MX2008000940A - Metodo para usar aditivos de nanoaleaciones para reducir la opacidad del penacho, escorificacion, incrustacion, corrosion y emisiones. - Google Patents

Abstract

Un proceso para mejorar la operación de las cámaras de combustión a presión que comprenden los pasos de quemar un combustible carbonoso en un sistema de cámara de combustión a presión y determinar las condiciones del combustión dentro del sistema de la cámara de combustión a presión que puede beneficiarse con un aditivo de tratamiento proyectado, en donde las determinaciones se hacen por cálculo incluyendo dinámicas de fluidos por computadora y observación. El proceso además incluye localizar los puntos de introducción en el sistema de la cámara de combustión a presión donde la introducción del aditivo para el tratamiento proyectado podría lograrse. Con base en los pasos anteriores, el proceso además incluye el proveer un régimen de tratamiento para introducir el aditivo de tratamiento proyectado en sitios dentro del sistema de la cámara de combustión a presión originando uno o más beneficios seleccionados del grupo que consiste de reducir la opacidad del penacho, mejorar la combustión, reducir la escorificación, reducir el LOI y el carbón sin quemar, reducir la corrosión, y mejorar el desempeño del precipitador electrostático. El aditivo de tratamiento proyectado comprende una aleación representada por la siguiente fórmula genérica (Aa)n(Bb)n(Cc)n(Dd)n(...)n, en donde cada letra mayúscula y (...) es un metal, en donde A es un modificador de combustión; B es un modificador de depósito; C es un inhibidor de corrosión; y D es un compuesto que mejora la acción del precipitador electrostático/modificador complementario de combustión, en donde cada letra subíndice representa la estequiometría de composición, en donde n es mayor o igual a cero y la suma de las n es mayor de cero; y en donde la aleación comprende al menos dos metales diferentes, con la condición que si el metal es cerio, después su estequiometría composicional es menor de aproximadamente 0.7.

Description

METODO PARA. USAR ADITIVOS DE NA OALEACIONES PARA REDUCIR LA OPACIDAD DEL PENACHO, ESCORIFICACION, INCRUSTACION, CORROSION Y EMISIONES Campo de la Invención La invención se relaciona con un proceso para reducir la opacidad del penacho liberado a la atmósfera de las cámaras de combustión a presión a gran escala, tal como el tipo usado industrialmente y por empresas energéticas para proporcionar energía e incinerar residuos. De acuerdo con la invención, la opacidad del penacho se mitiga, así como también se mejora la combustión y/o reduciendo la escoria y/o reduciendo el LOI y/o carbón sin quemar y/o reduciendo la corrosión y/o mejorando el desempeño del precipitador electrostático. La invención logra uno o más de estos resultados deseados a través del uso de un aditivo de tratamiento proyectado introducido en el sistema de la cámara de combustión a presión .

Antecedentes de la Invención La combustión de los combustibles carbonosos, tal como aceites combustibles pesados, carbones, coque de refinería, y residuos municipales e industriales, típicamente producen un penacho que surge de la chimenea de humo y tiene opacidad con un intervalo de bajo a alto. Además, la combustión de estos Ref . : 188449 combustibles puede originar la formación de escorias, ácidos corrosivos, y partículas carbonosas que solas o en combinación puede tener un efecto relativamente negativo en la productividad de las calderas y presenta un intervalo de los riesgos para la salud y ambientales. La técnica ha intentado resolver el problema del escoriado y/o corrosión al introducir diferentes compuestos químicos en el sistema de combustión, tal como el óxido o hidróxido de magnesio. El hidróxido de magnesio tiene la capacidad de sobrevivir al ambiente caliente del horno y reacciona con los compuestos que forman depósitos, incrementando la temperatura de fusión de las cenizas y/o modificando la textura de los depósitos resultantes. Desafortunadamente, la introducción de estos compuestos químicos ha sido muy costosa debido a la pobre utilización de los compuestos químicos, la mayoría simplemente va a los residuos y algunas reacciones con la ceniza caliente que de otra forma no originarían problemas. La Pat . U.S. No. 5,740,745, Pat. U.S. No. 5,894,806, y Pat. U.S. No. 7,162,960 tratan este problema, al introducir compuestos químicos en una o más etapas para dirigir directamente prediciendo u observando la escorificación y/o corrosión. Los aditivos para combustibles que contienen metales se sabe que forman, desde soluciones homogéneas en medios de transporte acuoso o de hidrocarburos, o acumulación de partículas heterogéneas que se extienden todo el tiempo en partículas visibles formuladas en forma de lechada. Entre estas está el intervalo de nanopartículas comúnmente definidas que son partículas metálicas por arriba del tamaño de racimos pero por debajo del intervalo del tamaño de 100 nanómetros . En todos los ejemplos conocidos donde se usan estos aditivos que contienen metales, se introducen a los sistemas de combustible/combustión/gas combustible como simples formulaciones de aditivos que contienen metales o como mezclas de diferentes metales. El uso actual de metales en sistemas de combustión depende de los compuestos químicos fomentados por cada tipo de metal que se dicta por su única configuración orbital y electrónica que actúa individualmente. Esto significa que en los aditivos formulados con mezclas de metal, al tiempo de la actividad planeada los metales actúan independientemente uno del otro durante la combustión del combustible. De hecho la física de una carga de combustión minimiza le probabilidad que un aditivo de metal mezclado se posará en átomos metálicos diferentes dentro del mismo sitio y/o deseado y/o apropiado y/o preferido en las especies combustibles para la combustión así que pueden actuar en armonía como una sola entidad. La forma física de los aditivos que contienen metales recientes de mayor interés es la forma de nanopartículas de su superficie única con relaciones de volumen y números y formas de sitios activos. Como se espera, existe un interés de nanoaditivos de metal mezclados porque cada metal tiende a tener funciones especificas. Los sistemas de combustión que queman combustibles hidrocarbonosos experimentan varios grados de ineficiencias de combustión debido a las propiedades del combustible, diseño de sistemas, relaciones de aire/combustible, tiempo de residencia de la carga combustible/aire en la zona de combustión, y relaciones de mezclado de combustible/aire. Estos factores originan una imperfecta combustión. Soluciones alternas del combustible a estos problemas usualmente involucran alguna selección de "combustible limpio" con base en criterios determinados previamente, o simplemente el uso de aditivos.

