CN113201371A - 一种流动性好的船用燃油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及燃油生产的领域，具体公开了一种流动性好的船用燃油及其制备方法。一种流动性好的船用燃油由包括以下重量份的原料配制而成：渣油70‑90份，页岩油65‑80份，酚类油55‑75份，外加剂1‑3份；其中外加剂由包括以下重量份的原料配制而成：EVA降凝剂10‑15份，BEM降凝剂3‑5份，聚甲基硅倍半氧烷微球1‑3份，甲苯5‑7份，表面活性剂6‑8份，沥青分散剂10‑20份。其制备方法为：将调和组分以及外加剂原料分别混合预热后，再将外加剂与混合后的调和组分混合搅拌制得船用燃油。本申请的船用燃油其具有凝点低、粘度低、流动性好的优点。
Description
技术领域
本申请涉及燃油生产的领域，更具体地说，它涉及一种流动性好的船用燃油及其制备方法。
背景技术
船舶运输是我国主要的运输方式之一，作为世界上最主要的航运大国,我国对船用燃油的需求十分迫切，目前，多采用调和技术作为生产船用燃油的方法。
渣油常温下为黑色固体或者呈半固体状，其组成十分复杂，包含的元素有碳、氢、氧、氮、硫以及重金属成分，并且渣油还具有密度大、粘度高和流动性差的特性。渣油作为炼厂炼制残渣，具有来源广泛的特点，对其进行加工利用也更具有广泛的社会效益。所以，在船用燃油的生产过程中将渣油作为调和组分来生产燃油。
针对相关技术，发明人认为用渣油做调和组分生产的燃油流动性差，使得燃油在加工和运输等方面面临更多挑战，改善燃油流动性对提高燃油品质具有重要作用。
发明内容
为了提高燃油的流动性，本申请提供一种流动性好的船用燃油及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种流动性好的船用燃油，采用如下的技术方案：
一种流动性好的船用燃油，其由包括以下重量份的原料配制而成：渣油70-90份，页岩油65-80份，酚类油55-75份，外加剂1-3份；
其中外加剂由包括以下重量份的原料配制而成：EVA降凝剂10-15份，BEM降凝剂3-5份，聚甲基硅倍半氧烷微球1-3份，甲苯5-7份，表面活性剂6-8份，沥青分散剂10-20份。
通过采用上述技术方案，本申请中以页岩油与酚类油作为轻质油与渣油调和，有利于降低渣油的粘度，提高燃油的流动性；降凝剂中较长的烷基链与燃油中存在的沥青质和胶质互相缔合，形成新的胶核结构：降凝剂-胶质-沥青质的聚集体，新的胶核结构既可以降低燃油中胶质与沥青质的析出温度，同时可以延缓燃油中蜡晶体的析出，降低燃油的凝点，提高燃油低温时的流动性；以EVA降凝剂为主复配BEM降凝剂，两种降凝剂的主碳链不同，从而使主碳链数的范围扩大，燃油不同碳数的蜡晶被覆盖的范围增大，从而提高降凝剂的降凝降黏作用，提高燃油的流动性。聚甲基硅倍半氧烷微球虽然不参与蜡沉积过程同时也不改变蜡晶结构，但是它们会影响周围蜡晶的相互作用，通过空间阻碍效应提升了含蜡原油在低温下的流动性能；另外，降凝剂分子集中吸附在微球表面形成了复合粒子，复合粒子在蜡沉积的过程中可以有效起到成核作用，使石蜡形成大而紧凑的蜡晶，蜡晶结构越致密紧凑，油相就有越多的流动空间，从而提升了原油在低温下的流动性能；表面活性剂改变燃油的界面效应，并调控降凝剂的极性，使得降凝剂充分发挥作用；甲苯一方面作为降凝剂的溶剂，一方面对燃油具有一定的稀释作用，使得燃油粘度降低，提高燃油流动性；沥青分散剂可以使得沥青质在燃油体系中稳定的分散，降低沥青质的沉淀，有利于提高燃油流动性。
本申请以EVA降凝剂为主降凝剂复配BEM降凝剂，协同聚甲基硅倍半氧烷微球，在燃油体系内形成新的胶核结构，降低燃油的凝点以及粘性，提高燃油的流动性。
优选的，其由包括以下重量份的原料配制而成：渣油75-85份，页岩油70-75份，酚类油60-70份，外加剂1.5-2.5份。
通过采用上述技术方案，进一步优化各调和组分之间以及外加剂之间的配比，使得燃油的性能更优越。
优选的，所述EVA降凝剂包括EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂。
通过采用上述技术方案，单一分子量的EVA只对原油中某一范围碳数的蜡起作用，燃油中蜡的碳数分布比较广且不同区块的原油碳数分布也不一样，所以不同的分子量的EVA经过复配之后，扩大了降凝剂的碳数分布，使其能够和燃油中更多的蜡的碳数进行匹配从而与原油中更多的蜡晶发生吸附和共晶作用，形成更大的吸附面积，抑制蜡晶形成三维网状结构，降低燃油的凝点与粘性，有效提高燃油的低温流动性。
