CN100549144C - 煤油组合物 - Google Patents

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Abstract

一种煤油组合物，其相对于整个组合物包含至少99wt%的正链烷烃和异链烷烃，该组合物具有由下式所示的性能：(A)6.0℃≤FBP(终馏点)-95%馏出点≤11.0℃；(B)240℃≤FBP≤270℃；(C)150℃≤IBP(初馏点)≤165℃。

Description

煤油组合物
技术领域
本发明涉及煤油组合物，特别是用于加热目的的煤油组合物。
背景技术
煤油被广泛用于加热目的和烹饪目的。当传统煤油用于加热目的时，在处理煤油例如补加油时有油的气味，使用户经历不愉快的感觉。此外，当这类煤油用于开式炉子例如便携式炉子或扇式加热器时或者用于厨房中的小型便携式烹饪炉时，在点燃和熄灭时发生不完全燃烧，其问题是由于此时产生的未燃烧的烃而有令人不快的气味。
另一方面，用户对于油炉更高的安全性和舒适性(产生更少量的NOx、烃化合物、CO、SO2等并且不伴有令人不快的气味)的需求逐年增加。此外，近年来经储存过夏的煤油被重新循环，还出现了由于使用这种煤油而使油炉损坏的问题。因此，还需要改进煤油的储存稳定性。鉴于这种情况，用于油炉的煤油必须令人满意地符合这些用户的需求。
已经提出了用于克服通常所观察到的处理煤油时令人不快的感觉和将煤油点燃或熄灭时令人不快的气味的这些问题的方法，例如，描述于JP-B-59-16814中的使用煤油汽化催化剂的方法、描述于JP-B-54-32003中的将除臭剂加入煤油中的方法和描述于JP-A-63-150380中的包含正链烷烃和异链烷烃的煤油。
但利用其中使用煤油汽化催化剂的方法，催化剂随时间而劣化，并因此难以在长时间内保持清洁燃烧。另外，其中将除臭剂加入煤油中的方法不是很有效，这是因为所述气味对于某些人来说是不适宜的。此外，尽管包含正链烷烃和异链烷烃的煤油在被处理时、在被点燃或熄灭时并不具有令人不快的气味并且废气也是干净的，但生产成本明显增加，并且一个问题是这种煤油必然是昂贵的。另外，包含具有9或10个碳原子的异链烷烃和正链烷烃作为主要组分的煤油具有比现有煤油更低的密度，因此燃料消耗体积增加，从而存在例如将不能满足用于指示油炉燃料消耗的JIS规格(日本标准协会)的危险。另外，闪点降低并且存在例如针对熄灭时间而言的安全性问题。
发明内容
本发明提供了煤油组合物，其熄灭时间和产热量[在下文中，在没有任何相反说明的情况下，产热量或加热性能表示相对于时间而言的产热量(J/h)]与通常的煤油大致相同，该煤油本身当被处理时具有非常少的气味并且没有令人不快的气味，当该煤油被点燃和熄灭时没有气味，其具有很好的燃烧性能，燃烧时的废气很干净，并且具有很好的储存稳定性、短的熄灭时间和优良的加热性能以及通过常规方法尚未获得的特征。
基于解决与现有技术相关的上述问题而进行彻底研究的结果，已经发现前述优点可以利用一种煤油实现，该煤油含有正链烷烃和异链烷烃作为主要组分，具有特定的蒸馏性能，并且具有不同于通过蒸馏原油获得的常规煤油的特定组成。
根据本发明，提供了一种煤油组合物，其相对于整个组合物包含至少99wt％的正链烷烃和异链烷烃，该组合物具有由下式所示的性能：
(A)6.0℃≤FBP(终馏点)-95％馏出点≤11.0℃
(B)240℃≤FBP≤270℃
(C)150℃≤IBP(初馏点)≤165℃。
优选地，所述煤油组合物包含C8-12正链烷烃与C8-12异链烷烃的C8-12链烷烃混合物和C13-16异链烷烃。
优选地，在所述煤油组合物中，由C8-12正链烷烃与C8-12异链烷烃组成的C8-12链烷烃混合物同C13-16异链烷烃按重量比例计的混合比为80∶20-40∶60，更优选为70∶30-50∶50。
