CN101845339A - 一种改善重油性能的添加剂 - Google Patents
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- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改善重油性能的添加剂，其原料的重量百分比组成为：环烷酸盐25％～38％；二茂铁溶液10％～20％；过氧化苯甲酰溶液10％～20％；表面活性剂12％～25％；其余为助溶剂，其中，二茂铁溶液为二茂铁的二甲苯溶液或甲苯溶液；过氧化苯甲酰溶液为过氧化苯甲酰的二甲苯溶液或甲苯溶液。本发明的添加剂能显著改善重油的燃烧效率和性能，节能率高达25～45％；并且能有效减少重油燃烧生成的沉淀物，防止熔渣的粘附；同时添加剂的使用可以降低污染物的排放，降低烟度和烟色；另外添加剂可以有效消除、中和燃烧过程中生成或重油中原有的腐蚀成分，起到显著防腐蚀作用。
Description
技术领域
本发明属于燃料油添加剂领域，尤其涉及一种改善重油性能的添加剂。
背景技术
在过去的150年中，人类主要消耗的是API大于20度的轻质油。传统原油的最终可采储量约为2466亿吨，近45％已被开采。石油时代结束后将迎来天然气的时代，但据一般预测，即使在2020年左右的产气高峰期，仍然不能满足需求。因此，应开发重油，以填补能源空缺。世界重油的资源量十分巨大，原始重油地质储量约为8630亿吨，若采收率为15％，重油可采储量为1233亿吨。
重油另一种存在形式是石油类加工中获得的，是加工过程中蒸馏、裂解或催化裂解中的残余物，从化学角度看这些残余的燃料或动力燃料基本上由部分高分子结构的链烷烃、芳香烃组成。重油不能以溶解的形式存在，有部分是以分散的形式存在，并为此造成许多问题。其中，氧化物、氮氧化物和硫化物以及老化产物在无有效分散剂和节能剂的作用下，会从油相中分离出来，形成不希望出现的二相体系，此外重质油中的所有高分子化合物和成分对油的燃烧过程产生不利影响，容易导致积碳、碳黑和大量的烟雾，对环境造成严重污染。
重油以重质燃料油和馏分燃料油的混合形式存在，主要作为工业装置、船舶内燃机和发电厂的燃料使用，因此在现有的技术中，已经提出使用各种添加剂，通过使用这种添加剂可以消除所描述的重质燃料的不利性能。例如，专利文献：CN02113852.4，CN02157655.6，CN200410060436.6，CN200510073183.0，CN200910048056.3等提供了各种重油添加剂，虽然在一定程度上起到了改善燃油燃烧性能的作用，但存在燃油添加剂功能单一、效果不明显等缺点，另一方面节能效率的提升伴随着添加剂成本的大幅提高，经济效益差。
发明内容
本发明提供了一种减少重油燃烧沉淀物、降低污染物排放、防腐蚀以及改善重油性能的添加剂。
一种改善重油性能的添加剂，其原料的重量百分比组成包括：
环烷酸盐 25％～38％
二茂铁溶液 10％～20％
过氧化苯甲酰溶液 10％～20％
表面活性剂 12％～25％
其余为助溶剂。
优选的，改善重油性能的添加剂，其原料的重量百分比组成包括：
环烷酸盐 30％～35％
二茂铁溶液 15％～20％
过氧化苯甲酰溶液 15％～20％
表面活性剂 20％～25％
其余为助溶剂；
其中，环烷酸盐包括环烷酸铁、环烷酸铜、环烷酸锌、环烷酸钡、环烷酸钙、环烷酸镁、环烷酸钴和环烷酸锰中的两种或多种。环烷酸盐的加入，可以降低重油分子碳氢键的活化能，提高重油的燃烧热值，提高重油的燃烧利用率。
二茂铁溶液是将二茂铁溶解到有机溶剂中形成的溶液，所用的有机溶剂为二甲苯和甲苯中的至少一种。二茂铁溶液中二茂铁的重量百分比浓度为10～15％。二茂铁溶液的加入，降低了重油分子碳氢键的活化能，提高重油的燃烧热值。
过氧化苯甲酰溶液是将过氧苯甲酰溶解到有机溶剂中形成的溶液，所用的有机溶剂为二甲苯和甲苯中的至少一种。过氧化苯甲酰溶液中过氧化苯甲酰的重量百分比浓度为10～15％。从燃烧动力学角度来讲，燃油燃烧过程是链式反应过程，过氧化苯甲酰的加入，增加了体系中自由基的含量，使得链传递物大量增加，可以降低燃烧所需的活化能，促进重油的完全燃烧，降低着火温度，改善火焰状态，有效地避免了重油燃烧过程中黑烟的形成，一定程度上也降低了对环境的污染。
