного агента можно также упомянуть простые алкиловые эфиры полиоксиэтиленкарбоксилатов формулы R⁴-(OC₂H₄)_n-O-R⁵, в которой R⁴ представляет собой линейный или разветвленный алкильный радикал, который может содержать, в частности, от 4 до 20 атомов углерода, n является целым числом, которое может принимать значения, например, до 12, и R⁵ представляет собой остаток карбоновой кислоты, например -CH₂COOH. В качестве примера амфифильного соединения данного типа можно упомянуть соединения, поставляемые фирмой Kao Chemicals под маркой AKIPO®.

Дисперсии согласно изобретению имеют концентрацию соединения железа, которая может составлять по меньшей мере 8%, более конкретно, по меньшей мере 15% и еще более конкретно по меньшей мере 30%, причем эта концентрация выражена в эквивалентной массе оксида железа III по отношению к общей массе дисперсии. Эта концентрация может доходить до 40%.

Дисперсии согласно изобретению обладают отличной стабильностью. Не наблюдается отстаивания по истечении нескольких месяцев.

Как уже было отмечено выше, изобретение касается также согласно второму варианту осуществления дисперсии, которая содержит смесь в органической фазе частиц соединения железа в аморфной форме и частиц соединения редкоземельного элемента, при этом дисперсия, кроме того, содержит амфифильный агент.

Все, что было описано выше для первого варианта осуществления изобретения и, в частности, что касается природы органической фазы и амфифильного агента, применяется также здесь.

Кроме того, редкоземельный элемент соединения редкоземельного элемента может быть выбран среди церия, лантана, иттрия, неодима, гадолиния, празеодима. Более конкретно может быть выбран церий.

Частицы соединения редкоземельного элемента могут обладать, в известных случаях, теми же самыми характеристиками, что и характеристики, которые были даны выше для соединения железа, в частности, для размеров или морфологии. Таким образом, они могут иметь d₅₀ той же самой величины, что величина, приведенная выше, и также быть первичными частицами, как было указано ранее.

Соотношения между соединением железа и соединением редкоземельного элемента могут быть заключены в широкой области значений. Тем не менее, молярное отношение соединение железа/соединение редкоземельного элемента находится, обычно, в интервале от 0,5 до 1,5 и более конкретно оно может быть равно 1.

Соединение редкоземельного элемента может представлять собой оксид, и/или гидроксид, и/или оксигидроксид редкоземельного элемента. Это соединение может также быть металлоорганическим соединением.

Далее будет описан способ получения дисперсий согласно изобретению соответственно первому варианту осуществления изобретения.

Первая стадия способа заключается во введении в реакцию с основанием либо соли железа в присутствии соединения, образующего комплекс с железом, либо комплексного соединения железа. Эту реакцию осуществляют в водной среде.

В качестве основания можно использовать, в частности, продукты типа гидроксида. Можно назвать гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов и гидроксид аммония. Можно также использовать вторичные, третичные или четвертичные амины. Однако амины и гидроксид аммония могут быть предпочтительными, поскольку они уменьшают риски загрязнения катионами щелочных или щелочно-земельных элементов. Можно также упомянуть карбамид.

В качестве соли железа можно использовать любую соль, растворимую в воде. Более конкретно можно упомянуть нитрат трехвалентного железа.

Согласно особой характеристике способа согласно изобретению реакция соли железа с основанием осуществляется в присутствии соединения, образующего комплекс с железом.

Соединения, образующие комплексы с железом, выбраны среди водорастворимых карбоновых кислот, имеющих такую константу комплексообразования К, чтобы рК составляло по меньшей мере 3. Для реакции:

Fe³⁺+xL^-↔FeL_x ^3-x

в которой L обозначает комплексообразователь, константу К определяют следующим образом:

К=FeL_x ^3-x/[Fe³⁺]^.[L^-]^x

и рК=log(1/К)

В качестве кислот, отвечающих характеристикам, приведенным выше, можно упомянуть алифатические карбоновые кислоты, такие как муравьиная кислота и уксусная кислота. Подходят также кислоты-спирты или поликислоты-спирты. В качестве примера кислоты-спирта можно назвать гликолевую кислоту или молочную кислоту. В качестве поликислоты-спирта можно назвать яблочную кислоту, винную кислоту и лимонную кислоту.