最优选地，在所述煤油组合物中，正链烷烃和/或异链烷烃通过费-托合成而获得。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明。
可以通过采用经由天然气或煤的部分氧化、蒸汽重整等获得的合成气例如通过费-托反应形成长链烷烃聚合物油，然后进行加氢裂化和蒸馏，从而制备具有规定性能的材料而获得本发明的煤油组合物。此外，它们可通过例如由石油精炼获得的各种馏分裂化或合成而获得。
煤油组合物是不同类型化合物的混合物，并且很难从简单的蒸馏曲线或各个化合物的性能预测出整体性能，但由于彻底研究的结果，已经发现所述目标可以通过确保煤油组合物的性能而实现，该组合物含有正链烷烃和异链烷烃作为主要组分，并且具有优良的熄灭时间和产热量，满足上述条件(A)-(C)。
在本发明中，如果包含正链烷烃和异链烷烃的组分少于整体的99wt％，则存在例如芳族组分、烯属组分或含氧组分，并且根据特定情况存在一些组分如氮组分和硫组分，当该煤油被处理时、被点燃时和被熄灭时可能有气味感觉，并且其储存稳定性可能与常用煤油相似。
对于提供具有优良的加热性能和短的熄灭时间的煤油组合物而言，上述条件(A)-(C)是必要的。通过包含符合规格(A)-(C)的“重质馏分”及重要的C13-16异链烷烃，抑制了低沸点馏分的蒸发且还有缩短熄灭时间的作用。另一方面，如果有太多的“重质馏分”，则表面张力增加超出要求，炉芯极难吸取燃料，并且可能降低加热能力。此外，利用占整个煤油组合物至少99wt％的正链烷烃和异链烷烃，没有由于例如芳族组分的令人不快的气味，废气很干净，并且还具有提供好的储存稳定性的效果。
此外，如果使用FBP(终馏点)大于或等于250℃的材料，则熄灭时间甚至更短。
在本发明中，如果链烷烃的碳原子数小于或等于7，则闪点太低并且可能不满足JIS K 2203中规定的煤油闪点至少为40℃的规格，并且如果正链烷烃的碳原子数超过12，则低温流动性变差，这是不希望的。另外，如果异链烷烃的碳原子数超过16，则可能不满足JIS K2203中规定的95％馏出点不超过270℃的要求，这是不希望的。此外，如果C8-12碳原子链烷烃混合物的比例太大，则熄灭时间更长、在芯式炉中要供应过量燃料并且产热量增加，基于安全性理由这是不希望的。另外，如果有太多的C13-16异链烷烃，则相反地，在芯式炉中的燃料供应不足，产热量降低，并且不能获得令人满意的加热性能。
此外，在本发明中，C8-12正链烷烃和C8-12异链烷烃可以按任意混合比组成。这是因为只要它们是碳原子数在该范围内的链烷烃，则在本发明中可以将正链烷烃和异链烷烃看作具有大致相同的性能。
如果正链烷烃含量超过80％，则其满足JIS规格，但熄灭时间比商购煤油略长，这是不希望的。此外，在芯式炉中的燃料供应过剩，产热量增加，基于安全性理由这是不希望的。
可用于本发明的正链烷烃的例子包括正壬烷、正癸烷、正十一烷和正十二烷，可以使用的异链烷烃的例子包括正甲基十一烷、2，2-二甲基十一烷、2-甲基十二烷、2，2-二甲基十二烷、2-甲基十三烷、2，2-二甲基十三烷和2-甲基十四烷。
本发明的煤油组合物具有如下所示的性能(1)-(4)，并且它们具有高的发烟点和优良的燃烧性能。如果发烟点高并且燃烧性能得到改进，则在点燃后实现完全燃烧所花的时间缩短，并且促进了正常燃烧时的完全燃烧。因此，在点燃时没有令人不快的气味或煤烟，并且在点燃期间和正常燃烧期间的废气也是干净的。
(1)闪点：至少40℃
(2)硫含量：不超过10ppb
(3)发烟点：至少30mm(可以获得高于35mm甚至高于40mm的值)
(4)15℃下的密度：不超过0.77g/m3
如果根据JIS S3031的熄灭时间少于125秒，则该熄灭时间比商用煤油的熄灭时间短，并且该煤油组合物具有很高的安全性。此外，如果将倾点调节至不超过-50℃，则即使在冬天在寒冷地区也可以很容易地对其进行处理。
下面参照以下实施例更详细地描述本发明：
实施例1和2，比较例1-3，参考例1
