CN1037694C - 用于油水混合燃料的添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种用于油水混合燃料的添加剂，包括非离子型和离子型的表面活性剂、多聚乙醛、有机过氧化物、苯二酚类化合物等成分，可以使重油、柴油等燃油的掺水量达15～50%，节油率达20～30%。
Description
本发明涉及的是一种将重油、柴油等烃类燃料与水混合共同作为燃料使用时所用的添加剂。
在重油、柴油等油类燃料中混入一定量的水，通过机械和/或化学的方法使其充分混合乳化后作为燃料使用，可以达到节能和减轻环境污染的目的，经济效益与社会效益都十分巨大。燃油加水的技术目前已多有报道，如：US4743357，US3649527，WO82/02241，JP57-49696等文献对此都有所介绍，其所采取的措施多为在适当无机催化剂和必要的酸碱环境及温度、压力下使水参与催化裂化反应而产生甲烷、一氧化碳及轻质油类燃料。由于先要在较高条件下对油-水混合物进行催化裂解的化学处理后才能使用，所以使用不方便，其节能效果也会因处理时的能耗而受到影响。
国内对于油-水乳化燃料的研究也有报道，但多为单独采用乳化的措施。如《节能技术》1990(3)13-19对乳化技术进行了介绍，可采用乳化剂或各种形式的机械方式乳化。但由于只单纯使油-水形成普通的乳化体系后即使用，所以掺水的比例及节油的效果均有限，其掺水比例一般为10～20％，节油率为10％左右。
本发明的目的在于提供一种可以显著提高掺水量及大幅度提高节油效果的用于油-水混合燃料的添加剂。
根据重油、柴油等燃料油的燃烧特点以及与水混合后为使其能充分燃烧，提高热效率，本发明添加剂的必要组成(重量％)为：至少为含有聚乙基醚类化合物的非离子型表面活性剂30～70，多聚乙醛，最好是四聚乙醛15～35，有机过氧化物3～5，苯二酚类化合物4～12。添加剂中的各种成分通过从不同角度的配合和协同，使油-水混合燃料中的油性燃料被充分燃烧，水性成分经一系列反应产生氢、一氧化碳等物质参与燃烧过程，从而达到最佳的节能和减轻污染的效果。
作为燃料，使油与水均匀混合成乳化体系是首先和必要的，为此，本发明采用表面活性剂作为乳化手段。非离子型表面活性成分因其具有适用范围广并可与多种乳化剂混用而必不可少。经过实验，在这类表面活性成分中，以聚乙基醚类，如苯乙基苯基聚氧乙基醚等效果为好。为提高乳化效果，一般多建议采用两种或多种不同类型的表面活性成分联合使用的复合型乳化剂。例如在本发明中，可与上述非离子型表面活性成分组成复合型乳化剂的可以有三乙醇胺、十二烷基磺酸盐等阳离子型或阴离子型的离子型表面活性成分，其中首推选用三乙醇胺。有研究表明，一般乳化体系属于热力学不稳定体系，易发生破乳而被破坏，但如果能进一步形成微乳体系，则可以成为一种热力学的稳定状态，对稳定乳化油十分有利，而胺类物质可有助于微乳体系的形成。同时本发明的实验也表明，三乙醇胺对提高燃料的十六烷值也有利，并且可以减缓燃烧时SO2等有害物质的排放速度，有利于使其与水中的钙离子结合成为极细的炉灰被残留下来，减少了SO2等含硫物质对环境的污染。除三乙醇胺外，十二烷基磺酸钙等阳离表面活性成分也可具有类似的作用。在使用复合型乳化剂时，以添加剂的总重量为基准，所用的非离型表面活性成分可为20-40％，离子型表面活性成分可为10～30％。具体使用时各类表面活性成分的配合比例可以根据燃油乳化的难易而作适当的调整。
目前在对于油水乳化燃料的燃烧过程及其节油机理的研究中一般认为，使燃料充分乳化，形成油包水型的乳化体系，利用其在高温下产生“微爆”形成的二次雾化，有利于油性成分的进一步分散，以至可达到近似煤气的充分燃烧效果。同时，由于有水蒸汽存在，还可以使水分解而产生水煤气效应，生成CO和H2，也参与燃烧。在供氧充足的条件下，甚至重油在高温下也可以裂解而产生一定量的CO和H2。这些都有利于燃料的充分燃烧和热效率的提高。本发明添加剂中的有机过氧化物可有助于这些过程的实现，试验结果也证明这些物质的存在对充分燃烧和热效率的提高是有作用的。所使用的这些有机过氧化物的热分解温度一般不宜过低，半衰期也不宜过短，以免过早分解失效，例如过苯甲酸叔丁酯、过氧化二权丁基等化合物都可以达到要求，并具有很好的使用效果。
