CN1923982A

CN1923982A - 一种以石油焦粉为主的液体燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN1923982A
Application number: CN 200610047914
Authority: CN
Inventors: 张飘石; 李金权
Original assignee: Liaohe Petroleum Exploration Bureau
Current assignee: Liaohe Petroleum Exploration Bureau
Priority date: 2006-09-24
Filing date: 2006-09-24
Publication date: 2007-03-07

Abstract

本发明涉及一种工业锅炉用的燃料及其制备方法，尤其是一种以石油焦粉为主的液体燃料及其制备方法。现技术中工业锅炉普遍使用重油燃料由于锅炉能源短缺，成本高，为此目的，本发明采用石油焦粉、柴油、油浆、分散剂合成的三元混合组成的液化燃料，使用时油浆、石油焦粉能充分燃烧，不但提高了石油焦粉利用率，又可替代油田热注锅炉使用的重油，本发明具有污染低，效率高，流动性强及直接雾化特点，使用时非常方便，勿须对现有燃油锅炉进行改造。

Description

一种以石油焦粉为主的液体燃料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种工业锅炉用的燃料及其制备方法，尤其是一种以石油焦粉为主的液体燃料及其制备方法。

背景技术：

随着我们国民经济的发展，石油短缺问题日益突出，目前在油田大多数的热注锅炉仍然以重油、乳化油作为主要的燃料，这些燃料具有很高的附加值，如果进一步提炼可以合成多种有实用价值的产品。把这些物质作为燃料无疑造成巨大的浪费，而且严重污染环境。水—油混合物和煤—水混合物虽然可通过管道输送以取代燃油作为锅炉燃料，但是水—油混合物的粘度偏高，节省油的数量不大；而煤—水混合物的热值较低；更严重的是这两种代油燃料中煤粉的颗粒大、灰分高、使得他们无法直接用于热注锅炉。目前，一种已申请的专利以煤粉柴油油浆为原料的工业锅炉液体燃料产品与另外一种以石油焦粉(石油焦是炼厂焦化车间的产品，热值比优质煤的热值高一倍)为主料，添加油浆(内含催化剂颗粒不易处理，主要用做燃料)和很少量的柴油，及少量添加剂复配而成的液体燃料油焦浆。不但降低了单位热量的原材料成本，而且常温下具有很好的流动性，运输过程中也无须拌热。特别是做为油田热注锅炉燃料，具有很高的经济价值和社会价值。

发明内容：

本发明的目的便是为了克服上述缺点，而提供的一种以石油焦粉为主的液体燃料及其制备方法，做为一种油浆—石油焦—柴油三元混合流体燃料，使油浆及石油焦粉能充分燃烧，可提高石油焦粉的利用率。在热注锅炉中广泛使用的燃料油。具有污染低、效率高、流动性强，易于装卸储存及直接雾化燃烧特点。

本发明的技术方案如下：

为实现本发明提出的任务，本发明所述的组分配比(质量)为石油焦粉：40-65％，最佳质量55％，柴油5-15％，最佳质量5％，油浆20-50％，最佳质量38％，分散剂2％。

以石油焦粉为主的液体燃料配制方法是将油浆分散剂及柴油在常温压力下混合，并调匀，然后，分批次加入粒度范围在76-800目的石油焦粉，充分搅拌至粘度800-1200mps.s涡流状态下即成产品。

所述的分散剂为两种化合物复合而成，即由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复合物，两种化合物体积分数分别为65-90％和10-35％或80-97％和3-20％。

所述的柴油原料为国标准柴油油浆采用炼油厂经催化后的副低值燃料产品，石油焦粉采用炼厂焦化车间的石油焦经研磨至一定粒度即76-800目的焦粉。

本发明与现有技术相比，具有显著特点：

本发明的燃料是一种以低浓度状态存在于体系中的吸附界面上，并能降低其界面张力，最终将体系形成一种均相物质，由于本发明化学中的组分上存在较大差异石油焦粉与油浆柴油间的相溶性不是很好，因此在制备时，添加了助溶剂，即分散剂来改善他们间的溶性，由于本发明采用的助溶剂包含亲水基和亲油基的两种分子，可在配制时的物质之间起到纽带作用，使产品具有良好的相溶性，使用中可长时期不分层。

另外，本发明中原料油焦浆与市场销售的煤焦油相当，但在热值上比煤焦油高，且成本低，使用的油浆均为无法加工的油品。

综上所述，本发明采用石油焦、柴油、油浆、分散剂配制的液体燃料，较用煤粉与油浆柴油添加剂配制的液体燃料，更具有使用优越性，油浆及石油焦粉能充分燃烧，热值更高，不但提高了石油焦粉的利用率，还降低了单位热量原材料成本，具有较好流动性能，运输过程中无需拌热，可替代油田注汽锅炉使用的燃料油。