Breve Descripción de la Invención Un objetivo de la presente invención es mejorar la operación de los sistemas de combustión a través del uso de aditivos de aleaciones metálicas. En un ejemplo, un proceso para mejorar la operación de las cámaras de combustión a presión comprenden los pasos de quemar un combustible carbonoso en un sistema de cámaras de combustión a presión y determinar las condiciones de combustión dentro del sistema de la cámara de combustión a presión que puede beneficiarse con un aditivo de tratamiento proyectado. Las determinaciones se hacen por cálculo incluyendo dinámicas de fluidos por computadora y observaciones. El proceso además incluye localizar los puntos de introducción en el sistema de la cámara de combustión a presión donde la introducción del aditivo para el tratamiento proyectado podría lograrse. Con base en los pasos anteriores, el proceso además incluye el proveer un régimen de tratamiento para introducir el aditivo de tratamiento proyectado en sitios dentro del sistema de la cámara de combustión originando uno o más beneficios seleccionados del grupo que consiste de reducir la opacidad del penacho, mejorar la combustión, reducir la escorificación, reducir el LOI y el carbón sin quemar, reducir la corrosión, y mejorar el desempeño del precipitador electrostático (ESP) . El aditivo para el tratamiento proyectado comprende una aleación que está comprendida al menos de dos metales diferentes.

Descripción Detallada de la Invención La invención se relaciona con un proceso para reducir el penacho, así como también mejorar la combustión y/o reducir la escorificación y/o la corrosión en cámaras de combustión a gran escala, tal como las del tipo usadas industrialmente y por empresas energéticas para producir energía e incinerar residuos. La siguiente descripción ilustrará la invención con referencia a una planta de energía del tipo caldera que quema aceite combustible pesado (p.ej., No. 6) . Sin embargo, se entenderá que cualquier cámara de combustión a presión que queme cualquier otro combustible carbonoso y susceptible a los problemas tratados por la invención podría beneficiarse con la invención. Sin que signifique limitarse al tipo de combustible, los materiales carbonosos tal como el aceite combustible, gas, carbón, residuos, incluyendo municipales, e industriales, lodos, y los similares, pueden emplearse. En general, la combustión de combustibles carbonosos, tal como aceites combustibles pesados, carbón y residuos municipales e industriales, originan efluentes que tienen significación de opacidad del penacho y pueden originar la formación de escorificación, ácidos corrosivos, que individualmente y en combinación tienen efectos negativos en la productividad y aceptación social de la calderas. La invención dirige estos problemas de menara que es atractivamente económica y sorprendente en efectividad. La invención proporciona un proceso mejorado para optimizar la operación de las cámaras de combustión a presión. Es importante para el proceso la determinación de las condiciones de combustión dentro de una cámara de combustión a presión que puede afectar el penacho. La invención puede usarse para tratar solo el penacho o en conjunto con una o más de alto LOI ó carbón sin quemar, escorificación, y corrosión en ausencia del tratamiento. El proceso implicará quemar un combustible carbonoso con o sin un catalizador de combustión e introducir un aditivo de tratamiento proyectado dirigido a las áreas problemáticas o a lugares donde el aditivo puede hacer un mayor bien. Este último paso requerirá localizar los puntos de introducción en un sistema con cámara de combustión, incluyendo en una pared del horno, donde la introducción de los aditivos para controlar el penacho podría lograrse. La invención, así, puede facilitarse por el uso de método dinámico de fluidos por computadora y modelado u observación de acuerdo con las enseñanzas de la Pat . U.S. No. 5 , 740 , 745 , Pat . U.S. No. 5 , 894 , 806 y Pat. U.S. No. 7 , 162 , 960 . Además de las técnicas específicamente identificadas, por las personas con experiencia en la técnica será capaz de definir otras técnicas efectivas para la localización de áreas problemáticas y, con estas, determinar la mejor ubicación para introducir el compuesto químico. Las enseñanzas de estas patentes no se repetirán en la presente, pero se incorporan como referencia en su totalidad para explicar las técnicas adecuadas efectivas para la invención. La presente invención se dirige generalmente a sistemas de cámaras de combustión a presión. Los sistemas con cámaras de combustión a presión pueden tener múltiples secciones que incluyen, en términos muy generales, un horno y un sistema de tratamiento posterior para las emisiones. El horno por lo regular incluye una cámara de combustión y un sistema de intercambio de calor. Un sistema de tratamiento posterior para las emisiones puede incluir un catalizador de reducción y/o un precipitador electrostático y/o componentes para el control de emisiones. La inyección proyectada de un aditivo de tratamiento requerirá la localización de los puntos de introducción en el sistema con cámara de combustión donde la introducción del aditivo para el tratamiento proyectado podría lograrse. Y, con base en las determinaciones de este procedimiento, se introduce un aditivo para el tratamiento proyectado, tal como en forma de una aspersión. Las pequeñas gotas son deseablemente que tengan un intervalo efectivo de tamaños para que viajen con velocidades y direcciones adecuadas para que sean efectivas las cuales pueden determinarse por personas con experiencia en la técnica. Estas gotas interactúan con el gas combustible y se evaporan con una velocidad dependiendo de su tamaño y trayectoria y las temperaturas a lo largo de su trayectoria. Los patrones de aspersión apropiados originan distribuciones de los compuestos químicos altamente eficientes. Como se describe en las patentes identificadas anteriormente, un modelo de aspersión frecuentemente usado en el modelo PSI-Cell para la evaporación y el movimiento de las gotas, el cual es conveniente para soluciones CFD iterativas de procesos en estado estacionario. El método