优选的，所述EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂的重量比为1：(3-5)。
通过采用上述技术方案，此比例范围内EVA降凝剂与BEM降凝剂以及聚甲基硅倍半氧烷微球之间的配比关系更好，制得的燃油流动性更佳。
优选的，所述聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径为1-3μm。
通过采用上述技术方案，此粒径范围的微球既可以保持较大的比表面积，使得微球携带降凝剂更加均匀的分散在燃油体系内，又保证微球可以起到一定的空间位阻效应，有利于提高燃油的流动性。
优选的，所述表面活性剂为氯化十六烷基吡啶。
通过采用上述技术方案，氯化十六烷基吡啶为阳离子表面活性剂，以沥青质为核心的燃油胶体体系一般带有一定负电荷，阳离子表面活性剂进入沥青质中其所带电荷对沥青质胶体体系也有一定的影响，可以起到降粘的作用，有利于提高燃油的流动性。
优选的，所述沥青分散剂为十二烷基苯磺酸。
通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸的结构中含有苯环，可与沥青质发生π-π共轭作用，强化了沥青分散剂和沥青质之间的相互作用，提高对沥青质的分散效果。
优选的，所述外加剂还包括1-3重量份司盘-80乳化剂与1-3重量份吐温-60乳化剂。
通过采用上述技术方案，以乳化剂司盘-80和吐温-60复配为基础，并与表面活性剂复配产生协同作用，显著降低油/水界面张力，能使水滴长期稳定的分散在重油中，形成稳定的微乳液体系；并且稀释了渣油粘度，改善了流动性。
第二方面，本申请提供一种流动性好的船用燃油的制备方法，采用如下的技术方案：一种流动性好的船用燃油的制备方法，包括以下步骤：
S1.将渣油，页岩油，酚类油按重量份混合并加热到50-60℃，得混合物A；
S2.按照重量份将配制外加剂的原料混合并加热到50-60℃，得到混合物B；
S3.按照重量份将混合物A与混合物B混合，并在50-60℃条件下搅拌均匀，得到船用燃油。
通过采用上述技术方案，将调和油组分与外加剂分别预热后在进行混合、搅拌，使得制得的燃油性能更优。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用以EVA降凝剂为主降凝剂复配BEM降凝剂，协同聚甲基硅倍半氧烷微球，并配合以表面活性剂与沥青分散剂，在燃油体系内形成新的胶核结构，制得的燃油的凝点在16.0-20.5℃之间，粘度在125-145mPa·s之间，降低了燃油的凝点以及粘性，提高燃油的流动性。
2、本申请中优选采用EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂复配，扩大降凝剂的碳数分布，使其能够和燃油中更多的蜡的碳数进行匹配从而与原油中更多的蜡晶发生吸附和共晶作用，降低燃油的凝点与粘性，有效提高燃油的低温流动性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
渣油，购自中海石油中捷石化有限公司；
页岩油，购自抚顺矿业集团有限责任公司页岩炼油胜利实验厂；
酚类油为硫酚型油，购自唐山迪牧化工有限公司；
EVA2815降凝剂、EVA2806降凝剂、EVA28150降凝剂、EVA19400降凝剂，购自上海源叶生物科技有限公司；
BEM降凝剂为BEM-JN-6#降凝剂；
聚甲基硅倍半氧烷微球，购自浙江博钰科技有限公司；
纳米二氧化硅，平均粒径60nm，购自北京德科岛金科技有限公司；
甲苯，购自茂名市雄大化工有限公司；
表面活性剂，阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠购自上海源叶生物科技有限公司；非离子表面活性剂烷醇酰胺购自上海圣轩生物科技有限公司；沥青分散剂，十二烷基苯磺酸、十二醇购自上海源叶生物科技有限公司；
乳化剂，司盘-80、吐温-60购自省海安石油化工厂。
制备例
制备例1
将EVA2815降凝剂2kg，EVA2806降凝剂8kg，BEM降凝剂5kg，粒径为2μm的聚甲基硅倍半氧烷微球1kg，甲苯5kg，氯化十六烷基吡啶8kg，十二烷基苯磺酸10kg，加入搅拌罐中并加热到55℃，混合均匀得到外加剂。