В качестве других подходящих кислот можно также назвать аминокислоты, такие как лизин, аланин, серин, глицин, аспарагиновую кислоту или аргинин. Можно также упомянуть этилендиаминтетрауксусную кислоту или тринитрилоуксусную кислоту, или N,N-диацетоглутаминовую кислоту формулы

(HCOO^-)CH₂CH₂-CH(COOH)N(CH₂COO^-H)₂ или ее натриевую соль

(NaCOO^-)CH₂CH₂-CH(COONa)N(CH₂COO^-Na)₂.

В качестве других подходящих комплексообразователей можно использовать полиакриловые кислоты и их соли, такие как полиакрилат натрия, и более конкретно такие, среднемассовая молекулярная масса которых находится в интервале от 2000 до 5000.

Следует отметить, наконец, что несколько комплексообразователей могут быть использованы совместно.

Как указывалось выше, реакция с основанием может также осуществляться с комплексом железа. В данном случае используемый комплекс железа представляет собой продукт, образующийся в результате образования комплексного соединения железа с комплексообразователем, типа описанного выше. Упомянутый продукт может быть получен реакцией соли железа с вышеупомянутым комплексообразователем.

Используемое количество комплексообразователя, выраженное молярным отношением комплексообразователь/железо, находится в интервале от 0,5 до 4, более конкретно от 0,5 до 1,5 и еще конкретнее от 0,8 до 1,2.

Реакция между солью железа и основанием осуществляется в таких условиях, чтобы pH реакционной среды, которую формируют, был бы не более 8. Указанное значение pH более конкретно может быть не больше 7,5 и, в частности, может находиться в диапазоне от 6,5 до 7,5.

Приведение в контакт водной смеси и основной среды может осуществляться введением соли железа в раствор, содержащий основание. Можно осуществлять непрерывное приведение в контакт, при этом условие pH выполняют, регулируя соответствующие расходы раствора соли железа и раствора, содержащего основание.

Можно согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения работать в условиях, когда во время реакции между солью железа и основанием поддерживают постоянным pH реакционной среды, формируемой таким образом. Под поддерживанием постоянного pH подразумевают изменение pH на ±0,2 единицы pH по отношению к фиксированной величине. Такие условия могут быть получены путем добавления во время реакции между солью железа и основанием, например во время введения раствора соли железа в раствор основания, дополнительного количества основания в образующуюся реакционную смесь.

Реакция осуществляется обычно при комнатной температуре. Предпочтительно эта реакция может быть осуществлена на воздухе, или в атмосфере азота, или в атмосфере смеси азот-воздух.

В результате реакции получают осадок. В случае необходимости, осадок можно подвергнуть созреванию, сохраняя его в течение некоторого времени, например нескольких часов, в реакционной среде.

Осадок может быть выделен из реакционной среды любым известным способом. Осадок может быть промыт.

Предпочтительно осадок не подвергают стадии сушки, или лиофилизации, или любой операции упомянутого типа.

В случае необходимости, осадок может быть вновь возвращен в водную суспензию.

Тем не менее можно совсем не отделять осадок от реакционной среды, в которой он был получен.

Для того чтобы получить коллоидную дисперсию в органической фазе, приводят в контакт с органической фазой, в которой желают получить коллоидную дисперсию, либо выделенный осадок, либо водную суспензию, полученную выше после выделения осадка из реакционной среды, или суспензию осадка в его реакционной среде. Упомянутая органическая фаза является фазой такого же типа, как было описано выше.

Упомянутое приведение в контакт осуществляется в присутствии вышеупомянутого амфифильного агента. Вводимое количество данного амфифильного агента может быть определено по молярному соотношению r:

Это молярное соотношение может находиться в интервале от 0,2 до 1, предпочтительно от 0,4 до 0,8.

Количество вводимой органической фазы подбирают таким образом, чтобы получить концентрацию оксида, такую как упомянутая выше.

На этой стадии может быть выгодным добавить в органическую фазу промотирующую добавку, функция которой заключается в ускорении переноса частиц соединения железа из водной фазы в органическую фазу, если работают исходя из суспензии осадка, и в улучшении стабильности полученных коллоидных органических дисперсий.

