一種含有陽離子乳化劑的燃料油組合物的製作方法
2023-08-02 09:56:21
專利名稱：一種含有陽離子乳化劑的燃料油組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種含有陽離子乳化劑的乳化燃料油，特別是涉及一種具有良好的常溫、高溫儲存穩定性的W/O型乳化燃料油，本發明屬於燃油乳化技術領域。
2、背景技術燃料油摻水乳化後燃燒具有節約燃料、降低煙氣種汙染物排放量和延長燃燒設備使用壽命等優點。目前，全國每年用於各種工業爐、窯的燃料油達幾千萬噸，所以，推廣使用乳化燃料油對節省能源、改善環境質量均具有積極意義。
現有技術中對乳化燃料的研究主要集中在乳化劑和添加劑兩方面，使用的乳化劑多為醚、酯類非離子表面活性劑，也有一些使用陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑複合物作為乳化燃料油乳化劑的。普遍存在的問題是乳化燃料油所用的表面活性劑和添加劑組成過於複雜，使用的表面活性劑品種太多，在實施時非常不便。如CN1139696A使用了5種非離子表面活性劑，CN1141333A使用了2種陰離子表面活性劑與3種非離子表面活性劑。
高溫儲存穩定性是乳化燃料的重要指標。因為乳化燃料油在燃燒前需要保溫儲運，以便於輸送、裝卸和使用。分水的乳化燃料油會發生輸送、裝卸尤其是燃燒障礙。現有技術文獻中都沒有涉及到乳化燃料油的高溫儲存穩定性，只是籠統地談及乳化燃料油在常溫下儲存2～3個月不分水。現有技術中也缺乏測試乳化燃料油在高溫下儲存穩定性的科學試驗方法。
非離子表面活性劑在水溶液中隨著溫度的升高，與水形成的氫鍵逐漸斷裂，水合性下降，導致其溶解度逐漸降低。達到濁點後，繼續升高溫度，非離子表面活性劑會逐漸水中從分離出來，使燃料油破乳。另一方面，在高溫時，水滴的布朗運動加快而非離子表面活性劑膠束之間的靜電斥力較小，水滴容易聚集沉降，破壞乳化燃料油的高溫儲存穩定性。因此，非離子表面活性劑或以其為主的乳化燃料油高溫穩定性不好。
N-烴基丙撐二胺作為一種性能優良的陽離子表面活性劑，已用於許多領域，如廣泛用於乳化瀝青中，形成O/W型乳化瀝青。通常，N-烴基丙撐二胺易形成O/W型乳狀液，而燃油乳化一般要求形成W/O型乳狀液，因此，該表面活性劑目前尚未應用到燃油乳化領域。
3、發明內容現有技術中用於乳化燃油的乳化劑一般具有成份複雜、高溫穩定性不好等問題。本發明的目的在於解決上述問題，提供一種具有高溫儲存穩定性的乳化燃油。
本發明乳化燃料油的組成為(1)重量比為65∶35～95∶5燃料油與水；(2)佔燃料油與水0.1～1.2％最好0.2～0.7％的乳化劑；(3)佔燃料油與水0～1.2％最好0.03～0.5％的添加劑；其中乳化劑的有效成份為N-烴基丙撐二胺，並用C1-C4的有機酸調節N-烴基丙撐二胺水溶液的pH值為4～10。
本發明燃料油乳化劑使用陽離子表面活性劑N-烴基丙撐二胺，通過低分子量的有機酸調整該乳化劑水溶液的pH值，增加油水界面的電荷量，提高界面膜強度，使之形成W/O型乳液，並提高乳化燃料油的儲存穩定性。使用本發明乳化劑的乳化燃料油具有良好的常溫及高溫儲存穩定性，另外由於本發明的乳化劑使用了陽離子表面活性劑，使之遇無機鹽不會沉澱或失效，因此對乳化燃料油所需的水無特別要求，大多數水源都可滿足使用要求，降低乳化燃料油的成本。本發明乳化劑組成簡單，原料成本低，製備容易，為降低乳化燃料油成本打下了基礎。
具體實施方式
用於本發明的N-烴基丙撐二胺表面活性劑，其親油基為植物油或動物油的烴基或上述烴基的氫化物，親水基為丙撐二胺，具體為N-氫化牛脂-1，3-丙二胺、N-牛脂-1，3-丙二胺、N-椰子油-1，3-丙二胺、N-氫化椰子油-1，3-丙二胺、N-大豆油-1，3-丙二胺、N-氫化大豆油-1，3-丙二胺，優選N-氫化牛脂-1，3-丙二胺、N-氫化椰子油-1，3-丙二胺、N-氫化大豆油-1，3-丙二胺，也可以是其中幾種的混合物。
使用低分子量有機酸可以進一步提高本發明之乳化劑的乳化能力、提高乳化燃料油的儲存穩定性尤其是高溫儲存穩定性。上面所述的低分子量有機酸為甲酸、乙酸(醋酸)、草酸、丙烯酸和丁酸，或其中二種或幾種的混合物，優選乙酸(醋酸)和丁酸。低分子量有機酸的用量與其分子量、濃度和本發明之乳化劑的用量有關。利用乳化劑水溶液的pH值來控制低分子量有機酸的用量，一般pH值控制在4～10，優選5～8。
本發明的燃料油可以是原油、重油、渣油及其它各種牌號的燃料油，水可以選擇自來水、工業用水，也可以直接使用江、河、湖、海水和地下水等。