PSI-Cell usa las propiedades del gas de los cálculos de la dinámica del fluido para predecir las trayectorias de las gotas y las velocidades de evaporación con los balances de masa, momento, y energía. Los cambios de momento, calor, y masa de las gotas después se incluyen como términos fuentes para la siguiente iteración de los cálculos de la dinámica del fluido, por lo tanto después de suficientes iteraciones tanto las propiedades del fluido como las trayectorias de las gotas convergen en una solución estacionaria. Las aspersiones se tratan como una serie de gotas individuales que tienen diferentes velocidades iniciales y los tamaños de las gotas que emanan desde un punto central. Las correlaciones entre el ángulo de trayectoria de la gota y el tamaño o la distribución del flujo másico se incluyen, y se determina la frecuencia de las gotas desde el tamaño de la gota y la velocidad del flujo másico en cada ángulo. Para los propósitos de esta invención, el modelo predeciría mejor el comportamiento de las gotas de multi-componentes. Las ecuaciones de los balances de fuerza, masa, y energía son complementarias con los cálculos instantáneos, que proporcionan la velocidad, tamaño de partícula, temperatura y composición química instantánea con el tiempo de vida de la gota. Las contribuciones de momento, masa y energía del fluido de atomización también se incluyen. Las correlaciones para el tamaño de gota, ángulo de aspersión, distribuciones del tamaño de gota del flujo másico, y las velocidades de la gota se encuentran a partir de las mediciones de laboratorio usando la dispersión de luz láser y las técnicas Doppler. Se han determinado las características para diferentes tipos de boquillas bajo diferentes condiciones de operación y se usan para prescribir parámetros para los cálculos del modelo CFD. Cuando se opera óptimamente, se incrementa la eficiencia química y las probabilidad de choque de las gotas directamente en el intercambiador de calor y otras superficies del equipo se reduce en gran medida. Los tamaños de gota promedio dentro del intervalo desde 20 a 1000 micrones son típicamente, y más típicamente caen dentro del intervalo desde aproximadamente 100 a 600 micrones. Una disposición preferida de los inyectores para introducir aditivos activos para reducir la escorificación emplea múltiples niveles de inyección para optimizar mejor el patrón de aspersión y asegurar la buena elección del aditivo en el punto que se necesite. Sin embargo, la invención puede realizarse con una zona única, p.ej., en el horno superior, donde las condiciones permiten o las limitaciones físicas lo dictan. Típicamente, sin embargo, se prefiere emplear etapas múltiples, o usar un aditivo en el combustible y la misma o diferente uno en el horno superior. Esto permite tanto la inyección de diferentes composiciones simultáneamente o la introducción de las composiciones en diferentes lugares o con diferentes, inyectores para seguir las variaciones de temperatura que siguen los cambios de la carga. La cantidad total del aditivo de tratamiento introducido en los gases de combustión desde todos los puntos deber ser suficiente para obtener una reducción en la opacidad del penacho y/o corrosión y/o la velocidad de la acumulación de escoria ylo la frecuencia de la limpieza y/o mejorar la eficiencia de un precipitador electrostático (ESP) . La acumulación de la escoria y/o el taponamiento origina un incremento en la caída de presión y una más baja transferencia de calor en el horno y/o las secciones de paso convectivas de la caldera (p.ej., a través de la batería de generación) . Las velocidades de dosificación pueden variar para lograr el control a largo plazo de los parámetros denotados o con mayores velocidades para reducir los depósitos de escoria que están ya en el sitio. Una ventaja distintiva de la invención es que el penacho puede controlarse bien al mismo tiempo que la corrosión, escorias, LOI, carbón sin quemar, y/o SO3. El efecto neto en muchos casos es una sinergia en operación que ahorra dinero y/o incrementa la eficiencia en términos de menores temperaturas de la chimenea, superficies del calentador con aire más calientes, menores velocidades de corrosión en los calentadores de aire y conductos, menor exceso de 02, paredes de agua más limpias, que originan temperaturas de salida del horno más bajas y superficies de transferencia térmica más limpias en las secciones de convección de la caldera. El proceso de la invención puede mirarse desde una perspectiva única del análisis del sistema. De acuerdo con un aspecto de la invención dirigida a un tratamiento en el horno, se determina la efectividad proyectada en la inyección del horno, en la introducción del combustible y en la introducción al horno de la escoria y/o corrosión y/o compuestos para el control del penacho, como son la efectividad proyectada en la inyección del horno, en la introducción del combustible y en la introducción al horno de los catalizadores de combustión. Después, se determina la efectividad de diferentes combinaciones de los tratamientos anteriores, y se selecciona un régimen de tratamiento que emplea uno o más de los tratamiento anteriores . Los regímenes de tratamiento preferidos contendrán al menos dos y preferentemente tres de los tratamientos. En cada caso, una determinación puede ser cualquier evaluación si o no está asistida por computadora o las técnicas de las patentes referidas anteriormente. Además, puede involucrar la observación directa o alejada durante la operación o tiempo atrás. El factor clave en la presente y un alejamiento de la técnica previa es que se evaluó la inyección proyectada junto con la introducción no proyectada, especialmente de una combinación de los catalizadores de combustión y escorificación y/o corrosión y/o compuestos químicos para el control del penacho. La utilización de compuestos químicos y el mantenimiento de la caldera pueden mejorarse mientras también se controlan el LOI, carbón sin quemar, escorificación y/o corrosión. La presente invención se relaciona con una modalidad de una composición de aditivo de tratamiento proyectado que comprende una aleación de dos o más metales. La composición