В качестве промотирующей добавки можно использовать соединения со спиртовой функциональной группой и, в частности, линейные или разветвленные алифатические спирты, содержащие от 6 до 12 атомов углерода. В качестве специфических примеров можно назвать 2-этилгексанол, деканол, додеканол или их смеси.

Содержание вышеупомянутой добавки не является критичным и может варьировать в широких пределах. Тем не менее, обычно хорошо подходит содержание, находящееся в интервале от 2 до 15 мас.% по отношению к общей массе дисперсии.

Порядок введения различных элементов дисперсии безразличен. Можно осуществить одновременное смешивание водной суспензии, амфифильного агента, органической фазы и, в случае необходимости, промотирующей добавки. Можно также приготовить предварительную смесь амфифильного агента, органической фазы и, в случае необходимости, промотирующей добавки.

Приведение в контакт водной суспензии или осадка и органической фазы может осуществляться в реакторе, в котором создается воздушная атмосфера, атмосфера азота или атмосфера смеси воздух-азот.

Хотя контактирование водной суспензии и органической фазы может осуществляться при комнатной температуре, приблизительно 20°C, предпочтительно действовать при температуре, выбранной в интервале от 60°C до 150°C, преимущественно в интервале от 80°C до 140°C.

В некоторых случаях по причине летучести органической фазы следует конденсировать ее пары охлаждением до температуры ниже ее температуры кипения.

Образовавшуюся реакционную смесь (смесь водной суспензии, амфифильного агента, органической фазы и, в случае необходимости, промотирующей добавки) поддерживают при перемешивании в течение всего времени нагрева, которое может быть переменным.

Когда нагрев прекращают, отмечают наличие двух фаз: органической фазы, содержащей коллоидную дисперсию, и остаточной водной фазы.

Затем органическую фазу и водную фазу отделяют согласно классическим методам разделения: декантация, центрифугирование.

В соответствии с настоящим изобретением таким образом получают коллоидные органические дисперсии, обладающие вышеупомянутыми характеристиками.

Дисперсии согласно второму варианту осуществления изобретения могут быть получены смешиванием первой коллоидной дисперсии частиц соединения редкоземельного элемента в органической фазе со второй коллоидной дисперсией частиц соединения железа, причем упомянутая вторая дисперсия по своему типу является дисперсией согласно первому варианту осуществления изобретения.

В качестве первой дисперсии редкоземельного элемента можно использовать дисперсии, описанные в ЕР-А-206907, ЕР-А-671205 или WO 00/49098, например.

Предпочтительно смешивают дисперсии, органические фазы которых идентичны.

Коллоидные органические дисперсии, которые только что были описаны, могут быть применены в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания, более конкретно в качестве добавки к топливу для дизельного двигателя.

Они могут быть также использованы в качестве добавок, улучшающих сгорание, в жидких топливах или горючих для энергогенераторов, таких как двигатели внутреннего сгорания, мазутные горелки или реактивные двигатели.

Наконец, изобретение касается топлива для двигателей внутреннего сгорания, которое содержит коллоидную дисперсию типа дисперсии, которая была описана выше, или полученную способом, описанным перед этим. Упомянутое топливо получается смешиванием исходного топлива с дисперсией согласно изобретению.

Далее будут даны примеры.

ПРИМЕР 1

Сначала готовят раствор ацетата железа.

В химический стакан вводят 412,2 г 98%-ного Fe(NO₃)₃ ^.5H₂O и добавляют туда деминерализованную воду до объема 2 литра. Раствор имеет концентрацию 0,5 М по Fe. При перемешивании и при комнатной температуре по каплям добавляют 650 мл 10%-ного гидроксида аммония, чтобы достигнуть pH 7.

Центрифугируют 10 мин при 4500 об/мин. Удаляют маточные растворы. Вновь возвращаются к суспензии в воде с полным объемом 2650 см³. Перемешивают 10 мин. Центрифугируют 10 мин при 4500 об/мин. Вновь возвращаются к суспензии в деминерализованной воде с объемом 2650 см³. Оставляют на 30 мин при перемешивании. Тогда добавляют 206 мл концентрированной уксусной кислоты. Оставляют на ночь при перемешивании. Раствор является прозрачным.