具体实施方式：

本发明由以下实施例给出：

实施例1：

本发明所选用的组分配比(质量)为石油焦粉：40-65％，最佳质量55％，柴油5-15％，最佳质量5％，油浆20-50％，最佳质量38％，分散剂2％。按上述各组分配制成本发明产品的方法是：

配制时，将油浆、分散剂及柴油在常温压力下混合调匀，然后，分批次加入粒度范围在76-800目的石油焦粉，充分搅拌至粘度800-1200mps.s在涡流状态下即成产品。

分散剂为两种化合物复合而成，即由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复合物，两种化合物体积分数分别为65-90％和10-35％或80-97％和3-20％。

所述的柴油原料为国标准柴油油浆采用炼油厂经催化后的付化值燃料产品，石油焦粉采用炼厂焦化车间的石油焦经研磨至一定粒度即76-800目的焦粉。

实施例2：

1、分散剂种类的筛选

分散剂的主要作用是改变石油焦粉表面的亲油性，增强静电斥力，促进石油焦粉均匀的分散在油浆和柴油的复合体系中，防止石油焦粉聚结，提高油焦浆的流动性。通过对石油焦粉和油浆的特性选用以下阴离子和非离子分散剂(阳离子表面活性剂很少用作分散剂)做为主要的研究对象。将石油焦粉(300目)55％，油浆35％，柴油8％，分散剂2％在室温下充分混合至浆状，测试体系的表观粘度和稳定性具体结果如下表：

序号	分散剂种类		分散剂加入量		稳定性	表观粘度(mPa.s)
	分散剂种类		分散剂加入量				非离子表面活性剂	阴离子表面活性剂	非离子表面活性剂	阴离子表面活性剂
	1	聚氧乙烯系列		0.5％			非离子表面活性剂	阴离子表面活性剂	非离子表面活性剂	阴离子表面活性剂		不分层	1560
2	1	聚氧乙烯系列		0.5％	聚氧乙烷系列		0.5％		不分层	1500		不分层	1560
2	3		聚萘磺酸盐系列		聚氧乙烷系列		0.5％		不分层	1500	1.5％	分层	1160
4	3		聚萘磺酸盐系列			木质素磺酸盐		1.5％	不分层	1740	1.5％	分层	1160
4	5		腐植酸盐系列			木质素磺酸盐		1.5％	不分层	1740	1.5％	分层	1540
6	5		腐植酸盐系列			聚烯烃系列		1.5％	分层	1320	1.5％	分层	1540
6	7		NDF			聚烯烃系列		1.5％	分层	1320	1.5％	不分层	1260
8	7		NDF			PSS和PSA共聚物		1.5％	不分层	1200	1.5％	不分层	1260
8	9		羧酸及磷酸盐系列			PSS和PSA共聚物		1.5％	不分层	1200	1.5％	分层	1600
10	9		羧酸及磷酸盐系列		聚氧乙烷系列	聚萘磺酸盐系列	0.5％	1.5％	不分层	1010	1.5％	分层	1600
10	11	聚氧乙烷系列	NDF	0.5％	聚氧乙烷系列	聚萘磺酸盐系列	0.5％	1.5％	不分层	1010	1.5％	不分层	1050
12	11	聚氧乙烷系列	NDF	0.5％	聚氧乙烷系列	PSS和PSA共聚物	0.5％	1.5％	不分层	1000	1.5％	不分层	1050

注：表中稳定性为该产品体系在室温下静至48小时看是否分层

通过结果可以看出非离子表面活性剂在具有分散性能的同时还具有很好的稳定性能，阴离子表面活性剂具有很好的分散性，考虑整个体系的稳定性、流动性和成本，选定聚氧乙烷系列、聚萘磺酸盐系列、NDF和PSS和PSA共聚物作为主、辅分散剂。

2、剂质量份数的确定

将石油焦粉(300目)55％，油浆35％，柴油8％在室温下充分混合在加入不同质量份数的分散剂PSS和PSA共聚物，测试体系的表观粘度具体结果如下表：

序号	分散剂质量分数(％)	表观粘度(mPa.s)
序号	分散剂质量分数(％)	表观粘度(mPa.s)	1	0.1	3000
2	0.5	1850	1	0.1	3000
2	0.5	1850	3	1.0	1400
4	1.5	1200	3	1.0	1400
4	1.5	1200	5	2.0	1150
6	2.5	1100	5	2.0	1150
6	2.5	1100	7	3.0	1080
8	3.5	1060	7	3.0	1080

