CN113528201A - 一种用于燃料油脱硫的添加剂 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于燃料油脱硫的添加剂，按重量份数计，制备所述添加剂所需的原料包括以下组分：表面活性剂30‑60份、促燃剂10‑30份、稳定剂5‑20份、脱附剂20‑50份和纳米微粒3‑10份；所述脱附剂由溶剂和酰胺类化合物组成。该添加剂脱硫效果好，并且提高了燃烧效率，还能起到降粘和降凝的作用，解决了现有添加剂功能单一，脱硫效果差的问题。

Description

一种用于燃料油脱硫的添加剂
技术领域
本申请涉及一种用于燃料油脱硫的添加剂，属于燃料油添加剂领域。
背景技术
船舶是全球贸易运输的主要方式，随着世界经济的高速发展,船舶所带来的污染越来越严重，以石油类污染物为例，由船舶引起的污染比例高达45％。船用燃料油一般为重油，其分子量大，粘度高，在环保要求日益严格的大背景下，燃料油低硫化、轻质化逐渐成为大趋势。
现有燃料油添加剂主要为了改善燃料油的燃烧状况，包括抗爆剂、抗氧剂、金属钝化剂、抗静电剂、抗磨防锈剂、流动改进剂等，磷酸盐或磷酸盐衍生物是现有燃料添加剂的主要成分，既可以起到抗磨防锈作用，又可以起到抗氧化、抗老化作用。但现有的燃料油添加剂很少有脱硫的作用，即使有脱硫效果，但对于苯并噻吩(BT)类硫化物脱硫效果比较差，而噻吩类占燃料油总硫的70-80％。
发明内容
为了解决上述问题，提供了一种用于燃料油脱硫的添加剂，该添加剂脱硫效果好，并且提高了燃烧效率，还能起到降粘和降凝的作用，解决了现有添加剂功能单一，脱硫效果差的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于燃料油脱硫的添加剂，按重量份数计，制备所述添加剂所需的原料包括以下组分：表面活性剂30-60份、促燃剂10-30份、稳定剂5-20份、脱附剂20-50份和纳米微粒3-10份；所述脱附剂由溶剂和酰胺类化合物组成。
可选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苯基溴化磷、十二烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种或多种。
可选地，所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苯基溴化磷。
可选地，所述溶剂为六甲基磷酰胺，所述酰胺类化合物为N-甲基二乙酰胺，所述六甲基磷酰胺与所述N-甲基二乙酰胺的质量比为2:(0.5-1)。
可选地，所述促燃剂由硝酸异辛酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯组成，所述硝酸异辛酯与所述2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的质量比为3:(0.5-2)。
可选地，所述稳定剂为十五烷磺酸钠盐。
可选地，所述纳米微粒为纳米氧化银，其粒径为20-80nm。
根据本申请的又一个方面，提供了一种上述用于燃料油脱硫的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂、促燃剂、稳定剂和50％质量分数的脱附剂混合加入到反应釜中，在40-80℃下匀速搅拌20-60分钟，降至室温；
2)再将剩下的50％质量分数的脱附剂和纳米微粒加入到反应釜中，升温至50-80℃，匀速搅拌30-60分钟，即得。
可选地，步骤1)中温度为50℃，步骤2)中温度为65℃。
可选地，步骤1)中搅拌速率为200-400r/min，步骤2)中搅拌速率为500-700r/min。
本申请中，“室温”，是指25℃。
本申请的有益效果包括但不限于：
1.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂，通过加入稳定剂十五烷磺酸钠盐，一方面可以提高燃料油储存时的稳定性，起到一定的阻凝效果，另一方面可以使整个添加剂体系保持均一稳定。
2.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂，通过采用阳离子表面活性剂，降低了燃料油的表面张力，起到了的降粘作用和一定的降凝效果。
3.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂，通过采用六甲基磷酰胺和N-甲基二乙酰胺组合形成脱附剂，能够明显脱除苯并噻吩(BT)类硫化物，起到了良好的脱硫效果。
4.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂，通过采用硝酸异辛酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯组成促燃剂，可以提升重油中的大分子量的组分的燃烧比例，缩短重油的滞燃期，提高燃烧效率。
5.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂，通过加入纳米氧化银，提升了添加剂体系的分散性，能够产生多个反应活性中心，燃烧时产生“微爆”，提高雾化效果，起到了良好的燃烧氧化催化作用。
