CN104726146A - 一种燃料油助燃剂及改性重油/重质燃料油 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种助燃剂及改性重油/重质燃料油的制备方法，所述助燃剂采用纳米碳微球、稀土催化剂、乳化剂及水剂制备而成；所述纳米碳微球的重量百分比占所述助燃剂的10-35％，所述稀土催化剂占10-35％，乳化剂占25-45％，水剂占20-40％。本发明所达到的节能效果是达到同等热值的前提下，重油或重质燃料油的使用量减少15-35％；本发明的另一技术效果是能够减少污染物排放。

Description

一种燃料油助燃剂及改性重油/重质燃料油

技术领域：

本发明属于燃料领域，具体涉及一种重油或重质燃料油助燃剂，以及加入该助燃剂的改性重油或改性重质燃料油。

背景技术：

当今世界，各国政府为应对石油资源短缺和全球气候变暖的问题，采取了许多措施。众所周知，石油资源紧张，能源紧缺，如何解决能源不足已成为世界各国研究的热门课题。重油的价格低，来源广、又具有较高热值，因此是一种燃料的主要来源。每年我国消耗重油约一亿吨左右，重油的一大特点是粘度大，使用时必须有相应设备，以提高其流动性能。重油油质较差(分子量很大、杂环多、碳链长，成份复杂)、燃机的运行工况不好(喷嘴喷出的油雾化不均匀或颗粒较大)，或由于燃机内部温度场分布不均(500-1200℃)在低温区(500-700℃)的油滴常常燃烧不够充分，从而产生黑烟，不仅造成环境污染，而且浪费能源。尤其是燃烧重油电厂，石油冶炼厂产生噪音，浓烟污染，甚至烟囱中飘散“油污雨”，给生活在电厂周边百姓带来了严重的污染和危害，使房屋、汽车、田地的蔬菜、水果等外表上，均遍布黑色污点。由此污染还会引发相关的急性病症。因此为了改善重油的燃烧情况，节约能源，减少有害废气的排放，现在主要采取在重油内掺入一定量的水、乳化剂、节能素等，以机械方法或者超声波技术进行乳化后使用，以降低重油的粘稠性。这种方法极大的提 高了重油的燃烧性能，使得重油充分燃烧，不但可以达到节油的目的，而且可以降低碳烟和氮氧化物、二氧化硫等其他有害废气的排放，减少了对大气的污染。但是目前在实践中这种方法也存在着许多问题：由于水油不相溶解，虽有乳化剂所形成的乳化态，但是仍不稳定，因此燃烧也不稳定，有些重油添加剂中加入环烷酸的钙、钴、锰、锌等金属盐及各种无机盐，虽然这些金属盐类能够催化氧化助燃，但是容易形成金属氧化物而污染炉腔，给传热造成不利影响，进而影响锅炉使用寿命。

近年来，为开发新的重油助燃添加剂，人们做过许多努力。现有技术中提供的重油助燃添加剂，虽然在一定程度上起到了改善重油燃烧性能的作用，但是效果不明显，仍存在重油助燃添加剂功能少，效果单一，有的仅考虑了解决助燃的问题，而未考虑油耗和污染问题。目前我国对重油助燃剂的开发投入远不及汽油和柴油，因此开发一种新的稳定性高，节能效果好、减少污染物排放量大的重油助燃剂成为了一大难题。

发明内容：

本发明为了达到节能减排的效果，特提出一种用于重油或重质燃料油的助燃剂制备，以及制备加入该助燃剂的改性重油或重质燃料油的方法。

本发明提供一种助燃剂，用于重油或重质燃料油中，所述助燃剂采用纳米碳微球、稀土催化剂、乳化剂及水剂制备而成；

进一步地，所述纳米碳微球的重量百分比占所述助燃剂的10-35％，所述稀土催化剂占10-35％，乳化剂占25-45％，水剂占20-40％；

进一步地，所述纳米碳微球经过表面活化和化学官能团化处理，粒径为100-1000nm；

进一步地，所述处理的采用的是H₂O₂、高锰酸钾或KNO₃和稀硫酸等氧化剂；

进一步地，所述稀土催化剂采用镧及其化合物和/或铈及其化合物，添加少量锰和/或镍化合物；

进一步地，所述助燃剂采用丙三醇、戊醇、己醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、斯潘系列或吐温系列；

本发明还提供一种改性重油，所述改性重油加入权利要求1-6之一所述的助燃剂，其中重油的重量百分比占70-85％；水占15-28％；所述助燃剂占0.1％-3％；

本发明还提供一种改性重质燃料油，所述改性重质燃料油加入权利要求1-6之一所述的助燃剂，其中重质燃料油的重量百分比占70-85％；水的重量百分比占15-28％；所述助燃剂的重量百分比占0.1％-3％。