Осаждение твердого вещества осуществляют затем в установке непрерывного действия, содержащей:

- литровый реактор, снабженный мешалкой с лопастями, с исходным содержимым резервуара, представляющим собой 500 см³ деминерализованной воды; данный реакционный объем будет сохраняться постоянным при помощи переливания;

- две питающие склянки, содержащие, с одной стороны, раствор ацетата железа, описанный перед этим, и, с другой стороны, раствор 10 М гидроксида аммония.

Вводят раствор ацетата железа и раствор 10 М гидроксида аммония. Расходы двух растворов фиксируют таким образом, чтобы pH поддерживалось бы постоянным и равным 8.

Полученный осадок отделяют от маточных растворов центрифугированием при 4500 об/мин в течение 10 мин. Собранные таким образом 95,5 г гидрата с содержанием сухого экстракта 21,5% (или 20,0 г эквивалентных Fe₂O₃ или 0,25 моль по Fe) повторно диспергируют в растворе, содержащем 42,7 г изостеариновой кислоты и 141,8 г Isopar L. Суспензию вводят в реактор с двойными стенками, оборудованный термостатированной баней и снабженный мешалкой. Реакционный ансамбль выдерживают при 90°C в течение 5 ч 30 мин. После охлаждения содержимое переносят в пробирку. Наблюдают расслоение и собирают водную фазу объемом 50 см³ и органическую фазу объемом 220 см³.

Методом трансмиссионной электронной крио-микроскопии наблюдают в органической фазе совершенно индивидуализированные частицы диаметром около 3 нм.

Рентгеноструктурный анализ, проведенный на дисперсии, показывает, что частицы являются аморфными.

Дисперсию подвергают термообработке, которая включает в себя выдержку на температурных плато при -20°C и +80°C по 6 циклов в день. По истечении 6 месяцев не замечают никакой декантации.

ПРИМЕР 2

Этот пример касается испытания на стендовом двигателе, осуществляемого с применением дисперсии предыдущего примера.

Используют дизельный двигатель Фольксваген с турбокопрессором с объемом цилиндров 1,9 л с ручной коробкой передач, который размещен на динамометрическом стенде. Выхлопная магистраль снабжена фильтром с частицами карбида кремния (IBIDEN 200 cpsi 5,66 x 6,00) объемом 2,5 литра. Температуру выхлопных газов измеряют на входе фильтра с частицами при помощи термопар. Измеряют также разность давлений на входе и выходе сажеулавливающего фильтра.

Органическую дисперсию, полученную в предыдущем примере, добавляют в топливо таким образом, чтобы реализовать дозировку 7 ч/млн металла по отношению к топливу с добавкой.

Сажеулавливающий фильтр нагружают частицами в следующих условиях:

- скорость вращения двигателя: 2000 об/мин;

- крутящий момент: 60 Нм;

- температура газов на входе в фильтр: 250°C;

- продолжительность наполнения: 8 часов.

Сжигание саж, уловленных сажеулавливающим фильтром, осуществляют в следующих условиях при скорости вращения двигателя 2000 об/мин, соблюдая цикл, содержащий 8 ступеней по 15 минут каждая, описанных ниже:

СтупениТемпература на входе фильтра (°C)Крутящий момент (Нм)1275892300105332512143501495375231640024474252548450263

Потеря давления, создаваемая сажеулавливающим фильтром, увеличивается в первое время благодаря увеличению температуры, затем она достигает максимума перед тем, как снова уменьшиться в результате сгорания углеродсодержащих продуктов, накопившихся в сажеулавливающем фильтре. Определяют точку (рассчитываемую по ее температуре), начиная с которой потеря давления больше не увеличивается, как характерную точку регенерации сажеулавливающего фильтра добавкой.

При переходе от ступени 6 к ступени 7 наблюдают уменьшение потери давления, которое соответствует сгоранию саж в фильтре. Температура начала сгорания находится в интервале от 400°C до 425°C и более конкретно составляет 405°C. Сгорание саж влечет за собой понижение потери давления при 425°C до 6,49 мбар/мин.

Приведенные результаты показывают температуру регенерации, которая является низкой, при дозировке добавки в топливо, которая является малой.