6.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂，脱硫效果好，并且提高了燃烧效率，同时还能起到降粘和降凝的作用，解决了现有添加剂功能单一，脱硫效果差的问题。
7.根据本申请的用于燃料油脱硫的添加剂的制备方法，该方法工艺步骤简单，易于配制，便于实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。
实施例1添加剂1#的制备
1)将300g十二烷基二甲基苯基溴化磷、100g促燃剂(硝酸异辛酯与2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的质量比为3:0.5)，50g十五烷磺酸钠盐和100g脱附剂(六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为2:0.5)混合加入到反应釜中，在50℃下匀速搅拌20分钟，搅拌速率为200r/min，降至室温；
2)再将100g脱附剂(六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为2:0.5)和30g纳米氧化银(粒径为20nm)加入到反应釜中，升温至65℃，匀速搅拌30分钟，搅拌速率为500r/min，即得添加剂1#。
实施例2添加剂2#的制备
1)将450g十二烷基二甲基苯基溴化磷、200g促燃剂(硝酸异辛酯与2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的质量比为3:1)，100g十五烷磺酸钠盐和150g脱附剂(六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为2:0.8)混合加入到反应釜中，在50℃下匀速搅拌40分钟，搅拌速率为300r/min，降至室温；
2)再将150g脱附剂(六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为2:0.8)和50g纳米氧化银(粒径为40nm)加入到反应釜中，升温至65℃，匀速搅拌45分钟，搅拌速率为600r/min，即得添加剂2#。
实施例3添加剂3#的制备
1)将600g十二烷基二甲基苯基溴化磷、300g促燃剂(硝酸异辛酯与2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的质量比为3:2)，200g十五烷磺酸钠盐和250g脱附剂(六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为2:1)混合加入到反应釜中，在50℃下匀速搅拌60分钟，搅拌速率为400r/min，降至室温；
2)再将250g脱附剂(六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为2:0.5)和100g纳米氧化银(粒径为80nm)加入到反应釜中，升温至65℃，匀速搅拌60分钟，搅拌速率为700r/min，即得添加剂3#。
对比例1对比添加剂D1#的制备
对比添加剂D1#制备中使用的300g脱附剂为氧化铝、氧化锌和活性炭的混合物，其中，氧化铝、氧化锌和活性炭的质量比为3:2:0.8，其他步骤和原料用量等反应条件均与实施例2中制备添加剂2#相同。
对比例2对比添加剂D2#的制备
对比添加剂D2#制备中脱附剂中的六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为4:1，其他步骤和原料用量等反应条件均与实施例2中制备添加剂2#相同。
对比例3对比添加剂D3#的制备
对比添加剂D3#制备中促燃剂为硝酸异辛酯，其他步骤和原料用量等反应条件均与实施例2中制备添加剂2#相同。
对比例4对比添加剂D4#的制备
对比添加剂D4#制备中未添加纳米氧化银，其他步骤和原料用量等反应条件均与实施例2中制备添加剂2#相同。
对比例5对比添加剂D5#的制备
对比添加剂D5#制备中采用的表面活性剂为全氟烷基酰季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂[C7H15CONH(CH2)3N+(CH3)3I-]，其他步骤和原料用量等反应条件均与实施例2中制备添加剂2#相同。
实施例4性能测试
1.脱硫效果测试
测试方法：采用GB/T 380的标准进行检测，选用180#重油，含硫量为2.5％，各种添加剂的添加量为均重油质量的1％，配制成8种重油，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003141321650000061