de aditivo puede proveerse a una composición de combustible. La composición de aditivo puede inyectarse de otra forma dentro del sistema de la cámara de combustión a presión. Como se describe en la presente, la aleación es químicamente diferente a cualquiera de sus metales constituyentes debido a que muestra un espectro diferente en el XRD que este de los metales constituyentes individuales. En otras palabras, no es una mezcla de diferentes metales, sino, una aleación de los metales constituyentes usados. Los factores de determinación primaria para los metales activos en las cámaras de combustión a presión para efectuar la eficiencia del sistema, emisiones, deposito/escoria/incrustación, y corrosión es principalmente el tipo, forma, tamaño, configuración electrónica, y niveles energéticos de orbitales moleculares desacoplados inferiores (LU O) y los orbitales moleculares ocupados superiores (HOMO) se hizo disponible por el metal para interactuar con aquellos de las especies de sustrato proyectado con las condiciones cuando estas especies se transformarán química y físicamente. Estas configuraciones electrónicas LUMO/HOMO son únicas para cada metal, por lo tanto la innata física/química unicidad observada entre, por ejemplo, Mn, y Pt o Mn y Al, etc. Por ejemplo, estas configuraciones orbitales/electrónicas son clave para el comportamiento redox de estos elementos, y se nueva hibridación de estos al alear finos ajustes de esta característica . La aleación descrita es el resultado de combinar los diferentes átomos metálicos constituyentes en el compuesto. Esto significa que los orbitales LUMO/HOMO de la aleación son híbridos de aquellas características de los átomos metálicos diferentes respectivos. Por lo tanto, una aleación, que se usa en una composición de aditivo de combustible, asegura que todos los metales constituyentes en la partícula de aleación terminan en el mismo sitio de la especie de combustibles comburentes y actúa como uno, pero en la forma modificada, es decir, aleación. Las ventajas de una aleación para este propósito serían debido a las modificaciones únicas impartidas a las configuraciones electrónicas y orbitales LUMO/HOMO de las partículas por el mezclado de los orbitales LUMO/HOMO de los diferentes metales compuestos de aleaciones respectivos. El número y forma de los sitios activos se esperaría que también cambien significativamente en los compuestos de aleación relativos al número y forma de los sitios activos en equivalente pero mezclas sin aleaciones. Esta mezcla única de orbitales y electrónica en el nivel orbital LUMO/HOMO en las aleaciones no es posible al mezclar simplemente las partículas de los metales respectivos en relaciones funcionales apropiadas. Esta invención se dirige a aleaciones presentes en composiciones para aplicaciones multifuncionales en, por ejemplo, la combustión benéfica, emisiones, y modificaciones de depósitos. Se describe en la presente una composición que comprende una aleación representada por la siguiente fórmula genérica (Bb) n (Ce) n (Dd) n (...) n; en donde cada letra mayúscula y (...) es un metal; en donde A es un modificador de combustión; B es un modificador de depósito; C es un inhibidor de corrosión; y D es un compuesto que mejora la acción del precipitador electrostático/modificador complementario de combustión; en donde cada letra subíndice representa la estequiometría de composición; en donde n es mayor o igual a cero y la suma de las n es mayor de cero; y en donde la aleación comprende al menos dos metales diferentes; y con la condición que si el metal es cerio, después su estequiometría composicional es menor de aproximadamente 0.7. En un aspecto, el (...) se entiende que incluye la presencia al menos un metal en lugar de aquellos definidos por A, B, C y D y la respetiva estequiometría composicional . Cada letra mayúscula es la fórmula descrita anteriormente puede ser un metal . El metal puede seleccionarse del grupo que consiste de metaloides, metales de transición, e iones metálicos. En un aspecto, cada letra mayúscula puede ser el mismo o diferente. Como un ejemplo, ambos B y C pueden ser magnesio ( g) . Fuentes de metal pueden incluir, pero no se limitan a, sus sales acuosas, carbonilos, óxidos, organometálicos, y polvo metálicos de valencia cero. Las sales acuosas pueden comprender, por ejemplo, hidróxidos, nitratos, acetatos, haluros, fosfatos, fosfonatos, fosfitos, carboxilatos y carbonatos . Como se describe anteriormente, A puede ser un modificador de combustión. En un aspecto, A es un metal seleccionado del grupo que consiste de Mn, Fe, Co, Cu, Ca, Rh, Pd, Pt, Ru, Ir, Ag, Au y Ce. Como se describe anteriormente, B puede ser un modificador de depósito. En un aspecto, B es un metal seleccionado del grupo que consiste de Mg, Al, Si, Se, Ti, Zn, Sr, Y, Zr, Mo, In, Sn, Ba, La, Hf, Ta, Re, Yb, Lu, cu, y Ce.

Como se describe anteriormente, C puede ser un inhibidor de corrosión. En un aspecto, C es un metal seleccionado del grupo que consiste de Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Cu, Zn, y Cr. Como se describe anteriormente, D puede ser un compuesto que mejora la acción del precipitador electrostático (ESP) /modificador complementario de combustión. En un aspecto, D es un metal seleccionado del grupo que consiste de Li, Na, K, Rb, Cs y Mn. En otro aspecto, A, B, y/o D pueden ser un modificador de emisiones, en donde los metales para cada grupo se describen anteriormente. Las letras subíndice de la fórmula descrita representan las estequiometrías composicionales . Por ejemplo, para una aleación AaBbí tal como Feo.sCeo.2 descrita en la presente a = 0.8 y b = 0.2. En un aspecto, si el metal en la aleación descrita es cerio (Ce) entonces su estequiometría composicional es menor de aproximadamente 0.7 por ejemplo menor de aproximadamente 0.5, y como otro ejemplo menor de aproximadamente 0.3. En un aspecto, la aleación descrita puede ser una nanoaleación. La nanoaleación puede tener un tamaño de partícula promedio desde aproximadamente 1 a alrededor de 100 nanometros, por ejemplo desde aproximadamente 5 a alrededor de 75 nanometros, y como otro ejemplo desde aproximadamente 10 a alrededor de 35 nanometros.

