TW574365B - Emulsion fuel oil and its forming method - Google Patents

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574365 修正 案號 90Π7ΠΠ7 五、發明說明（1) 發明領域 本案係關於一種乳化合成燃料油，尤指一種油包水 (W/0)型態之乳化合成燃料油。本案亦關於一種製造油包 水（W/0)型態之乳化合成燃料油的方法。 發明背景 燃料油（如重油）經燃燒後所產生熱能可進一步轉換成 機械能或電能，普遍用於例如鍋爐或發動機。由於日前國 際間環，保護意、識抬帛，各國嚴格管制石化原料燃燒所產 生的廢氣，因此，如何減少燃料油燃燒所排放硫氧化物 (SOx)、氮氧化物（Ν0χ)及碳氧化物（c〇x) 與總量，為當前環境保護的一重大課題。 /辰度 ^ 了解決上述的問題，目前發展出一種將燃料油、水 與適*的添加劑混合以形成乳化燃料油的方法，苴可降 燃料油的用量’進而達到稀釋廢棄排放濃度的效果 關 添加劑配方與製造程序的專利可參照例如日本專利特^ 開案 1 -1 85394 號、1 -3 1 3595 號；美國專利5〇24676、’ “ 6030424號、中華民國專利25m3及41()231號； 共和國1051753號等。 爭人民 有下用上述添加劑與方法所製之乳化燃料油仍然具 、二ΪΪ”存的穩定性不足：大多數乳化燃料油在當 完成後立即使用，因不分離，故—般需在製造 汉用U此不利於長距離輸送或大量生產· 第6頁 574365 修正 案號 90117007 五、發明說明（2) 2·實務上發現這些乳化燃料油 值會隨所添加水量而下降（例如所苏”’旦、，且燃燒的熱 熱值降為同體積燃料油之70%)，再者"，7卷里為20重量％時， 重針時，則無法點火，因而限制其產業田利所用添度加水量為30 發明概述 等體i:明之目的係提供一種乳化合成燃料油， 寺體積的燃料油相當之熱值。 八八有與 本發明之另一目的係提出—種 燃”排放之廢氣的濃度與數量；。C經 有長的係提出一種乳化合成-且 另负0f間儲存油水不分離的特性。 ，、具 方法本發明之更一目的係提出一種製造乳化合成燃料油的 油、供特定比例之燃料 敖：‘ m提供能量，使燃料油經過適當的剪切所j …序麦其烷烴的長碳鍵或芳香烴的丘軛價鍅辦们/、加 短的碳鍵，此短碳鍵㈣料油與較 之添加劑形成一乳化物。面活性劑 狀物質的「微Πί 而將包圍著它的油擴散為霧 ^ φ , 暴」現象，以使燃料油充分燃燒，降供% 曰，於其燃燒時短碳鍵氫化合物增多，具有與：： 第7頁 574365

/由相s的淨熱值。同時此新型碳氫化合物在4 5 t以下的溪 度儲存一年以上仍具有油水不分離的效果。 發明詳述 以下就添加劑組成及乳化合成燃料油之製造程序詳述 添加劑組成 本發明所使用之添加劑主要包含下列成分： (1)非離子型表面活性劑：其為HLB (Hydrophi 1 ic-ipophi 1 lc Balance，親水親油平衡值）範圍介於2· 5至8 之間之油包水（W/0型）非離子型表面活性劑，係為一或多 種非1子型表面活性乳化劑之摻合物，由具四至十八個碳 ，之月日肪聚氧化乙烯或高級醇聚氧化乙烯化合物，如聚 一化^ 婦脂肪醇驗（p〇ly〇xyethylene aliphatic alc〇h〇i 或氟氧化乙烯月桂醇謎（Polyoxyethylene lauryl et er 、SPAN20〜80及TWEEN20〜80系列乳化劑所調製而 (2)穩疋劑：其包含一種酚類化合物，例如甲酚、二 丁酚、辛酚、第二辛基酚、癸酚等，及一種多元醇 略^ π i例如乙二醇、丙二醇、丙三醇、異戊四醇等。該 物與多元醇化合物可進行縮合反應，纟乳化合成 2 ^/ 、水—油相介面間，形成一穩定的界面膜。此外， 〃之穩疋劑亦包含一或多種有機過氧化物、一或多種有

