CN1171974C - 一种含有阳离子乳化剂的燃料油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有阳离子乳化剂的燃料油组合物，属于燃料油乳化领域。本发明技术解决了现有技术中乳化燃油高温稳定性不好的问题，本发明采用N-烃基丙撑二胺为乳化剂并适当添加低分子量有机酸，可以制备出稳定性良好的W/O型乳化燃料油。本发明乳化燃料油由65～95%的燃料油，5～35%的水，以及占上述组成0.1～1.5%的乳化剂组成。本发明之乳化剂乳化燃料油具有良好的常温、95℃高温储存稳定性，可以用于各种类型燃料油的乳化。

Description

一种含有阳离子乳化剂的燃料油组合物

                        1、技术领域

本发明涉及一种含有阳离子乳化剂的乳化燃料油，特别是涉及一种具有良好的常温、高温储存稳定性的W/O型乳化燃料油，本发明属于燃油乳化技术领域。

                        2、背景技术

燃料油掺水乳化后燃烧具有节约燃料、降低烟气种污染物排放量和延长燃烧设备使用寿命等优点。目前，全国每年用于各种工业炉、窑的燃料油达几千万吨，所以，推广使用乳化燃料油对节省能源、改善环境质量均具有积极意义。

现有技术中对乳化燃料的研究主要集中在乳化剂和添加剂两方面，使用的乳化剂多为醚、酯类非离子表面活性剂，也有一些使用阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复合物作为乳化燃料油乳化剂的。普遍存在的问题是乳化燃料油所用的表面活性剂和添加剂组成过于复杂，使用的表面活性剂品种太多，在实施时非常不便。如CN1139696A使用了5种非离子表面活性剂，CN1141333A使用了2种阴离子表面活性剂与3种非离子表面活性剂。

高温储存稳定性是乳化燃料的重要指标。因为乳化燃料油在燃烧前需要保温储运，以便于输送、装卸和使用。分水的乳化燃料油会发生输送、装卸尤其是燃烧障碍。现有技术文献中都没有涉及到乳化燃料油的高温储存稳定性，只是笼统地谈及乳化燃料油在常温下储存2～3个月不分水。现有技术中也缺乏测试乳化燃料油在高温下储存稳定性的科学试验方法。

非离子表面活性剂在水溶液中随着温度的升高，与水形成的氢键逐渐断裂，水合性下降，导致其溶解度逐渐降低。达到浊点后，继续升高温度，非离子表面活性剂会逐渐水中从分离出来，使燃料油破乳。另一方面，在高温时，水滴的布朗运动加快而非离子表面活性剂胶束之间的静电斥力较小，水滴容易聚集沉降，破坏乳化燃料油的高温储存稳定性。因此，非离子表面活性剂或以其为主的乳化燃料油高温稳定性不好。

N-烃基丙撑二胺作为一种性能优良的阳离子表面活性剂，已用于许多领域，如广泛用于乳化沥青中，形成O/W型乳化沥青。通常，N-烃基丙撑二胺易形成O/W型乳状液，而燃油乳化一般要求形成W/O型乳状液，因此，该表面活性剂目前尚未应用到燃油乳化领域。

                    3、发明内容

现有技术中用于乳化燃油的乳化剂一般具有成份复杂、高温稳定性不好等问题。本发明的目的在于解决上述问题，提供一种具有高温储存稳定性的乳化燃油。

本发明乳化燃料油的组成为：

(1)重量比为65∶35～95∶5燃料油与水；

(2)占燃料油与水0.1～1.2％最好0.2～0.7％的乳化剂；

(3)占燃料油与水0～1.2％最好0.03～0.5％的添加剂；

其中乳化剂的有效成份为N-烃基丙撑二胺，并用C1-C4的有机酸调节N-烃基丙撑二胺水溶液的pH值为4～10。

本发明燃料油乳化剂使用阳离子表面活性剂N-烃基丙撑二胺，通过低分子量的有机酸调整该乳化剂水溶液的pH值，增加油水界面的电荷量，提高界面膜强度，使之形成W/O型乳液，并提高乳化燃料油的储存稳定性。使用本发明乳化剂的乳化燃料油具有良好的常温及高温储存稳定性，另外由于本发明的乳化剂使用了阳离子表面活性剂，使之遇无机盐不会沉淀或失效，因此对乳化燃料油所需的水无特别要求，大多数水源都可满足使用要求，降低乳化燃料油的成本。本发明乳化剂组成简单，原料成本低，制备容易，为降低乳化燃料油成本打下了基础。

                4、具体实施方式

用于本发明的N-烃基丙撑二胺表面活性剂，其亲油基为植物油或动物油的烃基或上述烃基的氢化物，亲水基为丙撑二胺，具体为N-氢化牛脂-1，3-丙二胺、N-牛脂-1，3-丙二胺、N-椰子油-1，3-丙二胺、N-氢化椰子油-1，3-丙二胺、N-大豆油-1，3-丙二胺、N-氢化大豆油-1，3-丙二胺，优选N-氢化牛脂-1，3-丙二胺、N-氢化椰子油-1，3-丙二胺、N-氢化大豆油-1，3-丙二胺，也可以是其中几种的混合物。