Коллоидная дисперсия содержит органическую фазу, частицы соединения железа в аморфной форме с d₅₀ от 1 до 5 нм и по меньшей мере один амфифильный агент. По меньшей мере 85% частиц соединения железа являются первичными. Органическая фаза образована на основе неполярного углеводорода. Амфифильный агент представляет собой карбоновую кислоту, содержащую 10-50 атомов углерода. Коллоидная дисперсия может дополнительно содержать частицы соединения редкоземельного элемента, например Ce, La, Y, Gd, Nd, Pr с d₅₀ от 1 до 5 нм. Коллоидную дисперсию получают реакцией соли железа с основанием в присутствии соединения, образующего комплекс с железом. Вместо соли железа можно использовать комплексное соединение железа. Поддерживают pH реакционной среды не более 8. Соединение, образующее комплекс с железом, выбирают из водорастворимых карбоновых кислот, например муравьиной, уксусной, винной, лимонной, аминокислот или полиакриловых кислот. Затем полученный осадок или суспензию контактируют с органической средой в присутствии амфифильного агента. Полученную коллоидную дисперсию частиц соединения железа смешивают с такой же дисперсией соединения редкоземельного элемента. Коллоидные дисперсии по изобретению стабильны в течение 6 мес и более, сохраняют стабильность после нескольких циклов термической обработки при температурах от -20°C до +80°C. При использовании коллоидных дисперсий в соответствии с изобретением в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания в количестве 7 ррм температура воспламенения сажи снижается до 405°C. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Коллоидная дисперсия, отличающаяся тем, что она содержит органическую фазу; частицы соединения железа в аморфной форме, имеющие d₅₀, находящийся в диапазоне от 1 нм до 5 нм; по меньшей мере один амфифильный агент.2. Коллоидная дисперсия по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит частицы соединения редкоземельного элемента.3. Дисперсия по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере 85% частиц соединения железа являются первичными частицами.4. Дисперсия по п.1, отличающаяся тем, что частицы имеют d₅₀, находящийся в диапазоне от 3 нм до 4 нм.5. Дисперсия по п.1, отличающаяся тем, что органическая фаза образована на основе неполярного углеводорода.6. Дисперсия по п.1, отличающаяся тем, что амфифильный агент представляет собой карбоновую кислоту, содержащую от 10 до 50 атомов углерода, более конкретно, от 15 до 25 атомов углерода.7. Дисперсия по п.2, отличающаяся тем, что редкоземельный элемент выбран среди церия, лантана, иттрия, неодима, гадолиния, празеодима.8. Дисперсия по п.2, отличающаяся тем, что частицы редкоземельного элемента имеют d₅₀, находящийся в диапазоне от 1 нм до 5 нм.9. Способ получения дисперсии по одному из пп.1 и 3-8, отличающийся тем, что он включает в себя следующие стадии: проводят реакцию с основанием либо соли железа в присутствии соединения, образующего комплекс с железом, либо комплексного соединения железа, поддерживая pH реакционной среды на величине не более 8, в результате чего получают осадок, при этом соединение, образующее комплекс с железом, выбрано среди водорастворимых карбоновых кислот, имеющих такую константу комплексообразования К, чтобы рК составляло по меньшей мере 3, а комплексное соединение железа выбрано среди продуктов реакции солей железа с указанными кислотами; осадок, полученный таким образом, или суспензию, содержащую этот осадок, контактируют с органической фазой в присутствии амфифильного агента, в результате чего получают дисперсию в органической фазе.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанная карбоновая кислота выбрана среди алифатических карбоновых кислот, кислот-спиртов или поликислот-спиртов, аминокислот, полиакриловых кислот.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что алифатическая карбоновая кислота представляет собой муравьиную кислоту или уксусную кислоту и поликислота-спирт представляет собой винную кислоту или лимонную кислоту.12. Способ по одному из пп.9-11, отличающийся тем, что pH реакционной среды поддерживают на величине не более 7,5, более конкретно, находящейся в интервале от 6,5 до 7,5.13. Способ получения дисперсии по одному из пп.2-8, отличающийся тем, что смешивают коллоидную дисперсию частиц соединения редкоземельного элемента в органической фазе с коллоидной дисперсией частиц соединения железа по одному из пп.1 и 3-6.14. Применение коллоидной дисперсии по одному из пп.1-8 в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания.15. Топливо для двигателей внутреннего сгорания, отличающееся тем, что оно содержит коллоидную дисперсию по одному из пп.1-8.