574365 號 _nnr)7— 五、發明說明（4) 機溶劑及稀釋油料，其有增進乳化合 性。其中該有機過氧化物係選自包、科油燃燒之特 氧化二第三丁基、2_乙基過氧己酸；；=苯：酿、過 乙酸第三丁酯及其混合物；該有機 ‘ f:二甲基 二丁醚、鄰苯二甲酸二丁醋、乙酸丁 :;係=含二甘醇 其混合物；而該稀釋油料則可為柴；；J $鲷及 及/或溶解有機過氧化物之油料。 油或I知可稀釋 機：爸ϊί3向錳酸鉀、高錳酸鈉及重鉻酸鉀等之I 機過氧化物’係、用以促進燃料油之無 促進界面膜之形Α。 K間的礼化作用以及 (3)抗氧化劑：為使所製成的添加劑可有較 而需加入抗氧化劑以避免產生氧化現象而變質置放一 般抗氧化劑（或防腐劑）即可達到要求，2 、一 基對甲驗、2,6二第三丁醇、2, 6二第 ，-第二丁 對甲酚。 甲細基 上述非離子型表面活性劑、穩定劑及抗氧化劑之用量 分別佔添加劑中所有成分總和之2〇〜7〇%、15〜6 0· 2〜15%重量比。 IL1匕合成i料油之劁诰_座 (a)低速混合反應—將加熱至7 〇七〜9 5 〇c之燃料油 5^~80 0重量份、水2〇〇〜45〇重量份（燃料油+水共1 00 0重量 =)與2〜20重量份之上述添加劑加入具有攪拌裝置之反應 器中。以300〜1〇〇〇RPM(以直徑約3〇〜3〇〇公分之攪拌裝置而

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吕、’其剪切速度約在2〜50公尺/秒）攪拌5〜12分鐘，在此時 間過程中，反應器之溫度應保持在7(rc〜g5t：。本步驟的 功用在於利用攪拌裝置的機械力，加速油相與水相之分 散，並透過表面活性劑的作用，使油相粒子與水相粒子充 分混合’並進行初步的反應。 (b)快速混合切削反應—將攪拌裝置的轉速增加至 1 000 5000RPM，進行12〜30分鐘的快速攪拌與切削（以直徑 =30〜300公分之攪拌裝置而言，其剪切速度約在1〇~5〇〇 么尺/秒）。在此過程中，反應器可在不保溫的狀況下，降 =溫=20。。。本步驟的功用在於利用攪拌裝置所提供的 ::二與煎斷力撞擊、切削粒子，俾進一步分散油相與水 m:此快速攪拌與切削所形成的物理環境有助於 ϊ ϊv添加劑中的高能基的功用，將燃料油的長 ^:，成較短的碳鍵結，並與水進行鍵結，生成新 步驟所使用的攪拌裝置構造對所生成的乳化合 成总、枓油疋否可發揮其燃燒效能，相當重要。為達到更佳 所製之乳化合成燃料油之良率，採授拌機的 切削功能的授拌裝置較佳。此快速授拌 权序所生成顆粒直徑需在〇.3~1〇微米左右，且中小於i f未$粒子需佔50〜90%，以使乳化合成燃料油有較佳之效 果。重油的烷烴具有較長的碳鍵，芳 構型’它們遠比飽合煙易於斷鍵。在本步 Γ二=基Γ供熱能，配合適當的溫度：及搜心 產生剪切效果之物理環境，使重油的長碳鍵以及共耗鍵斷