制备例2-7
与制备例1不同的是：各原料的配比不同，详见表1。
表1制备例1-7的原料配比(kg)
制备例8-9
制备例8-9与制备例2不同的是：制备例8-9中各步骤的加热温度分别为50℃、60℃。
制备例10-19
与制备例2不同的是：EVA降凝剂的复配的调整，详见表2。
表2制备例10-19EVA降凝剂配比(kg)
制备例20
与制备例2不同的是：聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径为1μm。
制备例21
与制备例2不同的是：聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径为3μm。
制备例22
与制备例2不同的是：聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径为0.5μm。
制备例23
与制备例2不同的是：聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径为5μm。
制备例24-25
与制备例2不同的是：制备例24-25中分别用等量十二烷基苯磺酸钠、烷醇酰胺替换氯化十六烷基吡啶。
制备例26
与制备例2不同的是：制备例26中用等量烷醇酰胺替换十二烷基苯磺酸。
制备例27
与制备例2不同的是：原料中还包括1kg司盘-80乳化剂与3kg吐温-60乳化剂。
制备例28
与制备例2不同的是：原料中还包括2kg司盘-80乳化剂与2kg吐温-60乳化剂。
制备例29
与制备例2不同的是：原料中还包括3kg司盘-80乳化剂与1kg吐温-60乳化剂。
实施例
实施例1
一种流动性好的船用燃油，其制备方法为：
将70kg渣油，80kg页岩油，55kg酚类油加入搅拌罐中并加热到55℃，得混合物A；取3kg制备例1制得的外加剂加入到混合物A中，并在55℃条件下搅拌均匀，得到船用燃油。
实施例2-9
与实施例1不同的是：各原料的配比不同，详见表3。
表3实施例1-9原料配比(kg)
| 渣油 | 页岩油 | 酚类油 | 外加剂 | |
| 实施例1 | 70 | 80 | 55 | 2 |
| 实施例2 | 75 | 75 | 60 | 2 |
| 实施例3 | 80 | 73 | 65 | 2 |
| 实施例4 | 85 | 70 | 70 | 2 |
| 实施例5 | 90 | 65 | 75 | 2 |
| 实施例6 | 80 | 73 | 65 | 1 |
| 实施例7 | 80 | 73 | 65 | 1.5 |
| 实施例8 | 80 | 73 | 65 | 2.5 |
| 实施例9 | 80 | 73 | 65 | 3 |
实施例10-11
与实施例3不同的是：加工工艺不同，实施例10-11中加热温度分别为50℃、60℃。
性能检测试验
按照《石油产品凝点测定法》GB/T 510-2018对实施例1-11得到的燃油凝点进行测定，检测结果详见表4-1。
按照《原油和液体石油产品密度实验室测定法》GB/T 1884-2000对15℃时实施例1-11得到的燃油密度进行测定，检测结果详见表4-1。
按照《闪点的测定宾斯基-马丁闭口杯法》GB/T 261-2008对实施例1-11得到的燃油闪点进行测定，检测结果详见表4-1。
按照《石油产品残炭测定法(微量法)》GB/T 17144-1997对实施例1-11得到的燃油残碳进行测定，检测结果详见表4-1。
按照《石油产品倾点测定法》GB/T 3535-2006对实施例1-11得到的燃油倾点进行测定，检测结果详见表4-1。
采用NDJ-8S-数显旋转粘度计测量燃油的粘度，测定方法为：
将待测试样恒温水浴预热到50℃，倒入直径不小于60mm的循环水外筒中，打开超级恒温循环水浴槽，设定温度50℃，恒温20min，选好转子旋入仪器万向接头上，旋转升降钮使转子稳稳的浸入待测样品中，直至样品液面与转子液面标志齐平或没过，调整好仪器水平，选择转速量程，打开转子开关，待仪器显示显示值稳定后，记下动力粘度值，测定三次，取平均值，检测结果详见表4-1。
粘度计算公式：
式中：η-流体的粘度，单位为Pa·s；
M-流体作用于转子的粘性扭矩，单位为N·m；
w-转子的旋转速度，单位为rad/s；
K-流场常数，单位为m-3。