通过SMDS(Shell中间馏分合成)生产获得具有表1所示组成的正链烷烃/异链烷烃混合油，其中将天然气部分氧化，通过费-托合成而合成出重质链烷烃，并对得到的重质链烷烃油进行加氢裂化和蒸馏，从而得到石脑油、煤油和轻质油馏分。
通过如上所述SMDS方法生产的实施例1和2及比较例1-3的煤油组合物和常用商购JIS No.1煤油(参考例1)的性能示于表1中。
表1
  测试方法   比较例1   实施例1   实施例2   比较例2   参考例1   比较例3*
C<sub>8-12</sub>正-和异链烷烃   100   71   52   34   -   -
C<sub>13-16</sub>异链烷烃   0   29   48   66   -   -
商购煤油   0   0   0   0   100   0
密度(g/cm<sup>3</sup>)   JIS K2249   0.735   0.754   0.766   0.779   0.802   0.751
运动粘度(mm<sup>2</sup>/s(30℃))   JIS K2283   1.07   1.34   1.60   2.05   1.63   1.25
闪点(℃)(TAG)   JIS K2265   41   47   49   -   49   45
闪点(℃)(PMCC)   JIS K2265   -   -   -   61   -
发烟点(mm)   JIS K2537   ＞30   ＞30   ＞30   ＞30   25   ＞50
蒸馏(℃)   JIS K2254
IBP   156.5   160.5   163.0   169.5   153.0   166.0
5％   162.0   167.0   171.5   181.0   170.0   174.0
10％   163.0   168.5   174.5   186.0   176.0   176.0
20％   164.5   171.5   179.5   193.0   184.5   181.0
30％   166.5   174.5   184.0   200.5   192.5   186.0
40％   168.5   179.5   190.5   209.0   199.5   192.0
50％   171.0   184.0   198.5   217.5   208.5   197.0
60％   174.0   190.5   208.5   226.0   217.5   201.0
70％   178.0   200.0   220.5   234.0   228.5   204.7
80％   183.0   213.5   233.0   241.0   240.5   210.0
90％   189.5   234.5   244.5   248.0   254.5   218.0
95％   195.0   245.5   250.0   252.0   264.0   223.0
FBP   207.5   253.5   256.0   258.0   273.5   236.0
倾点(℃)   JIS K2269   ＜-50   ＜-50   ＜-50   ＜-50   ＜-50   -30
堵塞点(℃)   JIS K2288   ＜-35   ＜-35   ＜-35   ＜-35   ＜-35   ＜-35
*对应JP-A-63-150380的实施例5
使用实施例、比较例和参考例的煤油进行如下所示的测试。
炉子燃烧测试
使用芯式对流型炉子(型号SL-221，由Moto Corona生产)测量熄灭时间(JIS S3031)、产热量(航空器燃料油A方法，JIS K2279)和燃料消耗量。
评价燃烧性能的方法