案號90117ΠΠ7_of车卜月4曰_修正 574365 五 發明說明（6) 鍵生成較短鍵的峻氫化合物，隨著短碳鍵氫化合物的增 多，燃燒值相繼升高，燃燒時則釋放的熱能就愈多。 (C )低速 合切削反應—需進彳于冷卻擾摔以使混合完 成之油、水二相在冷卻過程中不致因溫度仍高而造成不連 績的水相因動能大而互相結合成大分子，破壞乳化的效 果。但攪拌的速度亦不宜過快，因油、水二相在低溫時可 形成穩定界面，攪拌的速度過快，將擾動此二相而造成水 分子相互結合成大分子，造成油、水分離的現象。此步驟 適合的攪拌速度約在4〇〜800RPM(以直徑約30〜300公分之授 掉袭置而言，其剪切速度約在〇. 5〜3〇公尺/秒）。此步驟需 ，拌至乳化合成燃料油的溫度在45〇c以下，較佳為2〇〜45 此，程原則上不需要冷卻，但為加速生產的時間，可 至用，卻的方式縮短其時間，但由步驟⑻時的高溫降 j下所需時間至少10〜30分鐘，以免因急速冷卻使 / 、水一相產生不稃、定的只，、土 χλ； pq姑Φ 生油水分離的規：： 成後置放時間長而產 -水相中生成上“此程序中’穩定劑產生作用，在油 燒性，使其面增加乳化合成燃料油的易 低其易燃性。 谷易點火燃燒，i不因含水而降 下，本產品可有一 ΐ以t 1的儲存桶儲放在45°c以 象。但若儲放在一般的儲：：：期田並不會有分離的現 會使本混合重油在儲：桶内，因大氣中水氣的影響， 由在储放一段時間後，底部會生成少許；

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分’但其水分的量會少於一 間。為確保燃燒時乳化合成 用儲油槽中加裝循環設備， 混入乳化合成燃料油時非成 的品質。 t燃料油儲放在相同條件與時 燃料油的品質，可在鍋爐的曰 使因大氣中水氣所生成的水分 為單獨的水相，以確保燃燒時 實施例1 第一圖係為本案較佳且_ ^ 之汽鞀胃^ ^ ^ ”體貫施例製造乳化合成燃料油 :Π裝置是以每批量生產1嘴乳化合成燃料 / ，批生產時間為15〜30分鐘的條件 流程如下： _ 〃二在 八2/冬預熱至40〜60 °C之60 0公斤的重油F0及40 0公斤的水… ^运入加熱槽11及加熱槽12中，並於1〇〜2〇分鐘内將加 ^槽Η及加熱槽12加熱至75〜9〇 t。其中加熱槽u及加熱 乜1 2係利用5〜8大氣壓力的蒸氣透過槽内的加熱管圈加 熱，並備有30〜6 ORPM的低速攪拌設備，以使槽内油、水， 度均勻。 接著將加熱槽11及加熱槽1 2中之重油及水分別以油泵 Ρ1與水泵Ρ2送入具有1噸容量的初步反應器21中，並透過 自動加注設備1 3，將5公斤的添加劑ερΑ加入反應器2 1中， 其中該添加劑係由5 5 %之非離子型表面活性劑（由聚氧化 乙稀月日肪醇驗、SPAN 65 (sorbitan tristearate)及 TWEEN 65(polyoxyethylene sorbitan tristearate)以 5 : 4 : 1之重量比混合而成）、4 〇 %之穩定劑（由辛紛、異

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f四醇、過氧化二苯曱醯、乙酸丁酯、重油及高錳酸鉀混 合而成）及5 %之抗氧化劑（2，6二第三丁醇）混合而 成。初步反應器2 1裝設有攪拌裝置2 1 〇，採用一般葉片即 了 撥拌速度保持在5 0 0〜7 0 0 R P Μ，使油、水及添加劑充分 =合並進行初步反應。在本實施例中，反應器2丨係透過蒸 氣式加熱管圈加熱，使溫度保持在75〜90艺，反應時間為 6〜9分鐘。 ” 完成上述低速混合反應後，以油泵Ρ3循序送入三個反 應器31、32及33(分別配置攪拌裝置31〇、320及330)之一 進行快速混合與切削反應。本步驟攪拌裝置的特點在於所 使用之攪拌葉片週圍有具切削功能的齒輪型葉片，或其他 具高速切削功能的葉片。攪拌時間為14〜24分鐘，速度、 14 0 0〜3000RPM，同時本步驟並不需要保溫，可隨外在溫度 自然降溫。由於本步驟相對於上一步驟所需時間約在3倍 左右，為平衡本步驟與上一步驟之反應時間以提高生產速 率，因此設計三個反應器，由上一步驟完成後的混合油水 依序送入本步驟的反應器31、32及33。 接著，以油泵Ρ4、Ρ5及Ρ6分別將反應器31、32及33中 反應後之油料送入其相對應的反應器41、42及43(分別配 置攪拌裝置410、420及430 )。本步驟的重點在於降溫時混 合攪拌’因而反應器需有冷卻裝置，本案所用的冷卻裝$ 為％繞反應器’内通冷卻水的冷卻管圈，其冷卻能力需在 10〜25分鐘内降溫至30〜45 °C。在本步驟降溫的過程中，反 應器中的液體仍在進行使油水二相穩定的反應，因此反應