La aleación puede ser monofuncional tal que esta pueda desarrollar cualquiera de las siguientes funciones, por ejemplo: modificador de combustión (metal del Grupo A), modificador del depósito (metal del Grupo B) , inhibidor de corrosión (metal del Grupo C) , o un compuesto que mejora la acción del precipitador electrostático (ESP) /modificador complementario de combustión (metal del Grupo D) . La aleación también puede ser bifuncional tal que esta pueda desarrollar cualquiera de las dos funciones identificadas anteriormente. En un aspecto, la aleación puede ser trifuncional (es decir, esta puede desarrollar cualquiera de las tres funciones identificadas anteriormente) ; tetrafuncionales (es decir, esta puede desarrollar cualquiera de las cuatro funciones identificadas anteriormente) ; o polifuncional (es decir, esta puede desarrollar cualquier número de funciones identificadas anteriormente así como también aquellas que no están identificadas) . En una aspecto, la aleación descrita puede comprender un metal que puede ser polifuncional, es decir, es capaz de desarrollar al menos dos funciones, tal como aquellas identificadas anteriormente. Por ejemplo, como se describe enseguida, el magnesio puede funcionar como un modificador de depósito (metal del Grupo B) y como un inhibidor de corrosión (metal del Grupo C) . Como otro ejemplo, una aleación que comprende Cui0Mg9o sería una aleación bimetálica que es polifuncional porque el cobre puede funcionar como un modificador de combustión, un modificador de depósito, y como un inhibidor de corrosión y el magnesio puede funcionar tanto como un modificador de depósito y un inhibidor de corrosión. En un aspecto, la aleación puede ser una nanoaleación y puede ser bimetálica (es decir, cualquier combinación de dos metales diferentes a partir del mismo grupo funcional o diferentes, p.ej., AaBb, ó AaA'a'); trimetálico (es decir, cualquier combinación de tres metales diferentes a partir de los mismos grupos funcionales o diferentes, p.ej., AaBbCc, ó AaA'a<A"a» ó AaA'a.Bb); tetrametálico (es decir, cualquier combinación de cuatro metales diferentes a partir de los mismos grupos funcionales o diferentes, p.ej., AaBbCcDd ó AaA' a.A"a»A" ' a»- ó AaBbB'b'Cc) ; o polimétalicos (p.ej., cualquier combinación de dos o más metales a partir de los mismos grupos funcionales o diferentes, p.ej., AaBbCcDdEe ... etc. ó AaBbB'b<CcDdD'd.Ee) . La aleación debe comprender al menos dos metales diferentes, pero más allá de dos números de metales en cada aleación debe estar dictada por los requisitos de cada sistema de combustión especifico y/o descarga de gases después del sistema de tratamiento. En un aspecto, la composición puede comprender una aleación seleccionada del grupo que consiste de un bimetálico, trimetálico, tetrametálico y polimetálico y en donde la aleación se selecciona del grupo que consiste de monofuncional , bifuncional, trifuncional , y tetrafuncional y polifuncional . Las composiciones de modificador de combustión de nanoaleación monofuncional pueden prepararse a partir de cualquier combinación de metales en el grupo A como se muestra en los siguientes ejemplos no limitantes: Bimetálicos (AaA'a-): Mn/Fe, Mn/Co, Mn/Cu, Mn/Ca, Mn/Rh, n/Pd, Mn/Pt, Mn/Ru; Mn/Ce, Fe/Co, Fe/Cu, Fe/Ca, Fe/Rh, Fe/Pd, Fe/Rh, Fe/Pd/, Fe/Pt, Fe/Ru, Fe/Ce, Cu/Co, Cu/Ca, Cu/Rh, Cu/Pd, Cu/Pt, Cu/Ce, etc.; Trimetálicos (AaA'a.A"a«) : Mn/Fe/Cu, Mn/Fe/Ca, etc.; y Polimetálicos (AaA' a.A"a»A' "a.»...etc . ) : Mn/Fe/Co/Cu/...etc . , Mn/Ca/Rh/Pt/...etc . , y así sucesivamente. Las composiciones monofuncionales de nanoaleaciones bimetálicas y polimetálicas pueden evaluarse para los grupos B, c y D, respectivamente, para dirigir especialmente los depósitos (B) , corrosión (C) , y el precipitador electrostático/modificador complementario de combustión (D) . Precipitadotes electrostáticos (ESP) se instalan en el gas combustible después del sistema de tratamiento de los sistemas de combustión a presión atmosférica (quemadores estacionarios) usados en calderas /hornos de empresas energéticas, hornos /calderas industriales, y unidades de incineración de residuos. El ESP es una serie de placas de electrodos cargados en la trayectoria del flujo de la descarga de la combustión que atrapa electrostáticamente las partículas finas sobre las placas a fin de que no se descarguen al medio ambiente. Los metales en el grupo D anterior se sabe que mejoran y mantienen el desarrollo óptimo del ESP en esta tarea. Las composiciones de aleación polifuncionales pueden desarrollarse entre dos o más átomos metálicos diferentes a través de los grupos funcionales A, B, C y D como se muestra en los siguientes ejemplos no limitantes: Bifuncional (p.ej., Aa/B , Aa/Cc, Aa/Dd, B/Cc, Bb/Dd y Cc/Dd) : Mn/Mg, Mn/Al, Mn/Cu, Mn/Mo, Mn/Ti, etc.; Trifuncional (p.ej., Aa/Bb/Cc, Aa/Cc/Dd ó Bb/Cc/Dd) : Mn/Al /Mg, Fe/Mg/Cu, Cu/Si/Mg, etc.; Tetrafuncional (Aa/Bb/Cc/Dd) : Mn/Mo/Mg/Na, Fe/Al /Mg/Li , etc . ; Nanoaleaciones de combinaciones, tal como Aa/Bb, también pueden afectar las emisiones. La optimización de la combustión y la minimización de los depósitos en el