本发明提供一种助燃剂的制备方法，所述助燃剂用于重油或重质燃料油中，所述制备方法包括以下步骤：

1)将纳米碳进行表面活化及表面修饰处理，形成粒径为100-1000nm的活性纳米碳；

2)在步骤1)中形成的活性纳米碳中加入稀土催化剂，搅拌混合均匀；

3)在步骤2)中形成的均匀混合液中再添加乳化剂和水剂混合均匀，形成助燃剂。

本发明所达到的节能效果是：达到同等热值的前提下，重油或重质燃料油的使用量减少15-35％。本发明的另一技术效果是减少污染物排放：可见污染物排放减少30-60％。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明助燃剂的原理图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

参见图1及图2，该重油助燃剂是利用一种高表面，活化处理后的纳米碳微球作为载体，加入稀土催化剂(纳米级颗粒)，搅拌混合均匀； 再添加乳化剂和水剂混合均匀，形成重油或重质燃料油助燃剂，并以整体形式，添加到重油中，各组分之间协同作用，起到助燃、节能、减排效果。重油助燃剂在重油添加过程中，重油经过高速剪切等预处理，适当加入一定比例的水分，与助燃剂剪切、搅拌混合均匀，当重油粘度调制达到一定程度时，制备成合格的改性重油。

同样，重质燃料油助燃剂也是采用同样的方法和配方；重质燃料油助燃剂在重质燃料油的添加过程中，重油经过高速剪切等预处理，适当加入一定比例的水分，与助燃剂剪切、搅拌混合均匀，当重质燃料油粘度调制达到一定程度时，制备成合格的改性重质燃料油。

其中助燃剂的成分和配比如下：

纳米碳微球：粒径100-1000nm，经过表面活化和化学官能团化处理.占助燃剂量10-35％(wt)；其中所述表面活化和化学官能团化处理是采用氧化剂进行处理，氧化剂通常选用H₂O₂或是高锰酸钾(0.3-3％)或是KNO₃和稀硫酸。

稀土催化剂：采用镧化合物、铈化合物，添加少量锰、镍化合物作为调节(1-5％).加入量占助燃剂10-35％(wt).

乳化剂：采用丙三醇，戊醇，己醇，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯环磺酸，斯潘系列，吐温系列等，加入量为25-45％(wt)。

水剂：加入量在助燃剂中比例为20-40％。

改性重油的配比：重油约70-85％；水：15-28％；助燃剂0.1％-3％；

改性重质燃料油的配比：重质燃料油约70-85％；水：15-28％；助燃剂0.1％-3％。

上述助燃剂以高比表面的纳米碳球做为载体，有效负载稀土催化剂，表面活化的碳球和表面活性剂(乳化剂)作用，能够有效降低油水界面的表面能，形成均匀稳定的连续相溶液。

为有利于助燃剂在油中的分散，并且配合助燃剂的使用，在重油中添加水的量可达15-28％，水的添加，和助燃剂一起作用降低了重油粘度，水在重油燃烧过程中出现更显著的微爆效应，使的重油与空气充分接触，有利于重油充分燃烧。稀土催化剂是通过氧化铈储氧和催化，并配合其他过渡金属化合物的催化作用一同实现催化助燃效果。助燃剂中各组分功能不同，分别作用于重油和水分的互溶，和催化燃烧阶段。该方法制备的助燃剂效果明显好于市场上现行助燃剂。可达到节油15-35％，减排污染物30-60％的效果。

Claims (9)

1.一种助燃剂，用于重油或重质燃料油中，其特征在于，所述助燃剂采用纳米碳微球、稀土催化剂、乳化剂及水剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的助燃剂，其特征在于，所述纳米碳微球的重量百分比占所述助燃剂的10-35％，所述稀土催化剂占10-35％，乳化剂占25-45％，水剂占20-40％。

3.根据权利要求1所述的助燃剂，其特征在于，所述纳米碳微球经过表面活化和化学官能团化处理，粒径为100-1000nm。

4.根据权利要求2所述的助燃剂，其特征在于，所述处理的采用的是H₂O₂、高锰酸钾、KNO₃或稀硫酸等氧化剂。

5.根据权利要求1所述的助燃剂，其特征在于，所述稀土催化剂采用镧及其化合物和/或铈及其化合物，添加少量锰和/或镍化合物。

6.根据权利要求1所述的助燃剂，其特征在于，所述助燃剂采用丙三醇、戊醇、己醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、斯潘系列或吐温系列。

7.一种改性重油，其特征在于，所述改性重油加入权利要求1-6之一所述的助燃剂，其中重油的重量百分比占70-85％；水占15-28％；所述助燃剂占0.1％-3％。

8.一种改性重质燃料油，其特征在于，所述改性重质燃料油加入权利要求1-6之一所述的助燃剂，其中重质燃料油的重量百分比占70-85％；水的重量百分比占15-28％；所述助燃剂的重量百分比占0.1％-3％。

9.一种助燃剂的制备方法，所述助燃剂用于重油或重质燃料油中，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)将纳米碳进行表面活化及表面修饰处理，形成粒径为100-1000nm的活性纳米碳；

2)在步骤1)中形成的活性纳米碳中加入稀土催化剂，搅拌混合均匀；

3)在步骤2)中形成的均匀混合液中再添加乳化剂和水剂混合均匀，形成助燃剂。