实验结果表明，随着分散剂量的增大，同样比例油焦浆的粘度不断缩小，当分散剂量大于3％时，粘度的变化趋于不变。故分散剂的质量分数定为0.5～2.0。

3、油焦粉质量份数的确定

将油浆35％，柴油8％和2％的分散剂PSS和PSA共聚物充分混合，加入不同质量份数石油焦粉(300目)，测量体系的粘度和稳定性实验结果见下表：

序号	石油焦粉质量分数(％)	表观粘度(mPa.s)
序号	石油焦粉质量分数(％)	表观粘度(mPa.s)	1	40	500
2	45	600	1	40	500
2	45	600	3	50	800
4	55	1200	3	50	800
4	55	1200	5	60	1800
6	65	8000	5	60	1800
6	65	8000	7	70	20000
8	75	无发测量	7	70	20000

实验结果表明当石油焦粉的质量份数大于60％时产品的粘度显著增大，当质量份数大于70％时体系不再具有流动性，考虑到现场的实际应用和成本，石油焦粉的质量份数在50～55是最佳选择。

4、石油焦粉粒度的确定

石油焦粉的粒度直接影响着油煤浆体系的粘度和稳定性，石油焦粉的粒度越细，分散效果越好，但粒度过细又增加了体系的自由能，使石油焦粉在体系内不能有效堆积，增大了体系的粘度。石油焦粉的粒度太大又直接影响体系的分散性，最终导致体系很不稳定。为了解决这一矛盾采用不同粒度的石油焦粉，这样即可降低体系的粘度又可以提高体系的稳定性。实验结果表明，粒度范围在(800目～76目)之间，但低于150目石油焦粉在体系内的质量份数应小于10％。

5、柴油质量份数的确定

油浆是由饱和烃、芳烃、胶质、沥青质和催化剂颗粒组成，本身具有一定的粘度，石油焦粉又属于多孔物质，很不容易分散。为了更好的保证体系具有很好的流动性和稳定性，加入一定质量分数的柴油做助分散剂。在保证产品质量的同时，兼顾产品的成本，针对柴油的质量份数实验，结果表明的质量份数在6～8之间可以很好的使石油焦粉具有较低的粘度和稳定性。

实施例3：实验室油焦浆的制备方法

将油浆、分散剂及柴油在常温常压下按所给定的比例进行调和，在封闭条件下调和均匀后，分批次加入研磨到一定粒度的石油焦粉，充分搅拌至涡流闭和后即可。

实施例4：

石油焦粉、重油、水煤浆和煤焦油这四种常用的性能和单位发热量具体结果见下表

项目	单位	石油焦粉	重油	水煤浆	煤焦油
项目	单位	石油焦粉	重油	水煤浆	煤焦油	单位发热量	kJ/kg	23259～25574	24934～26771	18631～21665	20259～22353
表观粘度	mPa.s	1000	2430	800～1200	1500	单位发热量	kJ/kg	23259～25574	24934～26771	18631～21665	20259～22353
表观粘度	mPa.s	1000	2430	800～1200	1500	密度	kgm³	1.14	0.9628	1.25	1.08
灰分	Wt％	3～5	0～2	6～8	8～10	密度	kgm³	1.14	0.9628	1.25	1.08
灰分	Wt％	3～5	0～2	6～8	8～10	燃烧硫分	Wt％/煤	0.16	0.1	0.3	0.2

表中看出本发明的石油焦粉液体燃料燃料指标与重油以及煤焦油近似，热量值高于水煤浆。

Claims

1、一种以石油焦粉为主的液体燃料，其特征在于：该燃料组分配比(质量)为石油焦粉：40-65％，最佳质量55％，柴油5-15％，最佳质量5％，油浆20-50％，最佳质量38％，分散剂2％。

2、一种制备权利要求1产品方法，其特征在于：配制时，将油浆、分散剂及柴油在常温压力下混合调匀，然后，分批次加入粒度范围在76-800目的石油焦粉，充分搅拌至粘度800-1200mps.s涡流状态下即成产品。

3、根据权利要求1所述的一种以石油焦粉为主的液体燃料，其特征在于：分散剂为两种化合物复合而成，即由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复合物，两种化合物体积分数分别为65-90％和10-35％或80-97％和3-20％。

4、根据权利要求1、2所述的一种以石油焦粉为主的液体燃料及其制备方法，其特征在于：所述的柴油原料为国标准柴油，油浆采用炼油厂经催化后的低值燃料产品，石油焦粉采用炼厂焦化车间的石油焦经研磨至粒度76-800目的焦粉。