结果表明，本申请实施例制备的添加剂1#-3#的脱硫效果显著，可将重油中的硫含量降低到了1％以下；对比添加剂D1#中使用的为氧化铝、氧化锌和活性炭组成的脱附剂，对比添加剂D2#中的六甲基磷酰胺与N-甲基二乙酰胺的质量比为4:1，超出了本申请所限定的范围，最终对比添加剂D1#将重油含硫量降至2.1％，对比添加剂D2#将重油含硫量降至1.9％，明显不如添加剂1#-3#的脱硫效果；对比添加剂D3#-D5#的脱硫效果与添加剂1#-3#相当。
2.粘度及凝点测试
检测方法：按GB/T 11137的标准进行检测运动粘度；按照GB/T 510的方法测试凝点；
选用180#重油，50℃运动粘度为180mm2/s，凝点为24℃，各种添加剂的添加量为均重油质量的1％，配制成8种重油，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003141321650000071
结果表明，本申请实施例制备的添加剂1#-3#的降凝和降粘效果显著，对比添加剂D4#中没有使用纳米微粒，最终分散性较差，降凝和降粘效果不明显；对比添加剂D5#中使用的为全氟烷基酰季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂[C7H15CONH(CH2)3N+(CH3)3I-]，最终降粘和降凝效果较差；对比添加剂D1#-D3#的降凝和降粘效果与添加剂1#-3#相当。
3.燃烧效率测试
测试方法：按照GB/T 384进行测试，选用180#重油，各种添加剂的添加量为均重油质量的1％，配制成8种重油，采用氧弹热值对比法，分别取10g 8种重油和10g普通重油，氧弹体积为2.5L，氧气压力为1MPa，结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003141321650000081
结果表明，本申请实施例制备的添加剂1#-3#的提高燃烧效率的效果显著，对比添加剂D3#中使用单组分硝酸异辛酯，燃烧效率较低；对比添加剂D4#中未使用纳米微粒，分散性差，最终燃烧效率也较低；对比添加剂D1#-D2#和D5#的提升燃烧效率的效果与添加剂1#-3#相当。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，按重量份数计，制备所述添加剂所需的原料包括以下组分：表面活性剂30-60份、促燃剂10-30份、稳定剂5-20份、脱附剂20-50份和纳米微粒3-10份；
所述脱附剂由溶剂和酰胺类化合物组成。
2.根据权利要求1所述的用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苯基溴化磷、十二烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种或多种。
3.根据权利要求2所述的用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苯基溴化磷。
4.根据权利要求1所述的用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，所述溶剂为六甲基磷酰胺，所述酰胺类化合物为N-甲基二乙酰胺，所述六甲基磷酰胺与所述N-甲基二乙酰胺的质量比为2:(0.5-1)。
5.根据权利要求4所述的用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，所述促燃剂由硝酸异辛酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯组成，所述硝酸异辛酯与所述2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的质量比为3:(0.5-2)。
6.根据权利要求5所述的用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，所述稳定剂为十五烷磺酸钠盐。
7.根据权利要求6所述的用于燃料油脱硫的添加剂，其特征在于，所述纳米微粒为纳米氧化银，其粒径为20-80nm。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的用于燃料油脱硫的添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将表面活性剂、促燃剂、稳定剂和50％质量分数的脱附剂混合加入到反应釜中，在40-80℃下匀速搅拌20-60分钟，降至室温；
2)再将剩下的50％质量分数的脱附剂和纳米微粒加入到反应釜中，升温至50-80℃，匀速搅拌30-60分钟，即得。
9.根据权利要求8所述的用于燃料油脱硫的添加剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中温度为50℃，步骤2)中温度为65℃。
10.根据权利要求9所述的用于燃料油脱硫的添加剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中搅拌速率为200-400r/min，步骤2)中搅拌速率为500-700r/min。
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