sistema de combustión/gases de escape después del sistema de tratamiento pueden originar menores emisiones de contaminantes al medio ambiente. Combinaciones similares pueden prepararse, por ejemplo, para Aa/Cc, Aa/Dd, Bb/Cc, Bb/Dd y Cc/Dd, respectivamente, dirige: combustión/corrosión Aa/Cc, combustión/modificador complementario de combustión y ESP (Aa/Dd) , depósitos/corrosión (Bb/Cc) , depósitos /modificador complementario de combustión y ESP (Bb/Dd) , y corrosión/modificador complementario de combustión y ESP (Cc/Dd) . Métodos para preparar las anteriores aleaciones se exponen en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos de América No. 11/620,773, presentada el 8 de Junio de 2007, incorporada en la presente como referencia que se expone en su totalidad. Las aleaciones en la presente pueden formularse en aditivos que pueden estar en cualquier forma, incluyendo pero no limitándose a, cristalina (polvo) o líquidos (soluciones acuosas, soluciones de hidrocarburos o emulsiones) . Los líquidos pueden poseer la propiedad de ser transformables en emulsiones acuosas /hidrocarburos usando solventes adecuados y combinación de emulsionante/surfactante . En un aspecto, las aleaciones pueden estar recubiertas o de otra forma tratarse con moléculas de hidrocarburos adecuados que los hacen solubles en combustibles. La aleación puede estar recubierta para prevenir la aglomeración. Para este propósito, la aleación puede estar triturada en un solvente orgánico en presencia de un agente de recubrimiento que es un ácido orgánico, anhídrido o éster o una base de Lewis . Se ha encontrado que, de forma que involucre el recubrimiento in situ, es posible que mejore significativamente el recubrimiento de la aleación. Además, el producto resultante pueden, en muchos casos, usarse directamente sin ningún paso intermediario. Así en algunos procedimientos de recubrimiento es necesario secar la aleación recubierta antes de dispersarla en un solvente de hidrocarburo . El agente de recubrimiento puede adecuadamente ser un ácido anhídrido o éster orgánico, o una base de Lewis. El agente de recubrimiento puede ser, por ejemplo, un ácido o un anhídrido carboxílico orgánico, típicamente uno posee al menos aproximadamente 8 átomos de carbono, por ejemplo alrededor de 10 a aproximadamente 25 átomos de carbono, por ejemplo de aproximadamente 12 a 18 átomos de carbono, tal como ácido esteárico. Se apreciará que la cadena de carbonos puede estar saturada o insaturada, por ejemplo etilénicamente insaturada como en el ácido oleico. Componentes similares aplican a los anhídridos que pueden usarse. Un ejemplo de anhídrido es anhídrido dodecilsuccínico . Otros ácidos, anhídridos orgánicos, y ésteres que pueden usarse en el proceso de la presente invención incluye aquellos derivados de ácido fosfórico y ácido sulfónico. Los ésteres son típicamente ésteres alifáticos, por ejemplo ésteres de alquilo, donde tanto las partes ácida y el éster tienen desde aproximadamente 4 a alrededor de 18 átomos de carbono. Otros agentes de recubrimiento o de terminado que pueden usarse incluyen bases de Lewis que poseen una cadena al i fática al menos de aproximadamente 8 átomos de carbono que incluyen compuestos mercapto, fosfinas, óxidos de fosfina y aminas asi como también ásteres de cadena larga, dioles, esteres, y aldehidos. Materiales poliméricos que incluyen dendrímeros también pueden usarse con la condición que posean una cadena hidrofóbica al menos de 8 átomos de carbono y uno o más grupos de base de Lewis, asi como también mezclas de dos o más ácido y/o bases de Lewis . Las típicas bases de Lewis polares incluyen óxidos de trialquilfosfina P(R3)30, por ejemplo óxido de trioctilfosfina (TOPO) , trialquilfosfinas , P(R3)3, aminas N(R3)2, tiocompuestos S(R)2 y ácidos carboxílicos o ésteres R3COOR4 y mezclas de estos, en donde cada R3, en donde puede ser idénticos o diferentes, se selecciona de grupos alquilo Ci-24, grupos alquenilo C2-24, grupos alcoxi de fórmula -O (alquilo Ci-24) , grupos arilos y grupos heterocíclicos , con la condición que al menos un grupo R3 en cada molécula es diferente a hidrógeno; y en donde R4 se selecciona de hidrógeno y grupos alquilo Ci-24, por ejemplo hidrógeno y grupos alquilo Ci-i4. Ejemplos típicos de grupos alquilo Ci-24 y Ci-4, grupos alquenilo C2-24, grupos arilo y grupos heterocíclico como se describe enseguida. También, es posible usar como la base polar de Lewis un polímero, incluyendo dendrímeros, que contienen un grupo rico en electrones tal como un polímero que contiene uno o más de los radicales P(R3)30, P(R3)3, N(R3)2, S(R3)2 ó R3COOR4 en donde R3 y R4 son como se define anteriormente; o una mezcla de bases de Lewis tal como una mezcla de dos o más de los compuestos o polímero mencionados anteriormente. Cuando el aditivo se usará en una cámara de combustión a presión donde los subproductos de combustión atacan y destruyen el recubrimiento refractario del horno, después el terminado con nanoaleación o agente de recubrimiento debe ser un ligando que contiene fósforo. Ejemplos de estos ligandos se incluye en la lista anterior. Los