本發明乳化燃油的製備方法為先將本發明乳化劑加入到所需的水中，加熱到40～95℃，邊加熱邊攪拌邊加酸，使三者混合均勻，然後將上述混合物加入到40～95℃燃料油中進行乳化便可製備出本發明之乳化燃料油。
本發明低分子量有機酸調節乳化劑水溶液pH值的方法為將乳化劑和水按比例加入耐酸容器中，在攪拌條件下，逐步加入酸，使用pH試紙或pH計控制乳化劑水溶液的pH值。
本發明之乳化設備可以是通常的乳化設備，如攪拌器、超聲波乳化器、靜態混合器、乳化管等。
下面結合實施例進一步說明本發明方案及效果。
實施例1用玻璃燒杯分別取300g自來水、700g渤海重質原油，把它們分別加熱到70℃並保溫。將3g陽離子表面活性劑N-氫化牛脂-1，3-丙二胺加入到水中，混合均勻，用乙酸(醋酸)調整乳化劑水溶液的PH值至6。然後，邊攪拌邊把乳化劑水溶液加入到燃料油中便得到了乳化燃料油。分別取100ml乳化燃料油裝入兩個穩定管中，進行常溫、高溫儲存穩定性試驗。
實施例2～4按照實施例1的工藝，乳化劑為N-牛脂-1，3-丙二胺、N-氫化椰子油-1、3-丙二胺、N-氫化大豆油-1，3-丙二胺，其用量分別為0.2g、1g、9g；分別用甲酸、草酸和丁酸調節乳化劑水溶液PH值為7、8、9；燃料油為60#、100#燃料油、大慶常渣。實施例3中再加入0.5gC12～C15高級混合脂肪醇。實施例4中再加入0.5g石油酸。
比較例1按照實施例1的工藝，水溶液中只含0.2gN-氫化牛脂-1，3-內二胺。
表1乳化油穩定性實驗結果
本發明乳化燃料油常溫及高溫儲存穩定性的測試方法為將100ml乳化燃料油裝入玻璃穩定管中。此穩定管下部縮徑，縮徑處最小分度值為0.1ml。蓋上磨口塞後，分別置於常溫和95℃鼓風烘箱中，觀察儲存穩定性。做95℃儲存穩定性試驗時每隔24h開蓋一次，時間約2～5s。
權利要求
1.一種含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，組成如下(1)重量比為65∶35～95∶5燃料油與水；(2)佔燃料油與水0.1～1.2％的乳化劑；(3)佔燃料油與水0～1.2％的添加劑；其特徵在於所述乳化劑的有效成份為N-烴基丙撐二胺，並用C1-C4的有機酸調節N-烴基丙撐二胺水溶液的pH值為4～10。
2.按照權利要求1所述的含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，其特徵在於所述的乳化劑含量為0.2～0.7％，添加劑的用量為0.03～0.5％。
3.按照權利要求1所述的含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，其特徵在於所述的N-烴基丙撐二胺的烴基為植物油或動物油的烴基或上述烴基的氫化物。
4.按照權利要求1或3所述的含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，其特徵在於所述的N-烴基丙撐二胺為N-氫化牛脂-1，3-丙二胺、N-牛脂-1，3-丙二胺、N-椰子油-1，3-丙二胺、N-氫化椰子油-1，3-丙二胺、N-大豆油-1，3-丙二胺和N-氫化大豆油-1，3-丙二胺中的一種或幾種。
5.按照權利要求1所述的含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，其特徵在於所述的C1-C4的有機酸為甲酸、乙酸、草酸、丙烯酸和丁酸，或其中二種或幾種的混合物。
6.按照權利要求1所述的含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，其特徵在於所述的用C1-C4的有機酸調節N-烴基丙撐二胺水溶液的pH值為5～8。
全文摘要
本發明公開了一種含有陽離子乳化劑的燃料油組合物，屬於燃料油乳化領域。本發明技術解決了現有技術中乳化燃油高溫穩定性不好的問題，本發明採用N－烴基丙撐二胺為乳化劑並適當添加低分子量有機酸，可以製備出穩定性良好的W/O型乳化燃料油。本發明乳化燃料油由65～95％的燃料油，5～35％的水，以及佔上述組成0.1～1.5％的乳化劑組成。本發明之乳化劑乳化燃料油具有良好的常溫、95℃高溫儲存穩定性，可以用於各種類型燃料油的乳化。
文檔編號C10G31/00GK1415703SQ0113337
公開日2003年5月7日 申請日期2001年10月30日 優先權日2001年10月30日
發明者劉樹華, 王仁輝, 陳保蓮 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院