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直號 90117007 五、發明說明（9) 器需裝置授#設備以使液體⑤合完纟，並可使冷卻溫度均 勻及冷卻速度加快。本步驟攪拌的速度需控制在 10 0〜4 00RPM，而攪拌葉片為一般型即可。 士：加#所用蒸氣式管圈亦可用t熱方式或其他加熱

......但需在一定時間内達到所需控制之溫度.另A 卻裝置除透過槽内以常溫水通入吸熱管圈外，亦可以^ 式或，他方式達到冷卻效果即可。 乳7 最後以油泵P7、P8及p9將製成的乳化合成燃 儲存槽5内，為維持的品質，儲存槽 選:循，入 置，以保持乳化合成燃料油的分子 要選八用^裝 與水相中。 J J穩疋地分佈於油相 膏施例2至1 0 f 施例1 Γ二重油、水及添加劑之用量外’其餘製造流程 示 實施例2至1 〇之重油、ρ β、天4十， . 水及添加劑之周量如表一

第14頁 574365 修正 _ 案號 90Π7007 五、發明說明（10) 結果 取上述各實例卜1 0所製得之乳化燃料油wParrl 266 Calorimeter微電腦熱卡計測量其熱值，結果如表二所 實例 熱值（cal/g)^ 1 10200 〜 2 10000 —^ 3 10000 〜 4 10200 〜 5 10200 6 —10000 〜 7 10500 ~^ 8 10500 ^ 9 10800 〜 10 10800 由=驗結果得知，卩上各實施例之重油、水及添加劑 m得之乳化合成燃料油之熱值與等體積燃料油相 备，同嚷堯後之污染排放量約為等體積燃料油之4〇至 60%，於鍋爐燃燒所排放之Ν〇χ的濃度為12〇至16〇叩蚁燃料 :之排放為240至380Ppm)、s〇x的濃度為18〇至26〇ppm(燃 ，油之排放為350至470ppm),遠較燃料油燃燒排放之污染 物低。本案之乳化合成燃料油在45艺下儲： 上油水不分離。 牛以 綜上所述， 燃料油相當，排 本案之乳化合成燃料油不僅熱值與同體積 放之污染物更低，且較於習用技藝之乳化 >74365 /1 / 年（。月 Μ η i珑 90117007 五、發明說明（11) ----正 燃料油之具有以下優點 μ (!):㈣藝之乳化燃料油僅可維持餐 離，本案之乳化合成燃料油在45。〇待數天油水不分 油水不分離，故非常適合大量生 1存可維持一年以上 (2)習用技藝之乳化燃料油燃燒的埶值途運运。 量%時，熱值降為同體積辦料油之值斤添加水量為2〇重 %時，則無法點火，而 G，添加水量為30重量 可達到45會旦g/為 案之礼化a成燃料油之水添加量 因此，：°安-熱值依然與同體積之原燃料油相當。 ，本案貫為一新穎、進步 提出申請本發明得由孰羽+ & # I用之發a戋依法 修飾，缺皆不脱：人士任施匠思而為諸般 仏飾”、、白不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 第16頁 8 574365 _案號90117007_以年r月4日 修正_ 圖式簡單說明 圖示簡單說明 第一圖：本案較佳具體實施例製造乳化合成燃料油之流程 圖。 主要元件符號說明： 0 料 油 W 水 A 添 加 劑 11 加 熱 槽 12 加 熱 槽 P1， 、P3 〜P9 ： 油泵 P2 水 泵 13 白 動 加 注設備 21 初 步 反 應器 210 攪 拌 裝 置 31、32及33 :反應器 310、320及330 :攪拌裝置 41、42及43 :反應器 410、420及430 :攪拌裝置 5 :儲存槽