productos de combustión que contienen fósforo recubren el recubrimiento refractario del horno con una capa protectora parecida al vidrio. El proceso de recubrimiento puede realizarse en un solvente orgánico. Por ejemplo, el solvente es no polar y también, por ejemplo, no-hidrofílico . Puede ser un solventes alifático o aromático. Ejemplos típicos incluyen tolueno, xileno, petróleo, combustible diesel, así como también aceite combustibles. Naturalmente, el solvente orgánico usado debe seleccionarse a fin de que sea compatible con el uso final proyectado de la aleación recubierta. La presencia de agua debe evitarse; el uso de un anhídrido como agente de recubrimiento ayuda a eliminar cualquier agua presente. El proceso de recubrimiento involucra la trituración de la aleación a fin de prevenir cualquier formación de aglomerados. La técnica empleada debe elegirse a fin de que la aleación se humecte adecuadamente por el agente de recubrimiento y un grado de presión o esfuerzo cortante deseado. Las técnicas que pueden usarse para este propósito incluyen agitación de alta velocidad (p.ej., al menos 5400 rpm) o frotación, el uso de un molino coloidal, molino ultrasónico o de bolas. Típicamente, la molienda con bolas puede realizarse en un recipiente donde entre mayor sea el recipiente mayores son las bolas . Como medio de ej emplificación, bolas cerámicas de 7 a 10 iran de diámetro son adecuadas cuando tiene lugar la molienda en un recipiente de 1 . 25 litros. El tiempo requerido por supuesto, dependerá de la naturaleza de la aleación pero, generalmente, se requieren al menos 4 horas. Pueden generarse buenos resultados obtenidos después de 24 horas a fin de que el típico tiempo sea de aproximadamente 12 a alrededor de 36 horas. También, se describe en la presente un método para producir una composición de aditivo para combustible que comprende tratar la aleación descrita con un compuesto orgánico; y solubilizar la aleación tratada en un diluyente. Una persona con experiencia ordinaria reconocería diferentes diluyentes adecuadas que se usan para producir la composición de aditivo para combustible. "Combustible" significa combustibles hidrocarbonosos , tal como, pero no limitándose a combustible diesel, combustible para inyección, alcoholes, éteres, queroseno, combustibles con bajo contenido de azufre, combustibles sintéticos, tal como los combustibles Fischer-Tropsch, gas de petróleo liquido, aceites combustibles para buques, combustibles gas a líquido (GTL) , combustibles carbón a líquido (CTL) , combustibles biomasa a líquido (BTL) , combustibles con alto contenido de asfaltano, coque de petróleo, combustibles derivados de carbón (natural y limpio), biocombustibles y cultivos genéticamente diseñados y extractos de estos, gas natural, propano, butano, gasolinas de aviación y automotores sin plomo, y las gasolinas llamadas reformuladas que típicamente contienen tanto hidrocarburos con intervalo del punto de ebullición de la gasolina y agentes de mezclado oxigenados solubles en combustibles, como los alcoholes, éteres y otros compuestos orgánicos que contienen oxígeno. Los oxigenados adecuados que se utilizan en los combustibles de la presente invención incluyen metanol, etanol , isopropanol, t-butanol, alcoholes mezclados, metil ter-butil éter, ter-amil metil éter, etil ter-butil éter y mezclas de éteres. Los oxigenados, cuando se usan, normalmente estarán presentes en el combustible de gasolina formulada en cantidades por debajo de aproximadamente 25% en volumen, y por ejemplo en una cantidad que proporciona un contenido de oxígeno en el contenido total del combustible en el intervalo de aproximadamente 0.5 a alrededor de 5 por ciento en peso. "Combustible hidrocarbonoso" o "combustible" también debe significar residuo o aceites gastados de motor o maquinaria que pueden o no contener molibdeno, gasolina, combustible para buques, carbón (polvo o lechada) , aceite crudo, "fondos" de la refinería y subproductos, extractos de aceite crudo, residuos peligrosos, recortes y residuos de los prados, astillas de madera, y aserrín, residuos agrícolas, forraje, ensilaje, plásticos y otros residuos orgánicos y/o subproductos, y mezclas de estos, y emulsiones, suspensiones y dispersiones de estos en agua, alcohol y otros fluidos de transporte. "Combustible diesel" en la presente significa uno o más combustibles seleccionados del grupo que consiste de combustible diesel, biodiesel, combustible derivado de biodiesel, diesel sintético y mezclas de estos. En un aspecto, el combustible hidrocarbonoso está sustancialmente libre de azufre, lo cual significa que su contenido de azufre no excede en promedio aproximadamente 30 ppm de combustible.

Esta invención es susceptible a la variación considerable en su práctica. Por lo tanto, la descripción anterior no intenta limitarse, y no debe construirse como limitante, la invención para las ejemplificaciones particulares presentadas anteriormente. Mejor dicho, lo que intenta es estar cubierta como se expone en las reivindicaciones resultantes y los equivalentes de esto permitidos como tema de ley.