表面活性剂为失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚(10)和壬基酚聚氧乙烯(10)醚中的一种或多种。
助溶剂为油酸、烷基醇和胺中的一种或多种。烷基醇为正丁醇或异丙醇。胺为环己胺、多乙烯多胺或三乙醇胺。助溶剂的加入，有效地增加了添加剂的燃烧热值，同时一定程度上降低了重油的粘度，有利于降低能耗、节省成本。
重油燃烧是在一定的高温环境、燃烧空间、充足的供氧和有限时间内使高速运动的雾化油颗粒中的碳氢分子完成热化学反应的过程。除上述条件外，重油的完全燃烧条件取决于重油颗粒的大小，重油微粒越细，其与空气的混合就越充分，着火温度低，燃烧完全。在正常条件下，重油雾化颗粒直径在100～200μm水平。表面活性剂能够显著降低油气界面的表面张力，可以使重油充分雾化，从而使重油可以充分燃烧，提高重油的燃烧热值，有效减少重油燃烧生成的沉淀物，防止熔渣的粘附。
加入添加剂的重油在燃烧时，由于添加剂中的低沸点成分先沸腾，体积在短时间内迅速增大数百倍，其效果相当于将周围的重油液滴炸碎成更小的油滴，形成二次雾化，极大地增加了油雾和空气的接触面，使燃烧更充分更彻底。
本发明的添加剂在重油燃料中应用时，可根据需要调整添加的比例，将重油与添加剂混合均匀即可制备得到燃烧值高的液体燃料。
上述改善重油性能的添加剂的制备方法，包括：
(1)将环烷酸铁、环烷酸铜、环烷酸锌、环烷酸钡、环烷酸钙、环烷酸镁、环烷酸钴和环烷酸锰的一种或多种混合物混合，搅拌均匀；
(2)将表面活性剂加入到经过步骤(1)处理的混合体系中，搅拌均匀；
(3)将质量百分比浓度为10～15％的二茂铁溶液加入到经过步骤(2)处理的混合体系中，搅拌均匀；加入质量百分比浓度为10～15％的过氧化苯甲酰溶液，搅拌均匀；
(4)将助溶剂加入到经过步骤(3)处理的混合体系中，搅拌均匀即得到重油添加剂。
二茂铁溶液中有机溶剂为二甲苯和甲苯中的至少一种。
过氧化苯甲酰溶液中有机溶剂为二甲苯和甲苯中的至少一种。
由本发明制备得到的重油添加剂，比重为1～1.1g/cm3，耐温温度范围为：-20～110℃。
本发明的添加剂能显著改善重油的燃烧效率和性能，节能率高达25～45％；并且能有效减少重油燃烧生成的沉淀物，防止熔渣的粘附；同时添加剂的使用可以降低污染物的排放，降低烟度和烟色；另外添加剂可以有效消除、中和燃烧过程中生成或重油中原有的腐蚀成分，起到显著防腐蚀作用。
具体实施方式
实施例1
将环烷酸铁20kg、环烷酸铜6kg、环烷酸锌6kg、环烷酸钡3kg混合，搅拌均匀，加入聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯(T-20)25kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为12％的二茂铁二甲苯溶液15kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为12％的过氧化苯甲酰二甲苯溶液15kg，搅拌均匀，最后加入油酸10kg，搅拌均匀制得重油添加剂。
实施例2
将环烷酸铁10kg、环烷酸钙5kg、环烷酸镁3kg、环烷酸钴4kg、环烷酸锰8kg混合，搅拌均匀，加入辛基酚聚乙烯醚(10)12kg、失水山梨醇油酸酯(S-80)5kg、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯(T-20)3kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为12％的二茂铁二甲苯溶液20kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为12％的过氧化苯甲酰二甲苯溶液20kg，搅拌均匀，最后加入多乙烯多胺10kg，搅拌均匀制得重油添加剂。