(1)熄灭时间(正常点燃)
根据JIS S3031测量熄灭时间。利用最高位置的芯燃烧用于评价的燃料1小时，然后将芯降低时肉眼观察到的火焰完全熄灭时所花的时间作为熄灭时间。对于每种燃料评价两次熄灭时间。此外，在暗室中进行测试，以能够清楚地看见火焰。
按照如下所示的步骤进行评价。
(a)将待评价燃料引入空的炉子附属罐内，并用注射器将留在炉子内的燃料除去。
(b)将含有待评价燃料的罐放在炉子中。
(c)利用在最高位置的芯使燃料燃烧1小时。
(d)在燃烧1小时后，以一次移动使芯下移并熄灭。
(e)用秒表测量从芯刚好下移直到肉眼看到火焰完全熄灭的时间并记录。
(f)将炉子重新点燃，燃烧15分钟后，第二次测量熄灭时间。
得到的结果示于表2中。
(2)燃料消耗测试
以下面总结的方式进行该测试。
(a)在除去炉子中的全部剩余燃料后，引入待评价燃料。
(b)将炉子作为整体称重。
(c)针对每个炉子在最大燃烧下使待评价燃料燃烧7小时后，将炉子熄灭。
(d)在熄灭后将整个炉子称重并记录该重量，由测试前后的重量差别确定燃料消耗量。
得到的结果示于表3中。
表2
  比较例1  实施例1  实施例2  比较例2  参考例1  比较例3
  第一次测量(秒)   JIS S3031   150  88  71  66  137  145
  第二次测量(秒)   JIS S3031   153  80  78  58  116  135
  平均值(秒)   JIS S3031   152  84  75  62  127  140
表3
  比较例1   实施例1   实施例2   比较例2   参考例1   比较例3
  测量的燃料消耗量(L/h)   0.495   0.446   0.424   0.377   0.407   0.466
  单位体积产热量(MJ/L)   JIS K2279   32.5   33.3   33.7   34.2   34.7   32.9
  单位时间产热量(MJ/h)   -   16.1   14.9   14.3   12.9   14.1   15.3
  相对于商购煤油的每小时产热量的差值(％)   -   14   6   1   -9   0   9
从表中清楚地看出，本发明煤油组合物的性能优良：至少30mm的高发烟点、短的熄灭时间和优良的加热能力(产热量)。

Claims (10)

1.一种煤油组合物，其相对于整个组合物包含至少99wt％的正链烷烃和异链烷烃，该组合物具有由下式所示的性能：
(A)6.0℃≤FBP-95％馏出点≤11.0℃
(B)240℃≤FBP≤270℃
(C)150℃≤IBP≤165℃。
2.权利要求1的煤油组合物，其包含C8-12正链烷烃与C8-12异链烷烃的C8-12链烷烃混合物和C13-16异链烷烃。
3.权利要求1或2的煤油组合物，其中由C8-12正链烷烃与C8-12异链烷烃组成的C8-12链烷烃混合物同C13-16异链烷烃按重量比例计的混合比为80∶20-40∶60。
4.权利要求3的煤油组合物，其中所述比为70∶30-50∶50。
5.权利要求1或2的煤油组合物，其根据JIS S 3031的熄灭时间少于125秒。
6.权利要求1或2的煤油组合物，其倾点不超过-50℃。
7.权利要求1或2的煤油组合物，其中FBP大于或等于250℃。
8.权利要求1或2的煤油组合物，其中正链烷烃选自正壬烷、正癸烷、正十一烷和正十二烷。
9.权利要求1或2的煤油组合物，其中异链烷烃选自正甲基十一烷、2，2-二甲基十一烷、2-甲基十二烷、2，2-二甲基十二烷、2-甲基十三烷、2，2-二甲基十三烷和2-甲基十四烷。
10.权利要求1或2的煤油组合物，其中正链烷烃和/或异链烷烃通过费-托合成获得。
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