El solicitante no intenta dedicar ninguna modalidad descrita al público y al grado de que cualquier modificación o alteración descrita puede no caer literalmente dentro del alcance de las reivindicaciones, se consideran que son parte de la invención bajo la doctrina de los equivalentes. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (30)

1. Reivindicaciones Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Proceso para mejorar la operación de las cámaras de combustión a presión, caracterizado porque comprende los pasos de: quemar un combustible carbonoso en un sistema de cámara de combustión a presión; determinar las condiciones de combustión dentro del sistema de la cámara de combustión a presión que puede beneficiarse con un aditivo de tratamiento proyectado, en donde las determinaciones se hacen por cálculo incluyendo dinámicas de fluidos por computadora y observación; localizar los puntos de introducción en el sistema de la cámara de combustión a presión donde la introducción del aditivo para el tratamiento proyectado podría lograrse; con base en los pasos anteriores, el proceso además incluye el proveer un régimen de tratamiento para introducir el aditivo de tratamiento proyectado en sitios dentro del sistema de la cámara de combustión a presión originando uno o más beneficios seleccionados del grupo que consiste de reducir la opacidad del penacho, mejorar la combustión, reducir la escorificación, reducir el LOI y el carbón sin quemar, reducir la corrosión, y mejorar el desempeño del precipitador electrostático. y en donde el aditivo de tratamiento proyectado comprende una aleación representada por la siguiente fórmula genérica (Aa)n(Bb) n (Ce) n (Da) „ (...)„; en donde cada letra mayúscula y (...) es un metal; en donde A es un modificador de combustión; B es un modificador de depósito; C es un inhibidor de corrosión; y D es un compuesto que mejora la acción del precipitador electrostático/modificador complementario de combustión; en donde cada letra subíndice representa la estequiometría de composición; en donde n es mayor o igual a cero y la suma de las n es mayor de cero; y en donde la aleación comprende al menos dos metales diferentes; y con la condición que si el metal es cerio, después su estequiometría composicional es menor de aproximadamente 0.7.
2. 2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el combustible carbonoso comprende un modificador de combustión.
3. 3. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el combustible carbonoso comprende el aditivo de tratamiento objetivo.
4. 4. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de cámara de combustión a presión comprende un horno y el paso de determinar las condiciones de combustión dentro del horno.
5. 5. Proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el aditivo de tratamiento proyectado se introduce en el horno .
6. 6. Proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el aditivo de tratamiento proyectado se introduce en el sistema de cámara de combustión a presión después del horno.
7. 7. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el metal se selecciona del grupo que consiste de metaloides, metales de transición, e iones metálicos .
8. 8. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque A se selecciona del grupo que consiste de Mn, Fe, Co, Cu, Ca, Rh, Pd, Pt, Ru, Ir, Ag, Au y Ce.
9. 9. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque B se selecciona del grupo que consiste de Mg, Al, Si, Se, Ti, Zn, Sr, Y, Zr, Mo, In, Sn, Ba, La, Hf, Ta, Re, Yb, Lu, cu, y Ce .
10. 10. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque C se selecciona del grupo que consiste de Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Cu, Zn, y Cr .
11. 11. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque D se selecciona del grupo que consiste de Li, Na, K, Rb, Cs y Mn.
12. 12 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende en donde A, B, y/o D es un modificador de emisiones.
13. 13 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es una nanoaleación que comprende un tamaño de partícula promedio desde 1 a 100 nanometros .
14. 14 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es una nanoaleación que comprende un tamaño de partícula promedio desde 5 a 75 nanometros .
15. 15 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es bimetálica.
16. 16 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es trimetálica.
17. 17 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es tetrametálica.
18. 18 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es polimetálic .
19. 19 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es monofuncional .
20. 20 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es bifuncional.
21. 21 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es trifuncional .
22. 22 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es tetrafuncional.
23. 23 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación es polifuncional.
24. 24 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación se selecciona del grupo que consiste de bimetálico, trimetálico, tetrametálico, y polimetálico; y en donde la aleación del grupo que consiste de monofuncional , bifuncional, trifuncional , y polifuncional.
25. 25 . Proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación se trató con un compuesto orgánico.
26. 26 . Proceso de conformidad con la reivindicación 25 , caracterizado porque el compuesto orgánico se selecciona del grupo que consiste de un ácido carboxílico orgánico, anhídrido orgánico, éster orgánico y una base de Lewis .
27. 27 . Proceso de conformidad con la reivindicación 26 , caracterizado porque el ácido carboxílico orgánico y el anhídrido orgánico comprenden al menos aproximadamente 8 átomos de carbono .
28. 28 . Proceso de conformidad con la reivindicación 26 , caracterizado porque el éster orgánico es un éster alifático.
29. 29. Proceso de conformidad con la reivindicación 26 caracterizado porque la base de Lewis comprende una cadena alifática que comprende al menos 8 átomos de carbono.
30. 30. Proceso de conformidad con la reivindicación 26 caracterizado porque la base de Lewis es una ligando que contiene fósforo. Resumen de la Invención Un proceso para mejorar la operación de las cámaras de combustión a presión que comprenden los pasos de quemar un combustible carbonoso en un sistema de cámara de combustión a presión y determinar las condiciones de combustión dentro del sistema de la cámara de combustión a presión que puede beneficiarse con un aditivo de tratamiento proyectado, en donde las determinaciones se hacen por cálculo incluyendo dinámicas de fluidos por computadora y observación. El proceso además incluye localizar los puntos de introducción en el sistema de la cámara de combustión a presión donde la introducción del aditivo para el tratamiento proyectado podría lograrse. Con base en los pasos anteriores, el proceso además incluye el proveer un régimen de tratamiento para introducir el aditivo de tratamiento proyectado en sitios dentro del sistema de la cámara de combustión a presión originando uno o más beneficios seleccionados del grupo que consiste de reducir la opacidad del penacho, mejorar la combustión, reducir la escorificación, reducir el LOI y el carbón sin quemar, reducir la corrosión, y mejorar el desempeño del precipitador electrostático. El aditivo de tratamiento proyectado comprende una aleación representada por la siguiente fórmula genérica (Aa) n (Bb) n (Cc) n (Dd) n (···) n< en donde cada letra mayúscula y (...) es un metal, en donde A es un modificador de combustión; B es un modificador de depósito; C es un inhibidor de corrosión; y D es un compuesto que mejora la acción del precipitador electrostático/modificador complementario de combustión, en donde cada letra subíndice representa la estequiometría de composición, en donde n es mayor o igual a cero y la suma de las n es mayor de cero; y en donde la aleación comprende al menos dos metales diferentes, con la condición que si el metal es cerio, después su estequiometría composicional es menor de aproximadamente 0.7.