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Claims (1)

1. 574365 '、π——Λ^9〇1Π〇07 产、 η ί年丨ΰ月_4日 j|i^jT *. 一種乳化合成燃料油，其係由下^TiTi:'il|41 550〜800重量份之重油（〇 ); 200〜450重量份之水（W );及 2 Γ: ί ί Ϊ之添加齊11 ( A )，該添加劑係包含-HLB值為 发中型表面活性劍’一穩定劑及-抗氧化劑， 醇聚i = L型表面活性劑係由脂肪酸聚氧化乙烯或高級 ^合物、SPAN2°，™N2°〜80系列乳化 且該非離子裂表面活性劑係估該添加劑中 斤有成々總重量之2〇〜7〇%。 如申請專利範圍第丨項所述之乳化合成燃料油，豆 慧疋劑係佔該添加劑中所有成分總重量之丨5〜6⑽。 § 1 士申明專利範圍第1項所述之乳化合成燃料油，其中今 抗氧化劑係佔該添加劑中所有成分總重量之〇. 2〜1 5%。Λ ^如申請專利範圍第1項所述之乳化合成燃料油，i 抗氧化劑為2，6二第三丁基對曱酚、2，6二第二丁醆= 6二筮一丁分 布一 J私、2， 一罘二丁基—二甲胺基對甲酚。 ^ 種製造乳化合成燃料油之方法，係包含下列步驟： (ea)_提供一由重油、水及添加劑所組成之混合物，其中·該 混合物係包含550〜800重量份之重油、2〇〇〜45〇重量份之以水 及2 20重量份之添加劑，且該添加劑係包含一值為2 $ 之非離子型表面活性劑，一穩定劑及一抗氧化劑，其 ^非離子型表面活性劑係由脂肪酸聚氧化乙烯或高級醇 ▲，化乙烯化合物、SPAN20〜80及TWEEN20〜80系列乳化巧 斤°周製而成’且該非離子型表面活性劑係佔該添加劑中所

   第18頁 574365 __案號90117007_W年/°月4曰_修正_ 六、申請專利範圍 有成分總重量之20〜70%; (b)在7 0 °C至9 5 °c溫度下以2至5 0公尺/秒之剪切速度攪拌 5至1 2分鐘； (c )以1 0至5 0 0公尺/秒之剪切速度快速揽拌與切削該混合 物達1 2至3 0分鐘； (d)持續以剪切速度〇· 5至30公尺/秒攪拌該混合物1〇至3〇 分鐘並冷卻至4 5 °C以下後儲存。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之製造乳化合成燃料油之方 法’其中該穩定劑係佔該添加劑中所有成分總重量之 15〜60% 〇 7 ·如申請專利範圍第5項所述之製造乳化合成燃料油之方 法’其中該抗氧化劑係佔該添加劑中所有成分總重量之〇 2 至 15°/〇。 ’ 8 ·如申凊專利範圍第5項所述之製造乳化合成燃料油之方 法，其中該抗氧化劑為2， 6二第三丁基對甲酚、2，6二第 三丁醇、2， 6二第三丁基—二甲胺基對曱酚。 9·如申請專利範圍第5項所述之製造乳化合成燃料油之方 法’其中在步驟（a)中，該混合物係以4〇〇〜8〇〇rpm授掉 5〜10分鐘’且該混合物之溫度維持在7〇 t至95 。 10·如申請專利範圍第5項所述之製造乳化合成燃料油之方 法’其中在步驟（b)所生成顆粒直徑係在〇· 3〜1〇微米之範 圍内，且小於1· 5微米的粒子佔50〜90%。 ” 摩巳 11 ·如申請專利範圍第5項所述之製造乳化合成燃料油之方 法’其中在步驟（b)係使用具切削功能之齒輪型葉片之授

   574365 修正 案號 90117007 六、申請專利範圍 拌裝置（310、320、330 ) liBi 第20頁