实施例3
将环烷酸铁25kg、环烷酸钙13kg混合，搅拌均匀，加入失水山梨醇油酸酯(S-80)10kg、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)5kg搅拌均匀，加入质量百分比浓度为12％的二茂铁甲苯溶液15kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为12％的过氧化苯甲酰甲苯溶液15kg，搅拌均匀，最后加入正丁醇10kg，环己胺7kg搅拌均匀制得重油添加剂。
实施例4
将环烷酸钙15kg、环烷酸镁5kg、环烷酸钴15kg混合，搅拌均匀，加入壬基酚聚氧乙烯(10)醚(NP-10)12kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为15％的二茂铁甲苯溶液20kg，搅拌均匀，加入质量百分比浓度为15％的过氧化苯甲酰甲苯溶液20kg，最后加入三乙醇胺7kg，异丙醇6kg搅拌均匀制得重油添加剂。
应用例
分别取99.7kg的重油加热到50℃，加入到搅拌机内，搅拌，分别取实施例1～4制备的添加剂0.3kg，加入到上述重油中，搅拌30～60分钟后制备得到液体燃料。分别取液体燃料5g，放入AC300热值项目检测仪中检测热值，并与为加入添加剂的重油比较，结果如表1所示：
表1
| 液体燃料 | 热值(卡/克) |
| 实施例1 | 12620 |
| 实施例2 | 11500 |
| 实施例3 | 13420 |
| 实施例4 | 10220 |
| 重油 | 9500 |
由表1测试结果可知，由本发明所得的液体燃料热值大于重油的燃料热值。
Claims (8)
1.一种改善重油性能的添加剂，其原料的重量百分比组成包括：
环烷酸盐 25％～38％
二茂铁溶液 10％～20％
过氧化苯甲酰溶液 10％～20％
表面活性剂 12％～25％
其余为助溶剂；
所述的二茂铁溶液为二茂铁的二甲苯溶液或甲苯溶液；过氧化苯甲酰溶液为过氧化苯甲酰的二甲苯溶液或甲苯溶液。
2.根据权利要求1所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，其原料的重量百分比组成包括：
环烷酸盐 30％～35％
二茂铁溶液 15％～20％
过氧化苯甲酰溶液 15％～20％
表面活性剂 20％～25％
其余为助溶剂；
所述的二茂铁溶液为二茂铁的二甲苯溶液或甲苯溶液；过氧化苯甲酰溶液为过氧化苯甲酰的二甲苯溶液或甲苯溶液。
3.根据权利要求1或2所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，所述的环烷酸盐包括环烷酸铁、环烷酸铜、环烷酸锌、环烷酸钡、环烷酸钙、环烷酸镁、环烷酸钴和环烷酸锰中的两种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，所述的二茂铁溶液中二茂铁的重量百分比浓度为10～15％；所述的过氧化苯甲酰溶液中过氧化苯甲酰的重量百分比浓度为10～15％。
5.根据权利要求1或2所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，所述的助剂为油酸、烷基醇和胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，所述的表面活性剂包括失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚(10)和壬基酚聚氧乙烯(10)醚中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，所述的烷基醇为正丁醇或异丙醇。
8.根据权利要求5所述的改善重油性能的添加剂，其特征在于，所述的胺为环己胺、多乙烯多胺和三乙醇胺中的一种或多种。
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