表4-1性能检测结果
结合实施例1-5并结合表4-1，可以看出，实施例1-5制得的燃油的凝点较低在17.5-18.3℃之间，粘度较低且在129-135mPa·s之间，其中实施例3中燃油的凝点与燃点最低，说明实施例3中燃油调和组分配比最优。
结合实施例3与实施例6-9并结合表4-1，可以看出，在实施例3的原料配比基础上，改变外加剂的添加量，实施例3中燃油的凝点与粘度低于实施例6-9中的燃油，说明实施例3中调和组分与外加剂的配比最优。
结合实施例3与实施例10-11并结合表4-1，可以看出，在实施例3的原料配比基础上，改变燃油的加工温度，实施例3制备的燃油的凝点与粘度更低，说明实施例3中燃油的加工温度最优。
结合实施例1-11，得出实施例3中燃油的配比与加工工艺最优。
实施例12-19
与实施例3不同的是：外加剂分别来自于制备例2-9。
采用前述检测标准或检测方法对实施例12-19得到的燃油进行性能测定，检测结果详见表4-2。
表4-2性能检测结果
结合实施例3与实施例12-17并结合表4-2，可以看出，实施例12中制得的燃油的凝点与粘度更低，说明制备例2中制备外加剂的配方更优。
结合实施例12与实施例18-19并结合表4-2，可以看出，在实施例12的原料配比基础上，改变外加剂的加工温度，实施例12中燃油的凝点与粘度更低，说明实施例12中外加剂的加工温度最优。
结合实施例12-19，得出实施例12中外加剂的配比与加工工艺最优。
实施例20-29
与实施例12不同的是：外加剂分别来自于制备例10-19。
采用前述检测标准或检测方法对实施例20-29得到的燃油进行性能测定，检测结果详见表4-3。
表4-3性能检测结果
结合实施例12与实施例20-24并结合表4-3，可以看出，实施例12与实施例20-22中燃油的凝点与粘度明显低于实施例23-24中燃油的凝点与粘度，说明EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂复配使用较单独使用其中一种制得的燃油的凝点与粘度更低；对比实施例12与实施例20-22，可以看出，实施例12与实施例20-21中燃油的凝点与粘度明显低于实施例22中燃油的凝点与粘度，说明EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂重量比为1：(3-5)制得的燃油凝点与粘度更低。
结合实施例12与实施例20-29并结合表4-3，可以看出，实施例12与实施例20-24中燃油的凝点与粘度明显低于实施例25-29中燃油的凝点与粘度，说明EVA降凝剂中EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂复配使用在降凝与降粘方面效果更好。
实施例30-33
与实施例12不同的是：外加剂分别来自于制备例20-23。
采用前述检测标准或检测方法对实施例30-33得到的燃油进行性能测定，检测结果详见表4-4。
表4-4性能检测结果
结合实施例12与实施例30-33并结合表4-4，可以看出，实施例12与实施例30-31中燃油的凝点与粘度明显低于实施例32-33中燃油的凝点与粘度，说明聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径在1-3μm制得的燃油的凝点与粘度更低。
实施例34-36
与实施例12不同的是：外加剂分别来自于制备例24-26。
采用前述检测标准或检测方法对实施例34-36得到的燃油进行性能测定，检测结果详见表4-5。
表4-5性能检测结果
结合实施例12与实施例34-36并结合表4-5，可以看出，实施例12中燃油的凝点与粘度明显低于实施例34-36中燃油的凝点与粘度，说明本申请中选用的氯化十六烷基吡啶阳离子表面活性剂以及十二烷基苯磺酸沥青分散剂在降低燃油凝点与粘度方面效果更优。
实施例37-39
与实施例12不同的是：外加剂分别来自于制备例27-29。
采用前述检测标准或检测方法对实施例37-39得到的燃油进行性能测定，检测结果详见表4-6。
表4-6性能检测结果
结合实施例12与实施例37-39并结合表4-6，可以看出，实施例37-39中燃油的凝点与粘度低于实施例12中燃油的凝点与粘度，说明加入乳化剂有利于降低本申请燃油的凝点与粘度。
对比例
对比例1