使用低分子量有机酸可以进一步提高本发明之乳化剂的乳化能力、提高乳化燃料油的储存稳定性尤其是高温储存稳定性。上面所述的低分子量有机酸为甲酸、乙酸(醋酸)、草酸、丙烯酸和丁酸，或其中二种或几种的混合物，优选乙酸(醋酸)和丁酸。低分子量有机酸的用量与其分子量、浓度和本发明之乳化剂的用量有关。利用乳化剂水溶液的pH值来控制低分子量有机酸的用量，一般pH值控制在4～10，优选5～8。

本发明的燃料油可以是原油、重油、渣油及其它各种牌号的燃料油，水可以选择自来水、工业用水，也可以直接使用江、河、湖、海水和地下水等。

本发明乳化燃油的制备方法为：先将本发明乳化剂加入到所需的水中，加热到40～95℃，边加热边搅拌边加酸，使三者混合均匀，然后将上述混合物加入到40～95℃燃料油中进行乳化便可制备出本发明之乳化燃料油。

本发明低分子量有机酸调节乳化剂水溶液pH值的方法为：将乳化剂和水按比例加入耐酸容器中，在搅拌条件下，逐步加入酸，使用pH试纸或pH计控制乳化剂水溶液的pH值。

本发明之乳化设备可以是通常的乳化设备，如搅拌器、超声波乳化器、静态混合器、乳化管等。

下面结合实施例进一步说明本发明方案及效果。

实施例1

用玻璃烧杯分别取300g自来水、700g渤海重质原油，把它们分别加热到70℃并保温。将3g阳离子表面活性剂N-氢化牛脂-1，3-丙二胺加入到水中，混合均匀，用乙酸(醋酸)调整乳化剂水溶液的PH值至6。然后，边搅拌边把乳化剂水溶液加入到燃料油中便得到了乳化燃料油。分别取100ml乳化燃料油装入两个稳定管中，进行常温、高温储存稳定性试验。

实施例2～4

按照实施例1的工艺，乳化剂为N-牛脂-1，3-丙二胺、N-氢化椰子油-1、3-丙二胺、N-氢化大豆油-1，3-丙二胺，其用量分别为0.2g、1g、9g；分别用甲酸、草酸和丁酸调节乳化剂水溶液PH值为7、8、9；燃料油为60^#、100^#燃料油、大庆常渣。实施例3中再加入0.5gC₁₂～C₁₅高级混合脂肪醇。实施例4中再加入0.5g石油酸。

比较例1

按照实施例1的工艺，水溶液中只含0.2gN-氢化牛脂-1，3-丙二胺。

表1乳化油稳定性实验结果

实施例	常温储存稳定性时间，天     分水量，ml		95℃储存稳定性时间，天       分水量，ml
					1	150	0	5	0
2	150	0	5	0
					3	150	0	5	0
4	150	0	5	0
					比较例1	150	0	4	0.2

本发明乳化燃料油常温及高温储存稳定性的测试方法为：

将100ml乳化燃料油装入玻璃稳定管中。此稳定管下部缩径，缩径处最小分度值为0.1ml。盖上磨口塞后，分别置于常温和95℃鼓风烘箱中，观察储存稳定性。做95℃储存稳定性试验时每隔24h开盖一次，时间约2～5s。

Claims (5)

1、一种含有阳离子乳化剂的燃料油组合物，组成如下：

(1)重量比为65∶35～95∶5的燃料油与水；

(2)占燃料油与水0.1～1.2％的乳化剂；

(3)占燃料油与水0～1.2％的添加剂；

其特征在于所述乳化剂为N-烃基丙撑二胺，并用C1-C4的有机酸调节N-烃基丙撑二胺水溶液的pH值为4～10；所述的N-烃基丙撑二胺的烃基为植物油或动物油的烃基或上述烃基的氢化物；所述的添加剂为C₁₂～C₁₅脂肪醇或石油酸。

2、按照权利要求1所述的含有阳离子乳化剂的燃料油组合物，其特征在于所述的乳化剂含量为燃料油与水总重量的0.2～0.7％，所述添加剂的用量为燃料油与水总重量的0.03～0.5％。

3、按照权利要求1所述的含有阳离子乳化剂的燃料油组合物，其特征在于所述的N-烃基丙撑二胺为N-氢化牛脂-1，3-丙二胺、N-牛脂-1，3-丙二胺、N-椰子油-1，3-丙二胺、N-氢化椰子油-1，3-丙二胺、N-大豆油-1，3-丙二胺和N-氢化大豆油-1，3-丙二胺中的一种或几种。

4、按照权利要求1所述的含有阳离子乳化剂的燃料油组合物，其特征在于所述的C1-C4的有机酸为甲酸、乙酸、草酸、丙烯酸或丁酸，或其中二种或几种的混合物。

5、按照权利要求1所述的含有阳离子乳化剂的燃料油组合物，其特征在于所述的用C1-C4的有机酸调节N-烃基丙撑二胺水溶液的pH值为5～8。