重油、柴油等燃油燃烧结焦是普遍现象，是由于在高温下其中的不饱合成分发生聚合所致。为阻止这一过程并使其全部参与燃烧，本发明添加剂中还应有对苯二酚、对-二权丁基对苯二酚等苯二酚类化合物。这类物质的用量可根据所用燃油的成分性质而定，不饱合成分多，用量可适当增加，反之，可适当减少。
多聚乙醛，最好是四聚乙醛，具有燃烧热值高的特点，有固体酒精之称。除燃烧热值高外，本发明中使用它还因其可具有提高水的受热温度而有利于加速水的分解，促使其通过水煤气效应转化为燃料的功能。
由上述内容还不难看出，本发明所提供的添剂全部为有机成分，在发挥了其应有的作用后，在高温下还可全部被燃烧完，既提供了热量，也不会残留任何剩余物而形成任何形式的新污染，明显优于无机类的催化剂。
在实际使用时，本发明上述添加剂可以以很少的用量达到大掺水量和大幅度提高节油率的效果。例如，在油水体系中使用2～4‰的上述添加剂，可以使重油或柴油的掺水量达到15～50％。使用此乳化燃料在杭州瓷厂进行对比试验(见表1)并经中国测试技术研究院测试的认证结果表明，当重油加水35％及2‰的添加剂时，在隧道窑中使用，节油率不低于22％，在梭式窑中使用的节油率不低于26％。在环境保护方面，对燃烧烟道排气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)和二氧化硫(SO2)等污染物浓度的检测结果也表明，使用了本发明添加剂的乳化燃料明显优于作为对比的纯重油燃料。这些都表明了本发明的添加剂对新能源的开发利用及由此所带来的巨大经济效益、社会效益和环境效益都是不容忽视的。
以下介绍的是作为本发明上述内容的实例，但本发明的范围并非仅限于这些实例。各例组成见表2，其中用量均为重量％。
表1
| 燃烧试验 | 烟道气排放物 | ||||||||
| 耗油量(kg) | 掺水量(％) | 添加剂量(‰) | 炉温(℃) | 节油率％ | CO(％) | CH(ppm) | SO2(mg/m3) | ||
| 重油 | 隧道窑 | 104.69 | / | / | 1090～1220 | / | 0.025 | 30 | 7.50 |
| 梭式窑 | 610 | / | / | 1340 | |||||
| 油水乳化燃料 | 隧道窑 | 80.74 | 35 | 2 | 1090-1220 | 22.88 | 0 | 0 | 2.95 |
| 梭式窑 | 449.3 | 35 | 2 | 1340 | 26.34 | ||||
表2
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | |
| 苯乙基苯基聚氧乙基醚三乙醇胺十二烷基磺酸钙过苯甲酸叔丁酯过氧化二叔丁基对-二叔丁基-对苯二酚对苯二酚四聚乙醛 | 4025/5/12/18 | 3530/3/7/25 | 45/164//1223 | 40/15/53730 |
Claims (5)
1.一种在以水与柴油或重油混合所成的混合型燃料中使用的添加剂，其特征在于由表面活性成分、四聚乙醛、过苯甲酸叔丁酯和对苯二酚类化合物组成，其中的表面活性成分由苯乙基苯基聚氧乙基醚与三乙醇胺两种表面活性剂或由苯乙基苯基聚氧乙基醚与十二烷基磺酸钙两种表面活性剂构成，各组分的重量(％)为：
四聚乙醛 18～25
过苯甲酸叔丁酯 3～5
对苯二酚类化合物 7～12
表面活性成分总量 61～65，且
苯乙基苯基聚氧乙基醚在表面活性成分总量中应有35～45。
2.如权利要求1所述的添加剂，其特征在于所说的表面活性成分由苯乙基苯基聚氧乙基醚与三乙醇胺两种表面活性剂构成，其中三乙醇胺的量为添加剂总重量的25～30％，其余为苯乙基苯基聚氧乙基醚。
3.如权利要求1所述的添加剂，其特征在于所说的表面活性成分由苯乙基苯基聚氧乙基醚与十二烷基磺酸钙两种表面活性剂构成，其中十二烷基磺酸钙的量为添加剂总重量的16％，其余为苯乙基苯基聚氧乙基醚。
4.如权利要求1至3之一所述的添加剂，其特征在于所说的对苯二酚类化合物为对苯二酚。
5.如权利要求1至3之一所述的添加剂，其特征在于所说的对苯二酚类化合物为对—二叔丁基对苯二酚。
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