取石油副产重质渣油40kg，其100℃粘度在620mm2/s；低温煤焦油5kg，其密度1035kg/m3，其50℃粘度35mm2/s；页岩油53kg，50℃粘度9.5mm2/s；柴油2kg，闪点55℃；将其加入到调和罐中，在60℃进行充分搅拌12小时，滤除杂质即得到180#燃料油。
对比例2
与实施例12不同的是：用等量BEM降凝剂替换VA2815降凝剂与EVA2806降凝剂。
对比例3
与实施例12不同的是：用等量EVA2806降凝剂替换BEM降凝剂。
对比例4
与实施例12不同的是：聚甲基硅倍半氧烷微球的添加量为0。
对比例5
与实施例12不同的是：用等量纳米二氧化硅替换聚甲基硅倍半氧烷微球。
采用前述检测标准或检测方法对对比例1-5得到的燃油进行性能测定，检测结果详见表4-7。
表4-7性能检测结果
结合实施例1-39和对比例1并结合表4-1到4-7，可以看出，实施例1-39制得的燃油的密度、闪点、倾点、残碳、凝点、粘度均满足质量指标，且其凝点以及粘度均低于对比例1制得的燃油，说明本申请制得的燃油的流动性更好。
结合实施例12、实施例14-17与对比例2-4并结合表4-2与4-7，可以看出，EVA降凝剂、BEM降凝剂、聚甲基硅倍半氧烷微球三者中只添加两个，或者BEM降凝剂、聚甲基硅倍半氧烷微球与EVA降凝剂的配比发生变化，燃油的凝点与粘度也随之变化，说明EVA降凝剂、BEM降凝剂、聚甲基硅倍半氧烷微球三者复配作用在降低燃油凝点与粘度方面可以发挥协同作用。
结合实施例12与对比例4-5并结合表4-7，可以看出，在燃油中添加聚甲基硅倍半氧烷微球与降凝剂复配较纳米二氧化硅与降凝剂复配在降凝与降粘方面效果更好，这可能是因为聚甲基硅倍半氧烷微球为有机材料，而纳米二氧化硅为无机材料，聚甲基硅倍半氧烷微球较纳米二氧化硅与燃油调和组分以及降凝剂之间结合效果更好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种流动性好的船用燃油，其特征在于，其由包括以下重量份的原料配制而成：渣油70-90份，页岩油65-80份，酚类油55-75份，外加剂1-3份；
其中外加剂由包括以下重量份的原料配制而成：EVA降凝剂10-15份，BEM降凝剂3-5份，聚甲基硅倍半氧烷微球1-3份，甲苯5-7份，表面活性剂6-8份，沥青分散剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：其由包括以下重量份的原料配制而成：渣油75-85份，页岩油70-75份，酚类油60-70份，外加剂1.5-2.5份。
3.根据权利要求1所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：所述EVA降凝剂包括EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂。
4.根据权利要求3所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：所述EVA2815降凝剂与EVA2806降凝剂的重量比为1：（3-5）。
5.根据权利要求1所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：所述聚甲基硅倍半氧烷微球的粒径为1-3μm。
6.根据权利要求1所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：所述表面活性剂为氯化十六烷基吡啶。
7.根据权利要求1所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：所述沥青分散剂为十二烷基苯磺酸。
8.根据权利要求1所述的一种流动性好的船用燃油，其特征在于：所述外加剂还包括1-3重量份司盘-80乳化剂与1-3重量份吐温-60乳化剂。
9.一种权利要求1-8任一所述的一种流动性好的船用燃油的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将渣油，页岩油，酚类油按重量份混合并加热到50-60℃，得混合物A；
S2.按照重量份将配制外加剂的原料混合并加热到50-60℃，得到混合物B；
S3.按照重量份将混合物A与混合物B混合，并在50-60℃条件下搅拌均匀，得到船用燃油。
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